Makalah Mekanika Teknik 2 M Ridho F [PDF]

Citation preview

KATA PENGANTAR



Dengan menyebut nama Allah SWT yang maha pengasih lagi maha penyayang, kami panjatkan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat , hidayah dan inayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah tentang Mekanika Truss. Makalah ini disusun dengan maksimal dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi pembaca. Penulis untuk kedepannya dapat memperbaiki bentuk maupun isi dari makalah ini agar lebih baik dan sempurna. Terlepas dari semua itu, kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi sususan kalimat maupun materinya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima sega saran maupun kritik dari pembaca agar makalah ini menjadi lebih baik. Akhir kata, penulis berharap semoga makalah tentang Mekanika Truss ini dapat memberikan manfaat kepada pembaca.



Sidoarjo, 9 Januari 2020



Penulis



i



DAFTAR ISI Contents KATA PENGANTAR..............................................................................................i DAFTAR ISI............................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR..............................................................................................iii BAB 1 PENDAHULUAN.......................................................................................1 1.1



Latar Bekakang..........................................................................................1



1.2



Rumusan Masalah.....................................................................................1



1.3



Tujuan........................................................................................................1



BAB II PEMBAHASAN.........................................................................................2 2.1



Definsi Truss.............................................................................................2



2.2



Konsep Truss.............................................................................................2



2.3



Macam - Macam Truss..............................................................................3



2.4



Bentuk dan Susunan Truss........................................................................8



2.5



Stabilitas dan Statis Tertentu / Tak Tentu Truss ( Rangka Batang ).........8



2.6



Metode Perhitungan Gaya Truss.............................................................10



BAB III PENUTUP...............................................................................................14 3.1



Kesimpulan..............................................................................................14



3.2



Saran........................................................................................................14



DAFTAR PUSTAKA............................................................................................15



ii



DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Bagian - Bagian Rangka Batang.............................................................2 Gambar 2 Aplikasi Plane Truss...............................................................................3 Gambar 3 Struktur Pratt Truss.................................................................................4 Gambar 4 Struktur Vierendeel Truss.......................................................................5 Gambar 5 King Post Truss.......................................................................................6 Gambar 6 Queen Post Truss....................................................................................6 Gambar 7 Town Latice Truss...................................................................................7 Gambar 8 Space Truss.............................................................................................7 Gambar 9 Truss Bentuk Stabil.................................................................................8 Gambar 10 Truss Bentuk Labil................................................................................8 Gambar 11 Aksi Reaksi pada Truss.........................................................................9



iii



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1



Latar Bekakang Pada saat ini rangka batang sangat penting untuk pembangunan, seperti konstruksi untuk atap, jembatan, menara atau bangunan tinggi lainnya. Bentuk struktur rangka dipilih karena mampu menerima beban struktur relatif besar dan dapat melayani kebutuhan bentang struktur yang panjang. Struktur rangka juga dapat memberikan estetika yang tinggi untuk konstruksi, seperti konstruksi Menara Eiffel di Paris ataupun konstruksi seperti stadion sepak bola di Eropa. Dalam dunia arsitektur dan struktural, rangka batang adalah konstruksi yang tersusun dari batangbatang tarik dan batang-batang tekan saja, umumnya terbuat dari baja atau kayu. Bentuk paling sederhana dari struktur rangka adalah rangkaian batang yang dirangkai membentuk satu atau lebih unit segitiga. Pola susunan segitiga dipilih karena merupakan struktur yang stabil. Struktur rangka umumnya terletak pada dua perltetakan yang prinsipnya sama dengan perletakan pada struktur balok, yakni perletakan sendi atau rol. Titik rangkai yang menghubungkan elemen rangka disebut sebagai node atau titik sambung.



1.2



Rumusan Masalah 1. Apa pengertian dari Truss ? 2. Apa saja konsep dari Truss ? 3. Apa saja macam – macam dari Truss ? 4. Bagaimana bentuk dan susunan Truss ? 5. Bagaimana stabilitas dan statis tertentu atau tak tertentu pada Truss ? 6. Bagaimana metode perhitungan gaya pada Truss ?



1.3



Tujuan 1. Mengetahui pengertian dari Truss. 2. Mengetahui konsep dari Truss. 3. Mengetahui macam – macam dari Truss. 4. Mengetahui bentuk dan susunan Truss. 5. Mengetahui stabilitas dan statis tertentu atau tak tertentu pada Truss. 6. Mengetahui metode perhitungan gaya pada Truss.



