09E01000

7/21/2019 09E01000

1/75

Siska Monika Keliat : Analisa Tekuk Kolom Konstruksi Kayu Dengan Menggunakan Pelat Koppel, 2009.USU Repository 2009

ANALISA TEKUK KOLOM KONSTRUKSI KAYU DENGAN

MENGGUNAKAN PELAT KOPPEL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas

dan Memenuhi syarat untuk Menempuh

Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh

SISKA MONIKA KELIAT

060 424 008

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

7/21/2019 09E01000

2/75


LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA TEKUK KOLOM KONSTRUKSI KAYU DENGAN

MENGGUNAKAN PELAT KOPPEL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat

untuk MenempuhUjian Sarjana Teknik Sipil

Dikerjakan oleh :

SISKA MONIKA KELIAT

060 424 008

Pembimbing :

Ir. Sanci Barus, MTNIP. 131 099 230

Penguji I Penguji II Penguji III

Ir. Terunajaya, M.Sc Ir. Syahrir Arbeyn S Ir. Besman Surbakti, MT

NIP. 131 419 760 NIP. 130 936 322 NIP. 130 878 004

Mengesahkan

Ketua Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Ing.- Johanes Tarigan

NIP. 130 905 362

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

7/21/2019 09E01000

3/75


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas

kasih dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulisan tugas akhir ini adalah suatu syarat yang harus dipenuhi untuk

mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil pada Departemen Teknik Sipil, Universitas

Sumatera Utara. Penulis berharap tugas akhir dengan judul Analisa Tekuk

Kolom Konstruksi Kayu Dengan Menggunakan Pelat Koppel ini dapat

membantu mahasiswa dan pembaca yang ingin melakukan penelitian mengenai

tekuk kayu.

Dengan segala kerendahan hati penulis mohon maaf jika dalam penulisan

tugas akhir ini masih terdapat kekurangan dalam penulisan maupun perhitungan.

Penulis sangat mengharapkan keringanan para pembaca untuk memberikan kritik

dan saran yang dapat membangun dan menyempurnakan tugas akhir ini.

Dalam penulisan tugas akhir ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT, selaku Dosen Pembimbing dalam menyusun

Tugas Akhir ini;

2. Bapak Ir. Faizal Ezeddin, MS, selaku Koordinator Program Pendidikan

Sarjana Ekstension Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera

Utara;

7/21/2019 09E01000

4/75


3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen

Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;

4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara;

5. Bapak/Ibu Pegawai Administrasi Departemen Teknik Sipil Universitas

Sumatera Utara;

6. Para Asisten Laboratorium Struktur Departemen Teknik Sipil

Universitas Katolik St. Thomas Medan;

7. Orang Tua (Ir. Dermawan Keliat dan Ir. Rahmawati Purba) yang di

kasihi beserta keluarga besar yang memberikan dukungan moril dan

materil;

8. Rekan-rekan mahasiswa, serta semua pihak yang telah membantu

sehingga penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan.

Akhir kata, Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi

pembaca pada umumnya dan bagi Penulis pada khususnya.

Medan, Januari 2009

Penulis,

SISKA MONIKA KELIAT

060 424 008

7/21/2019 09E01000

5/75


ABSTRAK

Pada struktur Teknik Sipil sangat banyak dijumpai konstruksi batang tekanatau kolom, kayu sebagai batang tekan harus diketahui sifat-sifat kayu

sepenuhnya karena kolom atau batang tekan merupakan komponen struktur yang

tugas utamanya menyangga beban tekan aksial dan menempati posisi penting

dalam sistem struktur bangunan.

Dari teori yang didapat maka dilakukanlah percobaan uji tekuk kolomkonstruksi kayu dengan menggunakan pelat koppel. Analisa tekuk aksial pada

kolom kayu yang bersifat penelitian ini bertujuan untuk mencari besarnya beban

kritis yang dapat dipikul sampai batas elastis. Selain itu, hasil tersebut akan

dibandingkan dengan beban aksial yang diijinkan menurut perhitungan analisis

dengan menggunakan metode Euler.

Dari hasil penelitian yang dilaksanakan maka hasil analitis benda uji batang

tunggal yang didapat adalah Pcr= 1511,1945kg dan = 62,9664 kg/cm2dan hasil

penelitian didapat Pcr= 1300kg dan = 54,17kg/cm2. Dari hasil analitis benda

uji batang ganda didapat Pcr= 12089,5562 kg dan = 215,8872kg/cm2

dan hasil

penelitian didapat Pcr= 11500kg dan = 205,357 kg/cm2. Besarnya perbedaan

nilap Pcr hasil pengujian dengan Pcr analitis dapat disebabkan oleh perbedaanantara nilai elastisitas kayu hasil pengujian dengan nilai elastisitas kayu yang

sesungguhnya

Dari hasil penelitian didapat bahwa kayu yang digunakan adalah mutu

kayu kelas A.Kemudian diketahui juga bahwa untuk benda uji batang tunggal,didapat beban kritis hasil percobaan dengan perbedaan 20% dari beban kritis hasil

analisa perhitungan teori Euler, sedangkan untuk benda uji batang ganda, didapatbeban kritis hasil percobaan 10% dari beban kritis analisa perhitungan teori Euler.

7/21/2019 09E01000

6/75


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................. i

ABSTRAK ................................................................................................... iii

DAFTAR ISI ................................................................................................ iv

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vii

DAFTAR GRAFIK....................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ........................................................................................ x

DAFTAR NOTASI ....................................................................................... xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Umum.................................................................................. 1

1.2 Latar Belakang ..................................................................... 2

1.3 Maksud dan Tujuan ............................................................. 2

1.4 Permasalahan ....................................................................... 3

1.5 Pembatasan Masalah ............................................................ 4

1.6 Metodologi .......................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum.................................................................................. 6

2.2 Teori Euler ........................................................................... 8

7/21/2019 09E01000

7/75


2.3 Batas Berlakunya Persamaan Euler ...................................... 11

2.4 Panjang Efektif .................................................................... 13

2.5 Sifat-Sifat Mekanis Kayu ..................................................... 13

2.6 Tegangan-Tegangan Kayu ................................................... 15

2.7 Syarat-Syarat Batang Tekan Ganda

Menurut PPKI 1961 ............................................................. 18

2.8 Pelat Koppel dan Sambungan ............................................... 20

BAB III MATERIAL DAN METODE PENELITIAN

3.1 Persiapan dan Pemeriksaan Material .................................... 23

3.1.1 Pengujian Kadar Air .................................................... 23

3.1.2 Pengujian Berat Jenis .................................................. 24

3.1.3 Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat ............................. 25

3.1.4 Pengujian Elastisitas .................................................... 27

3.2 Rangka Dudukan Benda Uji ................................................. 28

3.3 Alat Pembebanan Gaya Tekan ............................................. 30

3.4 Alat Pengukur ...................................................................... 31

3.5 Perencanaan Benda Uji ........................................................ 31

3.6 Proses Pengujian Benda Uji ................................................. 32

BAB IV ANALISA PENGUJIAN BENDA UJI

4.1 Pengujian Mechanical Properties ......................................... 35

4.1.1 Pengujian Kadar Air .................................................... 35

4.1.2 Pengujian Berat Jenis .................................................. 36

7/21/2019 09E01000

8/75


4.1.3 Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat ............................. 37

4.1.4 Pengujian Elastisitas .................................................... 38

4.2 Pengujian Tekuk .................................................................. 47

4.2.1 Pengujian Tekuk Batang Tunggal ................................ 48

4.2.2 Pengujian Tekuk Batang Ganda................................... 52

4.3 Perbandingan Hasil Pengujian dengan

Analisa Teori Euler ............................................................. 58

4.3.1 Karakteristik Benda Uji (Batang Tunggal) ................... 58

4.3.2 Karakteristik Benda Uji (Batang Ganda) ..................... 59

4.4 Pembahasan Hasil Pengujian ................................................ 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .......................................................................... 63

5.2 Saran ................................................................................... 64

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 65

LAMPIRAN

7/21/2019 09E01000

9/75


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.4 Macam-macam tekukan ....................................................... 3

Gambar 1.6 Model pengujian dan ukuran benda uji ................................. 5

Gambar 2.1 Perilaku kolom yang dibebani .............................................. 6

Gambar 2.2 Kolom Euler ........................................................................ 8

Gambar 2.3 Jangkauan kekuatan kolom yang umum

Terhadap angka kelangsingan .............................................. 12

Gambar 2.5 Spesifikasi kayu mutu A dan B ............................................ 14

