Gambar 5.1 Rangka Kuda-Kuda

Transkripsi

1 Pertemuan XII, XIII, XIV,XV V. Perencanaan Struktur Kau V.1 Kuda-Kuda Kau Kuda-kuda atap adalah konstruksi ang terdiri dari balok melintang (ang menerima gaa tarik), balok sebagai penopang atau tiang (ang menerima gaa tekan) guna menangga dari gording dan kasau serta pelapis atap. Walaupun atap itu ringan, pengaruh luar terhadap konstruksi dan penutupna baik terhadap suhu (sinar matahari), cuaca (air hujan dan kelembaban udara), serta keamanan terhadap gaa horizontal (angin dan gempa) dan kebakaran harus tetap dijamin. Pada konstruksi atap terdapat bahan bangunan utama seperti salah satu contohna; kuda-kuda kau. sedangkan sebagai bahan penutup adalah genting lam, genting pres, sirap, seng gelombang, serta genting atau pelat semen berserat. Konstruksi ang dipilih maupun bahan penutup akan mempengaruhi atau menentukan kemiringan atap. Gambar 5.1 Rangka Kuda-Kuda Untuk perhitungan perencanaan kuda-kuda diperlukan data-data sebagai berikut : - Panjang bentang - Jarak kuda-kuda - JaPrak gording - Jenis atap - Jenis kau V 1

2 V.1.1 Perencanaan Gording Gambar 5. Pembebanan pada gording Pada perhitungan gording, diperhitungkan beban-beban sebagai berikut : a. Beban mati (q) : - Berat atap - Berat sendiri gording b. Beban hidup (P) : P 100 kg Akibat beban-beban ang bekerja, timbul momen-momen sebagai berikut : Akibat beban mati : M 1/8. q sin α. L. 5.1a) M 1/8. q cos α. L b) Akibat beban hidup. M 1/4. P sin α. L 5.a) M 1/4. P cos α. L. 5.b) Dimana M adalah momen arah, M adalah momen arah, dan L adalah jarak kuda-kuda. Kontrol tegangan lentur : M σlt W M + W Fb'.. 5.3) V

3 Dimana σlt adalah tegangan lentur ang terjadi akibat beban, M adalah momen lentur, dan W adalah momen tahanan. W W I I 1. h I I 1. b b. h. h. b a) 5.4b) F b adalah kuat lentur terkoreksi (tergantung jenis kau) Kontrol lendutan : q L 1 P. L izin. L 384 E. I 48 E. I 00 5 q L. 384 E. I 1 P. L E. I 4 3. L izin a).. 5.5b) + izin. 5.5c) Dimana adalah lendutan ang terjadi akibat beban, q adalah beban terbagi rata (beban mati), P adalah beban terpusat (beban hidup), L adalah jarak kuda-kuda, E adalah modulus elastisitas lentur kau, I adalah momen inersia penampan. V.1. Perencanaan Kuda-Kuda Pada perhitungan batang kuda-kuda, diperhitungkan beban-beban sebagai berikut: a. Beban mati (q). - Berat atap - Berat gording - Berat sendiri kuda-kuda (dapat ditaksir) Total beban mati dijadikan sebagai beban terpusat bekerja vertikal pada tiap titik buhul. V 3

4 b. Beban hidup (P) : P 100 kg, untuk tiap titik buhul (PMI, 1987) Beban mati dan beban hidup ang bekerja pada kuda-kuda dalam bentuk beban terpusat vertikal pada tiap-tiap titik buhul diperlihatkan pada Gambar 5.3. Gambar 5.3 Pembebanan beban mati dan beban hidup pada kuda-kuda c. Beban angin (W) Tekanan angin, p besarna tergantung jarak letak tempat dari pantai. Pada umumna tekanan tiup angin harus diambil minimum 5 kg/m. Tekanan tiup di laut dan tepi pantai sampai sejauh 5 km dari pantai harus diambil minimum 40 kg/m (PMI, 1987). Koeisien angin tiup C 1 dan angin tekan C, besarna tergantung pada sudut kemiringan atap α dan bentuk bukaan atap ang diperlihatkan pada Gambar 5.4a, Gambar 5.4b, dan Gambar 5.4c. V 4

