vii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...i HALAMAN ENGESAHAN...ii KATA ENGANTAR...iv ABSTRAK...vi DAFTAR ISI...vii DAFTAR NOTASI...x DAFTAR TABEL...xiv DAFTAR GAMBAR...xvi DAFTAR LAMIRAN...xxi BAB I ENDAHULUAN...1 1.1. Latar Belakang...1 1.2. Rumusan Masalah...2 1.3. Tujuan enelitian...2 1.4. Manfaat enelitian...3 1.5. Batasan Masalah...3 BAB II TINJAUAN USTAKA...5 2.1. endahuluan...5 2.2. Batang Desak...5 2.3. Tekuk Keseluruhan...6 2.4. Tekuk Lokal...6 2.5. Sambungan...7 2.6. Rangka Kuda-kuda...8 2.7. Keaslian enelitian...8
viii BAB III LANDASAN TEORI...10 3.1 Tinjauan Umum...10 3.2. Batang Tarik...10 3.2.1 Lubang Sekrup...13 3.2.2 Luas Bersih...14 3.2.3 Luas Efektif rofil C...17 3.2.4 Kapasitas Tarik...19 3.3. Batang Desak...20 3.4. Tekuk...23 3.4.1 Teori Dasar Tekuk...23 3.4.2 Tekuk Keseluruhan...24 3.4.3 Tekuk Lokal...33 3.5. Defleksi...43 3.6. Hubungan Beban-Defleksi...45 3.7. Alat Sambung Sekrup...46 3.7.1 Jarak Minimum...47 3.7.2 Jarak Minimum Tepian dan Akhiran...47 3.7.3 Kapasitas Geser pada Kondisi Miring dan Tahanan...48 3.7.4 erhitungan Kapasitas Tarik...49 3.8. Hipotesis...50 BAB IV METODE ENELITIAN...52 4.1. Umum...52 4.2. Benda Uji...52 4.3. eralatan engujian...53 4.4. engujian...59 4.5. Bagan Alir engujian dan Tugas Akhir...63 BAB V ANALISIS DAN EMBAHASAN...64 5.1. Umum...64 5.2. Analisis...64
ix 5.2.1. Analisis Berdasarkan SA 2000 version 14...64 5.2.2. Analisis Berdasarkan BS 5950 art 5...65 5.2.3. Defleksi...96 5.3. Hasil Coupon Test...105 5.4. Hasil engujian Kuda-kuda...106 5.4.1. Angka Keamanan...106 5.4.2. Hubungan Beban-Defleksi...107 5.4.3. Kekakuan...118 5.5. embahasan...119 BAB VI KESIMULAN DAN SARAN...130 6.1 Kesimpulan...130 6.2 Saran...131
xvi DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Tipe-tipe rangka atap... 11 Gambar 3.2 a) Baut dan b) sekrup... 12 Gambar 3.3 Distribusi tegangan pada luasan bersih... 12 Gambar 3.4 enjelasan diameter pada sekrup... 13 Gambar 3.5 Jalur kegagalan dan penampang bersih lubang segaris... 14 Gambar 3.6 Jalur kegagalan dan luas bersih penampang dengan lubang melenceng... 15 Gambar 3.7 Jarak transversal profil C... 17 Gambar 3.8 Luas efektif profil kanal yang tersambung pada badannya... 18 Gambar 3.9 Luas efektif profil kanal yang saling membelakangi... 19 Gambar 3.10 Kegagalan pada batang desak pendek... 21 Gambar 3.11 Kegagalan pada batang desak yang panjang... 21 Gambar 3.12 Kegagalan pada batang desak menengah... 22 Gambar 3.13 Tegangan batang desak sebagai fungsi rasio kelangsingan... 22 Gambar 3.14 Tekuk karena lentur... 25 Gambar 3.15 Desak pada profil simetris tunggal, (a) tampang kotor (b) tampang efektif... 28 Gambar 3.16 Menentukkan momen kapasitas... 29 Gambar 3.17 Tekuk torsional pada a) profil berbentuk silang b) profil I... 30 Gambar 3.18 Tekuk torsional lentur... 32 Gambar 3.19 Tekuk lokal... 33 Gambar 3.20 Elemen tepi yang tak berpengaku dan berpengaku... 34 Gambar 3.21 Faktor K untuk batang terdesak tidak seragam... 35 Gambar 3.22 engaku berupa bibir sederhana... 37
