PERENCANAAN BATANG TARIK, BATANG TEKAN TUNGGAL DAN BERGANDA PADA BANGUNAN KAYU BERDASARKAN SNI 7973:2013 FITRI SALSABILA LUBIS

PERENCANAAN BATANG TARIK, BATANG TEKAN TUNGGAL DAN BERGANDA PADA BANGUNAN KAYU

BERDASARKAN SNI 7973:2013

(PROPOSAL) TUGAS AKHIR

diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelar Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

FITRI SALSABILA LUBIS 17 0404 053

BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2021

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 3

1.3. Tujuan Penelitian ... 4

1.4. Batasan Masalah ... 4

1.5. Manfaat Penelitian ... 5

1.6. Sistematika Penulisan ... 5

1.7. Jadwal Penelitian ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1. Bangunan ... 7

2.2. Konstruksi Rangka Atap ... 8

2.3. Struktur Rangka ... 9

2.4. Pembebanan pada Bangunan ... 10

2.4.1. Beban akibat berat sendiri (MS) ... 11

2.4.2. Beban angin ... 11

2.4.3. Beban hidup ... 11

2.4.4. Beban hujan ... 11

2.4.5. Kombinasi pembebanan ... 11

2.5. Kayu ... 11

2.5.1. Kelebihan Kayu ... 12

2.5.2. Kekurangan dari Kayu ... 12

2.5.3. Sifat kayu ... 13

2.5.3.1. Sifat Fisis Kayu ... 13

2.5.3.2. Klasifikasi Mutu Kayu ... 14

2.5.3.3. Klasifikasi Kekuatan Kayu ... 15

2.5.3.4. Klasifikasi Keawetan Kayu ... 15

2.6. Kuat Acuan Kayu Secara Visual ... 16

2.7. Sifat Mekanika Kayu ... 19

2.7.1. Kuat Tarik Kayu ... 19

2.7.2. Kuat Tekan Kayu ... 19

2.8. Analisis Dimensi Batang Tarik dan Tekan ... 20

2.8.1. Analisis Desain Batang Tarik ... 21

2.8.1.1. Analisis Dimensi Batang Tarik ... 23

2.8.2. Analisis Desain Batang Tekan ... 24

2.8.2.1. Analisis Dimensi Batang Tekan... 28

2.8.2.2. Analisis Dimensi Batang Tekan Tunggal ... 31

2.8.2.3. Analisis Dimensi Batang Tekan Berganda ... 31

2.9. Sambungan Kayu ... 33

2.9.1. Analisis Desain Sambungan Baut ... 38

2.9.2. Analisis Sambungan Baut ... 42

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 46

3.1. Flowchart Penelitian ... 46

3.2. Studi Literatur ... 47

3.3. Lokasi Penelitian ... 47

3.4. Pengambilan dan Persiapan Sampel ... 47

3.5. Pengujian Kadar Air Kayu ... 48

3.6. Pengujian Berat Jenis Kayu ... 48

3.7. Pengujian Kerapatan Kayu ... 49

3.8. Sistem Pembebanan dalam Analisis Bangunan Kayu ... 50

3.9. Analisis Desain Batang Tarik ... 51

3.9.1. Analisis Dimensi Batang Tarik ... 51

3.10. Analisis Desain Batang Tekan ... 52

3.10.1. Analisis Dimensi Batang Tekan ... 52

3.10.1.1. Analisis Dimensi Batang Tekan Tunggal ... 53

3.10.1.2. Analisis Dimensi Batang Tekan Berganda ... 55

3.11. Analisis Batang Tarik, Batang Tekan Tunggal dan Berganda “Bangunan Kayu” ... 56

3.12. Sistem Desain dalam Analisis Bangunan Kayu ... 57

3.13. Analisis Struktur “Bangunan Kayu” ... 59

3.14. Sambungan pada Struktur Kayu ... 59

3.14.1. Analisis Desain Sambungan Baut ... 61

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 66

4.1. Hasil Analisis Struktur Kayu ... 66

4.2. Pengujian Kadar Air ... 67

4.3. Pengujian Berat Jenis ... 68

4.4. Pengujian Kerapatan Kayu ... 69

4.5. Hasil Perhitungan Fisis Kayu ... 70

4.6. Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Kayu ... 71

4.7. Analisis Desain Batang Tarik pada Bangunan Kayu ... 71

4.7.1. Ikatan Angin Batang Tarik ... 72

4.7.2. Kolom Batang Tarik ... 73

4.7.3. Main truss Batang Tarik ... 73

4.8. Analisis Desain Batang Tekan pada Bangunan Kayu... 74

4.8.1. Kolom Batang Tekan ... 76

4.8.2. Ikatan Angin Batang Tekan ... 77

4.8.3. Main truss Batang Tekan ... 77

4.8.4. Analisis Dimensi Batang Tekan Tunggal ... 79

4.8.5. Analisis Dimensi Batang Tekan Berganda 2 Batang ... 80

4.8.6. Analisis Dimensi Batang Tekan Berganda 3 Batang ... 81

4.9. Hasil Analisis dengan Pembebanan Hidup... 85

4.10.Hasil Analisis dengan Pembebanan Hujan ... 97

4.11.Hasil Analisis dengan Pembebanan Angin Kanan (Wka) ... 109

4.12.Hasil Analisis dengan Pembebanan Angin Kiri (Wki) ... 122

4.13.Hasil Analisis dengan Pembebanan Angin Belakang (Wbe) ... 134

4.14.Hasil Analisis dengan Pembebanan Angin Depan (Wde) ... 147

4.15.Hasil Analisis Sambungan ... 159

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 166

5.1. Kesimpulan ... 166

5.2. Saran... 166

DAFTAR PUSTAKA ... xiii

ABSTRAK

Pada masa sekarang ini di Indonesia sebagai Negara berkembang yang mempunyai kekayaan alam akan kayu harus dapat memanfaatkan kayu demi perkembangan pembangunan dan keindahan akan bangunan kayu. Dalam perencanaan konstruksi bangunan kayu tidak disertai adanya perhitungan secara material dan struktur, hanya mengandalkan insting dari designer bangunan.

Bangunan kayu dianalisis dengan bantuan aplikasi SAP2000 dengan mengikuti Peraturan Pembebanan Bangunan SNI 1727:2013 untuk mengetahui gaya batang yang dialami Bangunan Kayu tersebut. Kayu siap pakai yang digunakan pada Bangunan Kayu diuji berat jenis, kadar air dan kerapatannya sesuai standar 7973:2013. Hasil dari analisis dan pengujian tersebut

diperhitungkan untuk menganalisis dengan aplikasi.

Hasil berat jenis kayu damar 14,67%, kadar air 0,63, kerapatan 632 gram/cm

³

. Batang

main truss pada Bangunan Kayu memiliki kuat tekan sebesar 34,565 kN dan kuat tarik sebesar

22,4347 kN. Batang Kolom pada Bangunan Kayu memiliki kuat tekan sebesar 35,319 kN dan kuat tarik sebesar 37,39 kN. Batang Ikatan Angin pada Bangunan Kayu memiliki kuat tekan sebesar 34,596 kN dan kuat tarik sebesar 22,5176 kN. Sambungan baut dengan diameter 15,87 mm. Bangunan Kayu aman saat dibebankan hujan, hidup, dan angin, dan sambungan baut.

Kata kunci: Kayu damar; Bangunan Kayu, Berat jenis, Kadar air, Kerapatan, Kuat

tekan, Kuat tarik, Analisis dimensi kayu, SAP2000, Bangunan, Pembebanan.

KATA PENGANTAR

Assalammu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya. Shalawat serta salam selalu tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Muhamad SAW yang senantiasa memberikan syafaat bagi umatnya, sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktivitas kami sehari-hari karena sungguh sesuatu hal yang sangat sulit menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyesaikan penulisan ini.

Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik “Perencanaan Batang Tarik, Batang Tekan Tunggal dan Berganda pada Bangunan Kayu Berdasarkan SNI 7973:2013”.

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :

1. Ayahanda Erwinsyah Lubis dan Ibunda Indah Suprapti tercinta, dan yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, kasih sayang, semangat dan nasihat dalam hidup penulis.

2. Kepada adik yang tercinta Sabrina Rohayati Lubis yang selalu memberikan motivasi dalam pengerjaan skripsi ini.

3. Bapak Ir.Muhammad Agung Putra Handana,S.T.,M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Wakil Dekan I Fakultas Tenik Universitas

Sumatera Utara.

