BAB II
STUDI PUSTAKA
2.1. Kayu
Kayu adalah suatu bahan konstruksi yang berasal dari alam dan
merupakan salah satu bahan konstruksi yang pertama digunakan oleh manusia.
Material kayu merupakan bahan struktur yang ramah lingkungan karena dapat
didaur ulang dan terurai secara mudah di alam (bio-degradable), serta dapat
diperbaharui kembali.
Penggunaan kayu sebagai bahan kontruksi disebabkan oleh beberapa
faktor, antara lain kesederhanaan dalam pengerjaan, ringan, sesuai dengan
lingkungan (environmental compatibility). Hal tersebut membuat kayu menjadi
bahan konstruksi yang dikenal di bidang konstruksi ringan (light construction).
Kayu sebagai bahan konstruksi tidak hanya didasari oleh kekuatannya saja, akan
tetapi juga didasari oleh segi keindahannya. Secara alami kayu memiliki
bermacam-macam warna dan bentuk serat, sehingga untuk bangunan yang
menggunakan material kayu tidak banyak memerlukan perlakuan tambahan serta
meningkatkan keindahan bangunan.
Kayu memiliki kendala dalam penggunaannya, antara lain dapat
mengalami kerusakan oleh serangan jamur, rayap, dan pengelolaan hutan sebagai
sumber utama kayu tidak dilakukan secara berkesinambungan (Ali Awaluddin,
2005). Ketersediaan kayu menjadi langka disebabkan oleh penebang liar yang
melakukan penebangan tanpa adanya pengelolaan hutan. Kendala lainnya yang
arah serat yang berbentuk menampang, spiral, diagonal, mata kayu dan
sebagainya. Kayu dapat memuai dan menyusut dengan perubahan kelembaban
dan meskipun tetap elastis, terdapat lendutan yang relatif besar pada pembebanan
berjangka lama (Felix Yap, 1964).
2.1.1. Sifat Utama Kayu
Kayu dinilai mempunyai sifat-sifat utama yang menyebabkan kayu selalu
dibutuhkan oleh manusia (Frick, 2004). Sifat-sifat utama bahan bangunan kayu
dapat diuraikan sebagai berikut.
1. Kayu merupakan sumber kekayaan alam yang tidak akan habis jika
dikelola atau diusahakan dengan baik. Artinya, jika pohon ditebang
untuk diambil kayunya, harus segera ditanam kembali pohon-pohon
pengganti supaya sumber kayu tidak habis. Kayu dikatakan sebagai
renewable resources (sumber kekayaan alam yang dapat
diperbaharui).
2. Kayu merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan
bahan lain. Dengan kemajuan teknologi, kayu sebagai bahan mentah
dapat dengan mudah diproses menjadi barang-barang seperti kertas,
tekstil, dan sebagainya.
3. Kayu mempunyai sifat-sifat spesifik yang tidak bisa ditiru oleh bahan
lain buatan manusia. Misalnya, kayu mempunyai sifat elastis, ulet,
tahan terhadap pembebanan yang tegak lurus dengan seratnya atau
tidak dimiliki baja, beton, atau bahan-bahan lain yang biasa dibuat
oleh manusia.
2.1.2. Sifat Fisis Kayu
Sifat fisis kayu merupakan sifat yang menampilkan suatu kondisi khusus
dari struktur dan anatomi kayu itu sendiri. Sifat fisis ini dapat menunjukkan
keadaan kayu, seperti kandungan air, berat jenis kayu, arah serat, dan lain
sebagainya.
2.1.2.1. Kandungan Air
Kayu merupakan material higroskopis. Skar (dalam Iswanto, 2008)
mengemukakan bahwa kayu memiliki sifat higroskopis yaitu dapat menyerap atau
melepas air dari lingkungannya. Tsoumis (dalam Iswanto, 2008) menambahkan
bahwa air yang diserap atau dilepaskan dapat berupa uap air atau cair.
Kemampuan kayu menyerap dan melepaskan air sangat tergantung dari kondisi
lingkungan seperti temperatur dan kelembaban udara. Apabila kelembaban udara
meningkat, maka kandungan air pada kayu akan meningkat pula. Lingkungan
yang memiliki kelembaban udara yang stabil akan menyebabkan kandungan air
cenderung tetap. Kondisi seperti ini disebut kadar air imbang (equilibrium
moisture content). Kandungan air yang terdapat pada kayu bergantung pada
spesies, umur dan ukuran pohon.
Air yang terdapat pada batang kayu tersimpan dalam dua bentuk, yaitu air
bebas (free water) yang terletak di antara sel-sel kayu, dan air ikat (bound water)
terjadi proses pengeringan maka air bebas adalah air yang pertama kali berkurang.
Kondisi dimana air bebas telah habis sedangkan air ikat pada dinding sel masih
jenuh dinamakan titik jenuh serat (fibre saturation point).
Kayu di Indonesia yang kering udara pada umumnya mempunyai kadar air
(kadar lengas) antara 12% - 18%, atau rata-rata 15%. Apabila berat dari benda uji
menunjukkan penurunan angka secara terus menerus, maka kayu belum dapat
dianggap kering udara.
2.1.2.2. Kepadatan
Kepadatan (density) kayu dinyatakan sebagai berat per unit volume.
Pengukuran kepadatan bertujuan untuk mengetahui persentase rongga pada kayu.
Kepadatan dan volume sangat bergantung pada kandungan air. Menghitung
kepadatan suatu jenis kayu adalah dengan cara membandingkan antara berat
kering kayu dengan volume basah. Berat kering kayu diperoleh dengan
menimbang spesimen kayu yang telah disimpan dalam oven pada suhu 105º
selama 24 – 48 jam atau sampai berat spesimen kayu tetap.
2.1.2.3. Berat Jenis
Berat jenis adalah perbandingan antara kepadatan kayu dengan kepadatan
air pada volume yang sama. Kayu terdiri dari sel kayu sebagai bagian padat, air
dan udara. Ketika kayu dikeringkan di dalam oven maka volume yang tertinggal
hanya volume bagian padat dan volume udara. Hal ini disebabkan oleh air yang
beratjenis secara umum pada bagian pangkal lebih tinggi dibandingkan dengan
bagian tengah dan ujung.
Faktor-faktor yang mempengaruhi berat jenis kayu yaitu umur pohon,
tempat tumbuh, posisi kayu dalam batang dan kecepatan tumbuh. Berat jenis kayu
merupakan salah satu sifat fisis kayu yang penting sehubungan dengan
penggunaannya sebagai bahan konstruksi.
