Analisa Dan Eksperimental Perilaku Tekuk Kolom Ganda Kayu Panggoh Dengan Sambungan Baut
Tugas Akhir
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
Ihsanuddin Saputra 090404009
Dosen Pembimbing: Ir. Besman Surbakti, M.T.
BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Kayu panggoh merupakan nama lain untuk sisi luar pohon aren di wilayah Sumatera Utara, khususnya di Kabupaten Karo. Kayu panggoh dipakai oleh masyarakat Karo sebagai kandang hewan peliharaan mereka. Kayu panggoh digunakan karena sifatnya yang dikenal sangat kuat sehingga dapat menahan gigitan hewan tersebut. Penggunaan kayu panggoh sebagai kolom bisa dijadikan alternatif terhadap minimnya penggunaan kayu sebagai kolom akhir-akhir ini.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui faktor tekuk dari kayu panggoh ganda dengan sambungan baut agar didapat nilai kuat tekan maksimum dan nilai tekuk maksimum dari kayu panggoh ini.
Penelitian ini dilakukan dengan pembuatan dudukan benda uji terlebih dahulu yang telah dianalisis kekuatan sehingga dapat menahan gaya tekan yang akan diberikan pada benda uji kemudian merancang kayu panggoh ganda dengan dimensi 2x 3 cmx 6 cm,panjang 200 cm, yang kemudian disambung dengan menggunakan baut berdiameter ½ “ (12.7 mm).
Dari hasil mechanical properties, didapat nilai kadar air, berat jenis, kuat tekan sejajar serat, kaut tarik sejajar serat, elastisitas lentur kayu, tegangan lentur kayu, dan kuat geser sejajar serat masing-masing 3.8758%; 0.876 gr/cm2; 794.748 kg/cm2; 1664.05 kg/cm2; 132900 kg/cm2; 1366.95 kg/cm2; dan 110.188 kg/cm2. Menurut ketentuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu (PKKI 2002), kuat acuan berdasarkan pemilahan secara mekanis diambil berdasarkan modulus lentur. Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa menurut ketentuan kuat acuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu (PKKI 2002) seperti yang tercantum pada tabel II.1, maka kayu yang digunakan dengan modulus elastisitas 132900 kg/cm2 termasuk kayu dengan kode mutu E13 = 14000 Mpa.
Dari hasil uji kuat tekan kayu panggoh ganda dengan sambungan baut diperoleh nilai Pelastis = 4250 kg; �elastis =118.056 kg/cm2, Pultimate = 6500 kg; �ultimate = 180.556 kg/cm2 dan Pcr =5000 kg ;�cr = 138.889 kg/cm2 dengan nilai tekuk maksimum yaitu 294 mm.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulisan Tugas Akhir yang berjudul “Analisa dan Eksperimental Perilaku Tekuk Kolom Ganda Kayu Panggoh dengan Sambungan Baut” ini dimaksudkan untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Sanci Barus, M.T., dan Bapak M. Agung Putra Hardana, S.T., M.T., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bang Rivan, Bang Riki, sebagai senior di lab studio, abang-abang dan kakak-kakak beserta teman-teman satu lab, Bembeng, Irwan, Rahman, Mia, Sumihar dan adik-adik lainnya.
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
8. Teristimewa keluarga saya, Ayahanda M. Hasan dan Ibunda Kurniati serta adik-adik saya, Arrifqi Muharrami dan Luqman Hakim Fajri, Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas. 9. Eka Asmitha Pane sebagai orang yang dikasihi yang selalu memberi
dukungan, doa, semangat kepada Penulis supaya cepat tamat.
11.Buat sahabat-sahabat angkatan 2009, Dicky Gendut, Taufik Odoy, Raja Fahmi Teteng, Posma Si bes, Rizky Kiut, Sandy Bere, Yoppie Yobet, Hans Gagap, Cebal Partogi, Rizky Tamba, Atina Rezki, Nora Usrina, Sarra Rahmadani, Gustina Arifin, Sri W.Sebayang, Nita Fadilla, Hannawiyah Harahap, Lia Kartika, Merni Damalia, Gustara Iqbal, Khairun Nazli, Hisbulloh Nst,. Serta teman-teman mahasiswa/I angkatan 2009 sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terimakasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
12.Asisten Lab. Beton USU, Reza, Prima, Hafiz, Fauzi, Rahmad, yang telah memberikan bantuan dan izin peminjaman tempat sementara kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan pengujian Tugas Akhir penulis. Terima kasih atas kerjasamanya.
13.Bang Yuyun selaku asisten Laboratorium Beton S-2, terimakasih telah memberikan waktu luang dan tempat sehingga penulis dapat melakukan pengujian di Laboratorium Beton S-2.
14.Adik-adik angkatan 2011, Chandra, dkk, adik-adik angkatan 2012, Deni Gusrianti, makasih semangatnya, Wahyu, Kevin, Arip, Lubis, Titi, Jura, Acong, Abdi, dkk.,Tiwi 2013, serta adik-adik 2013 lain yang turut membantu, terima kasih untuk semua bantuan yang telah kalian berikan. 15.Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya
dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik
Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Maret 2014
Penulis
DAFTAR ISI
Abstrak ... i
Kata Pengantar ... ii
Daftar Isi ... vi
Daftar Gambar ... x
Daftar Tabel ... xii
Daftar Notasi ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
I.1 Latar Belakang ... 1
I.2 Perumusan Masalah ... 3
I.3 Tujuan penelitian ... 3
I.4 Metode Penelitian ... 4
I.5 Batasan Masalah ... 4
I.6 Mekanisme Pengujian ... 5
I.7 Sistematik Penulisan ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
II.1 Umum ... 7
II.2 Kayu ... 7
II.2.1 Sifat Utama Kayu ... 7
II.2.2 Sifat Fisis dan Mekanis Kayu ... 8
II.2.2.2 Sifat Mekanis ... 10
II.2.3 Tegangan Bahan Kayu ... 13
II.2.4 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilihan Secara Mekanis ... 17
II.2.5 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Visual ... 19
II.2.6 Kayu Panggoh ... 21
II.3 Teori Euler ... 21
II.4 Batas Berlakunya Persamaan Euler ... 24
II.5 Kolom ... 24
II.5.1 Prinsip Desain Kolom ... 26
II.5.2 Pembagian Kolom ... 28
II.5.3 Kelangsingan Kolom ... 32
II.5.4 Stabilitas Stuktur Kolom ... 35
II.5.4.1 Kesetimbangan Stabil ... 35
II.5.4.2 Kesetimbangan Netral ... 36
II.5.4.3 Kesetimbangan Tidak Stabil... 37
II.6 Komponen Struktur Tertekan ... 37
II.7 Pelat Kopel Baja ... 40
II.8 Gaya Geser ... 42
II.9 Sambungan Mekanis Umum ... 44
II.10 Jenis-Jenis Sambungan ... 44
II.11 Alat Sambung Mekanik ... 47
II.11.1 Baut ... 47
II.11.1.2 Geometri Sambungan Baut... 48
II.11.1.3 Tahanan Terhadap Gaya Lateral ... 49
II.12 Analisa Kolom Gabungan ... 54
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 56
III.1 Pendahuluan ... 56
III.2 Pengujian Kayu ... 56
III.2.1 Persiapan Pengujian ... 56
III.2.2 Pelaksanaan Pengujian ... 57
III.2.2.1 Pemeriksaan Kadar Air ... 57
III.2.2.2 Pemeriksaan Berat Jenis ... 59
III.2.2.3 Pengujian Kuat Tekan ... 59
III.2.2.4 Pengujian Kuat Tarik ... 61
III.2.2.5 Pengujian Kuat Lentur dan Elaatisitas ... 62
III.2.2.6 Pengujian Kuat Geser ... 64
III.3 Pengujian Tekuk Kolom Kayu Panggoh ... 66
III.3.1 Perancangan Dudukan Benda Uji Tekuk Modifikasi ... 66
III.3.2 Alat Pembeban Gaya Tekan ... 67
III.3.3 Alat Ukur ... 67
III.3.4 Perhitungan Dudukan Benda Uji ... 67
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 72
IV.1.1 Hasil Pemeriksaan Kadar Air... 72
IV.1.2 Hasil Pemeriksaan Berat Jenis ... 73
IV.1.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu ... 75
IV.1.4 Hasil Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu ... 76
IV.1.5 Hasil Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat Kayu ... 77
IV.1.6 Hasil Pengujian Elastisitas dan Lentur Kayu ... 78
IV.2 Kesimpulan Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties ... 84
IV.3 Analisa Teori Euler ... 85
IV.4 Menghitung Tahanan Lateral Acuan ... 83
IV.5 Pengujian Tekuk ... 85