xvii Gambar 3.23 Konsep lebar efektif... 38 Gambar 3.24 Elemen berpengaku dengan tegangan seragam... 40 Gambar 3.25 Elemen berpengaku dengan tegangan bervariasi... 41 Gambar 3.26 Elemen tak berpengaku dengan tegangan seragam... 42 Gambar 3.27 Hubungan beban-lendutan... 45 Gambar 3.28 (a) Self tapping screw dan (b) self drilling screw... 47 Gambar 3.29 enjelasan t 3 dan t 4... 49 Gambar 3.30 Gaya batang yang terjadi akibat beban... 50 Gambar 4.1 Benda uji a) bentuk rangka b) penampang profil... 52 Gambar 4.2 Universal Testing Material... 52 Gambar 4.3 Dukungan sendi (a) dan (b) dukungan rol... 53 Gambar 4.4 Data acquisition system (DAS)... 54 Gambar 4.5 LVDT... 54 Gambar 4.6 Magnetic stand... 55 Gambar 4.7 Timbangan... 56 Gambar 4.8 Laker... 56 Gambar 4.9 eletakan pengantung... 57 Gambar 4.10 enyangga... 57 Gambar 4.11 Caliper... 58 Gambar 4.12 emosisian penyangga dan laker terhadap benda uji... 58 Gambar 4.13 a) pemasangan tulangan pada salah satu joint batang atas b) pemasangan LVDT... 59 Gambar 4.14 enghubungan komputer ke DAS... 59 Gambar 4.15 Benda uji saat mengalami pembebanan... 60 Gambar 4.16 Benda uji coupon test... 61 Gambar 4.17 bagan alir a) pengujian, b) tugas akhir... 62 Gambar 5.1 Jarak antar joint pada kuda-kuda... 66
xviii Gambar 5.2 enamaan joint dan batang serta peletakan beban pada kuda-kuda... 66 Gambar 5.3 enampang profil... 67 Gambar 5.4 enampang profil dengan jarak-jarak yang diperlukan untuk menghitung momen inersia... 68 Gambar 5.5 Gaya batang pada joint A... 69 Gambar 5.6 Gaya batang pada joint E... 70 Gambar 5.7 Gaya batang pada joint C... 71 Gambar 5.8 Gaya batang pada joint G... 71 Gambar 5.9 Gaya batang pada joint F... 72 Gambar 5.10 Gaya batang pada joint B... 73 Gambar 5.11 Gaya batang yang terjadi karena... 74 Gambar 5.12 enamaan a 1 dan a 2... 75 Gambar 5.13 enamaan node, elemen dan sumbu pada penampang... 78 Gambar 5.14 enamaan elemen pada penampang profil... 86 Gambar 5.15 enamaan elemen penampang profil... 89 Gambar 5.16 Jarak antar joint pada kuda-kuda... 97 Gambar 5.17 enamaan batang dan joint pada rangka kuda-kuda... 98 Gambar 5.18 Gaya batang pada joint A... 98 Gambar 5.19 Gaya batang pada joint E... 99 Gambar 5.20 Gaya batang pada joint C... 100 Gambar 5.21 Gaya batang pada joint G... 100 Gambar 5.22 Gaya batang yang terjadi karena... 101 Gambar 5.23 f i dengan i pada joint C... 102 Gambar 5.24 Gaya batang pada joint A karena f i pada joint C... 102
xix Gambar 5.25 Gaya batang pada joint E karena f i pada joint C... 103 Gambar 5.26 Gaya batang karena f i pada joint C... 105 Gambar 5.27 Benda uji coupon test... 106 Gambar 5.28 Hubungan beban-defleksi berdasarkan SA 2000... 107 Gambar 5.29 Hubungan beban-defleksi berdasarkan metode virtual work... 108 Gambar 5.30 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda pertama... 109 Gambar 5.31 Hubungan beban-defleksi rata-rata kuda-kuda pertama dan kurva regresinya... 109 Gambar 5.32 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda pertama pada LVDT 1 dan kurva regresinya... 110 Gambar 5.33 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda pertama pada LVDT 2 dan kurva regresinya... 