BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 II-1 BAB II LANDASAN TEORI Rekalkulasi dan pembangunan ulang electric stacker ini mengunakan beberapa teori dasar. Antara lain untuk bagian utamanya kelistrikan, dan sistem transmisi. 2.1 Kelistrikan Electric stacker yang dibangun ulang menggunakan sumber daya listrik dan menggunakan sistem kelistrikan yang terdiri dari: a. Accumulator b. Rangkaian Driver Motor DC c. Dinamo Starter Accumulator Accumulator merupakan sumber daya listrik dari electric stacker yang dibangun ulang / rebuild. Accumulator atau Storage Battery adalah sebuah sel atau elemen sekunder dan merupakan sumber arus listrik searah yang dapat mengubah energy kimia menjadi energy listrik. Accumulator termasuk elemen elektrokimia yang dapat mempengaruhi zat pereaksinya, sehingga disebut elemen sekunder. Kutub positif accumulator menggunakan lempeng oksida dan kutub negatifnya menggunakan lempeng timbale sedangkan larutan elektrolitnya adalah larutan asam sulfat. Reaksi kimia akan terjadi saat accumulator dipakai, yang mengakibatkan pendapat pada anode (reduksi) dan katode (oksidasi). Akibatnya, dalam waktu tertentu antara anode dan katode tidak ada beda potensial, artinya accumulator menjadi kosong. Accumulator dapat digunakan lagi, tetapi harus diisi dengan cara mengalirkan arus listrik kearah yang berlawanan dengan arus listrik yang dikeluarkan accumulator itu. Accumulator yang diisi akan terjadi pengumpulan muatan listrik.

2 II-2 Pengumpulan jumlah muatan listrik dinyatakan dalam ampere jam disebut tenaga accumulator. Pada kenyataannya, pemakaian accumulator tidak dapat mengeluarkan seluruh energy yang tersimpan accumulator itu. Oleh karenanya, accumulator mempunyai rendemen atau efisiensi. Accumulator yang kami gunakan memiliki spesifikasi yaitu tegangan sebesar 12 V dan kuat arus sebesar 50 Ah. Contoh accumulator dapat dilihat pada gambar 2.1. Gambar 2.1. Accumulator ( Rangkaian Driver Motor DC Rangkaian penggerak ini memanfaatkan relay 12 Volt yang dirangkaikan secara seri. Relay ini dapat bekerja seperti DPDT yang dapat merubah polaritas supply sehingga arah putar motor penggerak dapat berubah. Karena relay yang dipakai adalah relay 12 Volt yang dirangkaikan secara seri sehingga dibutuhkan supply sebesar 12 Volt untuk mengaktifkan relay. Rangkaian kontrol dari rangkaian penggerak, memanfaatkan rangkaian inverter. Sinyal kendali dari rangkaian penggerak ini, berasal dari tegangan accumulator dalam hal ini berupa tegangan 0 12 Volt. Berikut adalah gambar rangkaian penggerak motor yang ditunjukkan pada gambar 2.2:

3 II-3 Gambar 2.2. Rangkaian penggerak motor Rangkaian penggerak motor tersebut dapat digunakan untuk menggerakkan motor yang membutuhkan arus besar. Rangkaian ini memiliki beberapa kelebihan yaitu dapat merubah polaritas motor penggerak, dan mengon/off-kan motor penggerak. Rangkaian driver yang digunakan memanfaatkan relay untuk merubah polaritas supply yang dicatu ke motor dc sehingga arah putaran motor dc dapat diubah. Dengan demikian 2 buah relay yang terpasang seri bekerja dan mengubah polaritas motor penggerak. Dengan demikian kita dapat mengatur arah putaran motor penggerak. Rangkaian on/off motor penggerak memanfaatkan 2 buah push button switch sebagai saklar untuk meng-on/off-kan motor dc yaitu switch CW untuk arah putaran dinamo starter searah jarum jam dan switch CCW untuk arah putaran dinamo starter berlawanan arah jarum jam. Rangkaian ini juga menggunakan 2 buah limit switch yaitu limit switch up untuk mematikan sumber tegangan listrik pada ketinggian maksimum dan limit switch down untuk mematikan sumber tegangan listrik pada ketinggian minimum.