IV.6 Pembahasan Hasil Pengujian ... 92
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 95
V.1 Kesimpulan ... 95
V.2 Saran ... 96
Daftar Pustaka ... 97
Daftar Lampiran ... 99
Lampiran I ... 100
Lampiran II ... 104
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Hal
2.1 Batang Kayu Menerima Gaya Tarik 11
2.2 Batang Kayu Menerima Gaya Tekan Sejajar Serat 12 2.3 Batang Kayu Menerima Gaya Tekan Tegak Lurus Serat 12 2.4 Batang Kayu Menerima Gaya Geser Tegak Lurus Arah Serat 12
2.5 Batang Kayu Menerima Beban Lengkung 13
2.6 Hubungan beban tekan dengan deformasi untuk tarikan dan tekanan 14
2.7 Kayu Panggoh 21
2.8 Kolom Euler 22
2.9 Grafik Kolom Euler 23
2.10 Perubahan bentuk kolom yang dibebani 26
2.11 Jenis kolom berdasarkan bentuk dan susunan tulangan 28 2.12 Jenis kolom berdasarkan posisi beban pada penampang 29
2.13 Berbagai kondisi ujung kolom 32
2.14 Jangkauan kekuatan kolom yang umum terhadap angka kelangsingan 35
2.15a Kesetimbangan stabil 35
2.15b Kesetimbangan nertal 36
2.15c Kesetimbangan tidak stabil 37
2.16 Kelengkungan batang akibat gaya tekan 42
2.17 Grafik gaya lintang 42
2.18 Diagram gaya lintang akibat normal tekan 43
2.20 Penampang kolom dari batang gabungan 54
3.1 Sampel Pemeriksaan Kadar Air 57
3.2 Sampel Pemeriksaan Berat Jenis 59
3.3 Sampel Kuat Tekan Sejajar Serat 60
3.4 Sampel Kuat Tarik Sejajar Serat 61
3.5 Sampel Pengujian Kuat Lentur 62
3.6 Penempatan Dial dan Beban pada Sampel 62
3.7 Sampel Kuat Geser Kayu 64
3.8 Alat bantu penjepit pengujian 65
3.9 Pemodelan alat uji tekuk modifikasi 66
4.1 Grafik Tegangan - Regangan Hasil Pengujian Elastisitas Kayu
Sampel I 80
4.2 Grafik Regresi Linear Tegangan – Regangan Kayu Sampel 1 81 4.3 Grafik Tegangan – Regangan Hasil Pengujian Elastisitas Kayu
Sampel 2 82
DAFTAR TABEL
No. Judul Hal
2.1 Nilai kuat acuan (MPa) berdasarkan atas pemilahan secara mekanis
pada kadar air 15% (berdasarkan PKKI NI - 5 2002) 17
2.2 Faktor koreksi layan basah, CM 18
2.3 Faktor koreksi temperature, Ct 18
2.4 Nilai Rasio Tahanan 20
2.5 Cacat Maksimum untuk Setiap Kelas Mutu Kayu 20 2.6 Jarak tepi, jarak ujung dan persyaratan spasi sambungan baut 48 2.7 Tahanan lateral acuan untuk satu baut untuk dengan satu irisan yang
menyambung dua komponen 50
2.8 Tahanan lateral acuan satu baut pada sambungan dua irisan yang
menyambung tiga komponen 51
4.1 Hasil Pemeriksaan Kadar Air Kayu 72
4.2 Hasil Pemeriksaan Berat Jenis Kayu 73
4.3 Hasil Pemeriksaan Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu 75 4.4 Hasil Pemeriksaan Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu 76 4.5 Hasil Pemeriksaan Kuat Geser Sejajar Serat Kayu 77
4.6 Hasil Pemeriksaan Elastisitas Kayu 78
4.7 Perhitungan Tegangan-Regangan Untuk Kayu Sampel 1 79 4.8 Perhitungan Tegangan-Regangan Untuk Kayu Sampel 2 81
4.9 Hasil Regresi Ketiga Sampel 83
4.12 Perbandingan Hasil Nilai Pengujian di Laboratorium dengan
DAFTAR NOTASI
Ew adalah modulus elastisitas kayu (kg/cm2)
Fb adalah kuat lentur (MPa)
Ft// adalah kuat tarik sejajar serat (MPa)
Fc// adalah kuat tekan sejajar serat (MPa)
Fv// adalah kuat geser yang diizinkan (MPa)
Fc┴ adalah kuat tekan tegak lurus serat (MPa)
CM adalah faktor koreksi layan basah
Ct adalah faktor koreksi temperatur
m adalah kadar air kayu (%)
Wg adalah berat sampel mula-mula (kg)
Wd adalah berat sampel kering oven (kg)
BJ adalah berat jenis kayu
ρ adalah kerapatan (kg/m3)
Gm adalah berat jenis kayu pada m %
Gb adalah berat jenis dasar kayu
Vg adalah volume sampel kayu (cm3)
σtk // adalah tegangan tekan sejajar serat (kg/cm2)
P adalah beban (kg)
A adalah luas bagian yang tertekan (cm2)
σb adalah tegangan lentur yang terjadi (kg/cm2)
L adalah panjang bentang (m)
b adalah lebar sampel (cm)
h adalah tinggi sampel (cm)
ε adalah regangan yang terjadi
Δl adalah perpendekan yang terjadi pada benda uji (mm)
Lo adalah panjang sampel mula-mula (mm)
Lu adalah panjang akhir (mm)
M adalah momen (kgcm)
Q,D adalah gaya lintang (kg)
δ adalah lendutan (cm)
EI adalah faktor kekakuan (kgcm2)
I adalah inersia tampang (cm4)
τgs adalah tegangan geser (kg/cm2)
Ags adalah luasan akibat geser (cm2)
Pgs adalah gaya geser (kg)
Pds adalah gaya desak (kg)
σds adalah tegangan desak (kg/cm2)
Fds adalah luasan akibat desak (cm2)
t adalah tebal (cm)
n adalah jumlah baut
Ix adalah momen inersia arah x (cm4)
S1 adalah jarak antar baut arah vertikal (mm)
S2 adalah jarak tepi baut arah vertikal (mm)
g1 adalah jarak antar baut arah horizontal (mm)
g2 adalah jarak tepi baut arah horizontal (mm)
Pcr adalah beban kritis (kg)
σcr adalah tegangan kritis (kg/cm2)
Pultimate adalah beban ultimate atau batas (kg)
σultimate adalah tegangan pada kondisi ultimate (kg/cm2)
σelastis adalah tegangan pada kondisi elastis (kg/cm2)
δ adalah besarnya nilai deformasi
λ adalah angka kelangsingan kolom
lk adalah panjang efektif tekuk kolom (cm)
i adalah jari-jaari girasi
ix adalah jari-jari inersia arah x (cm)
iy adalah jari-jari inersia arah y (cm) τ adalah Tegangan Geser (kg / cm2)
D adalah diameter baut
lm adalah adalah panjang baut pada komponen utama pada suatu sambungan atau panjang total baut pada komponen sekunder ( 2 ls ) pada suatu sambungan
Im, Is, II, IIIm, IIIs, IV adalah moda kelelehan tahanan lateral acuan
kn adalah koefisien pada perhitungan tahanan lateral acuan ke n
Z adalah tahanan lateral acuan
Fem adalah kuat tumpu kayu utama
Fes adalah kuat tumpu kayu samping
CΔ dalah nilai terkecil dari faktor – faktor geometri yang dipersyaratkan untuk jarak ujung atau spasi dalam baris alat pengencang
ai adalah jumlah alat pengencang efektif pada baris alat pengencang i yang bervadiasi dari 1 hingga ni
ni adalah jumlah alat pengencang dengan spasi yang seragam pada baris ke-i.
γ adalah modulus bebab atau modulus gelincir untuk satu alat pengencang.
Nilai γ diambil sebesar 0.2461.5 DKN/mm
S adalah spasi dalam baris alat pengencang jarak pusat kepusat antar alat pengencang dalam satu baris
n f adalah jumlah total alat pengencang
n r adalah jumlah baris alat pengencang dalam sambungan
(EA)m dan (EA)s adalah kekakuan aksial kayu utama dan kayu samping
Fyb adalah kuat lentur sambungan baut (N/mm2)
Z’ adalah tahanan lateral terkoreksi
Cd adalah faktor kedalaman penetrasi Ceg adalah faktor serat ujung adalah 0,67
Cm adalah faktor koreksi untuk sambungan paku miring adalah 0,83 Cdi adalah faktor koreksi untuk sambungan diafragma
Ct adalah faktor koreksi temperatur Cpt adalah faktor koreksi pengawetan kayu Crt adalah faktor koreksi tahan api
λ adalah faktor waktu adalah 1,0
Ctn adalah faktor koreksi pada sambungan paku miring adalah 0,67
α adalah sudut yang dibentuk oleh beban dan permukaan kayu, dalam derajat
(0o < α < 90o)
Zu adalah gaya perlu pada sambungan
ABSTRAK
Kayu panggoh merupakan nama lain untuk sisi luar pohon aren di wilayah Sumatera Utara, khususnya di Kabupaten Karo. Kayu panggoh dipakai oleh masyarakat Karo sebagai kandang hewan peliharaan mereka. Kayu panggoh digunakan karena sifatnya yang dikenal sangat kuat sehingga dapat menahan gigitan hewan tersebut. Penggunaan kayu panggoh sebagai kolom bisa dijadikan alternatif terhadap minimnya penggunaan kayu sebagai kolom akhir-akhir ini.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui faktor tekuk dari kayu panggoh ganda dengan sambungan baut agar didapat nilai kuat tekan maksimum dan nilai tekuk maksimum dari kayu panggoh ini.