2.1.3. Sifat Mekanis Kayu
Sifat mekanis kayu adalah kemampuan kayu dalam memberikan
perlawanan terhadap perubahan bentuk yang disebabkan oleh gaya-gaya luar.
Sifat mekanis merupakan syarat-syarat pemilihan kayu untuk digunakan sebagai
material konstruksi.
2.1.3.1. Kuat Lentur
Kuat lentur merupakan ukuran kemampuan kayu untuk menahan
lengkungan kayu akibat adanya beban yang bekerja tegak lurus di tengah kayu
dimana pada kedua ujungnya tertumpu. Sisi atas balok sederhana yang dikenai
beban akan mengalami tegangan tekan maksimal. Sementara sisi bawah akan
mengalami tegangan tarik. Tegangan ini secara perlahan-perlahan menurun
kebagian tengah dan menjadi nol pada sumbu netral.
Kuat lentur dibedakan menjadi 2 (dua), yaitu kuat lentur statik dan kuat
lentur pukul. Kuat lentur statik adalah kekuatan bahan dalam menahan gaya yang
diberikan secara perlahan-lahan, sedangkan kuat lentur pukul adalah kekuatan
Kuat lentur kayu dapat diketahuijika dalam pengujiannya, kayu akan
mengalami tegangan dan perubahan bentuk (melentur/melendut) saat menerima
beban yang besar. Tegangan yang terjadi antara lain tegangan tarik, tekan, dan
geser sehingga dalam ketiga parameter ini akan didapat nilai kuat lenturnya. Kuat
lentur kayu biasa dinyatakan dalam modulus retak (Modulus of Repture : MOR).
Tegangan tarik akan terjadi pada bagian sisi bawah kayu dan tegangan tekan
terjadi pada bagian sisi atas kayu, sedangkan tegangan geser bekerja pada sejajar
penampang. Tegangan tarik yang melampaui batas kemampuan kayu akan
mengalami regangan yang cukup berbahaya. Ketiga tegangan yang terjadi dialami
oleh kayu pada saat pembebanan sedang berlangsung.
Gambar 2.1.BatangKayu yang Menerima Beban Lentur
2.1.3.2. Kuat Geser
Kuat geser atau tegangan geser ( ) merupakan kemampuan material kayu
untuk menahan beban geser yang ditimbulkan kepadanya. Beban geser ini dapat
menyebabkan serat-serat kayu menjadi tergelincir atau bergeser sehingga
mengalami perubahan pada struktur seratnya.
Kuat geser pada kayu dapat terjadi pada arah sejajar serat, tegak lurus
serat dan bidang miring serat. Kuat geser tegak lurus serat memiliki kekuatan
Teg. Tekan
Teg. Tarik
Garis Netral
Teg. Geser
geser 3-4 kali lebih besar dibandingkan kuat geser sejajar serat. Sementara kuat
geser pada bidang miring serat terjadi apabila kayu dibebani gaya lentur.Sifat ini
tidak begitu penting disebabkan sebelum mengalami geser tegak lurus serat, kayu
sudah terlebih dahulu rusak.
Tegangan geser terbesar yang tidak akan menimbulkan bahaya pada
pergeseran serat kayu disebut tegangan geser yang diizinkan dengan notasi (kg /
cm2 ). Kuat geser diperoleh dengan persamaan sebagai berikut:
... (2.1)
Dimana:
= tegangan geser (kg/m2)
P = beban (kg)
A = luas penampang (m2)
cp
Gambar 2.2. Batang Kayu yang Menerima Gaya Geser
2.1.3.3. Kuat Tekan
Kuat tekan adalah kemampuan kayu menahan beban yang diberikan
kepadanya, baik sejajar serat maupun tegak lurus serat. Akibatnya, kayu akan
mengalami pemendekan maupun perubahan bentuk penampang melintangnya.
Gaya yang diberikan sejajar serat akan menimbulkan bahaya tekuk sedangkan
Teg. Geser
gaya yang diberikan tegak lurus serat akan menimbulkan keretakan bahkan patah.
Kedua hal tersebut merupakankondisi yang tidak diharapkan terjadi pada suatu
struktur karena akan menimbulkan suatu kegagalan pada struktur itu sendiri.
Gambar 2.3. Batang Kayu yang Menerima Gaya Tekan Sejajar Serat
Kayu yang diberikan pembebanan sejajar serat memilikikuat tekan yang
lebih besar dibandingkan dengan pembebanan tegak lurus serat. Batang kayu yang
panjang dan tipis seperti papan, umumnya mengalami bahaya kerusakan lebih
besar ketika menerima gaya tekan sejajar serat jika dibandingkan dengan gaya
tekan tegak lurus serat kayu. Sebagai akibat adanya gaya tekan ini akan
menimbulkan tegangan tekan pada kayu.Tegangan tekan izin diberikan notasi Fc
(MPa).
Gambar 2.4. Batang Kayu yang Menerima Gaya Tekan Tegak Lurus Serat
P P
P
2.1.3.4. Kuat Tarik
Sebuah kayu yang diberikan gaya tarik dari kedua arah yang berlawanan
maka akan timbul tegangan tarik dari serat-serat kayu tersebut. Gaya tarik akan
berusaha melepaskan ikatan antara serat-serat kayu.Apabila gaya tarik yang
diberikan beban lebih besar dari gaya tarik serat kayu, maka serat-serat kayu akan
terlepas dan menimbulkan patahan. Kondisi ini tidak boleh terjadi pada suatu
struktur bangunan.
Tegangan tarik (Ft) masih diperbolehkan apabila tidak terdapat
perubahan yang dapat membahayakan suatu struktur. Nilai tegangan tarik kayu
dapat ditentukan dalam tabel nilai kuat acuan pada kadar air 15% dengan kode
mutu tertentu.Sebagai contoh, kayu dengan kode mutu E15 memiliki tegangan
tarik izin sebesar 31 MPa (PKKI NI - 5, 2002).
Kuat tarik pada kayu dapat menahan beban aksial (sejajar serat) atau
transversal (tegak lurus serat). Di antara kedua kekuatan tarik tersebut, kuat tarik
aksial kayu (sejajar serat) jauh lebih tinggi dibandingkan dengan kuat tarik
transversal (tegak lurus serat).
`
Gambar 2.5. Batang Kayu yang Menerima Gaya Tarik
2.1.4. Tegangan Bahan Kayu
Menurut Awaluddin (2005), tegangan pada bahan kayu merupakan
kemampuan bahan untuk mendukung gaya luar atau beban yang berusaha
merubah ukuran dan bentuk bahan kayu tersebut. Gaya-gaya luar yang bekerja
pada suatu benda dapat menimbulkan gaya-gaya dalam yang disebut tegangan dan
dinyatakan dalam gaya per satuan luas (N/m2).
