pengujian atap metal imw 1000

14
i DAFTAR ISI DAFTAR ISI ............................................................................................................................................................................i DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................................................ ii DAFTAR TABEL ................................................................................................................................................................. ii BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................................................................................ 1 1.2 Ruang Lingkup Pekerjaan .......................................................................................................................... 1 1.3 Metoda Pelaksanaan ..................................................................................................................................... 1 1.4 Sistematika Pembahasan ............................................................................................................................ 2 BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN.............................................................................................................................. 3 2.1 Pendahuluan .................................................................................................................................................... 3 2.2 Setting Up (Pemasangan) Sampel Atap Metal & Identifikasi Alat Bantu................................. 3 BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA ................................................................................................................................. 6 3.1 Pendahuluan .................................................................................................................................................... 6 3.2 Hasil Pengujian Sampel Atap Metal ........................................................................................................ 6 3.3 Analisis Hasil Pengujian Sampel Atap Metal ................................................................................... 11 BAB 4 KESIMPULAN ..................................................................................................................................................... 12 4.1 Kesimpulan .................................................................................................................................................... 12

Upload: someone4us

Post on 16-Jan-2016

249 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

sa

TRANSCRIPT

Page 1: Pengujian Atap Metal IMW 1000

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ............................................................................................................................................................................i

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................................................ ii

DAFTAR TABEL ................................................................................................................................................................. ii

BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................................................................ 1

1.2 Ruang Lingkup Pekerjaan .......................................................................................................................... 1

1.3 Metoda Pelaksanaan ..................................................................................................................................... 1

1.4 Sistematika Pembahasan ............................................................................................................................ 2

BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN .............................................................................................................................. 3

2.1 Pendahuluan .................................................................................................................................................... 3

2.2 Setting Up (Pemasangan) Sampel Atap Metal & Identifikasi Alat Bantu................................. 3

BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA ................................................................................................................................. 6

3.1 Pendahuluan .................................................................................................................................................... 6

3.2 Hasil Pengujian Sampel Atap Metal ........................................................................................................ 6

3.3 Analisis Hasil Pengujian Sampel Atap Metal ................................................................................... 11

BAB 4 KESIMPULAN ..................................................................................................................................................... 12

4.1 Kesimpulan .................................................................................................................................................... 12

Page 2: Pengujian Atap Metal IMW 1000

ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Identifikasi Sampel Benda Uji Atap Metal Ex. IMW-1000 ....................................................... 6

Gambar 3.2 Kondisi Awal (Initial Condition) Sampel Atap Metal (Sebelum Pengujian) ..................... 7

Gambar 3.3 Kondisi Akhir Sampel Atap Metal (Setelah Pengujian) ............................................................ 7

Gambar 3.4 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 1 ................................................................. 8

Gambar 3.5 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 2 ................................................................. 8

Gambar 3.6 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 3 ................................................................. 9

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 1 ............................................................. 9

Tabel 3.2 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 2 .......................................................... 10

Tabel 3.3 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 3 .......................................................... 10

Tabel 3.4 Hasil Analisis Karakteristik Penampang Sampel Atap Metal IMW 1000 ........................... 11

Page 3: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 1 PENDAHULUAN 1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengujian eskperimental material atap metal pada skala laboratorium diperlukan untuk

memvalidasi hasil perhitungan teoretis. Pengujian eksperimental ini dimaksudkan untuk

memperoleh kekuatan dan kekakuan aktual dari karakteristik material dan penampang. Hasil

pengujian yang diperoleh dapat memberikan gambaran atau simulasi perilaku penampang

dengan karakteristik pembebanan yang mirip/mendekati kondisi aktual di lapangan.

Oleh karena itu, Laboratorium Rekayasa Struktur ITB diminta oleh PT. Indoutama Metal Works

(IMW) selaku pemilik produk metal roof (atap metal) ex. IMW – 1000 dengan ketebalan 0.3 – 0.5

mm TCT untuk melakukan pengujian eksperimental skala laboratorium. Pengujian ini

dimaksudkan untuk memperoleh karakteristik penampang seperti beban, lendutan, dan momen

maksimum rata – rata serta informasi tambahan seperti beban & momen servis rata – rata dan

kekakuan (EI) penampang.

1.2 Ruang Lingkup Pekerjaan

Ruang lingkup pekerjaan pengujian atap metal IMW – 1000:

1. Setting up (pemasangan) elemen atap metal (ukuran lembaran ± 100 x 160 cm) pada

dudukan dan alat – alat bantu (load cell, hydraulic jack, LVDT).

