1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Rangka batang (truss) adalah struktur yang terdiri dari gabungan batangbatang yang membentuk struktur berbentuk segitiga dan terhubung satu sama lain, serta dibebani pada sendi-sendinya. Contoh idealisasi sistem rangka batang dapat dilihat pada Gambar 1.1. Rangka batang 2 dimensi umumnya terdiri dari bagian atas (top chord), bagian bawah (bottom chord) dan bagian tengah yang biasa disebut dengan web. Struktur tersebut umumnya didesain agar stabil (tidak bergerak), aman (tidak runtuh atau membahayakan pengguna), dan nyaman (defleksi yang terjadi tidak terlalu besar). top chord web bottom chord Gambar 1. 1 Contoh idealisasi sistem rangka batang Saat ini, rangka batang merupakan sistem struktur yang banyak digunakan dalam berbagai bangunan karena memiliki beberapa kelebihan antara lain kaku dalam menahan beban dan sederhana dalam analisis strukturnya.
2 Contoh dari bangunan yang menggunakan sistem truss yaitu jembatan, kuda-kuda, ataupun menara (lihat Gambar 1.2). Gambar 1. 2 Bangunan dengan struktur truss: a. Jembatan, b. Pilon Listrik (Sumber: www.en.wikipedia.org) Salah satu bangunan menggunakan sistem truss yang sering dijumpai adalah jembatan rangka batang (truss bridge). Jika dibandingkan dengan jembatan sederhana, jembatan rangka batang dapat memberikan nilai kekakuan yang lebih tinggi untuk panjang bentang yang sama. Selain itu, jumlah material yang diperlukan jembatan rangka batang lebih sedikit untuk menghasilkan kekakuan yang sama besar. Hal ini dimungkinkan karena konfigurasi rangka batang yang efisien sebab gaya-gaya yang bekerja didukung secara aksial oleh batang-batang yang terdapat dalam struktur tersebut, sehingga kekuatan aksial batang-batang tersebut dapat dimanfaatkan secara maksimal. Namun, jembatan rangka batang hanya efisien jika digunakan untuk bentang sedang (misalnya jembatan truss tipe Warren yang dapat mencapai panjang 60 meter), karena semakin panjang jembatan, maka tinggi jembatan yang diperlukan juga bertambah untuk menjaga nilai kekakuannya. Selain panjang dan tinggi jembatan yang bertambah, luas penampang profil baja yang digunakan pun juga semakin besar untuk menjaga nilai kelangsingan elemen-elemen strukturnya, hal
3 ini menyebabkan berat sendiri struktur juga bertambah. Jika berat sendiri struktur tersebut terlalu besar, maka jembatan tidak lagi mampu mendukung berat sendirinya. Oleh karena itu, diperlukan optimasi untuk menghasilkan struktur yang efisien. Hal yang sama juga berlaku untuk struktur lain yang panjangnya lebih besar daripada tingginya, misalnya struktur kuda-kuda. Baja merupakan material yang sering digunakan untuk sistem rangka batang, antara lain karena memiliki kuat tarik tinggi, modulus elastis yang besar sehingga memberikan nilai kekakuan yang tinggi, dan mudah digunakan sebagai material yang akan dirakit di lapangan. Berbagai jenis profil baja telah tersedia di pasaran, profil-profil tersebut telah dicetak menurut bentuk dan ukuran tertentu serta siap untuk dirangkai membentuk berbagai struktur. Contoh beberapa bentuk penampang profil baja yang tersedia di lapangan dapat dilihat pada Gambar 1.3. Profil-profil tersebut umumnya telah disediakan dengan spesifikasi tertentu oleh pabrik/penyedia material. Gambar 1. 3 Contoh bentuk tipe penampang profil baja Jika diberi gaya luar, maka batang-batang yang terdapat dalam sistem rangka batang akan mengalami gaya-gaya batang berupa gaya tekan atau gaya tarik, sehingga dalam perancangan struktur rangka batang, batang-batang umumnya dihitung berdasarkan ketentuan untuk kondisi batang tekan dan batang tarik. Seiring perkembangan jaman, peraturan yang digunakan untuk perhitungan struktur tersebut, termasuk peraturan tentang desain dan analisis baja, terus berkembang karena perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, perkembangan di lapangan, maupun pengaruh dari perkembangan peraturan di dalam maupun luar negeri. Peraturan-peraturan tersebut wajib dipatuhi dalam