110 Gambar 5.34 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda kedua... 111 Gambar 5.35 Hubungan beban-defleksi rata-rata kuda-kuda kedua dan kurva regresinya... 112 Gambar 5.36 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda kedua pada LVDT 1 dan kurva regresinya... 112 Gambar 5.37 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda kedua pada LVDT 2 dan kurva regresinya... 113 Gambar 5.38 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda ketiga... 114 Gambar 5.39 Hubungan beban-defleksi rata-rata kuda-kuda ketiga dan kurva regresinya... 114 Gambar 5.40 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda ketiga pada LVDT 1 dan kurva regresinya... 115 Gambar 5.41 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda ketiga pada LVDT 2 dan kurva regresinya... 115 Gambar 5.42 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda keempat... 116 Gambar 5.43 Hubungan beban-defleksi rata-rata kuda-kuda keempat dan kurva regresinya... 117 Gambar 5.44 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda keempat pada LVDT 1 dan kurva regresinya... 117
xx Gambar 5.45 Hubungan beban-defleksi kuda-kuda keempat pada LVDT 2 dan kurva regresinya... 118 Gambar 5.46 Hubungan beban-defleksi rata-rata kuda-kuda... 119 Gambar 5.47 Joint dibuat menjadi profil tertutup... 122 Gambar 5.48 Hubungan beban dengan angka keamanan... 127 Gambar 5.45 Tekuk lokal terjadi pada batang tarik yang berubah fungsi menjadi batang netral yang ditunjukkan oleh lingakaran berwarna merah... 129 Gambar 6.1 enambahan batang untuk menghindari tekuk... 131 Gambar 6.2 Kontra defleksi... 132
xiv DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Jumlah setengah gelombang sinus... 24 Tabel 3.2 anjang efektif, L E, untuk batang desak... 26 Tabel 3.3 enjelasan faktor K 1 dari gambar 3.7... 35 Tabel 5.1 engelompokan gaya batang tiap batang... 73 Tabel 5.2 anjang efektif ( L ) untuk batang desak... 75 E Tabel 5.3 anjang efektif... 76 Tabel 5.4 Beban tekuk lentur elastis minimum... 76 Tabel 5.5 Geometri node... 78 Tabel 5.6 Geometri elemen... 78 Tabel 5.7 Sifat elemen... 79 Tabel 5.8 Momen inersia dan warping unit w i dan w j terhadap titik berat penampang... 80 Tabel 5.9 Warping product of inertia terhadap sumbu x dan y... 80 Tabel 5.10 Warping unit w o dan i Tabel 5.11 Normalized unit warping w o terhadap pusat geser penampang... 82 j W ni dan W nj... 82 Tabel 5.12 Warping constant... 83 Tabel 5.13 Konstanta torsi St. Venant... 85 Tabel 5.14 Beban tekuk torsional... 86 Tabel 5.15 Beban tekuk lentur elastik kolom... 87 Tabel 5.16 Beban tekuk lentur torsional... 87 Tabel 5.17 Koefisien tekuk lokal... 89 Tabel 5.18 Tegangan elastis tekuk lokal... 89 Tabel 5.19 Menentukan rumus yang digunakan untuk beban tekuk lokal... 90 Tabel 5.20 Beban tekuk lokal... 91 Tabel 5.21 Lebar efektif... 92 Tabel 5.22 Luas efektif... 93