4 II Motor DC Motor DC yang menghasilkan arus listrik searah (DC) dengan demikian, pada saat kumparan berputar, selalu menghasilkan arus imbas yang arahnya selalu tetap setiap selang putaran 180 (p) sedangkan grafik arus listrik terhadap waktu berupa parabola yang selalu positif. Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum adalah: a. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya. b. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. c. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan. d. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Sebuah motor dapat dipahami bila mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok: a. Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan. b. Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).

5 II-5 c. Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin. Motor Listrik dibagi menjadi dua berdasarkan arusnya yaitu motor DC dan motor AC. Gambar 2.3 memperlihatkan klasifikasi motor listrik yang paling umum. Motor tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasi. Gambar 2.3. Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik ( %20Electric%20motors%20(Bahasa%20Indonesia).pdf) Motor listrik yang cocok untuk desain electric stacker adalah motor DC berdasarkan pertimbangan mobilitas. Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama: 1. Kutub medan. Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi

6 II-6 membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan. 2. Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo. 3. Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. Pedoman efisiensi energi untuk industri di Asia., %20Electric%20motors%20(Bahasa%20Indonesia).pdf. Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur: a. Tegangan dinamo meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan b. Arus medan menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Untuk menetukan daya dari sebuah motor dapat menggunakan rumus sebagaimana berikut : P = V. I ( 1 ) Dimana: P = Daya motor ( Watt ) V = Tegangan ( Volt ) I = Arus ( Ampere )

7 II-7 Daya juga dapat di tentukan dengan menggunakan rumus dibawah ini: P = T 2.. n 60 ( 2 ) Dimana : P T n = daya (watt) = tegangan (volt) = rpm Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Gambar motor DC dapat dilihat pada gambar 2.4. Gambar 2.4. Motor Listrik DC 2.2 Sistem Transmisi Sistem transmisi yang digunakan dalam pembangunan ulang electric stacker antara lain: a. Gearbox Ulir Cacing b. Ball Screw c. Leaf chain d. Counter Weigth e. Kopling f. Poros g. Bearing

8 II Gearbox Ulir Cacing Gearbox digunakan untuk menyalurkan daya dan mereduksi putaran dari motor yang juga berfungsi memindahkan putaran poros yang tegak bersilangan. Gambar gearbox ulir cacing dapat dilihat pada gambar 2.5. Gambar 2.5. Gearbox Ulir Cacing Jenis roda gigi yang digunakan dalam gearbox ini adalah roda gigi cacing, Ciri-ciri rodagigi cacing adalah: 1. Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar a, biasanya sudut yang dibentuk kedua sumbu sebesar Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi. 3. Umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran dari roda cacing ke cacing (mengunci sendiri). 4. Perbandingan reduksi bisa dibuat sampai 1 : Kapasitas beban yang besar dimungkinkan karena kontak beberapa gigi (biasanya 2 sampai 4). 6. Rodagigi cacing efisiensinya sangat rendah, terutama jika sudut kisarnya kecil. Batasan pemakaian rodagigi cacing adalah: a) Kecepatan rodagigi cacing maksimum rpm b) Kecepatan keliling rodagigi cacing maksimum 69 m/s c) Torsi rodagigi maksimum m kgf d) Gaya keliling rodagigi maksimum kgf e) Diameter rodagigi maksimum 2 m f) Daya maksimum1.400 Hp