⁄ ... (2.2)
Perubahan ukuran dan bentuk yang terjadi akibat tegangan disebut
deformasi atau regangan. Apabila tegangan yang bekerja kecil maka deformasi
yang terjadi juga kecil. Bahan kayu akan kembali ke bentuk semula apabila
tegangan dihilangkan sepenuhnya sesuai dengan sifat elastisitas benda tersebut.
Jika tegangan yang diberikan melebihi daya dukung serat maka serat-serat akan
terputus dan terjadi kegagalan atau keruntuhan.
Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja sampai pada
satu titik yang disebutLimit Proporsional. Setelah melewati titik ini besarnya
deformasi akan bertambah lebih cepat dari besarnya beban yang diberikan.
Deformasi atau regangandinyatakan dalam pertambahan panjang per panjang awal
bahan.
... (2.3)
Nilai yang mengukur antara tegangan dan regangan pada limit
modulus elastisitas. Semakin tinggi nilai modulus elastisitas maka kayu tersebut
lebih kaku. Sebaliknya, semakin rendah nilai modulus elastisitas maka kayu
tersebut lebih lentur atau fleksibel.
⁄ ... (2.4)
Bahan yang mengalami keruntuhan atau patah tanpa adanya perubahan
bentuk atau dengan sedikit perubahan bentuk disebut perilaku getas. Getas terjadi
tanpa menunjukkan tanda-tanda terjadinya deformasi pada bahan. Hal ini
merupakan jenis keruntuhan yang dianggap berbahaya bagi struktur bangunan.
2.1.5.Sistem Pemilahan (Grading)
2.1.5.1. Sistem Pemilahan Secara Mekanis
Pemilahan kayu secara mekanis yaitu pemilahan menggunakan alat
grading machine. Sistem pemilahan dengan menggunakan alat ini sudah mulai
dilakukan di beberapa negara, termasuk Indonesia.
Batang kayu dibentuk menjadi ukuran struktur atau masih berupa utuh
(kayu log) dibebani beban terpusat. Lendutan yang terjadi akibat pembebanan
dicatat besarnya tepat di bawah beban yang bekerja. Prinsip pengujian ini disebut
pengujian lentur statik. Pengujian ini dilakukan pada setiap jarak tertentu,
misalnya setiap 1 (satu) meter. Nilai Modulus Elastisitas Lentur (MOE) dapat
diperoleh dari data beban dan lendutan. Mengacu pada nilai MOE, tegangan lain
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% (PKKI NI - 5 2002)
Fb =Kuat Lentur Fv =Kuat Geser
Ft // =Kuat Tarik Sejajar Serat Fc ┴ =Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
2.1.5.2. Sistem Pemilahan Observasi Visual
Pemilahan kayu secara visual sudah lama dilakukan oleh manusia.
Parameter pemilahan secara visual dapat diamati melalui lebar cincin tahunan,
kemiringan serat, mata kayu, keberadaan jamur atau serangga pemakan kayu dan
keretakan. Cara ini seringkali memberikan hasil yang kurang akurat terlebih jika
si pengamat tidak memiliki keahlian dan pengalaman. Akibatnya pemilahan kelas
kuat kayu akan lama dan hasilnya dapat diragukan.
Apabila pengukuran secara visual berdasarkan berat jenis, maka kuat
acuan kayu berserat lurus atau tanpa cacat dapat dihitung dengan langkah sebagai
berikut.
1. Kerapatan ρ (dengan satuan kg/m3) pada kondisi basah (berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnya sedikit lebih
kecil dari 30%) dihitung dengan mengikuti prosedur baku
... (2.5)
Dimana:
ρ = kerapatan kayu (kg/m3)
Wg = berat kayu basah (kg)
Vg = volume basah kayu (m3)
2. Kadar air, m % (m< 30) diukur dengan prosedur baku.
Dimana:
m = kadar air kayu (%)
Wd = berat kayu kering oven (gr)
Wg = berat kayu basah (gr)
3. Hitung berat jenis pada m % (Gm) dengan rumus:
... (2.7)
4. Hitung berat jenis dasar (Gb) dengan rumus:
[ ]
... (2.8)
5. Hitung berat jenis pada kadar air 15 % (G15) dengan rumus:
... (2.9)
6. Hitung estimasi kuat acuan Modulus Elastisitas Lentur dengan rumus:
... (2.10)
Dimana:
G= berat jenis kayu pada kadar air 15 % (G = G15)
Kayu yang mempunyai cacat kayu dan atau serat yang tidak lurus, estimasi
nilai modulus elastisitas lentur acuan dari tabel 2.1 harus direduksi dengan
mengikuti ketentuan SNI 03-3527-1994 UDC (Unit Decimal Classification)
691.11 tentang “εutu Kayu Bangunan” dengan mengalikan estimasi nilai
modulus elastisitas lentur acuan dari persamaan 2.10 dimana nilai rasio tahanan
pada tabel 2.2 bergantung pada Kelas Mutu Kayu. Kelas mutu kayu ditetapkan
Tabel 2.2.Nilai Rasio Tahanan (PKKI NI - 5 2002)
Kelas Mutu Nilai Rasio
Tahanan
Tabel 2.3.Cacat Maksimum Untuk Setiap Kelas Mutu Kayu (PKKI NI - 5 2002)
Pinggul 1/10 tebal atau lebar kayu
Gubal Diperkenankan Diperkenankan Diperkenankan
2.2. Teori Euler dan Tetmayer
Teori tekuk kolom pertama kali dikemukakan oleh Leonhardt Euler
(1759). Euler melakukan percobaan dimana sebuah kolom memiliki beban
konsentris yang semula lurus dan seratnya tetap elastis sehingga akan mengalami
lengkungan kecil seperti pada gambar 2.6.
Gambar 2.6. Kolom Euler
Euler menyelidiki batang yang dijepit pada salah satu ujungnya dan
bertumpu sederhana (simply supported) pada ujung lainnya. Logika yang sama
dapat diterapkan pada kolom berujung sendi, yang tidak memiliki pengekang
rotasi dan merupakan batang dengan kekuatan tekuk terkecil.
