65
HUBUNGAN ANTARA SUDUT PEMAKUAN DAN BEBAN TEKAN AKSIAL SEJAJAR SERAT PADA SAMBUNGAN BERHIMPIT
PAPAN KAYU
MURSID1, PUTERA AGUNG.M.AGUNG2
1,2 Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Jakarta Kampus Baru-UI Depok 16424
ABSTRACT
Relationship between angle of nailing direction and axial force in line with wood fibre has not been discussed yet indetail of “peraturan konstruksi kayu untuk indonesia (pkki), ni-5, 1961, in all section 15”, which explaines about wood joints with standard nailing. Nail material is one of joint instrument types which are used largely in wood construction. Research uses model test where variation of angle of nailing direction is apllied in one type of wood lap joint, and loads variation in loading test is accounted by amount of fabricated brickwall causing rupture of wood lap joint tested. The research shows that angle of nailing direction in range 60 – 140o would result maximum axial force in line with wood fibre.
Keywords: angle of nailing direction, axial force
PENDAHULUAN
Sistem pemakuan bersudut adalah salah tipe alat sambung yang sudah umum dipergunakan dalam konstruksi kayu.
Namun hingga saat ini, dasar-dasar pengetahuan mengenai metode pemakuan bersudut tersebut masih terbatas pada suatu “engineering adjustment” saja, jadi belum diwujudkan atas dasar gaya-gaya dalam yang bekerja dan tegangan-tegangan tumpu kayu, atau tegangan tekan paku itu sendiri.
Sampai sejauh ini, PKKI-1961 (NI-5) terutama di dalam Pasal 15 belum mengatur secara detail mengenai hubungan kekuatan pemakuan terhadap sudut pemakuan dengan bidang penampang kayu. Sehingga perlu diadakan suatu penelitian khusus untuk membahas masalah ini. Tujuan penelitian ini adalah:
Menganalisis luas penampang kayu netto dan tegangan aksial maksimum yang bisa dicapai di dalam sudut antara pemakuan dengan (0o – 180o) terhadap bidang gaya aksial dan beban maksimum yang bisa dipikul oleh sambungan berhimpit papan kayu (lap joint).
Menganalisis hubungan secara grafis antara sudut pemakuan dengan (0o – 180o) terhadap bidang gaya aksial dan beban maksimum yang bisa dipikul oleh sambungan berhimpit papan kayu.
Oleh karena, PKKI-1961 (NI-5) Pasal 15 mengenai sambungan dengan paku belum membahas hubungan antara sudut pemakuan dengan beban aksial sejajar serat dalam sambungan berhimpit papan kayu.
Permasalahan umum yang ada adalah bagaimana membuat suatu model uji untuk memecahkan masalah hubungan antara sudut pemakuan dan gaya aksial yang bekerja pada suatu sambungan papan kayu yang berhimpitan.
Sedangkan permasalahan khusus adalah bagaimana hubungan antara parameter sudut pemakuan dan tegangan aksial maksimum yang bekerja pada pada penampang kayu dari suatu suatu sambungan papan kayu yang berhimpitan.
Berdasarkan Pasal 15 PKKI-1961 (NI- 5), ayat 1 sampai 11 telah diuraikan secara teknis peraturan tentang karakteristik bahan, mekanis dan jarak-
66 jarak pemakuan yang disyaratkan pada permukaan kayu.
Paku-paku yang dipergunakan dalam setiap konstruksi kayu dapat mempunyai penampang melintang yang berbentuk bulat, persegi atau beralur lurus. Berdasarkan Pasal 15 ayat 2:
Kekuatan paku tersebut tidak tergantung dari besar sudut antara gaya dan arah serat kayu. Pernyataan dalam peraturan ini bisa digunakan sebagai dasar penelitian ini, karena dalam kenyataannya paku memang tidak putus akibat beban aksial, akan tetapi bila sudut pemakuannya semakin membesar terhadap bidang gaya tekan aksial, maka sistem sambungan kayu yang ditekan secara aksial ini akan lepas.
