Posisi Purlin, Menghadap Ke Atas Atau Ke Bawah

Judul di atas adalah judul dari diskusi seru dan menarik yang ada di fanpage Dunia Teknik Sipil. Di website ini, admin akan memberikan komentar yang sifatnya berbagi informasi. Jadi, apa yang admin tulis di bawah ini hanya sebatas pengetahuan, penelitian, dan pengalaman admin saja. Jika ada kritikan, sanggahan, bantahan, dan lain sebagainya… sangat-sangat dipersilahkan mengisi kolom komentar.

Kasusnya sederhana, mana posisi purlin yang benar, terbuka ke atas atau ke bawah?

nb : abaikan saja penampakan yang ada di tengah… anggap saja iklan.

Kalo pertanyaannya sekedar mana yang benar, jawabannya adalah dua-duanya benar, karena yaa memang ngga ada yang salah dengan gambar yang kiri maupun yang kanan. Dua-duanya bisa dihitung, dua-duanya bisa digambar, bisa kerjakan, dan bisa berfungsi sebagai purlin sesuai dengan rencana.

Tapi, kalau ditanya mana yang paling banyak digunakan, menurut penerawangan admin, purlin yang menghadap ke atas lah yang paling banyak digunakan. Kenapa? Tentu banyak alasannya. Mari kita tinjau satu per satu.

Kekuatan

Kalo posisi purlin berdiri tegak tentu ngga ada masalah, beban gravitasi bekerja seluruhnya pada sumbu kuat purlin. Tapi begitu posisinya dimiringkan, beban gravitasi itu akan diuraikan searah dengan sumbu-sumbu penampang purlin, sebagian ke sumbu kuat, sebagian ke sumbu lemah.

Coba buka lagi buku Statika, atau Anstruk, atau Mektek-nya. Kalo keliru, mohon dikoreksi… soalnya admin lagi ngga bawa buku

Kalo kita sederhankan, kita abaikan komponen beban yang sejajar sumbu kuat, soalnya sama saja untuk kedua kondisi tadi. Kita ambil yang bekerja di sumbu lemahnya saja, trus kita bandingkan antara purlin yang menghadap ke atas dan yang menghadap ke bawah, apa yang bisa diamati?

Keliatan ya… posisi titik beratnya beda… yang sumbu y itu lho. Yang kiri posisi sumbu y agak ke atas, yang kanan posisinya lebih ke bawah. Pengaruhnya ke mana?

Ini rumit, ada kaitannya dengan distribusi tegangan, serat yang mengalami tekan, efek kekangan lokal, dan lain-lain sebagainya… Dan admin ngga mau melibatkan pembaca lebih jauh ke situ, kalo ada yang mau silahkan dikembangkan sendiri, tapi nanti sia-sia, karena ada satu fakta bahwa, kedua kondisi di atas sama.

Kenapa begitu? Beban luar (yang warna ijo itu) di atas adalah beban yang  terjadi di sepanjang bentang, at most di tengah bentang. Jangan lupa bahwa ada area tumpuan yang memberikan reaksi/gaya pada purlin pada arah yang berlawanan.

Jadi… sama ji toh? Kita capek-capek tinjau masalah distribusi tegangan, tekuk lokal, dll untuk beban dari atas untuk masing-masing posisi. Eh, nanti kita cek lagi untuk beban dari bawah… untuk masing-masing posisi juga. Yaela…

Mungkin ada pembaca yang berpendapat gini, kalo konsentrasi tegangan (gaya) di daerah tumpuan lebih besar, momen tumpuan dan lapangan tidak sama besarnya, efeknya akan berbeda. Dan lain-lain sebagainya…. monggo… silahkan dikaji lebih dalam lagi. Nanti kita diskusikan sama-sama Yang jelas, pekerjaan itu bakal menghabiskan manhour yang cukup gede  

Jadi, Kesimpulannya, skor 1-1 untuk kondisi Purlin Mangap Atas vs Purlin Mangap Bawah dari segi kekuatan.