2. Pengujian elemen atap metal dengan pembebanan bertahap hingga mengalami kegagalan

(tidak ada penambahan beban).

3. Analisis penampang berdasarkan hasil pengujian untuk memperoleh karakteristik

penampang aktual.

1.3 Metoda Pelaksanaan

Untuk dapat memperoleh karakteristik penampang aktual, maka diperlukan langkah–langkah

sebagai berikut:

a. Pengujian eksperimental atap metal untuk memperoleh kurva beban – perpindahan

untuk level pembebanan tertentu hingga sampel mengalami kegagalan.

Page 4: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 1 PENDAHULUAN 2

b. Analisis parameter kekuatan penampang berdasarkan karakteristik penampang aktual

dan kekakuan berdasarkan panjang bentang dan konfigurasi pembebanan.

c. Perbandingan nilai parameter kekuatan dan kekakuan penampang aktual hasil

pengujian eksperimental dan teoretis pemodelan (jika ada).

1.4 Sistematika Pembahasan

Laporan berikut membahas metodologi pengujian, hasil pengujian, dan analisis data hasil

pengujian dengan sistematika sebagai berikut:

1. Pendahuluan, berisi latar belakang, lingkup pekerjaan, metoda pelaksanaan, dan sistematika

pembahasan.

2. Metodologi Pengujian, berisi metoda setting up pengujian dan identifikasi lokasi pencatatan

data pengujian.

3. Hasil & Analisis Data, berisi resume hasil pengujian skala laboratorium dan analisis

karakteristik penampang.

4. Kesimpulan.

Page 5: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN 3

BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN

2.1 Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas metodologi pengujian eksperimental yang dilakukan di laboratorium

antara lain proses pemasangan sampel atap metal dan identifikasi alat bantu yang digunakan.

2.2 Setting Up (Pemasangan) Sampel Atap Metal & Identifikasi Alat Bantu

Sketsa pemasangan sampel atap metal dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2.1 Sketsa Pemasangan (Setting – Up) Sampel Atap Metal dan Identifikasi Alat Bantu

Keterangan alat bantu yang digunakan:

LC = Load Cell, sensor pencatat besar beban yang diterima sampel

LVDT = Linear Variable Differential Transformer, sensor pencatat besar perpindahan

yang terjadi

Pembebanan bertahap diberikan pada sampel melalui sistem hidrolis (hydraulic jack) dan

ditransfer dengan lengan baja di tengah bentang (lihat Gambar 2.2) hingga sampel atap metal

mengalami kegagalan. Posisi sensor perpindahan (LVDT) diletakkan di bagian bawah (tengah

dan seperempat bentang) dan sensor beban (LC) diletakkan di bagian atas (tengah bentang) –

lihat Gambar 2.3. Masing – masing sensor disambungkan ke data logger untuk keperluan

pencatatan (recording).

1400 100 100

LC

LVDT-1 s.d 3 LVDT-4

Sampel Atap Metal

700 700

Page 6: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN 4

Gambar 2.2 Pemasangan (Setting – Up) Sampel Atap Metal dan Alat Bantu Laboratorium

Gambar 2.3 Pemasangan Sensor Load Cell & LVDT Laboratorium

Load Cell

LVDT

Page 7: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN 5

Beberapa persyaratan nilai batas lendutan servis berdasarkan beberapa peraturan yang

berlaku dapat dilihat pada deskripsi berikut.

AISI (American Iron and Steel Institute) – LRFD 1996 mensyaratkan lendutan pada tengah

bentang batang bawah (bottom chord) struktur kuda – kuda baja ringan akibat beban gravitasi,

tidak termasuk berat sendiri, tidak boleh melebihi batasan berikut:

L/360 untuk tipe plafond dengan plester

L/240 untuk tipe plafond fleksibel

L/180 untuk tipe plafond tanpa finishing

L/480 untuk sistem lantai

SNI (Standar Nasional Indonesia) 03-1729-2002 mensyaratkan batas – batas lendutan untuk

keadaan kemampuan-layan batas harus sesuai dengan struktur, fungsi penggunaan, sifat

pembebanan, serta elemen – elemen yang didukung oleh struktur tersebut.

