Bhn Struktur Kayu Br

194
STRUKTUR KAYU MATERI / BAHAN KULIAH 1. PENGENALAN BAHAN KAYU 2. PENGUJIAN KEKUATAN 3. DASAR PERENCANAAN STRUKTUR KAYU 4. PERENCANAAN BATANG TARIK 5. PERENCANAAN BATANG TEKAN 6. PENGENALAN ALAT SAMBUNG 7. ANALISIS SAMBUNGAN PAKU 8. ANALISIS SAMBUNGAN BAUT 9. ANALISIS SAMBUNGAN GIGI

Transcript of Bhn Struktur Kayu Br

Page 1: Bhn Struktur Kayu Br

STRUKTUR KAYU

MATERI / BAHAN KULIAH

1. PENGENALAN BAHAN KAYU

2. PENGUJIAN KEKUATAN

3. DASAR PERENCANAAN STRUKTUR KAYU

4. PERENCANAAN BATANG TARIK

5. PERENCANAAN BATANG TEKAN

6. PENGENALAN ALAT SAMBUNG

7. ANALISIS SAMBUNGAN PAKU

8. ANALISIS SAMBUNGAN BAUT

9. ANALISIS SAMBUNGAN GIGI TAKIKAN

Page 2: Bhn Struktur Kayu Br

REFRENSI / BAHAN ACUAN

1. K.H. Felix Yap KONSTRUKSI KAYU 1984

2. Sri Sumarni STRUKTUR KAYU 2007

3. TJOA PWEE HONG, FH DJOKOWAHJONO KONSTRUKSI KAYU 2005

4. Ir. HEINZ FRICK ILMU KONSTRUKSI KAYU 1977

5. PERATURAN KONSTRUKSI KAYU INDONESIA. 1979

PENDAHULUAN /

Page 3: Bhn Struktur Kayu Br

MATERIAL KAYU

I. ANATOMI KAYU : Kayu sebagai bahan untuk konstruksi sudah dikenal sejak dahulu, menggunakan bahan kayu didasarkan pada pengalaman saja.Setelah kemajuan ilmu pengetahuan matematik dan ilmu teknik yang lain dan ditemukannya alat penyambung modern maka dapat dibuatlah konstruksi yang lebih berat.Penampang melintang dari batang kayu terdiri :1. Kulit Luar2. Kulit Dalam3. Lapisan Kambium4. Kayu Muda5. Kayu Inti (Kayu Teras)6. Empelur (Inti Kayu)7. Jari-jari Empelur8. Lingkaran Tahun9. Sel Kayu

Batang terdiri dari sel yang berdekatan satu sama lain bentuk sel batang lonjong pipih, ujung lancip.Hubungan antara satu sel dengan yang lain dihubungkn oleh zat perekat yang disebut LigninDaya lekat sel-sel dapat menentukan tinggi rendahnya Gaya Geser sejajar arah seratnya kayu.Selain itu kepadatan rongga sel juga menentukan kekokohan batang karena semakin padat selnya maka Semakin tinggi berat jenis (BJ) kayunya.Senyawa Utama Penyusun

Page 4: Bhn Struktur Kayu Br

Kayu

1. Komponen Primer.

Penyusun dinding sel dan cadangan makann dalam sel-sel tumbuhan, yang terdiri dari :Fraksi Karbohidrat (polisakarida) total disebut Holoselulosa antara 60 – 80% dan Lignin / zat perekat 25 – 35% dalam kayu jarum

2. Komponen Sekunder

Komponen diluar dinding sel terdapat dalam rongga sel yang terdiri dari : Zat Ekstraktif sekitar 1,0 % – 10,0 % dan Zat Mineral.

Disamping Selulose Hemiselulose dan Lignin yang merupakan bagian Integral dinding sel didalam kayu juga terdapat Zat-zat yang mengisi rongga-rongga sel dalam bagian pohon kayu.

Mungkin juga rongga-rongga mikro dan dalam dinding sel atau rongga interseluler zat-zat ini yang disebut dengan istilah Ekstraktif.

II. SIFAT-SIFAT KAYU

Page 5: Bhn Struktur Kayu Br

Pada konstruksi Sambungan kayu ada 3 macam sifat-sifat kayu yaitu :1. Sifat Mekanis2. Sifat Hygroskopis3. Sifat Fisik

1. Sifat MekanisSifat-sifat Mekanis atau Kekuatan Kayu untuk mengukur kemampuan kayu untuk menahan/ memikul gaya-gaya atau beban dari luar.Batang kayu merupakan benda yang Anisotrop artinya kekuatan kayu untuk semua arah batang adalah tidak sama dalam hal ini dibedakan arah sumbu Longitudinal, arah sumbu Radial dan arah sumbu Tangensial.

Pada ketiga Sumbu arah tersebut Tegangan atau Kekuatan kayu Tidak sama, Tegangan sumbu Radial dan Tangensial perbedaannya sangat kecil sekali atau dikatakn hampir samaDalam praktek dilapangan diambil untuk arah Sumbu Tangensial dan arah Sumbu Radial adalah sama, sehingga hanya mengenal dua Arah Sumbu saja yaitu arah Sumbu Axial dan arah Sumbu Radial.Arah Sumbu Longitudinal disebut juga dengan arah sumbu Axial yaitu arah Sejajar dengan arah serat kayu sedangkan arah sumbu Radial adalah arah Tegak lurus arah serat kayu.

Sifat-sifat Mekanis kayu yang sering dibahas yaitu:

1. Kuat Tarik

Page 6: Bhn Struktur Kayu Br

2. Kuat Tekan3. Kuat Geser4. Kuat Lentur5. Kekakuan6. Kekerasan7. Kuat belah

Apabila suatu benda menerima gaya luar yang akan mengubah bentuk dan ukuran benda itu maka benda itu akan memberikan perlawann, dan perlawanan ini yang disebut dengan Tegangan (Stress : σ), Tegangan berarti juga Gaya Luar persatuan Luas, σ = Gaya / Luas.

Ada Tiga macam gaya yang dapat bekerja pada suatu benda yang disebut Gaya Primer :

Gaya Tekan, gaya ini membuat benda menjadi Pendek dan mengecilkan dimensi atau Volume.

Gaya Tarik, gaya ini membuat benda menjadi Panjang dan membesarkan dimensi atau Volume.

Gaya Geser, gaya ini akan menyebabkan satu bagian benda bergeser terhadp bidang yang lain.

Gaya Lentur, merupakan kombinasi dari ketiga gaya Primer tersebut yang menyebabkan adanya lengkungan pada benda, akibatnya bagian atas benda menjadi cekung karena bekerja gaya Tekan, bagian

Page 7: Bhn Struktur Kayu Br

bawah benda cembung karena bekerja gaya Tarik, dan bagian Tengah (netral) benda mengalami Geser karena ada gaya Geser.

Ketahanan kayu terhadap beban yang bekerja dinamakan Kekuatan kayu, sehingga kekuatan kayu bisa berupa kekuatan Tekan, Tarik, Geser dan kekuatan Lentur termasuk juga Kekakuan, ketahanan Kejut, Kekerasan dan Kuat Belah.Gaya yang bekerja pada suatu benda akan menimbulkan perubahan bentuk dan ukuran pd benda itu, perubahan bentuk ini yang disebut Regangan atau Deformasi (Strain : ε) Regangan dinyatakan dalam Deformasi per satuan luas.

Regangan yang terjadi pada kayu sebanding dengan Tegangan yang diberikan bila tegangan ini kecil, regangan ini dapat kembali kebentuk semula apabila lamanya pemberian tegangan hanya singkat saja dan regangannya tetap kecil.Perlakuan kayu yang seperti ini diuraikan oleh Robert Hooke pada tahun 1678 dan hubungan antara Tegangan dan Regangan adalah σ = k.ε dimana k adalh Konstanta Keseimbangan disebut Modulas Elastisitas (Modulus Of Elasticity : MOE).MOE untuk tegangan tekan dan tarik disebut Modulus Young, sedangakn MOE untuk tegangan Lentur disimbolkan E.Sifat Mekanis yang diuji

1. Kuat Lentur

Page 8: Bhn Struktur Kayu Br

Kekuatan Lentur Statis adalah suatu kekuatan kayu yang sangat penting karena kebanyakan struktur kayu mengalami beban lentur, contohnya pada gelagar kayu yang mengalami gaya luar dalam arah tegak lurus serat dengan gaya ini terjadi 3 tegangan yaitu Tegangan Tarik, tegangan Tekan dan tegangan geser, tegangan ini adalah tegangan Axial.Tegangan Tarik terbesar terletak pada permukaan bawah, tegangan Tekan terbesar pada permukaan atas, kemudian secara berangsur-angsur masing-masing menurun kearah tengah dan menjadi nol dibidanf netral atau tengah gelagar, Sedangkan tegangan geser terbesar dibidang netral ditengah gelagar dan nol dipermukaan.

Kekuatan Lentur kayu biasanya dinyatakan dlm Modulus Retak (Modulus Of Rupture : MOR) yang merupakan tegangan tertinggi dibagian serat paling luar kayu ktika gelagar retak/patah karena beban yang dikenakan secara berangsur selama beberapa menit, MOR bervariasi antar 55 – 160 N/mm2 dan hal ini menunjukan bahwa tegangan lentur sama dengan tagangan tarik sejajar serat.

2. Kuat TekanKuat Tekan mencakup Kuat Tekan sejajar serat dan tegak lurus serat, kuat tekan sejajar serat 15 kali kuat tekan tegak lurus serat dan besarnya antara 25 – 95 N/mm2 sedangkan kuat tekan tegak lurus bervariasi antara 1 – 20 N/mm2 , kuat tekan kayu kira-kira setengah kuat tarik kayu karena struktur

Page 9: Bhn Struktur Kayu Br

kayu dinding sel tersusun atas molekul-molekul selulose yang sangat kuat menahan kekuatan tarik axial, Hemiselulose, dan selulose serta lignin juga mendukung dalam kekuatan Tekan.Kerusakn karena tekanan sejajar serat disebab kan oleh lapisan interseluler, belah atau geser terlipatnya sel dan pecahnya dinding sel, sebaliknya tekann tegak lurus serat menyebab kan perubahan bentuk panampang melintang sel dan pengurangan besarnya rongga sel, Tekanan tegak lurus serat terjadi pada bantalan rel kereta api sedangkan tekanan sejajar serat terjadi dlam tiang pendek (Kolom).

3. Kuat Tarik

Kuat Tarik Kayu menunjukan perbedaan yang besar apabila menahan beban Axial (sejajar serat) atau Transversal (Tegak lurus serat), kuat tarik aksial kayu jauh lebih tinggi daripada kuat tarik tranversal, kuat tarik aksial kayu daerah iklim sedang bervariasi dari 50 – 160 N/mm2 sedang kuat tarik tranversal 1 – 7 N/mm2 ,kayu tropikal kuat tarik alsial mencapai 300 N/mm2.

4. Kuat Geser

Gaya Geser dapat terjadi pada bidang longitudinal atau bidang tranversal, tegangan geser longitudinal dapat terjadi apabila kayu dibebani gaya lentur, kekuatan kayu dalam geser aksial berkisar bervariasi 5 – 20 N/mm2, kuat geser tranversal adala 3–4 kali lebih besar daripada kuat geser aksial,

Page 10: Bhn Struktur Kayu Br

tetapi sifat ini tidak begitu penting sebab kayu sudah rusak terlebih dahulu sebelum mengalami geser tranversal.

5. Keuletan (Keteguhan pukul).

Keuletan atau energi dalam lentur dinamis adalah ketahanan kayu terhadap beban kejut (tiba-tiba) yang bertentangan dengan lentur statis dimana beban naik berangsur-angsur, enrgi yang diabsorpsi oleh kayu lebih besar pada beban kejut/dinamis daripad beban statis.

6. Elastisitas

Nilai MOE variasi antara 2500 – 17000 N/mm2 untuk arah aksial, kayu mempunyai MOE yang lebih rendah daripada bahan-bahan lain, tapi bila dilihat dari berat jenisnya nilai elastisitasnya sebanding dengan baja, MOE berbeda pada ketiga arah (Aksial, Tangensial, dan Radial) pd arah Tranversal (tangensial dan radial) hanya sekitar 300 – 600 N/mm2.

7. Kekerasan

Kekerasan adalah ketahanan kayu terhadap masuknya benda asing kedalam massa kayu, ketahanan ini lebih tinggi dari arah aksial (pada penampang tranversal) daripada arah lateral (Tangensial dan radial), kekerasan berkaitan dengan keausan, abrasi, goresan.

Page 11: Bhn Struktur Kayu Br

Jenis kayu yang termasuk kayu keras adalah Kayu hitam, kayu ulin, kayu sawo dan yang termasuk kayu lunak adalah kayu sengon.

8. Kuat Belah

Ketahanan kayu terhadap gaya belah adalah kemampuan kayu terhadap gaya luar yang berbentuk baji (lancip), karena strukturnya kayu mempunyai kuat belah yang rendah sejajar seratnya (kayu mudah belah).

Faktor brpengaruh trhadap sifat Mekanis

1. Kadar Air

Kadar air kayu turun maka kekuatan kayu naik, hal ini disebabkan perubahan dalam dinding sel yang menjadi lebih padat juga dipengaruhi penyusutan dengan hilangnya air dari dinding sel massa zat kayu per satuan volume naik.Perubahan 1% kadar air merubah kekuatan Tekan sebesar 6%, MOR 5%, Kekerasan 2-2,5%

2. Kadar Lengas Kayu

Kadar Lengas kayu mempunyai pengaruh yang besar terhadap tegangan-tegangan yang searah maupun yang tegak lurus serat kayu, kadar lengas kayu adalah jumlah prosentase air yang ada diantara ruang antar sel kayu.

3. Kerapatan Kayu / Berat Jenis Kayu.

Page 12: Bhn Struktur Kayu Br

Kerapatan Kayu merupakan indeks yang paling sederhana dan paling baik dari kekuatan kayu bebas cacat dengan demikian kerapatan, kekuatan kayu juga naik, hal ini disebabkan karena kerapatan merupakan pengukur banyak nya zat kayu yang ada di dalam kayu segar.Kerapatan yang lebih tinggi berasal dari proporsi yang lebih besar dari sel kayu dengan dinding sel yang tebal dan rongga sel sempit, ini akan memberi kekuatan yang lebih besar pada kayu bebas cacat yang lebih padat.Kekuatan yang efektif tergantung pada banyaknya zat dinding sel, proporsi dinding sel yang ada dalam kayu dan banyaknya zat ekstraktif dalam rongga sel.

4. Suhu

Suhu mempunyai dua pengaruh yang berbeda pada kekuatan kayu yaitu :

1. Pengaruh Langsung pd kekuatan KayuMakin tinggi suhu kayu makin turun kekuatannya, hal ini berlaku apabila lamanya suhu hanya singkat saja.Dibawah titik jenuh serat hubungan antara kekuatan dan suhu berupa garis lurus.Makin tinggi berat jenis kayu makin besar penurunan kekuatan kayu pada suhu meningkat.

2. Pengaruh Suhu & waktu pd kkuatn Kayu

Page 13: Bhn Struktur Kayu Br

Kayu pada kadar air sembarang jika kena suhu kurang dari 650 C untuk waktu yang relatif pendek kemudian dikembalikan pada suhu kamar normal, maka tidak akan kehilangan kekutan atau sifat-sifat elastisnya dan sebaliknya kayu yang dipanaskan sampai suhu 650 C dan titik bakar kayu mencapai 2750 C untuk waktu yang cukup lama, kemudian diuji pada suhu ruangan maka akan kehilangan sebagian kekuatan dan elastisitasnya secara permanen.

5. Perilaku Kayu Anisotropik

Bahan bangunan yang memiliki sifat-sifat fisika yang berbeda dalam berbagai arah sumbu struktural disebut dengan sifat Anisotropik. Sedangkan bahan kayu memiliki sifat Anisotropik dalam tiga arah, yaitu arah sumbu Horizontal, arah vertikal dan arah Tangensial.

6. Lamany Pemberian Beban pada Kayu

Semakin singkat waktu pembebanan semakin tinggi tegangannya, oleh karena itu kayu merupakan bahan yang paling baik untuk konstruksi yang menahan tegangan-tegangan yang timbul dalam waktu yang singkat atau dalam waktu yang sesaat saja, seperti tegangn yang disebabkan oleh adanya angin, salju, gempa bumi dan gaya yang lainnya.

Tegangan-tegangan yang diijinkn σ dan akan digunakan dalam praktek diambil atau ditentukan

Page 14: Bhn Struktur Kayu Br

berdasarkan pembebanan selama 50 tahun, dengan demikian bila konstruksi dibebani oleh beban dalam waktu yang pendek, tegangan-tegangan boleh dinaikkan menurut peraturan-peraturan yang ada. Kenaikkan berlaku untuk tegangan lentur, tarik, tekan dan geser, sedang untuk harga modulus elastisitas (E) besarnya tetap, jadi harga E tidak dipengaruhi oleh sifat muatannya.Lamanya pemberian beban pada sepotong kayu mempunyai pengaruh yang penting pada besarnya beban yang dapat dipikul oleh kayu tersebut, ini berlaku untuk semua bentuk beban, tetapi sangat penting untuk kuat lentur. Kekuatan lentur maksimum atau modulus patah akan turun sebanding dengan lamanya pemberian beban pada kayu.

Penyebab dari sifat kayu tersebut dapat diterangkan bahwa beban yang bekerja pada kayu menimbulkan deformasi, deformasi yang ditimbulkan akibat pembebanan merupakan hasil dari dua komponen yang berbeda yang bekerja secara simultan /secara bersamaan.