STABILITAS

Gini, coba lihat tabel profil purlin di atas… ada parameter Center of Shear. Apa pula itu? Perhatikan ya… Center of Shear itu adalah Pusat Geser.

….

…

(krik… krik… krik..)

…

Maaf… biarkan admin tarik nafas dulu.

Oke…,jadi… Center of Shear itu adalah suatu titik, dimana kalo titik itu diberi beban/gaya (katakanlah dari atas), maka penampang tersebut akan mengalami lentur sempurna, melendut lurus ke bawah. (fiuh..!)

Untuk penampang simetri, Center of Shear-nya (c.o.s) berhimpit dengan Center of Gravity (c.o.g) , tapi untuk penampang asimetris ngga, makanya ada di tabel.

Kira-kira macam gambar di atas lah. Mungkin ada yang berpikiran, ah… masa sih… fakta di lapangan baik-baik aja tuh. Betul… alasan pertama, skalanya mikro, susah dideteksi oleh mata, tapi bisa terdeteksi oleh alat pengukur, seperti sensor misalnya. Dan yang kedua, beban yang umumnya bekerja tidak terlalu besar. (nb: di youtube banyak video tentang lateral buckling, walopun kasus purlin ini bukan termasuk lateral buckling, tapi gejalanya sama…. translasi + rotasi).

Jadi, pada dasarnya beban yang bekerja di luar Center of Shear memberikan pengaruh kepada kestabilan struktur, semakin jauh posisi proyeksi beban dari C.o.S, semakin tidak stabil struktur tersebut.

Sekarang kita aplikasikan ke kasus kita di atas. Tugas kita sederhana, mencari posisi mana yang lebih stabil.

Nah… kelihatan deh, pada gambar kiri, beban P jika diproyeksikan, posisinya lebih dekat kepada Center of Shear dibandingkan beban P pada gambar kanan. Artinya Purlin Mangap Atas memberikan efek lebih stabil dibandingkan Purlin Mangap Bawah. Lebih stabil artinya peluang untuk berotasi lebih kecil.

Gambar di atas admin “curi” dari website salah satu produsen purlin di negara tetangga. Coba perhatikan catatannya…. Penampang Z dan C seharusnya memposisikan flange menunjuk ke arah atas kemiringan untuk mengurangi rotasi.

See? Dia ternyata udah paham…  

Jadi, untuk stabilitas, purlin yang menghadap ke atas pemenangnya… skor 2-1.

CONSTRUCTABILITY

Kebetulan istilah “constructibility” belum ada padanan katanya di dalam Bahasa Indonesia, tapi bisa diterjemahkan sebagai “kesanggupan untuk dibangun / dipasang”.

Kita akan evaluasi, mana yang lebih mudah dibangun atau dipasang, purlin menghadap atas atau bawah?

Kalo ini mah gampang ya. Pada detail konstruksi purlin, dikenal satu komponen yang namanya Cleat Plate. Ini adalah plat tempat purlin bertumpu.

Kenapa purlin ngga langsung duduk di atas rafter?

Sabar… nanti di bahas kok. Satu-satu ya.

Cleat Plate ini disambung (dilas) langsung ke rafter / kuda-kuda. Jadi, begitu rafter sudah terpasang di atas, purlin dinaikkan dan dibautkan ke Cleat Plate. Nah, untuk posisi purlin menghadap ke atas, tentu ngga ada masalah kalo mau masang ke cleat plate, cukup disandarkan saja, begitu mau dipasang tinggal diadjust posisi bautnya. Sementara untuk posisi purlin menghadap bawah sedikit lebih rumit karena harus disangga (ditumpu) sementara sebelum disambung ke cleat plate.

Jadi,… dari segi constructability, Purlin Mangap Atas lagi-lagi menang. Skor 3-1.