5 Gambar 5.4a Koeisien angin bangunan tertutup V 5

6 Gambar 5.4b Koeisien angin bangunan terbuka sebelah Besarna beban angin untuk tiap titik buhul : W 1 C 1.p.F (angin tiup) 4.6a) W C.p.F (angin tekan).. 4.6b) Dimana F adalah luas bidang atap antara kuda-kuda V 6

7 5.5. Bentuk cara kerja beban angin pada kuda-kuda diperlihatkan pada Gambar Gambar 5.4c Koeisien angin bangunan tanpa dinding V 7

8 Gambar 5.5 Pembebanan beban angin bpada kuda-kuda Gaa-gaa batang akibat beban mati dan beban hidup (P), serta akibat beban angin (W)dihitung dengan menggunakan cara mekanika teknik cara analitis atau grais. Dalam menghitung perencanaan dimensi batang pada konstruksi kudakuda, jika konstruksi tersebut simetris, maka cukup dihitung separoh saja. Untuk perhitungan perencanaan batang tarik dan batang tekan, juga dapat digunakan gaa batang terbesar berdasarkan persaratan tarik dan tekan. Sambungan batang kuda-kuda ang disebut buhul, alat sambung ang digunakan dapat berupa paku atau baut, dan untuk di kaki kuda-kuda digunakan hubungan gigi. Untuk perhitungan sambungan disesuaikan dengan jenis alat sambung na. V.1.3 Metode Teknis Struktur Atap Tahan Gempa Dalam hal ini ang perlu diperhatikan untuk membuat struktur atap ang tahan gempa adalah membuat seluruh elemen rumah menjadi satu kesatuan ang utuh, ang tidaklepas atau runtuh akibat gempa. Terutama pada sambungan konstruksi pondasi, konstruksi dinding dan konstruksi atapna. Dalam hal ini pada konstruksi rangka atapna harus diikat ke balok dan kolom sehingga mengurangi resiko pergeseran apabila terjadi gempa. Selain itu pada konstruksi atapna diberi balok penopang sehingga beban atap dapat ditopang secara merata. Pada titik simpul sambungan kau diberi baut dan tulangan ang dikaitkan. V 8

9 Untuk menjaga kestabilan pada konstruksi atap bangunan tempat tinggal sebaikna menggunakan plat pengikat dan sambungan kau ang diberi baut sehingga menjaga keseimbangan pada kuda-kudana. Diameter baut dan jangkar ang digunakan minimal 1 mm. Penutup atap ang digunakan hendakna dari bahan ang ringan namun laak digunakan. Gambar 5.6 Detail sambungan kuda-kuda kau ( Sumber. Analisa Tim dan Pedoman teknis pembangunan rumah tahan gempa ) V. Jembatan Kau Keuntungan penggunaan bahan kau untuk konstruksi jembatan : a. Ringan b. Murah, terutama di daerah-daerah hutan c. Mudak dikerjakan, sehingga biaa pembangunan rendah d. Penggantianna mudah e. Pelaksanaan cepat dan dapat dikerjakan oleh tenaga ang terdapat dimana saja. V 9

10 Dalam perhitungan jembatan kau harus diperhatikan beberapa hal, antara lain supaa dihindarkan lengas tinggi (kelembaban) ang berlangsung lama, pemeliharaan dan penggantian bagian-bagian sedapat mungkin dilaksanakan tanpa biaa tinggi serta tanpa mengganggu lalu lintas. Bagian-Bagian Konstruksi Jembatan Kau Potongan memanjangan Gambar 5.7 Jembatan Kau V..1 Perhitungan Papan Lantai Gambar 5.8 Papan lantai jembatan V 10