Pada titik sejaiuh x, momen lentur Mx (terhadap sumbu x) pada kolom
yang mengalami sedikit lendutan adalah:
Mx = P x y ... (2.11)
Karena
... (2.12)
Persamaan diatas menjadi:
... (2.13) P P
y
Bila k2 = P / EI maka persamaan (2.13) menjadi:
... (2.14)
Persamaan diferensial ber-ordo dua dapat dinyatakan sebagai:
... (2.15)
Dengan syarat batas:
1. y = 0 pada x = 0; diperoleh 0 = A sin 0 + B cos 0, didapat harga B = 0
2. y = 0 pada x = L; karena harga A tidak mungkin nol, maka diperoleh
harga sebagai berikut:
... (2.16)
Harga kL yang memenuhi adalah kL= 0, π, 2π, 3π, .... nπ atau persamaan (2.16) dapat dipenuhi oleh tiga keadaan:
a. konstanta A = 0, tidak ada lendutan
b. kL = 0, tidak ada lendutan
c. kL = π, syarat terjadinya tekuk.
Karena k2 = P / EI, maka √
Kedua ruas dikuadratkan
, maka diperoleh ... (2.17)
Ragam tekuk dasar pertama, adalah lendutan dengan lengkung tunggal (y
= A sin x dari persamaan 2.15), akan terjadi bila kL = π.Dengan demikian beban
kritis Euler untuk kolom bersendi di kedua ujungnya dengan L adalah panjang
tekuk yang dinotasikan dengan Lk adalah:
Untuk mengetahui batas berlakunya persamaan Euler, dapat dilihat
hubungan antara tegangan kritis dengan kelangsingan kolom yang dinotasikan
dengan (λ). Dari persamaan (2.17) apabila kedua ruas dibagi dengan luas penampang, maka akan diperoleh:
... (2.19)
Karena i2 = I / A, maka diperoleh:
... (2.20)
Dimana adalah kelangsingan (λ), maka diperoleh:
... (2.21)
Persamaan Euler ini berlaku apabila nilai tekuk dari suatu benda uji berada
diantara 100 sampai 150.Gaya tekan Euler diperoleh berdasarkan anggapan kayu
berperilaku elastis, maka gaya tekan Euler sesuai untuk kolom dengan angka
kelangsingan tinggi. Sedangkan untuk nilai tekuk λ ≤ 100 digunakan persamaan
Tetmayer (Den Hartog, 1949):
Pk= A × ... (2.22)
Dimana:
... (2.23)
Angka tekuk dalam Tetmayer (Ramdhan, 2008) ialah sebagai berikut:
... (2.24)
Kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang
elastis). Tekuk murni akibat beban aksial terjadi bila anggapan-anggapan ini
berlaku, yaitu sebagai berikut:
1. Sifat tegangan-tegangan tekan sama di seluruh titik pada penampang;
2. Kolom lurus sempurna dan prismatis;
3. Resultan 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.
Tekuk diartikan sebagai perbatasan antara lendutan stabil dengan
lendutan tidak stabil pada batang tekan di dalam suatu percobaan. Hasil percobaan
mencakup pengaruh lengkungan awal pada batang eksentrisitas beban yang tidak
terduga, tekuk setempat atau lateral dan tegangan sisa.
2.3. Kolom
Struktur kolom adalah batang vertikal dari rangka struktur yang memikul
beban dari balok serta rangka atap. Berdasarkan SK SNI T-15-1991-03, kolom
adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya menyangga beban
aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga
Pembebanan kolom didominasi oleh beban aksial tekan yang bekerja pada
ujung-ujungnya tanpa ada beban tranversal yang bekerja. Akibatnya, kolom tidak
mengalami lentur secara langsung karena tidak ada beban tegak lurus terhadap
sumbu kolom. Beban aksial tekan yang menyebabkan adanya perilaku tekuk pada
kolom juga dipengaruhi oleh panjang, lebar, bentuk, dan tinggi suatu
komponenstruktur.Perilaku tekuk ini dipengaruhi oleh nilai kelangsingan kolom
yaitu nilai banding antara panjang efektif kolom dengan jari-jari girasi penampang
kolom.
Kolom merupakan elemen struktur yang penting agar bangunan tidak
roboh. Apabila kolom mengalami kegagalan, maka struktur yang ditopangnya
akan mengalami keruntuhan.Pada keadaan yang umum, kehancuran akibat tekuk
terjadi setelah sebagian penampang melintang meleleh. Keadaan ini disebut tekuk
in elastis (tidak elastis). Kolom yang ideal memiliki sifatelastis, lurus, dan
sempurna jika diberi pembebanan secara konsentris.
2.3.1. Klasifikasi Jenis Kolom
Klasifikasi jenis kolom dapat dibedakan sebagai berikut.
1. Jenis kolom berdasarkan bentuk dan susunan tulangan, yaitu:
Kolom segiempat/bujursangkar dengan tulangan memanjang dan
sengkang berbentuk segiempat.
Kolom bundar dengan tulangan memanjang dan tulangan lateral berupa
Kolom komposit yaitu kolom yang bahan – bahannya terdiri dari dua
jenis material yang berbeda sifat dan bersatu sehingga memiliki
kekuatan yang lebih baik.
Kolom kayu dapat berfungsi sebagai kolom struktural dan
non-struktural. Penampang kolom struktural kayu pada umumnya berbentuk
persegi/ bujursangkar, bulat, kolom tunggal maupun kolom ganda.
Gambar 2.7. Jenis Kolom Berdasarkan Bentuk dan Susunan Tulangan
2. Jenis kolom berdasarkan posisi beban pada penampangnya, yaitu:
Kolom yang mengalami beban sentris (tidak mengalami lentur,
Gambar 2.7a.).
Kolom dengan beban eksentrisitas (Gambar 2.7b.) mengalami
momen lentur selain gaya aksial dan dapat dikonversikan
menjadi suatu beban
(a) (b)
Gambar 2.8. Jenis Kolom Berdasarkan Posisi Beban pada Penampang
3. Jenis kolom berdasarkan panjang kolom dalam hubungannya dengan
dimensi lateralnya, yaitu:
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.
