laporan praktikum mekanika benda padat modul e

8/4/2019 Laporan Praktikum Mekanika Benda Padat Modul e

1/18

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA BENDA PADAT

MODUL E

PERALATAN RANGKA MODEL

KELOMPOK 2

Ahmad Wanhar 0906

Farid 0906

Felix Cahyo Kuncoro Jakti 0906511763

Rama Alpha Yuri Margaretha 0906488722

Siti Hardiyanti Rahma 0906

William Jonathan Sormin 0906

Waktu Praktikum : 28 Maret 2011

Asisten Praktikum : Yushak Moningka

Tanggal Disetujui :

Nilai :

Paraf :

LABORATORIUM STRUKTUR DAN MATERIAL

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK 2011


2/18

Laporan Praktikum Mekanika Benda Padat | Modul E 1

PERALATAN RANGKA MODEL

I. TUJUAN

1. Merancang, membangun, dan menguji rangka batang kantilever untuk menopangbeban 50 N pada ujungnya. Kriteria untuk menentukan rancangan terbaik harus

mencakup:

Lebar rangka batang harus sekecil mungkin Lendutan terhadap perbandingan berat sendiri Rekomendasi-rekomendasi untuk memperbaiki rancangan bila luas potongan

pilihan ketiga dibuat.

2. Membandingkan gaya dan perpindahan secara percobaan dan teori untuk rangkabatang yang sudah dibangun

II. TEORI

Analisa gaya pada sebuah rangka batang statis tentu didapat dari menerapkan 3

persamaan kesetimbangan:

Untuk analisa lendutan pada sebuah sendi/sambungan, kita dapat menghitung

lendutannya dari:

di mana:

F = gaya pada batang akibat beban

F*= gaya pada batang akibat beban satuan yang diletakkan pada tempat yang

diinginkan

l = panjang batang

A = luas penampang potongan batang

untuk batang tarik untuk batang tekan

E = modulus elastisitas


3/18


III. PERALATAN

1. 2HST. 1611 lempeng penghubung lentur2. 5HST. 1612 lempeng penghubung bebas3. 1HST. 1613 set batang4. 1HST. 1614 papan penunjuk, peralatan, dan pengerat sambungan5. 1HST. 1615 beban6. 1HST. 1616 penggantung beban7. 1HST. 1617 alat pengukur8. 1HST. 1618 batang konstan9. 1HST. 1619 indikator dengan pembaca gaya tarik atau tekan

Tabel E.1 Keterkaitan Trust Joint Centers, Member Length, dan Quantity Compression Member

Trust Joint

Centers (mm)

Member Length

(mm)

Quantity

Compression

Member

Quantity

Compression

Member

361,3 311,3 1 1

300 250 3 3

256,3 206,3 3 3

240 190 3 3

180 130 3 3

90 40 1 0

IV. CARA KERJA

1. Membuat sketsa yang menunjukkan rangka batang yang mungkin dari batang-batang yang tersedia.

Gambar E.1 Rangkaian model rangka batang


4/18


Gambar E.2 Dimensi rangka batang yang digunakan

2. Menggunakan batang dengan A = 1,5 mm2 untuk batang tarik dan A = 2,1 mm2untuk batang tekan.

3. Memasang alat pengukur gaya pada batang.4. Melakukan pengambilan data pembacaan gaya pada C dan perpindahan saat beban

ditambahkan dari 0 s/d 50 N dengan penambahan 10 N setiap kalinya.

5. Mengulangi langkah 4 pada sambungan yang sama (C)6. Memindahkan alat ukur dial pada sambungan/sendi lain (A dan B) dengan beban

tetap berada di sambungan pertama (C).