Gambar 2.6 Arah gaya membentuk sudut dengan arah

Serat kayu ............................................................................ 16

Gambar 2.7 Sumbu bahan dan sumbu bebas bahan profil ........................ 17

Gambar 2.8 Perilaku tekuk batang ganda................................................. 21

Gambar 3.1.1 Sampel pengujian kadar air .................................................. 23

Gambar 3.1.2 Sampel pengujian berat jenis ................................................ 25

Gambar 3.1.3 Sampel pengujian kuat tekan ................................................ 26

Gambar 3.1.4a Sampel pengujian elastisitas ................................................. 27

Gambar 3.1.4b Penempatan dial dan beban pada benda uji ........................... 27

Gambar 3.2a Rangka dudukan benda uji sebelum dimodifikasi ................. 29

Gambar 3.2b Rangka dudukan benda uji sesudah dimodifikasi.................. 30

7/21/2019 09E01000

10/75


Gambar 3.5 Penampang kolom persegi ................................................... 31

Gambar 3.6b Posisi beban terhadap benda uji............................................ 32

Gambar 3.6c Model perletakan sendi-sendi ............................................... 33

Gambar 3.6d Perletakan dial indikator pada kolom uji .............................. 33

Gambar 4.4 Tekukan ex-sentris ............................................................... 62

7/21/2019 09E01000

11/75


DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.2.1 Grafik pembebanan dengan deformasi

Pada batang tunggal ............................................................ 49

Grafik 4.2.2 Grafik pembebanan dengan deformasi

Pada batang ganda .............................................................. 54

7/21/2019 09E01000

12/75


DAFTAR TABEL

Tabel 2.6.a Tegangan yang diperkenankan untuk

Kayu mutu A ....................................................................... 14

Tabel 2.6.b Tegangan yang diperkenankan untuk

Kayu mutu B........................................................................ 15

Tabel 2.6.c Daftar elastisitas kelas kuat kayu .......................................... 17

Tabel 4.1.1 Hasil pengujian kadar air ..................................................... 35

Tabel 4.1.2 Hasil pengujian berat jenis ................................................... 36

Tabel 4.1.3 Hasil pengujian kuat tekan sejajar serat ................................ 37

Tabel 4.1.4a Hasil pengujian elastisitas kayu ............................................ 38

Tabel 4.1.4b Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel I ........................... 39

Tabel 4.1.4c Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel II .......................... 39

Tabel 4.1.4d Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel III ......................... 40

Tabel 4.1.4e Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel IV ......................... 40

Tabel 4.1.4f Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel V .......................... 41

Tabel 4.1.4g Perhitungan nilai elastisitas kayu.......................................... 42

Tabel 4.1.4h Nilai pengujian dari mechanical properties ........................... 43

Tabel 4.2.1a Hasil pengujian tekuk kayu batang tunggal

sampel I ............................................................................... 48

7/21/2019 09E01000

13/75


Tabel 4.2.1b Hasil pengujian tekuk kayu batang tunggal

sampel II .............................................................................. 50

Tabel 4.2.2a Hasil pengujian tekuk kayu batang ganda

sampel I ............................................................................... 53

Tabel 4.2.2b Hasil pengujian tekuk kayu batang ganda

sampel II .............................................................................. 55

Tabel 4.3 Nilai perhitungan dengan menggunakan teori Euler ............. 61

Tabel 4.4 Perbandingan hasil nilai penelitian dan analitis .................... 63

7/21/2019 09E01000

14/75


DAFTAR NOTASI

A = Luas penampang

b = Lebar penampang

d = Diameter

E = Modulus Elastisitas

h = Tebal penampang

I = Inersia

I = Jari-jari kelembaman

K = Kekakuan

L = Panjang batang

M = Momen

Lk = Panjang tekuk

P = Beban aksial

Pcr = Beban kritis

= Deformasi

= Phi radian

lt = Tegangan ijin untuk lentur

tk// = Tegangan ijin sejajar serat untuk tekan

tr// = Tegangan ijin sejajar serat untuk tarik

tk = Tegangan ijin tegak lurus serat untuk tekan

// = Tegangan ijin sejajar serat untuk geser

7/21/2019 09E01000

15/75


BAB I

PENDAHULUAN

1.1Umum

Pemilihan atas suatu bahan konstruksi tergantung dari sifat-sifat teknis,

ekonomis dan dari segi keindahan. Jikalau kayu sebagai bahan konstruksi maka

perlu diketahui sifat-sifat kayu sepenuhnya.

Kayu sampai dengan saat ini masih banyak dicari dan dibutuhkan oleh

masyarakat luas karena kayu dinilai mempunyai sifat-sifat utama diantaranya

adalah kayu merupakan sumber kekayaan alam yang tidak akan ada habis-

habisnya apabila dikelola dengan cara yang baik, kayu mempunyai sifat spesifik

yang tidak dimiliki oleh bahan-bahan lain yang dibuat oleh manusia misalnya

material lain pun mempunyai sifat ini (baja), awet, mempunyai ketahanan

terhadap pembebanan yang tegak lurus dengan seratnya atau sejajar seratnya dan

sifat-sifat seperti ini tidak dipunyai oleh bahan-bahan lain yang dibuat oleh

manusia.

Oleh karena itu pada masa sekarang ini Indonesia sebagai negara

berkembang yang mempunyai kekayaan alam akan kayu harus dapat

memanfaatkan kayu demi perkembangan pembangunan dan keindahan akan

bangunan kayu. Negara-negara maju mengembangkan kayu sebagai bahan

konstruksi seperti pilar (kolom), kuda-kuda atap, balok, panggung bekisting

jembatan, dsb.

1.2Latar Belakang

7/21/2019 09E01000

16/75


Tiang (kolom) kayu adalah merupakan komponen struktur yang tugas

utamanya menyangga beban tekan aksial dan menempati posisi penting didalam

sistem struktur bangunan. Kegagalan kolom akan berakibat langsung pada

runtuhnya komponen struktur lain yang berhubungan dengannya, atau merupakan

batas runtuh total keseluruhan struktur bangunan. Hal ini dapat dipengaruhi oleh

panjang, lebar, dan tinggi suatu komponen struktur yang dapat mempengaruhi

tekukan yang akan terjadi, dan tekukan yang terjadi dapat diperkecil dengan

menggunakan pelat koppel.

Dalam analisa perencanaan suatu konstruksi, beberapa hal yang perlu

diperhatikan adalah batang memikul tarik, tekan atau momen atau kombinasinya.

Pada umumnya kolom pada suatu konstruksi hanya mengalami kombinasi momen

dengan tekan. Banyak orang telah mengemukakan teori tekuk kolom, mulai dari

Leonhardt Euler pada tahun 1759 hingga Shanley pada tahun 1946, sehingga

penulis ingin mengetahui sejauh mana keakuratannya, dengan didukung adanya

alat penguji di laboratorium beton.

Berangkat dari uraian diatas, maka penulis akan mencoba menganalisa

teori-teori tersebut dengan melakukan penelitian di laboratorium sesuai dengan

judul Analisa Tekuk pada Kolom Konstruksi Kayu dengan Menggunakan Pelat

Koppel.

1.3

Maksud dan Tujuan

Maksud dari penelitian ini adalah untuk lebih mengetahui keadaan struktur

kayu yang mengalami tekuk.

7/21/2019 09E01000

17/75


Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan beban kritis,

panjang tekuk serta jari-jari kelembaman kolom kayu dari hasil analisa pengujian

dengan hasil analisa perhitungan teori.

1.4

Permasalahan

Yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana keadaan

beban kritis, panjang tekuk dan jari-jari kelembaman benda uji bila dibandingkan

dengan analisa teori Euler dan bagaimana perilaku benda uji tunggal dan benda uji

ganda yang dikoppel apabila dibebani secara normal sentries yang tergantung

pada perletakan dan panjang benda uji.