Kolom panjang yaitu jika ketinggian dari kolom lebih besar dari
tiga kali dimensi lateralnya (panjang/ lebar). Jenis kolom ini akan
mengalami kegagalan akibat tekuk dan ketinggiannya atau
panjangnya turut mempengaruhi kapasitas pikul-beban. Perilaku
kolom panjang terhadap beban tekan diilustrasikan pada gambar
P P
2.10a. Apabila bebannya kecil, kolom masih dapat
mempertahankan bentuk linearnya, begitu pula jika bebannya
bertambah. Hingga pada saat beban yang diterima terus
bertambah mencapai taraf tertentu, kolom tersebut tiba-tiba
berubah bentuk seperti pada gambar 2.10b. Inilah yang disebut
dengan fenomena tekuk (buckling). Apabila suatu kolom telah
menekuk, maka kolom tersebut tidak akan mampu lagi menerima
beban tambahan sehingga sedikit saja penambahan beban akan
dapat menyebabkan kolom tersebut runtuh/hancur seperti gambar
2.10c. Dengan demikian, kapasitas pikul bebannya adalah besar
beban yang menyebabkan kolom tersebut mengalami tekuk awal.
2.3.2. Prinsip Desain Kolom
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, kolom akan mengalami
keruntuhan jika gagal menopang beban yang bekerja padanya. Hal tersebut terjadi
karena kolom mengalami tekuk (buckling). Beban tekuk adalah beban yang dapat
menyebabakan suatu kolom menekukyang disebut juga dengan beban kritis (Pcr).
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.
Kolom pendek mengalami kegagalanjika tidak mampu menahan beban karena
material akan hancur.Kemampuan pikulbeban batas tergantung pada kekuatan
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 maka elemen masih dapat mempertahankan bentuk liniernya.
Begitu pula apabila bebannya bertambah. Saat beban mencapai nilai tertentu maka
elemen tersebut akan tidak stabilsecara tiba-tiba dan berubah bentuk.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya tekuk. Salah satu
faktor penting yang mempengaruhi tekuk yaitu panjang kolom. 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, yaitu 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 dan
semakin besar pula tahanan kolom yang terbuat dari material itu untuk mencegah
tekuk.
Faktor lain yang turut mempengaruhi besarnya beban tekuk adalah kondisi
ujung elemen struktur. Kolom dengan ujung-ujung bebas berotasi mempunyai
ujung-ujungnya dijepit. Penambahan bracing pada ujung kolom dapat menambah
kekakuan, sehingga dapat meningkatkan kestabilan dalam mencegah tekuk.
Berikut ini adalah keterkaitan besarnya beban tekuk dengan berbagai kondisi
ujung elemen struktur.
Garis terputus
menunjukkan diagram
kolom tertekuk
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
Nilai Kc teoritis 0,5 0,7 1,0 1,0 2,0 2,0
Nilai Kc yang dianjurkan untuk kolom yang
mendekati kondisi idiil
0,65 0,80 1,2 1,0 2,10 2,0
Kode ujung Jepit Sendi Hall tanpa putaran sudut/Jepit bergoyang
Ujung bebas/Jepit bebas
Gambar 2.9. Kondisi Perletakkan Kolom
2.3.3. Stabilitas Struktur Kolom
Masalah kesetimbangan kolom erat kaitannya dengan stabilitas suatu
struktur batang. Konsep stabilitas sering diterangkan dengan menggangap
2.3.3.1. Kesetimbangan Stabil
Gambar 2.10(a). Kesetimbangan Stabil
Berdasarkan gambar 2.10(a), bola pejal berada di permukaan yang cekung.
Kemudian bola pejal berubah posisinya ketika diberikan gaya F. Saat gaya F
hilang, posisi bola pejal kembali seperti semula. Kondisi ini adalah penganalogian
dari suatu kolom bermuatan P < Pcr yang diberikan gaya F tegak lurus sumbu
kolom sehingga mengalami lendutan. Jika gaya F dihilangkan maka kolom akan
kembali ke bentuk linearnya. Kondisi kesetimbangan ini disebut kesetimbangan
stabil (stable equilibrium).
2.3.3.2. Kesetimbangan Netral
Kolom dengan beban P = Pcr dianalogikan dengan bola pejal yang berada
di permukaan datar. Bola pejal tersebut diberi gaya F dan berpindah tempat tanpa
kembali ke tempatnya semula. Berdasarkan anggapan itulah suatu kolom
bermuatan P = Pcr jika diberikan beban sebesar F, maka kolom tersebut akan
mengalami tekuk. Ketika gaya F dilepaskan, kolom tidak akan kembali ke bentuk
linearnya. Kondisi kesetimbangan ini disebut kesetimbangan netral (precarious
equilibrium).
2.3.3.3. Kesetimbangan Tidak Stabil
Gambar 2.10(c). Kesetimbangan Tidak Stabil
Bola pejal berada pada permukaan yang cembung kemudian diberikan
gaya F maka akan terjadi pergeseran mendadak. Hal ini merupakan penganalogian
untuk kolom dengan P > Pcr. Kolom diberikan gaya F tegak lurus sumbu kolom
kemudian mengalami deformasi. Apabila beban diberikan secara konstan maka
akan berdampak runtuhnya kolom (bucking). Kondisi kesetimbangan ini disebut
2.3.4. Tekuk Kolom
Kemampuan batas pikul beban suatu struktur tekan sangat tergantung
pada panjang relatif, karakteristik dimensi penampang melintang dan sifat
material yang digunakan. Struktur tekan yang diberikan beban besar yang
melebihi kemampuan pikulnya maka struktur tersebut akan mengalami perubahan
bentuk yang disebut dengan fenomena tekuk (buckling). Tekuk merupakan suatu
ragam kegagalan yang disebabkan oleh ketidakstabilan suatu struktur yang
dipengaruhi oleh aksi beban.
Fenomena tekuk memiliki hubungan dengan kekakuan elemen struktur.
Elemen yang mempunyai kekakuan yang kecil akan lebih mudah mengalami
tekuk dibandingkan dengan kekakuan yang besar. Semakin langsing suatu elemen
struktur, semakin kecil pula kekakuannya. Angka kelangsingan tersebut dapat
dirumuskan sebagai berikut. (Ir.K.H. Felix Yap)
... (2.25)
Karena:
√
... (2.26)
Dimana:
λ = angka kelangsingan
lk = panjang tekuk (cm)
imin = jari-jari inersia minimum (cm)
Imin = momen inersia minimum (cm4)
Dalam suatu konstruksi tiap batang tekan mempunyai λ ≤ 150 (Ir.K.H.
Felix Yap). Untuk menghindari bahaya tekuk pada batang tekan, gaya yang
ditahan oleh batang harus digandakan dengan faktor ω sehingga:
... (2.27)
Dimana:
= tegangan yang timbul (kg/cm2)
S = gaya yang timbul pada batang (Ton)
ω = faktor tekuk
2.4. Kolom Berspasi
Kolom berspasi merupakan komponen struktur tekan dari suatu rangka
batang, titik kumpul yang dikekang secara lateral pada ujung dari kolom berspasi,
dan elemen pengisi pada titik kumpul tersebut dinamakan sebagai klos tumpuan
(Anonim, 2000).