5. Bapak Alm Ir. Medis Sejahtera Surbakti, ST.MT.Ph.D selaku dosen PA saya di Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang selalu semangat dan lembut dalam menasehati serta memotivasi saya. Selamat jalan dan tenang disana ya pak.

6. Bapak Dr. Ir. M. Ridwan Anas, ST. MT selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Bapak Ir.Besman Surbakti,S.T.,MT dan Bapak Ir. Sanci Barus,M.T. selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

8. Bapak Dr.Ir.Daniel Teruna, S.T.,MT dan Bapak Ir. Sanci Barus,M.T. selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

9. Bapak Dr.Ir.Muhammad Aswin, S.T., M.T. selaku Koordinator KBK Struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

10. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Tenik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

11. Seluruh pegawai adminstrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis.

12. Buat teman Tugas Akhir seperjuangan saya, Riska Juliana Nasution.

13. Buat teman-teman yang selalu membantu selama ini Sheika Azzahra Lubis, Fatimah Zahara, Latifa Harianto, Indri Suryani Lubis, Devi Putri Murdianti, Fira anisha Azmi, Anisa Nurfadila, Kak Devi Fachreza, Bang Dandy, Bang Jansen, Bang Yavier, Bang juan,Bang Didi, Fajar, dan Mas Radi.

14. Buat Keluarga Besar Jamet Galau, Wanita Terpimpin, Kayu&Bambu, Cilu, dan Sentral

Indonesia.

15. Dan semua teman seangkatan 2017 yang selalu memberikan bantuan, dukungan dan semangat yang tidak dapat disebutkan satu persatu

16. Buat staff laboratorium terpadu yang telah membantu dalam proses pelaksanaan tugas akhir saya.

17. Buat Anas 1, Siti dan Adik-adik 2020 yang telah membantu TA saya ini.

Mengingat adanya keterbatasan yang dimiliki penulis, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, penulis mengucapkan terimakasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Penulis,

Fitri Salsabila Lubis

17 0404 053

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Jadwal Penelitian 6

Tabel 2.1 Klasifikasi Jenis Kayu 14

Tabel 2.2 Klasifikasi Mutu Kayu 15

Tabel 2.3 Klasifikasi Kuat Kayu 15

Tabel 2.4 Klasifikasi Keawetan Kayu 16

Tabel 2.5 Nilai Desain dan Modulus Elastisitas Lentur Acuan 18 Tabel 2.6 Keberlakuan Faktor Koreksi Tarik Untuk Kayu Gergajian 21

Tabel 2.7 Faktor temperatur, 𝐶

_𝑡

21

Tabel 2.8 Faktor Tusukan, Ci 22

Tabel 2.9 Faktor Konversi Format, 𝐾

_𝐹

22

Tabel 2.10 Faktor Ketahanan, ɸ

_𝑇

22

Tabel 2.11 Faktor efek waktu, 𝜆 23

Tabel 2.12 Keberlakuan Faktor Koreksi Tekan Untuk Kayu Gergajian 24

Tabel 2.13 Faktor Layanan Basah, 𝐶

_𝑀

25

Tabel 2.14 Faktor Temperatur, 𝐶

_𝑡

25

Tabel 2.15 Faktor Tusukan, 𝐶

_𝑖

25

Tabel 2.16 Faktor Stabilitas Kolom, Cp 26

Tabel 2.17 Faktor Konversi Format, 𝐾

_𝐹

27

Tabel 2.18 Faktor Ketahanan, ɸ

_𝑇

27

Tabel 2.19 Faktor temperatur, 𝜆 28

Tabel 2.20 Faktor tekuk, 𝜔 30

Tabel 2.21 Tekuk ijin sejajar serat 30

Tabel 2.22 Keberlakuan faktor koreksi untuk sambungan baut 38

Tabel 2.23 Faktor layan basah, 𝐶

_𝑀

39

Tabel 2.24 Faktor temperatur, 𝐶

_𝑡

39

Tabel 2.25 Faktor Aksi Kelompok, C

g

39

Tabel 2.26 Faktor Konversi Format, 𝐾

_𝐹

41

Tabel 2.27 Faktor Ketahanan, ɸ

_𝑇

41

Tabel 2.28 Faktor temperatur, 𝜆 42

Tabel 2.29 Lateral acuan satu irisan, Z 43

Tabel 2.30 Lateral acuan dua irisan, Z 43

Tabel 2.31 Kuat Tumpu Kayu,

Fe

44

Tabel 3.1 Faktor tekuk, 𝜔 54

Tabel 3.2 Kombinasi Pembebanan 57

Tabel 3.3 Kuat tumpu kayu,

Fe

61

Tabel 3.4 Lateral acuan satu irisan, Z 62

Tabel 3.5 Lateral acuan dua irisan, Z 62

Tabel 3.6 Jarak minimum penempatan baut 65

Tabel 4.1 Hasil pengujian kadar air 68

Tabel 4.2 Hasil pengujian berat jenis 69

Tabel 4.3 Hasil pengujian kerapatan 70

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Fisis Kayu 70

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas 71

Tabel 4.6 Rekapitulasi Dimensi Ikatan Angin 72

Tabel 4.7 Rekapitulasi Dimensi Kolom 73

Tabel 4.8 Rekapitulasi Dimensi Main Truss 73

Tabel 4.9 Hasil Tahanan Batanag Tarik 74

Tabel 4.10 Rekapitulasi Dimensi Kolom 76

Tabel 4.11 Rekapitulasi Dimensi Ikatan Angin 77

Tabel 4.12 Rekapitulasi Dimensi Ikatan Angin 77

Tabel 4.13 Hasil Stabilitas Kolom, Cp 77

Tabel 4.14 Hasil kuat tekan terkoreksi,Fc’ 78

Tabel 4.15 Hasil Tahanan batang tekan 78

Tabel 4.16 Hasil Tahanan batang tekan tunggal 80

Tabel 4.17 Hasil Tahanan batang tekan berganda (2 batang) 81

Tabel 4.18 Hasil Analisis batang tarik pada ikatan angin dengan beban hidup 85

Tabel 4.19 Hasil analisis batang tekan pada ikatan angin dengan beban hidup 87

Tabel 4.20 Hasil analisis batang tekan pada kolom dengan beban hidup 90

Tabel 4.21 Hasil analisis batang tarik pada main truss dengan beban hidup 93

Tabel 4.22 Hasil analisis batang tekan pada main truss dengan beban hidup 95

Tabel 4.23 Hasil analisis batang tarik pada ikatan angin dengan beban hujan 99

Tabel 4.24 Hasil analisis batang tekan pada ikatan angin dengan beban hujan 100 Tabel 4.25 Hasil analisis batang tarik pada kolom dengan beban hujan 102 Tabel 4.26 Hasil analisis batang tarik pada main truss dengan beban hujan 105 Tabel 4.27 Hasil analisis batang tekan pada main truss dengan beban hujan 107 Tabel 4.28 Hasil analisis batang tarik pada ikatan angin dengan beban angin kanan, Wka 110 Tabel 4.29 Hasil analisis batang tekan pada ikatan angin dengan beban angin kanan, Wka 113 Tabel 4.30 Hasil analisis batang tarik pada kolom dengan beban angin kanan, Wka 114 Tabel 4.31 Hasil analisis batang tekan pada kolom dengan beban angin kanan, Wka 116 Tabel 4.32 Hasil analisis batang tarik pada main truss dengan beban angin kanan, Wka 118 Tabel 4.33 Hasil analisis batang tekan pada main truss dengan beban angin kanan, Wka 121 Tabel 4.34 Hasil analisis batang tarik pada ikatan angin dengan beban angin kiri, Wki 124 Tabel 4.35 Hasil analisis batang tekan pada ikatan angin dengan beban angin kiri, Wki 126 Tabel 4.36 Hasil analisis batang tarik pada kolom dengan beban angin kiri, Wki 127 Tabel 4.37 Hasil analisis batang tekan pada kolom dengan beban angin kiri, Wki 129 Tabel 4.38 Hasil analisis batang tarik pada main truss dengan beban angin kiri, Wki 130 Tabel 4.39 Hasil analisis batang tekan pada main truss dengan beban angin kiri, Wki 134 Tabel 4.40 Hasil analisis batang tarik pada ikatan angin dengan beban angin belakamg, Wbe

136

Tabel 4.41 Hasil analisis batang tekan pada ikatan angin dengan beban angin belakamg, Wbe 137

Tabel 4.42 Hasil analisis batang tarik pada kolom dengan beban angin belakamg, Wbe 139 Tabel 4.43 Hasil analisis batang tekan pada kolom dengan beban angin belakang, Wbe

