Analisis Rangka Batang (Truss) Sederhana

Bentuk struktur rangka batang (truss) dipilih karena mampu menerima beban struktur relatif besar dan dapat melayani kebutuhan bentang struktur yang panjang. Bentuk struktur ini dimaksudkan menghindari lenturan pada batang struktur seperti terjadi pada balok. Pada struktur rangka batang ini batang struktur dimaksudkan hanya menerima beban normal baik tarikan maupun beban tekan. Bentuk paling sederhana dari struktur ini adalah rangkaian batang yang dirangkai membentuk bangun segitiga (Gambar 3.41). Struktur ini dapat dijumpai pada rangka atap maupun jembatan.

Titik rangkai disebut sebagai simpul/ buhul atau titik sambung. Struktur rangka statis umumnya memiliki dua dudukan yang prinsipnya sama dengan dudukan pada struktur balok, yakni dudukan sendi dan dudukan gelinding atau gelincir. Gambar 3.42 menunjukkan struktur rangka batang yang tersusun dari rangkaian bangun segitiga yang merupakan bentuk dasar yang memiliki sifat stabil. Persyaratan yang harus dipenuhi untuk kestabilan rangka batang dapat dituliskan sebagai berikut.

Rangka batang tersebut terdiri dari 9 batang struktur (member) dan 6 titik sambung atau simpul (A-F). Sebagaimana dikemukakan pada bagian balok, bahwa dudukan sendi A dapat menerima 2 arah komponen reaksi, RV dan RH. Sedangkan dudukan gelinding B dapat menerima komponen reaksi RV. Sehingga terdapat 3 komponen reaksi dudukan. Berdasarkan persyaratan tersebut kestabilan rangka batang dapat ditulis :

n = 2 J – R

9 = 2*6 – 3

9 = 12 – 3 (ok)

Untuk dapat menentukan gaya dengan prinsip perhitungan gaya sesuai hukum Newton, persyaratan kestabilan tersebut harus dipenuhi lebih dahulu. Jika suatu struktur rangka tidak memenuhi persyaratan kestabilan tersebut, struktur rangka tersebut disebut sebagai struktur rangka statis tak tentu. Struktur statis tak tentu ini memerlukan persamaan dan asumsi cukup rumit dan merupakan materi untuk pendidikan tinggi. Metoda yang banyak digunakan dalam perhitungan rangka sederhana adalah metoda kesetimbangan titik simpul dan metoda potongan (Ritter).

3.6.1. Metoda Kesetimbangan Titik Simpul (Buhul).

Metoda ini menggunakan prinsip bahwa jika stabilitas dalam titik simpul terpenuhi, berlaku hukum bahwa jumlah komponen reaksi ???? R harus sama dengan nol, ???? Rh = 0, ???? RV = 0, ???? RM = 0. Dengan begitu gaya batang pada titik simpul tersebut dapat ditentukan besarnya. Metoda ini meliputi dua cara yakni secara analitis dan grafis.

Tahapan yang perlu dilakukan untuk menentukan gaya batang pada struktur rangka batang adalah sebagai berikut.

? Memeriksa syarat kestabilan struktur rangka batang

? Menentukan besar gaya reaksi dudukan

? Menentukan gaya batang di tiap simpul dimulai dari simpul pada salah satu dudukan.

? Membuat daftar gaya batang

Secara grafis, skala lukisan gaya harus ditentukan lebih dahulu baru kemudian melukis gaya yang bersesuaian secara berurutan. Urutan melukis dimaksud dapat searah dengan jarum jam atau berlawanan arah jarum jam.

Membuat daftar gaya batang

Contoh persoalan struktur di atas merupakan bentuk rangka batang simetris dengan yang simetris pula. Gaya batang yang bersesuaian akan memiliki besaran yang sama. Daftar gaya batang dapat ditunjukkan seperti pada tabel berikut.

3.6.2. Metoda Ritter

Metoda ini sering disebut metoda potongan. Metoda ini tidak memerlukan penentuan gaya batang secara berurutan seperti pada metoda titik simpul. Prinsipnya adalah bahwa di titik manapun yang ditinjau, berlaku kestabilan ???? M = 0 terhadap potongan struktur yang kita tinjau. Dengan persamaan kestabilan tersebut gaya batang terpotong dapat kita cari besarnya. Dengan mengambil contoh soal terdahulu, penentuan besar gaya batang melalui metoda pemotongan adalah sebagai berikut (gambar 3.44).

Perhitungan dengan metoda Ritter menunjukkan bahwa tanpa lebih dahulu menemukan besar gaya batang S6, gaya batang S5, S1 dan S7 dapat ditentukan. Untuk menentukan besar gaya batang S6 dapat dilakukan dengan pemotongan seperti ditunjukkan pada Gambar 3.25.

Menentukan Gaya Batang S5

Untuk menentukan besar gaya batang S5, tinjau titik simpul C. Seperti halnya mencari gaya S1, perhatikan potongan sebelah kiri pada gambar 3.45.

Sumber :

Ariestadi, Dian, 2008, Teknik Struktur Bangunan Jilid 2 untuk SMK, Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, h. 169 – 175.