1. Deformasi elastis

Merupakan reaksi kayu secara langsung terhadap beban yang mengenainya dan jika beban dihilangkan kayu kembali ke bentuk semula, perilaku elastis hasil dari adanya selulose yang ada pada dinding sel.

Page 15: Bhn Struktur Kayu Br

2. Deformasi Plastis

Deformasi plastis sudah berlaku sejak kayu pertama kali menerima beban dan meningkat dengan berjalannya waktu, pemulihan deformasi plastis sangat lambat dan kurang lebih separoh deformasi dapat dipulihkan sehingga terjadi deformasi permanen, artinya bila beban dihilangkan kayu tidak kembali kebentuk semula, perilaku ini disebabkan adanya fraksi lignin pada dinding sel, sifat plastis ini terlihat seperti pada melengkungnya gelagar karena mengalami pembebanan dalam waktu yang lama atau jangka panjang.Dibawah beban tetap kayu akan mengalami deformasi plastis yang akan berkorelasi langsung dengan waktu/ lamanya pemberian beban, peristiwa ini sering terjadi yang disebut dengan istilah rangkak (Creep).Sifat-sifat plastis dari kayu juga tampak bila kayu dipertahankan pada deformasi yang konstan, kayu ini akan berkurang ketahanannya (tegangan dalam) terhadap deformasi itu dengan bertambah lamanya waktu deformasi. Peristiwa berkurangnya ketahanan tegangan akibat plastis dikenal dengan peristiwa Relaksasi, kayu dengan deformasi konstan akan mengalami pengurangan tegangan dalam hingga lebih kurang 70 % dari tegangan pada permulaan deformasi.

Page 16: Bhn Struktur Kayu Br

7. Kelelahan kayu (Fatique)

Kelelahan (Fatique) adalah pengaruh beban yang berulang-ulang dengan jumlah siklus yang besar pada suatu bahan, kemampuan kayu untuk menahan beban yang berulang-ulang bersiklus pendek tanpa mengalami kerusakan disebut ketahanan terhadap kelelahan (Fatique Resisten) yang tergantung dari lamanya waktu pembebanan pada bahan.

8. Pengaruh Mata Kayu

Pengaruh mata kayu terhadap kekuatan tergantung pada letak mata kayunya, pada daerah tertarik mata kayu lebih berbahaya bila dibandingkan dengan membuat lubang sebesar mata kayunya ini disebabkan karena adanya mata kayu tersebut, serat-serat disekitar mata kayu tidak teratur sehingga mengakibatkan penurunan dari tegangaan-tegangannya, pada daerah tertekan dan garis netral pengaruh mata kayu tidak begitu besar.

9. Sifat Menekuk Dari Batang Tertekan

Batang yang pada kedua ujungnya bersendikan kemungkinan batang akan menekuk melekukny batang tergantung dari panjangnya batang, jika tegangan-tegangan yang bekerja pada batang masih

Page 17: Bhn Struktur Kayu Br

dibawah σE atau σρ, lebih jelas akan dijelaskan pada bab perencanaan batang tekan.

2. Sifat-sifat Hygroscopis

1. Kadar Lengas Udara

Kadar lengas kayu dipengaruhi oleh kadar lengas udara, kadar lengas udara juga mempengaruhi kembang susut dari kayu. Pada keadaan lengas kayu tinggi pada waktu musin hujan maka kayu akan mengembang, demikian pula musim kemarau kadar lengas udara rendah maka kadar lengas kayu turun akibatnya kayu akan menyusut dengan demikian perubahan kadar lengas udara akan mempengaruhi kembang susut dari kayu, kadar lengas kayu dalam keadaan pangkal kenyang ada diantara 25-30% dan inipun tergantung juga dari jenis kayunya.

Pada kayu jati pangkal kayunya ada disekitar 23% turunnya kadar lengas kayu akan menambah kekokohan dari kayu, penentuan kadar lengas kayu untuk berbagai macam konstruksi sangat penting, misal untuk konstruksi-konstruksi yang selalu basah kadar lengas kayu tinggi sedang untuk konstruksi kuda-kuda dan untuk konstruksi kebutuhan perumahan membutuhkan kadar lengas yang rendah saja karena kayunya kuat

Page 18: Bhn Struktur Kayu Br

2. Kembang Susut

Kayu akan mengembang bila kadar lengas kayu naik dan kayu menyusut bila kadar lengas kayu menurun, mengembang dan menyusutnya kayu pada arah tegak lurus serat dan sejajar serat berbeda.Menyusut pada arah sejajar serat jauh lebih kecil dari menyusut tegak lurus serat atau menyusut tegak lurus serat lebih besar dari pada menyusut sejajar serat, ini dapat dilihat ada sambungan-sambungan pelebaran dari pintu-pintu dan jendela jendela rumah.

Selain kadar lengas udara, kembang susut dipengaruhi juga oleh derajat panas dan kerapatan / massa dari kayunya itu sendiari.

Kembang susut kayu untuk semua jenis kayu untuk ke semua arah rata-rata adalah sebagai :

Kembang susut arah tangensial : 4 - 14%Kembang susut arah radial : 2 - 8 %Kembang susut arah axial : 0,1 - 0,2 %Kembang susut arah volumetric : 7 - 21%

Akibat dari kembang susut kayu yang begitu tinggi akan timbul retak-retak halus pada permukaan-permukaan kayu dan bila kayu

Page 19: Bhn Struktur Kayu Br

berbentuk papan atau balok maka akan pecah-pecah pada bagian ujungnya.

3. Sifat-sifat Fisik

1. Kandungan AirPada bagian batang kandungan air pada kayu gubal lebih banyak daripada kayu teras, air yang terdapat pada batang kayu tersimpan dalam dua bentuk yaitu:1. Air bebas (Free water) yang terletak

diantara sel-sel kayu2. Air ikat (Bound water) yang terletak pada

dinding selSelama air bebas masih ada maka dinding sel kayu masih tetap jenuh, ketika batang kayu mulai diolah (ditebang dan dibentuk) kandungan air pada batang berkisar 40% - 300% kandungan ini yang dinamakan kandungan air segar karena masih basah, suatu kondisi dimana air bebas yang terletak diantara sel-sel sudah habis sedangkan air ikat pada dinding sel masih jenuh dinamakan titik jenuh serat (fibre saturation point) kandungan air ini berkisar anatara 25 % sampai 30 %.

Page 20: Bhn Struktur Kayu Br

Kandungan air pada kayu dipengaruhi oleh kelembaban udara lingkungan, bila kelembaban udara meningkat kandungan air pada kayu akan meningkat pula dan sebaliknya, kalau kelembaban menurun maka kandungan air pada keyu menurun.Pada kondisi lingkungan yang mempunyai udara stabil dan kandungan air kayu cenderung tetap disebut kadar air imbang (equilibrium moisture content).

2. Pengaruh temperatur

Temperatur mempunyai pengaruh besar terhadap kadar lengas kayu yang berarti pula berpengaruh terhadap kembang susut kayu berarti temperatur rendah kadar lengas naik kayu akan mengembang /kayu memuai dan temperatur tinggi kadar lengas turun kayu akan mnyusut/mengecil.Selain itu kayu mempunyai daya hantar panas yang kecil untuk peredaran panas, baik sekali untuk dinding-dinding penahan suhu panas terhadap suhu udara juga untuk perabot rumah tangga sebagai penahan udara /suhu panas.

3. Sifat-sifat Listrik

Mempunyai daya penghantar panas yang jelek (isolator) terhadap aliran listrik oleh karena itu

Page 21: Bhn Struktur Kayu Br

banyak digunakan sebagai penyekat aliran listrik karena daya hantar listriknya dipengaruhi oleh kadar lengas kandungan air dari kayunya.Apabila kadar lengasnya rendah semakin baik daya tahan terhadap aliran listrik semakin ting-gi kadar lengas berarti semakin tinggi daya hantar listrik ini disebabkan aliran listriknya melalui butir-butir air yang ada didalam kayunya.

4. Kepadatan (density)

Kepadatan dinyatakan dengn berat perunit volume, pengukuran kepadatan ditunjukan untuk mengetahui /menghitung porositas dan prosentase rongga (void) pada kayu. Kepadatan dan volume sangat bergantung pada kandungan air cara menghitung kepadatan kayu dengan membandingkan antara berat kering kayu dengan volume basah, berat kering kayu dapat diperoleh dengan cara menimbang spesimen kayu yang telah disimpan dalam oven pada suhu 105oC selama 24 hingga 48 jam atau hingga berat spesimen kayu tetap.

5. Cacat-cacat KayuCacat kayu yang sering terjadi adalah retak (cracks), mata kayu (knots) dan kemiringn serat (slope of grain) retak pada kayu terjadi karena proses penyusutan akibat penurunan

Page 22: Bhn Struktur Kayu Br

kandungan air (pengeringan). Pada batang kayu yang tipis, retak dapat terjadi lebih besar yang disebut dengan belah atau (split), mata kayu sering terdapat pada batang kayu yang merupakan bekas cabang kayu yang patah Pada mata kayu ini terjadi pembelokkan arah serat sehingga kekuatan kayu menjadi berkurang untuk keperluan konstruksi dihindari penggunaan batang kayu yang memiliki mata kayu, kemiringan serat menunjukkan sudut miring serat kayu.

Cacat dalam pembentukan anatomis

1. Jarak rengat yang berbeda keras, kayu ini menyusut tidak teratur dan mudah pecah.

2. Batang memilin arah matahari, menurunkn mutu kayu karena menyusut sehingga berubah bentuknya menjadi baling-baling.

3. Mata kayu dibedakn atas mata kayu sehat, mata kayu lepas, dan mata kayu yng rusak.

4. Mata kayu yang lepas atau mata kayu busuk mengurangi keindahan kayu dan mempersulit pengerjaannya.

Page 23: Bhn Struktur Kayu Br

Cacat pengaruh dari luar

1. Retak pengeringan akibat penyimpanan batang kayu yng tidak terlindung dari sinar matahari memberi peluang hama bertelur

2. Hati / inti kayu yang membusuk, pohon tua, kayu yang tidak dapat dimanfaatkan lagi.

3. Retak angin/pada waktu penebangn, retak yang melintang pada serat kayu, kayu yang tidak dapat dimanfaatkan lagi.

4. Kerusakan mekanik disebabkan oleh paku, peluru, pengukiran kulit, burung pelatuk dan sebagainya.

Contoh cacat kayu dapat dilihat pada gambar sebagai berikut ini.

Cacat dalam pembentukan batang

Page 24: Bhn Struktur Kayu Br

Batang yang lurus dan tanpa cacat batang yang ideal dan yang dikehendaki.

Batang yang bengkok/lengkung

Batang yang bengkok dan puntir menghasilkn kayu yang sedikit saja dan yang mudah melengkung.

Batang yang kerucut terpancung menurunkan mutu kayu oleh serat-serat yang tidak sejajar (tetapi bagus untuk finir).

Batang bercabang menurunkan mutu kayu karena seratnya yang tidak beraturan.

Cacat dalam pembentukan anatomis

Page 25: Bhn Struktur Kayu Br

Jarak renggat berbeda keras kayu ini akan menyusut tidak beraturn dan akan mudah pecah

Batang memilin arah matahari menurunkan mutu kayu karena menyusut sehingga berubah bentuknya menjadi baling-baling.

Mata kayu dibedakan atas :mata kayu yang sehat, mata kayu yg lepas, mata kayu busuk.

Mata kayu yang lepas atau yang busuk mengurangi keindahan kayu dan akan mempersulit pengerjaannya/pelaksanaannya.

Cacat pengaruh dari luar

Page 26: Bhn Struktur Kayu Br

Retak pengeringan akibat dari penyimpanan batang kayu tidak terlindung dari sinar matahari, memberi peluang hama bertelur.

Hati / inti kayu yang membusuk pohon yang tua, kayu yang tidak dapat dimanfaatkan lagi.

Retak angin/ panebangan, retak yang melintang pada serat kayu, dan kayu yang tidak dapat dimanfaatkan lagi.

Kerusakan mekanik disebabkan oleh karena paku, oleh peluru, pengukiran kulit, burung pelatuk, dan lain seba-gainya.

III. PENGENALAN JENIS KAYU

METODE PENGENALAN JENIS

Page 27: Bhn Struktur Kayu Br

KAYU

Untuk mengenal/menentukan suatu jenis kayu, tidak selalu dilakukan dengan cara memeriksa kayu dalam bentuk log/bundar tetapi dapat dilakukan dengan memeriksa sepotong kecil kayu, penentuan jenis kayu dalam bentuk log pada umumnya dengan cara memperhatikan sifat-sifat kayu yang mudah dilihat seperti penampakan kulit, warna kayu teras, arah serat, ada tidaknya getah dan sebagainya.Penentuan beberapa jenis kayu dalam bentuk olahan atau kayu gergajian, moulding, dan sebagainya masih mudah dilakukan dengan hanya memperhatikan sifat-sifat kasar yang mudah dilihat, sbagai contoh, kayu jati (Tectona grandis) memiliki gambar lingkaran tumbuh yang jelas), namun apabila kayu tersebut diamati dalam bentuk barang jadi dimana sifat-sifat fisik asli tidak dapat dikenali lagi karena sudah dilapisi dengan cat, maka satu-satunya cara/metode yang dapat dipergunakan untuk menentukan jenisnya adalah dengan cara memeriksa sifat anatomi/ struktur dari kayunya.

Demikian juga untuk kebanyakan kayu di Indonesia dimana antar jenis kayu sulit untuk dibedakan cara yang lebih lazim dipakai dalam penentuan jenis kayu adalah dengn memeriksa sifat anatominya /sifat struktur kayunya.

Page 28: Bhn Struktur Kayu Br

Pada dasarnya terdapat dua sifat utama kayu yang dapat dipergunakan untuk mengenali kayu yaitu sifat fisik disebut juga sifat kasar atau sifat makroskopis) dan sifat struktur (disebut juga sifat mikroskopis, secara obyektif, sifat struktur atau mikroskopis lebih dapat diandalkan dari pada sifat fisik atau makroskopis dalam mengenal atau menentukan suatu jenis kayu.Namun untuk mendapatkan hasil yang lebih dapat dipercaya, akan lebih baik bila kedua sifat ini dapat dipergunakan secara bersama-sama karena sifat fisik akan mendukung sifat struktur dalam menentukan jenis kayu dan sifatnya.

Sifat fisik/kasar atau makroskopis adalah sifat yang dapat diketahui secara jelas melalui pancaindera, baik dengan penglihatan mata, penciuman, perabaan dan sebagainya tanpa menggunakan alat bantu dan alat yang lainnya.

Sifat kayu yang termasuk dalam sifat kasar :1. Warna kayu, yang pada umumnya yang

digunakan adalah warna kayu teras.2. Tekstur, yaitu penampilan sifat struktur pada

bidang yang melintang.3. Arah serat, yaitu arah umum dari sel-sel

pembentukan dari kayu

Page 29: Bhn Struktur Kayu Br

4. Gambar, baik yang terlihat pada bidang arah radial maupun arah tangensial

5. Berat, umum berhubungan dengn berat jenis6. Kesan raba, kesan yang didapat pada waktu

meraba kayu apa yang dirasakan.7. Lingkaran tumbuh terhadap pohon kayu8. Bau, dan lain sebagainya.

Sifat struktur/mikroskopis adalah sifat yang dapat kita ketahui dengan mempergunakan alat bantu yaitu kaca pembesar (loupe) dengan pembesaran 10 kali maka akan terlihat struktur sel-sel kayu.

Sifat struktur kayu yang diamati adalah :1. Pori (vessel) adalah sel yang dengan bentuk

pembuluh dengan arah longitudinal dengan mempergunakan loupe pada bidang lintang pori terlihat sebagai lubang-lubang beraturan maupun tidak beraturan ukuran kecil maupun ukuran besar, dan pori juga dapat dibedakan berdasarkan penyebaran, susunan, isi, ukuran, jumlah dan bidang perforasi kayunya.

2. Parenkim (Parenchyma) adalah sel yang berdinding tipis dengan bentuk batu bata dengn arah longitudinal dengn mempergunakn loupe, pada bidang lintang, parenkim (jaringan parenkim) terlihat mempunyai warna yang lebih cerah dibanding dengn warna sel sekelilingnya Parenkim dapat dibedakan berdasarkan atas hubungannya dengan pori yaitu parenkim paratrakeal

Page 30: Bhn Struktur Kayu Br

(berhubungan dengan pori) dan apotrakeral (tidak berhubungan dengan pori).

3. Jari-jari (Rays) adalah parenkim dengan arah horizontal dengan mempergunakan loupe pada bidang lintang jari-jari terlihat seperti garis-garis yang sejajar dengan warna yang lebih cerah dibanding warna sekelilingnya, jari-jari dapat dibedakan berdasarkan pada ukuran lebarnya dan serta keseragaman ukurannya.

4. Saluran Interseluler adalah saluran yang berada di antara sel-sel kayu yang berfungsi sebagai saluran khusus saluran interseluler ini tidak selalu ada pada setiap jenis kayu tetapi hanya terdapat pada jenis-jenis tertentu misalnya beberapa jenis kayu dalam famili Dipterocarpaceae, antara lain meranti (Shorea spp), kayu kapur (Dryobalanops spp), kayu keruing (Dipterocarpus spp), kayu mersawa (Anisoptera spp), dan lain sebagainya.Berdasarkan arahnya saluran interseluler dibedakan atas saluran interseluler aksial (arah longitudinal) dan saluran interseluler radial arah sejajar jari-jari pada bidang lintang dengan mempergunakan loupe maka pada umumnya saluran interseluler aksial terlihat sebagai lubang-lubang yang terletak diantara sel-sel kayu dengan ukuran yang jauh lebih kecil.

