Perencanaan Rangka Atap Baja Ringan SEMINAR RANGKA ATAP BAJA RINGAN “Light Steel Innovation for Roof Truss” Perencanaan Rangka Atap Baja Ringan dengan Program NROOF V.1.1 oleh Nathan Madutujuh Engineering Software Research Centre Bandung Politeknik Negeri Bandung 10 Mei, 2008

Perencanaan Rangka Atap Baja Ringan SEMINAR RANGKA ATAP BAJA RINGAN “Light Steel Innovation for Roof Truss” Perencanaan Rangka Atap Baja Ringan dengan Program NROOF V.1.1 oleh Nathan Madutujuh Engineering Software Research Centre Bandung Politeknik Negeri Bandung 10 Mei, 2008

Perencanaan Rangka Atap Baja Ringan dengan Program NROOF V.1.1 Aplikasi material baja ringan atau baja giling dingin pada rangka atap telah menjadi makin populer dewasa ini karena meningkatnya kebutuhan akan material baja yang ringan, kuat, ekonomis, tahan lama dan mudah digunakan, dan juga karena bahan baku kayu konstruksi semakin langka dan mutunya semakin tidak merata. Pada aplikasi ini diperlukan suatu sistem perencanaan yang praktis dan cepat karena untuk suatu rangka atap biasanya terdiri dari banyak rangka batang bidang, dan karena volume pekerjaan yang banyak, harus dapat didisain dalam waktu yang singkat. Selain itu penampang baja yang digunakan biasanya dibentuk dari pelat tipis dengan bahan baja mutu tinggi (Grade 550 Mpa) sehingga pengaruh tekuk pelat lokal pada badan dan flens penampang juga akan ikut menentukan kuat tekan penampang. Kesulitan lainnya adalah dalam memodelkan rangka batang bidang, tumpuan, dan dalam menghitung beban-beban yang bekerja pada setiap rangka atap. Pada tulisan ini akah dibahas penggunaan program NROOF dalam perencanaan praktis rangka atap baja ringan. Kata Kunci: Rangka atap baja ringan, baja giling dingin, baja dinding tipis, pengaku tengah, tekuk lokal, roof mesh generator

Perencanaan Rangka Atap Baja Ringan dengan Program NROOF V.1.1

MATERIAL “SUSTAINABLE” DAN “ECO-FRIENDLY” 1. Tahan Lama -> Hemat Bahan 2. Kuat -> Hemat Bahan 3. Hemat energi dalam produksi 4. Emisi C02 rendah dalam produksi 5. Tidak menimbulkan polusi dalam produksi dan aplikasi 6. Proses konstruksi cepat dan hemat energi 7. Dapat di daur ulang

KEUNGGULAN BAJA RINGAN LAPIS ZINC/ZINCALUM 1. Tahan Lama, tahan karat, cuaca, rayap, air 2. Tidak mudah dibakar (non-combustible) tapi tidak tahan api 3. Daya dukung besar karena Baja mutu tinggi (Gr-55)‏ 4. Kuat tapi ringan, mudah diangkut dan cepat dipasang -> Hemat energi 5. Limbah tidak polutif dan dapat di daur ulang

KONSEP PEMODELAN STRUKTUR RANGKA ATAP BAJA RINGAN 1. Sambungan didisain untuk gaya pada bidang rangka saja, bersifat 2D 2. Struktur rangka memikul gaya dalam 2D, karena tidak semua titik buhul memiliki batang pada 3 arah 3. Gaya pada arah tegak lurus bidang rangka dipikul oleh bidang 2D bresing vertikal 4. Batang atas dan bawah dapat memikul beban lentur akibat beban terpusat reng dan gantungan plafond 5. Tumpuan berupa roll atau sendi, dapat lebih dari dua

BEBAN YANG BEKERJA PADA RANGKA ATAP BAJA RINGAN 1. Beban Mati: - Berat Sendiri rangka dan reng - Berat penutup atap - Berat plafond + gantungan + ME - Beban lainnya 2. Beban Hidup: - Pekerja + peralatan 100 kg 3. Beban Angin - Beban angin tekan - Beban angin hisap 4. Beban Gempa