1



BAB II PEMBAHASAN 2.1



Definsi Truss Truss berasal dari kata Perancis tua, "trousse" sekitar tahun 1200, yang berarti "kumpulan hal yang terikat bersama-sama". Dalam teknik sipil, Rangka batang (truss) adalah struktur yang terdiri dari gabungan batang batang yang membentuk struktur berbentuk segitiga dan terhubung satu sama lain, serta dibebani pada sendi-sendinya. Bisa juga di artikan Truss adalah susunan elemen linier (batang) yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga sehingga membentuk rangka stabil. Rangka batang 2 dimensi umumnya terdiri dari bagian atas (top chord), bagian bawah (bottom chord). Struktur tersebut umumnya didesain agar stabil (tidak bergerak), aman (tidak runtuh atau membahayakan pengguna), dan nyaman (defleksi yang terjadi tidak terlalu besar).



Gambar 1 Bagian - Bagian Rangka Batang 2.2



Konsep Truss a) Batang 2 saling terhubung dengan titik buhul (joint) dengan hubungan sendi (pin joint). b) Sumbu 2 batang bertemu di satu titik joint. c) Beban yang bekerja berupa beban terpusat (searah sumbu batang) baik di tumpuan maupun joint. d) Beban dan reaksi tumpuan bekerja pada joint. e) Gaya yang bekerja pada sumbu batang berupa aksial sentris (gaya normal saja) →Momen = 0.



2



f) Hubungan sendi: • Memberi tahanan translasi ke semua arah → vertikal dan horisontal ditahan. • Tidak mampu menahan rotasi → M = 0. 2.3



Macam - Macam Truss Truss ada dua macam, yaitu plane truss dan space truss : 1. Plane Truss (Rangka Bidang) Plane Truss adalah truss yang elemen dan joint berada dalam suatu bidang 2 dimensi. terdapat dua bentuk dasar dari plane truss, yaitu: a) Pitched truss atau common truss, dapat dibedakan dari bentuk segitiganya. tipe ini sering digunakan untuk konstruksi atap. beberapa tipe truss ini dinamai sesuai dengan web configurationnya. ukuran elemen dan web configuration ditentukan berdasarkan bentang, beban dan spasi. b) Parallel chord truss atau flat truss, biasanya digunakan untuk konstruksi lantai. c) Kombinasi dari dua bentuk tersebut adalah truncated truss, digunakan pada konstruksi hip roof.



Gambar 2 Aplikasi Plane Truss



Tipe - tipe plane truss : A. Pratt Truss



3



Dirancang oleh Thomas dan Caleb Pratt pada tahun 1844. Dipatenkan pada tahun 1844 oleh Caleb Pratt dan putranya Thomas Willis Pratt. didesain menggunakan balok vertikal untuk memikul tekan dan balok horizontal untuk memikul tarik. bentuk ini masih Di pertahankan sejak masih digunakan material kayu hingga kini baja.



Gambar 3 Struktur Pratt Truss Sejak diperkenalkan pada tahun 1844, desain jembatan ini menjadi bagian dari ratusan jembatan yang diciptakan hingga Perang Dunia Kedua. Ini dirancang oleh Thomas Willis Pratt (1812 - 1875) dan ayahnya, Caleb Pratt, sepasang insinyur Amerika, beberapa tahun setelah William Howe mematenkan desain rangka Howe yang terkenal . Desain jembatan banyak digunakan selama periode ketika banyak jembatan berpindah dari komponen kayu ke arah semua desain konstruksi baja. Fitur yang paling menarik adalah kemampuannya untuk menjelajah jarak jauh dengan menggunakan metode konstruksi sederhana. Itu biasa digunakan untuk rentang titik jangkar yang terpisah hingga 250 kaki (76 meter). Itu paling sering digunakan dalam konstruksi jembatan kereta api, meski juga merupakan pilihan yang lebih disukai untuk menciptakan jembatan jenis lain di seluruh dunia sampai awal abad ke-20. Bentuk dasar rangka Pratt meliputi desain rangka segitiga yang anggota diagonalnya miring ke arah pusat jembatan. Bila di bawah beban, desain ini membuat anggota diagonal merasakan ketegangan (gaya yang memperluas objek terpisah), sementara anggota vertikal merasakan suspensi (gaya yang mendorong benda menjadi satu diri). Jika anggota diagonal terbuat dari bahan padat (seperti batang logam),