Page 31: Bhn Struktur Kayu Br

5. Saluran getah adalah saluran yang berada dalam batang kayu dan bentukny seperti lensa Saluran getah ini tidak selalu dijumpai pada setiap jenis kayu tapi hanya terdapat pada kayu-kayu tertentu misalnya jelutung Dyera spp

6. Tanda kerinyut adalah penampilan ujung jari-jari yang bertingkat-tingkat dan biasanya terlihat pada bidang tangensial, tanda kerinyut juga tidak selalu dijumpai pada setiap jenis kayu tapi hanya pada jenis-jenis tertentu seperti kayu kempas (Koompasia malaccensis) dan kayu sonokembang (Pterocarpus indicus).

7. Gelam tersisip atau kulit tersisip adalah kulit yang berada diantara kayu akibat kesalahan kambium dlm membentuk kulit, Gelam tersisip juga tidak selalu ada pada setiap jenis kayu jenis kayu yang sering memiliki gelam tersisip adalah kayu karas (Aquilaria spp), jati (Tectona grandis) dan kayu api-api (Avicennia spp).

Terdapat perbedaan yang mendasar antara sifat struktr kayu daun lebar dan sifat kayu daun jarum, kayu-kayu daun jarum tidak mempunyai pori-pori kayu seperti halnya kayu-kayu daun lebar.

Untuk menentukan jenis sepotong kayu, kegiatan pertama yang harus dilakukan adalah memeriksa kayu tersebut dengan memeriksa sifat kasarya, apabila dengan cara tersebut belum dapat ditetapkan jenis kayunya, maka terhadap kayu tersebut dilakukan

Page 32: Bhn Struktur Kayu Br

pemeriksaan sifat strukturnya dengan mempergunakan loupe / kaca pembesar.

Untuk memudahkan dalam menentukan suatu jenis kayu, kita dapat mempergunakan kunci pengenalan jenis kayu, kunci pengenalan jenis kayu pada dasarnya merupakan suatu kumpulan keterangan tentang sifat-sifat kayu yang telah dikenal baik sifat struktur maupun sifat kasarnya. Sifat-sifat tersebut kemudian didokumentasikan dalam bentuk kartu/ sistim kartu atau dalam bentuk percabangan dua /atau sistem dikotom.

Pada sistem kartu, dibuat kartu dengan ukuran tertentu misalnya ukuran kartu pos, disekeliling kartu tersebut dicantumkan keterangan sifat-sifat kayu dan pada bagian tengahnya tertera nama jenis kayu, sebagai contoh kayu yang akan ditentukan jenisnya diperiksa lebih dahulu sifat-sifatnyaBerdasarkan sifat-sifat tersebut, sifat kayu yang tertulis pada kartu ditusuk dengan sebatang kawat dan digoyang sampai ada kartu yang jatuh apabila kartu yang jatuh lebih dari satu kartu dengan cara yang sama kartu-kartu itu kemudian ditusuk pada sifat lain sesuai dengan hasil pemeriksaan sampai akhimya tersisa satu kartu, sebagai hasilnya nama jenis yang tertera pada kartu terakhir tersebut adalah merupakan nama jenis kayu yang diidentifikasi yang dicari namanya.

Page 33: Bhn Struktur Kayu Br

Dikotom berarti percabangan, pembagian atau pengelompokan dua-dua atas dasar persamaan sifat-sifat kayu yang diamati, kayu yang akan ditentukan jenisnya diperiksa sifat-sifatnya dan kemudian dengan menrpergunakn kunci dikotom dilakukan penelitian/ penelusuran sesuai dengan sifat struktur kayu yang diamati sampai diperoleh nya nama jenis dan bentuk kayu yang dimaksud.Kunci cara pengenalan jenis kayu diatas baik sistem kartu maupun dengan sistem dikotom keduanya mempunyai kelemahan, kesulitan tersebut adalah apabila kayu yang akan ditentukan jenisnya tidak termasuk kedalam koleksi, walaupun sistem kartu ataupun sistem dikotom digunakan untuk menetapkan jenis kayu, keduanya cara itu tidak akan dapat membantu mendapatkan nama jenis kayu yang dimaksud.

IV. JENIS KAYU YANG ADA DIPASARAN

1. KAYU JATI

Banyak terdapat di Indonesia antara lain pulau Jawa, Sumatra, Kalimantan, Sulawesi, dan Nusa Tenggara, kebanyakan kayu Jati ditebang pada umur 30 sampai 40 tahun dan yang kurang dari itu penebanganya akan menyebabkan dalam hal penggergajian banyak bagian kayu yang terbuang

Page 34: Bhn Struktur Kayu Br

Kayu Jati di Pulau jawa banyak tumbuh di daerah-daerah pegunungan kapur oleh karena itu dalam ruang-ruang antar sel sel lainnya banyak terdapat butiran-butiran kapur, hal ini perlu diperhatikan karena akan merusak alat-alat yang digunakan.

Warna kayu jati yang telah tua, coklat muda dan BJ / berat jenis Kayu Jati antara 0,65 sampai 0,70.

2. KAYU RASAMALA

Pohonnya sangat tinggi sekali, dan ada yang mencapai 60 meter dan banyak tumbuh dilereng-lereng gunung didaerah jawa barat yaitu pada daerah ketinggian kurang lebih 1000 meter sampai 1700 meter dari permukaan laut.Kayu berserat kokoh dan sukar dikerjakan karena seratnya tidak teratur dan membelit, dalam keadaan basah kayu ini sangat berat dan lebih berat dari kayu jati tetapi setelah kering lebih ringan dari kayu jati, pada keadaan berbentuk balok permukaanya terlihat

Page 35: Bhn Struktur Kayu Br

adanya retak halus tetapi tidak ada masalah karena sudah menjadi sifat dan jenis struktur dari kayunya.Karena sifatnya yg mudah berubah membengkok maka kayu kurang baik untuk konstruksi pintu dan jendela lebih baik untuk konstruksi rangka atap atau gelagar-gelagar dari konstruksi jembatan.BJ / berat jenis kayu Rasamala antara 0,6 s/d 0,8.

3. KAYU MERKAUKayu ini banyak terdapat dipulau Sumatra bagian utara, Sulawesi, dan Maluku, seratnya lurus dan kuat mudah dikerjakan dan berwarna sawo matang kekuningan, kejelekan dari kayu ini bila dikombinasi dengan besi bisa berkarat karena kadar air batangnya banyak mengandung asam.BJ /berat jenis kayu Merkau antara 0,9 sampai 1,04. KAYU BANGKIRAI

Sering juga disebut dengn jati Kalimantan banyak terdapat di Kalimantan dan Sumatera, kuat dan lurus, mudah dikerjakan dan mudah didapat dalam ukuran yang panjang-panjang tanpa cacat.BJ / berat jenis kayu Bangkirai antara 0,8 s/d 1,1

5. KAYU BERLIAN

Kayu banyak di Kalimantan dan juga di Sumatera, dikalimantan disebut juga kayu besi, seratnya kokoh dan sukar dikerjakan karena kerasnya, BJ/ berat jenis kayu Berlian ada diantara 0,9 -1,2. Kayu ini banyak

Page 36: Bhn Struktur Kayu Br

digunakan untuk konstruksi bangunan air karena tahan terbenam dalam air dalam jangka waktu yang sangat lama, untuk tiang listrik dan bantalan rel kereta api.

6. KAYU MAHONI

Di Indonesia banyak ditanam di tepi jalan sebagai pohon pelindung dan sekitar daerah jepara kayu banyak digunakan sebagai bahan ukir-ukiran dan perabot rumah tangga seperti meubel dan lain-lain, dalam konstruksi bangunan sedikit digunakan BJ / berat jenis kayu Mahoni antara 0,56-0,64. Kayu ini banyak dibuat dalam bentuk papan yang tipis-tipis untuk keperluan perabot rumah tangga.7. KAYU KRUING

Banyak terdapat di Kalimantan dan Sumatera bagian utara mudah didapat dalam ukuran yang panjang dan besar dalam penggunaannya sebaiknya kayu diawetkan terlebih dahulu dan banyak digunakan dalam rangka atap.BJ / berat jenis kayu Kruing antara 0,6 sampai 0,9.

8. KAYU DUREN

Dapat tumbuh di seluruh Indonesia tidak stabil dan mudah dimakan rayap hanya digunakan sebagai bahan cetakan beton/bekisting dan kotak pengepak barang kadang-kadang digunakan juga untuk bangunan yang

Page 37: Bhn Struktur Kayu Br

bersifat sementara misal untuk dinding-dinding dari barak ataau pagar.BJ / berat jenis kayu Duren antara 0,4 sampai 0,7.

9. KAYU KANFER

Kayu kanfer tidak tahan terhadap serangan rayap akan tetapi agak tahan terhadap bubuk maka kayu ini kurang baik bila digunakan sebagai bahan konstruksi bangunan yang tidak terlindung mudah dikerjakan sifat mengembang dan menyusutnya kecil banyak digunakan sebagai bahan bangunan rumah warna kayunya adalah sawo merah.BJ / berat jenis kayu Kanfer antara 0,7 sampai 0,9.10. KAYU JINJING

Banyak terdapat diprovinsi Jawa Barat, terutama didaerah-daerah perkebunan teh, di jawa tengah biasa disebut kayu sengon.

Banyak disebut kayu papan Benpaku, kebaikan dari kayu ini adalah tahan terhadap serangan rayap.BJ / berat jenis kayu Jinjing antara 0,3 sampai 0,5.

Page 38: Bhn Struktur Kayu Br

PENGUJIaN KEKUATAN KAYU

Prosedur untuk menguji kekuatan mekanis kayu telah distandarisasikan diseluruh dunia seperti ASTM (American Society for Testing and Material), British Standart, India Standart, dan yang lainnyaPengetahuan tentang sifat-sifat mekanis kayu diperoleh dengan pengujian sebagai berikut ini :

1. Service Test, pemakaian kayu seprti pemakain yang nyata dalam praktek di lapangan.

2. Laboratory Test, pengujian di laboratorium dengan menggunakan alat-alat uji laboratorium

I. METODE PENGUJIAN

Page 39: Bhn Struktur Kayu Br

Pengujian kekuatan kayu dengan menggunakan spesimen kecil tanpa adanya cacat (small clear specimens) atau yang dikenal sbagai laboratory test dengan standart ASTM dengan ukuran /dimensi 2" x 2" (5 cm x 5 cm) dan syarat fisik lainnya adalah kadar air, dimana kayu pada kondisi kadar air standar yaitu kadar air kering udara, kemudian arah serat digunakan serat yang lurus, adapun pengujian menggunakan alat UTM (Universal Testing Machine) dengan tekanan maksimum /kapasitas 5000 KN.

1. UJI KUAT LENTUR

Uji kuat lentur yang digunakan untuk menentukan ketahanan kayu terhadap gaya yang dibebankan kepada balok utama atau gelagar kayu, ukuran spesimen untuk pengujian ini seperti gambar dengan ukuran panjang 30 inci penampang melintang 2" x 2" spesimen ini di kedua ujungnya ditopang dengan suatu penyangga yang berjarak masing-masing 1 inci dari ujung sehingga terdapat bentangn bebas sepanjang 28 inci alat penyanga dilengkapi dengan alat anti penggeseran.

Untuk mencegah perlawanan terhadap spesimen selama pengujian, spesimen diletakkan diatas penyangga dan beban diberikan pada sisi radial atau tangensial dengan kecepatan turunnya kepala mesin penguji 0,1" tiap menit (0.1”/ menit).

Page 40: Bhn Struktur Kayu Br

Defleksi / deformasi / geseran akan diukur dengan alat deflektometer seperti gambar pengujian ini dilakukan hingga mencapai beban maksimum atau sampai mencapai spesimen patah untuk mengetahui keuletan kayu, adapun tipe kerusakan spesimen dapat dilihat pada gambar.

Kuat lentur statis ditunjukkan oleh:

1. Tegangan serat pada batas proporsional (Fiber stress at proporsional Limit).

Dengan rumus : σpl = ( 3PL ) / ( 2bh2 )

2. Tegangan serat pada beban maksimum(Fiber stress at maximum Load), atau yang lazim disebut Modulus patah (Modolus of Rupture, disebut juga dengan istilah MOR )Dengan rumus : MOR = ( 3PL ) / ( 2bh2 )

3. Modulus Elastisitas (Modulus of Elasticity: MOE) angka yang menunjukkan kekakuan kayu. Dengan rumus : MOE = ( PL3 ) / ( 4dbh3 )

4. Defleksi, dengan Rumus lendutan dan untuk berbagai pembebanan seperti berikut

Type-tipe kerusakan spesimen setelah pengujian :

Page 41: Bhn Struktur Kayu Br

1. Rusak tekan (Compression Failure)

2. Rusak Horisontal (Tesion Failure)

3. Geser Horisontal

2. UJI KUAT TEKAN SEJAJAR SERAT

( Compression parallel to Grain )

Uji kuat tekan sejajar dengn serat dilakukan untuk menentukan kekuatan kayu trhadap beban aksial jika kayu digunakan sebagai kolom (tiang) pendek, spesimen uji berukuran 8” x 2” x 2” diuji dengan tekanan diujung spesimen dipasang pada suatu alat penjepit yang menjepit spesimen 1" dari tiap ujung sehingga bentangan bebas 6 inci ( L = 6” ).

Untuk menghindari tekanan yang eksentris terhadap specimen maka permukaan ujung harus benar-benar tegak lurus sumbu panjng specimen selain itu spesimen disangga dengan blok setengah bulat sehingga beban terbagi merata pada diseluruh permukaan ujung spesimen.

Page 42: Bhn Struktur Kayu Br

Pemberian beban tekanan pada spesimen dilakukan dengan kecepatan turunnya kepala mesin uji sebesar 0,024 inci tiap detik dan defleksi specimen diukur dengan alat kompresormeter sampai 0,0001" pembacaan beban dan defleksi dicatat pada tiap kenaikan beban 1000 – 2000 lbs hingga beban maksimum dilampaui / dilewati.

Kuat tekan maximum dihitung dengan rumus sbb:

σ = P/A dengan σ : Kuat Tekan P : Beban maksimum A : Luas tampang spesimen

Bentuk-bentuk tampang / penampang specimen :

1. Penampang / tampang segi empat2. Penampang / tampang lingkaran

Page 43: Bhn Struktur Kayu Br

3. UJI KUAT TEKAN TEGAK LURUS SERAT

Pegujian ini brtujuan untuk menentukan ketahann kayu terhadap tekanan sisi seperti halnya kalau berat rel kereta api hanya dipikul oleh bantalan, spesimen berukuran 2” x 2” x 6” inci seluruh panjangnya disangga oleh meja mesin penguji.

Beban diberikan pada kayu melalui suatu plat baja lebar 2 inci yang ditempatkan melintang panjang spesimen ditengah-tengah sehingga menutup panjng spesimen tepat ditengah-tengah.

Kuat tekan dihitung dengan rumus : P / ( 2b )

Page 44: Bhn Struktur Kayu Br

4. KEKERASAN

Kekerasan ditentukan dengan Jangka ball test pengujian ini terdiri atas pengukuran beban yang diperlukan untuk memasukkan bola baja berdiameter 0,444” sedemikian hingga separoh diameternya masuk kedalam specimen kayu.

Luas daerah pada tekanan 1 cm2 untuk menjamin ketelitian berapa dalam masuknya bola dalam kayu maka biasanya bola itu diganti dengan sebuah tongkat baja yang ujungnya berbentuk membulat yang mempunyai berdiameter 0,444”. Karena kekerasan kayu berbeda-beda menurut arah masuknya beban terhadap arah serat, maka perlu mengukur kekerasan pada permukaan tangensial dan radial, dan ujung spesimen, kecepatan turunnya kepala mesin 0,25 inci/menit.

Kekerasan langsung dibaca pada skala beban.

Page 45: Bhn Struktur Kayu Br

5. UJI KUAT TARIK TEGAK LURUS SERAT( Tension Perpendiculer to Grain )

Spesimen berukuran 2” x 2” panjang 2,5 inci seperti pada pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui kekuatan kayu terhadap beban tarik yang dikenakan perlahan-lahan tegak lurus serat, adapun arah serat yang diuji adalah bidang sumbu radial dan bidang sumbu tangensial.

Kekuatan tarik = P/A, Dimana P = Beban max A = Luas penampang

6. UJI TARIK SEJAJAR SERAT ( Tension Paralel to Grain )

Pengujian ini untuk mengetahui ketahanan kayu terhadap beban yang meregang dan menarik kayu dalam arah serat, dimensi spesimen panjang 30" dengan tampang lintang 2” x 2” Dalam pengujian ini

Page 46: Bhn Struktur Kayu Br

menggunakan mesin uji kuat lentur yang dilengkapi alat khusus yang memegang tiap ujung spesimen sampai ke pundak dengan kecepatan tarikan 0,25 inci/menit. Kekuatan tarik sejajar serat = P/A, dimana P = Beban maksimum, dan A adalh Luas penampang.

7. UJI KUAT GESER SEJAJAR SERAT ( Shear paralel to grain )

Pengujian ini digunakan untuk mengetahui kuat kayu terhadap gaya yang berusaha menggeser satu bagian dari kayu sepanjang satu bidang yang sumbunya sejajar serat, sumbu ini letaknya radial atau tangensial terhadap lingkaran tahun dari kayu.

Spesimen untuk pengujian ini panjangnya 2,5 inci, penampang melintang 2” x 2” bentuk spesimen harus sedemikian sehingga dua permukaan betul-betul tangensial dan dua permukaan yang lain betul-betul radial, dari satu bidang/ sisi spesimen itu dipotong oleh satu segmen bidang.