Paku yang digunakan di dalam penelitian ini adalah sesuai dengan Standar Industri Indonesia (SII) dari standar jenis ”BWG”. Berdasarkan Bab IV Pasal 7: Arah gaya yang membentuk sudut dengan arah serat kayu. Untuk bagian-bagian, yang arah gayanya membentuk sudut dengan arah serat kayu, maka tegangan yang diperkenankan harus dihitung menurut rumus di bawah ini :
tk tkll tkll tk sin … (1) dimana:
= tegangan kayu yang diperkenankantk = tekanan (ll = searah serat; = tegak lurus serat)
= sudut antara gaya dan serat kayu Di dalam penelitian ini digunakan sudut antara gaya dan serat kayu sebesar 0o (nol derajat), sehingga Rumus (1) menjadi:
tkll tk
otkll
tk sin 0
maka:
tkll
tk
...……… (2)
METODE PENELITIAN
Konsep pembuatan model berdasarkan tipe-tipe struktur sambungan papan kayu yang berhimpit dan sudah lazim digunakan dalam suatu desain sambungan aksial, misalnya: pada konstruksi kolom, dan jenis –jenis konstruksi lain yang menerima beban tekan aksial. Berdasarkan Rumus (2) di atas, beban tekan aksial maksimum diperhitungkan besarnya sama dengan tegangan kerja searah serat kayu.
Bagan alir penelitian
Penelitian ini akan dilaksanakan berdasarkan bagan alir (Gambar 1) Uji model
Rancangan prototipe konstruksi alat uji untuk sambungan kayu dengan paku yang menerima beban tekan aksial dapat digambarkan pada Gambar 2.
Bahan kayu dan bahan paku
Bahan kayu yang digunakan adalah kayu Borneo yang termasuk ke dalam klasifikasi kelas kayu tipe III, dengan nilai modulus kenyal sejajar serat sebesar 80.000 kg/cm2. Bahan kayu yang digunakan berukuran 18 x 60 (mm) dengan panjang 30 cm dengan kondisi kering permukaan (Gambar 3).
Bahan paku standar yang digunakan adalah sesuai dengan Standar Industri Indonesia (SII) dari standar jenis
”BWG”. Masing-masing berukuran 2”;
2½” dan 3” yang tergantung dari sudut pemakuan. Semakin besar sudut, maka semakin panjang pakunya, sebagaimana diperlihatkan di dalam Gambar 3.
Pelaksanaan pengujian
Beban aksial yang digunakan adalah batu batu merah pres, berat batu bata merah rata-rata adalah: 1758 gram (1,758 kg). Pengambilan batu bata merah dilaksanakan secara random, karena berat masing-msaing batu bata sangat bervariasi. Penimbangan batu bata merah dilakukan dengan
67 menggunakan timbangan dengan ketelitian hingga 0,500 (Gambar 4).
Variasi sudut pemakuan pada suatu sambungan kayu yang menerima beban tekan aksial (Gambar 5) dimulai dari 20o hingga 160o, dimana sudut 0o dan 180o tidak digunakan. Sudut pemakuan diukur dengan menggunakan mal sebagai pedoman (plat seng atau karton tebal).
Pengujian dilaksanakan dalam suatu sudut istimewa dan pada umum lazim dilakukan oleh para pekerja kayu di lapangan (misalnya, pekerjaan acuan dan perancah, dsb). Sampel sambungan kayu dengan paku tunggal diletakkan pada alat uji tekan aksial dan dibebani dengan batu bata merah (Gambar 6).
Sampel sambungan papan kayu berhimpit dibebani sampai mencapai tegangan tumpu maksimum penampang, dan diikuti dengan tegangan tekan maksimum yang mengakibatkan paku terdeformasi dalam arah aksial. Dalam hal ini, pengujian dihentikan, dan selanjutnya dalam 1 (satu) variasi sudut digunakan 5 (lima) sample sambungan papan berhimpit.
Kondisi keruntuhan saat tercapai tegangan tumpu pada penampang papan kayu maksimum dan tegangan tekan maksimum paku yang menyebabkan deformasi dapat dilihat di dalam Gambar 7.
