CLAPEYRON : Jurnal Ilmiah Teknik Sipil 4 (2): 36-56

## ISSN 2776-463X

## KAJIAN GAYA DALAM PADA KONSTRUKSI RANGKA BATANG
Efa Suriani * 1
1 Dosen Program Studi Teknik Sipil, Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Surabaya Jl. Dr. Ir. H. Soekarno No. 682, Gn. Anyar. Kec. Gn. Anyar, Surabaya, Jawa Timur, Indonesia
* efasuriani@uinsby.ac.id

## Abstrak
Pembelajaran  dalam  Ilmu  Statika  benda  didalam  bidang  dapat  dibedakan  menjadi  konstruksi  batang  dan konstruksi  rangka  batang.  Konstruksi  rangka  batang  merupakan  konstruksi  yang  terdiri  dari  elemen  penyusun batang  tarik  atau  tekan.  Konstruksi  struktur  rangka  dalam  kehidupan  sehari-hari  banyak  diterapkan  pada konstruksi ringan seperti kuda-kuda atap, maupun pada konstruksi berat pada jembatan. Pemahaman gaya dalam pada konstruksi rangka batang merupakan hal penting untuk dapat dipahami oleh peserta didik. Model konstruksi rangka batang penelitian ini merupakan hasil dari survei dilapangan pada konstruksi rangka batang sederhana pada konstruksi atap. Tujuan penelitian menganalisis kestabilan dan gaya dalam pada konstruksi rangka batang tunggal. Metode penelitian digunakan deskriptif kuantitatif. Analisis gaya dalam menggunakan analisis metode titik buhul dibandaingkan dengan metode elemen hingga (SAP 2000). Penentuan kestabilan memiliki persyaratan dari  jumlah  batang,  jumlah  reaksi,  dan  jumlah  titik  buhul  yang  menyusun  komposisi  konstruksi  rangka  batang tersebut. Hasil survei dilapangan terdapat konstruksi  rangka batang kategori stabil dan labil.  Model konstruksi rangka batang yang banyak digunakan dimasyarakat adalah model konstruksi rangka batang tunggal dengan tipe Howe. Hasil perhitungan gaya dalam untuk konstruksi rangka batang tunggal model 1 bahwa gaya dalam dan reaksi perletakan signifikan sama. Konstruksi rangka batang tunggal model 1,2 dan 6 dihasilkan reaksi perletakan signifikan sama. Selain itu, elemen penyusun konstruksi rangka batang pada bagian bawah dan tengah merupakan batang tarik. Pada bagian atas merupakan batang tekan. Terdapat batang yang tidak dikategorikan tarik atau tekan dan batang tersebut memiliki gaya dalam dengan nilai gaya sama dengan nol.
Kata kunci: kestabilan, konstruksi rangka batang tunggal, gaya dalam, batang tarik, batang tekan