4



beban jembatan yang berat dapat menyebabkan kebutuhan untuk menerapkan bala bantuan ke area tengah jembatan truss Pratt, karena bagian jembatan akan mengalami yang paling kuat. beban paksa Area tengah tersebut dapat diperkuat dengan bahan yang lebih kuat, atau terbagi menjadi pola berbentuk K atau Y. Jembatan pratt truss secara statis menentukan (semua reaksi pendukung dan kekuatan anggota dapat dihitung dengan hanya menggunakan persamaan ekuilibrium statis), yang membuat mereka mampu untuk digunakan dalam skenario dimana perancang jembatan dibutuhkan untuk menjangkau jarak yang jauh. Beberapa jembatan paling terkenal yang menampilkan desain Pratt Truss adalah: 1. Jembatan Gubernur di Maryland (jarak 105 kaki). 2. Jembatan Fair Oaks di Fair Oaks, California. 3. Jembatan Kereta Api Bollman Truss. B. Vierendeel Truss



Gambar 4 Struktur Vierendeel Truss Ialah truss dimana letak elemennya tidak membentuk segitiga melainkan membentuk bukaan segi empat, dan merupakan frame dengan joint jepit yang mampu mentransfer bending moment. tipe truss ini



dinamai



demikian



sesuai



dengan



insinyur



Belgia



yangmengembangkannya pada tauhn 1896 yaitu Arthur Vierendeel. Karena ekonomi bahan yang lebih rendah dan sulitnya disain sebelum munculnya komputer, truss ini jarang digunakan di jembatan 5



luar Belgia. Bentuknya lebih umum digunakan dalam membangun struktur di mana dinding geser besar atau elemen diagonal akan mengganggu estetika atau fungsi bangunan. Jembatan pertama dibangun di atas baja di Avelgem , Belgia pada tahun 1902, mengikuti perkembangan bentuk truss dan metode untuk menghitung kekuatannya pada tahun 1896 oleh Arthur Vierendeel. Masih banyak lagi contoh di Belgia, yang juga dibangun secara konkret, kebanyakan dirancang oleh banyak siswa Vierende dalam karir panjang sebagai profesor teknik sipil . Kota



Glendale,



California



memiliki



tiga



jembatan



trun



Vierendeel: jembatan Jalan Jenewa, Kenilworth Avenue, dan jembatan Glenoaks Boulevard , semua jembatan dua jalur yang membentang sejauh 95 kaki. Mereka dibangun pada tahun 1937 sebagai bagian dari Proyek Pengendalian Banjir Verdugo , proyek pertama dari United States Army Corps of Engineers setelah dikeluarkannya UndangUndang Pengendalian Banjir tahun 1936. C. King Post Truss



Gambar 5 King Post Truss Merupakan



salah



satu



tipe



truss



yang



paling



mudah



diimplementasikanterdiri dari dua tumpuan dengan sudut tertentu yang bertumpu pada tumpuan vertikal D. Queen Post Truss



Gambar 6 Queen Post Truss 6



Sama halnya dengan king post, perbedaan utamanya adalah adanya balok horizontal. truss tipe ini hanya cocok untuk bentang pendek. E. Town's Lattice Truss



Gambar 7 Town Latice Truss Didesain oleh arsitek Amerika, Ithiel Town sebagai alternatif jembatan kayu besar (heavy timber bridge) 2. Space Truss (Rangka Ruang) Space Truss adalah truss yang memiliki elemen - elemen dan joint - joint yang membentuk 3 dimensi. bentuk dasar penyusun space truss adalah limas (tetrahedron). dalam aplikasinya, space truss untuk atap dikembangkan dalam beberapa bentuk relevan sebagai berikut;



Gambar 8 Space Truss



7



2.4



Bentuk dan Susunan Truss Bentuk daan susunan rangka batang menentukan kestabilan. Berikut ciri – ciri kestabilan rangka batang : a) Bentuk Stabil Pada umumnya terdiri dari bentuk – bentuk segitiga yang saling terangkai.



Gambar 9 Truss Bentuk Stabil b) Bentuk Labil Pada umumnya terdapat pada bentuk segiempat atau lebih.



Gambar 10 Truss Bentuk Labil Perjanjian Tanda (+) adalah gaya batang yang bersifat Tarik, dimana arah gaya batang meninggalkan titik simpul (joint) atau potongan yang ditinjau.



(-) adalah gaya batang yang bersifat Tekan, dimana arah gaya batang mendekati atau menuju titik simpul (joint) atau potongan yang ditinjau.



2.5



Stabilitas dan Statis Tertentu / Tak Tentu Truss ( Rangka Batang ) Dari contoh2 bangunan rangka batang, tampak bahwa struktur tsb berupa rangkaian bentuk2 segitiga. Sebuah rangka segitiga, meskipun 8



ujung2nya terhubung dengan sendi, merupakan struktur yang stabil. Struktur ini tetap stabil jika dibebani pada jointnya dg gaya yang terletak pada bidang segitiga tsb.