Gambar 1.4Jenis-Jenis Tekukan

Sumber :Salmon, Charles G, Struktur Baja Desain dan Perilaku, Jilid I, edisi kedua

7/21/2019 09E01000

18/75


1.5 Pembatasan Permasalahan

Mengingat luasnya ruang lingkup yang timbul dan keterbatasan alat uji,

maka perlu dibuat pembatasan masalah yang akan dibahas, yakni sebagai berikut :

1. Pembebanan yang dialami kolom tersebut adalah pembebanan normal

sentris;

2. Perletakan yang ditinjau adalah perletakan sendi-sendi;

3. Penampang batang kayu yang diuji adalah batang tunggal dan batang

ganda yang dikoppel dengan ukuran yang masih akan ditentukan

kemudian;

4. Panjang batang yang diuji akan ditentukan kemudian sesuai dengan

peralatan yang ada;

5. Analisa perhitungan berdasarkan Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia.

1.6

Metodologi

Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini menggunakan

beberapa cara pendekatan yakni :

1. Analisa perhitungan berdasarkan teori Euler;

2. Analisa hasil pengujian di laboratorium;

3. Membandingkan hasil analisa perhitungan berdasarkan teori Euler

dengan hasil analisa pengujian di laboratorium.

7/21/2019 09E01000

19/75


Benda Uji I

(4 x 6 x 150 ) cm

Benda Uji 2

2 (4 x 6 x 150 ) cm

Sampelyangdiuji

Alat Penguji Tekuk

Pelatkoppel(3x10

x19)cm

Gambar 1.6.Model pengujian dan ukuran benda uji

7/21/2019 09E01000

20/75


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Kapasitas pikul beban batas pada elemen struktur tekan tergantung pada

panjang relatif dan karakteristik dimensional penampang melintang elemen

tersebut khususnya dimensi terkecil dari penampang melintang, selain juga

bergantung pada sifat material yang digunakan.

Gambar 2.1.Perilaku Kolom yang Dibebani

Sumber :Schodek Daniel L, Struktur, Cetakan Pertama

Elemen struktur tekan dan perilakunya terhadap beban tekan dapat

diilustrasikan seperti gambar 2.1 apabila bebannya kecil elemen masih dapat

7/21/2019 09E01000

21/75


mempertahankan bentuk linearnya, begitu pula jika bebannya bertambah. Pada

saat beban mencapai taraf tertentu, elemen tersebut tiba-tiba mengalami

perubahan bentuk seperti gambar 2.1. Hal inilah yang disebut fenomena tekuk

(buckling). Tekuk adalah suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh

ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban.

Pada saat tekuk terjadi, taraf gaya internal dapat sangat rendah. Fenomena

tekuk berkaitan dengan kekakuan elemen struktur. Suatu elemen yang mempunyai

kekakuan yang kecil lebih mudah mengalami tekuk dibandingkan elemen yang

mempunyai kekakuan yang besar. Semakin langsing suatu elemen struktur,

semakin kecil kekakuannya.

Apabila suatu elemen struktur tekan mulai tidak stabil, seperti halnya kolom

yang mengalami beban tekuk, maka elemen tersebut tidak dapat memberikan gaya

tahanan internal lagi untuk mempertahankan konfigurasi linearnya. Gaya

tahanannya lebih kecil daripada beban tekuk. Pada gambar 2.1 diperlihatkan

sistem yang stabil, yang tidak stabil dan berada dalam keseimbangan netral.

Kolom yang tepat berada dalam keadaan mengalami beban tekuk sama saja

dengan sistem yang berada dalam keadaan keseimbangan netral. Sistem dalam

keadaan demikian tidak mempunyai kecenderungan mempertahankan konfigurasi

semula.

Banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk (beban ini disebut Pcr)

antara lain panjang kolom, perletakan kedua ujung kolom, ukuran dan bentuk

penampang kolom. Kapasitas pikul beban kolom berbanding terbalik dengan

kuadrat panjang kolom. Selain itu, faktor lain yang menentukan besarnya Pcr

adalah yang berhubungan dengan karakteristik kekakuan elemen struktur (jenis

7/21/2019 09E01000

22/75


material, bentuk serta ukuran penampang). Kolom cenderung menekuk ke arah

sumbu terlemah. Akan tetapi, elemen tersebut dapat juga mempunyai kekakuan

cukup pada sumbu lainnya untuk menahan tekuk. Dengan demikian, kapasitas

pikul beban elemen tekan bergantung juga pada bentuk dan ukuran penampang.

Ukuran penampang ini pada umumnya dapat dinyatakan dengan momen inersia I.

Faktor lain yang sangat penting dalam mempengaruhi besarnya beban tekuk

Pcradalah kondisi ujung elemen struktur. Apabila ujung-ujung suatu kolom bebas

berotasi, kolom tersebut mempunyai kemampuan pikul beban yang lebih kecil

dibandingkan dengan kolom yang sama yang kedua ujungnya dalam kondisi

dijepit.

2.2 Teori Euler

Teori tekuk kolom yang pertama kali dikemukakan oleh Leonhardt Euler

pada tahun 1759 adalah kolom dengan beban konsentris yang semula lurus dan

semua seratnya tetap elastis hingga tekuk akan mengalami lengkungan yang kecil

seperti gambar 2.2. Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit di salah satu

ujung dan bertumpuan sederhana (simply supported)di ujung lainnya, logika yang

sama dapat diterapkan pada kolom berujung sendi, yang tidak memiliki

pengekang rotasi dan merupakan batang dengan kekuatan tekuk terkecil.

PP

L

z

z

y

Posisi yang sediki

melengkung

G

ambar 2.2.Kolom Euler

7/21/2019 09E01000

23/75


Pada titik sejauh x, momen lentur Mx(terhadap sumbu x) pada kolom yang

sedikit melentur adalah

.......................................................................................... (2.1)

Dan karena

.................................................................................... (2.2)

Persamaan di atas menjadi

................................................................................ (2.3)

Bila k2 = P/EI akan diperoleh

+ k2y = 0

Penyelesaian persamaan diferensial ber-ordo dua ini dapat dinyatakan sebagai

y = A + B ...................................................................... (2.4)

Dengan menerapkan syarat batas

; diperoleh 0 = A + B didapat harga B = 0

, karena harga A tidak mungkin nol, maka diperoleh harga

A ................................................................................................. (2.5)

Harga yang memenuhi ialah

Atau dengan perkataan lain, persamaan 2.5 dapat dipenuhi oleh tiga keadaan :

a) .............................................................................................. Kon

stanta A = 0, tidak ada lendutan

b) .............................................................................................. kL

= 0, tidak ada beban luar

c) .............................................................................................. kL

= , syarat terjadinya tekuk.. Jadi karena k2= maka

7/21/2019 09E01000

24/75


Apabila kedua ruas dikuadratkan

sehingga diperoleh :

................................................ (2.6)

Ragam tekuk dasar pertama, yaitu lendutan dengan lengkung tunggal (y = A sin x

dari persamaan 2.4 ), akan terjadi bila kL = ; dengan demikian beban kritis

Euler untuk kolom yang bersendi di kedua ujungnya dimana L adalah panjang

tekuk yang dinotasikanLkadalah :

....................................................................................... (2.7)

Untuk percobaan yang dilakukan pada penelitian uji tekuk ini, ada beberapa

percobaan pendukung yang menggunakan sampel sebanyak 5 buah untuk masing-

masing percobaan pendukung. Dan untuk menghitung percobaan tersebut

digunakan rumus standard deviasi yaitu :

................................................................................ (2.8)

Kemudian untuk mencari nilai rata-rata digunakan rumus :

Mean 2,33 S ...................................................................................... (2.9)

Dan untuk mencari kuat tekan rata-rata untuk percobaan kuat tekan kayu

digunakan rumus :

..................................................................................... (2.10)

7/21/2019 09E01000

25/75


2.3

Batas Berlakunya Persamaan Euler

Untuk mengetahui batas berlakunya persamaan Euler, harus dilihat ubungan

antara tegangan kritis dengan kelangsingan kolom yang dinotasikan dengan ().

Dari persamaan 2.7 apabila kedua ruas dibagi dengan luas penampang,

maka diperoleh :

............................................................................................. (2.8)

Karena maka diperoleh :

dimana adalah kelangsingan () maka diperoleh

............................................................................................. (2.9)

Batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis, dan batang

tekan yang pendek dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan sampai

daerah pengerasan regangan (strain hardening). Pada keadaan yang umum,

kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang meleleh.

Keadaan ini disebut tekuk in elastic(tidak elastis).

Tekuk murni akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi bila anggapan-

anggapan dibawah ini berlaku yakni :

1. .................................................................................................... Sifa

t tegangan-tegangan tekan sama di seluruh titik pada penampang.

2. .................................................................................................... Kol

om lurus sempurna dan prismatis.

7/21/2019 09E01000

26/75


3. .................................................................................................... Res

ultante beban bekerja melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai

melentur.