7. Mengambil data-data dengan beban dari 0 s/d 50 N.

V. PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel E.2 Hasil pembacaan gauge pada rangka batang

Beban

(N)Lendutan ( mm)

A B C

I II I II I II

10 2 2 6 6 29 33

20 3 3 10 12 52 56

30 5,5 5 17 18 71 72,5

40 7,5 6,5 22 24 88 90

50 10 8,5 26 29 104,5 101


5/18


REAKSI PERLETAKAN

Beban (N) V1 (N) H1 (N) V2 (N)

10 -40 10 40

20 -80 20 80

30 -120 30 12040 -160 40 160

50 -200 50 200

TITIK A

1. Lendutan di titik A akibat beban 10 N di titik C

No. F (N) F* (N) L (mm) A (mm2) E (N/mm

2) (mm)

S1 13,33333 0 240 1,5 200000 0S2 26,66667 0 240 1,5 200000 0

S3 -13,3333 0 240 2,1 200000 0

S4 -26,6667 0 240 2,1 200000 0

S5 -40 -1,33333 240 2,1 200000 0,030476

S6 16,66667 0 300 1,5 200000 0

S7 -10 0 180 2,1 200000 0

S8 16,66667 0 300 1,5 200000 0

S9 -10 -1 180 2,1 200000 0,004286

S10 16,66667 1,666667 300 1,5 200000 0,027778

A 0,06254



6/18



2) (mm)

S1 26,66667 0 240 1,5 200000 0

S2 53,33333 0 240 1,5 200000 0

S3 -26,6667 0 240 2,1 200000 0

S4 -53,3333 0 240 2,1 200000 0

S5 -80 -1,33333 240 2,1 200000 0,060952S6 33,33333 0 300 1,5 200000 0

S7 -20 0 180 2,1 200000 0

S8 33,33333 0 300 1,5 200000 0

S9 -20 -1 180 2,1 200000 0,008571

S10 33,33333 1,666667 300 1,5 200000 0,055556

A 0,125079



2) (mm)

S1 40 0 240 1,5 200000 0

S2 80 0 240 1,5 200000 0

S3 -40 0 240 2,1 200000 0

S4 -80 0 240 2,1 200000 0

S5 -120 -1,33333 240 2,1 200000 0,091429

S6 50 0 300 1,5 200000 0

S7 -30 0 180 2,1 200000 0

S8 50 0 300 1,5 200000 0


7/18


S9 -30 -1 180 2,1 200000 0,012857

S10 50 1,666667 300 1,5 200000 0,083333

A 0,187619



2) (mm)

S1 53,33333 0 240 1,5 200000 0

S2 106,6667 0 240 1,5 200000 0

S3 -53,3333 0 240 2,1 200000 0

S4 -106,667 0 240 2,1 200000 0

S5 -160 -1,33333 240 2,1 200000 0,121905

S6 66,66667 0 300 1,5 200000 0

S7 -40 0 180 2,1 200000 0

S8 66,66667 0 300 1,5 200000 0

S9 -40 -1 180 2,1 200000 0,017143

S10 66,66667 1,666667 300 1,5 200000 0,111111

A 0,250159



8/18



2) (mm)

S1 66,66667 0 240 1,5 200000 0

S2 133,3333 0 240 1,5 200000 0

S3 -66,6667 0 240 2,1 200000 0

S4 -133,333 0 240 2,1 200000 0S5 -200 -1,33 240 2,1 200000 0,152381

S6 83,33333 0 300 1,5 200000 0

S7 -50 0 180 2,1 200000 0

S8 83,33333 0 300 1,5 200000 0

S9 -50 -1 180 2,1 200000 0,021429

S10 83,33333 1,67 300 1,5 200000 0,138889

A 0,312698

TITIK B1. Lendutan di titik B akibat beban 10 N di titik C


2) (mm)

S1 13,33333 0,00 240 1,5 200000 0

S2 26,66667 1,33 240 1,5 200000 0,028444

S3 -13,3333 0,00 240 2,1 200000 0

S4 -26,6667 -1,33 240 2,1 200000 0,020317

S5 -40 -2,67 240 2,1 200000 0,060952

S6 16,66667 0,00 300 1,5 200000 0

S7 -10 -1,00 180 2,1 200000 0,004286

S8 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,027833

S9 -10 -1,00 180 2,1 200000 0,004286

S10 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,027833

B 0,173952


9/18


2. Lendutan di titik B akibat beban 20 N di titik C


2) (mm)