Gambar 11 Aksi Reaksi pada Truss Sebuah rangkaian segitiga yang membentuk rangka batang akan tetap stabil jika menenuhi persamaan: m = 2j – 3 m = Jumlah batang (member) j = Jumlah joint Contoh :



Ada sebuah Truss memiliki 7 batang dan 5 titik sambungan (joint)/ m = 2j – 3 7 = 2.5 – 3 7 = 10 – 3 7=7 Jadi trus tersebut dalam kondisi Stabil. Rangka batang (Truss Statis Tentu)



9



Sebuah struktur statis tertentu adalah struktur yang reaksi dan gaya-gaya dalamnya dapat dicari dengan persamaan keseimbangan: ∑Fh = 0, ∑Fv = 0 dan ∑M = 0 . € Maksimal 3 Reaksi tumpuan tidak diketahui Sebuah struktur rangka batang termasuk struktur statis tertentu jika memenuhi syarat: m = 2.j – r m



= Jumlah Batang



j



= Jumlah Joint ( termasuk joint pada tumpuan )



r



= Jumlah reaksi tumpuan



Ada sebuah Truss memiliki 7 batang 5 titik sambungan ( joint ) dan 3 reaksi tumpuan. m = 2.j – r 7 = 2.5 – 3 7 = 10 -3 7=7 Jadi truss ini merupakan truss statis tertentu.



2.6



Metode Perhitungan Gaya Truss a) Metode Joint ( Keseimbangan Titik) Pada metode ini, penentuan besarnya gaya – gaya batang dilakukan dengan menganalisis keseimbangan tiap titik simpul. Langkah – langkah :



10



1. Hitunglah reaksi peletakan dengan menganggap rangka batang sebagai balok sederhana diatas dua peletakan. 2. Analisis dimulai dari titik simpul yang mempunyai jumlah batang yang paling sedikit. Kemudian pindah ke titik simpul berikutnya yang mempunyai jumlah batang yang belum diketahui paling sedikit, dan seterusnya. 3. Gaya batang yang belum diketahui selalu diumpamakan sebagai gaya tarik atau (+) terlebih dahulu. Bila hasil perhitungannya memberikan hasil negatif (-), maka arah gaya batang dibalik. 4. Sering kali harus dipakai gabungan persamaan dari beberapa titik simpul untuk dapat menghitung besarnya gaya batang. b) Metode Section ( Ritter) Pada metode ini, penentuan besarnya gaya – gaya batang dilakukan dengan menganalisis potongan yang dibuat oleh garis fiktif yang memotong maksimum tiga batang yang belum diketahui gaya batangnya. Langkah – langkah : 1. Hitunglah reaksi peletakan dengan menganggap rangka batang sebagai balok sederhana diatas dua peletakan. 2. Buatlah garis potongan fiktif dengan pertimbangan garis tersebut hanya memotong batang maksimum tiga batang yang belum diketahui gaya batangnya. 3. Peninjauan potongan pada salah satu bagian atau sisi saja(Free body kiri atau free body kanan). Karena peninjauan free body kiri maupun free body kanan akan menghasilkan besar gaya dan arah gaya yang sama. 4. Seluruh gaya batang yang dicari, gaya – gaya luar ( beban ) dan reaksi peletakan harus diperhitungkan. Demikian pula jarak joint yang terpotong harus tergambarkan. 5. Gaya batang yang belum diketahui selalu diumpamakan sebagai gaya tarik atau (+) terlebih dahulu. Bila hasil perhitungannya memberikan hasil negatif (-), maka arah gaya batang dibalik.



11



Beberapa catatan penting tentang cara Ritter : 1. Metode



Ritter



dapat



dikombinasikan



dengan



metode



keseimbangan titik, dalam arti setelah mencari gaya batang lainnya dengan menggunakan cara keseimbangan titik, atau sebaliknya. 2. Gaya – gaya batang yang terpotong bersama - sama dengan reaksi – reaksi peletakan dan beban – beban yang bekerja harus membentuk keseimbangan. 3. Gaya – gaya batang yang terpotong mewakili beban – beban luar dan reaksi – reaksi peletakan tumpuan dari bagian potongan yang tidak ditinjau. 4. Setiap