11 Tebal papan lantai jembatan ditentukan dengan persamaan : d 3. ϕ. P. L. b. F ' b th. 5.7) Dimana d adalah tebal papan, φ adalah aktor kejut 1+(0/(50+L th ), nilaina (1,4 1,5), P adalah muatan titik terbesar dari tekanan roda kendaraan, L th adalah jarak teoritis antara balok, b adalah lebar papan, dan F b adalah kuat lentur terkoreksi (tergantung jenis kau). Apabila ada lapisan aspal dan berat sendiri papan diperhitungkan, maka : d 6. M u b. F ' b ) Dimana d adalah tebal papan, M u M q +M p adalah momen teraktor akibat beban ang bekerja, M q adalah momen akibat beban mati (b.s aspal +b.s papan), M p adalah momen akibat muatan titik terbesar dari tekanan roda kendaraan, b adalah lebar papan, dan F b adalah kuat lentur terkoreksi (tergantung jenis kau). V.. Perhitungan Balok / Gelagar Gambar 5.9 Balok jembatan Balok / gelagar jembatan kau harus memenuhi ketentuan berikut : Berdasarkan kekuatan: M λ. φ. M ' u b.. 5.9) Dimana M u adal;ah momen teraktor, λ adalah aktor waktu, ϕ b adalah aktor tahanan lentur, dan M adalah tahanan lentur terkoreksi. V 11

12 Berdasarkan kekakuan : 4 5 q. Lth Lth. izin 384 E. I ) Dimana adalah lendurtan ang terjadi akibat beban ang bekerja, q adalah beban terbagi rata, L th adalah panjang bentang teoritis, E adalah modulus elastisitas kau, I adalah momen inersia penampang. V..3 Jembatan Kau Balok Laminasi Ternata konstruksi kau dengan teknik laminasi tidak terbatas pada bangunan gedung seperti gambar di atas. Di Norwegia telah digunakan untuk bangunan jembatan, bahkan telah didesain dapat dilalui kendaraan tank tempur. Baangkan itu, mereka menebutna sebagai jembatan kau terkuat di dunia. Gambar Jembatan Kau Sungai Rena di Norwegia, bentang 45 m V 1

13 Gambar Penampang tengah jembatan kau sungai Rena Struktur kau di Swedia adalah seperti halna struktur dari material ang lain, jadi peralatan ang digunakan untuk proses konstruksina juga tidak mainmain seperti ang dipakai pada struktur baja juga. Gambar 5.1. Erection jembatan kau laminasi. Cara penambungan tiap-tiap elemen memakai insert-steel, ah seperti sambungan baja, hana saja tentu bagian ang terlemah adalah bagian kau, V 13

14 sehingga dimensina ditentukan oleh kekuatan kau. Untuk konstruksi seperti ini, penggunaan teknologi adhesive sudah bukan sesuatu ang asing lagi. Gambar Proses erection jembatan kau sungai Rena Ternata untuk deck-na atas digunakan pelat beton precast (tebal 130 mm). Memang sih untuk lantai maka bahan material ang paling cocok saat ini adalah beton, mantap dan cukup kuat. Menarik juga khan ada struktur gabungan kau dan beton, dimana kau disini menjadi struktur utama. Perhatikan cara pemasangan lantai precastna sebagai berikut. Gambar Pemasangan lantai precast di atas jembatan kau. V 14