Penelitian ini dilakukan dengan pembuatan dudukan benda uji terlebih dahulu yang telah dianalisis kekuatan sehingga dapat menahan gaya tekan yang akan diberikan pada benda uji kemudian merancang kayu panggoh ganda dengan dimensi 2x 3 cmx 6 cm,panjang 200 cm, yang kemudian disambung dengan menggunakan baut berdiameter ½ “ (12.7 mm).
Dari hasil mechanical properties, didapat nilai kadar air, berat jenis, kuat tekan sejajar serat, kaut tarik sejajar serat, elastisitas lentur kayu, tegangan lentur kayu, dan kuat geser sejajar serat masing-masing 3.8758%; 0.876 gr/cm2; 794.748 kg/cm2; 1664.05 kg/cm2; 132900 kg/cm2; 1366.95 kg/cm2; dan 110.188 kg/cm2. Menurut ketentuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu (PKKI 2002), kuat acuan berdasarkan pemilahan secara mekanis diambil berdasarkan modulus lentur. Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa menurut ketentuan kuat acuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu (PKKI 2002) seperti yang tercantum pada tabel II.1, maka kayu yang digunakan dengan modulus elastisitas 132900 kg/cm2 termasuk kayu dengan kode mutu E13 = 14000 Mpa.
Dari hasil uji kuat tekan kayu panggoh ganda dengan sambungan baut diperoleh nilai Pelastis = 4250 kg; �elastis =118.056 kg/cm2, Pultimate = 6500 kg; �ultimate = 180.556 kg/cm2 dan Pcr =5000 kg ;�cr = 138.889 kg/cm2 dengan nilai tekuk maksimum yaitu 294 mm.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Umur tebang pohon kayu cukup lama dan lahan hutan yang semakin berkurang mengakibatkan persediaan kayu untuk struktur yang berkualitas baik dan berdimensi besar semakin berkurang dan menipis. Perancangan yang kurang tepat dan penggunaan faktor aman yang terlalu besar mengakibatkan pemborosan kayu. Dengan pengetahuan dan penelitian-penelitian tentang kekuatan dan sistim perancang struktur kayu maka masih dimungkinkan dilakukan penghematan penggunaan kayu. Kayu sering digunakan sebagai batang tekan pada kuda-kuda dan kolom. Pada batang tekan harus diperhitungkan adanya bahaya tekuk yang besarnya dipengaruhi oleh kelangsingan batang. Batang tekan tersebut dapat berupa batang tekan tunggal dan batang tekan ganda. Untuk mendukung beban besar dibutuhkan dimensi batang tekan tunggal yang cukup besar pula. Dimensi kayu yang besar belum tentu bisa didapatkan dengan mudah di pasaran, sehingga dapat diganti dengan batang tekan ganda yang terdiri dari dua atau lebih elemen batang digabung menjadi satu kesatuan. Keuntungan penggunaan batang tekan ganda adalah sebagai berikut : dapat menggunakan kayu berdimensi kecil, meningkatkan gaya dukung karena bertambahnya momen inersia, dan penggabungan dapat dilakukan dengan cara sederhana menggunakan alat sambung baut atau paku.
akar (untuk obat tradisional dan peralatan), batang (untuk berbagai macam peralatan dan bangunan), daun muda atau janur (untuk pembungkus atau pengganti kertas rokok yang disebut dengan kawung).
Hasil produksi aren dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misalnya: buah aren muda untuk pembuatan kolang-kaling sebagai bahan pelengkap bahan minuman dan makanan, air nira untuk bahan pembuatan gula merah atau cuka, pati atau tepung dalam batang untuk bahan pembuatan berbagai macam makanan dan minuman (Sunanto, 1993).
Batang aren sebagai salah satu hasil hutan yang belum banyak dikenal oleh masyarakat, merupakan salah satu alternatif yang dapat menggantikan peranan kayu solid sebagai bahan baku untuk keperluan industri perkayuan. Melihat keperluan masyarakat akan kayu yang terus meningkat, batang aren diharapkan mampu memenuhi kebutuhan masyarakat sehingga diperlukan penelitian yang lebih lanjut untuk pengembangannya.
Pohon aren (Arenga pinnata), tersebar di seluruh kepulauan nusantara, dari dataran rendah hingga ketinggian 1400 meter di atas permukaan laut. Tanaman yang berasal dari Assam (India) dan Burma ini, tumbuh subur di lembah lereng pegunungan, di sepanjang aliran sungai hingga di ketinggian pegunungan, di hampir semua jenis tanah, cenderung tumbuh liar, tidak menuntut pemeliharaan dan perawatan, bahkan nyaris tidak dipelihara dan dirawat sebab masih belum dibudidayakan.
digunakan karena sifatnya yang dikenal sangat kuat sehingga dapat menahan gigitan hewan tersebut. Penggunaan kayu panggoh sebagai kolom bisa dijadikan alternatif terhadap minimnya penggunaan kayu sebagai kolom akhir-akhir ini.
1.2 Perumusan Masalah
Dari latar belakang dapat dirumuskan suatu permasalahan, yaitu :
a. Apakah penggunaan kayu panggoh sebagai kolom layak dan aman dipakai dalam struktur bangunan seperti rumah tinggal sederhana ? b. Bagaimana kekuatan kayu panggoh sebagai batang tekan ganda ?
c. Sampai seberapa besar kapasitas kayu panggoh dalam menerima gaya tekan ?
d. Bagaimana perilaku kolom kayu panggoh terhadap gaya tekan ?
e. Bagaimana grafik hubungan gaya tekan dan besar tekukan (deformasi) dari kayu panggoh tersebut ?
1.3 Tujuan Penelitian
a. Memperoleh gambaran tentang kuat tekan kayu panggoh sebagai batang tekan ganda
b. Melakukan analisis perhitungan kuat tekan kayu panggoh sebagai batang tekan ganda dengan menggunakan baut sebagai penguhubung geser (shear connector).
c. Mendapatkan hubungan antara besar tekuk dengan gaya tekan dari hasil praktis
1. 4 Metode Penelitian
Adapun metodologi dan tahapan pelaksanaan yang digunakan dalam eksperimen tugas akhir ini adalah :
1. Pengujian physical dan mechanical properties kayu untuk mendapatkan: a. Kadar air,
b. Berat jenis
c. Kuat tekan sejajar serat d. Kuat tarik sejajar serat e. Kuat geser
f. Tegangan lentur ultimate g. Elastisitas lentur kayu
2. Pendesainan 1 buah benda uji kolom kayu di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu ( S-1) Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara
3. Pengujian beban akan dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
1.5 Batasan Masalah
Dalam penelitian yang dilakukan, ada beberapa lingkup masalah yang dibatasi, yaitu karakteristik bahan yang digunakan sebagai benda uji adalah sebagai berikut :
a. Kayu dianggap bersifat homogen dan isotropis
c. Penghubung geser yang dipakai adalah baut d. Benda uji berupa kolom ganda
BAUT 1/2" (127 mm)
DIAL GAUGE
30 30
60
KAYU PANGGOH
e. Beban dianggap bekerja pada pusat inersia kayu tersebut f. Tinggi kolom benda uji adalah 2 meter.
g. Perletakan yang digunakan adalah perletakan sendi-sendi. h. Beban pengujian merupakan beban statis.
i. Beban yang berkerja adalah beban terpusat.
1.6 Mekanisme Pengujian
Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan kolom kayu diatas alat yang telah di buat dengan perletakan sendi-sendi. Kemudian diberi beban statik dengan menggunakan Hydraulic Jack sampai benda uji tertekuk dan patah. Beban P diberikan secara bertahap dan pada tiap tahap pembebanan dicatat lendutan yang terjadi pada titik-titik dimana dial gauge terpasang. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di berikut.
Sampel Ja
Alat uji tekuk Dial
jack
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika Pembahasan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara garis besar isi setiap bab yang dibahas pada Tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I. PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan penelitian, pembatasan masalah, sistematika penulisan dari tugas akhir ini
BAB II. STUDI PUSTAKA
Bab ini berisi uraian tentang kriteria kayu, serta penghubung geser (shear connector) yang akan digunakan dalam suatu struktur kolom.
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi uraian tentang persiapan penelitian mencakup penyediaan bahan dan pekerjaan pertukangan hingga pelaksanaan penelitian.
BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian benda uji dalam penelitian meliputi : hasil pengujian tekuk kayu sebagai struktur ganda.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Umum
Struktur kayu merupakan suatu struktur yang susunan elemennya adalah kayu. Dalam merancang struktur kolom kayu, hal pertama yang harus dilakukan adalah menetapkan besarnya gaya yang bekerja pada batang dan dengan memperhatikan kondisi struktur serta pembebanannya.
