AME(Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin  6 (2) , pp 69-75

## ANALISIS PENGARUH LETAK SEKRUP TERHADAP KEKUATAN SAMBUNGAN BAJA RINGAN MENGGUNAKAN METODE ANALITIK DAN METODE UJI TARIK
Lutfi Alvian 1* , Rizal Hanifi 1 , Najmudin Fauji 1
1 Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa, Indonesia, 41361

## ABSTRAK
Konstruksi  baja  ringan  adalah  konstruksi  yang  telah  banyak  digunakan  sekarang  karena  proses pembangunan  yang  cepat.  Sambungan  pada  konstruksi  baja  ringan  adalah  hal  yang  tidak  dapat ditiadakan dan kesalahan sambungan konstruksi ini biasanya berakibat kegagalan/keruntuhan. Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh letak sekrup terhadap kekuatan sambungan baja ringan dengan metode analitik, uji tarik dan metode elemen hingga menggunakan program Solidwork 2017.  Hasil  penelitian  menunjukkan  setiap  variasi  letak  sekrup  mempunyai  kekuatan  tarik  yang berbeda beda. Hasil pengujian tarik dan perhitungan manual memiliki kesamaan dimana sekrup yang paling besar menerima gaya adalah sekrup yang posisinya paling ujung. Kegagalan yang terjadi pada sekrup juga sesuai dengan simulasi yang dilakukan yaitu sekrup mengalami kegagalan tilling .
Kata Kunci : Metode elemen hingga; Sambungan; Baja ringan; Sekrup; Uji Tarik

## ABSTRACT
Light  steel  construction  is  a  construction  that  has  been  widely  used  now  because  of  the  rapid construction process. Joints in lightweight steel construction are things that cannot be eliminated now and due to connection errors also these constructions usually fail. The purpose of this study was to analyze the strength of a mild steel connection with the tensile test method, the finite element method using  the  2017  Solidwork  program.  The  results  obtained  by  the  author  are  that  each  variation  of screw location has different tensile strengths. The results of tensile testing and manual calculations have in common where the screw which receives the most force is the screw whose position is at the very end and the failure that occurs in the screw is also in accordance with the simulation carried out the screw has a tilling failure.
Keywords: Element method; Connection; light steel; Screw; Pull Tes.

## 1. PENDAHULUAN
Kontruksi  bangunan  tidak  terlepas  dari elemen  seperti  kolom  dan  balok,  baik  yang yang  terbuat  dari  baja,  kayu,  dan  beton.  Pada bagian  tertentu  material  tersebut  memerlukan penyambungan. Hal ini dikarenakan ketersediaan  material  di  lapangan  serta
Email: lutfialvian58@gmail.com
Diterima 05 Agustus 2020; Penerimaan hasil revisi 29 September 2020; Disetujui 30 September 2020 Tersedia online 30 September 2020 AME (Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin © 2020
kemudahan dalam pengerjaan kontruksi tersebut. Komponen sambungan dalam kontruksi  baja  ringan  merupakan  suatu komponen  yang  sangat  penting.  Kegagalan paling banyak disebabkan oleh desain sambungan yang buruk dan kurang layak serta besarnya ketidakcocokan perilaku yang dianalisis  dan  perilaku  aktual  sehingga
Volume 6 Nomor 2 Septemberi 2020 pp 69-75 Website: http://ejournal.uika-bogor.ac.id/index.php/ame/index
perencanaan  dalam  kontruksi  baja  ringan sangat  dibutuhkan.  Sambungan  berfungsi mengalihkan  gaya  moment  internal  dari  satu komponen  struktur  ke  komponen  lainnya sehingga pembebanan dapat diteruskan (Dewobroto, 2016)
Dalam Penelitian ini digunakan tiga variasi letak sekrup dan dilakukan simulasi menggunakan aplikasi Solidwork untuk mengetahui  daerah  kritis  pada  sambungan. Penelitian ini memiliki tujuan untuk mengetahui  besar  kekuatan  masing-masing sambungan  berdasarkan  variasi  letak  sekrup yang  ada,  mengetahui  perbandingan  hasil  uji tarik,  perhitungan  analitik,  dan  simulasi. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui distribusi tegangan pada sambungan.

