BAB IV PERHITUNGAN GAYA-GAYA PADA STRUKTUR BOX Perhitungan konstruksi dilakukan dengan metode kesetaraan yaitu analisa dilakukan pada konstruksi yang sudah ada dengan mengasumsikan sebagai beban merata pada masing masing box akibat berat konstruksi. Beban konstruksi yang diasumsikan pada box 1 adalah 300 kg, box 2 500 kg dan box 3 700 kg. Pada bab ini penulis akan membahas perhitungan kekuatan konstruksi frame tegak depan dan belakang yang menyatu pada dinding samping di tiap tiap box, karena dibagian inilah beban terbesar diterima. Defleksi yang diizinkan adalah 1 mm. 4.1 Perhitungan Layout Box Sebelum menghitung kekuatan pada masing masing frame maka perlu dilakukan perhitungan bentangan material yang mengalami proses pembentukan. Untuk bentangan dapat dicari dengan menggunakan rumus seperti gambar 4.1 : 28
29 Gambar 4.1 Pembengkokan (Khurmi, RS. 2005 : 130 [2]) Rumus yang digunakan untuk menghitung bentangan adalah : β α. 2. π(rd + K. t) 360 Keterangan : β Panjang busur pada sumbu netral (mm) α Sudut bending ( 0 ) Rd T K Radius dalam (mm) Tebal plat (mm) Konstanta untuk letak sumbu netral Untuk Rd 2t, maka K 0,33, Untuk Rd 2t, K 0,5 4.1.1 Layout Box 1 Gambar 4.2 Tampak Depan Assembling Box 2
30 Gambar 4.3 Penampang Frame Tegak Depan dan Belakang (dinding samping) Box 1 Diketahui : t 2 (mm) Ukuran lebar bentangan : L L1 + L2 + L3 + L4 + L5 Dimana, L1 15 t 13 mm L2 20 t 18 mm L3 52 (2t) 48 mm L4 400 (2t) 396 L5 40 t 38 mm L L1 + L2 + L3 + L4 + L5
31 13 + 18 + 48 + 396 +38 513 mm Ukuran panjang bentangan, H 776 mm Jadi untuk ukuran potongan plat frame tegak depan dan belakang (dinding samping) Box 1 adalah : L 513 mm dan H 776 mm 4.1.2 Layout Box 2 Gambar 4.4 Tampak Depan Assembling Box 2
32 Gambar 4.5 Penampang Frame Tegak Depan dan Belakang (dinding samping) Box 2 Diketahui : t 2 (mm) Ukuran lebar bentangan : L L1 + L2 + L3 + L4 + L5 Dimana, L1 15 t 13 mm L2 20 t 18 mm L3 52 (2t) 48 mm L4 1025 (2t) 1021 L5 40 t 38 mm L L1 + L2 + L3 + L4 + L5 13 + 18 + 48 + 1021 +38 1138 mm
33 Ukuran panjang bentangan, H 1592 mm Jadi untuk ukuran potongan plat frame tegak depan dan belakang (dinding samping) pada box 2 adalah : L 1138 mm dan H 1520 mm 4.1.3 Layout Box 3 Gambar 4.6 Tampak Depan Assembling Box 3
34 Gambar 4.7 Penampang Frame Tegak Depan dan Belakang (dinding samping) Box 3 Diketahui : t 2 (mm) Ukuran lebar bentangan : L L1 + L2 + L3 + L4 Dimana, L1 40 t 38 mm L2 850 (2t) 846 mm L3 40 (2t) 36 mm L4 40 t 38 L L1 + L2 + L3 + L4 38 + 846 + 36 + 38 958 mm Ukuran panjang bentangan, H 2372 mm
35 Jadi untuk ukuran potongan plat frame tegak depan dan belakang (dinding samping) pada box 2 adalah : L 958 mm H 2372 mm 4.2 Perhitungan Gaya Yang Terjadi Pada frame 4.2.1 Perhitungan Gaya Pada Frame Tegak Depan dan Belakang (dinding samping) Pada Box 1 Beban terbesar yang diterima box terdapat pada konstruksi frame tegak depan dan belakang. Gambar 4.8 Penampang Frame Depan Box 1 Titik berat pada masing masing bidang : x 1 1 y 1 44.5 x 2 11 y 2 51 x 3 21 y 3 26 x 4 41 y 4 1