PROFIL RANGKA ATAP BAJA RINGAN 1. Profil C 2. Profil Z 3. Profil U 4. Profil Hat 5. Profil Box - Dapat berupa 2xC 6. Profil Reng

DISAIN ATAP DENGAN NROOF 1. Pilih bentuk denah atap: [], L, T, C, U, Z, H, Box 2. Pilih bentuk atap: Perisai, pelana 3. Masukkan parameter utama - Database penampang - Jenis genteng, V angin - Data beban, Jarak rangka 4. Masukkan garis tumpuan tengah 5. Disain semua truss 6. Cetak Laporan 7. Cetak Cutting List

Program NROOF – Menu Utama

Program NROOF – Menu Kedua

Denah Atap - Persegi

Denah Atap - L

Denah Atap - T

Denah Atap - U

Denah Atap - Z

Denah Atap - H

Denah Atap - Box

Denah Atap - [] + Void

DISAIN TERPADU AISI - ASD/LRFD - Tanpa Faktor Beban - Dengan FK 2. LRFD - Dengan Faktor Beban - FK = 1/f Mirip dengan AISC-2005

DISAIN TERPADU AISI - ASD/LRFD Faktor Keamanan ASD LRFD Tension, yielding 1.67 1/0.9 Tension, fracture 2.0 1/0.75 Compression 1.80 1/0.85 Pure Bending 1.67 1/0.90 Sekrup 3.0 1/0.5

METODE DISAIN BAJA RINGAN 1. AISI 2002 - Dengan lebar efektif - Perhitungan manual rumit - Dapat menangani pengaku tengah 2. AISI DSM - Dengan Program komputer Finite Strip - Perhitungan manual mudah dgn tabel 3. EURO CODE - Menggunakan pegas ekivalen 4. AUSTRALIAN CODE

METODE DISAIN BAJA RINGAN Disain manual cukup sulit karena : 1. Penampang tipis menimbulkan tekuk lokal, warping, torsi, dsb 2. Bentuk penampang rumit, bahkan ada lipatan, pengaku dan lubang 3. Jenis penampang banyak sekali 4. Mutu material (Emod) tidak seragam sepanjang penampang, karena efek Stress hardening pada saat penggilingan

METODE DISAIN IDEAL 1. Dengan Program Komputer Elemen Hingga Nonlinier 2. Nonlinier geometri dan Nonlinier Material 3. Ukuran Mesh dapat mencapai 1.0-10 mm 4. Satu batang dapat tdd ribuan DOF 5. Pemodelan lama dan rumit 6. Analisis lama dan mahal 7. Interpretasi hasil sulit Material murah bukan berarti: - Analisis dan disain mudah, cepat, murah