## PENDAHULUAN
Pemahaman  dalam  mempelajari  Ilmu  Statika  secara  global  dapat  dipisahkan  menjadi  benda dalam  ruang  ke  dalam  satu  atau  beberapa  benda  dalam  bidang.  Sebagai  objek  atau  benda didalam bidang pada Ilmu Statika dapat dibedakan menjadi konstruksi batang dan konstruksi rangka  batang.  Konstruksi  rangka  batang  merupakan  konstruksi  yang  terdiri  dari  batang- batang tarik atau tekan pada titik simpul. Jika titik simpul tersebut dimodelkan menjadi engsel, maka  akan  dapat  ditentukan  dimensi  batang  secara  lebih  sederhana.  Sedangkan,  konstruksi rangka batang dalam ruang seperti konstruksi Menara.
Menurut [1], pengetahuan terkait struktur merupakan hal krusial, namun terkadang dianggap bukan  pokok  dalam  pembelajaran  khususnya  siswa  arsitektur.  Padahal  saat  lulus  para  siswa akan  menemui  permasalahan  yang  cukup  kompleks.  Selain  itu,  menurut  [2],  pembelajaran struktur merupakan pekerjaan yang tidak mudah, selain harus mengetahui banyak elemen yang dipelajari mulai dari pengetahuan dasar, bahan penyusun dan sebagainya.
Menurut [3], konstruksi rangka batang ( Vakwerk ) atau dikenal dengan struktur rangka dalam kehidupan  sehari-hari  banyak  diterapkan.  Sebagai  contoh  sederhana  digunakan  pada  gedung bagian  atas  yaitu,  konstruksi  kuda-kuda,  maupun  pada  bangunan  jembatan  rangka.  Pada
ISSN 2776-463X
elemen konstruksi batang dianalisa merupakan batang yang mengalami gaya tekan dan gaya tarik pada sumbu aksialnya. Beban dan reaksi atau dikenal dengan istilah gaya dalam bekerja pada  simpul-simpul  batang.  Pengetahuan  terkait  gaya  dalam  pada  konstruksi  batang merupakan  hal  yang  penting  untuk  dapat  dipahami  oleh  peserta  didik.  Oleh  sebab  itu,  fokus dari  penelitian  ini  adalah  bagaimana  gaya  dalam  pada  konstruksi  rangka  batang  ( Vakwerk ) dengan  menggunakan  analisis  manual  (metode  titik  buhul),  kemudian  diverifikasi  dengan metode  elemen  hingga  (aplikasi  SAP)  dengan  model  konstruksi  rangka  batang  dan pembebanan yang bekerja.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  Kajian  Gaya  Dalam  Pada  Konstruksi  Rangka  Batang  ( Vakwerk )  dilakukan  dengan metode  penelitian  deskriptif  kuantitatif.  Metode  kuantitatif  dilakukan  dalam  rangka pengambilan data dan analisis. Data yang dibutuhkan dalam penelitian ini meliputi data primer dan sekunder. Data sekunder diperoleh dari hasil kajian literatur, buku referensi dan penelitian terdahulu.  Pengumpulan  data  primer  dilakukan  dengan  melakukan  observasi  atau  survei dilapangan  termasuk  diskusi  dengan  ahli  struktur  atau  pihak  yang  relevan  dan  berkaitan dengan  penelitian.  Observasi  dapat  berupa  gambar  konstruksi  rangka  batang  yang  dapat diperoleh  sebagai  fenonema  dilapangan  sebagai  bahan  penelitian  kondisi  fisik.  Sedangkan, bahan penelitian kondisi non fisik dapat berupa pemodelan asumsi perletakan dan pembebanan yang bekerja pada konstruksi rangka batang. Adapun lokasi survei kuda-kuda penelitian adalah area sekitar Jawa Timur.
Tabel 1. Pemodelan Konstruksi Rangka Batang Tunggal (KRBT) No. Observasi Lapangan Pemodelan konstruksi rangka batang 1.
2.
CLAPEYRON : Jurnal Ilmiah Teknik Sipil 4 (2): 36-56
ISSN 2776-463X
3. 4. 5. 6.
Sumber : peneliti, 2023
CLAPEYRON : Jurnal Ilmiah Teknik Sipil 4 (2): 36-56
ISSN 2776-463X
Penelitian  Kajian  Gaya  Dalam  Pada  Konstruksi  Rangka  Batang  ( Vakwerk )  dilakukan  dengan metode  penelitian  deskriptif  kuantitatif.  Metode  kuantitatif  dilakukan  dalam  rangka pengambilan data dan analisis. Data yang dibutuhkan dalam penelitian ini meliputi data primer dan sekunder
Tabel 2. Kestabilan Model Konstruksi Rangka Batang Tunggal (KRBT) No. Pemodelan KRBT Kestabilan 1. Memenuhi syarat. S+a = 2K Stabil 2. Memenuhi syarat. S+a > 2K Jumlah  batang  melebihi dari persyaratan minimal Stabil
3.
Tidak Memenuhi syarat. S+a < 2K
Tidak Stabil (labil)
CLAPEYRON : Jurnal Ilmiah Teknik Sipil 4 (2): 36-56

## ISSN 2776-463X
4.
Tidak Memenuhi syarat. S+a < 2K
Tidak Stabil (labil)
5.
Tidak Memenuhi syarat. S+a < 2K Tidak Stabil (labil) 6.
Memenuhi syarat. S+a = 2K Stabil
Sumber : peneliti, 2023
Gambar 1. Pemodelan KRBT Model 1
ISSN 2776-463X
Gambar 2. Pemodelan KRBT Model 2