9 II-9 Peningkatan pemakaian roda gigi cacing dibatasi pada nilai i antara 1 sampai dengan 5, karena dengan ini bisa digunakan untuk mentransmisikan daya yang besar dengan efisiensi yang tinggi dan selanjutnya hubungan seri dengan salah satu tingkat roda gigi lurus sebelum atau sesudahnya untuk dapat mendapat reduksi yang lebih besar dengan efisiensi yang lebih baik. Contoh dari roda gigi cacing dapat dilihat pada gambar 2.6. Gambar 2.6. Rodagigi Cacing (blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp.../02/diktat-elemen-2.pdf) Untuk menentukan besar perbandingan dari sebuah gearbox cacing dapat diketahui dengan menggunakan rumus : n1 z1 ( 3 ) n 2 z 2 Dimana : n1 = Jumlah putaran input (rpm) n2 = Jumlah putaran output (rpm) z = Jumlah gigi Pemakaian dari roda gigi cacing meliputi: gigi reduksi untuk semua tipe transmisi sampai daya Hp, diantaranya pada lift, motor derek, untuk mesin tekstil, rangkaian kemudi kapal, mesin bor vertikal, mesin freis dan juga untuk berbagai sistem kemudi kendaraan. Adapun bentuk profil dari rodagigi cacing ditunjukkan seperti pada gambar 2.7. :

10 II-10 N-worm E-worm K-worm H-worm i ii iii iv Gambar 2.7. Profil Rodagigi Cacing (blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp.../02/diktat-elemen-2.pdf) 1. N-worm atau A-worm Gigi cacing yang punya profil trapozoidal dalam bagian normal dan bagian aksial, diproduksi dengan menggunakan mesin bubut dengan pahat yang berbentuk trapesium, serta tanpa proses penggerindaan. 2. E-worm Gigi cacing yang menunjukkan involut pada gigi miring dengan antara 87 sampai dengan 45 o. 3. K-worm Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat mempunyai bentuk trapezoidal, menunjukkan dua kerucut. 4. H-worm Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat yang berbentuk cembung. Tipe-tipe dari penggerak rodagigi cacing antara lain : a. Cylindrical worm gear dengan pasangan gigi globoid Gambar 2.8. Cylindrical Worm Gear Dengan Pasangan Gigi Globoid (blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp.../02/diktat-elemen-2.pdf)

11 II-11 b. Globoid worm gear dipasangkan dengan rodagigi lurus Gambar 2.9. Globoid Worm Gear Dipasangkan Dengan Rodagigi Lurus (blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp.../02/diktat-elemen-2.pdf) c. Globoid worm drive dipasangkan dengan rodagigi globoid Gambar Globoid worm drive dipasangankan dengan rodagigi globoid (blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp.../02/diktat-elemen-2.pdf) d. Rodagigi cacing kerucut dipasangkan dengan rodagigi kerucut globoid yang dinamai dengan rodagigi spiroid (gambar 2.11.) Gambar Pasangan rodagigi cacing kerucut globoid (blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp.../02/diktat-elemen-2.pdf) Ball Screw Ball screw digunakan untuk merubah arah gaya yang berbentuk putaran menjadi arah vertical dan untuk menggerakkan leaf chain yang dibantu dengan pemberat yang menghubungkan ball screw dengan leaf chain dan dibantu dengan limit switch yang akan menghentikan gerak ball screw atau memutuskan arus. Ball Screw mempunyai gesekan yang kecil karena menggunakan bola pada bagian

12 II-12 yang kontaknya, ball screw ini juga akan memperingan kerja motor. Gambar ball screw dapat ditunjukkan pada gambar Gambar Ball Screw Ball screw adalah aktuator linier mekanik yang melanjutkan gerak rotasi untuk gerakan linier dengan gesekan kecil. Sebuah poros berulir menyediakan jalur heliks untuk bantalan bola yang bertindak sebagai ulir presisi. Serta mampu menerapkan atau menahan beban dorong tinggi, dan dapat melakukannya dengan gesekan internal minimum. Bantalan tersebut dibuat untuk menutup toleransi dan karena itu cocok untuk digunakan dalam situasi di mana presisi tinggi diperlukan. Berbeda dengan leadscrew konvensional, ballscrew cenderung agak besar. Untuk menentukan besar gaya yang terjadi pada ball screw dapat dilihat dari gambar dibawah ini. Gambar Arah gaya W ( µ.cos α + sin α ) = P ( cos α - µ. sin α ) ( 4 ) Dimana : W = gaya normal (N) P = gaya (N) µ = koefisien gesek α = sudut ulir