36 Titik Berat Bidang x (x.a ) + (x. A ) + (x. A ) + (x. A ) A + A + A + A x (1.30) + (11.36) + (21.104) + (41.76) 30 + 36 + 104 + 76 x 30 + 396 + 2184 + 3116 246 x 5726 246 23,27 mm y (y.a ) + (y. A ) + (y. A ) + (y. A ) A + A + A + A y (44,5.30) + (51.36) + (26.104) + (1.76) 30 + 36 + 104 + 76 y 1335 + 1836 + 2704 + 76 30 + 36 + 104 + 76 y 5951 246 24,19 mm
37 Momen Inersia Ix [Ix1 + A1(Y Y1) ] + [Ix2 + A2(Y Y2) ] + [ Ix3 + A3(Y Y3) ] + [Ix4 + A4(Y Y4) ] 2. 15 12 + 30 (24,19 18. 2 44,5) + 12 + 36 (24,19 51) + 2. 52 12 + 104 (24,19 26) 36. 2 + 12 + 76 (24,19 1) [562,5 + 12374,88] + [12 + 25875,94] + [23434,66 + 340,71] + [24 + 40870,98] 12937,38 + 25887,94 + 23775,37 + 40894,98 103495, 67 mm 4 Iy [Iy1 + A1(X X1) ] + [Iy2 + A2(X X2) ] + [ Iy3 + A3(X X3) ] + [Iy4 + A4(X X4) ] 15. 2 12 + 30 (23,27 2. 18 1) + 12 + 36 (23,27 11) 52. 2 + 12 + 104 (23,27 21) + 2. 36 12 + 76 (23,27 41) [10 + 14878,59] + [972 + 5419,9] + [34,66 + 535,9] + [7776 + 23890,82] 14888,59 + 6391,9 + 570,65 + 31666,82 53517, 96 mm 4
38 Jadi momen Inersia untuk frame tegak depan adalah I I x + I y I 103495,67 + 53517,96 157013,63 mm 4 Perhitungan defleksi pada konstruksi Y 5. W. L 384. E. I 5.300. 776 384. 2,1 10. 157013,63 7009328,64 10 126615791 10. 0, 05 mm (aman) Gambar 4.9 Penampang Frame Belakang Box 1
39 Titik berat pada masing masing bidang : x 1 20 y 1 1 x 2 39 y 2 27 Titik berat bidang x (x.a ) + (x. A ) A + A y (y.a ) + (y. A ) A + A x (20. 80) + (39.100) 80 + 100 y (1.80) + (27.100) 80 + 100 x 1600 + 3900 180 y 80 + 2700 180 x 5500 180 x 30,55 mm y 2780 180 y 15,44 mm Momen Inersia Ix [Ix1 + A1(Y Y1) ] + [Ix2 + A2(Y Y2) ] 40. 2 12 + 80 (15,44 2. 50 1) + 12 + 100 (15,44 27) [26,67 + 16681] + [20833,33 + 13363,36] 16707,67 + 34196,69 50904, 36 mm 4 Iy [Iy1 + A1(X X1) 2 ] + [Iy2 + A2(X X2) ] 2. 40 12 + 80 (30,55 20) + 50. 2 12 + 100 (30,55 39)
40 [10666,67 + 8904,2] + [33,33 + 7140,25] 19570,87 + 7173,58 26744, 45 mm 4 Jadi momen inersia untuk frame tegak belakang adalah I I x + I y I 50904,36 + 26744,45 77648,81 mm 4 Perhitungan defleksi yang konstruksi Y 5. W. L 384. E. I 5.300. 776 384. 2,1 10. 77648,81 7009328,64 10 62616000,38 10. 1, 2 mm (kurang aman) 4.2.2 Perhitungan Gaya Pada Frame Tegak Depan dan Belakang (dinding samping) Pada Box 2 Secara konstruksi box 2 sama dengan box 1, yang membedakan hanyalah panjang atau tinggi framenya. Untuk box 1 panjang frame adalah 776 mm, sedangkan box 2 adalah 1520 mm. jadi Perhitungan gaya yang diizinkan konstruksi adalah,
41 Gambar 4.10 Penampang Frame Depan Box 2 Perhitungan defleksi pada konstruksi Y 5. W. L 384. E. I 5.500. 1520 384. 2,1 10. 157013,63 87795200 10 126615791,2 10. 0, 69 mm (aman)
42 Gambar 4.11 Penampang Frame Belakang Box 2 Titik berat pada masing masing bidang : x 1 75 y 1 1 x 2 151 y 2 20 Titik berat bidang x (x.a ) + (x. A ) A + A y (y.a ) + (y. A ) A + A x (75.300) + (151.80) 300 + 80 y (1.300) + (20.80) 300 + 80 x 22500 + 12080 380 y 300 + 1600 380 x 34580 380 x 91 mm y 1900 380 y 5 mm