II.2 Kayu
Kayu merupakan suatu bahan konstruksi yang didapatkan dari tumbuhan dalam alam. Kayu adalah bagian keras tanaman yang digolongkan kepada pohon. Penggunaan kayu sebagai konstruksi bangunan sudah di kenal dan banyak dipakai sebelum orang mengenal beton dan baja.
Kayu mempunyai kuat tarik dan kuat tekan relatif tinggi, berat yang relatif rendah, mempunyai daya tahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat dengan mudah untuk dikerjakan, relatif murah, dapat mudah diganti dan bisa didapat dalam waktu singkat. (Felix, 1965).
Untuk mengenal kayu sebagai bahan konstruksi maka perlu diketahui sifat-sifat kayu terlebih dahulu.
II.2.1 Sifat Utama Kayu
yaitu sifat-sifat yang menyebabkan kayu tetap selalu dibutuhkan manusia (Heinz, 1982).
Sifat-sifat utama tersebut antara lain:
1. Kayu merupakan sumber kekayaan alam yang tidak akan habis-habisnya, apabila di kelola dengan cara yang baik. Kayu dikatakan juga sebagai renewable resources (sumber kekayaan alam yang dapat diperbaharui lagi).
2. Kayu merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang-barang seperti kertas, bahan sintetik dan tekstil.
3. Kayu mempunyai sifat-sifat spesifik yang tidak bisa ditiru oleh bahan-bahan lain yang dibuat oleh manusia seperti baja dan beton. Misalnya kayu mempunyai sifat elastis dan mempunyai ketahanan terhadap pembebanan yang tegak lurus dengan seratnya.
II.2.2 Sifat Fisis dan Mekanis Kayu
Setiap kayu memiliki sifat fisis dan mekanis yang berbeda secara alami sehingga akan bervariasi antar jenis, antar pohon dalam satu jenis dan antar bagian dalam satu pohon. Perbedaan sifat-sifat tersebut berpengaruh pada ketahanan alami dari kayu yang pada dasarnya diklasifikasikan atas kekuatan dan keawetan.
II.2.2.1 Sifat Fisis Kayu
a. Berat Jenis Kayu
Berat jenis kayu biasanya berbanding lurus dengan kekuatan daripada kayu atau sifat-sifat mekanisnya. Makin tinggi berat jenis suatu kayu maka makin tinggi pula kekuatannya.
Berat jenis didefinisikan sebagai angka berat dari satuan volume suatu material. Berat jenis diperoleh dengan membagikan berat kepada volume benda tersebut. Berat diperoleh dengan cara menimbang suatu benda pada timbangan dengan tingkat keakuratan yang diperlukan atau biasanya digunakan timbangan dengan ketelitian 20%, yaitu sebesar 20 gr/kg. Sedangkan untuk menentukan volume biasanya dilakukan dengan mengukur panjang, lebar dan tebal suatu benda dan mengalikannya.
Kayu terbentuk dari sel-sel yang memiliki bermacam-macam tipe yang memungkinkan terjadinya suatu penyimpangan tertentu. Maka pada perhitungan berat jenis kayu semestinya berpangkal pada keadaan kering udara yang berarti sekering-keringnya tanpa pengeringan buatan.
b. Kadar Air Kayu
menyusutnya kayu serta mempengaruhi pula sifat-sifat fisis dan mekanis kayu.
Kadar air sangat besar pengaruhnya terhadap kekuatan kayu, terutama daya pikulnya terhadap tegangan desak sejajar arah serat dan juga tegak lurus arah serat kayu. Sel-sel kayu mengandung air yang sebagian bebas mengisi dinding sel. Kayu mengering pada saat air bebas keluar dan apabila air bebas itu habis keadaannya disebut titik jenuh serat (Fibre Saturation Point). Kadar air pada saat itu kira-kira 25% - 30%. Apabila kayu mengering dibawah titik jenuh serat, dinding sel menjadi semakin padat sehingga mengakibatkan serat-seratnya menjadi kokoh dan kuat.
Pada umumnya kayu-kayu di Indonesia yang kering udara mempunyai kadar air antara 12% - 18%, atau rata-ratanya adalah 15%. Tetapi apabila berat dari benda uji tersebut menunjukkan angka yang terus-menerus menurun, maka kayu belum dapat dianggap kering udara.
II.2.2.2 Sifat Mekanis Kayu
Sifat mekanis kayu meliputi keteguhan kayu, yaitu perlawanan yang diberikan oleh suatu jenis kayu terhadap perubahan-perubahan bentuk yang disebabkan oleh gaya-gaya luar.
a. Keteguhan Tarik (Tension Strength)
P P
tersebut. Sebagai akibat dari gaya tarik (P), maka timbulah di dalam kayu tegangan-tegangan tarik yang harus berjumlah sama dengan gaya-gaya luar P. Bila gaya tarik ini membesar sedemikian rupa, serat-serat kayu terlepas dan terjadilah patahan. Dalam suatu konstruksi bangunan, hal ini tidak boleh terjadi untuk menjaga keamanan.
Tegangan tarik masih diizinkan bila tidak timbul suatu perubahan atau bahaya pada kayu. Tegangan ini disebut dengan tegangan tarik yang diizinkan dengan notasi Ft (MPa). Misalnya, untuk kayu dengan kode mutu E26 tegangan tarik yang diizinkan dalam arah sejajar serat adalah 60 MPa.
Gambar 2.1 Batang Kayu Menerima Gaya Tarik P
b. Keteguhan Tekan (Compression Strength)
P P Bahaya Tekuk
P
P
P Bahaya Geser
Gambar 2.2 Batang Kayu Menerima Gaya Tekan Sejajar Serat
Gambar 2.3 Batang Kayu Menerima Gaya Tekan Tegak Lurus Serat
c. Keteguhan Geser
Keteguhan geser adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap dua gaya – gaya tekan yang bekerja padanya, kemampuan kayu untuk menahan gaya – gaya yang menyebabkan bagian kayu tersebut bergeser atau tergelincir dari bagian lain di dekatnya. Akibat gaya geser ini, maka akan timbul tegangan geser pada kayu. Dalam hal ini dibedakan 3 macam keteguhan geser, yaitu keteguhan geser sejajar serat, keteguhan geser tegak lurus serat dan keteguhan geser miring. Tegangan geser terbesar yang tidak akan menimbulkan bahaya pada pergeseran serat kayu disebut tegangan geser yang diizinkan , dengan notasi τ ( kg / cm2 ) .
P
Tertekan
Tertarik
Garis Netral
d. Keteguhan Lentur Statis (Static Bending Strength)
Keteguhan lentur adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu. Pada balok sederhana yang dikenai beban maka bagian bawah akan mengalami bagian tarik dan bagian atas mengalami tegangan tekan maksimal (Gambar 2.5). Dari pengujian keteguhan lentur diperoleh nilai keteguhan kayu pada batas proporsi dan keteguhan kayu maksimum. Dibawah batas proporsi terdapat hubungan garis lurus antara besarnya tegangan dan regangan, dimana nilai perbandingan antara tegangan dan regangan ini disebut modulus elastisitas (MOE). Akibat tegangan tarik yang melampaui batas kemampuan kayu maka akan terjadi regangan yang cukup berbahaya
Gambar 2.5 Batang Kayu Menerima Beban Lengkung
II.2.3 Tegangan Bahan Kayu
sistem Internasional ( SI ) yaitu N/mm2. Perubahan ukuran atau bentuk ini dikenal sebagai deformasi atau regangan. Jika tegangan yang bekerja kecil maka regangan atau deformasi yang terjadi juga kecil dan jika tegangan yang bekerja besar maka deformasi yang terjadi juga besar. Jika kemudian tegangan dihilangkan maka bahan akan kembali kebentuk semula. Kemampuan bahan untuk kembali kebentuk semula tergantung pada besar sifat elastisitasnya.
Jika tegangan yang diberikan melebihi daya dukung serat maka serat-serat akan putus dan terjadi kegagalan atau keruntuhan. Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja sampai pada satu titik. Titik ini adalah Limit Proporsional. Setelah melewati titik ini besarnya deformasi akan bertambah lebih cepat dari besarnya beban yang diberikan.
Hubungan antara beban dan deformasi ditunjukkan pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Hubungan beban tekan dengan deformasi untuk tarikan dan tekanan
terjadi secara bersamaan meski salah satu jenis tegangan lebih mendominasi. Kemampuan untuk melentur bebas dan kembali ke bentuk semula tergantung kepada elastisitas, dan kemampuan untuk menahan terjadinya perubahan bentuk disebut dengan kekakuan.
Modulus elastisitas adalah ukuran hubungan antara tegangan dan regangan dalam limit proporsional yang memberikan angka umum untuk menyatakan kekakuan atau elastis suatu bahan. Semakin besar modulus elastisitas kayu, maka kayu tersebut semakin kaku.
Dalam mencari karakteristik kekuatan kayu ada dua cara yang dapat dilakukan. Pertama, dengan pengujian langsung di lapangan. Kedua, dengan penelitian. Karena pelaksanaan pengujian di lapangan memerlukan biaya yang besar maka pengujian dengan penelitian merupakan alternatif pemilihan.