## Gambar 3. Pemodelan KRBT Model 6

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengertian  dasar  konstruksi  rangka  batang  adalah  konstruksi  yang  disusun  dari  elemen penyusun dari batang-batang yang lurus dan disambung pada titik simpul atau pin. Elemen penyusun  tersebut  biasanya  disebut  batang.  Batang-batang  tersebut  masing-masing  hanya menerima  gaya  tekan  atau  gaya  tarikan.  Pemahaman  terhadap  konstruksi  rangka  batang dapat  dilihat  dari  pengelompokan  konstruksi  batang  berdasarkan  unsur  pembangunan  atau pembuatan  konstruksi  rangka  batang  dan  kategori  konstruksi  rangka  batang  dalam  satu bidang datar pada tabel ini.
CLAPEYRON : Jurnal Ilmiah Teknik Sipil 4 (2): 36-56
ISSN 2776-463X
Tabel 3. Pengelompokan konstruksi rangka batang
No Unsur Pembangunan atau pembuatan konstruksi rangka batang Konstruksi  rangka  batang  dalam satu bidang datar 1. Konstruksi rangka batang dengan tepi atas dan bawah sejajar. Konstruksi rangka batang tunggal 2. Konstruksi  rangka  batang  berbentuk parabol separuh Konstruksi rangka batang ganda 3. Konstruksi  rangka  batang  berbentuk segitiga Konstuksi rangka batang tersusun Sumber : [4]
Konstruksi  rangka  batang  berbentuk  parabol  separuh  diyakini  paling  ekonomis  dan  dapat digunakan pada jembatan dengan panjang lebar bentang yang besar. Konstruksi rangka batang berbentuk  segitiga  konstruksi  rangka  batang  ini  banyak  penerapannya  pada  konstruksi  atap. Sehingga  dapat  dibedakan  tipe  dari  konstruksi  rangka  batang  dikelompokkan  tipe  untuk jembatan  dan  tipe  untuk  kosntruksi  atap.  Pada  penelitian  ini  tipe  konstruksi  rangka  batang yang dianalisis adalah tipe konstruksi rangka batang pada konstruksi atap.
Model dari konstruksi rangka batang penelitian ini merupakan jenis konstruksi rangka batang dalam satu bidang datar dengan jenis konstruksi rangka batang tunggal.
Elemen  penyusun  dari  konstruksi  rangka  batang  dapat  digunakan  material  dari  kayu  baik berupa  balok  atau  papan,  material  baja  maupun  dari  alumunium.  Material  baja  dapat  berupa baja profil yaitu, baja siku, baja C, baja I, baja kanal dan sebagainya.
Sambungan yang digunakan pada konstruksi rangka batang dari material baja menggunakan las, paku keling maupun baut. Sedangkan, sambungan yang digunakan pada konstruksi rangka batang dari material kayu digunakan sambungan baut atau paku.
Asumsi  pembebanan  disesuaikan  dengan  tipe  pengelompokan  konstruksi  rangka  batang pada konstruksi atap. Beban yang bekerja pada konstruksi rangka batang
Pembahasan  pada  analisis  yang  membahas  kestabilan  dari  konstruksi  rangka  batang  tunggal untuk  pemodelan  dari  6  model  yang  diperoleh  dari  hasil  survei  lapangan.  Selanjutnya, diterapkan  persyaratan  kestabilan  maka,  diperoleh  3  pemodelan  konstruksi  rangka  batang tunggal model 1, 2 dan 6 untuk kategori stabil sedangkan 3 lainnya tidak stabil atau labil. Perhitungan gaya dalam yang dihasilkan dari analisis manual dibandingkan dengan hasil dari aplikasi  SAP  2000  dapat  dilihat  pada  tabel  berikut  untuk  pemodelan  KRBT  model  1.  Hasil perhitungan  gaya  batang  dengan  menggunakan  aplikasi  SAP  2000  untuk  pemodelan  KRBT model 2 dan model 6 dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
CLAPEYRON : Jurnal Ilmiah Teknik Sipil 4 (2): 36-56
ISSN 2776-463X
Tabel 4. Perbandingan Perhitungan Gaya Batang KRBT Model 1 Batang  Gaya Batang Tarik/ Tekan Gaya Batang  Tarik/ Tekan Selisih S1 +1071.186 kg Tarik +1071.43 kg Tarik -0.244 S2 +1071.186 kg Tarik +1071.43 kg Tarik -0.244 S3 -1307.76 kg Tekan -1307.85 kg Tekan -0.09 S4 -871.46 Tekan -871.90 kg Tekan -0.44 S5 -871.46 Tekan -871.90 kg Tekan -0.44 S6 -1307.76 kg Tekan -1307.85 kg Tekan -0.09 S7 -436.3 kg Tekan -435.95 kg Tekan 0.35 S8 -436.3 kg Tekan -435.95 kg Tekan 0.35 S9 -500 kg Tekan + 500 kg Tarik 0 Sumber : peneliti, 2023
Pembahasan yang dipaparkan pada tabel diatas dapat didiskusikan sebagai berikut. Selisih hasil perhitungan dari analisis manual dengan hasil perhitungan dengan menggunakan aplikasi SAP 2000  secara  keseluruhan  dari  semua  elemen  memperlihatkan  gaya  batang  dapat  dikatakan signifikan adalah sama.
Jika dihitung selisih hasil hitungan gaya batang hasil manual dengan SAP 2000 maka, untuk elemen atau batang S1 dan S2 selisih -0.244. Batang S3 dan S6 selisih -0.09, Batang S4 dan S5 adalah  -0.44.  Batang  S7  dan  S8  adalah  0.35.  Untuk  batang  S9  selisih  yang  dihasilkan  sama dengan nol.
Batang  tarik  dan tekan  untuk  pemodelan  KRBT model  1  dapat  didiskusikan  sebagai  berikut. Hasil perhitungan dengan cara manual dan hasil aplikasi SAP 2000 adalah sama. Untuk batang S1dan S2 merupakan batang tarik. Batang S3, S4, S5, S6, S7 dan S8 merupakan batang tekan. Untuk batang S9 hasil perhitungan manual merupakan batang tekan namun, hasil perhitungan dari  aplikasi  SAP  2000  adalah  batang  tarik.  Perbedaan  ini  dimungkinkan  dikarenakan pemisalan  tanda.  Oleh  sebab  itu  diambil  dari  hasil  aplikasi  perhitungan  SAP  2000,  bahwa batang S9 adalah batang Tarik.
Tabel 5. Perbandingan Perhitungan Gaya Batang KRBT Model 2 Batang  Gaya Batang Tarik/ Tekan Batang Gaya Batang Tarik/ Tekan S1 +1071.43 kg Tarik S2 +1071.43 kg Tarik S3 +1071.43 kg Tarik S4 +1071.43 kg Tarik S5 -1307,85 kg Tekan S8 -1307,85 kg Tekan S6 -541,49 kg Tekan S7 -541,49 kg Tekan S9 0 kg - S10 0 kg - S11 +121,05 kg Tarik S12 +121,05 kg Tarik S13 -541,36 kg Tekan S14 -541,36 kg Tekan S15 -105,54 kg Tekan S16 -105,54 kg Tekan Sumber : peneliti, 2023
Batang  tarik  dan tekan  untuk  pemodelan  KRBT model  2  dapat  didiskusikan  sebagai  berikut. Berdasarkan hasil perhitungan hasil aplikasi SAP 2000 untuk batang tarik pada elemen batang S1, S2, S3, S11 dan S12.
Untuk  batang  tekan  pada  elemen  batang  S5,  S6,  S7,  S8,  S13,  S14,  S15  dan  S16.  Sedangkan, batang S9 dan S10 memiliki gaya batang nol dan tidak merupakan batang tarik atau tekan.
CLAPEYRON : Jurnal Ilmiah Teknik Sipil 4 (2): 36-56
ISSN 2776-463X
Tabel 6. Perbandingan Perhitungan Gaya Batang KRBT Model 6 Batang  Gaya Batang Tarik/ Tekan Batang Gaya Batang Tarik/ Tekan S1 -1307,85 kg Tekan S4 -1307,85 kg Tekan S2 -871,90 kg Tekan S3 -871,90 kg Tekan S5 0 kg - S7 0 kg - S6 +500 kg Tarik S8 +1071,43 kg Tarik S9 +1071,43 kg Tarik S10 +1071,43 kg Tarik S11 +1071,43 kg Tarik S12 -435,95 kg Tekan S13 -435,95 kg Tekan Sumber : peneliti, 2023
Batang  tarik  dan tekan  untuk  pemodelan  KRBT model  6  dapat  didiskusikan  sebagai  berikut. Berdasarkan hasil perhitungan hasil aplikasi SAP 2000 untuk batang tarik pada elemen batang S6, S8, S9, S10 dan S11.
Untuk batang tekan pada elemen batang S1, S2, S3, S4, S12 dan S13. Sedangkan, batang S5 dan S7 memiliki gaya batang nol dan tidak merupakan batang tarik atau tekan.