140

Tabel 4.44 Hasil analisis batang tarik pada maintruss dengan beban angin belakang,Wbe 142 Tabel 4.45 Hasil analisis batang tekan pada maintruss dengan beban angin belakang,Wbe 144 Tabel 4.46 Hasil analisis batang tarik pada ikatan angin dengan beban angin belakang

149

Tabel 4.47 Hasil analisis batang tekan pada ikatan angin dengan beban angin belakang 150 Tabel 4.48 Hasil analisis batang tarik pada kolom dengan beban angin belakang 152 Tabel 4.49 Hasil analisis batang tekan pada kolom dengan beban angin belakang 152 Tabel 4.50 Hasil analisis batang tarik pada main truss dengan beban angin belakang 155 Tabel 4.51 Hasil analisis batang tekan pada main truss dengan beban angin belakang 156

Tabel 4.52 Tahanan lateral acuan satu irisan, Z 159

Tabel 4.53 Tahanan lateral acuan dua irisan, Z 160

Tabel 4.54 Tahanan lateral acuan empat irisan, Z 162

Tabel 4.55 Hasil Sambungan Analisis Sambungan 164

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Rangka Batang Atap Kayu 2

Gambar 1.2 Batang tarik Kayu 2

Gambar 1.3 Potongan Batang Tekan Tunggal dan Berganda 3

Gambar 1.4 Desain Struktur Bangunan Kayu 4

Gambar 1.5 Desain Struktur Bangunan Kayu Tampak Atas 4

Gambar 2.1 Bentuk-bentuk Konstruksi Kuda-kuda 8

Gambar 2.2 Plane Truss pada atap rumah 9

Gambar 2.3 Bagian batang truss pada atap rumah 10

Gambar 2.4 Space Truss pada stadium 10

Gambar 2.5 Arah longitudinal, radial dan tangensial 12

Gambar 2.6 Pengujian Kuat Tarik dan Tekan 19

Gambar 2.7 Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat dan Tegak Lurus 20

Gambar 2.8 Batang Tarik 24

Gambar 2.9 Batang Tekan 24

Gambar 2.10 Panjang tekuk, Ik 29

Gambar 2.11 Batang Tekan Tunggal 31

Gambar 2.12 Batang Tekan Berganda 32

Gambar 2.13 Jenis-jenis sambungan kayu 33

Gambar 2.14 Sambungan Paku 34

Gambar 2.15 Jenis Paku 34

Gambar 2.16 Sambungan Baut 35

Gambar 2.17 Jenis Paku 35

Gambar 2.18 Sambungan Bibir Lurus 37

Gambar 2.19 Sambungan Bibir Miring 37

Gambar 2.20 Sambungan Memanjang 37

Gambar 2.21 Faktor Serat Ujung, C

eg

40

Gambar 2.22 Faktor Baut Miring, C

tn

41

Gambar 2.23 Satu irisan 42

Gambar 2.24 Dua irisan 43

Gambar 2.25 Diamater sambungan baut 45

Gambar 3.1 Dimensi Kayu Damar 47

Gambar 3.2 Dimensi kadar air kayu 48

Gambar 3.3 Dimensi berat jenis kayu 49

Gambar 3.4 Dimensi kerapatan kayu 49

Gambar 3.5 Batang Tekan Tunggal 53

Gambar 3.6 Panjang tekuk, Ik 53

Gambar 3.7 Batang Tekan Berganda 55

Gambar 3.8 Panjang tekuk, Ik 55

Gambar 3.9 Desain Struktur Bangunan Kayu Tampak Depan (Sketchup) 57 Gambar 3.10 Desain Struktur Bangunan Kayu Tampak Samping (Sketchup) 58 Gambar 3.11 Desain Struktur Bangunan Kayu Tampak Atas (Sketchup) 58 Gambar 3.12 Desain Struktur Bangunan Kayu Atas (Autocad) 58 Gambar 3.13 Desain Struktur Bangunan Kayu Depan (Autocad) 58 Gambar 3.14 Struktur Bangunan Kayu Tampak Samping (SAP2000) 59 Gambar 3.15 Struktur Bangunan Kayu Tampak Depan (SAP2000) 59 Gambar 3.16 Struktur Bangunan Kayu Tampak Atas (SAP2000) 59

Gambar 3.17 Sambungan Takikan lurus 60

Gambar 3.18 Sambungan Takikan lurus (Sketchup) 60

Gambar 3.19 Sambungan Bibir Lurus 60

Gambar 3.20 Tampak Depan dan Belakang 61

Gambar 3.21 Tampak Sambungan Bibir Lurus (Sketchup) 61

Gambar 3.22 Penempatan Sambungan Baut 64

Gambar 4.1 Tampak 3D desain rangka Struktur Kayu pada SAP2000 66 Gambar 4.2 Tampak 3D desain rangka ikatan angin pada SAP2000 66

Gambar 4.3 Tampak 3D desain rangka kolom pada SAP2000 67

Gambar 4.4 Tampak 3D desain rangka main truss pada SAP2000 67

Gambar 4.5 Sampel pengujian kadar air. 67

Gambar 4.6 Sampel Pengujian Berat Jenis 68

Gambar 4.7 Sampel Pengujian Kerapatan Kayu 69

Gambar 4.8 Batang Tunggal di Kolom 79

Gambar 4.9 Batang Tunggal di Maintruss 79

Gambar 4.10 Batang Tunggal di Ikatan Angin 80

Gambar 4.11 Batang Berganda di Ikatan Angin 80

Gambar 4.12 Batang Berganda di Kolom 81

Gambar 4.13 Sambungan pada Satu irisan 159

Gambar 4.14 Sambungan pada Dua Irisan 160

Gambar 4.15 Sambungan pada Empat Irisan 162

BAB I.

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Bangunan adalah struktur buatan manusia biasanya disebut dengan rumah dan gedung sebagai sarana dan prasarana dalam kehidupan. Pemilihan bahan konstruksi tergantung dari sifat teknis, ekonomis dan segi keindahannya. Jika kayu sebagai bahan konstruksi maka perlu diketahui sifat-sifat kayunya.

Di Indonesia bangunan kayu umumnya digunakan untuk kolom atau tiang kayu, dinding kayu, tangga kayu, lantai kayu, jembatan kayu, kuda-kuda atap dan lainnya. Pemilihan kayu sebagai suatu bahan konstruksi dilakukan karena sifatnya yang ekonomis dan menarik dari segi estetika. Selama ini penggunaan bahan kayu tidak sepenuhnya ditinggalkan. (Ramadhan dan Murtinugraha, 2020).

Bahan material kayu yang sering digunakan sebagai bahan konstruksi bangunan digolongkan berdasarkan kelas dan klasifikasinya sesuai dengan jenis, keras dan keawetannya.

Kayu merupakan hasil hutan dari kekayaan alam yang mudah diproses. Kayu dianggap sebagai bahan material ortotropik artinya mempunyai tiga bidang sumbu simetris elastis yang tegak lurus satu sama lain yaitu longitudinal, radial dan tangendial. Kayu memiliki sifat yang dapat menentukan kekuatan dan kualitas kayu. Sifat propertis kayu terbagi dua yaitu sifat fisik dan sifat mekanik. Dimana untuk sifat kayu fisik yaitu : Berat jenis kayu, keawetan kayu, warna kayu, arah serat kayu, kesan raba, bau dan rasa, Higroskopis (sifat menyerap dan melepaskan), serta kadar air kayu. Dan untuk sifat mekanik pada kayu yaitu: kekuatan tarik (tensile strength), Kekuatan tekan (Compressive strength), kekuatan geser (Shear strength), Kekuatan lentur (Bending strength), sifat kekakuan (Stiffness), Sifat keuletan (Toughness), sifat kekerasan (Hardness), Dan sifat ketahanan belah (Cleavage resistance).

Rangka batang merupakan konstruksi rangka pada bangunan yang saling dihubungkan

dengan sendi pada ujungnya sehingga suatu bangunan membentuk segitiga sebagai pembuatan

kuda-kuda konstruksi atap. Konstruksi rangka batang kayu umum digunakan pada bangunan

rumah tinggal, perkantoran, hingga jembatan.

Gambar 1.1 Rangka Batang Atap Kayu

(A.G Tamrin, Teknik Konstruksi Bangunan Gedung Jilid 2)

Setiap susunan rangka batang harus mempunyai satu kesatuan yang kokoh untuk memikul beban yang bekerja. Kuda-kuda berfungsi sebagai penopang yang menyalurkan gaya tekan, sedangkan balok pada kuda-kuda sebagai penahan gaya tarik, dan menerima gaya tekan.