Menurut Awaluddin (2005), kolom berspasi memiliki dua sumbu utama
yang melalui titik berat penampang, yaitu sumbu bahan dan sumbu bebas bahan.
Sumbu bahan adalah sumbu yang arahnya tegak lurus (sumbu x) dan memotong
kedua komponen struktur kolom. Sumbu bebas bahan adalah sumbu yang arahnya
Gambar 2.11. Kolom Berspasi
Pada kolom berspasi yang merupakan komponen struktur tekan dari
suatu rangka batang, titik kumpul yang dikekang secara lateral dianggap sebagai
ujung dari kolom berspasi. Elemen pengisi pada titik kumpul tersebut dianggap
sebagai klos tumpuan. Klos tumpuan pada kolom berspasi harus memiliki lebar
dan panjang yang memadai serta ketebalan minimum yang sama dengan ketebalan
kolom tunggal dan posisinya berada dekat ujung kolom. Klos tumpuan yang
memiliki ukuran yang sama sedikitnya harus mempunyai satu klos lapangan yang
letaknya di daerah tengah kolom, sehingga l3 = 0,50 l1.
Masing-masing bagian pada ujung-ujung batang ganda berspasi dan
sepertiga panjang batang dari setiap ujung batang tertekan harus diberikan
perangkai yang disebut dengan klos. Penggunaan klos sebagai alat sambung
batang kayu ganda adalah untuk menghindari bahaya tekuk. Momen inersia juga
disambungkan pada kayu ganda dan dihubungkan dengan menggunakan baut
maupun dengan paku. Jika disambungkan dengan baut, maka lebar bagian b ≤ 18
cm dipakai 2 (dua) baut dan jika b > 18 cm dipakai 4 (empat) baut sedangkan
untuk paku dapat disesuaikan jumlahnya sesuai dengan keperluan dan
pemasangannya harus disesuaikan dengan peraturan.
Gambar 2.12. Jarak antar baut
Alat sambung pada setiap bidang kontak antara klos tumpuan dan
komponen struktur kolom di setiap ujung kolom harus memilki tahanan geser
yang ditentukan dalam persamaan berikut.
z’ = A1 KS ... (2.28)
Dimana:
z' = tahanan geser terkoreksi klos tumpuan (N)
A1 = luas komponen struktur tunggal (mm2)
Tabel 2.4. Konstanta Klos Tumpuan (PKKI NI - 5 2002)
Berat Jenis (G) KS (MPa)*
G ≥ 0,60 (l1/d1–11) x 143 tetapi ≤ 7 εpa
0,50 ≤ G ≤ 0,60 (l1/d1–11) x 121 tetapi ≤ 6 εpa
0,42 ≤ G ≤ 0,50 (l1/d1–11) x 100 tetapi ≤ 5 εpa
G ≤ 0,42 (l1/d1–11) x 74 tetapi ≤ 4 εpa
* Untuk l1/d1≤ 11, KS = 0
2.4.1. Sumbu Bahan dan Sumbu Bebas Bahan
Menurut Awaluddin (2005), kolom berspasi memiliki dua sumbu utama
yang melalui titik berat penampang, yaitu sumbu bahan dan sumbu bebas bahan.
Sumbu bahan adalah sumbu yang arahnya tegak lurus (sumbu y) dan memotong
kedua komponen struktur kolom. Sumbu bebas bahan adalah sumbu yang arahnya
sejajar muka yang berspasi pada kolom (sumbu x).
Gambar 2.13. Sumbu Bahan dan Sumbu Bebas Bahan
Secara umum, tekuk selalu berada di sumbu bahan. Hal ini dapat terjadi
karena momen inersia bernilai lebih kecil sehingga sumbu bahan lebih lemah jika
Perbandingan panjang terhadap lebar maksimum ditentukan berdasarkan
sumbu bahan dan bebas bahan yaitu sebagai berikut:
1. Pada bidang sumbu bahan, l1/d1 tidak boleh melampaui 80.
2. Pada bidang sumbu bahan, l3/d1 tidak boleh melampaui 40.
3. Pada bidang sumbu bebas bahan, l2/d2 tidak boleh melampaui 50.
Perhitungan momen lembam pada batang berganda terhadap sumbu bahan
(sumbu X dalam gambar 2.15(a) dan 2.15(b)) dapat dianggap sebagai batang
tunggal dengan lebar sama dengan jumlah lebar masing-masing bagian, sehingga
berlaku:
ix = 0.289h ... (2.25)
Gambar 2.14. Geometrik Kolom Berspasi
Perhitungan momen lembam terhadap sumbu bebas bahan (sumbu X
dalam gambar 2.14c dan sumbu Y dalam gambar 2.12a dan 2.12b) digunakan
rumus sebagai berikut:
Dimana:
I = momen inersia yang diperhitungkan
It = momen inersia teoritis
Ig = momen inersia geser, dengan anggapan masing-masing bagian
digeserhingga berimpitan satu sama lain
Apabila jarak antara masing-masing bagian a > 2b. It dihitung dengan
mengambil nilai a = 2b. Masing-masing bagian yang membentuk batang berganda
harus memiliki momen lembam:
... (2.30)
Dimana:
S = gaya tekan yang timbul pada batang berganda (Ton)
Iy = panjang tekuk terhadap sumbu bebas bahan (m)
n = jumlah batang bagian
Angka kelangsingan ditinjau untuk masing – masing sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan (E. Kosasih Danasasmita).
Kelangsingan sumbu bahan ditentukan sebagai berikut.
(sumbu bahan berada pada sumbu x – x) ... (2.31)
(sumbu bahan berada pada sumbu y – y) ... (2.32)
Kelangsingan sumbu bebas bahan ditentukan menggunakan persamaan
Engesser.
Dimana:
λγ = angka kelangsingan seluruh batang terhadap sumbu bebas bahan
λ1 = angka kelangsingan dari satu bagian saja
m = banyaknya bagian yang membentuk kolom
f = faktor koreksi, tergantung pada jenis alat penyambung
Tabel 2.5. Harga Faktor Koreksi f (E. Kosasih Danasasmita)
Alat Penyambung Klos Pelat Koppel
Perekat 1 3
Paku 3 4,5
Baut 3 -
Angka kelangsingan λ1 ialah sebagai berikut.
