analisa perhitungan

ANALISIS RANCANGAN STRUKTUR KUDA-KUDA

Diajukan untuk memenuhi persyaratan mengikuti lomba “Rancang Struktur Kuda-Kuda” yang diselenggarakan oleh Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Universitas Gajah Mada (UGM ).

Diajukan oleh :

“KRAKATAU TEAM”Yoppy Anggoro

Hendrian Budi Bagus KuncoroOties T. Tsarwan

DEPARTEMAN PENDIDIKAN NASIONALUNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

FAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK SIPIL

CILEGON – BANTEN

2009BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Struktur kuda-kuda merupakan bagian dari struktur bangunan yang penting. Dalam pembuatan rangka kuda – kuda yang kuat diperlukan perancangan yang baik dan benar, agar dapat menahan beban – beban yang ada di atasnya serta tidak mudah roboh.

Lomba rancang struktur kuda – kuda merupakan sebuah media untuk mengembangkan keahlian serta merupakan aplikasi ilmu yang kelak dapat bermanfaat untuk masyarakat.

Dengan alasan ini kami mengikuti perlombaan rancang struktur kuda – kuda sebagai bentuk apresiasi kami terhadap pengembangan ilmu teknik sipil, dengan harapan dapat mengaplikasikan serta memperluas pengetahuan kami akan struktur kuda – kuda kayu yang baik dan kuat.

B. Peraturan Umum

1. SNI-5 Tata Cara Perencanaan Kontruksi Kayu

2. SNI 1727-1989F Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung.

C. Model Kuda – Kuda

BAB II

ANALISA PERHITUNGAN BEBAN PROTOTYPE

A. Ketentuan Umum

1. Bentang kuda-kuda : 10 meter

2. Tinggi kuda-kuda : 4 meter

3. Jarak antar KK : 3,5 meter

4. Sudut kemiringan : 39 o

5. Lebar Tritisan : 1 meter

6. Berat profil : 5,8 Kg/m2

7. Berat alat sambung : 10 % dari berat total kuda-kuda

8. Tekanan tiup angin : 25 Kg/m2

9. Penutup Atap dan Langit-langit :

a) Berat penutup atap : 50 Kg/m2

b) Gording : 5,8 Kg/m2

c) Langit-langit : 20 Kg/m2

B. Analisa Beban

Beban Mati

1. Berat sendiri kuda-kuda

Berat profil : 5,8 Kg/m2

Panjang total batang : 48,195 m

Jumlah joint : 11

Berat kuda-kuda : Berat profil x Panjang total batang

: 5,8 x 48,195

: 279,531 Kg

Berat total kuda-kuda: Berat KK + Berat alat sambung

: 279,53 + (10% x 279,53)

: 307,483 Kg

Berat tiap joint :

:

: 27,953 Kg

2. Berat atap

a) Gording : Berat sendiri (q) x Jarak antar KK

: 27,953 Kg/m x 3,5 m

: 97,835 Kg

b) Penutup atap

Buhul A : Berat sendiri x Jarak KK x Panjang miring profil

: 50 Kg/m2 x 3,5 m x (1,281+(2,134/2))m

: 410,9 Kg

Buhul B : Berat sendiri x jarak KK x Panjang miring profil

: 50 Kg/m2 x 3,5 m x (1,067+(2,134/2))m

: 373,45 Kg

c) Langit-langit

Buhul A : Berat sendiri x jarak KK x Panjang datar profil

: 20 Kg/m2 x 3,5 m x (1,281+(3,333/2))m

: 206,325 Kg

Buhul J : Berat sendiri x jarak KK x Panjang datar profil

: 20 Kg/m2 x 3,5 m x (1,667+(1,667/2))m

: 175,035 Kg

Beban Hidup

Beban orang : 100 Kg

Beban Angin

Tekanan tiup angin (P) : 25 Kg/m2

Buhul A

Tekan : ((0,02α) – 0,4)P x Jarak KK x Panjang miring profil

: ((0,02 x 39°)– 0,4) x 25 Kg/m2 x 3,5 m x(1,281+(2,134/2))m

: 78,071 Kg

Hisap : (-0,4P) x Jarak KK x Panjang miring profil

: (-0,4 x 25 Kg/m2 )x 3,5 m x(1,281+(2,134/2))m

: 82,18 Kg

Buhul B


: ((0,02 x 39°) – 0,4) x 25 Kg/m2 x 3,5m x (1,067+(2,134/2))m

: 70,96 Kg

Hisap : -0,4P x Jarak KK x Panjang miring profil

: (-0,4 x 25 Kg/m2) x 3,5 m x (1,067+(2,134/2))m

: 74,69 Kg

Buhul G


: ((0,02 x 39°) – 0,4) x 25 Kg/m2 x 3,5 m x (1,281+(2,134/2))m

: 78,071 Kg


: -0,4 x 25 Kg/m2 x 3,5 m x (1,281+(2,134/2))m

: 82,18 Kg

Buhul F


: ((0,02 x 39°) – 0,4) x 25 Kg/m2 x 3,5 m x (1,067+(2,134/2))m

: 70,96 Kg


: -0,4 x 25 Kg/m2 x 3,5 m x (1,067+(2,134/2))m

: 74,69 Kg

Tabel 1.1 Pembebanan Pada Kuda-Kuda

BEBAN OLEH NILAI BEBAN (kN)No. Berat Penutup Berat Berat Berat MATI HIDUP BEBAN ANGIN (W)

Join SendiriAtap Gording Plafon Orang (D) (L) ANGIN KIRI ANGIN KANAN

(Kg) (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) VER HOR VER HOR

A 27.953 410.9 97.835 206.325 100 -743.013 -100 -60.7 49.132 63.866 51,717

B 27.953 373.45 97.835 0.000 100 -499.238 -100 -55.142 44.656 58.045 47,004

C 27.953 373.45 97.835 0.000 100 -499.238 -100 -55.142 44,656 58.045 47.004

D 27.953 373.45 195.67 0.000 100 -597.073 -100 110,285 89,308 110,285 89,308

E 27.953 373.45 97.835 0.000 100 499.238 -100 58.045 47.004 -55.142 44,654

F 27.953 373.45 97.835 0.000 100 499.238 -100 58.045 47,004 -55.142 44.656

G 27.953 410.9 97.835 206.325 100 -743.013 -100 63.866 51,717 -60.7 49.132

H 27.953 0.000 0.000 173.035 0.000 -200.988 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

I 27.953 0.000 0.000 116.69 0.000 -144.643 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

J 27.953 0.000 0.000 173.035 0.000 -200.988 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

K 27.953 0.000 0.000 0.000 0.000 -27.953 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Setelah di dapat beban mati, hidup, dan angin dari (table 1.1) selanjutnya dilakukan analisis

struktur dengan menggunakan SAP 2000 v11 dan didapat :

Pembebanan Hidup (Live Load )

C. Analisa Kombinasi Pembebanan

Pembebanan Angin (Wind Load)

Pembebanan Mati (Dead Load )

C. Kombinasi Pembebanan

Perencanaan struktur dengan menggunakan kombinasi pembebanan yang dipakai adalah sebagai berikut:1. 1,4D2. 1,2D + 0,5 La

3. 1,2D + 1,6 La + 0,8W4. 1,2D + 1,3W + 0,5La

Keterangan :D : beban mati.La : beban hidup.W : beban angin.