Gaya tarik merupakan gaya yang bekerja pada suatu titik dan arah gayanya meninggalkan titik. Untuk menghitung batang tarik tersebut perlu mengetahui tegangan ijin tarik dari kayu yang digunakan. Batang tarik dan batang tekan akan mengalami perlemahan akibat alat-alat sambung yaitu: baut, paku dan pasak.

Gambar 1.2. Batang Tarik Kayu

Pada struktur rangka banyak yang menerima beban tekan dengan adanya gaya tekan

dapat menimbulkan tertekuknya batang. Batang tekan tersebut dapat berupa batang tekan tunggal

dan batang tekan berganda. Untuk mendukung beban cukup besar dibutuhkan dimensi batang

tekan tunggal yang besar. Penggabungan elemen batang tekan dilakukan dengan menggunakan

klos ditempatkan antara elemen batang tekan dengan alat sambungan.

Gambar 1.3. (a) potongan batang tekan tunggal, (b) Potongan batang tekan ganda (Laintarawan, I Putu , dkk, Konstruksi Kayu, 2009)

Dengan demikian banyak perencanaan konstruksi bangunan kayu tidak disertai adanya perhitungan secara material dan struktur, hanya mengandalkan insting dari designer bangunan kayu, Sering kali merasa bahwa mengumpulkan data dan informasi tentang bangunan kayu dan beban-beban yang bekerja telah cukup memadai perencanaan tersebut. Perencanaan antara lain untuk menentukan fungsi struktur, bentuk yang sesuai, efisien dan bentuk yang estetika.

Oleh karena itu pada masa sekarang ini di Indonesia sebagai Negara berkembang yang mempunyai kekayaan alam akan kayu harus dapat memanfaatkan kayu demi perkembangan pembangunan dan keindahan akan bangunan kayu. Dalam perencaan Bangunan kayu harus berdasarkan peraturan-peraturan yang berlaku dan didasari dengan perhitungan.

Berdasarkan uraian di atas, maka penelitian ini menggunakan kuat acuan SNI 7973:2013 untuk menentukan prosedur perencanaan kuat tarik, kuat tekan tunggal dan berganda pada bangunan kayu dengan mutu kayu berdasarkan SNI 7973:2013.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas dengan mengambil studi kasus pada Bangunan Kayu, maka diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut:

1. Menghitung gaya-gaya batang dari bangunan kayu sesuai panduan yang berlaku?

2. Bagaimana merencanakan dimensi batang tarik dari komponen tarik struktur?

3. Bagaimana merencanakan dimensi batang tekan tunggal dan berganda dari komponen tekan struktur?

4. Bagaimana merencanakan sambungan struktur?

Gambar 1.4. Desain Struktur Bangunan Kayu (Sketchup)

Gambar 1.5. Desain Struktur Bangunan Kayu Tampak Atas (Sketchup) 1.3 Tujuan Penelitian

Tugas akhir ini diharapkan bertujuan untuk:

Merencanakan komponen batang tarik, batang tekan tunggal dan berganda, serta sambungan pada struktur bangunan kayu secara optimal sesuai dengan panduan yang berlaku.

1.4 Batasan Masalah

Dengan memperhatikan uraian diatas serta mengingat keterbatasan waktu, kemampuan, dan prasarana pendukung serta luasnya permasalahan yang ada, maka penulis membatasi permasalahan pada :

1. Pembebanan sesuai SNI 1727:2013

2. Analisis dimensi batang tarik dan tekan tunggal dan berganda dan sambungan pada bangunan kayu sesuai dengan standar SNI 7973:2013

3. Nilai desain Acuan yang digunakan pada perencanaan dihitung berdasarkan nilai kuat acuan

secara visual.

4. Kayu yang digunakan adalah kayu damar.

5. Analisis gaya batang menggunakan SAP2000.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian yang diharapkan antara lain:

a. Memberikan wawasan mengenai bangunan kayu.

b. Mengetahui sifat fisis pada kayu seperti kadar air, berat jenis dan kerapatan kayu.

c. Mengetahui perencanaan batang tarik, batang tekan tunggal dan berganda serta sambungan pada bangunan kayu.

d. Mahasiswa atau pihak lain yang akan membahas tugas akhir dengan topik yang sama.

e. Pihak-pihak yang membutuhkan informasi dan mempelajari hal-hal yang dibahas dalam laporan tugas akhir.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini disusun per bab, pada setiap bab terdiri dari beberapa bagian yang diuraikan secara rinci. Sistemtika penulisan pada masing-masing bab adalah sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan

Pada bab ini dibahas tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, diagram alur penelitian serta sistematika penulisan dalam tugas akhir yang digunakan.

BAB II Tinjauan Pustaka

Pada bab ini dibahas tentang uraian dari literatur atau referensi yang menjadi acuan dalam penulisan tugas akhir yaitu materi tentang kayu damar, desain kayu, pembebanan bangunan kayu, dan pengujian yang akan dilakukan.

BAB III Metodologi Penelitian

Pada bab ini dibahas tentang tahapan-tahapan penelitian serta metode yang digunakan dalam menyelesaikan tugas akhir.

BAB IV Hasil dan Pembahasan

Pada bab ini berisikan pembahasan tentang analisis data dari hasil rasio perbandingan mutu kayu

BAB V Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh dari bab-bab sebelumnya.

1.7 Jadwal Penelitian

NO Jenis Kegiatan Bulan

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Studi literatur

2 Persiapan data dan sampel 3 Pengujian material dan bahan 4 Pengolahan data dan hasil 5 Analisis data dan kesimpulan 6 Publikasi seminar hasil

Tabel 1.1 Jadwal penelitian

BAB II.

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bangunan

Bangunan adalah suatu konstruksi teknik yang ditanam secara tetap pada tanah atau perairan dengan perencanaan dan pelaksanaan pembuatan maupun perbaikan bangunan. Secara umum suatu bangunan berfungsi untuk mendapatkan kualitas bangunan yang kokoh secara ekonomis tergantung jenis bangunannya.

Bangunan kayu merupakan suatu elemen yang susunannya adalah kayu.

Bangunan rangka kayu (wooden truss) termasuk tipe klasik yang sudah banyak tertinggal mekanika bahannya. Menurut (Zacoeb) rangka merupakan sambungan rangka satu dengan yang lain pada kedua ujungnya, sehingga rangka berbentuk segitiga. Sumbu batang berhimpit dengan garis penguhubung antara kedua ujung sendi.

Analisis rangka batang sederhana terdiri dari 3 tahap, yaiyu:

1. Memeriksa kekauan rangka atau kestabilan konstruksi 2. Menghitung keseimbangan gaya luar, atau reaksi perletakan 3. Menghitung keseimbangan gaya dalam, atau gaya-gaya batang Jenis bangunan dapat dibedakan menjadi:

a) Bangunan teknik sipil kering, antara lain meliputi: bangunan rumah, gedung-gedung. Monumen, pabrik, gereja, masjid dan sebagainya.

b) Bangunan teknik sipil basah, antara lain meliputi: bendungan, bangunan irigasi, saluran air, dermaga pelabuhan, turap-turap, jembatan dan sebagainya.

Menurut SNI 03-3527-1994, penggolongan kayu bangunan dibagi dalam 3 golongan pemakaian yaitu:

a) Kayu bangunan struktural ialah kayu bangunan yang digunakan untuk bagian struktural bangunan dan penggunaannya memerlukan perhitungan beban.

b) Kayu bangunan non-struktural ialah kayu bangunan yang digunakan untuk

bagian bagunan yang penggunaannya tidak memerlukan perhitungan

beban.

c) Kayu bangunan untuk keperluan lain ialah kayu bangunan yang digunakan sebagai bahan bangunan penolong ataupun bangunan sementara.

Bagian-bagian Bangunan yaitu:

a) Bangunan bawah yaitu bagian-bagian yang terletak dibawah muka lantai yang ada dalam tanah untuk menahan berat bangunan.

b) Bagian atas yaitu bagian-bagian yang ada diatasnya seperti kolom, dan rangka atap.

2.2. Konstruksi Rangka Atap

Konstruksi rangka atap adalah suatu bentuk konstruksi untuk menyangga atap yang terdiri dari : kuda-kuda, gording, dan lain-lain. Konstruksi rangka atap umumnya dibuat dari bahan kayu yang menggunakan ukuran dimensi yang relatif sama. Baik penggunaan rangka atap bentang pendek (2 - 4 meter), bentang sedang (4 – 8 meter), dan bentang panjang (>8 meter).