## KESIMPULAN
Penentuan  kestabilan  dapat  ditentukan  dari  persyaratan  penyusun  komponen  dari  model konstruksi  rangka  batang  yang  dibentuk  antara  lain  dari  jumlah  batang,  jumlah  reaksi  dan jumlah  titik  buhul  penyusun  konstruksi  rangka  batang  tersebut.    Berdasarkan  hasil  dan pembahasan  dapat  disimpulkan  bahwa  hasil  survei  dari  beberapa  model  konstruksi  rangka batang  di  lapangan  terdapat  beberapa  model  yang  tidak  stabil  atau  labil.  Selain  itu,  terdapat model konstruksi batang yang berbeda dari beberapa literatur yang ada.
Model  konstruksi  rangka  batang  yang  banyak  digunakan  dimasyarakat  adalah  model konstruksi  rangka  batang  tunggal  dengan  tipe Howe .  Konstruksi  rangka  batang  model  ini menurut  [5]  bahwa  William  Howe  adalah  orang  yang  pertama  kali  mematenkan  model konstruksi  batang  atau Howe  Truss tahun  1840.  Sedangkan,  berdasarkan  [6]  menggunakan model  konstruksi  batang  Howe  dalam  penelitian  dalam  bentuk  maket  dan  eksperimen menggunakan alat ukur untuk memudahkan pembelajaran bagi mahasiswa Arsitektur.
Hasil perhitungan gaya dalam yang dihasilkan dari analisis manual dibandingkan dengan hasil dari aplikasi SAP untuk pemodelan KRBT model 1 dapat disimpulkan gaya dalam dan reaksi perletakan signifikan sama. Hal ini didukung penelitian oleh [7] bahwa hasil dari analisis SAP 2000  menghasilkan  gaya-gaya  dalam  batang  memiliki  varian  sama  dan  tidak  memiliki perbedaan dari rata-rata gaya dalam yang dihasilkan. Menurut [8] hasil perhitungan dengan alat  bantu  aplikasi  SAP  2000  memiliki  perbedaan  yang  sangat  kecil  dibandingkan  dengan analisis  manual.  Selain  itu,  menurut  [9]  proses  perhitungan  yang  transparan  akan meningkatkan kepercayaan hasil hitungan yang dapat digunakan untuk berbagai kepentingan.
Berdasarkan  pengamatan  dari  ketiga  model  penelitian  elemen  penyusun  konstruksi  rangka batang pada bagian bawah dan tengah merupakan batang tarik. Pada bagian atas merupakan batang tekan. Selain itu, terdapat batang yang tidak dikategorikan tarik atau tekan dan batang tersebut memiliki gaya dalam dengan nilai nol.