Kombinasi Pembebanan 1 ( 1,4D )

Kombinasi Pembebanan 2 ( 1,2D + 0,5 La )

Kombinasi pembebanan 3 ( 1,2D + 1,6La + 0,8W )

Kombinasi pembebanan 4 ( 1,2D + 1,3W + 0,5La )

Dari keempat kombinasi pembebanan yang dilakukan didapat gaya-gaya batang sebagai

berikut :

No. Batang Gaya (F) Kg

1 - 4702,92

2 -4047,67

3 -1173,40

4 -1144,76

5 -3558,49

6 -4035,38

7 3251,37

8 -366,46

9 685,29

10 -2013,48

11 1066,31

12 -571,26

13 -75,59

14 -335,75

15 2829,15

16 2874,69

17 3250,22

18 328,64

19 701,20

BAB III

ANALISIS PERHITUNGAN BEBAN MODEL

A. Ketentuan Umum

1. Bentang kuda-kuda: 100 cm

2. Tinggi kuda-kuda : 40 cm

3. Sudut kemiringan : 39 o

4. Lebar Tritisan : 10 cm

5. Berat Batang Kayu : 5,8 Kg/m2

6. Beban Stasis :

Seberat 0,5 N

Seberat 1,0 N

Seberat 2,0 N

Seberat 5,0 N

Seberat 10,0 N

Seberat 50,0 N

B. Pembebanan

Memasukan setiap beban ke analisa pembebanan dengan menggunakan SAP2000

v11

1. Pembebanan 0,50 N

Join Load

Deformed Shape

Axial Force Diagram


Join Load

Deformed Shape

Axial Force Diagram


Join Load

Deformed Shape

Axial Force Diagram


Join Load

Deformed Shape

Axial Force Diagram


Join Load

Deformed Shape

Axial Force Diagram

6. Pembebanan 50,0N

Join Load

Deformed Shape

Axial Force Diagram

BAB IV

PERHITUNGAN KEKUATAN DIMENSI BATANG

1. Batang 11

TU = 1066,31 Kg

=

= 10,450 kN

Kuat tarik sejajar acuan (F1)

Ft = 0,8 × Ft (rasio tahanan kayu kelas mutu A = 0,8)

Ft = 0,8 × 47

= 37,6 Mpa

Tahan tarik terkoreksi (T’)

T’ = Ft’ × An

T’ = Cm × Ct × Cpt × CF × Ft × AN

T’ =1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 37,6 × An

Kebutuhan luas neto (An)

Tu ≤ ΦtT’

10,450 ≤ 0,8 × 0,8 × 37,6 × An

10,450 ≤ 24,064 × An

An ≥ 10450 / 24,064

An ≥434,259 mm2

Luas penampang bruto (Ag)

Ag = 1,25 ×434,259 = 542,824 mm2

Dimensi batang AB dipilih 80/120 mm2 dengan Ag = 9600 mm2

Kontrol tahanan tarik batang AB

Tu=ΦtT’ × An

Tu=0,8×0,8×37,6×0,75×9600

Tu=173260 N 173,260 kN 10,450 (ok)

2. Batang 17

TU = 3250,22 Kg

=

= 31,85 kN



Ft = 0,8 × 47

= 37,6 Mpa


T’ = Ft’ × An


T’ =1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 37,6 × An


Tu ≤ ΦtT’

31,85 ≤ 0,8 × 0,8 × 37,6 × An

31,85 ≤ 24,064 × An

An ≥ 31850 / 24,064

An ≥ 1323,554 mm2


Ag = 1,25 ×1323,554 = 1654,442 mm2



Tu=ΦtT’ × An

Tu=0,8×0,8×37,6×0,75×9600

Tu=173260 N 173,260 kN 31,85 (ok)

3. Batang 16

TU = 2874,69 Kg

=

= 28,172 kN



Ft = 0,8 × 47

= 37,6 Mpa


T’ = Ft’ × An


T’ =1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 37,6 × An


Tu ≤ ΦtT’

28,172 ≤ 0,8 × 0,8 × 37,6 × An

28,172 ≤ 24,064 × An

An ≥ 28172 / 24,064

An ≥ 1170,771mm2


Ag = 1,25 ×1170,771 = 1463,389 mm2



Tu=ΦtT’ × An

Tu=0,8×0,8×37,6×0,75×9600

Tu=173260 N 173,260 kN 28,172 (ok)