Penopang rangka atap di susunan balok kayu yang membentuk segitiga disebut kuda-kuda. Kuda-kuda merupakan suatu konstruksi yang terletak pada bagian atas dari suatu bangunan yang berfungsi sebagai penutup dari panas maupun hujan. Konstruksi kuda-kuda kayu ialah susunan rangka batang untuk mendukung beban atap termasuk berat sendiri. Kuda-kuda kayu merupakan penyangga pada struktur atap dengan bentang maksimal 12 meter. Kuda-kuda termasuk struktur framework (truss) dengan manggunakan material kayu yang berfungsi menerima beban dari atap.

Pada konstruksi kuda-kuda kayu untuk statiknya dianggap sebagai konstruksi statis tertentu yaitu ditumpu pada sendi dan rol. Bentuk rangka batang bermacam-macm sesuai dengan fungsi dan konstruksi.

Bentuk-bentuk konstruksi kuda-kuda:

Gambar 2.1. Bentuk-bentuk konstruksi kuda-kuda

2.3. Struktur Rangka

Struktur rangka merupakan struktur utama pendukung berat bangunan dan beban luar yang bekerja. Untuk bangunan sederhana, rangka bangunan dapat dibuat dari tiang-tiang kayu (kolom) yang saling dihubungkan oleh batang-batang datar (balok). Pada bangunan bertingkat sederhana umumnya berupa struktur rangka portal (frame structure) dimana terdapat kerangka dari kolom dan balok.

Rangka bangunan harus dibuat dengan beberapa persyaratan :

1. Mempunyai kekuatan dan kestabilan yang mantap untuk memberikan bentuk yang permanen dan mampu mendukung konstruksi atap.

2. Dapat memberikan keindahan

3. Dibuat dengan bentuk sedemikian sehingga dapat memberikan kenyamanan tinggal bagi penghuni.

Sistem struktur rangka batang (Truss) merupakan struktur yang tersusun elemen linier (batang) yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga sehingga membentuk rangka stabil atau tidak mudah berubah, aman (tidak runtuh dan tidak membahayakan), dan nyaman (defleksi yang terjadi tidak besar). Dimana harus diketahui gaya-gaya batang pada rangka yaitu batang tarik (tension force) atau tekan (compression force). Macam-macam struktur rangka batang adalah :

a) Plane Truss (Rangka Batang Bidang)

Gambar 2.2. Plane truss pada atap rumah

Plane truss merupakan truss yang elemen dan joint berada dalam suatu

bidang 2 dimensi dengan sambungan pin untuk membentuk sebuah struktur yang

kaku dan stabil disebut truss (rangka batang). Jenis struktur truss banyak

digunakan dalam jembatan, atap rumah, gedung dan menara.

Gambar 2.3. Bagian batang truss pada atap rumah

Dimana rangka pada 2 batang umumnya terdiri dari bagian atas (top chord), bagian bawah (bottom chord) dan bagian tengah (web). Dapat dilihat pada Gambar 2.4.

b) Space Truss (Rangka Tuang)

Truss yang memiliki elemen-elemen dan joint-joint yang membentuk 3 dimensi. Bentuk dasar penyusun space truss adalah limas (tetrahedron). Dalam aplikasinya, space truss atap dikembangkan dalam beberapa bentuk relevan yaitu Structure planes, Structure voutees, Double pentes, Dome dan Piramida.

Gambar 2.5. Space truss pada stadium 2.4. Pembebanan pada Bangunan

Persyaratan minimum yang digunakan sesuai dengan standar dari SNI

1727:2013 Pembebanan untuk Bangunan. Peraturan ini berisi ketentuan teknis

untuk menghitung aksi nominal, definisi tipe aksi, serta faktor beban yang

digunakan untuk menghitung besarnya aksi rencana. Pembebanan ini juga dapat

digunakan untuk penilaian/evaluasi struktur bangunan yang sudah operasi.

2.4.1. Beban akibat berat sendiri (MS)

Berat sendiri adalah berat dari bangunan dan elemen-elemen struktural yang dipikulnya. Berat tersebut termasuk berat material dan bagian bangunan yang ditambah dengan non struktural yang dianggap tetap. (SNI 1727:2013)

2.4.2. Beban angin

Beban angin adalah beban yang bekerja pada suatu struktur, akibat pengaruh struktur yang memblok aliran angin sehingga menjadi tekanan. Beban angin terbagi dua yaitu tekanan angin horizontal dan tekanan angin vertikal. (SNI 1727:2013). Tekanan angin yang ditentukan pada pasal ini diasumsikan disebabkan oleh angin rencana dengan kecepatan dasar (Vb) sebesar 90 hingga 126 km/jam dan diasumsi terdistribusi secara merata pada permukaan yang terekspos oleh angin (SNI 1725, 2016, p. 56).

2.4.3. Beban hidup

Beban hidup terjadi akibat penghuni dan pengguna suatu bangunan dan beban yang bersifat sementara yang tidak termasuk beban konstruksi dan beban lingkungan. (SNI 1727:2013)

2.4.4. Beban hujan

Beban hujan adalah semua beban yang bekerja pada gedung yang disebebakan oleh hujan. Diakibatkan oleh pergerakan angin yang mengenai atau melalui bagian dari struktur bangunan. (SNI 1727:2013)

2.4.5. Kombinasi Pembebanan

Kombinasi Pembebanan (Menurut SNI 7973 – 2013) yaitu:

1. Kombinasi 1 = 1,4D

2. Kombinasi 2 = 1,2D+ 1,6L + 0,5 (Lr atau R) 3. Kombinasi 3 = 1,2D+ 1,6 R + L

4. Kombinasi 4 = 1,2D + 1,6R+ 0,5 W 5. Kombinasi 5 = 1,2D +1,0W + L + 0,5R 6. Kombinasi 6 = 0,9D + 1W

2.5. Kayu

Kayu merupakan suatu bahan yang dihasilkan dari sumber kekayaan alam,

bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan batang sesuai dengan

keinginan. Material Kayu merupakan salah satu bahan konstruksi yang

mempunyai berat jenis ringan dan proses pengerjaannya dapat dilakukan dengan mudah dan peralatan yang sederhana. Sebagai bahan dari alam, kayu dapat terurai secara sempurna sehingga tidak ada istilah limbah pada konstruksi kayu. (Rilatupa, 2016)

Penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi tidak hanya didasari oleh kekuatannya saja, tetapi juga didasari oleh segi keindahannya. Secara alami kayu memiliki bermacam-macam warna dan bentuk serat sehingga untuk bangunan dengan material kayu tidak banyak memerlukan beberapa tambahan, Beberapa yang perlu diperhatikan yaitu sifat-sifat dan jenis-jenis serta faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu, sambungan dan keawetan kayu.

Gambar 2.5. Arah longitudinal, radial dan tangensial pada batang kayu Kayu yang berasal dari berbagai jenis pohon memiliki sifat yang berbeda dari satu pohon dengan yang lain. Perbedaan sifat-sifat ini menyebabkan

perbedaan arah dan kekuatan kayu. Kekuatan kayu arah longitudinal lebih besar dibandingkan arah yang lain dapat dilihat pada Gambar 2.5.

2.5.1. Kelebihan Kayu

a. Mudah di dapat dan relatif murah harganya dibandingan dengan material baja dan beton.

b. Mudah dikerjakan tanpa alat khusus.

c. Isolasi panas sehingga rumah terasa sejuk d. Bentuknya indah alami sebagai hiasan ruangan.

2.5.2. Kekurangan dari Kayu

a. Mudah terbakar

b. Kekuatan dan keawetan kayu tergantung dari jenis dan umur pohonnya.

c. Kurang tahan terhadap pengaruh cuaca.

d. Rentan terhadap rayap.

2.5.3. Sifat kayu

Kayu dikenal oleh masyarakat memiliki sifat-sifat yang baik untuk dimanfaatkan, antara lain batangnya kuat, ulet, keras, mudah dibelah, mudah dibentuk dan mudah dikerjakan serta ringan sehingga mudah diangkat. Kayu merupakan bahan alam yang tidak homogen disebabkan oleh pola pertumbuhan batang dan kondisi lingkungan pertumbuhan yang sering tidak sama. Dalam pemanfaatannya kayu dapat mengalami kerusakan akibat serangga, jamut dan pengerjannya. (Taufik, Desmaliana dan Pribadi, 2019).