S1 13,33333 0 240 1,5 200000 0S2 26,66667 1,33 240 1,5 200000 0,056747

S3 -13,3333 0 240 2,1 200000 0

S4 -26,6667 -1,33 240 2,1 200000 0,040533

S5 -40 -2,67 240 2,1 200000 0,122057

S6 16,66667 0 300 1,5 200000 0

S7 -10 -1 180 2,1 200000 0,008571

S8 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,055667

S9 -10 -1 180 2,1 200000 0,008571

S10 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,055667B 0,347813



2) (mm)

S1 13,33333 0 240 1,5 200000 0

S2 26,66667 1,33 240 1,5 200000 0,08512

S3 -13,3333 0 240 2,1 200000 0

S4 -26,6667 -1,33 240 2,1 200000 0,0608


10/18


S5 -40 -2,67 240 2,1 200000 0,183086

S6 16,66667 0 300 1,5 200000 0

S7 -10 -1 180 2,1 200000 0,012857

S8 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,0835

S9 -10 -1 180 2,1 200000 0,012857S10 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,0835

B 0,52172



2) (mm)

S1 13,33333 0 240 1,5 200000 0

S2 26,66667 1,33 240 1,5 200000 0,113493

S3 -13,3333 0 240 2,1 200000 0

S4 -26,6667 -1,33 240 2,1 200000 0,081067

S5 -40 -2,67 240 2,1 200000 0,244114

S6 16,66667 0 300 1,5 200000 0

S7 -10 -1 180 2,1 200000 0,017143

S8 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,111333

S9 -10 -1 180 2,1 200000 0,017143

S10 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,111333

B 0,695627



11/18



2) (mm)

S1 13,33333 0 240 1,5 200000 0

S2 26,66667 1,33 240 1,5 200000 0,141867

S3 -13,3333 0 240 2,1 200000 0

S4 -26,6667 -1,33 240 2,1 200000 0,101333

S5 -40 -2,67 240 2,1 200000 0,305143

S6 16,66667 0 300 1,5 200000 0

S7 -10 -1 180 2,1 200000 0,021429

S8 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,139167

S9 -10 -1 180 2,1 200000 0,021429

S10 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,139167

B 0,869533

TITIK C

1. Lendutan di titik C akibat beban 10 N di titik C


2) (mm)

S1 13,33333 1,33 240 1,5 200000 0,014187

S2 26,66667 2,67 240 1,5 200000 0,05696

S3 -13,3333 -1,33 240 2,1 200000 0,010133

S4 -26,6667 -2,67 240 2,1 200000 0,040686

S5 -40 -4 240 2,1 200000 0,091429

S6 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,027833


12/18


S7 -10 -1 180 2,1 200000 0,004286

S8 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,027833

S9 -10 -1 180 2,1 200000 0,004286

S10 16,66667 1,67 300 1,5 200000 0,027833

C 0,305466



2) (mm)

S1 26,66667 1,33 240 1,5 200000 0,028373

S2 53,33333 2,67 240 1,5 200000 0,11392

S3 -26,6667 -1,33 240 2,1 200000 0,020267

S4 -53,3333 -2,67 240 2,1 200000 0,081371

S5 -80 -4 240 2,1 200000 0,182857

S6 33,33333 1,67 300 1,5 200000 0,055667

S7 -20 -1 180 2,1 200000 0,008571

S8 33,33333 1,67 300 1,5 200000 0,055667

S9 -20 -1 180 2,1 200000 0,008571

S10 33,33333 1,67 300 1,5 200000 0,055667

C 0,610931



13/18



2) (mm)

S1 40 1,33 240 1,5 200000 0,04256

S2 80 2,67 240 1,5 200000 0,17088

S3 -40 -1,33 240 2,1 200000 0,0304

S4 -80 -2,67 240 2,1 200000 0,122057

S5 -120 -4 240 2,1 200000 0,274286S6 50 1,67 300 1,5 200000 0,0835

S7 -30 -1 180 2,1 200000 0,012857

S8 50 1,67 300 1,5 200000 0,0835

S9 -30 -1 180 2,1 200000 0,012857

S10 50 1,67 300 1,5 200000 0,0835

C 0,916397



2) (mm)