## DAFTAR PUSTAKA
ISSN 2776-463X
[1] S. MacNamara, “Bringing engineering into the studio: Design assignments for teaching structures to architects,” ASEE Annu. Conf. Expo. Conf. Proc. , 2012, doi: 10.18260/1-2-- 21028.
[2] H.  H.  Becker,  “The  Structures -  Design  Studio  Link  The  Structures – Design  Studio Link,” 2013.
[3] S.  O.  Dapas,  “ANALISIS  STRUKTUR  RANGKA  BATANG,”  vol.  1,  no.  2,  pp.  156– 160, 2011.
[4] H. I. Frick, Ilmu Konstruksi Bangunan 1 . 1999.
[5] J.  Suprianto,  D.  Y.  Sari,  P.  Purwantono,  and  Y.  Fernanda,  “Proses  Rancang  Bangun Truss  Apparatus  (Alat  Praktikum  Rangka  Batang),” Cived ,  vol.  9,  no.  3,  p.  236,  2022, doi: 10.24036/cived.v9i3.118490.
[6] K. Sadowski and S. Jankowski, “Learning statics by visualizing forces on the example of a  physical  model  of  a  truss,” Buildings ,  vol.  11,  no.  9,  2021,  doi: 10.3390/buildings11090395.
[7] D.  Deshariyanto,  A.  I.  N.  Diana,  and  S.  Fansuri,  “Perbandingan  Struktur  Rangka Batang  Statis  Tertentu  Menggunakan  Metode  Mekanika  Klasik  Dan  Program  (Sap 2000),” J. Ilm. MITSU (Media Inf. Tek. Sipil Univ. Wiraraja) , vol. 10, no. 1, pp. 63 – 72, 2022, doi: 10.24929/ft.v10i1.1614.
[8] Christiani Chandra Manubulu, Merzy Mooy, and Igidro Sampaio Soares Serra, “Analisa Rangka Batang 2D Menggunakan Metode Matriks Kekakuan Struktur Dan Sap 2000,” Eternitas J. Tek. Sipil , vol. 1, no. 2, pp. 11 – 19, 2022, doi: 10.30822/eternitas.v1i2.1592.
[9] Christiani  Chandra  Manubulu,  “Rangka  Batang  3D  Menggunakan  Analisa  Metode Elemen Hingga Dan Sap 2000,” Eternitas J. Tek. Sipil , vol. 2, no. 1, pp. 11 – 20, 2022, doi: 10.30822/eternitas.v2i1.1723.