43 Momen Inersia Ix [Ix1 + A1(Y Y1) ] + [Ix2 + A2(Y Y2) ] 150. 2 + 300 (5 1) 2. 40 + 12 12 + 80 (5 20) [100 + 4800] + [10666,67 + 18000] 4900 + 28666,67 33566, 67 mm 4 Iy [Iy1 + A1(X X1) ] + [Iy2 + A2(X X2) ] 2. 150 12 40. + 300 (91 75) 2 + 12 + 80 (91 151) [562500 + 76800] + [26,67 + 288000] 639300 + 288026,67 927326, 67 mm 4 Jadi momen inersia untuk frame tegak belakang adalah I I x + I y I 33566, 67 + 927326, 67 960893, 34 mm 4 Perhitungan defleksi pada konstruksi Y 5. W. L 384. E. I 5.500. 1520 384. 2,1 10. 960893,34 87795200 10 774864389,4 10. 0, 11 mm (aman)
44 4.2.3 Perhitungan Gaya Pada Frame Tegak Depan dan Belakang (dinding samping) Pada Box 3 Gambar 4.12 Penampang Frame Depan Box 3 Titik berat pada masing masing bidang : x 1 1 y 1 20 x 2 77 y 2 1 Titik berat bidang x (x.a ) + (x. A ) A + A y (y.a ) + (y. A ) A + A x (1.80) + (77.300) 80 + 300 y (20.80) + (1.300) 80 + 300 x 80 + 23100 380 y 1600 + 300 380 x 23180 380 y 1900 380
45 x 61 mm y 5 mm Momen Inersia Ix [Ix1 + A1(Y Y1) ] + [Ix2 + A2(Y Y2) ] 2. 40 12 + 80 (5 150. 2 20) + + 300 (5 1) 12 [10666,67 + 18000] + [100 + 4800] 28666,67 + 4900 33566, 67 mm 4 Iy [Iy1 + A1(X X1) ] + [Iy2 + A2(X X2) ] 40. 2 12 + 80 (61 2. 150 1) + + 300 (61 77) 12 [26,67 + 288000] + [562500 + 76800] 288026,67 + 639300 927326, 67 mm 4 Jadi momen inersia untuk frame tegak belakang adalah I I x + I y I 33566, 67 + 927326, 67 960893, 34 mm 4 Perhitungan defleksi pada konstruksi Y 5. W. L 384. E. I 5.700. 2300 384. 2,1 10. 960893,34
46 425845000 10 774864389,4 10. 0, 55 mm (aman) Gambar 4.13 Penampang Frame Belakang Box 3 Titik berat pada masing masing bidang : x 1 250 y 1 1 x 2 251 y 2 20 x 3 231 y 3 39 Titik Berat Bidang x (x.a ) + (x. A ) + (x. A ) A + A + A y (y.a ) + (y. A ) + (y. A ) A + A + A + A
47 x (250.500) + (251.80) + (231.76) 500 + 80 + 76 y (1.500) + (20.80) + (39.76) 500 + 80 + 76 x 125000 + 20080 + 17556 656 y 500 + 1600 + 2964 656 x 162636 656 247,92 mm y 5064 656 7,72 mm Momen Inersia Ix [Ix1 + A1(Y Y1) ] + [Ix2 + A2(Y Y2) ] + [ Ix3 + A3(Y Y3) ] 250. 2 2. + 500 (7,72 1) 40 + 12 12 + 80 (7,72 20) 38. 2 + 12 + 76 (7,72 39) [166,67 + 3360] + [10666,67 + 12063,87] + [25,33 + 74361,32] 3526,67 + 22730,54 + 74386,64 100643, 85 mm 4 Iy [Iy1 + A1(X X1) ] + [Iy2 + A2(X X2) ] + [ Iy3 + A3(X X3) ] 2. 250 + 500 (247,92 250) 12 40. 2 + 12 + 80 (247,92 251) + 2. 38 12 + 76 (247,92 231)
48 [2604166,67 + 2163,2] + [26,67 + 758,91] + [9145,33 + 21757,77] 2606329,87 + 785,58 + 30903.1 2638018, 55 mm 4 Jadi momen Inersia untuk frame tegak depan adalah I I x + I y I 100643, 85 + 2638018, 55 2738662,4 mm 4 Perhitungan defleksi pada konstruksi Y 5. W. L 384. E. I 5.700. 2300 384. 2,1 10. 2738662,4 425845000 10 2208457359 10. 0, 19 mm (aman) Setelah dilakukan perhitungan defleksi terhadap semua frame pada konstruksi box panel ternyata frame box 1 bagian belakang kurang aman, sehingga harus dilakukan analisa lebih lanjut.