TRANSFER BEBAN KE BAUT

Bagaimana dengan mekanisme transfer bebannya? Perhatikan lagi gambar sebelumnya (di bagian constructability). Pada purlin posisi menghadap atas, baut akan menerima beban/gaya berupa geser saja. Sementara pada posisi purlin menghadap bawah, baut akan memikul gaya geser dan tarik. Bisa dibayangkanlah…

Jadi, baut pada Purlin Mangap Bawah lebih menderita dibanding baut pada Purlin Mangap Atas. Purlin Mangap Atas unggul lagi…. 4-1.

ITU AJA SIH

Nah… kira-kira itulah alasan teknik kenapa Purlin Mangap Atas lebih banyak diaplikasikan di kehidupan sehari-hari… #eh.

SERBA SERBI

Sekarang kita masuk ke bagian pengayaan alias serba-serbi tentang purlin. Paling ngga ada beberapa isu dan pertanyaan yang mungkin muncul dari benak pembaca. Salah satunya sudah sempat admin singgung di atas…

Kenapa Harus Pake Cleat Plate

Kenapa ngga langsung ditumpu di atas rafter??

Jawaban paling tidak ada 2:

Yang pertama, untuk menghindari tekuk lokal pada badan purlin. Kita tau kalo di daerah tumpuan itu konsentrasi gaya cukup besar dibanding di daerah lain (tengah bentang). Apalagi purlin termasuk penampang berdinding tipis, risiko terjadi tekuk lokal sangat tinggi, dan salah satu penyumbang kontribusi terbesar untuk terjadinya tekuk lokal adalah… gaya terpusat. Reaksi tumpuan bentuknya gaya terpusat bukan?

Untuk penampang baja biasa misalnya WF dan UNP, ada perlakuan khusus untuk menghindari tekuk lokal ini, yaitu menambah pelat pengaku (stiffener plate) di daerah sekitar tumpuan.

Tapi ini susah dilakukan untuk penampang purlin… karena bentuknya rumit… ada “lidah” yang menghalangi.

….

Sementara alasan yang kedua adalah, susah masang bautnya. Lagi-lagi karena lidah pada purlin yang mengganggu / menghambat pengencangan baut.

Ngga dilas aja gan?….   Melakukan pengelasan di ketinggian, kalo ngga urgent, sebaiknya dihindari. Ingat safety

Catatan:

• Ada yang menggunakan profil UNP sebagai purlin. Untuk UNP, boleh langsung duduk di atas rafter karena web UNP lebih tebal daripada C-channel, sehingga risiko tekuk lokal lebih kecil. Lagipula UNP bisa dipasangi plat pengaku
• Tidak sedikit juga ditemui purlin tipis (baik itu profil C maupun Z) yang duduk langsung di atas rafter. Selama ada dukungan teknisnya, itu sah-sah saja. Dukungan teknis = analisis, perhitungan, kalkulus, bla..bla..bla..

Kenapa Harus Ada Gap?

Pasti ada yang bertanya-tanya, kenapa harus ada gap (celah) antara purlin dan rafter?

Ini sepengetahuan admin aja ya… alasan teknisnya memang ngga ada… Gap itu dimaksudkan untuk memberikan ruang agar purlin bisa menempel pada cleat plate dengan sempurna, tanpa terganjal oleh sambungan las antara cleat plate dengan rafter.

Penutup

Yah… kira-kira seperti itulah seluk-beluk dunia perpurlinan. Admin juga belum menemui kasus yang aneh-aneh dengan purlin jadi belum bisa sharing yang lebih dari ini. Masih ada sebenarnya yang bisa dikupas tentang purlin, misalnya sag-rod, girt (saudara kandung purlin), tapi…. admin sudah kehabisan tenaga..

Kalo ada info yang terlewatkan, keliru, atau cenderung menyesatkan, atau mungkin membuat tersinggung pihak tertentu XD, silahkan diluruskan kembali di kolom komentar

Sebagai penutup… admin coba lampirkan 3 macam Detail Drawing untuk Purlin yang admin ambil dari standard drawing dari perusahaan perencana yang berbeda-beda, dan untuk jenis proyek yang berbeda pula.

[] semoga bermanfaat []