STUDI KEKUATAN RANGKA ATAP TRUSS MENGGUNAKAN PIPA BAJA DENGAN SAMBUNGAN LAS DENGAN PELAT SAMBUNG
Laporan Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana dari Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Oleh : APOLONIUS RIZKY ARIAWAN APRIANANTA NPM : 09 02 13300
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTA YOGYAKARTA MARET 2014 i
KATA HANTAR
Puji dan syukur yang melimpah kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat, bimbingan, rahmat penyertaan dan perlindungan-Nya yang selalu menyertai sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini sebagai salah satu syarat menyelesaikan pendidikan tinggi Program Strata-1 di Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Dalam menyusun Laporan Tugas Akhir ini penulis telah mendapat banyak bimbingan, bantuan, doa dan dorongan moral dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis ingin menyampaikan syukur dan terima kasih kepada : 1.
Prof. Ir. Yoyong Arfiadi, M.Eng., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Atma Jaya Yogyakarta;
2.
J. Januar Sudjati, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Universitas Atma Jaya Yogyakarta;
3.
Siswadi, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah sabar dalam memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis dalam menyusun dan menyelesaikan tugas akhir ini;
4.
Seluruh Dosen Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil Universitas Atma Jaya Yogyakarta yang telah bersedia mendidik dan mengajar untuk memberikan ilmunya kepada penulis;
5.
V. Sukaryantara selaku Staff Laboratorium Struktur dan Bahan Bangunan yang telah banyak membantu memberikan petunjuk dan arahan dalam pelaksanaan tugas akhir ini;
6.
Keluarga tercinta Papa, Mama, Mas Adit, dan Vinna yang selalu memberikan doa, dukungan, dan semangat yang luar biasa;
7.
Sicil Septarti Hermawanti yang selalu memberikan semangat dan doa;
8.
Eci, Ayu, Vitalis, Galih, Djaja, Fani yang selalu memberikan dukungan dan semangat;
v
9.
Liki, Meilisa, Boby, Aan, Henry, Hanavi, Sungsang, Lisa, Mas Agung, Koko, Lita, dan teman-teman lain yang telah memberikan bantuan dan dukungan selama pelaksanaan tugas akhir;
10. Seluruh
teman-teman
di
Universitas
Atma
Jaya
Yogyakarta
atas
kebersamaannya selama ini, dan seluruh pihak yang telah membantu yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan masukan berupa kritik dan saran yang membangun. Semoga Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis dan bagi semua pihak yang membaca laporan ini.
Yogyakarta, Maret 2014 Penulis
Apolonius Rizky Ariawan Apriananta NPM : 09 02 13300
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. ii HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................. iv KATA HANTAR ...................................................................................................v DAFTAR ISI ....................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR .............................................................................................x DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xi ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN ........................................................... xii INTISARI .......................................................................................................... xiii BAB I
PENDAHULUAN .................................................................................1
1.1
Latar Belakang ........................................................................................1
1.2
Rumusan Masalah ..................................................................................2
1.3
Batasan Masalah .....................................................................................3
1.4
Keaslian Tugas Akhir .............................................................................3
1.5
Tujuan Tugas Akhir ................................................................................3
1.6
Manfaat Tugas Akhir ..............................................................................4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................5
2.1
Baja .........................................................................................................5
2.2
Baja Profil Pipa .....................................................................................11
2.3
Jenis Sambungan pada Baja .................................................................12
BAB III LANDASAN TEORI ..........................................................................13 3.1
Batang Tarik .........................................................................................13