Page 47: Bhn Struktur Kayu Br

II. Sistem pemilahan (Grading)Secara visual sudah sejak lama dipergunakn oleh masyarakat kita, beberapa parameter visual yang dapat diamati pada kayu dan berhubungan erat dengan kekuatan adalah : lebar cincin tahunan, kemiringan serat, mata kayu, keberadaan jamur atau serangga perusak kayu, dan retak kayu.Apabila si pengamat tidak mempunyai keahlian dan pengalaman maka pemilahan kelas kuat kayu akan lama dan hasilnya pun menjadi tidak reliable (masih mengandung banyak keragu-raguan).

Pemilahan dengan menggunakn grading machine sudah mulai dilakukan dibeberapa negara dan termasuk negara kita, prinsip pengujian dengan grading machine adalah pengujian lentur statik. Batang kayu yang telah dibentuk menjadi ukuran struktur ataupun yang masih utuh (kayu log) dibebani beban terpusat dan kemudian dicatat besarnya lendutan tepat di bawah beban bekerja.

Pengujian lentur statik ini dilakukan pada setiap jarak tertentu pada batang kayu sebagai contoh satu meter, dari data beban dan lendutan maka nilai modulus

Page 48: Bhn Struktur Kayu Br

elastisitas lentur (MOE) yang merupakan kemiringan kurva beban-lendutan dapat diperoleh grafik tegangan dan deformasi.Penggolongan kelas kuat kayu secara masinal (granding machine) pada kandungan air standar (15%) menurut SNI-5 (2002) dapat dilihat pada Tabel sebagai berikut.

1. Kuat acuan berdasarkan atas pemilahan secara mekanis

Pemilahan secara mekanis untuk mendapatkan modulus elastisitas lentur harus dilakukan dengan mengikuti standar pemilahan mekanis yang baku.

Berdasarkan modulus elastisitas lentur yang diperoleh secara mekanis kuat acuan lainnya dapat diambil mengikuti modulus elastisitas ini berikut kuat acuan yang berbeda dapat digunakan apabila ada pembuktian secara eksperimental yang mengikuti standar eksperimen/percoban yang baku.

Page 49: Bhn Struktur Kayu Br

Tabel Nilai kuat acuan (Mpa) berdasarkan atas pemilahan secara mekanis pada kadar air 15%

Kode mutu

Moduls Elstisits Lentur

Ea

KuatLentur

Fb

Kuat tarik

sejajar serat

Ft

Kuat tekan sejajar serat

Fc

Kuat geser

F

Kuat tekan Tegak lurus Serat

FE26 25000 66 60 46 6.6 24E25 24000 62 58 45 6.5 23E24 23000 59 56 45 6.4 22E23 22000 56 53 43 6.2 21E22 21000 54 50 41 6.1 20E21 20000 56 47 40 5.9 19E20 19000 47 44 39 5.8 18E19 18000 44 42 37 5.6 17E18 17000 42 39 35 5.4 16E17 16000 38 36 34 5.4 15E16 15000 35 33 33 5.2 14E15 14000 32 31 31 5.1 13E14 13000 30 28 30 4.9 12E13 12000 27 25 28 4.8 11E12 11000 23 22 27 4.6 11E11 10000 20 19 25 4.5 10E10 9000 18 17 24 4.3 9

Page 50: Bhn Struktur Kayu Br

2. Kuat acuan berdasarkan pemilahan secara visual

Pemilahan secara visual harus mengikuti standar pemilahan secara visual yang baku, apabila pemeriksaan visual dilakukan berdasarkan atas pengukuran berat jenis maka kuat acuan untuk kayu berserat lurus tanpa cacat dapat dihitung dengan menggunakan langkah-langkah berikut ini

1. Kerapatan ϱ (dengn satuan kg/m3) pada kondisi basah (berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnya lebih kecil dari 30%) dihitung dengan mengikuti prosedur baku.

ϱ = Wg / Vg dengan: Wg = berat kayu basah Vg = volume basah kayu

2. Kadar air m % (m < 30%) diukur dgn prosedur :

Wg & Wd masing-masing adalah berat kayu basah

dan berat kayu kering oven

3. Hitung berat jenis pada m % (Gm) dengan rumus

Page 51: Bhn Struktur Kayu Br

4. Hitung berat jenis dasar (Gb) dengan rumus :

5. Hitung berat jenis pada kadar air 15 % (G15) :

6. Hitung estimasi kuat acuan Modulus Elastisitas Lentur, dengan rumus seperti berikut :

Ew (MPa) = 16.000 G0,7 G adalah berat jenis kayu pada kadar air 15%

Contoh penentuan berat jenis kayu

Dari hasil pemeriksaan sampel specimen kayu di laboratorium didapat berat basah dan berat kering berturut-turut 1,6 gr dan 1,3 gr, maka berat jenis kayu pada kadar air 15 % adalah :

Page 52: Bhn Struktur Kayu Br

1. Kadar air sampel kayu ( m % )

2. Nilai kerapatan ( ϱ )

3. Berat Jenis pada kadar air m % (Gm)

4. Berat jenis dasar ( Gb )

5. Berat jenis pada kadar air 15 % (G)

Sedangkan modulus elastisitasnya adalah : Ew = 16.000 G0,7

Page 53: Bhn Struktur Kayu Br

= 16000 x 0,680,7 = 12214,51 MpaAnalisis kode mutu dari beberapa jenis kayu yang sering digunakan untuk keperluan konstruksi dapat dilihat pada Tabel seperti berikut ini :

Kode mutu dari beberapa kayu perdaganganNama Kayu Kadar air

(%)Ew (Mpa) Kode

mutu

1 Kapur 1215

1300012854

E13

2 Kempas1215

1850017526

E18

3 Keruing1215

1430013616

E14

4 Merbau 15 15400 E16

5 Mersawa1215

1570013490

E14

6 Ramin1215

1500012983

E14

7 Balau1215

1500012983

E14

8 Meranti merah

1215

1220011940

E12

Untuk kayu dengan serat tidak lurus dan atau mempu-nyai cacat kayu, estimasi nilai modulus elastisitas lentur acuan dari Tabel harus direduksi dengan mengikuti ketentuan/peraturan yang ada pada SNI 03-3527-1994 UDC 691.11

Page 54: Bhn Struktur Kayu Br

"Mutu Kayu Bangunan" yaitu dengan mengalikan estimasi nilai modulus elastisitas lentur acuan dari persamaan tersebut dengan nilai/ angka rasio tahanan yang ada pada Tabel yang bergantung pada Kelas Mutu kayu itu.

Kelas Mutu kayu ditetapkan dengan mengacu / menuju pada Tabel sebagai berikut ini

Tabel Nilai rasio tahanan

Kelas Mutu

Nilai Rasio TahananA 0,80

B 0,63

C 0,50

Page 55: Bhn Struktur Kayu Br

Macam Cacat Kelas Mutu A

Kelas Mutu B

Kelas Mutu C

Mata kayu :- Trletak di muka lebar

- Trletak di mk sempit

1/6 lebar kayu1/8 lebar kayu

1/4 lebar kayu1/6 lebar kayu

1/2 lebar kayu1/4 lebar kayu

Retak 1/5 tebal kyu 1/6 tebal kyu 1/2 tebal kyuPingul 1/10 tebal at

au lebar kayu1/6 tebal atau lebar kayu

1/4 tebal atau lebar kayu

Arah serat 1 : 13 1 : 9 1 : 6Saluran dammar

1/5 tebal kyu eksudasi tdk dperkenankn

2/5 tebal kayu 1/2 tebal kayu

Gubal Lubang serangga

Dperkenankn Dperkenankn asal trpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda serang ga hidup

Dperkenankn Dperkenankn asal trpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda serang ga hidup

Dperkenankn Dperkenankn asal trpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda serang ga hidup

Cacat lain yaitu ( lapuk, hati rapuh, retak melintang )

Tidak diperkenan kan

Tidak diperkenan kan

Tidak diperkenan kan

Tabel Cacat max utk setiap kelas mutu kayu

DASAR PERENCANAAN

Page 56: Bhn Struktur Kayu Br

STRUKTUR KAYU

I. Beban Dan Kombinasi Pembebanan

1. Beban nominal

Beban nominal adalah beban yang ditentukan didalam Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, beban nominal yang harus ditinjau adalah beban sebagai berikut:

1. Beban Mati ( Dead Load : D )Beban yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai beton, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layanan yang tetap lainnya.

2. Beban Hidup ( Live load : L )Baban yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung termasuk pengaruh kejut tetapi tidak termasuk beban dari lingkungan seperti angin hujan dan yang lain-lainnya.

3. Beban Hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh orang pekerja dan peralatan dan

Page 57: Bhn Struktur Kayu Br

material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak lainnya ( La )

4. Beban Hujan ( H )Tidak termasuk yang diakibatkan genangan air.

5. Beban Angin ( Wind : W )Termasuk dengan memperhitungkan bentuk aerodinamika dari bangunan dan peninjauan terhadap pengaruh angin topan, angin puyuh, dan angin tornado, apabila diperlukan

6. Beban Gempa ( Earthquake : E )yang ditentukan menurut SNI 03-1726-1989

2. Kombinasi pembebanan

Page 58: Bhn Struktur Kayu Br

Kombinasi pembebanan untuk struktur komponen struktur dan sambunganya direncanakan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut ini :1. 1,4 D (1)2. 1,2 D + 1,6 L + 0,5 ( La atau H ) (2)3. 1,2 D + 1,6 ( La atau H) + (0,5 L atau 0,8 W) (3)4. 1,2 D + 1,3 W + 0,5 L + 0,5 ( La atau H ) (4)5. 1,2 D ± 1,0 E + 0,5 L (5)6. 0,9 D ± ( 1,3 W atau 1,0 E ) (6)

Khusus faktor beban untuk L didalam kombinasi beban pada persamaan (3), (4) dan (5) harus sama dengan 1,0 untuk garasi parkir, daerah yang digunakan untuk pertemuan umum dan semua daerah dimana beban hidup lebih besar dari pada 5 kPa.

3. Beban lainnyaPengaruh struktural akibat beban-beban lainnya termasuk juga, tetapi tidak terbatas pada berat dan tekanan tanah, pengaruh temperatur, susut, kelembaban, rangkak dan beda penurunan tanah, harus ditinjau di dalam perencanaan.Pengaruh strukturl akibat beban yang ditimbulkan fluida (F), tanah (S), genangn air (P) dan tempratur (T) harus ditinjau dalam perencanaan dengan menggunakn faktor beban: 1,3F, 1,6S 1,2P & 1,2T

II. Perencanaan Keadaan Batas

Page 59: Bhn Struktur Kayu Br

Komponen struktur beserta sambungannya harus direncanakan sedemikian rupa sehingga tidak ada keadaan batas yang terlampaui pada saat struktur itu memikul beban rencana yang bekerja.

Keadaan batas tahanan meliputi setiap tahanan yang diperlukan (gaya atau tegangan) yang ditinjau pada setiap sistem struktur, komponen struktur, dan konstruksi sambungannya.

III. Analisis Struktur

Pengaruh gaya /beban terhadap masing-masing komponen struktur dan konstruksi sambungannya ditentukan dengan metode analisis struktur elastis.

Analisis tersebut harus memperhitungkan keseimbangn, stabilitas, kompatibilitas geometris dan sifat material jangka pendek maupun panjang.

IV. Modulus Elastisitas Lentur

Page 60: Bhn Struktur Kayu Br

Untuk menentukn distribusi beban dalam struktur statis tak tentu dan untuk perhitungan lendutan dan keadaan layanan lainya harus digunakan nilai modulus elastisitas lentur rerata terkoreksi (Ew) yang digunakan dalam perencanaan tergantung pada penggunaannya, dalam kasus perencanaan dimana tahann struktural atau stabilitas ditentukn berdasarkan perhitungan maka harus digunakan nilai persentil kelima trkoreksi (E05) yang ditetapkn E05' = 1,03Ew'{1 – 1,645 (KVE)}

dengan 1,03 adalah nilai faktor koreksi dari nilai Ew

yang ditabelkan kpada nilai faktor Ew bebas geser KVE

= σE / EW adalah koefisien variasi nilai Ew yaitu penyimpangan deviasi standar Ew dibagi dengan nilai rerata Ew dan khusus untuk kayu Glulam (kayu laminasi struktural) faktor penyesuaian tersebut adalah 1,05. Modulus elastisitas lentur tidak perlu dikoreksi terhadap faktor waktu ( λ ).

Nilai Modulus Elasitas Kayu mnurut kelas kuat kayu Kelas Kuat Kayu E// ( Kg/cm2 ) I 125 000 II 100 000 III 80 000 IV 60 000

V. Kekangan Ujung

Perencanaan sambungan harus konsisten dengan asumsi yang diambil dalam analisis struktur dan

Page 61: Bhn Struktur Kayu Br

dengan jenis struktur / konstruksi yang akan dipilih dalam gambar rencana / gambar kerja.

Dalam rangka sederhana semua sambungan harus diasumsikan bersifat sendi kecuali bila dapat ditunjukkan melalui eksperimen atau analisis bahwa sambungan tersebut dapat mengekang rotasi.

Pada kondisi beban rencana, sambungan harus mempunyai kapasitas rotasi / putaran yang memadai untuk menghindari elemen penyambung terbebani secara berlebihan (kelebihan beban).

VI. Pembebanan Jangka Panjang

Analisis yang akan dilakukan pada struktur dan komponen struktur yang mengalami deformasi akibat rangkak pada saat memikul beban kerja, harus memperhitungkan terjadinya tambahan deformasi akibat rangkak dalam masa layannya.

Apabila deformasi tersebut mempengaruhi tahanan atau kemampuan layanannya.

VII. Kondisi Batas Tahanan

Perencanaan sistem struktur, komponen struktur, dan sambungannya harus menjamin bahwa tahanan rencana di semua/setiap bagian sistem komponen dan

Page 62: Bhn Struktur Kayu Br

sambungan struktur harus sama dengan atau melebihi gaya terfaktor ( Ru ).

VIII. Gaya terfaktor

Gaya pada komponen struktur dan sambunganya (Ru) harus ditentukan dari kombinasi pembebanan sebagaimana yang diatur dalam persamaan 2.

IX. Tahanan rencana

Tahanan rencana dihitung untuk setiap keadaan batas yang berlaku sebagai hasil kali antara tahanan terkoreksi (R`), faktor tahanan (Ø), dan faktor waktu (λ) Tahanan rencana harus sama dengan atau melebihi dari beban terfaktor ( Ru )

          Ru ≤ λ.Ø.R’

Dengan R' adalah tahanan terkoreksi untuk komponen struktur, elemen, atau sambungan, seperti tahanan lentur terkoreksi (M) tahanan geser terkoreksi (V`), dan yang lain-lainnya.Begitu pula dengan Ru diganti dengan Mu Vu dan sebagainya untuk gaya-gaya pada komponen struktur atau konstruksi sambungan.

Tahanan terkoreksi, harus meliputi pengaruh semua faktor koreksi yang berasal dari keadaan masa layan

Page 63: Bhn Struktur Kayu Br

dan faktor-faktor koreksi lainnya yang berlaku, faktor tahanan (Ø), yang digunakan dalam tata cara ini dirangkum dalam Tabel berikut ini.

Faktor waktu yang digunakan dalam kombinasi pembebanan pada persamaan 2 harus sesuai dengan yang tercantum di dalam Tabel berikut ini.

Tabel Faktor tahanan ( Ø )Jenis Simbol Nilai

Tekan ØC 0,90Lentur Øo 0,85

Stabilitas Øs 0,85

Tarik Øt 0,80Geser/ unter

Øv 0,75Sambungan

Øz 0,65

SNI-5-2002 Tata Cara Perencanan Konstrksi Kayu

Tabel Faktor waktu ( λ )

Kombinasi pembebanan Faktor waktu (λ)1,4 D1,2D+1,6L+ 0,5 (La atau H)

1,2 D + 1,6 ( La atau H ) + (

0,60,7 jika L dari gudang0,8 jik L dri ruang umum

1,25 jika L dari kejut

Page 64: Bhn Struktur Kayu Br

0,5 L atau 0,8 W ) 1,2 D + 1,3 W + 0,5 L + 0,5 ( La atau H )1,2 D ± 1,0 E + 0,5 L0,9 D ± (1,3 W atau 1,0 E )

0,8

1,0

1,01,0

Catatan: Untuk sambungn λ =1,0 jika L dari kejut.

SNI-5-2002 Tata Cara Perencanan Konstrksi Kayu

x. Keadaan batas kemampuan layanan

Sistem struktur dan komponen struktur harus direncanakan dengan memperhatikan batas-batas deformasi, simpangan lateral, getaran, rangkak, atau deformasi lainnya yang dapat mempengaruhi

Page 65: Bhn Struktur Kayu Br

kemampuan layanan gedung atau struktur kayu yang bersangkutan.Perencana harus melakukan peninjauan terhadap keadaan batas layanan yang meliputi antara lain lendutan jangka pendek, getaran, rangkak, perubahan dimensi dan pengaruh waktu lainnya.Lendutan akibat beban-beban harus dibatasi sedemikian sehingga tidak menimbulkan kerusakan pada elemen-elemen konstruksi / struktural atau non-struktural yang terkait.

XI. Struktur yang sudah ada

Ketentuan perencanaan dalam tata cara ini dapat diterapkan untuk mengevaluasi struktur yang sudah ada, apabila gedung atau struktur kayu diubah fungsi atau bentuknya maka harus dilakukan tinjauan terhadap kemungkinan pengaruh-pengaruh akibat kerusakan atau perlemahan yang disebabkan perubahan itu.