Pada penelitian ada dua jenis pengujian yang dapat dilakukan. Pengujian dengan menggunakan sampel kecil dan pengujian kayu sebagai struktural. Pengujian dengan menggunakan sampel penting untuk tujuan komparatif, yang memberikan indikasi bahwa sifat-sifat kekuatan setiap jenis-jenis kayu berbeda. Karena pengujian dirancang untuk menghindari pengaruh kerusakan lain sehingga hasilnya tidak menunjukkan beban aktual yang mampu diterima dan faktor yang harus digunakan untuk mendapatkan tegangan kerja yang aman.
pemilihan bahan dalam ukuran yang besar dengan kualitas yang seragam menjadi sangat penting dibandingkan dengan pemilihan sampel dalam ukuran kecil. Pengujian dengan menggunakan sampel kecil telah memiliki standar pengujian. Karena sifat kekuatan kayu sangat dipengaruhi oleh kandungan air, pengujian dapat dilakukan dalam kondisi terpisah. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan material kayu yang memiliki kandungan standar. Pengujian dilakukan pada bahan kering udara dengan kadar air yang diketahui dan angka-angka kekuatan tersebut dikoreksi terhadap kandungan air standar. Ketelitian dibutuhkan untuk mengeliminasi faktor-faktor yang dapat membuat variasi sifat kekuatan. Pengujian dengan sampel kecil dari jenis-jenis kayu yang berbeda-beda kini telah dilakukan, dan banyak batasan data yang diperoleh. Angka-angka yang diterbitkan untuk kayu yang berbeda-beda dapat dibandingkan dengan metode pengujian yang telah distandarkan. Angka-angka ini sendiri dapat dipakai dalam memperhitungkan tegangan kerja karena faktor koreksi telah diperhitungkan.
Nilai tegangan diperoleh dari besarnya beban per luas penampang yang dibebani, dinyatakan dalam N/mm², atau:
�������� (�) = �����
�������������= �
� (2.1)
Dan regangan didefinisikan sebagai deformasi per ukuran semula yaitu:
��������(Ɛ) =��������ℎ��������� �����������−���� =
��
� (2.2)
II.2.4 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis
Pemilihan secara mekanis untuk mendapatkan modulus elastisitas lentur harus dilakukan dengan mengikuti standar pemilahan mekanis yang baku. Berdasarkan modulus elastis lentur yang diperoleh secara mekanis, kuat acuan lainnya dapat diambil mengikuti tabel 2.1. Kuat acuan yang berbeda dengan tabel 2.1 dapat digunakan apabila ada pembuktian secara eksperimental yang mengikuti standar-standar eksperimen yang baku.
Tabel 2.1 Nilai kuat acuan (MPa) berdasarkan pemilahan secara mekanis pada kadar air 15% (berdasarkan PKKI NI - 5 2002)
Dimana : Ew = Modulus elastis lentur Fb = Kuat lentur
Ft// = Kuat tarik sejajar serat Fc// = Kuat tekan sejajar serat Fv = Kuat Geser
Fc┴ = Kuat tekan tegak lurus
Faktor-faktor koreksi digunakan untuk menghitung nilai tahanan terkoreksi. Nilai faktor koreksi yang digunakan dalam menghitung nilai tahanan terkoreksi adalah sebagai berikut:
Tabel 2.2 Faktor koreksi layan basah, CM
f
bf
tf
vf
c﬩f
c//E
Balok kayu 0,85 1,00 0,97 0,67 0,80 0,90 Balok kayu besar (125x125
mm atau lebih besar) 1,00 1,00 1,00 0,67 0,93 1,00
Lantai papan kayu 0,85 - - 0,67 - 0,90
Glulam (kayu laminasi
struktural) 0,80 0,80 0,67 0,53 0,73 0,83
Tabel 2.3 Faktor koreksi temperature, Ct
II.2.5 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Visual
Pemilahan secara visual harus mengikuti standar pemilahan secara visual yang baku. Apabila pemeriksaan visual dilakukan berdasarkan atas pengukuran berat jenis, maka kuat acuan untuk kayu berserat lurus tanpa cacat dapat dihitung dengan menggunakan langkah-langkah sebagai berikut :
a. Kerapatan ρ pada kondisi basah (berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnya lebih kecil dari 30 %) dihitung dengan
mengikuti prosedur baku. Gunakan satuan kg/m³ untuk ρ.
b. Kadar air, m % (m < 30), diukur dengan prosedur baku. c. Hitung berat jenis pada m % ( G) dengan rumus :
��= ρ
�1000(1+100�)� (2.3)
d. Hitung berat jenis dasar (Gb) dengan rumus :
�� = ��
[1+0,265a��] ������ ; � =
(30−�)
30 (2.4)
e. Hitung berat jenis pada kadar air 15 % (G15) dengan rumus : (G15) = Gb
[1+0,133 Gb] (2.5)
f. Hitung estimasi kuat acuan, dengan modulus elastisitas lentur
(Ew) = 16500 G0.7 (2.6)
dimana G = Berat jenis kayu pada kadar air 15 % = G15.
mengalikan estimasi nilai modulus elastis lentur acuan dari Tabel 2.1 tersebut dengan nilai rasio tahanan yang ada pada Tabel 2.4 yang bergantung pada kelas mutu kayu . Kelas mutu kayu ditetapkan dengan mengacu pada Tabel 2.3.
Tabel 2.4 Nilai Rasio Tahanan
Kelas mutu Nilai rasio
tahanan
Tabel 2.5 Cacat Maksimum Untuk Setiap Kelas Mutu Kayu
Macam Cacat Kelas Mutu A Kelas Mutu B Kelas Mutu C Pinggul 1/10 tebal atau
lebar kayu
Gubal Diperkenankan Diperkenankan Diperkenankan
II.2.6 Kayu Panggoh
Pada eksperimen ini kayu yang akan digunakan sebagai kolom ganda adalah kayu panggoh yang berasal dari tanaman aren (Arenga Pinnata). Kayu panggoh yang digunakan dalam eksperimen ini diambil dari tanaman aren yang berumur tua ± 20 tahun. Kayu panggoh terdapat dibagian luar batang tanaman aren yang merupakan kayu keras, kuat dan mengkilat. Dari sekitar 50 cm diameter batang aren, bagian pinggir yang keras hanya setebal 5 – 7 cm. Makin keatas, ketebalan kayu panggoh makin berkurang. Kayu panggoh berwarna hitam dan memiliki sifat tahan air, sehingga umumnya produk dengan bahan kayu panggoh lebih tahan lama. Kayu panggoh memiliki serat yang hampir mirip dengan kayu kelapa.
Gambar 2.7 Kayu Panggoh
II.3 Teori Euler
yang sama dapat diterapkan pada kolom berujung sendi, yang tidak memiliki pengekang rotasi dan merupakan batang dengan kekuatan tekuk terkecil.
P P
z
Gambar 2.8 Kolom Euler
Pada titik sejauh x, momen lentur Mx (terhadap sumbu x) pada kolom yang sedikit melentur adalah :
Persamaan di atas menjadi :
�2�
Penyelesaian persamaan diferensial ber-ordo 2 ini dapat dinyatakan sebagai :
y = A sin kx + B cos kx (2.11)
Dengan menerapkan syarat batas
A sin kL = 0 (2.12) Harga kL yang memenuhi ialah kL = 0, π, 2π, 3π, … nπ
Dengan kata lain, persamaan 2.11 dapat dipenuhi oleh tiga keadaan : 1. Konstanta A = 0, tidak ada lendutan.
2. kL = 0, tidak ada beban luar.
3. kL = π, syarat terjadinya tekuk, dan karena k2 = �
�� maka π = L
�
� �� .Apabila kedua ruas dikuadratkan π2 = L2 �
�� maka diperoleh :
Pkritis = Peuler = Pcr = �
���
�� (2.13)
Ragam tekuk dasar pertama, yaitu lendutan dengan lengkung tunggal ( y = A sin x dari pers.2.11), akan terjadi bila kL = π ; dengan demikian beban kritis Euler untuk kolom yang bersendi pada kedua ujungnya dimana L adalah panjang tekuk yang dinotasikan Lk adalah
�cr =����
��� (2.14)
Dari grafik dapat dilihat bahwa sampai beban Euler dicapai, kolom harus tetap lurus. Pada beban Euler ada percabangan kesetimbangan yaitu kolom dapat tetap lurus atau dapat dianggap berubah bentuk dengan amplitude tidak tentu. Kelakuan ini menunjukkan bahwa keadaan kesetimbangan pada saat beban Euler merupakan transisi dari kesetimbangan stabil dan tidak stabil.
II.4 Batas Berlakunya Persamaan Euler
Untuk mengetahui batas berlakunya persamaan Euler, harus dilihat hubungan antara tegangan kritis dengan kelangsingan kolom yang dinotasikan
dengan ( λ ).
Dari persamaan 2.14 apabila kedua ruas dibagi dengan luas penampang, maka diperoleh :
� adalah kelangsingan (λ) maka diperoleh :
σ = ��22� (2.16)
Persamaan euler ini berlaku apabila nilai tekuk dari suatu benda uji berada diantara 100 sampai 150.