13 II-13 tersebut. Dari gambar diatas dapat diketahui torsi yang dihasilkan dari ball screw T = P d 2 2 tan tan = W 1 tan.tan Dimana : T 1 P d 2 W d 2 2 = torsi (N.mm) = gaya (N) = diameter (mm) = gaya normal (N) = sudut ulir ( 5 ) Leaf Chain Leaf chain digunakan untuk mengangkat fork dengan bantuan sprocket dan pemberat yang menghubungkan rantai rol dengan ball screw. Leaf chain memiliki beberapa keunggulan dibandingkan rantai lainnya. Leaf chain keandalan operasinya jauh lebih tinggi dan mempunyai kefleksibelan yang baik sehingga dapat dipakai pada sprocket dengan diameter kecil dan jumlah gigi yang lebih sedikit. Hal ini akan mengurangi ukuran mekanisme dan sekaligus harganya. Juga, gesekan pada leaf chain jauh lebih kecil. Leaf chain terdiri dari pelat yang dihubung-engselkan oleh pena. Rantai untuk beban ringan terbuat dari dua keping pelat saja, sedangkan untuk beban berat dapat menggunakan sampai 12 keping pelat. Pelat dapat dipaskan pada pena dengan mengupset (memekarkan ujung) pena. Metode ini digunakan untuk rantai dengan beban ringan. Untuk rantai yang memiliki beban berat, ditambahkan cincin dibawah ujung pena yang di upset. Pengikat pena belah dengan cincin atau pena belah saja digunakan bila rantai harus sering dilepas hubungannya. (N. Rudenko, Erlangga :1996) Leaf chain sering dipakai pada katrol yang digerakkan tangan. Sedang yang berpenggerak tenaga daya digunakan derek dan mekanisme pengangkat dengan kapasitas angkat tinggi dan beroperasi hanya pada kecepatan rendah dan

14 II-14 pada jalur pandu. Jenis-jenis leaf chain dan ukuran penampangnya dapat ditunjukkan pada gambar dan gambar Gambar Penampang Leaf chain Gambar Jenis Leaf chain ( Counter Weight Counter weight diperlukan dalam tugas akhir ini untuk memperingan kerja dari motor. Counter weight adalah pengimbang beban dari stacker, letaknya berlawanan dengan arah fork. Counter weight biasanya digunakan pada elevator dan crane. Contoh penggunaan counter weight dapat dilihat pada gambar 2.15.

15 II-15 Gambar Penggunaan counter weight ( Dalam menentukan berat dari counter weight dapat menggunakan rumus dibawah ini m counter weight = m + 0,35 (m beban max) ( 6 ) Dimana : m = massa (kg) Kopling Kopling merupakan bagian mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak (poros input) ke poros yang digerakan (poros output). Kopling yang akan kami gunakan adalah kopling tetap Kopling Tetap.adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak/input ke poros yang digerakan/output secara tepat (tanpa slip) dan ke 2 poros ini selalu dalam keadaan terhubung. Sumbu ke 2 poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya.