XII. Syarat – syarat perencanaan

1. Luas bruto dan netto

Luas bruto (Ag) komponen struktur kayu dalam setiap potongan adalh jumlah luas seluruh elemen penyusun

Page 66: Bhn Struktur Kayu Br

komponen struktur kayu yang diukur tegak lurus terhadap sumbu komponen struktur.

Luas netto (An) komponen struktur kayu diperoleh dari luas bruto dikurangi dengan jumlah material kayu yang hilang karena adanya lubang bor, baut, paku, coakan, takikan dan lubang yang lain-lainny.

2. Stabilitas

Stabilitas harus dipenuhi oleh sistem struktur secara keseluruhan maupun oleh komponen struktur/ konstruksi pada sistem struktur tersebut.

Perencanaan terhadap stabilitas dilakukan dengan memperhitungkan pengaruh beban yang ditimbulkan oleh perubahan bentuk struktur atau komponen struktur sistem pemikul beban lateral.

3. Pengekang lateral

Pada titik-titik tumpu balok rangka dan komponen struktur kayu lainnya harus disediakan kekangan pada rotasi terhadap sumbu longitudinalnya, kecuali bila hal tersebut ternyata tidak diperlukan berdasarkan analisis ataupun percobaan.

Page 67: Bhn Struktur Kayu Br

4. Kondisi acuan

Tahanan acuan (R) dan tahanan acuan sambungn (Z) ditetapkan berdasarkan kondisi acuan berikut :

1. Kondisi kering dengan kadar air setimbang maksimum tidak melebihi 19% untuk kayu masif dan 16% untuk produk-pruduk kayu yang dilem, serta batas bawah kadar air setimbang tahunan rata-rata adalah 6%.

2. Nilai tahanan acuan berlaku untuk kondisi terekspos secara berkelanjutan pada temperatur hingga 380 C atau pada temperatur yang dapat mencapai 650 C pada komponen struktur dan pada sambungan atau temperatur sesaat yang melebihi dari 930 C pada panel struktural. Komponen struktur kayu dan sambungannya tidak diperkenankan untuk secara terus-menerus berada pada temperatur di atas 650 C.Panel struktural tidak diperkenankan berada pada temperatur di atas 930 C kecuali untuk waktu yang sangat pendek saja, untuk kondisi temperatur di atas 380 C secara berkelanjutan maka hrs diberlakukn faktor koreksi temperatur

3. Komponen struktur tunggal atau sambungan tanpa pembagi beban atau aksi komposit.

Page 68: Bhn Struktur Kayu Br

5. Tahanan terkoreksi

Tahanan terkoreksi dihitung sebagai berikut ini : R' = R x C1 x C2 ...... Cn …….. (9)

Dengn R' adalh tahanan terkoreksi, R adalh tahanan acuan, Ci adalah faktor faktor terkoreksi.

6. Faktor koreksi untuk masa layanan

Merupakan hasil perkalian dari beberapa faktor koreksi seperti pada persamaan 10 berikut ini

∏Ci = Cm x Ct x Cpt x Crt …… (10)

Faktor koreksi kayu untuk tahanan meliputi sebagai:

Cm adalah faktor koreksi layanan basah untuk memperhitungkan kadar air masa layann yang lebih tinggi daripada 19 % untuk kayu masif dan 16 % untuk produk kayu dengan cara yang dilem.

Page 69: Bhn Struktur Kayu Br

Ctadalah faktor koreksi dari temperatur, untuk memperhitungkan temperatur layanan lebih tinggi daripada 380 C secara berkelanjutan / berlanjut.

Cpt adalah faktor koreksi dari pengawetan kayu, untuk memperhitungkan pengaruh pengawetan terhadap produk-produk kayu dan sambungan, nilai faktor koreksi ditetapkan berdasarkan spesifikasi pemasok, ketentuan, atau tata cara yang berlaku.

Crt adalah faktor koreksi untuk tahan api, untuk memperhitungkan pengaruh perlakuan tahan api terhadap produk-produk kayu dan sambungan, nilai faktor koreksi ditetapkan berdasarkan spesifikasi pemasok, ketentuan, atau tata cara yang berlaku.

7. Faktor koreksi tambahan untuk sambungan struktural

Tambahan dari faktor-faktor koreksi tersebut diatas untuk sambungan konstruksi antara lain :

Page 70: Bhn Struktur Kayu Br

Cdi adalah faktor koreksi diafragma, untuk memper-hitungkan peningkatan tahanan paku-paku yang digunakan pada struktur / konstruksi diafragma.

Cg adalah faktor koreksi dari aksi kelompok, untuk memperhitungkan pembebanan yang tidak merata dari baris alat pengencang majemuk.

CΔ adalah faktor koreksi geometri, untuk memperhi tungkan geometri sambungan yang tidak lazim

Cd adalah faktor koreksi penetrasi, untuk memperhi tungkan reduksi penetrasi alat pengencangCeg adalah faktor koreksi dari serat ujung, untuk memperhitungkan reduksi tahanan alat untuk pengencang yang dipasang pada serat-ujung.Cst adalah faktor koreksi untuk pelat baja sisi, untuk sambungan geser dengan memakai pelat baja sisi yang berukuran 100 mm.Ctn adalah faktor koreksi untuk paku miring, untuk sambungan konstruksi yang menggunakan paku.

BATANG TARIK

Komponen struktur yang mendukung beban aksial tarik maupun desak sering dijumpai pada struktur rangka kuda-kuda, gaya aksial tarik ataupun desak memiliki garis kerja gaya yang sejajar dan berimpit dengan sumbu panjang batang, secara umum perencanaan komponen struktur tarik bertujuan untuk mengetahui

Page 71: Bhn Struktur Kayu Br

luas tampang/ penampng batang minimum yang diperlukan untuk perencanaan.Apabila dimensi komponen struktur tarik telah ditetapkan maka analisis berupa kontrol terhadap luas tampang yang telah dipilih dapat dilakukan.Pada penentuan ukuran batang tarik harus diperhatikan adanya perlemahan, karena adanya alat penyambung, seperti paku, baut, pelat kokot dan lain sebagainya, dengan digunakan alat-alat penyambung tersebut akan mengurangi adanya luas tampang dari batang yaitu akibat adanya lubang ditempat alat penyambung tersebut.Akibat adanya lubang tegangan pada kayu tidak merata lagi tetapi akan timbul pemusatan tegangan disekitar lubang tersebut.Bila dilihat dari diagramnya tegangan disekitar lubang jauh lebih besar dari tegangan di tepi batang Pada konstruksi baja, dalam suatu percobaan trdapat besarny harga σmax =2,5 – 3 kali σtr rata-rata σtr rata-rata ialah besarnya tegangan tarik rata-rata pada batang tanpa adanya lubang baut.Oleh karena itu perlemahan karena adanya lubang jauh lebih besar bila dibandingkn dengn perlemahn karena pengurangan luas tampang batang.

Mengingat adanya perlemahan karena adanya lubang alat penyambung maka dalam menentukan ukuran balok perlu diingat adanya perlemahan-perlemahan yang disesuaikan dengan alat penyambung yang digunakan.

Page 72: Bhn Struktur Kayu Br

Dimana rumus yang digunakan adalah sebagai berikut : σta = P / Anetto

Daftar perlemahn batang dari jenis alat penyambng

1. Sambungan dengan paku : 10 % - 15 %

2. Sambungan dengan baut + gigi : 20 % – 25 %

3. Sambungan dengn pelat kokot atau pasak cincin : 20 %

4. Sambungan dengan pasak dari kayu : : 30 %

5. Sambungan dengan perekat / Lem : 0 %

I. BERAT JENIS KAYU DAN KELAS KUAT KAYU

Berat jenis kayu ditentukan pada kondisi dimana kadar lengas kayu dalam keadaan kering udara sehingga berat jenis yang digunakan adalah berat jenis kering udara, berat jenis kayu sangat menentukan kekuatan

Page 73: Bhn Struktur Kayu Br

dari kayu selain berat jenis kekuatan kayu juga ditentukan oleh mutu kayunya.

Mutu kayu dibedakan dalam 2 (dua) macam yaitu mutu A dan mutu B yang selanjutnya dapat dibaca pada PKKI (Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia) 1961 ( NI-5 ) pasal 5 yang kekuatan kayu digolongkan dalam kelas kuat I, II, III, IV, dan V.

Tegangan-tegangan ijin untuk kayu mutu A dengan kelas kuat tertentu dapat dilihat pada daftar IIa PPKI 1961 (NI-5 ), untuk kayu mutu B tegangan-tegangan ijin dalam daftar IIa harus dikalikan lagi dengan faktor reduksi yaitu sebesar 0,75.

Mutu Kayu A Tegangan (Kg/cm2)

Kelas I

Kelas II

Kelas III

Kelas IV

Kayu Jati

σlt(ijin) 150 100 75 50 130 ζ(ijin) 20 12 8 5 15σtk//(ijin) =σtr//(ijin) 130 85 60 45 110 σtk┴(ijin) 40 25 15 10 30

Page 74: Bhn Struktur Kayu Br

Apabila diketahui berat jenis kayu, maka tegangan tegangan ijin kayu mutu A dapat langsung dihitung dengan rumus seperti terdapat pada daftar IIb PPKI 1961 ( NI – 5 ) sebagai berikut ini : σlt(ijin) = 170.g (kg/cm2) σtk//(ijin) = σtr//(ijin) = 150.g (kg/cm2) σtk┴(ijin) = 40.g (kg/cm2) ζ//(ijin) = 20.g (kg/cm2) dengan g = berat-jenis kayu kering udara.

Untuk kayu mutu B rumus tersebut di atas harus diberi/ dikalikan dengan faktor reduksi sebesar 0,75.

Jika suatu kayu diketahui jenisnya maka dengan menggunakan lampiran I PKKI 1961 dapat dengan mudah diketahui berat jenisnya dari lampiran I tersebut untuk perhitungan tegangan ijin sebagai berat jenis kayu diambil angka rata-rata.Dengan catatan bahwa perbedaan antara berat jenis maksimum dengan berat jenis minimum tidak boleh lebih dari 10 % berat-jenis minimum atau dengan BJ-maks - BJ-min ≤ Bj-min, jika perbedaan tersebut lebih dari 100 % maka harus digunakan berat jenis (BJ) yang minimum saja.

Contoh :

Page 75: Bhn Struktur Kayu Br

Kayu Keruing dari lampiran I PKKI 1961 no. 22 mempunyai BJ maks = 1,01 dan BJ min = 0,51, maka (BJ maks – BJ min) = 1,01 - 0,51 = 0,5 < BJ min = 0,51 sehingga digunakan BJ rata-rata = 0,79.

Dengn cara lain kita dapat langsung menggunakan kelas kuat kayu yang mutunya paling rendah dari lampiran 1 PKKI 1961 (NI – 5) tersebut.

Disarankan untuk menggunakn rumus yang ada untuk menghitung tegangan ijin apabila telah diketahui berat jenis kayunya.

Kelas kuat kayu dan jenis kayu juga digunakn untuk menentukan modulus elastisitas kayu sejajar serat (E) yang dapat dilihat pada daftar I PPKI 1961, jadi apabila telah diketahui berat jenis-kayu, maka untuk menentukan modulus kenyal kayu harus diketahui terlebih dahulu kelas-kuat kayunya.Hubungan antara kelas kuat dan berat jenis kayu didapat persamaannya sebagai berikut :

Kelas kuat I II III IV VBerat-jenis ≥

0,900,60 - 0,89

0,40 - 0,59

0,30 - 0,39

< 0,30

Diktip dari KONSTRUKSI KAYU oleh Ir. KH. Felix Yap

II. Faktor Reduksi

Page 76: Bhn Struktur Kayu Br

Harga-harga tegangan ijin dalam daftar IIa PKKI 1961 maupun rumus tegangan yang telah diberikan di atas adalah untuk pembebanan pada konstruksi yang bersifat tetap dan permanen serta untuk konstruksi yang terlindung, maka dari itu 1. untuk sifat pembebann tetap faktor reduksi ɣ = 12. untuk konstruksi terlindung faktor reduksi β = 1

Apabila pembebanan bersifat sementara atau khusus untuk kontruksi tidak terlindung, maka harga tegangan ijin tersebut harus dikalikan faktor reduksi 1. Kontruksi tidak terlindung, β = 5/62. Konstruksi yang slalu basah /terendam air β = 2/33. Pembebanan yang bersifat sementara ɣ = 5/44. Pembebann yang bersifat khusus/getaran ɣ = 3/2Faktor reduksi tersebut seperti diatas juga berlaku untuk mereduksi kekuatan alat sambung.

III. PENGARUH PenyimpangAn Arah Gaya Terhadap Arah Serat Kayu

Apabila arah gaya yang berkerja pada bagian-bagian konstruksi menyimpang dengan sudut α terhadap arah serat kayu maka tegangan ijin tekan / tarik kayu harus dihitung sebagai berikut ini :

Page 77: Bhn Struktur Kayu Br

σα = σtk// - (σtk// - σtk┴). Sin α

Faktor reduksi seperti yang diuraikan di atas juga harus diperhitungkan.

IV. Contoh-CONTOH soal

Soal-1Hitunglah besar gaya tarik maksimum yang dapat dipikul oleh batang yang mengalami gaya aksial tarik, dimensi balok 6 x 12 cm2 dan kayu kelas I

Penyelesaian.σ(ijin)tr// = 130 kg/cm2 = P / Ant ; P = σ(ijin)tr// x Ant P = 130 x 6 x 12 = 9360 kg

Gaya maksimum yang dapat dipikul P = 9360 kgSoal-2Beban / gaya tarik P sebesar 10 ton bekerja pada sebatang balok yang disambung dilapis/ ditumpang begitu saja dengan sambungan memakai 2 buah baut dengan diameter 13 mm, ukuran kayu yang disambung adalah 6 cm x 12 cm, dan panjang kayu L = 4 m dan kayu termasuk dlm Mutu A kuat kelas I.Kontrol tegangan tarik yang terjadi pada kayu.

Page 78: Bhn Struktur Kayu Br

P P

PenyelesaianKayu termasuk kuat kelas I dengan mutu A σ(ijin)tr// = 130 kg/cm2

Ant = (b x h – DLubang x b) = (6 x 12 – 1,3 x 6) = = 64,2 cm2 σtr// = P / Ant = 10 000 / 64,2 = 155,76 Kg/cm2 σtr// = 155,76kg/cm2 > σ(ijin)tr// = 130 kg/cm2 (Tdk OK)

Jadi dengan sambungan baut seperti gambar maka konstruksi / struktur tidak aman / tidak bisa dipakai.Soal-3Suatu konstruksi gording mnahan beban yang tetap terbagi merata sebesar 50 kg/m, gording terbuat dari kayu dengan Bj (Berat Jenisnya) = 0,6.

Pertanyaan : Hitung tegangan-tegangan ijinnya?

Penyelesaian :Konstruksi gording adalah yang terlindung β = 1 Pembebanan permanen ɣ = 1

Page 79: Bhn Struktur Kayu Br

BJ (Berat Jenis) = 0,6 maka

σ(ijin)lt.reduksi = σ(ijin)lt.r = 170 x 0,6 x1x1 = 102kg/cm2

σ(ijin)tk//r = σ(ijin)tr//r = 150 x 0,6 x 1 x 1 = 90 kg/cm2

σ(ijin)tk┴r = 40 x 0,6 x 1 x 1 = 24 kg/cm2

ζ(ijin)//r = 20 x 0,6 x 1 x 1 = 12 kg/cm2

Catatan : Apabila pada soal tidak disebut lain maka mutu kayu adalah mutu A

Soal-4Apabila pada soal-3 ditentukan panjang gording 3m dengan peletakan sendi-rol pada ujung-ujungnya serta diketahui dimensi gording 6/8 maka diminta untuk mengontrol apakah konstruksi tersebut aman, lendutan dan berat sendiri gording diabaikan

Penyelesaian :M maksimum (M maks) = 1/8 x q x l2 = 1/8 x 50 x 32 = 56,25 kg.m = 5625 kg.cm

Tahanan momen (W) = 1/6 x b x h2 = 1/6 x 6 x 82 W = 64cm3

Page 80: Bhn Struktur Kayu Br

σlt = Mmaks/W = 5625 / 64 = 87,89 kg/cm2 σlt = 87,89 kg/cm2 < σ(ijin)lt.r = 102kg/cm2 ........ (OK)

Gaya lintang maksimum (Dmaks) = ½ x q x L Dmaks = ½ x 50 x 3 = 75 kg

ζ = (3D) / (2bh) = (3 x 75) / (2 x 6 x 8) = 2,34 kg/cm2 ζ = 2,34 kg/cm2 < ζ(ijin)//r = 12 kg/cm2 …………. (OK)

jadi Konstruksi aman untuk dipakai.

Soal-5Apabila pada soal-4 ditentukan mutu kayu adalah mutu B dan gording direncanakan untuk menahan beban angin serta lendutan ijin = L/300 Diminta untuk mengontrol apakah konstruksi tersebut masih aman dan dapat dipakai.