S1 53,33333 1,33 240 1,5 200000 0,056747

S2 106,6667 2,67 240 1,5 200000 0,22784

S3 -53,3333 -1,33 240 2,1 200000 0,040533

S4 -106,667 -2,67 240 2,1 200000 0,162743

S5 -160 -4 240 2,1 200000 0,365714

S6 66,66667 1,67 300 1,5 200000 0,111333

S7 -40 -1 180 2,1 200000 0,017143S8 66,66667 1,67 300 1,5 200000 0,111333


14/18


S9 -40 -1 180 2,1 200000 0,017143

S10 66,66667 1,67 300 1,5 200000 0,111333

C 1,221863



2) (mm)

S1 66,66667 1,33 240 1,5 200000 0,070933

S2 133,3333 2,67 240 1,5 200000 0,2848

S3 -66,6667 -1,33 240 2,1 200000 0,050667

S4 -133,333 -2,67 240 2,1 200000 0,203429

S5 -200 -4 240 2,1 200000 0,457143

S6 83,33333 1,67 300 1,5 200000 0,139167

S7 -50 -1 180 2,1 200000 0,021429

S8 83,33333 1,67 300 1,5 200000 0,139167

S9 -50 -1 180 2,1 200000 0,021429

S10 83,33333 1,67 300 1,5 200000 0,139167

C 1,527329

KESALAHAN RELATIF

TITIK A

Beban

(N)

I

II

Rata-Rata

10 2 2 2

20 3 3 3

30 5,5 5 5,25

40 7,5 6,5 7

50 10 8,5 9,25


15/18


Beban

(N)teori

(m)

praktek(m)

% kesalahan

10 0,06254 0,02 68,0203

20 0,125079 0,03 76,01523

30 0,187619 0,0525 72,0177740 0,250159 0,07 72,01777

50 0,312698 0,0925 70,41878

TITIK B

Beban

(N)

I

II

Rata-Rata

10 6 6 6

20 10 12 11

30 17 18 17,540 22 24 23

50 26 29 27,5

Beban

(N)teori

(m)

praktek(m)

% kesalahan

10 0,173952 0,06 65,5078

20 0,347813 0,11 68,37384

30 0,52172 0,175 66,4571

40 0,695627 0,23 66,9362950 0,869533 0,275 68,37384

TITIK C

Beban

(N)

I

II

Rata-Rata

10 29 33 31

20 52 56 54

30 71 72,5 71,75

40 88 90 89

50 104,5 101 102,75

Beban

(N)teori

(m)

praktek(m)

% kesalahan

10 0,305466 0,31 1,484384

20 0,610931 0,54 11,61037

30 0,916397 0,7175 21,70425

40 1,221863 0,89 27,1604

50 1,527329 1,0275 32,72567


16/18


VI. ANALISA PRAKTIKUM

i. Analisa PercobaanPada praktikum kali ini, kita mengadakan percobaan Peralatan Rangka

Model. Tujuan dilaksanakannya praktikum ini, pada dasarnya, ialah untuk

membandingkan gaya dan perpindahan secara percobaan dan teori untuk rangka

batang yang sudah dibangun.

Dalam praktikum ini, rangka batang yang akan digunakan sudah terangkai

sebagaimana sudah digambarkan pada bab sebelumnya. Dimensi rangka batang

tidak diukur, karena sudah diberikan dan diasumsikan tidak terjadi perubahan.

Sebelum dimulai, terlebih dahulu kita harus memasang dial gauge (dial pengukur

regangan) pada titik yang ingin ditinjau besar perpindahan/lendutannya. Untuk

pertama, titik yang ditinjau ialah titik A. Dial gauge disetel/dikalibrasi sehingga

putaran angka dan jarum berimpit pada angka 0. Barulah kemudian, beban mulai

digantung pada sambungan C. Beban yang dipakai besarnya bervariasi, mulai dari

10 N hingga 50 N, dengan tiap penambahan sebesar 10 N. Untuk setiap

penambahan beban, dial gauge dibaca untuk mendapatkan besar lendutan yang

dialami oleh titik tinjauan. Untuk memastikan keakuratan data yang kita peroleh,

maka perlakuan ini diulangi kembali untuk titik yang sama, yaitu dengan melepas

semua beban, kemudian menggantungnya satu persatu seperti sebelumnya, diikuti

oleh pembacaan dial. Dengan demikian, kita dapat membandingkan hasil yang kita

dapatkan.