II.5 Kolom
memikul beban dari balok serta rangka atap. Defenisi kolom lainnya brdasarkan SK SNI T-15-1991-03 adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil.
Kolom adalah suatu elemen struktur yang mendapat beban aksial tekan (compress) pada ujung-ujungnya dan tidak ada beban transversal. Sehingga kolom tidak mengalami lentur secara langsung (tidak ada beban tegak lurus terhadap sumbunya). Pada kolom, beban aksial yang diterima sangat dominan sehingga keruntuhan yang terjadi berupa keruntuhan tekan.
Kolom berfungsi sangat penting, agar bangunan tidak mudah roboh. Beban sebuah bangunan dimulai dari atap. Beban atap akan meneruskan beban yang diterimanya ke kolom. Seluruh beban yang diterima kolom didistribusikan ke permukaan tanah di bawahnya. Kesimpulannya, sebuah bangunan akan aman dari kerusakan bila besar dan jenis pondasinya sesuai dengan perhitungan. Namun, kondisi tanah pun harus benar-benar sudah mampu menerima beban dari pondasi. Batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis, dan batang tekan yang pendek dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening). Pada keadaan yang umum, kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang meleleh. Keadaan ini disebut tekuk in elastis (tidak elastis).
II.5.1 Prinsip Desain Kolom
Elemen struktur kolom yang memiliki nilai perbandingan antara panjang dan dimensi penampang melintang yang relatif kecil disebut kolom pendek. Kemampuan kolom pendek memikul beban tidak tergantung pada panjang kolom dan jika mengalami beban berlebihan, kolom pendek pada umumnya akan gagal karena hancurnya material. Dengan demikian kemampuan pikul beban batas tergantung pada kekuatan material yang digunakan. Semakin panjang suatu elemen tekan, menyebabkan perubahan proporsi relatif elemen hingga mencapai keadaan yang disebut elemen langsing. Perilaku elemen langsing berbeda dengan elemen tekan pendek.
Perilaku elemen tekan panjang terhadap beban tekan adalah apabila bebannya kecil, elemen masih dapat mempertahankan bentuk liniernya, begitu pula apabila bebannya bertambah. Pada saat beban mencapai nilai tertentu, elemen tersebut tiba-tiba tidak stabil, dan berubah bentuk.
Hal inilah yang dibuat fenomena tekuk (buckling) apabila suatu elemen struktur kolom telah menekuk, maka kolom tersebut tidak mempunyai kemampuan lagi untuk menerima beban tambahan. Jika sedikit saja ditambahkan beban akan menyebabkan elemen struktur tersebut runtuh. Dengan demikian, kemampuan atau kapasitas pikul beban untuk elemen struktur kolom itu adalah besar beban yang menyebabkan kolom tersebut mengalami tekuk awal. Struktur yang sudah mengalami tekuk tidak akan mempunyai kemampuan layan lagi.
Apabila suatu elemen struktur kolom mulai tidak stabil, seperti halnya mengalami beban tekuk, maka elemen tersebut tidak dapat memberikan gaya tahanan internal lagi untuk mempertahankan bentuk liniernya. Gaya tahanannya lebih kecil daripada beban tekuk. Kolom yang tepat berada dalam kondisi mengalami beban tekuk sama saja dengan sistem yang berada dalam kondisi keseimbangan netral. Sistem dalam kondisi demikian mempunyai kecenderungan mempertahankan konfigurasi semula.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk (Pcr) pada suatu elemen struktur tekan panjang. Faktor-faktornya adalah sebagai berikut:
a. Panjang Kolom
b. Kekakuan
Kekauan elemen struktur dipengaruhi oleh banyaknya material dan distribusinya. Bentuk berpenampang simetris (misalnya bujursangkar atau lingkaran) tidak mempunyai arah tekuk khusus seperti penampang segiempat. Ukuran distribusi material (bentuk dan ukuran penampang) dalam hal ini pada umumnya dapat dinyatakan dengan momen inersia (I).
c. Kondisi ujung elemen struktur
Apabila ujung-ujung kolom bebas berotasi, kolom tersebut mempunyai kemampuan pikul beban lebih kecil dibandingkan dengan kolom sama yang ujung-ujungnya dijepit. Adanya tahanan ujung menambah kekakuan sehingga juga meningkatkan kestabilan yang mencegah tekuk. Mengekang dengan menggunakan bracing pada suatu kolom di suatu arah juga meningkatkan kekakuan.
II.5.2 Pembagian Kolom
Berdasarkan bentuk dan susunan tulangannya kolom dibagi menjadi :
• Kolom segiempat atau bujursangkar dengan tulangan memanjang dan sengkang.
• Kolom bundar dengan tulangan memanjang dan tulangan lateral berupa sengkang atau spiral.
• Kolom komposit yaitu kolom yang bahan – bahannya terdiri dari dua jenis material yang berbeda sifatnya, yang disatukan sedemikian rupa untuk mendapatkan kekuatan yang lebih baik.
Berdasarkan posisi beban pada penampangnya kolom dibagi menjadi :
• Kolom yang mengalami beban sentris (gambar 2.12.a) berarti tidak mengalami lentur.
• Kolom dengan beban eksentrisitas (gambar 2.13.b) mengalami momen lentur selain gaya aksial. Momen ini dapat dikonversikan menjadi suatu beban P dengan eksentrisitas e.
1) Berdasarkan panjang kolom dalam hubungannya dengan dimensi lateralnya kolom diklasifikasikan menjadi :
(b) (a)
P
e
P
Gambar 2.12 Jenis kolom berdasarkan posisi pada penampang
• Kolom pendek adalah kolom yang nilai perbandingan antara panjangnya dengan dimensi penampang melintang relatif kecil. Jenis kolom ini tidak tergantung pada panjangnya dan apabila mengalami beban berlebihan akan mengalami kegagalan karena hancurnya material. Hal ini berarti, kolom pendek tidak mengalami bahaya tekuk. Oleh karena itu, kapasitas pikul-beban batas kolom ini tergantung pada kekuatan material yang digunakan.
ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban yaitu beban tekuk. Beban tekuk adalah beban yang dapat menyebabakan suatu kolom menekuk, beban ini disebut juga beban kritis (Pcr).
Banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk (beban kritis) suatu kolom panjang dimana panjang kolom merupakan salah satu faktor penting. Pada umumnya kapasitas pikul-beban kolom berbanding terbalik dengan kuadrat panjang elemen. Faktor lain yang juga mempengaruhi besar beban tekuk adalah karakteristik kekakuan elemen struktur (jenis material dan bentuk serta ukuran penampang). Suatu elemen yang mempunyai kekakuan kecil lebih mudah mengalami tekuk dibandingkan dengan elemen berkekakuan besar. Semakin panjang suatu elemen struktur maka kekakuannya semakin kecil.
Kekakuan elemen struktur juga berkaitan dengan banyaknya dan distribusi material yang ada dan sifat material. Ukuran distribusi ini pada umumnya dapat dinyatakan dengan momen inersia I yang menggabungkan banyak material yang ada dengan distribusinya. Sedangkan ukuran untuk sifat material adalah modulus elastisitas E. Semakin tinggi nilai E, semakin tinggi pula kekakuannya. Hal ini berarti semakin besar pula tahanan kolom yang terbuat dari material itu untuk mencegah tekuk.
adalah keterkaitan besarnya beban tekuk dengan berbagai kondisi ujung elemen struktur.
Gambar 2.13 Berbagai kondisi ujung kolom
Fenomena tekuk yang terjadi pada kolom panjang telah diamati oleh beberapa ilmuwan salah satunya adalah Leonheardt Euler yang dikenal dengan teori tekuk euler.
II.5.3 Kelangsingan Kolom
Kelangsingan kolom adalah perbandingan antara panjang efektif kolom pada arah yang ditinjau terhadap jari-jari girasi penampang kolom pada arah itu, atau:
Kelangsingan, λ= (r = ix / iy)
�= ��� (2.17)
Jika b<h dan Iy<Ix, maka Y adalah sumbu lemah. Untuk mengimbangi ix=iy maka digunakan kolom ganda
�� =�22��� =��12ℎ2 = 0.289 ℎ
1) Sifat tegangan-tegangan tekan sama di seluruh titik pada penampang. 2) Kolom lurus sempurna dan prismatic.
3) Resultante beban bekerja melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur.
4) Kondisi ujung harus statis tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan.
5) Teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan yang umum berlaku dan gaya geser dapat diabaikan.
6) Puntiran atau distorsi penampang melintang tidak terjadi selama melentur. Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara bebas (independent). Dalam prakteknya, tekuk diartikan sebagai perbatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan, bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir.
Seperti yang telah dijabarkan sebelumnya, penentuan beban batas tidak selaras dengan hasil percobaan. Hasil percobaan mencakup pengaruh bengkokan awal pada batang eksentrisitas beban yang tak terduga, tekuk setempat atau lateral dan tegangan sisa.