4. .................................................................................................... Kon

disi ujung harus statis tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi

ekivalen dapat ditentukan.

5. .................................................................................................... Teo

ri lendutan yang kecil seperti pada lenturan yang umum berlaku dan gaya

geser dapat diabaikan.

6. .................................................................................................... Pun

tiran atau distorsi penampang melintang tidak terjadi selama melentur.

Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur dan pada

hakekatnya tidak dapat berlaku secara bebas (independent). Dalam praktek, tekuk

diartikan sebagai perbatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang

tekan; jadi bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang

diisolir.

Seperti yang dijabarkan dimuka, penentuan beban batas tidak selaras dengan

hasil percobaan. Hasil percobaan mencakup pengaruh bengkokan awal pada

batang eksentrisitas beban yang tak terduga, tekuk setempat atau lateral dan

tegangan sisa.

Kurva tipikal dari beban batas hasil pengamatan diperlihatkan pada gambar

2.3. Oleh karena itu, rumus perencanaan didasarkan pada hasil empiris ini. Secara

umum, tekuk elastis Euler menentukan kekuatan batang dengan angka

7/21/2019 09E01000

27/75


kelangsingan yang besar, dan tegangan leleh digunakan untuk kolom yang

pendek, serta kurva transisi dipakai untuk tekuk inelastis.

Gambar 2.3.Jangkauan Kekuatan Kolom yang Umum Terhadap Angka Kelangsingan

Sumber :Salmon, Charles G, Struktur Baja Desain dan Perilaku, Jilid I Edisi Kedua

2.4

Panjang Efektif

Pembahasan kekuatan kolom sampai saat ini menganggap bahwa kedua

ujung kolom adalah sendi-sendi atau tidak mengekang momen. Ujung yang tidak

mengekang momen adalah kondisi terlemah untuk suatu batang tekan. Untuk

kolom berujung sendi ini, panjang ujung sendi ekivalen yang disebut panjang

efektif sama dengan panjang sesungguhnya, yakni Lk = 1,0.

7/21/2019 09E01000

28/75


Pada keadaan yang sesungguhnya, pengekangan momen di ujung selalu ada

dan titik belok pada kurva bentuk tekuk terjadi di titik yang bukan merupakan

ujung batang. Jarak antara titik-titik belok, baik yang riil maupun yang imajiner,

adalah panjang efektif atau panjang ujung sendi ekivalen kolom.

2.5

Sifat Sifat Mekanis Kayu

Kayu adalah suatu nahan konstruksi yang didapatkan dari tumbuhan di

alam. Ada beberapa keuntungan mengapa kayu dipakai sebagai bahan konstruksi

yaitu : kayu mempunyai kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah, mempunyai

daya penahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat mudah dikerjakan,

harganya relatif murah, mudah diganti dan bisa didapat dalam waktu singkat.

Kekuatan kayu sangat bergantung kepada mutu kayu. Menurut PKKI tahun 1961

(Peraturan Perencanaan Kayu Indonesia) ada beberapa mutu kayu yang

diperbolehkan sesuai dengan spesifikasi sebagai berikut :

2.5.1. Kayu Mutu A

a. Kadar lengas < 30%

b. Mutu mata kayu : d1 < 1/6h; d2 < 1/6b atau

d1 < 3,5 cm; d2 < 3,5 cm

c. Wanvlak : e1 < 1/10b dimana : b = tinggi balok

e2 < 1/10h dimana : h = tinggi balok

d. Miring arah serat : tan < 1/10

e. Retak retak : hr < 1/4b, ht < 1/5b

2.5.2. Kayu Mutu B

a. Kadar lengas >30%

7/21/2019 09E01000

29/75


b. Mutu mata kayu : d1 < 1/4h; d2 < 1/4b

d1 = 5 cm; d2 = 5 cm

c. Wanvlak : e1 < 1/10b dimana : b = tinggi balok

e2 < 1/10h dimana : h = tinggi balok

d. Miring arah serat : tan < 1/7

e. Retak retak : hr < 1/3b, ht < 1/4b

e

e1

d2

d1

b

h

bhr1

hr2

hr3

hr

ht

Gambar 2.5.Spesifikasi kayu mutu A dan mutu B

Sumber :Ir. K. H. Felix Yap, Konstruksi Kayu, Binacipta

2.6

Tegangan Tegangan Kayu

Menurut PKKI, tegangan-tegangan yang diperkenankan adalah sebagai

berikut :

Tabel 2.6.a.Tegangan yang diperkenankan untuk kayu mutu A

Tegangan

Kayu

Kelas Kuat Jati

T

(Tectonagrandis)I II III IV V

lt(kg/cm2)

150 100 75 50 - 130

tk // = tr //(kg/cm

2)

130 85 60 45 - 110

7/21/2019 09E01000

30/75


tk(kg/cm2) 40 25 45 10 - 30

// (kg/cm2) 20 12 8 5 - 15

Sumber :Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 1961, Departemen Pekerjaan Umum

Tabel 2.6.b.Tegangan yang diperkenankan untuk kayu mutu B

TeganganKayu

Kelas Kuat Jati

T(Tectonagrandis)

I II III IV V

lt(kg/cm2) 112,5 75 56,25 37,5 - 97,5

tk// = tr//(kg/cm2)

97,5 63,75 45 33,75 - 82,5

tk(kg/cm2)

30 18,75 33,75 7,5 - 22,5

// (kg/cm2) 15 9 6 3,75 - 11,25Sumber :Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 1961, Departemen Pekerjaan Umum

Dimana :

lt : Tegangan ijin untuk lentur (kg/cm2)

tk// : Tegangan ijin sejajar serat untuk tekan (kg/cm2)

tr// : Tegangan ijin sejajar serat untuk tarik (kg/cm2)

tk : Tegangan ijin untuk tegak lurus serat untuk tekan (kg/cm2)

// : Tegangan ijin sejajar serat untuk geser (kg/cm2)

Tegangan tegangan diatas berlaku untuk konstruksi yang terlindung dan yang

menahan muatan tetap.

Konstruksi yang terlindung maksudnya adalah konstruksi yang dilindungi

dari perubahan udara yang besar, dari hujan dan matahari, sehingga tidak akan

berubah banyak.

7/21/2019 09E01000

31/75


Muatan tetap maksudnya adalah muatan yang berlangsung lebih dari tiga

bulan dan beban yang bergerak bersifat tetap atau terus menerus seperti berat

sendiri, tekanan tanah, barang-barang gudang, kendaraan diatas jembatan, dan

sebagainya.

Muatan tidak tetap maksudnya adalah muatan yang berlangsung kurang dari

tiga bulan dan muatan bergerak yang bersifat tidak tetap atau tidak terus

menerus, seperti berat orang yang berkumpul (untuk ruang sidang, gereja),

tekanan angin dan sebagainya.

Pada bagian-bagian konstruksi yang arah gayanya membentuk sudut

dengan arah serat kayu, maka tegangan yang diperkenankan harus dihitung

menurut rumus PKKI tahun 1961 di bawah ini :

tk = tk// - (tk// - tk) sin ....................................................... (2.10)

Dimana :

= tegangan kayu yang diperkenankan

tk = tekanan

= sudut antara arah gaya dan arah serat kayu

90 -

90 -

Gambar 2.6.Arah gaya membentuk sudut dengan arah serat kayu


Untuk bagian-bagian konstruksi yang terbuat dari besi/baja, tegangan

tegangan yang diperkenankan untuk tarikan, tekanan, lenturan ialah 1200 kg/cm2,

7/21/2019 09E01000

32/75


untuk batang-batang baut dan angker hanya boleh diambil 1000 kg/cm2,

sedangkan tegangan geser yang diperkenankan diambil 800 kg/cm2untuk baut pas

dan 600 kg/cm2

untuk baut biasa.