Komponen struktur dengan beban tidak terfaktor

Beban tetap Beban sementara

Balok pemikul dinding atau finishing yang getas

L/360 -

Balok biasa L/240 - Kolom dengan analisis order pertama h/500 h/200 Kolom dengan analisis order kedua h/300 h/200

ASCE (American Society of Civil Engineer) 7-10 Commentary Appendix C mensyaratkan nilai

defleksi umum untuk elemen horisontal dengan beban hidup penuh adalah sebesar L/360 dan

L/240 untuk elemen atap.

Page 8: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 6

BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA

3.1 Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas hasil pengujian atap metal yang terdiri dari kurva beban –

perpindahan untuk masing – masing sensor serta analisis karakteristik kekuatan dan kekakuan

penampang. Identifikasi sampel benda uji atap metal ex. IMW-1000 dapat dilihat pada gambar

berikut:

Gambar 3.1 Identifikasi Sampel Benda Uji Atap Metal Ex. IMW-1000

3.2 Hasil Pengujian Sampel Atap Metal

Pengujian beban bertahap dilakukan pada sampel atap metal dengan konfigurasi seperti

Gambar 2.2. Kondisi awal sampel atap sebelum pengujian adalah tegak lurus terhadap beban

yang diberikan. Kondisi ini dapat diamati pada gambar berikut:

Page 9: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 7

Gambar 3.2 Kondisi Awal (Initial Condition) Sampel Atap Metal (Sebelum Pengujian)

Sedangkan kondisi akhir (setelah pengujian) dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 3.3 Kondisi Akhir Sampel Atap Metal (Setelah Pengujian)

Page 10: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 8

Kurva beban – perpindahan pada sampel IMW – 1000 1 s/d 3 dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 3.4 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 1

Gambar 3.5 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 2

Page 11: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 9

Gambar 3.6 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 3

Tabulasi hasil pengujian beban – perpindahan sampel dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 3.1 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 1

Beban (kg)Perpindahan-1

(mm)

Perpindahan-2

(mm)

Perpindahan-3

(mm)

Perpindahan-4

(mm)

0 0 0 0 0

10 0.56 0.62 0.6 0.6

15 0.86 0.94 0.9 0.84

23 1.42 1.64 1.68 1.44

30 1.82 2.08 2.1 1.82

38 2.26 2.54 2.56 2.22

58 3.3 3.86 3.84 3.3

60 3.5 4.06 4 3.44

78 4.5 5.22 5.16 4.44

80 4.8 5.52 5.44 4.66

85 5.14 5.96 5.92 5.1

98 5.92 6.8 6.7 5.72

110 7.08 8.2 8.16 6.92

123 8.26 9.6 9.64 8.12

133 9.24 10.72 11 9.08

130 14.22 17.4 19.3 13.2

120 17.3 21.64 24.2 16.92

110 21.44 26.44 29.36 18.98

100 28.6 33.88 37.1 23.86

93 43.82 50.38 55.26 34.78

Page 12: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 10

Tabel 3.2 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 2

Tabel 3.3 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 3

Beban (kg)Perpindahan-1

(mm)

Perpindahan-2

(mm)

Perpindahan-3

(mm)

Perpindahan-4

(mm)

0 0 0 0 0

18 1.86 1.92 1.86 1.66

38 2.92 3.04 2.92 2.5

55 3.88 4 3.78 3.18

70 4.72 4.86 4.6 3.9

80 5.54 5.76 5.46 4.64

90 6.14 6.42 6.08 5.22

100 6.86 7.14 6.76 5.8

113 7.7 8.04 7.76 6.64

123 8.62 8.94 8.72 7.4

138 9.72 10.02 9.78 8.34

150 10.92 11.16 10.88 9.18

160 13.2 13.3 13.02 10.5

160 16.74 17.28 16.34 13.1

158 22.62 23.48 21.88 17.26

155 30 30.46 28.38 22.1

138 37.82 37.84 35.28 27.4

Beban (kg)Perpindahan-1

(mm)

Perpindahan-2

(mm)

Perpindahan-3

(mm)

Perpindahan-4

(mm)