16 II-16 Macam Kopling Tetap : Kopling tetap dibagi menjadi 3 jenis dapat dilihat di gambar 2.16 yaitu: 1. Kopling Kaku 2 buah sumbu poros terletak pada satu garis lurus, contoh : o Kopling bus o Kopling flens kaku o Kopling flens tempa 2. Kopling luwes/fleksibel 2 buah sumbu poros dijinkan tidak terletak pada satu garis lurus, contoh : o Kopling flens luwes o Kopling karet o Kopling gigi o Kopling rantai 3. Kopling Universal Kopling Universal dipergunakan bila 2 buah poros akan membentuk sudut yang cukup besar, contohnya adalah kopling universal hook. (blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp-content/.../04/kopling.doc)

17 II-17 Gambar Macam-Macam Kopling Tetap (blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp-content/.../04/kopling.doc) Poros Poros adalah suatu bagian stationer yang berputar, biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen - elemen seperti roda gigi, roda gila dan elemen pemindah daya lainnya. Poros dapat menerima beban beban lentur, tarik, tekan atau putaran yang bekerja sendiri sendiri atau berupa gabungan satu dengan yang lainnya. Definisi yang pasti dari poros adalah sesuai dengan penggunaan dan tujuan penggunaan.

18 II-18 Terdapat beberapa definisi dari poros, yaitu : a. Shaft adalah poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari mesin ke mekanisme yang digunakan. Contoh shaft dapat dilihat pada gambar Gambar Shaft ( b. Axle adalah poros yang tetap dan mekanismenya yang berputar pada poros tersebut, juga berfungsi sebagai pendukung. Contoh axle dapat dilihat pada gambar Gambar Axle ( c. Spindle adalah poros yang terpendek terdapat pada mesin perkakas dan mampu atau sangat aman terhadap momen bending. Contoh spindle dapat dilihat pada gambar Gambar Spindle (

19 II-19 d. Line shaft adalah poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme yang digerakkan dan berfungsi memindahkan daya dari motor penggerak ke mekanisme tersebut. Contoh line shaft dapat dilihat pada gambar Gambar Line Shaft ( e. Jack Shaft adalah poros yang pendek, biasanya dipakai untuk dongkrak JACK mobil. Contoh Jack Shaft dapat dilihat pada gambar Gambar Jack Shaft ( f. Flexible adalah poros yang juga berfungsi memindahkan daya dari dua mekanisme, dimana perputaran poros membentuk sudut dengan poros yang lainnya, daya yang dipindahkan rendah. Contoh Flexible dapat dilihat pada gambar 2.22.

20 II-20 Gambar Flexible ( Dalam menentukan diameter poros yang akan digunakan dapat menggunakan rumus: 10,2 d. Kt. Km. M a Dimana : d 1/ 3 = diameter poros (mm) a = tegangan geser ijin (N/mm 2 ) Kt = Faktor koreksi momen puntir Km = Faktor koreksi momen lentur M = Momen (N.mm) ( 7 ) Poros pada umumnya dibuat dari baja yang telah diheattreatment. Poros yang dipakai untuk meneruskan daya dan putaran tinggi umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan. Poros dapat dibedakan menjadi 2 macam : 1. Poros Lurus Poros lurus adalah sebatang logam yang berpenampang lingkaran berfungsi memindahkan putaran atau mendukung beban-beban yang didukung pada poros ini adalah beban puntir dan bending. 2. Poros Bintang Poros bintang adalah sebatang logam yang berpenampang lingakaran dan terdapat sirip yang menyerupai bintang. Poros dihubungkan dengan roda gigi tanpa menggunakan pasak.

21 II-21 Poros pada umumnya dibuat dari baja yang telah di heatreatment. Poros yang dipakai pada untuk meneruskan daya dan putaran tinggi umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerjaan kulit yang sangat tahan terhadap keausan Bearing Bearing adalah elemen mesin yang menumpu poros sehingga putaran dapat berlangsung dengan smoot dan aman. Bearing harus cukup kokoh untuk memastikan poros serta elemen mesin lainya bekerja dengan baik. Jika bearing tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh system akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya. Klasifikasi Bearing : 1. Berdasar gerakan bearing terhadap poros. 1. Journal bearing / bantalan luncur Pada journal bearing terjadi gesekan luncur antara poros dengan journal bearing, karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan journal bearing dengan perantaraan lapisan pelumas. 2. Rolling bearing / bantalan gelinding Pada rolling bearing terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan bagian yang diam melalui elemen gelinding (ball, roll). 2. Berdasar arah beban terhadap poros. 1. Radial bearing / bantalan radial Arah beban yang ditumpu bearing adalah tegak lurus sumbu poros. 2. Thrust bearing / bantalan aksial Arah beban yang ditumpu bearing adalah sejajar sumbu poros. 3. Kombinasi a & b Bearing ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