xv Tabel 5.23 erhitungan defleksi pada joint C... 104 Tabel 5.24 Hasil coupon test... 105 Tabel 5.25 Angka keamanan rangka kuda-kuda baja ringan... 105 Tabel 5.26 Kekakuan berdasarkan pengujian... 115 Tabel 5.27 Jarak antar kuda-kuda berdasarkan jenis penutup atap... 120 Tabel 5.28 Tegangan desain yang digunakan... 121 Tabel 5.29 Rekomendasi faktor reduksi... 121 Tabel 5.30 Angka keamanan untuk interval tiap 15 kg... 122 Tabel 5.31 Angka keamanan... 123 Tabel 5.32 Defleksi rata-rata tiap kuda-kuda dan persentase perbedaan deflkesi saat pengujian dengan SA 2000 dan metode virtual work... 125 Tabel 5.33 Faktor defleksi ( )... 126
x DAFTAR NOTASI A = luas kotor tampang A e = luas efektif profil A eff = jumlah dari seluruh luas efektif dari tiap elemen A g = luas kotor A n = luas bersih a 1 = luas bersih tampang kaki yang tersambung a 2 = luas kotor tampang kaki yang tidak tersambung b b = lebar datar elemen = panjang kotor penampang yang tegak lurus dengan beban tarik b eff = lebar efektif b n = panjang bersih penampang yang tegak lurus dengan beban tarik b eu = lebar efektif elemen tak berpengaku C w = warping constant penampang d h = diameter lubang d s = diameter sekrup e s = jarak antara sumbu netral geometris tampang kotor dan tampang efektif E = modulus elastis bahan
xi f c = tegangan desak pada elemen efektif f i = gaya aksial virtual pada batang i karena beban virtual batang G = modulus geser g = jarak sekrup yang tegak lurus dengan beban tarik (jarak transversal/melintang) I I x = momen inersia penampang = momen inersia penampang terhadap sumbu x I y = momen inersia penampang terhadap sumbu y J K k L = konstanta torsi St Venant = koefisien tekuk lokal = kekakuan struktur = panjang kolom L E = panjang efektif batang n = jumlah setengah gelombang sinus pada bentang kolom = beban yang bekerja c = tahanan tekuk ketika menerima beban aksial cr = beban tekuk euler cr = beban elastis tekuk lokal cs = beban leleh kolom pendek E = beban tekuk lentur elastis kolom
xii Ex = beban tekuk lentur elastik kolom terhadap sumbu x n = beban tekuk lokal s = Kapasitas geser sambungan sekrup T = beban tekuk torsional kolom t = kapasitas tarik batang atau sambungan sekrup TF = beban tekuk lentur torsional kolom ts = kapasitas geser sekrup p cr = tegangan elastis tekuk lokal p y = tegangan leleh desain. r = radius girasi penampang R n = kekuataan nominal struktur atau elemen struktur R u = kekuataan yang diterima struktur atau elemen struktur r r x, y = radius girasi terhadap sumbu x dan y s p = jarak sekrup yang sejajar dengan beban tarik (jarak longitudinal/membujur) t = tebal elemen t 3 = tebal batang yang menyinggung kepala sekrup t 4 = tebal batang yang jauh dari kepala sekrup U s = tegangan ultimate
xiii v = rasio oisson x o = jarak dari pusat geser ke titik berat yang diukur terhadap sumbu x Y s = tegangan leleh = defleksi = koefisien erry = jarak normal (tegak lurus) elemen terhadap titik berat penampang = faktor reduksi
xxi DAFTAR LAMIRAN Lampiran I Lampiran II = Lembar Konsultasi = Lebar Efektif Untuk Elemen Berpengaku dan Tak Berpengaku Lampiran III = Lokasi usat Geser dan erkiraan Nilai Konstanta Bengkok C w Lampiran IV = Hasil Uji Tarik T. rima Andalan Group Lampiran V = Tabel Beban-Defleksi Berdasarkan engujian, SA 2000, dan Metode Virtual Work Lampiran VI = Hasil SA 2000 Lampiran VII = Foto Hasil engujian