... (2.34)
... (2.35)
Dimana:
L1 = panjang satu bagian batang
n = jumlah medan (klos)
2.5. Alat Sambung Kayu
Kolom ganda merupakan gabungan dua buah kolom. Konstruksi kayu
pada umumnya membutuhkan alat sambung yang berfungsi untuk
memperpanjang batang kayu (overlapping connection) atau menggabungkan
ganda dapat memikul beban yang bekerja pada struktur.Kekuatan sambungan
tidak dibedakan pada sambungan desak atau sambungan tarik, melainkan kuat
desak pada lubang serta kekuatan alat penghubung geser tersebut. Untuk itu pada
struktur kolom ganda dibutuhkan alat penghubung dengan jumlah dan
penempatan penghubung geser yang disesuaikan dengan besar gaya geser yang
timbul pada kedua kayu tersebut.
Sambungan merupakan titik terlemah pada konstruksi kayu sehingga perlu
mendapatkan perhatian. Hal ini disebabkan karena adanya deformasi atau
pergeseran pada titik-titik sambungannya. Dengan demikian konstruksi kayu
yang perlu mendapatkan perhatian bukan adanya beban patah saja, tetapi adanya
pergeseran juga perlu mendapatkan perhatian. Menurut Ali Awaludin (2002), ada
beberapa hal yang menyebabkan rendahnya kekuatan sambungan pada konstruksi
kayu, antara lain:
1. Terjadinya pengurangan luas tampang;
2. Terjadinya penyimpangan arah serat;
3. Terbatasnya luas sambungan.
Efektifitas suatu alat sambung dapat diukur berdasarkan kuat dukung
yang diberikan oleh sambungan itu sendiri dibandingkan dengan kuat ultimit kayu
yang di sambungnya. Adapun ciri-ciri alat sambung yang baik antara lain:
1. Pengurangan luas kayu yang digunakan untuk menempatkan alat
sambung relatif kecil atau bahkan nol;
2. Nilai banding antara kuat dukung sambungan dengan kuat ultimit
3. Menunjukkan perilaku pelelehan sebelum mencapai keruntuhan
(daktail);
4. Mempunyai angka penyebaran panas (thermal conductivity) rendah;
5. Murah dan mudah digunakan.
2.6. Baut
Alat sambung baut pada umumnya terbuat dari baja lunak (mild steel)
dengan bentuk kepala heksagonal, kotak, kubah, atau datar (gambar 2.14.) yang
berfungsi untuk mendukung beban tegak lurus sumbu panjangnya. Kekuatan
sambungan kayu ditentukan oleh kuat tumpu kayu, tegangan lentur baut, dan
angka kelangsingan (perbandingan nilai panjang baut pada kayu utama dengan
diameter baut). Dalam pemasangan baut, lubang baut diberi kelonggoran 1 mm.
Gambar 2.15. Bentuk-Bentuk Baut (ASCE, 1997)
Jika angka kelangsingan baut rendah, baut menjadi sangat kaku dan
distribusi tegangan tumpu kayu merata. Semakin tinggi nilai kelangsingan baut,
merata. Tegangan tumpu kayu maksimum terjadi pada bagian samping kayu
utama.
2.6.1. Tahanan Lateral Acuan
Tahanan lateral acuan digunakan untuk sambungan dengan komponen
utama yang terbuat dari kayu, baja, beton, atau pasangan batu, dan komponen
sekunder yang terdiri dari satu atau dua komponen kayu atau komponen dengan
pelat baja sisi. Tahanan lateral acuan sambungan yang menggunakan baut satu
irisan dengan beban tegak lurus terhadap sumbu alat pengencang dan dipasang
tegak lurus sumbu komponen struktur ditentukan dengan mengambil nilai
minimum dari persamaan pada tabel 2.6. (untuk satu baut dengan satu irisan yang
menyambung dua komponen) atau tabel 2.7. (untuk satu baut dengan dua irisan
yang menyambung tiga komponen). Tahanan lateral acuan diambil dengan nilai
tahanan lateral acuan terkecil.
Tabel 2.6. Tahanan Lateral Acuan Baut Atau Pasak (Z) Untuk Satu Alat Pengencang Dengan Satu Irisan Yang Menyambung Dua Komponen
(PKKI NI - 5 2002) Moda
Kelelehan Persamaan yang Berlaku
Im
Is
II
Dengan: √ ( )
IIIm
Tabel 2.7. Tahanan Lateral Acuan Baut Atau Pasak (Z) Untuk Satu Alat Pengencang Dengan Dua Irisan Yang Menyambung Tiga Komponen
(PKKI NI - 5 2002)
Moda
Kelelehan Persamaan yang Berlaku
2.6.2 Kuat Tumpu Kayu
Kuat tumpu kayu merupakan kekuatan yang dimiliki kayu untuk
menahan beban yang diberikan pada daerah titik tumpuannya (dengan satuan
N/mm2). Femdan Fesadalah kuat tumpu kayu utama dan kuat tumpu kayu samping.