0 0 0 0 0

13 1.02 1.26 1.38 0.96

23 1.68 2.02 2.22 1.56

33 2.32 2.74 2.94 2.1

43 3.08 3.54 3.78 2.8

53 3.66 4.12 4.3 3.22

63 4.34 4.92 5.14 3.94

68 4.9 5.56 5.8 4.42

83 5.86 6.58 6.74 5.3

90 6.66 7.46 7.68 6.04

103 7.66 8.46 8.64 6.9

110 8.28 9.12 9.28 7.5

120 9.1 9.94 10.06 8.16

130 9.84 10.68 10.74 8.78

143 11.22 11.9 11.9 9.76

148 13.58 14.28 14.14 11.14

150 14.2 14.96 14.76 11.6

148 17.42 18.56 17.84 13.94

148 23.82 24.96 23.54 18.18

150 29.36 30.36 28.72 21.88

150 36.4 37.72 36.3 26.92

125 36.84 38.04 36.68 27.18

125 44.18 45.44 44.12 32.34

123 47.02 48.38 47.16 34.4

115 54.04 55.28 53.82 38.9

110 57.04 58.28 56.88 40.96

100 63.52 64.76 63.26 45.36

Page 13: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 11

3.3 Analisis Hasil Pengujian Sampel Atap Metal

Analisis karakteristik penampang yang dilakukan antara lain beban, lendutan, momen

maksimum dan servis serta nilai kekakuan (EI) servis. Nilai parameter servis diambil

berdasarkan nilai perpindahan yang mendekati batas lendutan (perpindahan) yang disyaratkan

peraturan (diambil L/240 ≅ 5.8 mm), dimana L adalah panjang bentang (1400 mm).

Beberapa persamaan umum (diperoleh dari asumsi balok lentur lebar 1 meter dengan beban

terpusat di tengah) yang digunakan untuk analisis adalah:

Momen, M (kN. m) = 0.35 × Beban, P (kN)

Kekakuan, EI (N. mm2) = 5.7 × 107 ×Beban, P (N)

Perpindahan, δ (mm)

Hasil analisis karakterisitik penampang sampel atap dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 3.4 Hasil Analisis Karakteristik Penampang Sampel Atap Metal IMW 1000

IMW 1000 - 1 IMW 1000 - 2 IMW 1000 - 3

1

Beban

maksimum,

Pmax

kg 133 160 150 147.667

2

Perpindahan

maksimum,

δmax

mm 10.32 13.17 14.64 12.711

3

Momen

maksimum,

Mmax

kN.m 0.457 0.549 0.515 0.507

4Beban servis,

Pservis

kg 85 80 78 81.0

5Perpindahan

servis, δservis

mm 5.8 5.8 5.8 5.80

6Momen

servis, Mservis

kN.m 0.292 0.275 0.268 0.28

7 EIservis N.mm2 8.2E+09 7.7E+09 7.5E+09 7.8E+09

Identifikasi Sampel Atap Metal Type IMW 1000Parameter SatuanNo. Rata - rata

Page 14: Pengujian Atap Metal IMW 1000

Pengujian Atap Metal IMW-1000

Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 4 KESIMPULAN 12

BAB 4 KESIMPULAN

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian eksperimental sampel atap metal IMW – 1000, dapat diperoleh

kesimpulan sebagai berikut:

1. Karakteristik penampang atap metal IWF – 1000 rata – rata yang diperoleh berdasarkan

pengujian eksperimental (dengan metoda pembebanan terpusat di tengah) 3 sampel atap

metal antara lain:

a. Beban maksimum = 147.67 kg = 1.45 kN

b. Perpindahan maksimum = 12.7 mm = 0.013 m

c. Momen maksimum = 0.507 kN.m

d. Beban servis = 81 kg = 0.795 kN

e. Perpindahan servis = 5.88 mm = 0.006 m

f. Momen servis = 0.28 kN.m

g. Kekakuan (EI) servis = 7.8 x 109 N.mm2

2. Hasil karakteristik kekuatan (beban, perpindahan, dan momen) penampang atap metal

ini merupakan perilaku “aktual” penampang saat dikenai pembebanan merata terpusat

di tengah bentang. Hasil kapasitas kekuatan “aktual” ini dapat dibandingkan dengan

penampang yang sama dan sistem pembebanan yang tipikal. Jika pembebanan yang

terjadi berbeda, maka diperlukan analisis teoretis lebih lanjut untuk dapat memperoleh

kapasitas penampang yang lebih akurat.

3. Hasil karakteristik kekakuan (EI) penampang atap metal ini merepresentasikan nilai

modulus elastis material (E) dan inersia penampang (I). Dalam hal ini, nilai kekakuan

penampang tidak bergantung pada sistem pembebanan yang diberikan, tetapi

bergantung pada korelasi antara beban, perpindahan, dan panjang bentang.