## 2. METODE PENELITIAN
Pembuatan spesimen disesuaikan dengan standar SNI 7971-2013. Pada penelitian ini  dilakukan  uji  tarik.  Pengujian  tarik dilakukan  sampai  spesimen  mengalami  putus. Material  yang  digunakan  untuk  pengujian adalah Baja ringan (BJ55) dengan profil C yang bentuknya disesuaikan dengan standar. Spesimen  diuji  menggunakan  9  spesimen dengan variasi letak sekrup. Posisi skrup dapat dilihat pada Gambar 1 sampai 3.
Proses yang dilakukan pada penelitian ini  adalah  proses  penyambungan  baja  ringan secara  seri  dan  dihubungkan  melalui  kanal penyambung  dengan  menggunakan  variasi letak  sekrup  sesuai  ketentuan  SNI  7971-2013 yaitu jarak minimal antar sekrup adalah 2,5 kali dari diameter sekrup.
Gambar 1. Posisi sekrup diagonal
Gambar 2. Posisi sekrup horizontal
Gambar 3. Posisi sekrup vertikal
Untuk perhitungan analitiknya akan
menggunakan rumus sebagai berikut :
(A n )= 3.14.r.t.n h .2
Beban maksimal = (2.5 D f /S f ) A n f u
Sehingga  akan  didapatkan  beban  maksimal yang dapat ditahan oleh sambungan.
Untuk mengetahui kekuatan pada spesimen dilakukan pengujian dengan simulasi model sambungan menggunakan software Solidwork  2017. Langkah-langkah  simulasi yang dilakukan adalah sebagai berikut :
a. Pembuatan Model
b. Pemilihan material
c. Penempatan letak sekrup
d. Penempatan beban
e. Pendefinisian kontak komponen
f. Menjalankan program analisis
g. Interpretasi

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Uji Tarik
Ragam kegagalan yang terjadi untuk 9  spesimen  menunjukkan  hasil  yang  sama yaitu  berotasinya  sekrup  sesuai  dengan bidang  pembebanan  tarik  (kondisi tilting ) yang  disertai  dengan  perbesaran  lubang sambungan. Jenis kegagalan ini merupakan salah  satu  bentuk  kegagalan  sambungan yang  didefinisikan  dalam  Peraturan  Baja Ringan  Indonesia  SNI  7971:2013.  Beban maksimal yang dapat dipikul oleh spesimen adalah  10163  N  dengan  posisi  sekrup diagonal. Hasil pengujian tarik dapat dilihat pada Tabel 1.
Spesimen Posisi Sekrup (N) Diagonal  Vertikal Horizontal 1 9544 9582 9192 2 11081 9598 8357 3 9864 10279 7721

## 3.2 Perhitungan Analitik
Dengan menggunakan persamaan dibawah maka didapat nilai :
f u = 550 × 90% = 495 Mpa Luias penampang netto (A n ) = 3.14.r.t.n h .2
Beban maksimal = (2.5 D f /S f ) A n f u
Maka  diperoleh  hasil  perhitungan  analitik tegangan  masing-masing  sekrup  dalam setiap spesimen pada Tabel 2.
Gambar 4. Diagram alir penelitian
Tabel 1. Hasil pengujian tarik
Posisi Sekrup Sekrup 1 (MPa) Sekrup 2 (MPa) Sekrup 3 (MPa) Sekrup 4 (MPa) Horizontal 0,21 0,11 0,11 0,21 Diagonal 2,022 0,053 0,053 2,022 Vertikal 0,024 0,012 0,012 0,024

## 3.3 Simulasi Solidworks

## 3.3.1 Stress

## 1. Posisi Sekrup Horizontal
Tegangan  geser  maksimum  yang terjadi  pada  posisi  sekrup  horizontal berdasarkan  hasil  simulasi  pada  model Solidworks adalah sebesar 3.634 × 10 8
Nm 2 .

## 2. Posisi Sekrup Diagonal
Simulasi  pada  model  Solidworks memberikan  hasil  berupa  tegangan geser  maksimum  yang  terjadi  pada posisi  sekrup  diagonal  adalah  sebesar 4.960 × 10 8 Nm 2 .
3. Posisi Sekrup Vertikal
Berdasarkan  hasil  simulasi  model Solidworks menunjukkan nilai tegangan geser  maksimum  yang  terjadi  pada posisi  sekrup  vertikal  adalah  sebesar 4.656 × 10 8 Nm 2 .