Semua data hasil pengujian yang dicatat adalah jumlah batu bata merah yang diperlukan untuk mencapai beban maksimum; diameter paku dan penampang kayu; sample sambungan kayu dengan suatu variasi sudut pemakuan.
HASIL PENELITIAN
Pengaruh perlakuan diuji dengan menggunakan distribusi F, dimana keputusan pengujian diambil berdasarkan perlakuan dari sudut
pemakuan terhadap tegangan aksial maksimum, yaitu:
(a) Ho’ : 1 = 2 = … = 11 = 0 (pengaruh sudut pemakuan nol)
(b) Ho”: 1 = 2 = 3 = 0 (pengaruh tegangan maksimum nol) (a) H1’ : Paling sedikit satu i tidak nol.
(b) H1”: Paling sedikit satu i tidak nol.
Taraf keberartian 0,05, bahwa rataan sudut pemakuan semuanya sama.
Daerah kritis: (a) F1 (10 ; 20) > 1,47; (b) F2 (2 ; 20) > 3,49.
Perhitungan ini selanjutnya diperlihatkan di dalam Tabel 1.
Berdasarkan hasil perhitungan dengan uji dengan menggunakan distribusi F, maka diperoleh bahwa:
F1 (hitung) > Ftabel (10;20), berarti tolak Ho’ dan simpulan yang diperoleh adalah kekuatan sudut pemakuan tidak sama.
F2 (hitung) < Ftabel (10;20), berarti terima Ho’ dan simpulan yang diperoleh adalah tegangan aksial maksimum tidak sama dengan nol atau perlakuan terhadap sudut pemakuan memberikan pengaruh nyata pada tegangan aksial maksimum yang terjadi selama pengujian.
Dengan menggunakan analisis numerik untuk menentukan tipe kurva polinomial kuadrat terkecil minimum- maksimum dari hubungan antara sudut pemakuan dan tegangan aksial maksimum secara grafis berdasarkan elemen atau data diskrit. Kesalahan- kesalahan rutin terjadi terhadap pengukuran berat secara acak sebagai beban batas keruntuhan telah dikoreksi secara numerik, sehingga dapat diperoleh kurva hubungan kedua parameter tersebut diperlihatkan dalam Gambar 8.
68
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dicapai melalui model tes ini, beberapa hal dapat dijadikan bahan simpulan, yaitu:
1. Dalam kenyataannya, arah sudut pemakuan sangat berpengaruh terhadap tegangan aksial sejajar serat pada tipe sambungan papan berhimpit (lap joint). Kisaran arah sudut pemakuan antara 60 hingga 140o adalah kondisi batas tegangan aksial maksimum yang masih mampu ditahan oleh tipe sambungan berhimpit papan kayu.
2. Secara statistik dan numerik, kurva yang dihasilkan adalah menyerupai kurva polinomial berderajat 2 atau berbentuk kurva parabolis.
UCAPAN TERIMAKASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Ketua Jurusan Teknik Sipil dan Unit Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (UP2M) Politeknik Negeri Jakarta (PNJ).
DAFTAR PUSTAKA
[1] Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik, Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (NI-5), PKKI-1961.
Gambar 1: Diagram alir penelitian.
Gambar 2: Uji model prototipe sambungan papan kayu yang berhimpit
dan menerima beban tekan aksial.
69 Gambar 3. Model alat uji, bahan kayu
dan bahan paku di dalam penelitian.
Gambar 4. Batu bata merah super berukuran 50 x 110 x 230 (mm).
Gambar 5. Teknik atau metode pemakuan dengan variasi sudut.
Gambar 6. Pelaksanaan pengujian sample sambungan kayu dengan beban
aksial.
Gambar 7. Kondisi keruntuhan suatu sample sambungan kayu dengan sudut
45O yang dibebani secara aksial.
Tabel 1: Analisis variansi uji Distribusi F.
70
Gambar 8. Kurva hubungan antara sudut pemakuan dan tegangan aksial maksimum.
