PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

OPTIMASI PERENCANAAN RANGKA MENARA AIR STRUKTUR BAJA PADA KETINGGIAN 15 M UNTUK KAPASITAS 25 M 3 TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Colloqium Doctum/Ujian Sarjana Teknik Sipil OLEH DWI SYAH PUTERA TARIGAN NIM : 060424002 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

OPTIMASI PERENCANAAN RANGKA MENARA AIR STRUKTUR BAJA PADA KETINGGIAN 15 M UNTUK KAPASITAS 25 M 3 (Studi Literatur) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas- tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh: DWI SYAH PUTERA TARIGAN NIM. 060 424 002 Disetujui oleh : Pembimbing Ir. Sanci Barus, MT NIP. 19520901 198112 1 002 Penguji I Penguji II Penguji III Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan Emilia Kadreni, ST. MT Ir. Robert Panjaitan NIP.19561224 198103 1 002 NIP. 19741012 200012 2 012 NIP. 19591110 198701 1 002 Mengesahkan Koordinator PPSE Departemen Teknik Sipil Fak. Teknik USU Ketua Departemen Teknik Sipil Fak. Teknik USU Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19560326 198103 1 003 NIP. 19561224 198103 1 002 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

ABSTRAK Dalam perencanaan rangka menara selain kuat, stabil dan kaku harus ekonomis karena menyangkut masalah pembiayaan yang cukup besar. Untuk itu perlu dicari suatu keadaan jumlah medan (n), pada rangka menara dengan membandingkan 3 buah profil yang akan menghasilkan biaya yang ekonomis pula sehingga nantinya memberi bobot total rangka menara yang minimum. Untuk mencapai tujuan tersebut, pada perhitungan dilakukan dengan cara coba coba dengan jumlah medan (n) adalah 3, 4, 5, dengan membandingkan jenis profil. Profil yang dibandingkan untuk rangka menara adalah profil 2L, profil 2C dan profil I WF. Perhitungan struktur rangka menara menggunakan metode analisis, dengan memberikan hasil yaitu bobot paling minimum pada jumlah medan (n) = 8 dengan menggunakan profil 2L berat 861,4524 Kg..( 12,75 % dari profil 2C dan 42,01 % dari profil I WF )

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan yang Maha Esa atas berkat rahmat, karunia dan penyertaan-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul Optimasi Perencanaan Rangka Menara Air Struktur Baja Pada Ketinggian 15 M Untuk Kapasitas 25 M³. Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan Program Pendidikan Sarjana Ekstension Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. Dalam menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis banyak sekali menerima bimbingan, bantuan, dan dukungan dari berbagai pihak. Maka dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tinginya kepada: 1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT., sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan dukungan penuh dari awal hingga selesainya Tugas Akhir ini; 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik sekaligus Dosen Wali penulis; 3. Bapak Ir. Zulkarnain A.Muis, M.Eng,Sc., sebagai Koordinator Program Pendidikan Ekstension Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara; 4. Seluruh Dosen Staf Pengajar Program Pendidikan Ekstension Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik ;

5. Para Pegawai Tata Usaha Program Pendidikan Ekstension Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik (Kak Lince dan Bang Zul); 6. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan mahasiswa terlebih-lebih kepada rekan-rekan Ekstension 2007, 2006, dan 2008 atas dorongan dan bantuan yang diberikan. 7. Secara khusus penulis berterima kasih kepada orang tua, ayah dan ibunda, adik beserta seluruh keluarga yang telah memberikan dorongan baik moral, material dan doa restu hingga selesainya Tugas Akhir ini. Penulis juga menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis. Maka untuk menyempurnakan isi dari tugas akhir ini, penulis dengan rendah hati sangat mengharapkan saran-saran serta kritik yang konstruktif dari staf pengajar dan rekan-rekan mahasiswa serta kalangan praktis lainnya. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat bagi kita semua. Medan, Juni 2011 Hormat Saya, Penulis Dwi Syah Putera Tarigan NIM. 060 424 002

DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR NOTASI... i ii iv vi viii ix BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Umum... 1 B. Latar Belakang... 1 C. Tujuan... 3 D. Pembatasan Masalah... 3 E. Metodologi... 4 F. Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN... 6 A. Umum... 6 B. Karakteristik Baja... 6 C. Bentuk Bentuk Baja Profil... 17 D. Jenis Jenis Pembebanan... 18 1. Beban Mati... 18 2. Beban Hidup... 19

3. Beban Angin... 20 4. Beban Gempa... 21 BAB III METODE PENELITIAN... 22 A. Data Umum Struktur Baja... 22 B. Perencanaan Pembebanan... 23 C. Metode Analisis Rangka Menara... 24 1. Perencanaan Rangka Menara... 24 2. Dimensi Rangka Menara... 27 3. Stabilitas Terhadap Rangka Batang... 27 BAB IV PEMBAHASAN... 31 A. Berat Sendiri... 31 B. Akibat Berat Angin... 39 1. Berat Angin Kiri... 39 2. Berat Angin Kanan... 47 C. Pendimensian Profil... 58 D. Perhitungan Berat Profil... 94 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 111 DAFTAR PUSTAKA... 112 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL Halaman 2.1 Daftar Tegangan Dari Beberapa Jenis Baja... 12 4.1 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri Pada Jumlah Medan (n) = 3.. 36 4.2 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri Pada Jumlah Medan (n) = 4.. 37 4.3 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri Pada Jumlah Medan (n) = 5.. 38 4.4 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri Pada Jumlah Medan (n) = 3... 44 4.5 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri Pada Jumlah Medan (n) = 4... 45 4.6 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri Pada Jumlah Medan (n) = 5... 46 4.7 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan Pada Jumlah Medan (n) = 3... 52 4.8 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan Pada Jumlah Medan (n) = 4... 53 4.9 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan Pada Jumlah Medan (n) = 5... 54 4.10 Kombinasi Pembebanan Pada Jumlah Medan (n) = 3... 55 4.11 Kombinasi Pembebanan Pada Jumlah Medan (n) = 4... 56 4.12 Kombinasi Pembebanan Pada Jumlah Medan (n) = 5... 57 4.13 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2L dengan Jumlah Medan (n) = 3... 100 4.14 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2L dengan Jumlah Medan (n) = 4... 101 4.15 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2L dengan Jumlah Medan (n) = 5... 102

4.16 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2C dengan Jumlah Medan (n) = 3... 103 4.17 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2C dengan Jumlah Medan (n) = 4... 104 4.18 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2C dengan Jumlah Medan (n) = 5... 105 4.19 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil I WF dengan Jumlah Medan (n) = 3... 106 4.20 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil I WF dengan Jumlah Medan (n) = 4... 107 4.21 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil I WF dengan Jumlah Medan (n) = 5... 108

DAFTAR GAMBAR Halaman 2.1 Hubungan Tegangan-Regangan Untuk Uji Tarik Pada Baja Lunak... 9 2.2 Penentuan Tegangan Leleh... 13 4.1 Grafik Hubungan Berat Profil dengan Jumlah Medan (n) pada Profil 2L... 109 4.2 Grafik Hubungan Berat Profil dengan Jumlah Medan (n) pada Profil 2C... 109 4.3 Grafik Hubungan Berat Profil dengan Jumlah Medan (n) pada Profil I WF... 110 4.4 Grafik Hubungan Berat Profil dengan Jenis Profil... 110

DAFTAR NOTASI I x = Inersia Baja (Cm 4 ) σ = Tegangan Ijin Baja (Kg/cm²) N T = Pembebanan Tetap (Kg) L K = Panjang Tekuk (cm) i x,i y = Jari Jari Kelembaban Dari Batang Tersusun Terhadap Sumbu (cm) i min = Jari Jari Kelembaban Dari Batang Tersusun Terhadap Sumbu yang Memberikan Harga yang Kecil (cm) W = Tekanan Angin (Kg/m²) Sx = Statis Momen Terhadap Sumbu Bebas Bahan (cm³) 2a = Jarak Sumbu ke Sumbu (cm) F Total = Luasan Profil (Cm²) F Perlu = Luasan profil yang direncanakan (Cm²) λ = Kelangsingan ω = Faktor tekuk m = Jumlah Tunggal yang Membentuk Batang Tersusun n = Jumlah Medan