## 3.3.2 Displacement
1. Posisi Sekrup Horizontal
Simulasi  pada  model  Solidworks
memberikan hasil berupa besar perpindahan  yang  terjadi  pada  posisi sekrup  horizontal  menurut  program Solidwork adalah 0,107 mm
Tabel 2. Rangkuman Hasil Perhitungan Sekrup
Gambar 5. Stress posisi sekrup horizontal
Gambar 6. Stress posisi sekrup diagonal
Gambar 7. Stress posisi sekrup vertikal
Gambar 11. Grafik faktor keamanan sambungan
Gambar 9. Displacement posisi sekrup diagonal
2. Posisi Sekrup Diagonal
Besar perpindahan yang terjadi pada posisi sekrup diagonal menurut simulasi pada  model  Solidworks  adalah  0,127 mm.

## 3. Posisi Sektrup Vertikal
Besar  perpindahan  yang  terjadi  pada posisi  sekrup  vertikal  menurut  hasil  simulasi model program Solidworks adalah 0,108 mm.
Untuk menghitung faktor keamanan dari setiap spesimen digunakan persamaan sebagai berikut
n = 𝑆 𝑦 𝜎 𝑒 n = Faktor Keamanan
Sy = Yield strength material
𝜎 𝑒 = Tegangan Von mises
Dapat  terlihat  pada  Gambar  11  bahwa  nilai faktor  keamanan  dari  semua  letak  sekrup menunjukan nilai diatas  satu, itu menunjukkan bahwa  semua  letak  sekrup  aman  untuk digunakan.
Posisi Sekrup Stress MPa Displacement mm Horizontal 363 0.10 Diagonal 496 0,12 Vertikal 465 0,10
Gambar 8. Displacement posisi sekrup horizontal
Tabel 3. Hasil Perhitungan Simulasi
3.4  Perbandingan  Hasil  Uji  Tarik,  Analitik
dan Simulasi Letak Sekrup Jenis Pengujian (Beban Maksimum) (N) Uji Tarik Analitik Simulasi Horizontal 8423 5295 3634 Diagonal 10163 5593 4960 Vertikal 9819 5424 4650
Tabel 4 menunjukkan nilai hasil pengujian pada tiga  metode  yang  digunakan  yaitu  metode analitik,  uji  tarik,  dan  hasil  simulasi  model program solidworks. Dari penelitian ini, dapat dianalisis beberapa hal sebagai berikut :
1. Perilaku tahap kegagalan sambungan pada ketiga  konfigurasi  memiliki  kesamaan, dimana  semuanya  mengalami  kegagalan jungkit,  awalnya  sekrup  berotasi  miring dan  merusak  permukaan  plat,  kemudian diameter  lubang  pada  sambungan  plat berubah  akibat  gaya  yang  terus  menerus bekerja pada sekrup, dan sekrup terangkat tapi masih dan menahan beban Tarik.
2. Perbedaan  hasil  perhitungan  dan  uji  tarik salah  satu  penyebabnya  adalah  pada  saat proses uji tarik masih mengalami slip saat proses penarikan spesimen.
3. Pada proses pengujian tarik, pertambahan panjang  mula-mula  bukan  terjadi  pada sambungan  melainkan  pada  bagian  ujung spesimen.
4. Hasil  uji  tarik  diatas  tidak  menyebabkan material  sampai  putus  melainkan  hanya sampai sekrup mengalami kegagalan yaitu posisi tilling (miring).