15 Jika melihat tulangan di atas deck precast tersebut, maka itu mestina tulangan geser ang di atasna akan dicor beton lagi, semacam topping begitu. Jadi total tebal beton precast dan cast-in-situ adalah sebesar 310 mm. Maklum beban rencana khan kendaraan tank tempur milik tentara Norwegia. Hal menarik ang perlu dilihat adalah detail sambungan precast deck ke elemen kau laminasi bagian atas. Dari gambar 7 di atas dapat diketahui bahwa sistem sambungan precast deck dan kau adalah tidak menatu, mereka bisa bergeser. Ini penting untuk antisipasi kembang susut kedua bahan ang berbeda. Ini hebatna perancangan struktur ang mereka buat. Mau lihat detail hubungan deck dan kau, adalah sbb: Gambar Detail sambungan precast deck dan kau laminasi atas. Perhatikan ada bagian ang dapat menebabkan precast deck berdeormasi tidak sama dengan kauna. Jadi ketika terjadi kembang susut pada deck, tidak menebabkan timbulna tegangan akibat eect restraint pada rangka kau. Yah mirip seperti struktur statis tertentu begitu, aitu tidak dipengaruhi oleh terjadina deormasi. V 15

16 V.3 Bekisting Gambar Jembatan kau sungai Rena, Norwegia Gambar Denah bekisting Untuk perhitungan perencanaan bekisting diperlukan data-data sebagai berikut : - Tebal plat beton - Berat jenis beton - Jenis kau ang digunakan Pada perhitungan bekisting, diperhitungkan beban-beban sebagai berikut : : V 16

17 a. Beban mati, aitu berat sendiri beton (q) b. Beban hidup, aitu beban orang-orang ang bekerja di atas plat serta tumpukan adukan beton dan gerobak (P 500 kg/m ). Beban total di atas perancah adalah beban tetap ditambah beban sementara (q + P). Gambar 5.18 Pembebanan pada bekisting Berat sendiri perancah diabaikan. V.3.1 Perhitungan Papan Perancah Gambar 5.19 Pembebanan ditinjau untuk sebuah jalur selebar 1 meter Gambar 5.0 Pembebanan pada papan V 17

18 Reaksi perletakan : R A R B ½. (1,.q + 1,6.P). L 5.11) Momen teraktor : M U 1/8. (1,.q + 1,6.P). L.. 5.1) Perhitungan dimensi papan, untuk lebar 1 meter, memenuhi ketentuan perhitungan balok lentur. Faktor laan basah untuk papan kau, C M 0,85. V.3. Perhitungan Balok Balok harus mendukung papan. Beban di atas balok diperoleh dari jumlah gaa-gaa reaksi dari dua bentang ang berdekatan. Gambar 5.1 Pembebanan pada balok Reaksi perletakan : R B1 R B ½. (q+p). L 5.13) Q (1,.q + 1,6.P). 5.14) Q sama dengan beban dari tengah-tengah bentang dari dua bentang ang bedekatan. V 18

19 Gambar5. Reaksi pada balok R A R B ½. Q. L. 5.15) Momen teraktor : M U 1/8. Q. L. 5.16) V.3.3 Perhitungan Kau Penanggah Gambar 5.3 Pembebanan pada kau penanggah Gaa normal ang diperhitungkan adalah : N q. A.pengaruh. 5.17) Dimana q adalah beban mati akibat berat beton + beban hidup akibat berat orang, A adalah luas pengaruh pada tiang penanggah. Perhitungan dimensi tiang, memenuhi ketentuan perhitungan batang tekan. P λ. φ. P' u c ) V 19

20 Jari-jari girasi ; i I A ) dan i 0,89.h (untuk penampang empat persegi) Nilai kelangsingan batang : Ke. L ) i Tahanan tekan batang terkoreksi : P ' C. P ' C p o p. A. F ' c ) Faktor kestabilan batang tekan C p 1+ αc c φs. Pe α c λ. φ. P ' c o 1+ αc c αc c... 5.) ) Tahanan tekuk kritis (Euler) : P e π. E' 05. I ( K. L) e π. E' 05. A L K. e i.. 5.4) V.4 Contoh-Contoh Soal dan Pembahasan Soal 1. Tentukan kekuatan gording kuda-kuda kau untuk bangunan rumah sederhana seperti pada gambar. Kau ang digunakan kode mutu E 5 dengan BJ.0,9 dan ukuran kau 5/7. Jarak gording 1 m dan jarak kuda-kuda m. Penutup atap seng gelombang BWG.4. V 0