Penyelesaian :Konstruksi gording (terlindung) β = 1 Beban angin (beban sementara) ɣ = 5/4Kayu mutu B σ(ijin)lt.r = 102 x 5/4 x 0,75 = 95,625 kg/cm2

ζ(ijin)//r = 12 x 5/4 x 0,75 = 11,25 kg/cm2

Page 81: Bhn Struktur Kayu Br

∆ijin = L/300 = 300 / 300 = 1cm BJ = 0,6 kelas-kuat II dari daftar I PKKI 1961 E = 105 kg/cm2 Momen Inersia =1/12 x b x h3 = 1/12 x 6 x 83 I = 256 cm4 σlt = Mmaks / W = 5625 / 64 = 87,89 kg/cm2 σlt = 87,89 kg/cm2 < σ(ijin)Lt.r = 95,63 kg/cm2 .... (OK)ζ = (3D) / (2bh) = (3 x 75) / (2 x 6 x 8) = 2,34 kg/cm2 ζ = 2,34 kg/cm2 < ζ(ijin)//r = 11,25 kg/cm2 …….. (OK)∆maks = (5 x q x L4 ) / (384 x E x I) ∆maks = (5 x 50 x 102 x 3004 ) / (384 x 100000 x 256 )∆maks = 2,06 cm > ∆ijin = 1 cm (Tidak OK / Tidak aman) jadi Konstruksi tidak aman untuk dipergunakan karena melebihi lendutan ijinSoal-6Apabila pada soal-4 beban yang bekerja tidak terbagi rata melainkan berupa beban tarik sebesar 5 ton dan faktor perlemahan akibat sambungan diabaikan (dianggap tidak ada sambungan/ alat sambung).

Maka diminta untuk mengontrol apakah dimensi 6/8 memenuhi syarat, jika tidak aman maka rencanakan dimensi yang aman.

Penyelesaian :σtr = P/Ant = (5000) / (6 x 8) = 104,17 kg/cm2 σtr = 104,17 kg/cm2 > σ(ijin)tr//r = 90 kg/cm2 ............ (Tidak OK)

Page 82: Bhn Struktur Kayu Br

Dimensi tidak memenuhi dan Tidak bisa dipakai.

Dicari dimensi baru : Ant = P/ σ(ijin)tr//r = 5000 / 90 = Ant = 55,56 cm2 dicoba ukuran penampng 7 x 8 cm2

σtr = P/Ant = 5000 / (7 x 8)= 89,29 kg/cm2 σtr = 89,29 kg/cm2 < σtr//r = 90 kg/cm2 ……….. (OK)

Jadi konstruksi aman untuk dipakai dan dimensiny /penampangnya adalah : (7 x 8 cm2)Soal-7Suatu jembatan direncanakan menggunakan kayu Bangkirai dan menahan beban permanen, diminta untuk menghitung tegangan-tegangan ijinnya.

Penyelesaian :

Konstruksi jembatan tidak terlindung, β = 5/6Pembebanan permanen, ɣ = 1

Kayu Bangkirai, dari lampiran I PKKI 1961 Bjrata-rata = 0,91 Kelas-kuat I, dari daftar II PKKI 1961

σ(ijin)Lt = 100 kg/cm2

σ(ijin)tk// = σ(ijin)tr// = 85 kg/cm2

σ(ijin)tk┴ = 25 kg/cm2 ; ζ(ijin)// = 12 kg/cm2

Page 83: Bhn Struktur Kayu Br

σ(ijin)Lt.r = 100 x 5/6 = 83,33 kg/cm2

σ(ijin)tk// = σ(ijin)tr//r = 85 x 5/6 = 79,83 kg/cm2 σ(ijin)tk┴ = 25 x 5/6 = 20,83 kg/cm2

ζ(ijin)//r = 12 x 5/6 = 10 kg/cm2

Soal-8Pada suatu konstruksi batang tarik terdapat sambungan dengan menggunakan alat sambung baut, kekuatan satu buah baut = 50 kg konstruksi tidak terlindung dan beban tidak permanen.Apabila gaya tarik yang bekerja pada konstruksi tersebut sebesar 0,6 ton, maka diminta menghitung jumlah baut yang dibutuhkan.

Penyelesaian :Konstruksi tidak terlindung, β = 5/6Pembebanan tidak permanen ɣ = 5/4

Pijin baut reduksi = 50 x 5/6 x 5/4 = 52,08 kg

Jumlah baut (n) = (600) / 52,08 = 11,52

Page 84: Bhn Struktur Kayu Br

Jadi jumlah baut yang digunakan dibulatkn 12 buah.

Soal-9Sebuah batang tarik terdiri dari kayu dengn BJ = 0,5 menahan gaya sebesar 5 ton β =1, ɣ =1 sambungn dengn menggunakn baut, tentukan dimensi /ukuran batang tarik tersebut yang aman dan ekonomis.

Penyelesaian : Kayu dengan BJ = 0,5 ; β = 1 ; ɣ = 1 Faktor Perlemahan (FP) = 20 %

σ(ijin)tr//r = 150 x 0,5 = 75 kg/cm2 ; P = 5000 kg σ(ijin)tr//r = P / Ant Ant = P / σ(ijin)tr//r = 5000 / 75= 66,67 cm3

Abr = Ant / 80 % = 66,67 / 0,80 = 83,34 cm3

Dicoba : b = 7 cm ; h = 12 cm ( h ≈ 2b ) Abr = 7 x 12 = 84cm2 > 83,34cm2 (cukup dekat..OK)

Page 85: Bhn Struktur Kayu Br

Jadi dimensi penampang yang aman dan ekonomis adalah 7 cm x 12 cm

V. Gaya tarik terfaktor

Komponen struktur/konstruksi tarik harus direncana kan dengan memenuhi ketentuan sebagai berikut: Tu ≤ λØt T ' (4.1)dengan Tu' adalah gaya tarik terfaktor λ adalh faktor waktu dapat dilihat pada Tabel Øt adalah faktor tahanan tarik sejajar serat = 0,80 (seperti Tabel) dan T' adalah tahanan tarik terkoreksi.

VI. Tahanan Tarik Terkorksi

1. Sejajar serat

Tahanan tarik terkoreksi pada komponen struktur tarik konsentris T' ditentukan pada penampang tarik kritis, tahanan tarik terkoreksi adalah hasil dari perkalian kuat tarik sejajar serat terkoreksi dengan luas penampang neto seperti pada persamaan ini : T'= Ft' x Ant (4.2)

Page 86: Bhn Struktur Kayu Br

Dengan : Ft' adalah kuat tarik sejajar serat terkoreksi Ant adalah luas tampang/penampang neto.

2. Tegak lurus serat

Apabila gagal tarik tegak lurus serat tidak dapat dihindari maka perkuatan mekanis harus diadakan agar mampu memikul gaya tarik yang terjadi.

VII. Kuat Tarik Terkoreksi

Kuat tarik sejajar serat terkoreksi diperoleh dengan cara mengalikan kuat tarik sejajar serat acuan dengan nilai faktor koreksi massa layanan seperti pada persamaan dibawah ini. Ft' = Cm Ct Cp Cf Crt Ft (4.3)Adapun faktor koreksi diuraikan pada persaman

VIII. Batang Tarik Tersusun

Mengenai batang tarik, baik tunggal maupun ganda, kekuatannya sama saja, yang penting dalam konstruksi untuk batang tarik ialah luas tampangnya, untuk batang tarik ganda dengan ukuran panjang maka dalam penyatuan batang-batangnya digunakan perangkat kloss.Pengunaan kloss dimaksudkan supaya batang yang menahan beban. tarik bekerja lebih baik bila ada beban-beban sekunder pada batang tersebut.

Page 87: Bhn Struktur Kayu Br

Komponen struktur tersusun termasuk batang majemuk rangka atap, batang diafragma, batang penyokong, dan komponen struktur serupa.Konstruksi tersebut adalah komponen struktur yang terdiri dari dua atau lebih elemen sejajar yang digabungkan dari bahan dengan tahanan dan kekakuan yang sama, tahanan komponen struktur tersusun tersebut harus ditentukan sebagai jumlah dari tahanan elemen masing-masing selama tahanan sambungannya juga dapat menjamin terjadinya distribusi gaya tarik aksial di antara elemen-elemen tersebut yang sebanding dengan luas masingmasing elemen, pengaruh perlemahan akibat sambungan antar elemen harus ditinjau dalam perencanaan konstruksi rangka tersebut.

IX Batang Ganda

Batang ganda dapat terdiri dari dua, tiga ataupun empat batang tunggal yang digabung dengan jarak antara, pemberian jarak ini dengan maksud untuk memperbesar momen inersia yang berarti juga memperbesar daya dukung konstrk trhadap beban, Besarnya momen inersia terhadap sumbu bebas bahan dalam hal ini sumbu Y – Y harus diberi faktor reduksi sehingga besarnya dapat diperhitungkan.iY = 1/4 x (It + 3 x Ig )IY = Momen lembam yang diperhitungkan

Page 88: Bhn Struktur Kayu Br

It = Momen lembam yang teoritis dihitung secara teoritis dengan apa adanya konstruksi.

Ig = Momen lembam geser yang dihitung dengan cara menganggap bagian ganda itu digeser hingga berimpitan satu sama lain

Untuk momen inersia yang dihitung terhadap sumbu X – X tidak perlu direduksi lagi.

Diisyaratkan bahwa a ≤ 2b, Jika a > 2b, maka untuk menghitung It tetap diambil a = 2b.

X BATANG tARIK dan LENtUr Pada konstruksi yang mengalami lenturan dan tarikan tegangan yang terjadi tidak diijinkan lebih besar dari tegangan tarik yang disyaratkan.

σtot = P / Ant + α Mmaks / Wn ≤ σ(ijin)tr//

Page 89: Bhn Struktur Kayu Br

dimana : α = (σ(ijin)tr//) / (σ(ijin)Lt)

XI Contoh Perencanaan Batang Tarik

Soal-10Struktur Kuda-kuda seperti gambar

Pembebanan :pada join 1, 5, 6, 7,8 mnahan beban hidup (L) 40 KNpada join 1, 2, 3,4,5 trbebani beban plafon (P) 10 KN

Ketentuan lain:Kayu digunakan kelas mutu A dengan kekuatan E21

Page 90: Bhn Struktur Kayu Br

Asumsi faktor koreksi yaitu : Cm, Gt , CPt, Ct, = 1Kombinasi Pembebanan yaitu : 1,2 D ± E + 0,5 L,

Alat sambung yang digunakan pada titik buhul /titik simpul adalah baut dan ring.

Rencanakan batang tarik pada batang tarik bawah dengan menggunakan standar SK SNI 2002 yaitu perencanaan konstruksi kayu Indonesia.Penyelesaian :Menghitung gaya-gaya batang dengan metode titik simpul / (joint)

Jarak horizontal = 2,0 mJarak vertikal = 1,5 mjarak miring = 2,5 mSin α = 1,5 / 2,5 = 0,6Cos α = 2,0 / 2,5 = 0,8

Besar Tahanan RA =100 KN

Keseimbangan arah vertikal RA – 1/2P = 1/2L – F2y 100 – 5 = 20 – F2y F2y = 20 – 100 + 5 = -75KNF2 = F2y/ sin α = -75/ (0,6) = -125 KN F2x = cos α. F2 = 0,8. (-125) = -100 KN

Keseimbangan arah horisontal - Fl – F2x = 0

Page 91: Bhn Struktur Kayu Br

F1 = - F2x = 100 KN

Menghitung kuat tarik sejajar serat acuhan ( Ft )Kayu yang digunakan dengan ketentuan :Mutu kayu E21, maka dari Tabe12.1. didapat kuat tarik sejajar serat acuhan Ft// = 47 MpaKelas kayu mutu A, mempunyai rasio tahanan = 0,8

Ft = Ft x rasio tahanan kayu Ft = 47, 0,8 = 37,6 Mpa Menghitung tahanan tarik terkoreksi ( T' )T' = Ft' x Ant ; Ft' = Cm x Ct x Cp x CF x Crt x Ft x Ant T' = 1,0 x 1,0 x 1,0 x 1,0 x 1,0 x 37,6 x Ant

Menghitung kebutuhan luas netto ( Ant ) Dari kombinasi pembebanan yang digunakn adalah 1,2D ± E + 0,5L maka nilai faktor waktu (λ) =1,0 Faktor reduksi (Øt ) utk tarik = 0,8 seperti pada TabelTu ≤ λ x Øt x T’100.000 N ≤ 1,0 x 0,8 x 37,6 x An

Ant ≥ 100000 / (1,0 x 0,8 x 37,6) ; Ant ≥ 3324,47 mm2 Menghitung Luas penampang bruto ( Ag / Abr )

Page 92: Bhn Struktur Kayu Br

Pengurangan luas penampang akibat penempatan alat sambung baut kurang lebih 25%, maka luas bruto yang diperlukan adalah :Ant = 1,25 x 3324,47 = 4155,59 mm2 Dimensi batang kayu ukuran 50/120, Ag = 6000mm2 Kontrol Tahanan Tarik Batang Tu ≤ λ x Øt x Ft' x Ant

Tu ≤ 1,0 x 0,8 x 37,6 x (0,75) x 6000 135360 N >>> 100.000 N ( OK )Soal-11Bila pada batang tarik (1) pada soal 10 menahan beban sebesar 8 Ton dari kombinasi pembebanan 1,4 D sebagai alat sambung digunakan baut direncanakan kayu dengan dimensi b = 50 mm, Rencanakan tinggi batang kayu yang digunakan.

Penyelesaian :Dari ketentuan diketahui :Dari kombinasi pembebanan yang digunakan 1,4 D maka nilai faktor waktu (λ) = 0,6 seperti pada Tabel.Faktor reduksi (ØC) utk tarik = 0,8 seperti pada TabelGaya tarik terfaktor Tu = 80 Ton = 80 KN = 80.000NFt = 37,6 MPa

Dimensi kayu dpt dihitng dari kuat tarik sejajar seratTu ≤ λ x Øt x T' ; 80.000 ≤ 0,6 x 0,8 x 37,6 x Ant Ant ≥ 4432,624 mm2 Ag ≥ 1,25 x 4432,624 = 5540,780 mm2 Penampng kritis terjadi didaerh smbungn pngurngn luas penampng akibat sambungn baut sekitar 25%)

Page 93: Bhn Struktur Kayu Br

50 h ≥ 5540,780 mm2 ; h ≥ 110,8 mmDimnsi batang 1 dipakai 50/120 dgn luas 6000mm2 Kontrol Tahanan TarikTu ≤ λ x Øt x Ft' x Ant 80.000 ≤ 0,6 x 0,8 x 37,6 x 0,75 x 6000 80.000 ≤ 81216 NKayu dengan dimensi 50/120 mampu menahan beban Tarik yang dipikul sebesar 80 TonSoal-12Sebuah batang tarik terdiri dari kayu dengn BJ = 0,5 menahan beban / gaya tarik sebesar 5 ton, β = 1 ɣ = 1 sambungan dengan baut. Tentukan dimensi batang tarik tersebut yang aman dan ekonomis.

Penyelesaian Kayu dengan BJ = 0,5 ; β = 1 ; ɣ = 1σ(ijin)tr// = 150 x 0,5 = 75 kg/ cm2 P = 5000 kg ; Faktor Perlemahan (FP) = 20 % Jadi effesiensi kayu hanya tinggal 80 % saja lagi

σtr = P / Ant : Ant = 5000 / 75 = 66,67 cm2 Abr = Ant / (0,80) = 66,67 / 0,80 = 83,34 cm2

Dicoba : b = 7 cm ; h = 12 cm, asumsi (h ≈ 2b) Abr = 7 x 12 = 84 cm2 > 83,34cm2 (cukup dekat, Ok)

Dimensi yang aman dan ekonmis adalh (7 x 12)cm2

Page 94: Bhn Struktur Kayu Br

BATANG TEKAN

Elemen struktur dengan fungsi utama mendukung beban tekan sering dijumpai pada struktur truss atau frame, pada struktur truss sering dijumpai pada kuda-kuda kayu sedang struktur frame elemn struktur ini lebih dikenal dengan nama kolom /tiang.

Perencanaan dimensi batang tekan lebih sulit dari pada perencanaan batang tarik karena perilaku tekuk lateral menyebabkn timbulny momen sekundr /secondary moment selain itu ada gaya aksial tekan

Perilaku tekuk ini akan dipengaruhi pula oleh nilai kelangsingan kolom yaitu nilai banding antara panjang efektif kolom dengan jari-jari girasi penampang kolom, apbila nilai kelangsingan sangat kecil (kolom pendek /short column) maka serat-serat kayu pada penampang kolom akan gagal tekan (crushing failure), tetapi bila angka kelangsingan kolom sangat tinggi (kolom langsing/ long column) maka kolom akan mengalami kegagalan tekuk dan serat-serat kayu

Page 95: Bhn Struktur Kayu Br

belum mencapai kuat tekannya atau bahkan masih ada pada kondisi elastik/elastis (lateral buckling failure).

Kebanyakan kolom memiliki nilai kelangsingan diantara kedua nilai ekstrim tersebut yang disebut dengan istilah Intermediate column.Ketahanan sebuah kolom /tiang tergantung pada perbandingan panjang dibagi ukuran penampang melintang, kapasitas beban batas/limit dari sebuah kolom pendek tergantung hanya pada kekuatan bahan yang dipakai dan hanya pada kekuatan penampang /tampang melintangnya saja.

Sebuah kolom panjang dapat runtuh akibat beban yang jauh lebih kecil daripada beban batas (ultimit load) kolom pendek, jika ditambah beban P yang bekerja pada sebuah kolom panjang kita akan mencapai batas Pcr secara tiba-tiba menjadi tidak stabil dan melengkung ke arah lateral peristiwa ini yang disebut dengan istilah tekuk (bukling).Jika sebuah kolom mengalami penekukan, maka kolom itu tidak dapat lebih jauh lagi memikul penambahan beban, untuk beban P > Pcr kolom akan mengalami deformasi terus-menerus samapai runtuh, persamaan untuk beban kritis pada kolom dengan ujung sendi telah ditemukan oleh seorang ahli matematika dari Swiss L Euler pada tahun 1783 PCr = ( ∏2 x E I ) / Lef

2

Page 96: Bhn Struktur Kayu Br

Keterangan :E = Modulus Elastisitas Bahan KolomI = Momen Inersia minimum dari penampangLef = Panjang Effektif kolom (Panjang Tekuk)

Dengan membagi Pcr dengan luas penampang kolom maka didapat nilai Tegangan kritis.