Selain itu kuat tumpu kayu memiliki nilai kuat tumpu pada arah sejajar serat,
tegak lurus serat, dan dengan sudut terhadap seratnya yang masing-masing
memiliki perumusan sebagai berikut:
Fe // = 77,25 G ... (2.36)
Fe ┴ = 212 G1,45D-0,5 ... (2.37)
... (2.38)
Dimana:
Fe // = kuat tumpuan kayu sejajar serat (N/mm2)
Fe ┴ = kuat tumpu kayu tegak lurus serat (N/mm2)
Fe θ = kuat tumpu kayu dengan sudut terhadap serat (N/mm2)
G = berat jenis kayu
D = diameter baut
Menurut National Design and Spesification (NDS) U.S untuk konstruksi
kayu (2001) mendefinisikan kuat lentur baut (Fyb) merupakan nilai rerata antara
tegangan leleh dan tegangan tarik ultimit pada pengujian tarik baut, dengan nilai
kuat lentur baut sebesar 320 N/mm2. Kuat tumpu kayu untuk beberapa macam
Tabel 2.8.(a) Kuat Tumpu Kayu (Fe) dalam N/Mm2untuk Baut ½“
(Ali Awaludin, 2005) Berat jenis
(G)
Sudut gaya terhadap serat kayu θ (derajat)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Sudut gaya terhadap serat kayu θ (derajat)
Tabel 2.8.(c) Kuat Tumpu Kayu (Fe) dalam N/Mm2untuk Baut ¾“ (Ali
Awaludin, 2005)
Berat jenis (G)
Sudut gaya terhadap serat kayu θ (derajat)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0,5 38,63 37,30 33,96 29,86 26,01 22,87 20,53 18,96 18,05 17,76
0,55 42,49 41,14 37,71 33,43 29,35 25,98 23,44 21,71 20,71 20,39
0,6 46,35 44,99 41,48 37,06 32,77 29,17 26,45 24,57 23,49 23,13
0,65 50,21 48,84 45,28 40,72 36,25 32,45 29,55 27,53 26,36 25,97
0,7 54,08 52,69 49,09 44,42 39,79 35,81 32,73 30,59 29,34 28,92
0,75 57,94 56,55 52,91 48,16 43,38 39,24 36,01 33,74 32,41 31,96
0,8 61,80 60,42 56,75 51,93 47,03 42,74 39,36 36,97 35,57 35,10
0,85 65,66 64,28 60,61 55,73 50,72 46,30 42,79 40,29 38,82 38,32
0,9 69,53 68,15 64,48 59,56 54,46 49,92 46,29 43,69 42,15 41,64
0,95 73,39 72,02 68,36 63,41 58,25 53,60 49,86 47,17 45,57 45,03
1,00 77,25 75,90 72,25 67,29 62,07 57,33 53,49 50,72 49,06 48,51
2.6.3 Geometri Sambungan Baut
Geometri sambungan baut, sekrup kunci, pasak dan jarak tepi baut yang
diperlukan, jarak ujung dan spasi alat pengencang yang diperlukan untuk
mengembangkan tahanan acuan harus sesuai dengan nilai minimum pada tabel
2.9. Spasi tegak lurus arah serat antar alat-alat pengencang terluar pada
sambungan tidak boleh lebih besar dari 127 mm kecuali jika ada ketentuan
Tabel 2.9. Jarak Tepi, Jarak Ujung dan Persyaratan Spasi untuk Sambungan dengan Baut (PKKI NI - 5 2002)
Beban Sejajar Arah Serat Ketentuan Dimensi Minimum
1. Jarak Tepi (bopt)
Im/ D ≤ 6 (catatan 1) 1,5 D
Im / D > 6
yang terbesar dari 1,5 D atau ½ jarak antar baris alat pengencang tegak lurus serat
2. Jarak Ujung (aopt)
Komponen Tarik 7 D
Komponen Tekan 4 D
3. Spasi (sopt)
Spasi dalam baris alat pengencang 4 D
4. Jarak antar baris alat pengencang 1, 5 D < 127 mm (catatan 2 dan 3)
Beban Tegak Lurus Arah Serat Ketentuan Dimensi Minimum
1. Jarak Tepi (bopt)
Tepi yang dibebani 4 D
Tepi yang tidak dibebani 1,5 D
2. Jarak Ujung (aopt) 4 D
3. Spasi (sopt) Catatan 3
4. Jarak antar baris alat pengencang:
Im / D ≤ 2 2,5 D (catatan 3)
2 < Im / D < 6 (5 Im + 10 D) / 8 (catatan 3)
Im/ D ≥ 6 5 D (catatan 3)
Catatan:
1. Im adalah panjang baut pada komponen utama suatu sambungan atau panjang total baut pada komponen
sekunder suatu sambungan.
2. Diperlukan spasi yang lebih besar untuk sambungan yang menggunakan ring.
Gambar 2.16. Geometrik Sambungan Baut Horizontal
Gambar 2.17. Geometrik Sambungan Baut Vertikal
2.6.4. Faktor Koreksi Sambungan Baut
Faktor koreksi sambungan baut bertujuan untuk mengoreksi tahanan
lateral acuan (Z) pada sambungan baut. Faktor koreksi sambungan baut dibagi
2.6.4.1. Faktor Aksi Kelompok
Sambungan yang terdiri dari satu alat pengencang baut atau lebih
cenderung setiap bautnya mendukung beban lateral yang tidak sama. Hal ini
disebabkan oleh:
Jarak antara alat sambung baut yang kurang panjang sehingga
menyebabkan kuat tumpu kayu tidak terjadi secara maksimal,
Distribusi gaya yang tidak merata (non-uniform load distribution)
antar alat sambung baut.
Faktor yang mempengaruhi nilai faktor aksi kelompok (Cg) adalah kurva
beban dan sesaran baut, jumlah baut, spasi dalam satu baris, plastic deformation,
dan perilaku rangkak/creep kayu itu sendiri. Untuk sambungan dengan beberapa
alat sambung baut, tahanan lateral acuan sambungan dikali dengan faktor aksi
kelompok. Nilai aksi kelompok diperoleh dengan persamaan berikut:
∑ ... (2.39)
Dimana ai adalah jumlah alat pengencang efektif pada baris alat pengencang i
yang bervariasi dari 1 hingga ni, maka diperoleh:
( )
... ... (2.40)
Nilai m diperoleh dari:
Nilai u diperoleh dari:
... ... (2.42)
γ untuk alat sambung baut diambil sebesar:
0,246 D1,5... ... (2.43)
Dimana:
γ = modulus beban atau modulus gelincir untuk satu alat pengencang.
Nilai REA, diperoleh dari:
...(2.44)
Dimana:
(EA)min = nilai yang lebih kecil antara (EA)m dan (EA)s
(EA)max = nilai yang lebih besar antara (EA)m dan (EA)s
Nilai faktor koreksi (Cg) dapat digunakan dengan menggunakan tabel 2.10.
National Design and Specification US dan berlaku untuk sambungan dengan
perbandingan luas penampang samping terhadap kayu utama sebesar setengah
Tabel 2.10. National Design and Specification U.S (Ali Awaludin, 2005)
As/Am1
As
(in)2
Jumlah Baut Dalam Satu Baris
2 3 4 5 6 7 8
2. Nilai pada tabel ini cukup aman untuk diameter baut < 1 inchi, spasi < 4 inchi atau E > 1400 ksi.
2.6.4.2. Faktor Koreksi Geometrik
Tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor geometri (CΔ),
dimana nilai CΔ adalah nilai terkecil dari faktor-faktor geometri yang disyaratkan
untuk jarak ujung atau spasi dalam baris alat pengencang. Adapun syarat tersebut
antara lain:
1. Jarak ujung
Bila jarak ujung yang diukur dari pusat alat pengencang (a) lebih
besar atau sama dengan aopt dalam tabel 2.8., maka CΔ = 10. Bila aopt /
2. Spasi dalam baris alat pengencang
Bila spasi dalam baris alat pengencang (s) lebih besar atau sama
dengan sopt pada tabel 2.8., maka CΔ= 1,0. Bila 3D ≤ s ≤ sopt, maka CΔ