21 30 o m m Gambar 5.4 Rangka kuda-kuda contoh soal 1. Penelesaian : Pembebanan gording. - Beban mati. Berat penutup atap : kg/m Berat gording : 0,05 0, ,15 kg/m q 13,15 kg/m - Beban hidup (P) : 100 kg Gambar 5.5 Pembebanan pada gording contoh soal 1 Momen-momen ang terjadi : Akibat beban mati : M 1/8. q sin α. L 1/8. 13,15. sin30. 3,875 kgm M 1/8. q cos α. L 1/8. 13,15. cos30. 5,6941 kgm Akibat beban hidup. M 1/4. P sin α. L ¼ sin kgm M 1/4. P cos α. L ¼ cos30. 86,605 kgm V 1

22 Kontrol tegangan lentur : M σlt W σtt Kontrol lendutan : M + W ,33 F ' + b ,67 44,69 < 67 ok q. L E. I P. L E. I 4 5 0,1315.sin ,67 3 izin + 1. L sin ,7mm < 10mm ok , q. L E. I P. L E. I 5 0,1315.cos , izin + L cos ,67 9,mm < 10mm ok + izin,7 + 9, 9,61mm < 10mm ok Soal. Suatu konstruksi jembatan kau dengan panjang bentang 5 m dengan beban kendaraan seperti pada gambar, lebar papan 30 cm dan jarak antara balok 50 cm. Kau ang digunakan mutu A dari kode mutu E 5 dengan berat jenis 0,9. Tentukan tebal papan lantai dan dimensi balok/gelagar. 1,5 kn 3 kn Gambar 5.6 Jembatan kau contoh soal V

23 Penelesaian : Tebal papan lantai. L th 50+0, ,5 cm Φ 1+(0/(50+5,5)) 1,36 1,4 Kau mutu A dari kode mutu E 5 : F b 67 MPa Faktor laan basah : CM 0,85 (lantai papan kau) Kuat lentur terkoreksi : F b 67. 0,8. 0,85 45,56 MPa d d 3. ϕ. P. L. b. F ' b th 3.1, ,56 15,56 16mm Tebal papan lantai dalam praktekna adalah mm atau 1,7 cm Dimensi balok/gelagar. Berat sendiri papan lantai : q 0,017. 0, ,59 kg/m 45,9 N/m Berat sendiri balok diabaikan Beban terpusat akibat tekanan roda kendaraan maksimum P 3 kn Bentang rencana : L th 5 + 0,05.5 5,5 m Momen teraktor : M u 1,(1/8. 45,9. 5,5 ) + 1,6(1/ ,5) 6489,77 Nm Nmm Tahanan lentur terkoreksi : Penampang empat persegi : C 1,4 M F b. W. C 45,56. W. 1,4 63,78W Momen lentur : M u λ. ϕ b. M V 3

24 Faktor waktu : λ 0,8 Faktor tahanan lentur : ϕ b 0, ,8. 0,85. 63,78W W /(0,8. 0,85. 63,78) W mm 3 Penampang empat persegi, asumsi : h b W 1/6. b. h W 1/6. b.(b) W /3 b 3 /3b b 60,77 70 mm h mm Jadi ukuran balok/gelagar kau ang dipakai adalah 7/14 Soal 3. Pengecoran suatu plat lantai beton dengan tebal 1 cm, berat jenis beton,5 t/m 3. Untuk bekisting digunakan kau dari kode mutu E 15, dengan denah seperti pada gambar. Tentukan ukuran papan. Balok, dan tiang penanggah untuk tinggi 3 m. 40 cm 50 cm Gambar 5.7 Denah bekisiting contoh soal 3. V 4