2..5.3.1. Sifat Fisis Kayu

Menurut Haygreen dan Bowyer (1998) ada 2 sifat fisik kayu yaitu:

a. Kadar air kayu normal

Banyaknya kandungan air yang terdapat pada kayu dalam persen terhadap berat kering oven. Kadar air dapat mempengaruhi kekuatan kayu. Apabila kadar air suatu kayu menurun maka kekuatan kayu tersebut semakin meningkat.

(Manuhuwa, 2007). Dengan demikian nilai kadar air kayu normal dapat dihitung dengan persamaan berikut:

𝐾𝐴% =

^{𝐵𝐾−𝐵𝐾𝑂}

𝐵𝐾𝑂

× 100% (2.1)

Keterangan:

KA= Kadar air kayu (%) BK= Berat kayu (gr)

BKO =Berat kering oven (gr) b. Berat jenis kayu

Berat jenis kayu ialah perbandingan antara berat per volume kayu tertentu

dengan volume air . Kayu memiliki berat jenis yang berbeda-beda berkisar antara

0,2-1,28. Berat jenis kayu bervariasi diantara berbagai jenis pohon dan diantara

pohon dari satu jenis yang sama karena perbedaan zat penyusun dinding sel dan

kandungan zat ekstraktif. Oleh karena itu berat jenis kayu tergantung dari kadar

airnya. Semakin besar kayu maka kekuatannya semakin besar dan sebaliknya.

(Sucipto, 2009)

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi berat jenis kayu dalam hubungan dengan kekuatan kayu yaitu:

1. Susunan dari masing-masing sel kayu

2. Ketebalan dinding sel, semakin besar dinding sel semakin besar berat jenisnya.

3. Komposisi kimia dari dinding sel atau ukuran dan jumlah pori.

Dengan demikian nilai Berat jenis kayu dapat dihitung dengan persamaan berikut:

BJ =

^BK/VN

K Air

(2.2)

Keterangan:

BJ = Berat Jenis B

_K

= Berat kayu (gr) V

_N

= Volume kayu (cm

³

) K air = Kerapatan air 1 gr/cm

³

Tabel 2.1. Klasifikasi Jenis Kayu Berdasarkan Berat Jenis (SNI 7973:2013) 2.5.3.2.Klasifikasi Mutu Kayu

Klasifikasi mutu kayu merupakan penggolongan kayu secara visual terkait dengan kualitas muka kayu: seperti : cacat, pola serat, dan keseluruhan batang, serta kadar air kayu. Kelas Mutu kayu berdasarkan PKKI 1961 NI 5 dibedakan menjadi 2 yaitu: kayu kelas mutu A dan mutu B seperti pada tabel dibaawah ini.

No Nama Jenis Kayu Berat Jenis 1 Akasia 0,52 (0,47-0,58) 2 Bungur 0,69 (0,58-0,81)

3 Damar 0,48 (0,43-0,54)

4 Durian 0,57 (0,42-0,69)

5 Jabon 0,42 (0,29-0,56)

6 Jati 0,67 (0,62-0,75)

7 Karet 0,59 (0,47-0,73)

Syarat-syarat Kelas Mutu A Kelas Mutu B

Kadar Air Kering udara ≤ 15% 15-30%

Besarnya mata kayu ≤ 1/6 lebar balok dan ≤ 1/4 lebar balok dan

≤ 3,5 cm ≤ 5 cm

Besarnya kandungan Wanvlak ≤ 1/10 lebar muka kayu

≤ 1/10 lebar muka kayu

Miring arah serat Tangen max ≤ 1/10 ≤ 1/7

Retak-retak arah radial ≤ 1/4 tebal kayu ≤ 1/3 tebal kayu Retak-retak menurut lingkar tumbuhan ≤ 1/5 tebal kayu ≤ 1/4 tebal kayu

Tabel 2.2. Klasifikasi Mutu Kayu Berdasarkan PKKI 1976 NI 5 2.5.3.3.Klasifikasi Kekuatan kayu

Klasifikasi kekuatan kayu didasarkan pada kekuatan lentur dan kekuatan tekan pada keadaan kayu kering udara. Kekuatan lentur ditentukan berdasarkan tegangan lentur maksimum yang diterima oleh kayu hingga putus (tegangan lentur mutlak). Sedangkan tekan ditentukan berdasarkan tegangan tekan maksimum yang diterima oleh kayu hingga pecah (tegangan tekanan mutlak). Besarnya angka tegangan dinyatakan dalam satuan Kg/cm

³

. Biasanya semakin kuat suatu jenis kayu maka semakin besar berat jenis kayunya.

Kelas

Kuat Berat Jenis Tegangan lentur mutlak Tegangan Tekanan Mutlak

I ≥ 0,90 ≥ 1100 ≥ 650

II 0,90-0,60 1100-725 650-425

III 0,60-0,40 725-500 425-300

IV 0,40-0,30 500-360 300-215

V ≤ 0,30 < 360 <215

Tabel 2.3. Klasifikasi Kuat Kayu Berdasarkan PKKI 1976 NI 5

2.5.3.4. Klasifikasi Keawetan Kayu

Kalsifikasi keawetan kayu didasarkan pada keawetan kayu terhadap

pengaruh kelembapan, iklim (air dan teik matahari), rayp dan serangga lain, serta

perlakuan kayu dalam pemakaian sebagai konstruksi. Berdasarkan Peraturan

Konstruksi Kayu Indonesia (1961) keawetan I,II,III,IV dan V. Lama pemakaian

kayu pada konstruksi lingkungan atau sifat pemakaian setiap kelas keawetan kayu ditunjukkan pada Tabel dibawah ini.

Kelas Awet I II III IV V

Selalu berhubungan dengan tanah

lembab 8 thn 5 thn 3 thn Sangat

pendek

Sangat pendek Hanya dipengaruhi cuaca, tetapi

tidak terendam air dan tidak

kekurangan udara 20 thn 15 thn 10 thn Beberapa tahun

Sangat pendek dan tidak kekurangan udara

Dibawah atap, tidak berhubungan

dengan tanah tidak

terbatas

tidak terbatas

sangat lama

beberapa

tahun pendek tanah lembab dan tidak kekurangan

udara

Seperti diatas tetapi dipelihara dengan baik dan dicat dengan teratur

tidak terbatas

tidak terbatas

tidak

terbatas 20 thn 20 thn

Serangan rayap tanah tidak

terbatas jarang cepat sangat cepat

sangat cepat

Tabel 2.4. Klasifikasi Keawetan Kayu Berdasarkan PKKI 1976 NI 5 2.6. Kuat Acuan Kayu Secara Visual

a. Kerapatan Kayu

Kerapatan kayu adalah perbandingan massa atau berat kayu dengan volume kayu awal. Pada umumnya kualitas kayu sebagai bahan bangunan tergantung dari kerapatan. Kerapatan berhubungan dengan proporsi volume rongga sel. Dengan demikian nilai kerapatan kayu normal dapat dihitung dengan persamaan berikut:

𝐾 =

^𝐵𝑁

𝑉𝑁

= (2.3)

Keterangan:

𝐾 = Kerapatan kayu (gr/cm

³

) 𝐵

_𝑁

= Berat kayu (gr)

𝑉

_𝑁

= Volume kayu (cm

³

)

b. Berat Jenis pada saat kondisi lapangan (G

_M

)

Dengan nilai berat jenis saat kondisi lapangan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

𝐺

_𝑀

=

^𝐾

(1000×(1+^𝐾𝐴

100)

= (2.4)

Keterangan:

𝐺

_𝑀

=Berat jenis kondisi lapangan 𝐾 = Kerapatan kayu (gr/cm

³

) 𝐾𝐴= Kadar air kayu (%)

c. Berat Jenis Dasar (𝐺

_𝑏

)

Dengan nilai berat jenis dasar dapat dihitung dengan persamaan berikut:

𝐺

_𝑏

=

^𝐺𝑀

(1+0,265×𝑎×𝐺_𝑀)

= (2.5)

Dengan 𝑎 =

^{(30 −𝐾𝐴)}

30

(2.6)

Keterangan:

𝐺

_𝑏

=Berat jenis dasar

𝐺

_𝑀

=Berat jenis kondisi lapangan 𝐾𝐴= Kadar air kayu (%)

d. Berat Jenis pada kadar air 15% (𝐺

₁₅

)

Dengan nilai berat jenis pada kandungan air 15% dapat dihitung dengan persamaan berikut:

𝐺

₁₅

=

^𝐺𝑏

(1−0,133×𝐺_𝑏)

(2.7)

Keterangan:

𝐺

₁₅

= Berat pada kadar air 15%

𝐺

_𝑏

= Berat jenis dasar

e. Modulus Elastisitas Kayu (𝐸

_𝑊

)

Dengan nilai berat jenis pada kandungan air 15% dapat dihitung dengan persamaan berikut:

𝐸

_𝑊

= 16000 × 𝐺

^0,71

(2.8)

Keterangan:

𝐸

_𝑊

= Modulus elastisitas (MPa)

𝐺 = Berat jenis kadar air

Kode Mutu

Nilai Desain Acuan (MPa = N/mm

²

)

Modulus Elastisitas Acuan

(MPa = N/mm

²

)

F

b

F

t

F

c//

F

v

F

_𝑐⊥

E

W

E

min

E25 26.0 22.9 18.0 3.06 6.11 25000 12500

E24 24.4 21.5 17.4 2.87 5.74 24000 12000

E23 23.2 20.5 16.8 2.73 5.46 23000 11500

E22 22.0 19.4 16.2 2.59 5.19 22000 11000

E21 21.3 18.8 15.6 2.50 5.00 21000 10500

E20 19.7 17.4 15.0 2.31 4.63 20000 10000

E19 18.6 16.3 14.5 2.18 4.35 19000 9500

E18 17.3 15.3 13.8 2.04 4.07 18000 9000

E17 16.5 14.6 13.2 1.94 3.89 17000 8500

E16 15.0 13.2 12.6 1.76 3.52 16000 8000

E15 13.8 12.2 12.0 1.62 2.24 15000 7500

E14 12.6 11.2 11.1 1.49 2.96 14000 7000

E13 11.8 10.4 10.4 1.39 2.78 13000 6500

E12 10.6 9.4 9.4 1.25 2.50 12000 6000

E11 9.1 8.0 8.0 1.06 2.13 11000 5500

E10 7.9 6.9 6.9 0.93 2.13 10000 5000

E9 7.1 6.3 6.3 0.83 1.67 9000 4500

E8 5.5 4.9 4.9 0.65 1.30 8000 4000

E7 4.3 3.8 3.8 0.51 1.02 7000 3500

E6 3.1 2.8 2.8 0.37 0.74 6000 3000

E5 2.9 1.7 1.7 0.46 0.46 5000 2500

Tabel 2.5 Nilai Desain dan Modulus Elastisitas Lentur Acuan (Badan Estándar Nasional, SNI 7973:2013).

Keterangan :

E

W

= Modulus elastis lentur F

b

= Kuat lentur

F

t

= Kuat tarik

F

c//

= Kuat tekan sejajar serat

F

_𝑐⊥

= Kuat tekan tegak lurus F

v

= Kuat geser

2.7. Sifat Mekanika Kayu 2.7.1. Kuat Tarik kayu

Kemampuan kayu untuk menahan beban tarik. Kekuatan tarik dibedakan menjadi kekuatan tarik sejajar serat dan kekuatan tarik tegak lurus serat. Uji kekuatan tarik dilakukan dengan cara merampingkan bagian tengah kayu spesimen. Bagian yang ramping merupakan bagian yang diamati kerusakannya, apabila kerusakan tidak terjadi maka data tidak valid dan pengujian harus diulang dengan spesimen yang baru. (Berdasarkan SNI 7973:2013).

σ

_tr

=

Beban Maksimum Luas Penampang

=

^P

A

(𝑁/𝑚𝑚

²

) (2.9)

Keterangan :

P = beban maksimum (N) A = luas penampang (mm

²

)

(a) (b)

Gambar 2.6. (a) pengujian kuat tarik sejajar serat (b) kuat tarik tegak lurus serat 2.7.2. Kuat Tekan Kayu

Kemampuan kayu untuk menahan beban tekan. Kekuatan tekan ini dibedakan menjadi uji kekuatan tekan sejajar serat dan uji kekuatan tekan tegak lurus serat. Spesimen dibedakan menjadi batang pendek dan batang panjang. Pada batang pendek sifat kekakuan batang tidak berperan pada kekuatan batang, sedangkan batang panjang sangat berperan terhadap kekuatannya maka perlu diperhatikan faktor tekuk. Semakin tinggi sifat kekakuan batang maka kekuatannya semakin besar. (Berdasarkan SNI 7973:2013).

Kegagalan akibat uji tekan yaitu :

a. Kegagalan tekuk (buckling failure) yaitu suatu proses dimana kayu tidak

mampu mempertahankan bentuk aslinya yang kemudian ditandai dengan

pecah (failure).

b. Kegagalan geser (split) yaitu terjadinya retakan arah longitudinal pada kayu akibat uji tekan.

c. Kegagalan tekuk dan geser, kegagalan bambu kombinasi tekuk dan geser yang terjadi bersamaan saat bambu akan failure.

σ

_tk

=

Beban Maksimum Luas Penampang

=

^P

A

(𝑁/𝑚𝑚

²

) (2.10)

Keterangan :

P = beban maksimum (N) A = luas panampang (mm

²

)

(a) (b)

Gambar 2.7. (a) pengujian kuat tekan sejajar serat (b) kuat tekan tegak lurus serat (SNI 7973:2013)

2.8. Analisis Dimensi Batang Tarik dan Tekan

Dalam menganalisis dimensi batang tekan dan tarik pada “Bangunan Kayu”

menggunakan SNI 7973:2013 “Spesifikasi desain untuk konstruksi kayu”.

memberikan persyaratan untuk desain dengan menggunakan metode sebagai berikut;

1.

Desain Tegangan Izin (DTI)

2. Desain Faktor Beban Ketahanan (DFBK)

Analisis “Bangunan Kayu” menggunakan konsep LRFD (Load Resistance Fcator Design) dikarenakan konsep LRFD lebih mendekati kondisi sebenarnya.

Dalam SNI 7973:2013 “Spesifikasi desain untuk konstruksi kayu” pendesainan dibagi terhadap 6 macam kayu yaitu:

1. Kayu gergajian

2. Kayu glulam struktural

3. Tiang dan pancang kayu bundar 4. I-joist kayu prapabrikasi

5. Kayu komposit struktural

6. Panel kayu struktural

Maka dalam perencanaan batang tarik dan tekan tunggal dan berganda pada bangunan kayu menggunakan kayu gergajian.

2.8.1. Analisis Desain Batang Tarik

Berdasarkan SNI 7973:2013 mendesain dengan kayu gergajian dari

“Spesifikasi desain untuk konstruksi kayu” dalam mendesain kayu gergajian nilai desain acuan harus dikalikan dengan faktor koreksi pada tabel berikut:

Tabel 2.6. Keberlakuan faktor koreksi untuk kayu gergajian (SNI 7973:2013)

a. Faktor Layan Basah, 𝑪

_𝑴

Jika kayu yang digunakan melebihi kadar air 19% untuk periode waktu lama, nilai desain harus dikalikan dengan faktor layan basah 𝐶

_𝑀

= 1.0

b. Faktor Temperatur, 𝑪

_𝒕

Nilai desain acuan harus dikalikan dengan faktor temperatur, 𝐶

_𝑡

, di dalam tabel 2.1 untuk komponen struktural yang akan mengalami pengeskopsan tetap pada temperatur 65,5⁰C.

Nilai Desain Acuan

Kondisi Kadar Air Layang

C

t

T≤ 38⁰C 38⁰C<T≤ 52⁰C 52⁰C<T≤ 65⁰C

F

t

, E, E

min

Basah atau

Kering 1,0 0,9 0,9

F

b

, F

v

, F

c

dan F

c⸥

Kering 1,0 0,8 0,7

Basah 1,0 0,7 0,5

Tabel 2.7. Faktor temperatur, 𝐶

_𝑡

(SNI 7973:2013)

Hanya

DTI DTI dan DFBK Hanya DFBK

Faktor Durasi Beban Faktor Layan Basah Faktor Temperatur Faktor Ukuran Faktor Tusukan Faktor Konversi Faktor Ketahana nFaktor Efek Waktu

KF ϕ

Ft’ =Ft x CD CM Ct CF Ci 2.7 0.8 λ

c. Faktor Ukuran, 𝑪

_𝑭

Nilai desain tarik dan tekan sejajar serat acuan untuk kayu dimensi yang tebalnya 50,8 sampai 101,6 mm dan harus dikalikan dengan faktor koreksi yang ditetapkan yaitu 1,0.

d. Faktor Tusukan, 𝑪

_𝒊

Nilai desain harus dikalikan dengan faktor tusukan, 𝐶

_𝑖

berikut pada tabel, apabila kayu dimensi dipotong sejajar serat pada tinggi 10,16 mm, panjang maksimum 9,53 mm, dan densitas tusukan sampai 11840/ 𝑚

²

. Faktor tusukan harus ditentukan dengan pengujian atau dengan perhitungan menggunakan penampang tereduksi untuk pola tusukan yang melebihi batas-batas tersebut.