Dalam perhitungan perubahan bentuk elastis, maka modulus kenyal kayu

sejajar serat dapat diambil sbb :

Tabel 2.6.c.Daftar Elastisitas Kelas Kuat Kayu

Kelas Kuat Kayu E // (kg/cm2)

III

III

IV

125000100000

80000

60000Sumber :Ir. K.H. Felix Yap, Konstruksi Kayu, Binacipta

2.7 Syarat-Syarat Batang Tekan Ganda Menurut PKKI 1961

Pada batang berganda, didalam menghitung momen lembam terhadap

sumbu-sumbu bahan (sumbu X dalam gambar 2.7 a,b) kita dapat menganggap

sebagai batang tunggal dengan lebar dengan jumlah lebar masing-masing bagian.

b

b

bbbbb b

a a a a a

a

Y

X

Y Y

X

Sumbu Bebas Bahan

Sumbu Bahan

Gambar : 2.7.a,b,c.Sumbu bahan dan sumbu bebas bahan propil


7/21/2019 09E01000

33/75


Untuk menghitung momen lembam terhadap sumbu bebas bahan (sumbu X

dalam gambar 2.7 c dan sumbu Y dalam gambar 2.7.1,b) harus dipakai rumus

sebagai berikut :

............................................................................ (2.11)

Dimana :

I = Momen lembam yang diperhitungkan

It = Momen lembam teoritis

Ig = Momen lembam geser, dengan anggapan masing-masing bagian

profil digeser hingga berimpitan satu sama lain

Apabila jarak antara masing-masing bagian a > 2b, didalam menghitung It

harus diambil a = 2b. Masing-masing bagian yang membentuk batang berganda,

harus mempunyai momen lembam :

................................................................................. (2.12)

Dimana :

S = Gaya tekan yang timbul pada batang berganda dalam ton

Iy = Panjang tekuk terhadap sumbu bebas bahan dalam meter

n = Jumlah batang untuk koppel

Masing-masing bagian profil pada ujung-ujungnya dan juga pada dua titik

yang jaraknya masing-masing dari ujung-ujung batang tertekan itu sepertiga

panjang batang, harus diberi perangkai. Jika lebar bagian b 18 cm, harus dipakai

dua batang baut dan jika b > 18 cm maka harus dipakai 4 batang baut.

2.8

Pelat Koppel dan Sambungan

7/21/2019 09E01000

34/75


Dimensi pelat koppel adalah panjang, lebar, dan tebal. Panjang pelat koppel

diberi notasi l, lebar pelat koppel diberi notasi b, tebal pelat koppel diberi

notasi t. Panjang pelat koppel adalah merupakan variabel yang tidak bebas,

karena panjang pelat koppel tergantung kepada inersia sumbu bebas bahan dari

profil ganda.

Pelat koppel yang dipakai dalam penelitian ini terbuat dari bahan kayu

dengan menggunakan sambungan baut.

Syarat-syarat yang telah ditetapkan di Indonesia dalam perhitungan

menggunakan sambungan dengan baut terdapat dalam PKKI pasal 14 oleh Ir.

Suwarno Wirjomartono (Universitas Gadjah Mada) sebagai berikut :

1. Alat penyambung baut harus terbuat dari baja St.37 atau dari besi

yang mempunyai kekuatan paling sedikit seperti St.37.

2. Lubang baut harus dibuat secukupnya saja dan kelonggaran tidak

boleh lebih dari 1,5 mm.

3. Bila tebal kayu lebih kecil dari 8 cm, harus dipakai baut dengan garis

tengah paling kecil 10 mm (3/8) sedangkan bila tebal kayu lebih besar dari 8

cm, harus dipakai baut dengan garis tengah paling kecil 12,7 mm (1/2).

4. Baut harus disertai pelat ikutan yang tebalnya mnimum 0,3d dan

maksimum 5 mm dengan garis tengah 3d, atau jika mempunyai bentuk

persegi empat, lebarnya 3d, dimana d = garis tengah baut. Jika bautnya hanya

sebagai pelengkap, maka tebal pelat ikutan dapat diambil minimum 0,2d dan

maksimum 4 mm.

5. Penempatan baut-baut harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

a. Arah gaya sejajar dengan arah serat kayu

7/21/2019 09E01000

35/75


Jarak minimum :

- .............................................................................................Antara

sumbu baut dan ujung kayu

(kayu muka) yang dibebani ......................................... 7d dan 10 cm

- ................................................................................ Antara sumbu

baut dan ujung kayu

(kayu muka) yang tidak dibebani ................................ 3,5d

- ................................................................................ Antara sumbu

baut dengan sumbu baut dalam

Arah gaya ................................................................... 6d

- ................................................................................ Antara sumbu


Arah tegak lurus gaya ................................................. 3d

- ................................................................................ Antara sumbu

baut dengan tepi kayu ................................................. 2d

b. Arah gaya tegak lurus dengan arah serat kayu

Jarak minimum :

- .............................................................................................Antara

sumbu baut dengan

Tepi kayu yang dibebani ............................................. 5d

- ................................................................................ Antara sumbu


Arah gaya ................................................................... 5d

7/21/2019 09E01000

36/75


- ................................................................................ Antara sumbu

baut dan tepi kayu

yang tidak dibebani ..................................................... 2d

- ................................................................................ Antara sumbu

baut dalam

Arah tegak lurus gaya ................................................. 3d

Agar persamaan diatas dapat dipakai maka harus dipenuhi syarat-syarat

sebagai berikut :

1. ........................................................................................Pelat

koppel membagi batang tersusun menjadi beberapa bagian yang

sama panjang atau dapat dianggap sama panjang.

2. ........................................................................................Banyak

nya pembagian batang minimum adalah tiga.

3. ........................................................................................Hubung

an antara pelat koppel dengan elemen batang tekan harus kaku.

4. ........................................................................................Pelat

koppel harus cukup kuat sehingga memenuhi persamaan :

...................................................................... (2.13)

S = Gaya tekan yang timbul pada batang berganda dalam ton

Iy = Panjang tekuk terhadap sumbu bebas bahan dalam meter

n = Jumlah batang untuk koppel

Pada penentuan pelat koppel kita perhatikan gambar :

7/21/2019 09E01000

37/75


Salah Benar

Gambar 2.8. Perilaku Tekuk Batang Ganda dengan Pelat Koppel

7/21/2019 09E01000

38/75


3 cm

4,5 cm

6,5 cm

BAB III

MATERIAL DAN METODE PENELITIAN

3.1 Persiapan dan Pemeriksaan Material

Material yang digunakan adalah kayu persegi yang diperoleh dari

pemotongan kayu bulat yang dibentuk sedemikian rupa sehingga menjadi

potongan kolom pesegi. Karena material yang dipakai dalam penelitian kayu ini

kayu yang tidak standard, maka sebelum melaksanakan uji tekuk, terlebih dahulu

dilakukan pemeriksaan material dengan mengadakan pengujian modulus

elastisitas, kadar air, berat jenis, dan kuat tekan sejajar serat dari material yang

sesungguhnya. Hal ini dilakukan agar dapat menentukan dimensi kayu yang akan

diuji tekuknya.

3.1.1 Pengujian Kadar Air

Pengujian kadar air dilakukan untuk mendapatkan kadar air yang

dikandung dari benda uji. Dalam hal ini benda uji yang digunakan adalah kayu

yang sudah diketam dengan ukuran (3 x 4,5 x 6,5) cm sebanyak 5 sampel.

Gambar 3.1.1 Sampel Penelitian Kadar Air

7/21/2019 09E01000

39/75


Kemudian masing-masing kayu ditimbang dengan menggunakan

timbangan merek ELE kapasitas 25 kg dengan ketelitian 0,01 gr dan dicatat

sebagai berat awal. Kemudian kayu dimasukkan kedalam oven selama 1 x 24 jam.

Setelah itu kayu dikeluarkan dari oven lalu ditimbang kembali dengan

menggunakan timbangan yang sama dan dicatat sebagai berat akhir. Agar berat

yang didapat konstan, jangan menimbang kayu dalam keadaan panas. Tapi

biarkanlah kayu tersebut dalam keadaan dingin terlebih dahulu.

Untuk mencari kadar air kayu digunakan rumus :

Dimana :

x = Kadar lengas kayu (%)

Gx = Berat benda uji mula-mula (gr)

Gk = Berat benda uji setelah di oven (gr)

3.1.2 Pengujian Berat Jenis

Pengujian Berat Jenis dilakukan untuk mendapatkan berat jenis yang

dikandung dari benda uji. Dalam hal ini benda uji yang digunakan adalah kayu

yang sudah diketam dengan ukuran (2,5 x 5 x 7,5) cm yang telah kering udara

sebanyak 5 sampel.

7/21/2019 09E01000

40/75


5 cm

7,5 cm

2,5 cm

Gambar 3.1.2 Sampel Penelitian Berat Jenis

Kemudian masing-masing kayu ditimbang dengan menggunakan

timbangan merek ELE kapasitas 25 kg dengan ketelitian 0,01 gr dan dicatat

beratnya.