Langkah-langkah di atas diulangi kembali untuk titik-titik tinjauan yang

berbeda, yaitu titik B dan titik C. Posisi beban tetap berada di ujung sambungan C.

Untuk setiap titik, akan didapat 2 hasil pembacaan dial gauge dengan 5 variasi

pembebanan.

ii. Analisa HasilDari hasil praktikum didapat data besar bacaan dial gauge untuk 3 titik

tinjauan, yaitu titik A, B, dan C, untuk 5 variasi beban. Untuk masing-masing titik,

dilakukan 2 kali pembacaan. Kedua hasil pembacaan kemudian dirata-ratakan untuk

mendapat besar lendutan tiap titik akibat beban terpusat yang digantung di

sambungan C.

Hasil yang diperoleh dari praktikum akan dibandingkan dengan hasil teoritis

yang didapat dengan formula


17/18


Metode ini disebut metode Unit Load (beban satuan). Dengan metode ini,

perlu dicari gaya yang dialami setiap batang akibat gaya tekan sebesar 1 N di titik

tinjauan.

Besar lendutan yang terukur oleh dial gauge menunjukkan bahwa titik C

melendut paling besar dibandingkan titik A dan B. Hal ini wajar mengingat beban

digantung pada sambungan C, sehingga titik C menderita regangan paling besar,

sedangkan titik tinjauan terjauh (titik A) hanya mengalami sedikit lendutan.

Sebagaimana telah ditampilkan pada bab sebelumnya, terjadi perbedaan yang

cukup signifikan antara hasil praktikum dengan hasil perhitungan secara teoritis.

iii.Analisa KesalahanBerdasarkan hasil pengolahan data, ternyata dijumpai kesalahan relatif yang

cukup besar antara besar lendutan secara teoritis dengan data praktikum, yaitu

berkisar 1,48% (titik C beban 10 N) hingga 76,02% (titik A beban 20 N). Beberapa

hal yang dapat menimbulkan kesalahan dalam praktikum ini, antara lain:

a. Kesalahan alatPada praktikum kali ini, keadaan alat cukup mempengaruhi hasil

percobaan yang dilakukan, terutama dial gauge. Kekurangakuratan alat

maupun kurang terkalibrasinya alat dapat mempengaruhi hasil praktikum

secara signifikan. Hal ini dapat terjadi sebab keseluruhan data diambil dari

pembacaan terhadap dial gauge.

b. Kesalahan praktikanKesalahan yang bersumber dari praktikan terutama menyangkut sikap

praktikan dalam mengikuti praktikum. Pembacaan dial gauge yang kurang

teliti dan pemasangan dial gauge pada titik tinjauan yang kurang benardapat menjadi faktor penyebab terjadinya kesalahan

c. Kesalahan paralaksKetika melakukan percobaan, kita tidak lagi mengukur dimensi rangka

batang yang dipakai, luas batang, dan kondisi lainnya. Selain itu, saat

melakukan pengolahan data, kita mengasumsikan nilai modulus elastisitas

model rangka batang adalah 200000 N/mm2

tanpa memperhatikan material

pembuat model rangka batang. Beban penggantung yang dipakai juga tidak

dikalibrasi terlebih dulu, sehingga tidak diketahui dengan pasti apakah


18/18


berat beban yang tertulis sama dengan berat beban sebenarnya. Beberapa

hal inilah yang dapat menjadi kesalahan paralaks dalam praktikum ini.

VII. KESIMPULAN

Praktikum ini bertujuan untuk membandingkan gaya dan perpindahan secara

percobaan dan teori untuk rangka batang yang sudah dibangun. Dari praktikum, didapat

data hasil percobaan, sementara secara teoritis menggunakan metode Unit Load(beban

satuan). Ternyata, didapat kesalahan relatif yang cukup besar antara praktikum dan

teoritis.

VIII. REFERENSI

Hibbeler R.C. 2010.Mechanics of Materials, Eight Edition. New Jersey: Prentice-Hall

Tim Penyusun. 2009. Pedoman Praktikum Mekanika Benda Padat. Laboratorium

Struktur dan Material. Departemen Teknik Sipil UI

IX. LAMPIRAN

laporan praktikum mekanika benda padat modul e

Documents