Free



Body



yang



ditinjau



dapat



dikontrol



keseimbangannya sehingga gaya batang yang diperoleh dapat lebih diyakinikebenarannya dibandingkan dengan metode keseimbangan titik. 5. Garis fiktif dapat memotong jumlah batang lebih dari tiga buah asalkan gaya batang yang belum diketahui paling banyak tiga buah. 6. Perhitungan gaya – gaya batang yang lainnya harus dilakukan potongan melalui gaya – gaya batang yang dicari. c) Metode Cremona



( Menentukan gaya aksial pada rangka batang



secara grafis ) Pada metode Cremona, gaya – gaya batang yang ditentukan dengan membuat polygon gaya pada masing – masing titik simpul (Joint). Berikut langkah – langkah penyelesainnya : 1. Tetapkan sekala gaya yang akan digunakan dan arah putaran polygon gaya ( searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam ). 2. Hitunglah reaksi penyelesainnya 3. Buay polygon gaya, dimulai pada titik simpul yang maksimum mempunyai dua gaya batang yang tidak diketahui. Mulailah gaya yang diketahui paling awal sesuai arah putaran yang



12



ditetapkan. Prinsip polygon gaya adalah seluruh rangkaian gaya – gaya yang tertutup ( awal titik tangkap hingga akhir tujuan gaya bertemu dalam satu titik). Jadi untuk mencari gaya – gaya batang yang belum diketahui harus pandai mengananlisis agar polygon – polygon gaya merupakan rangkaian yang tertutup. 4. Posisi gaya tiap batang selalu sama dengan posisi batang, yang berbeda adalah arahnya, apakah meninggalkan titik joint yang ditinjau atau menuju titik joint yang ditinjau tersebut. 5. Setelah polygon gaya terbentuk ( awal akhir bertemu pada satu titik, tentukan titik joint yang ditinjau dengan pertimbangan arah putaran dan gaya – gaya yang tidak diketahui ) 6. Agar tidak membingungkan, berilah tanda negatif untuk batang tekan jika menuju titik joint, dan tanda positif untuk batang tarik jika meninggalkan titik joint. 7. Mulailah lagi dengan langkah ketiga untuk mencari gaya batang lainnya. 8. Jika seluruh gaya batang diketahui, maka seluruh polygon gaya yang didapat untuk masing-masing joint dijadikan satu polygon gaya dengan pertimbangan letak – letak joint yang telah ditetapkan pada polygon gaya disesuikan dengan joint – joint pada rangka batang.



13



BAB III PENUTUP 3.1



Kesimpulan 



Truss adalah susunan elemen linier (batang) yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga sehingga membentuk rangka stabil.







Truss ada dua macam, yaitu plane truss dan space truss.







Bentuk daan susunan rangka batang menentukan kestabilan. Ada dua bentuk yaitu bentuk stabil dan bentuk labil.







(+) adalah gaya batang yang bersifat Tarik, dimana arah gaya batang meninggalkan titik simpul (joint) atau potongan yang ditinjau.







(-) adalah gaya batang yang bersifat Tekan, dimana arah gaya batang mendekati atau menuju titik simpul (joint) atau potongan yang ditinjau.







Sebuah struktur statis tertentu adalah struktur yang reaksi dan gaya-gaya dalamnya dapat dicari dengan persamaan keseimbangan ∑Fh = 0, ∑Fv = 0 dan ∑M = 0







Ada 3 metode perhitungan gaya pada truss yaitu metode Joint, metode section (Ritter) dan metode Cremona



3.2



Saran Apa yang telah kami paparkan diatas diharapkan pembaca dapat mengerti dan memahami struktur rangka batang beserta metode perhitungan gaya-gaya rangka batang dan lain lain. Karena penulis masih dalam tahap belajar apabila kurang lengkapnya materi bisa di cari di buku ,junal ataupun di internet.



14



DAFTAR PUSTAKA https://www.academia.edu/8752190/Mekanika_rekayasa_rangka_batang_ https://www.academia.edu/27154963/Rangka_batang https://www.academia.edu/11369855/Diktat_Kuliah_Mekanika_Teknik_Statika_ Struktur http://tukangbata.blogspot.com/2014/09/rangka-batang-atau-truss.html https://id.scribd.com/document/375413062/Makalah-Mekanika-Teknik-Fix https://id.wikipedia.org/wiki/Analisis_struktur https://kekeamalia.wordpress.com/2016/06/16/strukon-4-truss-keke-amalia-husniir-eddy-prianto-ces-dea/ https://adoc.tips/struktur-rangka-batang-truss.html Suparman. 2009. Mekanika Teknik II. Universitas Negeri Yogyakarta



15