4. Batang 18

TU = 328,64 Kg

=

= 3,221 kN



Ft = 0,8 × 47

= 37,6 Mpa


T’ = Ft’ × An


T’ =1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 37,6 × An


Tu ≤ ΦtT’

3,221 ≤ 0,8 × 0,8 × 37,6 × An

3,221 ≤ 24,064 × An

An ≥ 3221 / 24,064

An ≥ 133,851 mm2


Ag = 1,25 ×133,851 = 167,314 mm2



Tu=ΦtT’ × An

Tu=0,8×0,8×37,6×0,75×9600

Tu=173260 N 173,260 kN 3,221 (ok)

5. Batang 19

TU = 701,20 Kg

=

= 6,872 kN



Ft = 0,8 × 47

= 37,6 Mpa


T’ = Ft’ × An


T’ =1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 1,00 × 37,6 × An


Tu ≤ ΦtT’

6,782 ≤ 0,8 × 0,8 × 37,6 × An

6,782 ≤ 24,064 × An

An ≥ 6782 / 24,064

An ≥ 281,832 mm2


Ag = 1,25 ×281,832 = 352,289 mm2



Tu=ΦtT’ × An

Tu=0,8×0,8×37,6×0,75×9600

Tu=173260 N 173,260 kN 6,872 (ok)

C. Perencanaan Batang Tekan

1. Batang 1

Pu

Pu 46,09 kN

Ukuran penampang batang adalah 80/120 (b = 80 mm, d = 120 mm)

L = 213,4 cm

Jari-jari girasi (r) = 0,2887 × b

= 0,2887 × 80

= 23,096 mm

Kelangsingan = ( KeL) / r = ( 1 × 213,4 ) / 23,09 = 9,24

Menghitung kuat tekan sejajar acuan ( Fc) dan modulus elastisitas lentur acuan (Ew) akibat

rasio tahanan mutu kayu A sebesar 0,8.

Fc = 0,8 × 40 = 32 Mpa

Ew = 0,8 × 20000 = 16000 Mpa

Menghitung faktor kestabilan kolom ( Cp)

Fc * = FcCmCtCptCf

Fc* = 32 × 1,00 × 1,00 x 1,00 ×1,00 = 32 Mpa

Po’ = A × Fc*

= 80 × 120 × 32 = 307,2 kN

E05 = 0,69 × Ew = 0.69 × 16000 = 11040 Mpa

E05‘ = E05 × Cm × Ct × Cpt = 11040 Mpa

Pe = = = 12239,274 kN

αc = = = 47,035

= = 30,022

Cp = –

= 30,022 –

= 0,99

Menghitung tekan terkoreksi (P’)

P’ = Cp × Po’

= 0,99 × 307,2

= 304,128 kN

Kontrol tahanan tekan terfaktor

Pu ≤ λ c P’

46,09 ≤ 0,8 × 0,9 × 304,128

46,09 ≤ 218,972 (ok)

2. Batang 2

Pu

Pu = 39,667 kN


L = 213,4 cm


= 0,2887 × 80

= 23,096 mm




Fc = 0,8 × 40 = 32 Mpa

Ew = 0,8 × 20000 = 16000 Mpa


Fc * = FcCmCtCptCf

Fc* = 32 × 1,00 × 1,00 x 1,00 ×1,00 = 32 Mpa

Po’ = A × Fc*

= 80 × 120 × 32 = 307,2 kN

E05 = 0,69 × Ew = 0.69 × 16000 = 11040 Mpa

E05‘ = E05 × Cm × Ct × Cpt = 11040 Mpa

Pe = = = 12239,274 kN

αc = = = 47,035

= = 30,022

Cp = –

= 30,022 –

= 0,99


P’ = Cp × Po’

= 0,99 × 307,2

= 304,128 kN


Pu ≤ λ c P’

39,667 ≤ 0,8 × 0,9 × 304,128

39,667 ≤ 218,972 (ok)