22 II Rangka Rangka adalah bagian yang paling penting dari sebuah struktur bangunan. Arsitektur klasik bangsa Yunani zaman dulu menggunakan struktur rangka yang terdiri dari pilar dan balok. Konstruksi rangka mengurangi pembatasanpembatasan besarnya bentangan ruang yang terdapat dalam konstruksi solid. Sebagian rangka dari struktur dapat diletakkan di dalam ruang, di antara batas ruang yang diinginkan dan garis batas luar bangunan.. Penggunaan baja dengan daya tarik yang tinggi, daya tekan tahan lekuk dan gaya geser,sejak abad delapan belas mulai digunakan, oleh karena dapat membentang lebih panjang daripada kayu. Rangka gelagar dalam bangunan petak terdiri atas batang-batang mendatar, tegak lurus (vertikal) dan diagonal. Batang-batang terletak dalam bidang datar yang berdimensi dua dan menahan gaya tarik atau gaya tekan. Batang-batang itu dapat dikembangkan menjadi gelagar didalam ruang yang berdimensi tiga,disebut struktur rangka ruang. Gambar Macam-macam struktur rangka

23 II-23 Perencanaan struktur bangunan adalah hasil dari penelitian / penyelidikan dan perhitungan dengan pandangan bahwa bangunan beserta pondasinya merupakan suatu struktur yang kompleks tetapi integral. Untuk mengetahui kekuatan sebuah rangka maka banyak hal hal yang perlu diketahui, seperti bahan rangka, beban yang diterima,dll. Kekuatan rangka dapat diketahui dengan menggunakan free body diagram seperti di bawah ini. RA C s 1 s 2 F 1 F 2 D s 3 RB Σ M = 0 ( 8 ) F n x s n = s n x R Dimana: Σ M = total Momen yang terjadi (N.mm) F n s n R = gaya yang terjadi (N) = jarak titik gaya yang terjadi (mm) = gaya resultan yang terjadi (N) Σ VF = 0 ( 9 ) F 1 + F 2 = RA + RB Dimana: F 1 = gaya yang terjadi di titik 1 (N) F 2 RA RB = gaya yang terjadi di titik 2 (N) = gaya resultan yang terjadi di A (N) = gaya resultan yang terjadi di B (N) Dalam menghitung kekuatan rangka perlu diketahui pula bentuk profil dari rangka yang akan dirancang tersebut. Karena berbeda profil maka berbeda pula rumus yang dipakai dalam menghitungnya. Berikut ini adalah rumus yang digunakan dalam menghitung titik tengah dan momen inersia dari dari sebuah rangka dengan profil C.

24 II-24 b h l A = h x b ( 10 ) h Y = ( 11 ) 2 Dimana: A = luas penampang (mm 2 ) h = tinggi penampang (mm) b = lebar penampang (mm) Y = jarak titik berat luasan terhadap x (mm) IX = b.h 3 ( 12 ) Ȳ = Ai.Yi Ai ( 13 ) ΣIX = IX 1 + IX 2 + IX 3 ( 14 ) Y = h - Ȳ Dimana: IX = momen inersia terhadap sumbu x h = tinggi penampang (mm) b = lebar penampang (mm) Ȳ = jarak titik berat luasan terhadap x (mm) Ai = luas penampang (mm 2 ) Yi = jarak titik berat luasan terhadap x (mm)