MODEL FEM NONLINIER 3D

OUTPUT - STRESS RATIO --------------------------------------------------------------------------------------------------- No. Section Name Func L(m) Ptens Pcomp Mmax tpcon rmin Ld frt frc frb frmax conn 1 C76x35x10x1.0 Botm 1.200 23.1 6.2 347.7 0.10 1.24 97.0 0.00 0.01 0.03 0.04 1d5 2 C76x35x10x1.0 Botm 1.200 51.6 34.7 400.1 0.10 1.24 97.0 0.01 0.05 0.03 0.08 1d5 3 C76x35x10x1.0 Top 1.200 0.0 488.3 2027.8 0.10 1.24 97.0 0.00 0.66 0.17 0.84 2d5 4 C76x35x10x1.0 Top 1.200 0.0 486.0 2123.1 0.10 1.24 97.0 0.00 0.66 0.18 0.84 2d5 5 C76x35x10x0.75 Diag 1.740 158.5 0.0 144.2 0.10 1.25 139.1 0.04 0.00 0.02 0.06 1d5 6 C76x35x10x0.75 Diag 1.740 157.6 0.0 94.2 0.10 1.25 139.1 0.04 0.00 0.01 0.05 1d5 7 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 51.1 23.6 259.8 0.10 1.25 100.7 0.01 0.07 0.03 0.10 1d5 8 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 0.0 136.8 190.6 0.10 1.25 100.7 0.00 0.42 0.02 0.44 1d5 9 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 18.8 0.0 473.5 0.10 1.25 100.7 0.00 0.00 0.05 0.06 1d5 10 B76x35x10x1.0 Top 1.099 0.0 627.8 9099.2 0.10 2.08 52.8 0.00 0.38 0.38 0.76 3d5 11 C76x35x10x1.0 Top 1.099 0.0 544.8 1863.9 0.10 1.24 88.8 0.00 0.72 0.16 0.88 2d5 12 C76x35x10x1.0 Botm 1.800 56.5 67.8 6004.4 0.10 1.24 145.5 0.01 0.08 0.51 0.59 1d5 13 C76x35x10x0.75 Vert 1.099 53.3 54.5 1124.6 0.10 1.25 87.8 0.01 0.16 0.13 0.29 1d5 14 B76x35x10x0.75 Ovrh 1.465 119.8 0.0 15103.6 0.10 2.09 70.1 0.01 0.00 0.85 0.87 1d5 15 B76x35x10x1.0 Top 1.099 0.0 480.1 9318.4 0.10 2.08 52.8 0.00 0.29 0.39 0.68 2d5 16 C76x35x10x1.0 Top 1.099 0.0 417.8 1993.4 0.10 1.24 88.8 0.00 0.56 0.17 0.72 2d5 17 C76x35x10x1.0 Botm 1.800 37.6 48.9 5785.2 0.10 1.24 145.5 0.01 0.06 0.49 0.55 1d5 18 C76x35x10x0.75 Vert 1.099 4.2 5.4 1414.3 0.10 1.25 87.8 0.00 0.02 0.16 0.18 1d5 19 B76x35x10x0.75 Ovrh 1.465 0.0 0.0 15103.6 0.10 2.09 70.1 0.00 0.00 0.85 0.85 1d5

KODE WARNA TEGANGAN Rasio Tegangan Status Disain < 0.4 OK, Check Ld to reduce 0.4 – 0.8 OK, Check Ld to reduce 0.8 – 1.0 OK, Optimal 1.0 – 1.3 OK for Temporary Load > 1.3 NOT OK

CUTTING LIST ---------------------------------------------------------------- No. Section Name func L(m) Ltot Cutting List Plan * C76x35x10x1.0 Botm 6.000 6.000 -> 1 x 6.000 + 0.000 * C76x35x10x1.0 Top 2.400 6.000 -> 1 x 2.400 * B76x35x10x1.0 Top 1.099 6.000 -> 1 x 1.099 * C76x35x10x1.0 Top 1.099 6.000 -> 1 x 1.099 * B76x35x10x0.75 Top 1.465 6.000 -> 1 x 1.465 5 C76x35x10x0.75 Diag 1.740 1.740 -> 1 x 1.740 6 C76x35x10x0.75 Diag 1.740 1.740 -> 1 x 1.740 7 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 1.260 -> 1 x 1.260 8 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 1.260 -> 1 x 1.260 9 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 1.260 -> 1 x 1.260 13 C76x35x10x0.75 Vert 1.099 1.099 -> 1 x 1.099 18 C76x35x10x0.75 Vert 1.099 1.099 -> 1 x 1.099

VOLUME TOTAL CUMMULATIVE FROM ALL TRUSSES ----------------------------- No. Section Name L (m) 1 C76x35x10x0.6 0.000 2 C76x35x10x0.75 42.000 3 C76x35x10x1.0 24.000 4 B76x35x10x0.6 0.000 5 B76x35x10x0.75 6.000 6 B76x35x10x1.0 12.000 7 H40x30x14x5x0.5 0.000 8 H40x30x14x5x0.6 0.000

TERIMA KASIH