Untuk mencari berat jenis kayu digunakan rumus :

Dimana :

BJ = Berat jenis kayu (gr/cm3)

Wx = Berat benda uji dalam keadaan kering udara (gr)

Vx = Volume sampel (cm3)

3.1.3 Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat

Penelitian kuat tekan sejajar serat dilakukan untuk mendapatkan nilai kuat

tekan yang mampu diterima oleh benda uji tersebut sampai batas keruntuhan.

Dalam hal ini benda uji yang digunakan adalah kayu yatng sudah diketam dengan

ukuran (2 x 2 x 6) cm sebanyak 5 sampel.

7/21/2019 09E01000

41/75


2 cm

6 cm

2 cm

P

Kemudian kayu tersebut dimasukkan kedalam mesin tekan merek ELE

dengan kapasitas 200 ton dengan sisi (2 x 2) cm menghadap ke atas dan ke bawah.

Kemudian dilakukan penekanan secara perlahan. Penekanan dilakukan sampai

pembacaab dial berhenti atau turun dan menunjukkan angka yang tetap, yaitu saat

terjadi keruntuhan pada benda uji.

Gambar 3.1.3 Sampel Penelitian Kuat Tekan

Besarnya nilai pembacaan akhir kemudian dicatat sebagai beban tekan

yang merupakan nilai P. Kekuatan tekan kayu arah sejajar serat dapat dihitung

dengan rumus :

tk//

Dimana :

tk// : Tegangan tekan sejajar serat (kg/cm2)

P : Beban tekan maksimum (kg)

A : Luas bagian yang tertekan (cm2)

3.1.4

Pengujian Elastisitas

7/21/2019 09E01000

42/75


Pengujian Elastisitas dilakukan untuk mendapatkan nilai elastisitas yang

mengalami lenturan. Dalam hal ini benda uji yang digunakan adalah kayu yang

sudah diketam dengan ukuran (2 x 2 x 30) cm sebanyak 5 sampel dengan arah

serat sejajar dengan arah memanjang benda uji.

30 cm

2 cm

2 cm

Gambar 3.1.4a Sampel Penelitian Elastisitas

Pengujian elastisitas dilakukan dengan memberikan pembebanan pada

batang kayu yang ditentukan dimensinya. Batang kayu tersebut diletakkan pada

perletakan sendi-sendi dengan bentang 300 cm. Kemudian di tengah bentang

diberikan pembebanan dengan penambahan 10 kg sampai kayu mengalami

lendutan. Lendutan kayu diperoleh dari angka yang ditunjukkan dial indikator

dengan merek Mitumoyo dengan ketelitian 0,01 mm yang dipasang ditengah

bentang.

Dial

P

30 cm

Gambar 3.1.4b Penempatan Dial dan Beban pada Benda Uji

7/21/2019 09E01000

43/75


Beban P secara bertahap ditambah besarnya lalu dicatat nilai penurunan

yang terjadi pada saat penambahan beban. Beban harus ditambah sampai benda

uji menjadi patah. Untuk setiap besar beban yang bekerja diperoleh besarnya nilai

penurunan (f). Dari kedua parameter ini didapatlah nilai elastisitas yang dihitung

dengan rumus :

Dimana :

f : nilai dari besarnya penurunan yang terjadi (cm)

L : Panjang bentang (30 cm)

b : Lebar benda uji (2 cm)

h : Tinggi benda uji (2 cm)

: Tegangan lentur (kg/cm2)

: Regangan yang terjadi

3.2

Rangka Dudukan Benda Uji

Rangka dudukan benda uji (frame)yang dimaksud adalah tempat penahan

sekaligus sebagai dudukan benda uji. Frameyang tersedia adalah untuk pengujian

kolom besar dengan perletakan sendi bebas. Sebelum dimodifikasi perlu

dibuatkan modelnya untuk melihat letak dan bentuk perubahan yang diperlukan.

Frame tersebut dimodifikasi sedemikian rupa agar dapat memperlihatkan

pendekatan perletakan ujung kolom sendi-sendi.

7/21/2019 09E01000

44/75


Frame yang tersedia terdiri dari potongan-potongan plat yang dibentuk

seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.2a dengan tebal plat 10 mm. Kemudian

framedimodifikasi dengan penambahan plat dengan ukuran (250 x 250 x 5) mm

sebagai sendi di ujung atas dan ukuran 2 (200 x 125 x 5) mm sebagai sendi di

ujung bawah sejauh seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.2b.

25 cm 25 cm 18

35cm

190cm

35cm

50cm

50cm

51cm

Tampak Depan

Tampak Samping

Tampak Atas

Gambar 3.2aRangka dudukan benda uji sebelum dimodifikasi

7/21/2019 09E01000

45/75


25 cm 25 cm 18

35cm

190cm

35cm

50cm

50cm

51cm

Tampak Depan

Tampak Samping

Tampak Atas

150 cm

25cm

Penyanggakayu

Pelat?250x250

x5mm

Gambar 3.2bRangka dudukan benda uji sesudah dimodifikasi

3.3 Alat Pembebanan Gaya Tekan

Gaya tekan akan diberikan pada benda uji yang dihasilkan oleh sebuah

hydraulic hand pump (dongkrak hidrolik) yang dilengkapi dengan proving ring.

Proving ring ini berfungsi untuk menunjukkan besarnya gaya yang dihasilkan

olehhydraulic hand pump(jack)yang mempunyai kapasitas sampai 25 ton.

7/21/2019 09E01000

46/75

7/21/2019 09E01000

47/75


90

Kolom harus tegak lurusdengan bidang datar

Penahan Bola Baja

3.6 Proses Pengujian Benda Uji

Ada dua hal utama yang perlu diperhatikan dalam pelaksanaan pengujian

tekuk ini yaitu :

a. Kolom harus benar-benar lurus, agar garis tengah batang benar-benar lurus,

dan beban yang bekerja akan tepat pada garis tengah batang.

b. Beban harus tepat pada titik berat penampang kolom.

Kedua hal ini perlu diperhatikan agar tidak menimbulkan momen akibat

adanya eksentrisitas.

Pengujian benda uji dilakukan satu demi satu. Dalam proses pengujian

benda uji tersebut dilalui beberapa langkah yang harus ditempuh, antara lain :

a. Langkah pertama yang dilakukan adalah pemasangan benda uji pada frame

dengan letak dan posisi yang diatur sedemikian rupa sehingga menghasilkan

posisi yang simetris dan tegak lurus.

b. Untuk memastikan bahwa kolom benar-benar tegak lurus terhadap bidang

datar, kolom tersebut di waterpass.

Gambar 3.6b Posisi beban terhadap benda uji

c.Jack ditempatkan di bawah kolom dan diatur letaknya sehingga beban tepat

pada titik berat kolom. Perletakan kolom adalah sendi-sendi.

7/21/2019 09E01000

48/75


Gambar 3.6c Model perletakan sendi-sendi

d.Dial Indicatordiletakkan sedemikian rupa ditengah bentang.

Gambar 3.6d Letak dial indikator pada kolom uji

e. Setelah pemasangan sesuai dengan yang diharapkan, dilakukan pengujian

dengan memberikan pembebanan awal 100 kg (kolom tunggal), selang dua

menit pembebanan dilakukan secara bertahap dengan penambahan beban 100

Arah

Tekuk

Dial Indikator 1 Dial Indikator 2

7/21/2019 09E01000

49/75


kg. Setiap penambahan beban dilakukan pembacaan dan pencatatan dial

indicator.

f. Untuk batang ganda diberikan pembebanan awal 1000 kg, selang dua menit

pembebanan dilakukan secara bertahap dengan penambahan beban 250 kg.

Setiap penambahan beban dilakukan pembacaan dan pencatatan dial indicator.

g. Bila kolom sudah mengalami patah atau kelelahan, penambahan beban

dihentikan.

7/21/2019 09E01000

50/75


BAB IV

ANALISA HASIL PENGUJIAN BENDA UJI

4.1Pengujian Mechanical Properties

4.1.1 Pengujian Kadar Air

Hasil pengujian kadar air yang dilakukan terhadap benda uji sebanyak 5

(lima) buah adalah seperti yang terlihat pada tabel 4.1 dibawah ini.

Tabel 4.1.1 Hasil Pengujian Kadar Air

Sampel Berat Gx (gr) Berat Gk (gr) Kadar Air (%)

I 55,5 53 4,7169811

II 54 50,5 6,9306931

III 54 51 5,8823529

IV 55 52 5,7692308

V 53 50 6,0000000

Total 29,2992579

Keterangan :

Gx : Berat benda uji mula-mula (gr)

Gk : Berat benda uji setelah di oven (gr)

7/21/2019 09E01000

51/75


%

Sehingga nilai kadar air rata-rata dari 5 buah benda uji yang digunakan adalah

4,0248 %.