σ
� �
=
��� ��
σ
1Jangkauan hasil percobaan
Gambar 2.14 Jangkauan Kekuatan Kolom yang Umum Terhadap Angka Kelangsingan
II.5.4 Stabilitas Struktur Kolom
Masalah kesetimbangan erat kaitannya dengan stabilitas suatu struktur batang. Konsep dari stabilitas sering diterangkan dengan menggangap kesetimbangan dari bola pejal dalam beberapa posisi yaitu :
II.5.4.1 Kesetimbangan stabil
Bola berada pada permukaan yang cekung, apabila diberi gangguan kecil bola akan kembali ke posisi semula setelah berisolasi beberapa kali. Pada batang diberi muatan P, dari samping diberikan F yang menekan batang, maka akan terjadi lendutan. Bila gaya F dihilangkan, lenturan hilang dan batang kembali lurus. Keadaan kesetimbangan ini disebut kesetimbangan stabil (stable equilibrium)
II.5.4.2 Kesetimbangan Netral
Gambar 2.15b kesetimbangan netral
II.5.4.3 Kesetimbangan tidak stabil
Gambar 2.15c Kesetimbangan tidak stabil
Bila bola berada pada permukaan yang cembung, diberikan gangguan kecil maka akan terjadi pergeseran mendadak. Batang ditekan dengan P yang lebih besar dari Pcr. Dari samping ditekan dengan F, maka terjadi lendutan. Gangguan kecil akan cenderung tumbuh menjadi deformasi yang berlebihan sehingga akan patah. Kesetimbangan ini disebut dengan kesetimbangan tidak stabil (Unstable equilibrium).
II.6 Komponen Struktur Tertekan
A, Ix
x, dan Iyy merupakan data untuk kolom tunggal. Pada penggabungan dua kolom tunggal, maka nilai-nilai tersebut tidak berlaku lagi. Nilai karakteristik profil ganda didapat dengan rumus berikut :
���� = 2� (2.26)
����� = 2�� (2.27)
����� = 2���+ � (12�)2� (2.28)
Dengan a = jarak diantara dua kolom
Komponen struktur tekan bila menerima beban yang besar sehingga kolom tunggal tidak mencukupi, maka kolom dapat disusun dari dua atau lebih kolom, yang disatukan dengan menggunakan pelat kopel, membentuk kolom tersusun.
Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 9.3, komponen struktur tersusun dari beberapa elemen yang disatukan pada seluruh panjangnya dapat dihitung sebagai komponen struktur tunggal. Sedangkan komponen struktur tersusun dari beberapa elemen yang dihubungkan pada tempat-tempat tertentu, menggunakan pelat kopel baja, kekuatannya dihitung terhadap sumbu bahan dan sumbu bebas bahan. Analisa kekuatannya harus dihitung terhadap sumbu bahan dan sumbu bebas bahan. Sumbu bahan adalah sumbu yang memotong semua elemen komponen struktur tersebut, sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang sama sekali tidak, atau hanya memotong sebagian dari elemen komponen struktur tersebut. Analisis dilakukan sebagai berikut :
Kelangsingan pada arah sumbu bahan (sumbu x) dihitung dengan :
Dan pada arah sumbu bebas bahan harus dihitung kelangsingan ideal λiy:
��� =���2 + �2 ��2 (2.30)
Dan
�� =�
.��
�� �����= ��
���� (2.31)
Syarat penggunaan rumus di atas adalah: a. Sebagai kopel dipakai pelat baja
b. Pelat kopel baja dipasang pada jarak sama
c. Hubungan pelat kopel baja dengan kolom adalah kaku, disambung dengan las (pada baja) atau baut pas
d. Pelat kopel baja harus cukup kaku
pelat kopel yang digunakan harus cukup kaku sehingga memenuhi persamaan :
�� � ≥ 10
��
�� (2.32)
�� = 2 121 �ℎ3 (2.33)
Selain ketentuan tersebutdi atas, untuk menjaga kestabilan elemen-elemen penampang komponen struktur tersusun, maka batasan-batasan kestabilan komponen struktur adalah :
�� ≥ 1,2 �� (2.34)
��� ≥ 1,2 �� (2.35)
II.7 Pelat Kopel Baja
Kolom majemuk dihubungkan / disatukan pada tempat-tempat tertentu dengan pelat kopel baja atau terali kisi sehingga dinamakan kolom majemuk. Apabila beberapa kolom tunggal disatukan dengan pelat penghubung dari pangkal kolom sampai ujung kolom, maka kolom tadi bukanlah kolom majemuk, tapi kolom tersusun.
Berarti : pelat kopel baja adalah pelat pengikat kolom untuk kolom majemuk yang dibuat pada jarak tertentu sepanjang kolom tersebut sehingga kolom majemuk tersebut menjadi satu kesatuan dalam memikul gaya tekan.
Jarak titik berat ke titik berat masing-masing plat koppel baja sepanjang kolom dinamakan panjang satu medan. Dengan demikian pada panjang satu medan, kolom majemuk tadi bekerja sendiri-sendiri memikul gaya tekan dengan panjang tekuk = panjang satu medan.
Apabila panjang tekuk tersusun = lk dan panjang tekuk kolom tunggal tadi = ll = lk / n, dimana n = jumlah medan, maka dengan menghitung gaya tekan kolom majemuk sepanjang lk sama dengan gaya tekuk kolom tunggal ( kali jumlah kolom) sepanjang satu medan (= ll ), maka jumlah medan ekonomis dapat ditentukan.
Secara teoritis tidak perlu ada pelat kopel baja pada tengah kolom, dengan demikian diusahakan / direncanakan bahwa jumlah medan adalah ganjil → jumlah plat koppel baja selalu genap.
Akibat lenturan tersebut timbul D = gaya lintang. Gaya lintang ini akan menimbulkan gaya geser diantara profil majemuk, dimana gaya geser ini bekerja pada sumbu kolom majemuk, sebagai berikut :
����= �������1 .�1 (2.37)
Dimana
Lmax = gaya geser maksimum yang bekerja pada sumbu kolom majemuk Dmax = gaya lintang maksimum
I1 = panjang satu medan
= jarak pelat kopel baja ke pelat kopel berikutnya pada sumbu sejajar kolom majemuk
S1 =statis momen kolom tunggal terhadap sumbu kolom tersusun = �1.�/2
A1 = luas kolom tunggal
b = jarak masing-masing kolom tunggal terhadap sumbu masing-masing Iy = momen inersia kolom majemuk terhadap sumbu y
�� = 2 �1 (�2)2+ 2 ��� (2.38)
Karena harga Iyo ≪dari 2 �1 (�2)2 maka sebagai pendekatan dapat diambil :
�� = 2 �1 (�2)2 = 2 �1 .�2.�2 (2.39) Maka
����= �����1
. �1 �
2
����= ����� �1 (2.42) Dimana b = jarak titik berat masing-masing kolom.
II.8 Gaya Geser ( D )
Gaya geser D timbul akibat adanya kelengkungan batang sebagai hasil dari gaya tekan N. Dari mekanika dapat ditulis hubungan antara D dan N adalah :
� = �sin� (2.43)
Gambar 2.16 Kelengkungan Batang Akibat Gaya Tekan
Rumus di atas akhirnya didekati dengan rumus empirik :
� = 4,54 � � 100
�+100�+� � .��
232.221� (2.44)
Dimana N adalah gaya tekan yang dipikul kolom.
Untuk batang-batang susun umumnya harga kelangsingan terletak pada batas-batas 63-127. Sehingga untuk praktisnya diambil D = 0,02N.
Selanjutnya gaya lintang D dapata dipakai untuk menghitung dimensi pelat kopel dengan rumus sebagai berikut :
Untuk kolom dengan 2 batang tunggal : �=���1 (2.42) Untuk kolom dengan 3 batang tunggal : �=��1
2� (2.43)
Untuk kolom dengan 4 batang tunggal : �′ = 0,5���1 (2.44)
�′′ = 0,3��1
� (2.45)
Alasan kenapa jumlah pelat kopel harus genap adalah :
Gambar 2.18 Diagram Gaya Lintang Akibat Normal Tekan
Akibat gaya tekan N, batang akan menekuk, besarnya lendutan = y
f = lendutan maksimum ditengah bentang
Jadi di tengah bentang D = 0 sehingga tidak perlu dipasang pelat kopel baja.
II.9 Sambungan Mekanis Umum
Karena alasan geometrik, pada kayu sering diperlukan sambungan untuk memperpanjang kayu atau menggabungkan beberapa batang kayu. Sambungan merupakan bagian terlemah dari kayu. Kegagalan konstruksi kayu lebih sering disebabkan karena kegagalan sambungan kayu bukan karena material kayu itu sendiri. Kegagalan dapat berupa pecah kayu diantara dua sambungan, alat sambung yang membengkok atau lendutan yang melampaui lendutan izin. Beberapa hal yang menyebabkan rendahnya kekuatan sambungan kayu menurut Awaluddin ( Konstruksi kayu, 2000 ) adalah :
1. Pengurangan luas tampang.
2. Penyimpangan arah serat
Pada buhul sering terdapat gaya yang sejajar serat pada satu batang tetapi tidak dengan batang kayu yang lain. Karena kekuatan kayu yang tidak sejajar serat lebih kecil maka kekuatan sambungan harus didasarkan pada kekuatan kayu yang terkecil atau tidak sejajar serat.