3. Batang 3

Pu

Pu = 11,499 kN


L = 213,4 cm


= 0,2887 × 80

= 23,096 mm




Fc = 0,8 × 40 = 32 Mpa

Ew = 0,8 × 20000 = 16000 Mpa


Fc * = FcCmCtCptCf

Fc* = 32 × 1,00 × 1,00 x 1,00 ×1,00 = 32 Mpa

Po’ = A × Fc*

= 80 × 120 × 32 = 307,2 kN

E05 = 0,69 × Ew = 0.69 × 16000 = 11040 Mpa

E05‘ = E05 × Cm × Ct × Cpt = 11040 Mpa

Pe = = = 12239,274 kN

αc = = = 47,035

= = 30,022

Cp = –

= 30,022 –

= 0,99


P’ = Cp × Po’

= 0,99 × 307,2

= 304,128 kN


Pu ≤ λ c P’

11,499 ≤ 0,8 × 0,9 × 304,128

11,499 ≤ 218,972 (ok)

4. Batang 10

Pu

Pu = 19,732 kN


L = 333,3 cm


= 0,2887 × 80

= 23,096 mm

Kelangsingan = ( KeL) / r = ( 1 × 333,3) / 23,09 =



Fc = 0,8 × 40 = 32 Mpa

Ew = 0,8 × 20000 = 16000 Mpa


Fc * = FcCmCtCptCf

Fc* = 32 × 1,00 × 1,00 x 1,00 ×1,00 = 32 Mpa

Po’ = A × Fc*

= 80 × 120 × 32 = 307,2 kN

E05 = 0,69 × Ew = 0.69 × 16000 = 11040 Mpa

E05‘ = E05 × Cm × Ct × Cpt = 11040 Mpa

Pe = = = 5017,72 kN

αc = = = 19, 283

= = 12,677

Cp = –

= 12,677 –

= 0,99


P’ = Cp × Po’

= 0,99 × 307,2

= 304,128 kN


Pu ≤ λ c P’

19,732 ≤ 0,8 × 0,9 × 304,128

19,732 ≤ 218,972 (ok)

5. Batang 12

Pu

Pu = 5,598 kN


L = 213,4cm


= 0,2887 × 80

= 23,096 mm




Fc = 0,8 × 40 = 32 Mpa

Ew = 0,8 × 20000 = 16000 Mpa


Fc * = FcCmCtCptCf

Fc* = 32 × 1,00 × 1,00 x 1,00 ×1,00 = 32 Mpa

Po’ = A × Fc*

= 80 × 120 × 32 = 307,2 kN

E05 = 0,69 × Ew = 0.69 × 16000 = 11040 Mpa

E05‘ = E05 × Cm × Ct × Cpt = 11040 Mpa

Pe = = = 12239,274 kN

αc = = = 47,035

= = 30,022

Cp = –

= 30,022 –

= 0,99


P’ = Cp × Po’

= 0,99 × 307,2

= 304,128 kN


Pu ≤ λ c P’

5,598 ≤ 0,8 × 0,9 × 304,128

5,598 ≤ 218,972 (ok)

6. Batang 13

Pu

Pu = 0,741 kN


L = 213,4 cm


= 0,2887 × 80

= 23,096 mm




Fc = 0,8 × 40 = 32 Mpa

Ew = 0,8 × 20000 = 16000 Mpa


Fc * = FcCmCtCptCf

Fc* = 32 × 1,00 × 1,00 x 1,00 ×1,00 = 32 Mpa

Po’ = A × Fc*

= 80 × 120 × 32 = 307,2 kN

E05 = 0,69 × Ew = 0.69 × 16000 = 11040 Mpa

E05‘ = E05 × Cm × Ct × Cpt = 11040 Mpa

Pe = = = 12239,274 kN

αc = = = 47,035

= = 30,022

Cp = –

= 30,022 –

= 0,99


P’ = Cp × Po’

= 0,99 × 307,2

= 304,128 kN


Pu ≤ λ c P’

0,741≤ 0,8 × 0,9 × 304,128

0,741 ≤ 218,972 (ok)

analisa perhitungan

Documents