4.1.2 Pengujian Berat Jenis

Hasil pengujian berat jenis yang dilakukan terhadap benda uji sebanyak 5


Tabel 4.1.2 Hasil Pengujian Berat Jenis

SampelBerat

(gr)

Volume

(cm3)

Berat Jenis (gr/cm3)

I 58 93,75 0,6186667

II 56 93,75 0,5973333

III 58 93,75 0,6186667

IV 58 93,75 0,6186667

V 58 93,75 0,6186667

Total 3,0720000

Sehingga nilai berat jenis rata-rata dari 5 buah benda uji yang digunakan adalah

0,5922 gr/cm

3

.

7/21/2019 09E01000

52/75

7/21/2019 09E01000

53/75


Hasil pengujian berat jenis yang dilakukan terhadap benda uji sebanyak 5


Tabel 4.1.4a Hasil Pengujian Elastisitas

Beban

(kg)

Pembacaan Dial (0,01 mm)

Sampel

I

Sampel

II

Sampel

III

Sampel

IV

Sampel

V

0 0 0 0 0 0

10 28,5 28 24 29,5 29,5

20 51,5 56 53,5 55 55

30 76 82 77 82 78

40 108 114 104 112 108

50 138 145,2 119 142 139,5

60 170 177 157 174 168

70 200 207 185,5 201 198

80 235 243,5 213 238,5 229

90 282,5 279,5 245 270,5 266

100 344 328,5 281 307 299,5

110 419 383 323 356,5 345

120 545 461 372 408 424

Tabel 4.1.4b Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel I

P

(kg)

Pembacaan Dial( 0,01 mm)

(Yi)Pi Pi x Yi

0 0 0 0

10 28,5 100 285

20 51,5 400 1030

30 76 900 2280

40 108 1600 4320

50 138 2500 6900

60 170 3600 10200

70 200 4900 1400080 235 6400 18800

90 282,5 8100 25425

100 344 10000 34400

110 419 12100 46090

120 545 14400 65400

65000 229130

Tabel 4.1.4c Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel II

7/21/2019 09E01000

54/75


P

(kg)

Pembacaan Dial( 0,01 mm)

(Yi)Pi Pi x Yi

0 0 0 010 28 100 280

20 56 400 1120

30 82 900 2460

40 114 1600 4560

50 145,2 2500 7260

60 177 3600 10620

70 207 4900 14490

80 243,5 6400 19480

90 279,5 8100 25155

100 328,5 10000 32850

110 383 12100 42130

120 461 14400 55320

65000 215725

Tabel 4.1.4d Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel III

P(kg)

Pembacaan Dial

( 0,01 mm)(Yi)

Pi Pi x Yi

0 0 0 0

10 24 100 240

20 53,5 400 1070

30 77 900 2310

40 104 1600 4160

50 119 2500 5950

60 157 3600 9420

70 185,5 4900 1298580 213 6400 17040

90 245 8100 22050

100 281 10000 28100

110 323 12100 35530

120 372 14400 44640

65000 183495

Tabel 4.1.4e Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel IV

7/21/2019 09E01000

55/75


P

(kg)

Pembacaan Dial

( 0,01 mm)

(Yi)Pi Pi x Yi

0 0 0 0

10 29,5 100 295

20 55 400 1100

30 82 900 2460

40 112 1600 4480

50 142 2500 7100

60 174 3600 10440

70 201 4900 14070

80 238,5 6400 19080

90 270,5 8100 24345

100 307 10000 30700

110 356,5 12100 39215

120 408 14400 48960

65000 202245

Tabel 4.1.4f Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel V

P

(kg)

Pembacaan Dial

( 0,01 mm)

(Yi)Pi Pi x Yi

0 0 0 0

10 29,5 100 295

20 55 400 1100

30 78 900 2340

40 108 1600 4320

50 139,5 2500 6975

60 168 3600 10080

70 198 4900 13860

80 229 6400 18320

90 266 8100 23940

100 299,5 10000 29950

110 345 12100 37950

120 424 14400 50880

65000 200010

Dengan menggunakan rumus regresi maka diperoleh :

7/21/2019 09E01000

56/75


Dimana :

Keterangan :

Pi = Pembebanan (Kg)

Yi = Pembacaan Dial (cm)

Karena kelima benda uji tersebut diambil dari satu bahan yang sama maka

dengan uji elastis kayu diperoleh data-data dibawah ini :

Tabel 4.1.4g Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu

No. Sampel Nilai ElastisitasI 119678,2394

II 127114,9612

III 149442,0829

IV 135587,4064

V 137102,5199

Total 668925,2097

7/21/2019 09E01000

57/75

7/21/2019 09E01000

58/75


Setelah didapatkan nilai elastisitas kayu yang digunakan, maka dapat

direncanakan ukuran dimensi kayu dengan perhitungan analisis.

Kapasitasframe adalah 40 ton sedangkan kapasitasjackyang dipakai adalah

25 ton, maka :

- Pakai Pcr= 1500 kg

- Modulus Elastisitas E dipakai E = 107659,7004 kg/cm2

- Panjang kolom L = 150 cm

-

Persyaratan bahwa b < h

Misalkan b = 4 cm

h = 5,9556 cm 6 cm

7/21/2019 09E01000

59/75


Maka dipakai kolom/ batang kayu persegi ukuran ( 4 x 6 ) cm, dengan

momen inersia Iy= cm4

Batang Ganda dengan Pelat Koppel

Maka :

3 3

10

Y

X

7/21/2019 09E01000

60/75


b

Lt

Dengan demikian diperoleh Pcruntuk batang ganda adalah :

Dimensi Pelat Koppel

Data Pelat Koppel :

a = 2 cm

t = 0,3 cm

L = 10 cm

Maka :

7/21/2019 09E01000

61/75


Dengan diketahuinya harga a = 2 cm, maka :

Dimensi dan Jarak Baut

S1= 15

S = 30

S = 30

S1= 15

10 mm

Dimana :S1 = 3,5d = 3,5 x 10 = 35 mmS = 6d = 6 x 10 = 60 mm

4.2 Pengujian Tekuk

7/21/2019 09E01000

62/75


Dalam pengujian tekuk kayu yang dilaksanakan di laboratorium didapatlah

nilai deformasi. Nilai deformasi ini diambil dari pembacaan dial. Dan pembacaan

dial tersebut didapat dari beban yang diberikan. Kaena dengan adanya beban,

maka kita bisa melihat adanya deformasi dari pembacaan dial tersebut. Berangkat

dari pengujian tekuk inilah maka kita dapat melihat Pkritis dari suatu kayu. Pkritis

dari kayu tersebut dapat dilihat nilainya setelah kita mengadakan pengujian dan

memasukkan nlai dari pengujian tersebut kedalam grafik.

4.2.1 Pengujian Tekuk Batang Tunggal

Dari hasil pengujian diperoleh data-data seperti pada tabel dibawah.

Kemudian dari data tabel dibuat grafik hubungan beban P dan deformasi .

Tabel 4.2.1 Hasil pengujian Tekuk kayu batang tunggal

No Beban(Kg)

Pembacaan Dial(0,01 mm)

1 100 17

2 200 71

3 300 125

4 400 186

5 500 241

6 600 296

7 700 346

8 800 4019 900 461

10 1000 531

11 1100 591

12 1200 651

13 1300 826

14 1400 1121

15 1500 1294

16 1600 1661

17 1700 1996

18 1800 2339

7/21/2019 09E01000

63/75


19 1900 2704

20 2000 3002

Dari tabel diatas diperoleh grafik hubungan pembebanan dengan deformasi :

7/21/2019 09E01000

64/75


Keterangan :

Dari grafik 4.2.1 diperoleh Pcr= 1300 kg dengan deformasi = 8,26 mm,

karena pada titik (8,26; 1300) deformasi yang terjadi masih linier, sementara pada

titik (11,21 ; 1400) sudah tidak linier lagi. Dengan demikian pada titik (8,26;

1300) adalah sebagai batas antara lendutan stabil dan tidak stabil.

Maka dari pengujian diperoleh tegangan yang terjadi untuk batang tunggal

adalah:

4.2.2 Pengujian Tekuk Batang Ganda

7/21/2019 09E01000

65/75


Dari hasil pengujian diperoleh data-data seperti pada tabel dibawah.