3.2
Batang Tekan ........................................................................................14
3.3
Sambungan Las ....................................................................................16
vii
BAB IV METODOLOGI DAN PELAKSANAAN TUGAS AKHIR ...........18 4.1
Metode Penelitian .................................................................................18
4.2
Alat dan Bahan .....................................................................................18 4.2.1 Alat-alat Penelitian ...................................................................18 4.2.2 Bahan ........................................................................................20
4.3
Pemeriksaan Bahan ...............................................................................20
4.4
Perancangan Benda Uji ........................................................................21 4.4.1 Beban Rencana .........................................................................23 4.4.2 Kuat Tekan Nominal .................................................................25
4.5
Pembuatan dan Pengujian Benda Uji ...................................................27
4.6
Analisis Data ........................................................................................31
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................33
5.1
Hasil Pengujian Bahan .........................................................................33
5.2
Hasil Pengujian Rangka Atap Kuda-Kuda ...........................................35
5.3
Hubungan Antara Beban dan Defleksi Arah Vertikal ..........................37
5.4
Defleksi Arah Horizontal ......................................................................42
5.5
Hubungan Gaya Batang Hasil Uji dengan Kuat Tekan Nominal .........44
5.6
Hubungan Kemampuan Rangka Atap dengan Variasi Sudut ...............45
5.7
Perilaku Profil Pipa Baja sebagai Rangka Atap Truss .........................45
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................49 6.1
Kesimpulan ...........................................................................................49
6.2
Saran .....................................................................................................50
DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................51 LAMPIRAN .........................................................................................................52
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel 3.1 Tabel 5.1 Tabel 5.2 Tabel 5.3 Tabel 5.4
Sifat Mekanis Baja ...............................................................................6 Ukuran Minimum Las Sudut ..............................................................17 Hasil Pengujian Tarik Baja Profil Pipa ..............................................30 Hasil Pengujian Tarik Baja Profil Pelat .............................................31 Perbandingan Beban Maksimal Rencana dan Hasil Uji ...................34 Perbandingan Beban Maksimal Rencana dan Defleksi Hasil Uji ......36
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan pada Uji Tarik Baja ........7 Gambar 2.2 Beberapa Contoh Tipe Batang Tarik ...................................................9 Gambar 2.3 Beberapa Contoh Tipe Batang Tekan ...............................................10 Gambar 3.1 Nilai k Faktor Panjang Tekuk ............................................................15 Gambar 4.1 Sampel Benda Uji Kuat Tarik Baja Profil Pipa .................................20 Gambar 4.2 Sampel Benda Uji Kuat Tarik Baja Profil Pelat ................................20 Gambar 4.3 Frame Section pada SAP 2000 ..........................................................22 Gambar 4.4 Model Rangka Atap Sudut 200 dengan Bentang 3Meter ..................22 Gambar 4.5 Model Rangka Atap Sudut 350 dengan Bentang 3Meter ..................23 Gambar 4.6 Tampilan Analisis pada SAP 2000 untuk Rangka Atap Sudut 200 dengan Beban 9,3 kN ....................................................................24 Gambar 4.7 Tampilan Analisis pada SAP 2000 untuk Rangka Atap Sudut 350 dengan Beban 11,81 kN ................................................................24 Gambar 4.8 Dimensi Profil Pipa Baja ...................................................................25 Gambar 4.9 Model Benda Uji ...............................................................................27 Gambar 4.10 Detail Sambungan Rangka Atap Sudut 200 .....................................28 Gambar 4.11 Detail Sambungan Rangka Atap Sudut 350 .....................................29 Gambar 4.12 Tampak Depan