Nilai desain 𝑪

_𝒊

E, 𝐸

_𝑚𝑖𝑛

0,95

F

b

, F

t

, F

c

, F

v

0,80

F

c

˔ ^1,00

Tabel 2.8. Faktor Tusukan, 𝑪

_𝒊

(SNI 7973:2013) e. Faktor Konversi Format, K

F

Aplikasi Properti K

F

Komponen Strukturr

F

b

2,54

F

t

2,70

F

v,

F

rt,

F

s

2,88

F

c

2,40

F

c

˔ ^1,67

𝐸

_𝑚𝑖𝑛

1,76

Semua Sambungan (semua nilai Desain) 3,32

Tabel 2.9. Faktor Konversi Forma, K

F

(SNI 7973:2013) f. Faktor Ketahanan, ϕ

t

Aplikasi Properti Simbol Nilai

Komponen Strukturr

F

b

Φ

b

0,85

F

t

Φ

t

0,80

F

v,

F

rt,

F

s

Φ

v

0,75

F

c,

F

c

˔ ^Φ

^c

^0,90

𝐸

_𝑚𝑖𝑛

Φ

s

0,85

Sambungan (semua) Φ

z

0,65

Tabel 2.10. Faktor Ketahanan, ϕ

t

(SNI 7973:2013) g. Faktor Efek Waktu, 𝝀

Faktor efek waktu, λ bervariasi terhadap kombinasi beban dan ditujukan untuk mendapatkan indeks reliabilitas target yang konsisten untuk skenario beban yang direpresentasikan dengan kombinasi beban yang berlaku.

Kombinasi beban yang berlaku dapat dilihat pada tabel berikut:

Kombinasi Beban λ

1.4 (D+F) 0.6

1.2 (D+F) + 1.6 (H) + 0.5 (L

r

atau R) 0.6

1.2(D+F)+1.6(L+H)+0.5(L

r

atau R) 0.7 apabila L adalah gudang 0.8 apabila L adalah hunian 1.25 apabila L adalah impak 1.2D + 1.6(L

r

atau R) atau (L atau 0.8W) 0.8

1.2D + 1.6W + L + 0.5(L

r

atau R) 1.0

1.2D + 1.0E + L 1.0

0.9D + 1.6W + 1.6H 1.0

0.9D +1.0E +1.6H 1.0

Tabel 2.11. Faktor efek waktu, 𝜆 (SNI 7973:2013) 2.8.1.1.Analisis Dimensi Batang Tarik

Analisis Batang disebut sebagai batang tarik, apabila arah gaya menarik

batang. Hal penting yang harus dilakukan adalah menetapkan besarnya gaya yang

bekerja pada batang, kemudian menetapkan besarnya tegangan ijin kayu. Berbeda

dengan tegangan ijin bahan beton dan baja yang relatif tetep, sedangkan tegangan

ijin kayu berubah-ubah. Dimana tegangan ijin kayu akan berbeda jika arah serat

dan arah gayanya berbeda. Gaya atau tegangan tarik sejajar serat aktual harus

didasarkan atas luas penampang neto dan tidak boleh melebihi nilai desain tarik

terkoreksi.

Gambar 2.8. Batang Tarik

𝑇

_𝑈

≤ 𝑇

^′

(2.12)

Keterangan :

𝑇

_𝑈

= Gaya tarik terfaktor 𝑇

^′

= Tahanan tarik terkoreksi

𝑇

^′

= 𝐹𝑡

^′

× 𝐴

_𝑛

(2.13)

Keterangan :

𝐹𝑡

^′

= Kuat tarik sejajar serat terkoreksi 𝐴

_𝑛

= Luas penampang neto

2.8.2. Analisis Desain Batang Tekan

Berdasarkan SNI 7973:2013 mendesain dengan kayu gergajian dari

“Spesifikasi desain untuk konstruksi kayu” dalam mendesain kayu gergajian nilai desain acuan harus dikalikan dengan faktor koreksi pada tabel berikut:

Tabel 2.12. Keberlakuan faktor koreksi untuk kayu gergajian (SNI7973:2013)

Gambar 2.9. Batang Tekan Hanya

DTI DTI dan DFBK Hanya DFBK

Faktor Durasi Beban Faktor Layanan Basah Faktor Temperatur Faktor Kondisi Perlakuan Faktor Stabilitas Kolom Faktor Penampang Kritis Faktor Berbagi Beban Faktor Konversi Format Faktor Ketahanan Faktor Efek Waktu

K

F

ϕ F

c

’ =F

c

x C

D

C

M

C

t

C

F

C

i

C

p

2.4 0.9 λ

b. Faktor Layan Basah, 𝑪

_𝑴

Jika kayu yang digunakan melebihi kadar air 19% untuk periode waktu lama, nilai desain harus dikalikan dengan faktor layan basah 𝐶

_𝑀

= 0.8

Tabel 2.13. Faktor Layanan Basah, 𝑪

_𝑴

(SNI 7973:2013) c. Faktor Temperaatur, 𝑪

_𝒕

Nilai desain acuan harus dikalikan dengan faktor temperatur, 𝐶

_𝑡

, di dalam tabel 2.1 untuk komponen struktural yang akan mengalami pengeskopsan tetap pada temperatur udara (25⁰C-28⁰C). Menggunakan T≤38⁰C.

Nilai Desain Acuan

Kondisi Kadar Air Layang

C

t

T≤ 38⁰C 38⁰C<T≤ 52⁰C 52⁰C<T≤ 65⁰C F

b

, F

v

, F

c

dan F

c⸥

Kering 1,0 0,8 0,7

Basah 1,0 0,7 0,5

Tabel 2.14. Faktor Temperatur, 𝑪

_𝒕

(SNI 7973:2013) d. Faktor Ukuran, 𝑪

_𝑭

Nilai desain tarik dan tekan sejajar serat acuan untuk kayu dimensi yang tebalnya 50,8 sampai 101,6 mm dan harus dikalikan dengan faktor koreksi yang ditetapkan yaitu 1,0.

e. Faktor Tusukan, 𝑪

_𝒊

Nilai desain harus dikalikan dengan faktor tusukan, 𝐶

_𝑖

berikut pada tabel, apabila kayu dimensi dipotong sejajar serat pada tinggi 10,16 mm, panjang maksimum 9,53 mm, dan densitas tusukan sampai 11840/ 𝑚

²

. Faktor tusukan harus ditentukan dengan pengujian atau dengan perhitungan menggunakan penampang tereduksi untuk pola tusukan yang melebihi batas-batas tersebut.

Nilai desain 𝑪

_𝒊

E, 𝐸

_𝑚𝑖𝑛

0,95

F

b

, F

t

, F

c

, F

v

0,80 F

b

F

t

F

v

F

c

˔ ^F

^c

^{E dan E}

min

0,85 1,0 0,97 0,67 0,8 0,9

F

c

˔ ^1,00

Tabel 2.15. Faktor Tusukan, 𝑪

_𝒊

(SNI 7973:2013)

f. Faktor Stabilitas Kolom, 𝑪

_𝒑

(1)

Untuk struktur tekan yang ditahan perpisahan lateral di seluruh

panjangnya di semua arah, maka Cp = 1,0. Panjang efektif kolom (Ie): 𝐿𝑒= (K𝑒)𝐿.

Ragam Tekuk

Nilai K

e

teoritis 0,5 0,7 1,0 1,0 2,0 2,0 Nilai K

e

desain

yang disarankan apabila kondisi ideal merupakan

pendekatan

0,65 0,80 1,2 1,0 2,10 2,4

Kode kondisi

ujung 0,65 0,80 1,2 1,0 2,10 2,4

Tabel 2.16. Faktor stabilitas kolom, Cp (SNI 7973:2013) g. Faktor Stabilitas Kolom, 𝑪

_𝒑

(2)

Rasio kelangsingan le/d diambil yang “terbesar” diantara le1/d1 dan le2/d2. Rasio kelangsingan tidak boleh melebihi 50.

Gambar 2.10. Panjang Tekuk, Ke (SNI 7973:2013)