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## 4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Nilai  kekuatan  tarik  sambungan  baja ringan  dengan  variasi  letak  sekrup horizontal  adalah  rata-rata  8.423  N, selanjutnya  nilai  kekuatan  untuk  variasi diagonal didapatkan nilai rata-rata 10.163 N,  dan  untuk  variasi  letak  vertikal didapatkan niali rata-rata 9.819 N.
2. Perbedaan  hasil  pengujian  tarik  dan  hasil perhitungan  analitik  terlihat  pada  nilai beban  maksimum  sambungan,  Hasil perhitungan analitik menunjukkan hasil 2 kali  lipat  dari  hasil  uji  tarik.  Salah  satu penyebabnya adalah masih terjadinya slip pada  saat  pengujian  tarik  sehingga membuat hasil pengujian tidak maksimum. Kegagalan sekrup yang terjadi adalah posisi tilling ,. Pada spesimen hasil uji  terlihat  sekrup  1  dan  4  memiliki kegagalan yang paling tinggi dikarenakan membentuk  sudut  yang  lebih  besar dibandingkan  sekrup  2  dan  3.  Hasil  ini selaras  dengan  hasil  perhitungan  analitik dimana  baut  1  dan  4  yang  paling  besar menerima tegangan.
3. Dari hasil simulasi menggunakan software Solidworks  2017  dapat  terlihat  distribusi tegangan  terjadi  tidak  merata  pada sambungan. Tegangan paling besar berada di  bagian  ujung  spesimen.  Didapatkan pula  besar  tegangan  maksimum  dan pertambahan  panjang  yang  terjadi  untuk variasi  letak  sekrup  horizontal,  diagonal, dan  vertikal.  Nilai  tegangan  maksimum untuk  variasi  letak  horizontal  adalah 3.634×10 8 N/mm 2 dan mengalami pertambahan  panjang  10,77  mm.  Untuk variasi  letak  diagonal  memiliki  nilai tegangan  maksimum  4.960  ×10 8 N/mm 2 dan  mengalami  pertambahan  panjang 12,79 mm. Sedangkan untuk variasi letak vertikal memiliki nilai tegangan maksimum  4.656  ×10 8 N/mm 2 dan
Tabel 4.Perbandingan Semua Hasil Pengujian
mengalami  pertambahan  panjang  10,82 mm.

## 4.2 Saran
Adapun  saran  dari  penulis  untuk penilitian  selanjutnya  adalah  sebagai berikut ;
1. Lebih ditambah lagi variasi jarak antar sekrupnya,  atau  tetap  menggunakan variasi  letak  yang  ada  tetapi  dengan jarak antar sekrup yang sama.
2. Melakukan analisis jig untuk menyabungkan  antara  spesimen  dan mesin uji tarik sehingga meminimalisir terjadinya slip.

## REFERENSI
Sabril  Haris  dan  Hazmal  Herman, Studi
Eksperimental Perilaku Sambungan dengan  Alat  sambung  Sekrup  pada
Elemen  Struktur  Baja  Ringan ,  Annual Civil Engineering Seminar, 2015.
Agustinus,  W.,  2011. Panduan  Konsumen
Memilih Konstruksi Baja Ringan , Andi,
Yogyakarta.
ASTM,  1991. Annual  Books  of  ASTM
Standards,  Section  3,  Metals  Test
Methods and Analytical Procedures .
American  Society  for  Testing  and  Materials
(ASTM), Philadelphia, US.
Badan  Standardisasi  Nasional,  2013. Struktur Baja Canai Dingin , SNI 7971:2013.
Thomas Handi Utama, Analisis Perbandingan Tegangan  Baut  Sambungan  Balok Kolom  Antara  Metode  Manual  Dengan Metode Numerik (ANSYS) , Tugas
Sarjana,  departemen  Teknik  Sipil  FT USU 2018, 2018.
Y.  Djoko  Setiyarto, Studi  Parametrik  dan Eksperimental  :  Pengaruh  Tata  Letak Bautpada Sambungan Momen Sebidang untuk Struktur Baja Cold Formed, 10.1, 2012.
Widya  Apriani,  Fadrizal  Lubis,  Muthia Anggraini, Analisis  Sambungan  Sekurp pada  Konruksi  Rangka  Atap  Baja Ringan  menurut  SNI  7971-2013, 3.2,
2017. Irawan Purna Agustimus,2007, Diktat Mekanika Teknik, UNTAR, Jakarta . The future of Solidworks,2011. Retrieved May
6, 2016.
Mulyati  ST.,MT.  2011.  Bahan  Ajar  Mekanika Bahan. ITP, Padang.
JE  Shigley,  Larry  DM.  1983.  Perencanaan
Teknik Mesin Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
JL  Meriem,  LG  Kraige,  1986.  Mekanika
Teknik Statika Jilid 1, Jakarta : Erlangga.