3. Terbatasnya luas sambungan
Jika alat sambung ditempatkan saling berdekatan pada kayu memikul geser sejajar serat maka kemungkinan pecah kayu sangat besar karena kayu memiliki kuat geser sejajar serat yang kecil. Oleh karena itu penempatan alat sambung harus mengikuti aturan jarak minimal antar alat sambung agar terhindar dari pecahnya kayu. Dengan adanya ketentuan jarak tersebut maka luas efektif sambungan ( luas yang dapat digunakan untuk penempatan alat sambung ) akan berkurang pula.
Dengan kata lain, sambungan yang baik adalah sambungan dengan ciri–ciri sebagai berikut :
1. Pengurangan luas kayu yang digunakan untuk penempatan alat sambung relatif kecil bahkan nol.
2. Memiliki nilai banding antara kuat dukung sambungan dengan kuat ultimit batang yang disambung tinggi.
3. Menunujukkan perilaku pelelehan sebelum mencapai keruntuhan (daktail). 4. Memiliki angka penyebaran panas yang rendah.
Selain itu beberapa hal yang perlu diperhatikan pada perencanaan sambungan berkaitan dengan rendahnya kekuatan sambungan yaitu :
1. Eksentrisitas sambungan yang menggunakan beberapa alat sambung, maka titk berat kelompok alat sambung harus ditempatkan pada garis kerja gaya agar tidak timbul momen yang dapat menurunkan kekuatan sambungan . 2. Sesaran / Slip
Sesaran yang terjadi pada sambungan kayu terbagi menjadi dua. Sesaran yang pertama adalah sesaran awal yang terjadi akibat adanya lubang kelonggaran yang dipergunakan untuk mempermudah penempatan alat sambung. Selama sesaran awal, alat sambung belum memberikan perlawanan terhadap gaya sambungan yang bekerja. Pada sambungan dengan beberapa alat sambung, kehadiran sesaran awal yang tidak sama diantara alat sambung dapat menurunkan kekuatan sambungan secara keseluruhan. Setelah sesaran awal terlampaui, maka sesaran berikutnya akan disertai oleh gaya perlawanan (tahanan lateral) dari alat sambung. 3. Mata kayu
Adanya mata kayu dapat mengurangi luas tampang kayu sehingga mempengaruhi kekuatan kayu terutama kuat tarik dan kuat tekan sejajar serat.
II.10 Jenis – Jenis Sambungan
yang bekerja pada sambungan, sambungan dibedakan atas sambungan desak, sambungan tarik dan sambungan momen.
II.11 Alat Sambung Mekanik
Berdasarkan interaksi gaya – gaya yang terjadi pada sambungan, alat sambung mekanik di bagi atas dua kelompok. Kelompok pertama adalah kelompok yang kekuatan sambungan berasal dari interaksi antar kuat lentur alat sambung dengan kuat desak atau kuat geser kayu.. Kelompok kedua adalah kelompok alat sambung yang kekuatan sambungannya ditentukan oleh luas bidang dukung kayu yang disambungnya. Yang tergolong kelompok pertama adalah paku dan baut. Sedangkan kelompok kedua adalah pasak kayu Koubler, cincin belah ( split ring ), pelat geser, spike grid, single atau double sided toothed plate dan toothed ring.
Pada tugas akhir ini yang digunakan adalah alat sambung jenis baut. Berikut akan diuraikan dengan jelas dari alat sambung tersebut.
II.11.1 Baut
II.11.1.1 Umum
minimum kayu samping adalah 30 mm dan kayu tengah adalah 40 mm dan dilengkapi cincin penutup.
Alat sambung baut difungsikan untuk menahan beban tegak lurus sumbu panjangnya. Kekuatan sambungan baut bergantung pada kuat tumpu kayu, tegangan lentur baut dan angka kelangsingan. Ketika kelangsingan kecil, baut menjadi sangat kaku dan distribusi tegangan terjadi secara merata.
II.11.1.2 Geometri Sambungan Baut
Untuk baut jarak tepi, jarak ujung dan spasi alat pengencang yang diperlukan dalam perhitungan tahanan acuan dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 2.6 Jarak tepi, jarak ujung dan persyaratan spasi sambungan baut
BEBAN SEJAJAR
ARAH SERAT KETENTUAN DIMENSI MINIMUM
1. Jarak Tepi ( bopt )
Lm/D < 6 1,5D
Lm/D > 6 Yang terbesar dai 1,5D atau ½ jarak antar baris alat pengencang tegak lurus
2. Jarak ujung ( aopt)
Komponen tarik 7D
Komponen tekan 4D
3. Spasi ( Sopt )
Spasi dalam baris alat
pengencang 4D
1. Jarak Tepi ( bopt )
Tepi yang dibebani 4D
Tepi yang tidak dibebani 1.5D
2. Jarak Ujung 4D
3. Spasi Lihat catatan 3
4. Jarak antar baris alat
pengencang :
Lm/D > 2 2,5 D ( Lihat catatan 3 ) 2 < lm < 6 ( 5 lm + 10 D )/8 ( lihat catatan 3 )
Lm/D > 6 55D ( Lihat catatan 3 )
Catatan :
1. lm adalah panjang baut pada komponen utama pada suatu sambungan atau panjang total baut pada komponen sekunder ( 2 ls ) pada suatu sambungan. 2. Diperlukan spasi yang lebih besar untuk sambungan yang menggunakan
ring.
3. Spasi tegak lurus arah serat antar alat – alat pengencang terluar pada suatu sambungan tidak boleh melebihi 127 mm, kecuali bila digunakan alat penyambung khusus atau biala ada ketentuan mengenai perubahan dimensi kayu. Untuk lebih jelasnya mengenai jarak tepi, jarak ujung, spasi dsalam baris alat pengencang dan jarak baris antar alat pengencang dapat dilihat pada gambar berikut :
B
Gambar
2.19 Geometri sambungan: (A) Sambungan Horizontal dan (B) SambunganVertikal
II.11.1.3 Tahanan Terhadap Gaya Lateral a. Lateral Acuan Satu Irisan
Berdasarkan PKKI NI-5 2002 tahanan acuan dari suatu sambungan yang menggunakan alat pengencang baut satu irisan atau menyambung dua komponen diambil sebagai nilai terkecil dari nilai-nilai yang dihitung menggunakan semua persamaan di bawah ini:
Tabel 2 .7 Tahanan lateral acuan untuk satu baut untuk dengan satu irisan yang menyambung dua komponen.
Moda kelelehan Tahanan lateral (Z)
�� � = 0.83��� ���
�θ
�� � =0.83��� ���
�θ
�� � =0.93�1��� ���
�θ
���� � = 1.04�2��� ���
(1+2�e)�θ
(2.54)
(2.55)
(2.56)
���� � =1.04�3��� ���
b. Tahanan Lateral Acuan Dua Irisan
Tahanan lateral dua irisan pada sambungan baut berbeda dengan tahanan lateral acuan dua irisan pada sambungan paku yang hanya mengalikan dengan dua nilai tahanan lateral acuan satu irisan yang terkecilnya. Pada sambungan baut tahanan lateral acuan dua irisan dihitung sesuai dengan rumus – rumus yang telah ditentukan pada PKKI NI – 5 2002 yaitu sebagai berikut :
Tabel 2.8 Tahanan lateral acuan satu baut pada sambungan dua irisan yang menyambung tiga komponen
Moda kelehan Tahanan lateral (Z)
�4 = (−1) + �2(1+�e�e )+ ���3��� (2+�e�s)2�2 (2.62)
��= ��
�� (6.63)
�� =��
�� (2.64)
�θ = 1 + Ө
3600 (2.65)
Dimana Fem dan Fes adalah kuat tumpu kayu utama dan kuat tumpu kayu samping. Untuk sudut sejajar serat dan tegak lurus serat, nilai kuat tumpu kayu adalah Fe// = 77,25 G dan Fe┴ = 212 �1.45�0.5.
c. Tahan Lateral Terkoreksi
Tahanan lateral terkoreksi Z’ dihitung dengan mengalikan tahanan lateral acuan yang terkecil dengan faktor – faktor koreksi. Beberapa faktor koreksi pada sambungan baut adalah :
1. Faktor geometri tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor geometri sambungan ( CΔ ), dimana (CΔ) dalah nilai terkecil dari faktor – faktor geometri yang dipersyaratkan untuk jarak ujung atau spasi dalam baris alat pengencang. Jarak ujung. Bila jarak ujung yang diukur dari pusat alat pengencang ( a ) lebih besar atau sama dengan (aopt) pada tabel 2.6 maka CΔ = 10. Bila aopt / 2 ≤ a < aopt,
maka CΔ = a / aopt.
2. Spasi dalam baris alat pengencang. Bila Spasi dalam baris alat pengencang ( s ) lebih besar atau sama dengan s opt maka CΔ = 1,. Jika 3D ≤ s < s opt, maka CΔ = s / sopt.