Pengujian dengan Loadng Frame ..........................30 Gambar 4.13 Tampak Melintang Pengujian dengan Loadng Frame ....................31 Gambar 4.14 Diagram Alir Tugas Akhir ..............................................................29 Gambar 5.1 Grafik Tegangan dan Regangan Baja Profil Pipa .............................31 Gambar 5.2 Grafik Tegangan dan Regangan Baja Profil Pelat ............................32 Gambar 5.3 Diagram Beban Maksimum Rangka Atap ........................................33 Gambar 5.4 Diagram Defleksi Maksimum Rangka Atap .....................................33 Gambar 5.5 Grafik Hubungan Beban dan Defleksi Vertikal Rangka Atap Sudut 200 ..........................................................................................35 Gambar 5.6 Grafik Hubungan Beban dan Defleksi Vertikal Rangka Atap Sudut 350 ..........................................................................................35 Gambar 5.7 Batas Layan Defleksi Vertikal Rangka Atap Sudut 200 ....................37 Gambar 5.8 Batas Layan Defleksi Vertikal Rangka Atap Sudut 350 ....................37 Gambar 5.9 Grafik Hubungan Beban dan Defleksi Horizontal Rangka Atap Sudut 200 ..........................................................................................40 Gambar 5.10 Grafik Hubungan Beban dan Defleksi Horizontal Rangka Atap Sudut 350 ..........................................................................................40 Gambar 5.11 Kegagalan Tekuk yang Terjadi pada Rangka Atap Sudut 200 ........44 Gambar 5.12 Kegagalan Tekuk yang Terjadi pada Rangka Atap Sudut 350 ........45
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Pengujian Tarik Baja Profil Pipa ..............................................50 Lampiran 2 Data Pengujian Kuat Tarik Baja Profil Pelat .....................................51 Lampiran 3 Data Pengujian Kuat Tekan Rangka Atap TS20B3SP ......................52 Lampiran 4 Data Pengujian Kuat Tekan Rangka Atap TS35B3SP ......................53
xi
ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN
Nu Nn` c
r fy fu E k Ag Ae U l w Rnw Ru Nu H Ce fuu te Le
= faktor reduksi tahanan (0,85) = beban terfaktor = kuat tekan nominal = rasio kelangsingan = jari-jari girasi = tegangan leleh baja = tegangan tarik putus = modulus elastisitas baja = faktor panjang tekuk = luas penampang bruto = luas penampang efektif = faktor reduksi = panjang pengelasan = lebar jarak antar pengelasan = tahanan nominal per satuan panjang las = beban terfaktor per satuan panjang las = gaya elemen = tinggi profil = jarak garis netral = tegangan tarik putus logam = tebal rencana las = panjang total sambungan, dengan nilai Ru diambil yang terkecil
xii
INTISARI
STUDI KEKUATAN RANGKA ATAP TRUSS MENGGUNAKAN PIPA BAJA DENGAN SAMBUNGAN LAS DENGAN PELAT SAMBUNG, Apolonius Rizky Ariawan A., NPM 09.02.13300, tahun 2014, Bidang Peminatan Struktur, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Konstruksi rangka atap menggunakan pipa baja sudah mulai diminati penggunaannya, terutama untuk bangunan-bangunan besar seperti bandara, stadion. Namun penggunaan dalam konstruksi rumah tinggal masih belum diminati karena sebagian besar konstruksi rangka atap rumah tinggal menggunakan bahan kayu atau yang sekarang banyak digunakan adalah baja ringan. Maka penggunaan baja profil pipa ini menjadi alternatif untuk digunakan sebagai rangka atap untuk rumah tinggal. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui besarnya beban maksimum yang mampu ditahan rangka atap truss dan bagaimana perilaku profil baja akibat pembebanan. Profil baja yang digunakan adalah pipa baja karbon. Ukuran profil pipa yang digunakan memiliki diameter luar 21,7 mm dengan ketebalan 2,8 mm. Penelitian ini dilakukan dengan membuat dua benda uji dengan variasi sudut rangka atap yaitu 200 dan 350, dengan bentang 3 m untuk keduanya. Penyusunan rangka atap pada penelitian ini menggunakan sambungan las dengan pelat sambung. Dari hasil pengujian diperoleh hasil beban maksimum yang mampu ditahan oleh rangka atap adalah 1825,8058 kg untuk sudut 200 dengan defleksi maksimum sebesar 13,82373 mm, dan 2159,7371 kg untuk sudut 350 dengan defleksi maksimum sebesar 7,991005 mm. Sesuai dengan ketentuan SNI 03-17292002 mengenai kelurusan suatu komponen struktur, defleksi maksimum atau batas layan yang boleh terjadi untuk bentang 3 m adalah sebesar 6 mm. Sehingga beban maksimum pada batas layan 6 mm adalah sebesar 1277,7778 kg untuk rangka atap sudut 200 dan 2025 kg untuk rangka atap sudut 350.
Kata kunci : baja profil pipa, rangka atap truss, beban maksimum, defleksi, sambungan las, pelat sambung.
xiii