25 Penelesaian : Berat sendiri plat : q 0,1.,5 0,3 t/m 300 kg/m Tumpukkan adukan beton dan gerobak : P 500 kg/m Berat sendiri bekisting diabaikan. Kau kode mutu E 15 : E w MPa, F b 35 MPa, F c 36 MPa, F v 5,3 MPa Perhitungan papan perancah, untuk selebar 1 m Reaksi perletakan : R A R B ½( (1,. 300) + (1,6. 500)). 0,4 3 kg Momen teraktor : M u 1/8. ( (1,. 300) + (1,6. 500)). 0,4 3, kgm 3000 Nmm Tahanan lentur terkoreksi : Faktor laan basah : CM 0,85 (papan kau) Penampang empat persegi : C 1,4 M F b. W. C (35. 0,85). W. 1,4 41,65W Momen lentur : M u λ. ϕ b. M Faktor waktu : λ 0,8 Faktor tahanan lentur : ϕ b 0, ,8. 0,85. 41,65W W 3000 /(0,8. 0,85. 41,65) W 819 mm 3 V 5

26 Penampang empat persegi, asumsi : b 1 m W 1/6. b. h 819 1/ (h ) h 1,8 13 mm Jadi tebal papan kau untuk selebar 1 m adalah 1,3 cm Perhitungan balok Reaksi perletakan : R B1 R B ½. (q+p). L ½ ( ). 400 kg/m Q (1,.q + 1,6.P).L (1,. 300) + (1,6. 500). 0,4 464 kg/m R A R B ½. Q. L ½ ,4 9,8 kg Momen teraktor : M U 1/8. Q. L 1/ ,4 9,8 kgm 9800 Nmm Tahanan lentur terkoreksi : Faktor laan basah : CM 0,85 (balok kau) Kuat lentur terkoreksi : F b 35. 0,85 9,75 MPa V 6

27 Penampang empat persegi : C 1,4 M F b. W. C 9,75. W. 1,4 41,65W Momen lentur : M u λ. ϕ b. M Faktor waktu : λ 0,8 Faktor tahanan lentur : ϕ b 0, ,8. 0,85. 41,65W W 9800/(0,8. 0,85. 41,65) W 377 mm 3 Penampang empat persegi, asumsi : h b W 1/6. b. h W 1/6. b.(b) W /3 b 3 /3b b 17 0 mm h mm Perhitungan Kau Penanggah asumsi ukuran kau 5/7 Gaa normal : N q. A.pengaru 464. (0,4. 0,5) 9,8 kg 98 N Perhitungan dimensi tiang, memenuhi ketentuan perhitungan batang tekan. V 7

28 Luas, A cm Momen inersia, I 1/1. b. h 3 1/ cm 4 Jari-jari girasi : 143 i, 0cm 35 Kelangsingan batang tekan, untuk K e teoritis 0,7 (0,7).(300) 175,0 103, memenuhi Kelangsingan batang tekan, untuk K e idiil 0,8 (0,8).(300) 175,0 118, memenuhi Modulus elastisitas lentur presentil ke lima: E05 0,67.(15000) 10050MPa Faktor koreksi : laan basah, C m 0,67, temperatur, C t 0,8 E ' ,67.0,8 5386, 8MPa 05 Tahanan tekuk kritis (Euler) :.(5386,8).(3500) P e π 3836, 9N (300) (0,7).,0 Tahanan tekuk aksial terkorekasi sejajar pada kealangsingan batang : P' o (3500).(9,75).(0,67).(0,8).(0,63) 35160, 93N V 8

29 Faktor kestabilan batang : α c (0,8).(3836,9) (0,8).(0,9).(35169,93) 0,1 C P 1+ 0,1.(0,8) 1+ 0,1.(0,8) 0,1 0,8 0,117 Gaa tekan teraktor : P (0,8).(0,9).(0,117).(3500).(9,75) u P 8771N u Jadi gaa tekan ang mampu dipikul batang tekan tersebut adalah sebesar 8771 N < 98 N (beban ang bekerja), berarti ukuran kau 5/7 dapat dipakai untuk tiang penanggah. V 9