Kemudian dari data tabel dibuat grafik hubungan beban P dan deformasi .

Tabel 4.2.2 Hasil pengujian Tekuk kayu batang ganda sampel I

NoBeban

(Kg)

Pembacaan Dial

(0,01 mm)

1 1000 40

2 1500 68

3 2000 87

4 2500 117

5 3000 133

6 3500 158

7 4000 180

8 4500 205

9 5000 225

10 5500 250

11 6000 280

12 6500 301

13 7000 330

14 7500 38515 8000 440

16 8500 487

17 9000 545

18 9500 590

19 10000 637

20 10500 690

21 11000 737

22 11500 794

23 12000 113024 12500 1405

25 13000 1855

26 13500 2105

27 14000 2493

Dari tabel diatas diperoleh grafik hubungan pembebanan dengan deformasi :

7/21/2019 09E01000

66/75


Keterangan :

Dari grafik 4.2.2 diperoleh Pcr= 11500 kg dengan deformasi = 7,94 mm,

karena pada titik (7,94 ; 11500) deformasi yang terjadi masih linier, sementara

7/21/2019 09E01000

67/75

7/21/2019 09E01000

68/75


- b = 4 cm ; h = 6 cm

- A = 4 6 = 24 cm2

- L = lk= 150 cm

-

-

-

-

-

-

7/21/2019 09E01000

69/75


Benda Uji 22 (4 x 6 x 150 ) cm

Pelatkoppel(3x10x

19)cm

4.3.2 Karakterisitik benda uji (Batang Ganda) adalah :

- b = 4 cm ; h = 6 cm

- A = 8 6 = 56 cm2

- L = lk= 150 cm

-

7/21/2019 09E01000

70/75


Maka :

-

-

-

-

Hasil dari perhitungan tersebut diatas dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 4.3 Nilai Perhitungan dengan Menggunakan Teori Euler

Batang Tunggal Batang Ganda

129,9030 cm 70,1557 cm

7/21/2019 09E01000

71/75


62,9664 kg/cm2 215,8872 kg/cm2

Pcr 1511,1945 kg 12089.5562 kg

4.4 Pembahasan Hasil Pengujian

Ada beberapa hal yang terlihat pada hasil pengujian yang dirasa perlu untuk

mendapat pembahasan antara lain sebagai berikut :

1. Terjadinya deformasi pada awal penambahan beban walaupun relatif kecil.

Hal ini dapat disebabkan ketika melaksanakan pengujian, beban tidak benar-

benar tepat pada sumbu batang dan kolom tidak benar-benar lurus. Kemudian

sangat sulit memastikan letak titik berat penampang yang benar-benar akurat.

Kedua masalah ini mengakibatkan timbulnya momen eksentris yang

mengakibatkan deformasi. Dengan terjadinya deformasi awal maka hasil

pengujian berbeda dengan analitis.

Penentuan nilai Pcr diperoleh dari perbatasan nilai antara lendutan stabil

dengan lendutan tidak stabil. Hal ini disebabkan karena dalam praktek pada

batang tekan, tekuk diartikan sebagai perbatasan antara lendutan stabil dan

tidak stabil. Jadi bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang tekan.

y

ym

ex

P

l

7/21/2019 09E01000

72/75


Gambar 4.4 Tekukan Ex- Sentris

2. Dari hasil analitis benda uji batang tunggal didapat Pcr= 1511,1945 kg dan

= 62,9664 kg/cm2. Dari hasil penelitian didapat Pcr= 1300 kg dan = 54,17

kg/cm2.

3. Dari hasil analitis benda uji batang ganda didapat Pcr= 12089.5562 kg dan

= 215,8872 kg/cm2. Dari hasil penelitian didapat Pcr = 11500 kg dan =

205,357kg/cm2.

4. Besarnya perbedaan nilap Pcr hasil pengujian dengan Pcr analitis dapat

disebabkan oleh perbedaan antara nilai elastisitas kayu hasil pengujian

dengan nilai elastisitas kayu yang sesungguhnya.

Hasil perbandingan antara nilai pengujian dan analitis dapat dilihat pada

tabel berikut :

Tabel 4.4 Perbandingan Hasil Nilai Penelitian dan Analitis

Batang Tunggal Batang Ganda

Penelitian 54,17 kg/cm

2 205,357 kg/cm2

Pcr 1300 kg 11500 kg

Analitis 62,9664 kg/cm

2 215,8872 kg/cm2

Pcr 1511,1945 kg 12089.5562 kg

P

7/21/2019 09E01000

73/75


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan analisa yang penulis laksanakan didapat hasil

sebagai berikut :

1. Dilihat dari nilai berat jenisnya, kayu tersebut merupakan kayu dengan kelas

kuat III, dimana kayu tersebut mempunyai nilai berat jenis yang berada

diantara 0,60 0,40 yaitu 0,5955 gr/cm3.

2. Dilihat dari nilai kadar airmya, maka menurut PKKI 1961, kayu tersebut

merupakan kayu dengan mutu A, dengan nilai kadar air < 30% yaitu 4,0248%.

3. Dilihat dari nilai elastisitasnya, maka menurut PKKI 1961, kayu tersebut

berada pada kelas kuat kayu II, dengan nilai 107659,7004 kg/cm2.

4. Dilihat dari nilai kuat tekan sejajar seratnya, maka kayu yang digunakan

termasuk dalam kelas kuat I, dengan nilai kg/cm2.

5. Beban kritis (Pcr) yang didapat dari perhitungan rumus beban kritis Euler lebih

besar dibandingkan dengan beban kritis yang didapat dari hasil penelitian di

laboratorium yaitu :

a. Untuk benda uji batang tunggal didapat PcrEuler = 1511,1945 kg sedangkan

Pcrpenelitian = 1300 kg.

b. Untuk benda uji batang ganda didapat PcrEuler = 12089,5562 kg sedangkan

Pcrpenelitian = 11500 kg.

7/21/2019 09E01000

74/75


6. Demikian juga dengan tegangan yang terjadi yang dihitung berdasarkan Teori

Euler lebih besar dibandingkan dengan tegangan yang dihitung berdasarkan

hasil penelitian laboratorium yaitu :

a. Untuk benda uji batang tunggal didapat Euler = 62,9664 kg/cm2

sedangkan penelitian = 54,17 kg/cm2.

b. Untuk banda uji batang ganda didapat Euler = 215,8872 kg/cm2 sedangkan

penelitian = 205,357 kg/cm2.

5.2 Saran

1. Dalam pembuatan rangka dudukan (frame) dan benda uji harus benar-benar

simetris dan memiliki tingkat ketelitian yang tinggi untuk mendapatkan hasil

penelitian yang lebih akurat dan dipercaya.

2. Sebaiknya jika melakukan suatu pengujian untuk bahan uji kayu, laboratorium

yang digunakan harus bebas dari getaran-getaran suara. Karena hal tersebut

mempunyai pengaruh pada pembacaan nilai dial pada pengujian.

7/21/2019 09E01000

75/75

DAFTAR PUSTAKA

E. P. Popov, 1984,Mekanika Teknik Edisi Kedua, Jakarta Pusat: Erlangga

Heinz Frick, Ir., 1983,Ilmu Konstruksi Bangunan Kayu, Yogjakarta: Kanisius

I Gusti Ngurah Agung, Ph.D., Prof., 2006, Statistika Penerapan Model Rerata-

Sel Multivariat dan Model Ekonometri dengan SPPS, Jakarta: Yayasan

SAD Satria Bhakti

J.M. Dinwoodie, B.Sc (For), M.Tech, Ph.D., 1986, Timber Its Structure,

Properties and Utilisation Sixth Edition, London: Macmillan Education

LTD

K.H Felix Yap, Ir., 1964, Konstruksi Kayu, Bandung: Binacipta

Soemono, Prof. Ir., 1971, Bangunan-Bangunan Statis Tak Tertentu, Bandung:

Djambatan

Suwarno Wirjomartono, Ir., dkk., 1970, Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia,

Bandung: Departemen PU

Titik Harsianti, dkk., 2008, Bahasa dan Sastra Indonesia Untuk Kelas III

SMA/MA, Jakarta: Bumi Aksara

V. Sunggono, Ir., 1995,Buku Teknik Sipil, Bandung: Nova

Widayanto, Drs., 2006, Struktur Kayu Dasar, Medan: Polmed

09E01000

Documents

Transcript of 09E01000