σCr = PCr / A atau σCr = (∏2 E I) / (LC2 x A)

Perencanaan Komponen struktur

Perencanaan batang tekan untuk komponen struktur/ konstruksi yang mengalami gaya tekan aksial dan gaya tekan tumpu/ bearing sesuai standar SNI 2002 adalah seperti berikut:

I Gaya Tekan Terfaktor

Komponen struktur/ konstruksi tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga:

Page 97: Bhn Struktur Kayu Br

Pu ≤ λ x ØC x P (5.1)Dengan : Pu = gaya tekan terfaktor λ = faktor waktu, lihat Tabel ( 3-1 ) Øc = 0,9 faktor tahanan tekan sejajar serat P' = tahanan terkoreksi.Tahanan koreksi adalah hasil dari perkalian tahanan acuan dengan faktor-faktor koreksi, komponen struktur yang memikul gaya-gaya aksial setempat harus mendapatkan pendetailan tahanan dan kestabilan yang cukup pada daerah bekerjanya gaya-gaya tersebut, begitu pula komponen struktur harus memiliki tahanan rencana lokal dan stabilitas pelat badan yang cukup pada tumpuan balok dan pada lokasi gaya-gaya transversal yang bekerja.

ii Panjang Efektif Dan Kelangsingan

1 Panjang efektif kolom ( LK )

Panjang kolom tidak terkekang/ bebas atau panjang bagian kolom tidak terkekang (L) harus diambil sebagai jarak pusat ke pusat pengekang lateral, panjang kolom tak terkekang harus ditentukan baik terhadap sumbu kuat (sumbu X – X) maupun terhadap sumbu lemah (sumbu Y – Y) dari kolom tersebut, dan panjang efektif kolom ( LK ).

Page 98: Bhn Struktur Kayu Br

Pada arah yang ditinjau harus diambil sebagai KE LK

dimana KE adalah faktor panjang tekuk untuk komponen struktur tekan, KE tergantung pada kondisi/ perletakan ujung kolom dan ada atau tidak adanya goyangan (konstruksi yang bergoyang).

Untuk kolom tanpa goyangan pada arah yang ditinjau, maka faktor panjang tekuk (KE) harus diambil sama dengan satu ( = 1) kecuali jika analisis memperlihatkn bahwa kondisi perletakan/ kekangan ujung kolom memungkinkan digunakannya faktor panjang tekuk yang lebih kecil dari pada satu ( < 1 ).Untuk kolom dengan goyangan pada arah yang ditinjau maka faktor panjang tekuk harus lebih besar daripada satu ( > 1 )dan ditentukan berdasarkan analisis mekanika dengan memperhitungkan kondisi perletakan/ kekangan ujung kolom itu sendiriNilai KE untuk beberapa jenis kondisi kekangan ujung dan untuk keadaan dengan goyangan serta tanpa goyangan dapat ditentukan menggunakan hubungan pada Gambar

Page 99: Bhn Struktur Kayu Br

Kode ujung

Nilai/ faktor panjang tekuk (KE) untuk kolom-kolom dengan beberapa jenis perletakan/ kekangan ujung2 ANGKA Kelangsingan kolom ( λ )

Kelangsingan kolom adalah perbandingan antara panjang efektif kolom pada arah yang ditinjau terhadap jari-jari girasi penampang kolom pada arah itu angka Kelangsingn kolom: λ =(KE.L / r)… (2)Jari-jari girasi (r) akan dihitung berdasarkan luas penampang bruto dan menggunakan penampang transformasi jika digunakan penampang komposit (gabungan), nilai kelangsingan kolom (KE.L/r) tidak boleh melebihi tidak lebih besar dari 175.Jari-jari girasi penampang persegi : i atau r r = √{(d x b3 ) / (12 d x b)} = b x √(1/12) r = 0,2887 b, dimana : ( b < d )

Jari-jari girasi penampang bulat : i = r = 0,25 Ddimana : b = lebar tampang d = tinggi tampang D = diameter tampang

Dari daftar diatas dapat ditentukan panjang Lk yaitu Lk = kE x L dimana : Perletakan : Sendi dengan Sendi maka kE = 1,00Perletakan : Sendi dengan Jepit maka kE = 0,70Perletakan : Jepit dengan Jepit maka kE = 0,50

Page 100: Bhn Struktur Kayu Br

Perletakan : Jepit dengan Bebas maka kE = 2,00i = √(IMin / A) ; λ = Lk / i ; IX = (b x h3 ) / 12 (cm4) IY = (b3 x h) / 12 (cm4) ; A = b x h ; iX = √(IX /A) iX = √(h2 / 12) = 0,289 h iY = √(IY / A) = √(b2 / 12) ; iY = 0,289 b dimana : I = Momen inersia (cm4) A = Luas penampang (cm2) λ = angka kelangsingan batang

Jika b < h dan IY < IX maka Y adaalah sumbu lemah untuk mengimbangi iY ≈ iX maka profil dibuat ganda

iX = √{(2 x IX ) / (2A)} = √(h2 / 12) = 0,289 hIY = 2x(h x b3 )/12 + 2x(b x h x b2) = (13 x h x b3)/6iY = √(IY / A) = √{(13 x b2) / 12} = 1,041 b

Yang dipakai iY karena iY harga terkecil dari harga iX

dan iY atau pada sumbu lemah : λ = Lk / i maka didapatkan harga ω dari daftar yang sesuai dengan harga λ yang diperoleh.

σtk = (ω x P) / Atot < σ(ijin)tk

Untuk menghindari bahaya tekuk yang besar maka harga λ harus tidak boleh terlalu besar, λ ≤ 200, dengan konsekwensinya jika tekuk cukup besar gunakan profil yang agak besar penampangnya.

Page 101: Bhn Struktur Kayu Br

3 PENAMPANG TERSUSUN

Jika tidak memungkinkan suatu konstruksi untuk menggunakan profil tunggal karena terlalu besar dimensi penampang yang diperlukan sedangkan dipasaran profil yang diinginkan tidak ada maka digunakan profil ganda digunakan 2 profil 3 profil atau 4 profil untuk batang tekan atau untuk kolom.

Untuk batang tekan perlu diperhatikan tekuk arah :1 Terhadap arah sumbu X – X

A = 2 x b x h (profil ganda/ double) IX = 2 x (b x h3) /12 = (b x h3) /6 iX = √(IX / A ) = 0,289 h

2 Terhadap arah sumbu Y – Y A = 2 x b x h (profil ganda / double)

IY = ( It + 3 Ig ) / 4 It = Momen lendutan teoritis = = 2 {(b3 x h)/12} + (2 x b x h){(b + a)/2}2

Page 102: Bhn Struktur Kayu Br

Ig = Momen lembam geser (anggapan masing-masing bergeser sehingga berimpit)

Ig = 1/12 x (2 x b)3 x h iX = √(IY / A ) Dipilih harga i yang terkecil diantara dua harga iX dan harga iY dan harga itulah yang digunakan. Besarnya nilai faktor tekuk (ω) tergantung dari angka kelangsingan batang ( λ ) = LK / imin

Lk = panjang tekuk yang tergantung dari sifat-sifat perletakan ujung batang / ujung kolom. 1 untuk perletakan jepit - sendi, Lk = ½ x L x √22 untuk perletakan jepit - bebas, Lk = 2 x L3 untuk perletakan sendi - sendi, Lk = L 4 untuk kontruksi / rangka kuda-kuda, Lk = L

jari-jari inersia minimun : imin = √(Imin / Abr )

Hubungan antara λ dan ω dapat dilihat pada daftar III PKKI 1961, selanjutnya tegangan Tekan/desak yang terjadi tidak boleh melampaui tegangan tekan /desak yang diijinkan. σtk = (P x ω)/Abr ≤ σ(ijin)tk

Untuk merencanakn dimensi batang tekan tunggal, sebagai pedoman awal dapat digunakan perumusn1 untuk kayu kelas kuat I, Imin = 40 x Ptk x Lk

2 2 untuk kayu kelas kuat II, Imin = 50 x Ptk x Lk

2 3 untuk kayu kelas kuat III, Imin = 60 x Ptk x Lk

2

Page 103: Bhn Struktur Kayu Br

4 untuk kayu kelas kuat IV, Imin = 80 x Ptk x Lk2

Ptk = gaya tekan /desak dalam satuan tonLk = panjang tekuk dalam satuan meter Imin = jari-jari inersia minimum dalam satuan cm4

4 Tahanan kolom masif yang memikul gaya tekan konsentris

1 Nilai bahan rencana dan faktor rencanaModulus elastisitas lentur yang digunakan dalam persamaan adalah nilai persentil kelima terkoreksi E05', seperti yang ditentukan untuk digunakan dalam perhitungan tahanan.

2 Tahanan kolom prismatis

Tahanan/ gaya tekan kolom ditentukan berdasarkan kelangsingan penampang kolom pada arah yang paling kritis, tahanan tekan kolom terkoreksi ditetapkan sebagai berikut ini : P' = Cp x A x FC* (5.3) = Cp x P0'Faktor kstabilan kolom (Cp) dihitung sebagai berikut Cp = {(L + αC )/2C} - √[{(L + αC)/2C}2 – αC /C] ...(5.4) αC = (ØS x PE) / (λ x ØC x P0’) .……… (5.5)PE=(∏2xE05

’x I)/(KExL)2 =(∏2xE05’xA)/[{(KExL)/r}2]..(5.6)

A adalah luas penampang bruto (mm2)

Page 104: Bhn Struktur Kayu Br

Fc* adalh kuat tekan terkoreksi sejajar serat, setelah dikalikn semua faktor koreksi kecuali Cp dlm (N)

E05' adalah nilai modulus elastis lentur terkoreksi pada persentil ke lima dalam satuan MPa

PE adalah tahanan tekuk kritis (Euler) pada arah yang ditinjau, dalam satuan (N)

Po' adalah tahanan tekan aksial terkoreksi sejajar serat pada kelangsingan kolom sama dg nol, (N)

c = 0,80 untuk batang masif = 0,85 untuk tiang dan pancang bundar = 0,90 untuk glulam (kayu laminasi struktural)

dan kayu komposit struktural

ØC = adalah faktor tahanan tekan = 0,90

ØS = adalah faktor tahanan stabilitas = 0,85

Nilai modulus elastisitas lentur terkoreksi pada persentil kelima (E05) untuk balok masif dihitung berdasarkan persamaan berikut :

E'05 = 1,03 E'W [l - 1,645 ( K x VE )] ……. (5.7)

Ew’ adalah modulus elastisitas lentur yang sudah

dikalikan dgn faktor koreksi CM//, Ct//, C pt//, & CF//

KVE adalah nilai banding antara standar deviasi / penyimpangan dengan nilai rata-rata dalam pengujian modulus elastisitas lentur, dari hasil

Page 105: Bhn Struktur Kayu Br

pengujian utk bebrapa jenis kayu (Hoyle, 1978), nilai KVE diperoleh sebesar 0,2 apabila nilai /harga KVE sebesar 0,2 disubstitusi pada Persamaan …. (5.7), maka E05' = 0,69 Ew'.

III PERENCANAAN BATANG TEKAN

Soal-13Sebatang kolom tekan mengalam gaya tekan sebesar 2500 kg panjang L = Lk = 12,00 m kolom terdiri dari batang tunggal dan kayu kelas I dan kelas II diminta untuk merencanakn penampangny.

Penyelesaian :1 Kayu kelas I Modulus Elastisits E = 125000kg/cm2

dengan asumsi : n = 3 dan b = (2h) / 3

Imin = (Ptk x n x Lk2) / (∏2 x E)

= (2500 x 3 x 1202) / (∏2 x 125000) = 87,54 cm4 Imin = (h x b3) / 12 = (2h4 ) / 81 Imin = 87,54 = (2h4) / 81, maka : h = 7,72 cm h ≈ 8 cm ; b = (2h) / (3) = 5,33 cm ≈ 6 cm Imin = (h x b3 ) / 12 = 144 cm4 ; A = b x h= 48 cm2 imin = √(Imin / A) = √ (144/ 48) = 1,7321 cm λ = Lk / imin = 1200 / 1,7321 = 69, 28 ≈ 70 Dari tabel tekuk didapat harga ω = 1,87 Tegangan yang terjadi σtk = (ω x P) / A = σtk = (1,87 x 2500) / 48 = 97,40 kg/cm2

Page 106: Bhn Struktur Kayu Br

σtk = 97,40 kg/cm2 < σ(ijin)tk// = 130 kg/cm2 … (OK)Jadi digunakan ukuran penampang 6 cm x 8 cm untuk kayu dengan kuat kelas I2 Kayu kelas II Modulus Elstisits E = 100000kg/cm2

dengan asumsi : n = 3 dan b = (2h) / 3 Imin = (Ptk x n x Lk

2) / (∏2 x E) Imin = (2500 x 3 x 1202) / (∏2 x 105) = 109,43 cm4 Imin = (h x b3) / 12 = (2h4 ) / 81 109,43 = (2h4 ) / 81 maka h = 8,159 cm h dibulatkan menjadi 10 cm dan besarnya b = (2h/3) = 6,67 cm dibulatkan menjadi 8 cm

Imin = (h x b3 )/ 12 = 426,67 cm4 ; A = b x h= 80 cm2 imin = √(Imin / A) = √ (426,67/ 48) = 2,309 cm λ = Lk / imin = 1200 / 2,309 = 51,97 ≈ 52

Dari tabel tekuk didapat harga ω = 1,53 Tegangan yang terjadi σtk = (ω x P) / A = σtk = (1,53 x 2500) / 80 = 47,813 kg/cm2 σtk = 47,813 kg/cm2 < σ(ijin)tk// = 85 kg/cm2 … (OK)

Jadi digunakan ukuran penampang 8 cm x 10 cm untuk kayu dengan kuat kelas II

Page 107: Bhn Struktur Kayu Br

Soal-14Konstruksi / struktur Kuda-kuda seperti gambar :

Adapun cara pembebanan adalah sebagai berikut :Pada titik simpul 1, 5, 6, 7, 8 beban hidup (L) 40 KNPada titik simpul 1, 2, 3, 4, 5 beban plafon (P) 10 KN

Ketentuan lain:Kayu digunakan kelas mutu A dengan kekuatan E21Asumsi faktor koreksi CM, Ct, CPt, Ct, = 1Kombinasi Pembebanan 1,2 D ± E + 0,5 L,Alat sambung digunakan pada simpul adalah baut

Rencanakan batang tekan (2)/kaki kuada-kuda yang dibawah dengan menggunakn standar SK SNI 2002 yaitu perencanaan konstruksi kayu Indonesia.

Penyelesaian :

Page 108: Bhn Struktur Kayu Br

Menghitung gaya-gaya batang, perhitungan gaya batang selengkapnya seperti contoh batang tarik

Dari perhitungan gaya didapat Pu batang 2 =125 KN

1 Dari Ketentuan soal diketahui :Mutu kayu E21, maka dari Tabe12.1.Didapat kuat acuhan Fc// = 40 Mpa dan modulus elastisitas Ew = 20000 MpaKelas kayu mutu A, mempunyai rasio tahanan = 0,8 dapat dilihat pada Tabe12.2.Dari kombinasi pembebanan yang digunakan adalah 1,2 D ± E + 0,5 L, maka nilai faktor waktu (λ) =1,0 seperti pada Tabe13.2.Faktor reduksi (Øt) untuk tekan = 0,9, Tabel 3.1

2 Ukuran penampang batangPada perhitungan batang (1) yaitu batang tarik telah direncanakan dengan mengambil kayu dengan dimensi 50/120 (b = 50mm, h =120 mm)Panjang batang (1) (L) =(2002 + 1,52)0,5= 250 mmJari-jari girasi ( r ) = 0,2887 x b = 0,2887 x 50

=14,435 mm Kelangsingan = (KE x L) / r x (1 . 250) / 14,435

Page 109: Bhn Struktur Kayu Br

= 173,19 < 175 (ketentuan SK SNI) …..…. (OK)3 Menghitung kuat tekan sejajar serat acuhan (Fc) dan

modulus elastisitas lentur acuhan (Ew) rasio tahanan mutu kayu A = 0,8Fc = 0,8 X 40 = 32 MPaEw = 0,8 x 20000 =16000 Mpa

4 Menghitung faktor kestabilan kolom (Cp)

dimana :1 Tahanan tekan terkoreksi (P0 ) P`0 = Fc x A = CM x Ct x Cpt x CF x Fc x A = 1,0 x 1,0 x 1,0 x 1,0 x 32 x (50 x 120) = 192000 N

2 Modulus elastisitas lentur yang telah dikalikan dengan faktor koreksi (Ew`)

Ew = Cm x Ct x Cpt x CF x Ew

= 1,0 x 1,0 x 1,0 x 1,0 x 16000 = 16000 MPa

3 Nilai modulus elastisitas lentur terkoreksi pada persentil kelima (E05`)

E05` = 0,69. Ew = 0,69 x 16000 = 11040 MPa

Page 110: Bhn Struktur Kayu Br

4 Tahanan tekuk kritis (Euler) (Pc)

5 Tahanan tekan terkoreksi P' = Cp x P0

’ = 0,10466 x 192000 = 20094,3 N

6 Kontrol tekanan tekan terfaktor Pu ≤ λ x Øc x P' ; 125000 N ≤ 1 x 0,9 x 20094,3 ≤ 18084,9 N …. ( tidak OK) direncanakan lagi

Dicoba dengan kayu ukuran (80 x 200) mm2

Page 111: Bhn Struktur Kayu Br

1 Ukuran penampang batang

Panjang batang (1) : L = (2002+ 1,52 )0,5 = 250 mmJari-jari girasi : r =0,289 x b =0,289 x 50= 23,10mm Kelangsingan = ( KE x L / r ) = ( 1 x 250 ) / 14,435 = 108,244 < 175 …….. (ketentuan SK SNI…. OK)

2 Menghitung Fc dan Ew Fc = 0,8 x 40 = 32 MPa Ew = 0,8 x 20000 =16000 Mpa

3 Menghitung faktor kestabilan kolom (CP)

Dimana :1 tahanan tekan terkoreksi (P0') P0' = Fc* x A = CM x Ct x Cpt x CF x Fc x A = 1,0 x 1,0 x 1,0 x 1,0 x 32 x (80 x 200) = 512000 N

2 Modulus elastisitas lentur yang telah dikalikan dengan faktor koreksi ( Ew' )

Ew' = CM x Ct x Cpt x CF x Fc x Ew = 1,0 x 1,0 x 1,0 x 1,0 x 16000 = 16000 Mpa

3 Nilai modulus elastisitas lentur terkoreksi pada persentil kelima ( E05 )

E05’ = 0,69 x EW' = 0,69 x 16000 = 11040 Mpa

1 Tahanan tekuk kritis (Euler) (Pc) ;

Page 112: Bhn Struktur Kayu Br

4 Tahanan tekan terkoreksi P' = Cp x P0' = 131324 N

5 Kontrol tekanan tekan terfaktor Pu ≤ λ x ØC x P' 125000N ≤ 1 x 0,9 x 131324 ≤ 118191N (Tdk OK)

Karena kuat tekan terfaktor belum memenuhi syarat maka perencanaan dimensi tampang kayu harus diperbesar atau gunakan kayu rangkap / double.Soal-15

Page 113: Bhn Struktur Kayu Br

Bila pada gambar kuda-kuda diatas batang (2) mampu menahan beban 10 Ton dari kombinasi pembebanan 1,4 D, dimensi batang digunakan dengan ukuran lebar (b) = 50 mm, asumsi faktor kestabilan Cp = 0,99 maka hitunglah tinggi/ panjang batang tekan yang akan dipergunakan nanti.