4 mendesain dan menganalisis bangunan di setiap negara sesuai dengan masa berlakunya. Setidaknya beberapa peraturan tentang desain bangunan baja telah dikenal di Indonesia, misalnya Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI) tahun 1983, SNI 03-1729 - 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung, dan yang terbaru dan belum berlaku di Indonesia adalah RSNI 03.1729.1-201X tentang Spesifikasi untuk Gedung Baja Struktural. Meskipun analisis struktur rangka batang dapat dikatakan sederhana, namun dalam melakukan perancangan dan analisis struktur, diperlukan waktu yang bervariasi. Semakin kompleks bentuk struktur rangka batang dan jumlah batangnya, maka waktu yang diperlukan untuk merancang dan menganalisis struktur tersebut juga semakin lama. Keberadaan suatu software dapat digunakan untuk membantu pengguna mengefisienkan waktu dalam merancang ataupun menganalisis struktur sesuai dengan prosedur dan peraturan yang berlaku. Selain itu, software juga memudahkan pengguna untuk mengecek kemampuan elemen-elemen struktur dan besarnya defleksi yang terjadi. Software yang dihasilkan dalam penelitian ini diberi nama Betelgeuse2014. B. Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan perangkat lunak yang dapat digunakan untuk merancang ataupun menganalisis suatu sistem rangka batang berdasarkan peraturan RSNI2 03-1729.1-201X. Pada akhir penelitian ini, dilakukan validasi dengan cara membandingkan hasil perhitungan software yang dirancang dengan hasil software pembanding untuk mengetahui besarnya simpangan relatif software hasil perancangan.
5 C. Batasan Masalah Batasan masalah yang digunakan dalam perancangan perangkat lunak ini antara lain: 1. gaya-gaya batang dihitung menggunakan metode matriks kekakuan, 2. semua perhitungan gaya yang bekerja pada batang struktur didasarkan pada kondisi linier, 3. titik buhul dianggap sendi sempurna, 4. beban bekerja pada titik buhul, 5. menggunakan acuan RSNI2 03-1729.1-201X, 6. alat sambung yang digunakan berupa baut, dan 7. tidak memperhitungkan kondisi slip-kritis. D. Manfaat Penelitian Penelitian ini bermanfaat untuk menghasilkan software yang dapat digunakan untuk: 1. menghitung gaya-gaya batang sistem rangka batang, 2. menganalisis kekuatan profil baja berdasarkan peraturan RSNI2 03-1729.1-201X, 3. memilih profil baja optimal berdasarkan peraturan RSNI2 03-1729.1-201X, 4. menghitung jumlah sambungan baut yang diperlukan, dan 5. merancang susunan pelat buhul.
6 E. Keaslian Penelitian Beberapa peneliti sebelumnya pernah mengembangkan software yang digunakan untuk perancangan dan/atau analisis struktur rangka batang, antara lain: 1. Chandrupatla dan Belegundu (2002) telah mengembangkan kode pemrograman (source code) untuk melakukan perhitungan analisis struktur rangka batang, dan 2. Setiawan (2012) mengembangkan software yang dapat digunakan untuk menghitung struktur kuda-kuda baja. Perbedaan software dari penelitian ini dari penelitian-penelitian sebelumnya adalah: 1. peraturan yang digunakan berdasarkan RSNI2 03-1729.1-201X, 2. konfigurasi batang dan bentuk rangka batang dapat diubah-ubah sesuai keperluan pengguna software, 3. alat sambung yang digunakan berupa sambungan baut dengan hasil perhitungan berupa jumlah baut dan dimensi pelat buhul yang diperlukan, dan 4. tampilan dari software ini adalah hasil desain Peneliti dengan bantuan dan format objek menggunakan software Visual Basic 6.0. Sedangkan kode pemrograman yang digunakan untuk menghitung analisis struktur (gaya batang dan displacement) menggunakan source code dari Chandrupatla dan Belegundu (2002).
7 F. Metodologi Penelitian Perangkat lunak dirancang dengan menggunakan program Visual Basic 6.0 dengan alur pembuatan sebagai berikut: 1. memahami peraturan RSNI2 03-1729.1-201X, 2. membuat bagan alir program, 3. membuat bagan alir perancangan dan analisis baja, 4. membuat form, objek, dan modul dalam program Visual Basic 6.0, 5. menulis kode program, 6. menjalankan hasil program dan melakukan validasi hasil hitungan, dan 7. menyusun laporan hasil pekerjaan.