Penyelesaian :1 Dari Ketentuan soal diketahui :

Mutu kayu E21, maka dari Tabel 2.1 didapat kuat acuhan adalh Fc// = 40 Mpa dan modulus elastisitas dari kayu Ew = 20000 MPaKelas kayu mutu A, mempunyai rasio tahanan = 0,8 dapat dilihat pada Tabe1 2.2.Dari kombinasi pembebanan yang digunakan 1,4D , maka nilai faktor waktu (λ) = 0,6 seperti Tabel 3.2. Faktor reduksi (Ør) untuk tekan= 0,9 sperti Tabel 3.1

2 Tahanan tekan terkoreksi P' = Cp x Fc* x A = Cp x Fc x CM x Ct x Cpt x CF x A = 0,99 x (0,8 x 40) x A = 31,68 A

3 Menghitung Dimensi kayu Pu ≤ λ x Øc x P' 100.000 N ≤ 0,6 x 0,9 x 31,68 (b x h) 50 h ≥ 5845,5 mm2 ; h ≥ 116,90 mm Digunakan penampang batang 50 mm x 120mm2 Kontrol tekanan tekan terfaktor

Page 114: Bhn Struktur Kayu Br

Pu ≤ λ x Øc x P' 100.000 N ≤ 0,6 x 0,9 x 31,68 x (50 x120) ≤ 102643,2 N …….. (OK)

Hasil perancangan batang dengan dimensi 50/120 mampu menahan beban tekan sebesar 10 Ton.

Soal-16Suatu batang tekan panjangnya 2,0 m mendukung gaya tekan sebesar 12 ton, batang tersebut

Page 115: Bhn Struktur Kayu Br

merupakan bagian dari suatu konstruksi kuda-kuda dan direncanakan untuk menahan beban tetap + beban angin, jika kayu mempunyai BJ (berat jenis) = 0,65 diminta untuk merencanakn dimensi/ ukuran penampang batang tekan tersebut.

Penyelesaian : Konstruksi kuda-kuda, konstruksi terlindung β = 1Beban tetap dan beban angin, ɣ = 5/4 ; BJ = 0,65Konstrksi kuda-kuda =konstrksi rangka Lk = L = 2 m

σ(ijin)tk//r = 150 x 0,65 x 5/4 = 121,875 kg/cm2 Kayu kelas II ; Imin = 50 x P x Lk

2

misal direncanakan penampang bujur sangkar,Imin = 1/12 x b4 = 50 x P x Lk

2 = 50 x 12 x 22 b4 = 28800 cm4 ; b = 13,03 cm diambil b = h = 13 cm

imin = √(Imin /A) = 0,289 x b = 3,757 cm λ = 200 / 3,757 = 53,23 dari daftar III PKKI 1961dengan interpolasi liniar didapat ω = 1,5523σtk// = (ω x P) / Abr = (12000 x 1,5523) / (13 x 13)σtk// = 110,22 kg/cm2 < σ(ijin)tk//r = 121,87 kg/cm2 (OK) Sebenarnya dimensi bisa lebih kecil lagi karena tegangan ijin tekan diperhitungkan dengan nilai/ faktor 5/4 sedangkan gaya tekan pada rumus Imin tidak dikalikan dengan nilai/ faktor tersebut.

Page 116: Bhn Struktur Kayu Br

Misal direncanakn tampang empat-persegi-panjang dengan h = 2b ; Imin = 50 x Ptk x Lk

2 1/12 x b3 x h = 50 x 4/5 x Ptk x Lk

2

1/6 x b4 = 50 x 4/5 x 12 x 4 ; b = 10,36 cm diambil b = 10 cm ; h = akan dicari lagi

imin = √{1/12 x b3 x 2b} /{2b x b} = 0,289b = 2,89cmλ = Lk / imin = 200/2,89 = 69,2 dari daftar III PKKI 1961, dengan interpolasi liniar didapat ω = 1,854σ(ijin)tk//r ≥ (ω x P) / Abr ≥ (12000 x 1,854) / (10h) h ≥ (12000 x 1,854) / (10 x 121,857) ≥ 18,25 cm

Diambil b = 10 cm ; h = 19 cm (atau 20 cm tergantung pada dimensi /tampng kayu yang ada)

Tampak bahwa luas penampang bujur sangkar panjang, hal ini karena imin tergantung pada b, sedangkan pada tampang persegi b diambil lebih kecil dari b pada penampang bujur sangkar.

Soal-17Batang ganda berikut ini dengan ukuran b = 4 cm dan h = 12 cm dan serta jarak antara kedua balok / celah a = 4 cm, diminta untuk menghitung imin untuk kedua gambar (a) dan gambar (b).

Page 117: Bhn Struktur Kayu Br

Gambar (a) Gambar (b) Y Y

X X b H a X X Y b a b b

YPenyelesaian :

Gambar (a) : Tinjauan terhadap sumbu X – X :

Luas penampang : Atot = 2 x 4 x 12 = 96 cm2 IX = 2 x ( b x h3 ) /12 = 2 x ( 4 x 123 ) /12 = 1152 cm4

iX = √(IX / Atot ) = √(1152 / 96) = 3,464 cm

Tinjauan terhadap sumbu Y – Y

Luas penampang : Atot = 2 x 4 x 12 = 96 cm2

Perhitungan dengan adanya reduksi maka dengan rumus : IY = (It + 3 Ig )/4

It = Momen lembam teoritis It = {2 x (b3 x h ) /12} + [2 x b x h x {(b + a)/2}2]

Page 118: Bhn Struktur Kayu Br

It = {2 x (43 x 12) /12} + [2 x 4 x 12 x {(4 + 4)/2}2} It = 128 + 1536 = 1664 cm4

Ig = Momen lembam geser dengan anggapan/ asumsi masing-masing bagian digeser sehingga berimpitan satu sama lainnya.

Ig = {(2 x b)3 x h}/12 = {(2 x 4)3 x 12} / 12 =512 cm4

IY = (It + 3 Ig )/4 = {1664 + (3 x 512)} / 4 = 800 cm4 iY = √(IY / Atot ) = √(800 / 96) = 2,886 cm

Harga iX = 3,464 cm dan iY = 2,886 cm maka didapat imin adalh iY = imin = 2,886 cm

Gambar (b) : Tinjauan terhadap sumbu X – X :

Luas penampang : Atot = 2 x 4 x 12 = 96 cm2

Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IX = (It + 3 Ig )/4 It = Momen lembam teoritis

It = {2 x (b x h3 ) / 12} + [2 x b x h x {(h + a)/2}2] It = {2 x (12 x 43) /12} + [2 x 12 x 4 x {(4 + 4)/2}2] It = 128 + 1536 = 1664 cm4

Ig = {(2 x h)3 x b}/12 = {(2 x 4)3 x 12} / 12 =512 cm4

Page 119: Bhn Struktur Kayu Br

IX = (It + 3 Ig )/4 = {1664 + (3 x 512)}/ 4 = 800 cm4 iX = √(IX / Atot ) = √(800 / 96) = 2,886 cm

Tinjauan terhadap sumbu Y – Y :

IY = 2 x ( b3 x h) /12 = 2 x ( 4 x 123 ) /12 = 1152 cm4 iY = √(IY / Atot ) = √(1152 / 96) = 3,464 cm

Harga iX = 2,886 cm dan iY = 3,464 cm maka didapat imin adalaha iX = imin = 2,866 cm

Soal-18Diketahui a = b = 3 cm kayu dari Suren menerima gaya tekan P = 3 ton, batang tersebut seperti gambar terdapat pada sebuah konstruksi rangka kuda-kuda,

Page 120: Bhn Struktur Kayu Br

beban permanen dan panjang batang 220 cm. Diminta untuk menentukan dimensi h.

Penyelesaian :Konstruksi rangka kuda-kuda β = 1 ; Lk = L =220cm Beban permanen ɣ = 1 Kayu suren dari lampiran I PKKI 1961, kelas-kuat IVdari daftar IIa PKKI 1961 σ(ijin)tk// = 45 kg/cm2 σ(ijin)tk//r = 45 x 1 x 1 = 45 kg/cm2

Dicoba h = 10cm ; iX = √(IX /A) =0,289 x h = 2,89cmIt = 2 x(1/12 x 10 x 33 ) + 2 x 10 x 3 x 32 = 585 cm4

Ig = 1/12 x 10 x 63 = 180 cm4 Iy = 1/4(It + 3.Ig) = 1/4x (585 + 3x180) = 281,25 cm4 iy = √(IY / Abr ) = √{281,25 / (2 x 3 x 10)} = 2,17 cm

λ = Lk /imin = 101,38 dari daftar III PKKI 1961, dengan interpolasi linear di dapat ω = 3,0966 ≈ 3,10σtk = (ω x P) / Abr = (3000 x 3,10) / (10 x 6) =σtk =154,83 kg/cm2 > σ(ijin)tk//r = 45 kg/cm2 ……….... (Tidak OK)

Setelah beberapa kali dicoba, diambil h = 35 cm

Page 121: Bhn Struktur Kayu Br

iX = 0,289 x h = 10,115 cm

It = 2x(1/12 x 35 x 33) + 2x(35 x 3 x 32) = 2047,5cm4

Ig = 1/12 x 10 x 63 = 160 cm4

IY = ¼ x ( It + 3 x Ig ) = ¼ x (2047,5 + 3 x 630)IY = 984,375 cm2

iY = √(IY /A ) = √(984,375/(2x 3x 35) = 2,17 cm

Harga iX = 10,115 cm dan iY = 2,17 cm maka didapat harga imin adalah iY = imin = 2,17 cm

λ = Lk / imin = 220/2,17 = 101,38 dari daftar III PKKI 1961 dengan interpolasi linear di dapat ω = 3,0966

σtk = (ω x P)/ Abr = (3,10 x 3000)/(35 x 6) σtk = 44,28 kg/cm2 >>> 45 kg/cm2 ............ (OK)

Jadi dipakai ukuran penampang : h = 35 cm

Soal-19Batang double ganda berikut ini dengan ukuran penampang b = 4 cm dan h = 16 cm dan serta jarak antara kedua balok / celah a = 4 cm, diminta untuk menghitung besarnya imin Y

Page 122: Bhn Struktur Kayu Br

X X h Y b a b a b a bPenyelesaian :Terhadap sumbu X – X :Luas ; Atot = 4 x 4 x 16 = 256 cm2 IX = 4 x 1/12 x 4 x 163 = 5461,33 cm4 iX = √(IX /Atot) = √(5461,33/256) = 4,60 cm Terhadap sumbu Y – Y :Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IY = (It + 3 Ig )/4 It = Momen lembam teoritis It = 4 x{1/12 x 43 x 16} + {2 x 4 x 16 x 122} + + {2 x 4 x 16 x 42} = 20821,33 cm4 Ig = 1/12 x (4 x 4)3 x 16 = 5461,33 cm4 IY = (20821,33 + 3 x 5461,33)/4 = 9301,33 cm4 iY = √(IY / Atot ) = √(9301,33/256) = 6,02 cm Harga iX = 4,6 cm dan iY = 6,02 cm maka didapat imin

adalaha iX = imin = 4,60 cm Soal-20 Ditentukan batang tekan dengan a = b = 4 cm dari Kayu Meranti (kelas kuat III) L = 250 cm, pada ujung-ujung baloknya dengan perletakan sendi. Tentukanlah h jika P = 4 ton tekan akibat beban sementara dan konstruksi terlindung.

Page 123: Bhn Struktur Kayu Br

Y

X X h b a b a b

Penyelesaian :Konstruksi terlindung β = 1, utk beban sementara ɣ = 5/4 kelas kuat III mk dari daftar IIa PKKI 1961σ(ijin)tk//r = 60 x 1 x 5/4 = 75 kg/cm2

Lk = L = 250 cm ; dicoba h = 14 cm iX = 0,289 x h = 4,046 cm

It = {3x(1/12 x14x43} + {2x14 x 4 x 82}= 7392cm4 Ig = 1/12 x 14 x 123 = 2016 cm4 IY = 1/4 x (7392 + 3 x 2016) = 3360 cm4 iY = √(IY / Abr) = √{3360/ (14 x 12)} = 4,47 cmλ = LK / imin = 250 / 4,046 = 61,79 dari daftar III PKKI 1961, dengan interpolasi linear didapat ω = 1,6979σtk = (ω x P) / Abr = (4000 x 1,6979) / (14 x 12) σtk = 40,43 kg/cm2 < σ(ijin)tk//r = 75 kg/cm2 (tidak OK)Setelah beberapa kali dicoba, diambil h = 12 cm iX = 0,289 x h = 0,289 x 12 = 3,468 cm

It = 3x{1/12 x 12 x 43}+{2x12 x 4 x 82}= 6336 cm4 Ig = 1/12 x 12 x 123 = 1728 cm4

Page 124: Bhn Struktur Kayu Br

IY = (It + 3 x Ig)/4 = (6336 + 3x1728)/4 = 2880 cm4 iY = √(IY / Abr) = √(2880 / (12 x 12) = 4,47 cmHarga iX = 3,468 cm dan iY = 4,47 cm maka didapat harga imin adalah iX = iX = 3,468 cm

λ = Lk / imin = 250/3,468 = 72,09 dari daftar III PKKI 1961, dengan interpolasi linear didapat ω = 1,923

σtk = (ω x P) / Abr = (4000 x 1,923) / (12 x 12) σtk = 53,40 kg/cm2 < σ(ijin)tk//r = 75 kg/cm2 ........ (OK)Jadi ukuran penampang h diambil sebesar 12 cm

Disini tampak bahwa walaupun h berubah namun iY

tetap tidak berubah, pada soal-18 setelah trial pertama tampak bahwa yang digunakan adalah iY (selama iY < ix

), jadi karena iY tidak berubah untuk semua h, maka h bisa langsung dicoba seperti ini :σtk = (ω x P) / Abr ≤ σ(ijin)tk//r h ≥ (ω x P) / (b x σ(ijin)tk//r) = (4000 x 3,0967) / (6 x 45) h = 34,31cm, maka diambil harga h = 35 cmSoal-21Batang double ganda berikut ini dengan ukuran penampang b = 4 cm dan h = 16 cm dan serta jarak antara kedua balok / celah a = 8 cm, diminta untuk menghitung besarnya harga imin Y h

Page 125: Bhn Struktur Kayu Br

X a X

h Y b a b

Penyelesaian :Tinjauan terhadap sumbu X – X :Luas ; Atot = 4 x 4 x 16 = 256 cm2

Faktor reduksi tidak diperhitungkan maka rumus :IX = 4 x {1/12 x b x h3 } + 4 x b x h x {(b + h/2)2}IX = 4 x {1/12 x 4 x 163} + 4 x 4 x 16 x (4 + 16/2)2 IX = 42325,33 cm4

iX = √(IX / Atot) = √(42325,33 / 256) = 3,464 cm Terhadap sumbu Y – Y :

Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IY = (It + 3 Ig )/4

It = Momen lembam teoritis It = 4 x (1/12 x b3 x h) + 2 x [4 x b x h x {(b + a)/2}2]It = 4 x {1/12 x 43 x 16} + 2 x [{2 x 4 x 16 x 62}]

Page 126: Bhn Struktur Kayu Br

It = 341,33 + 2 x (4608) = 9557,33 cm4

Ig = 1/12 x (2h) x (2b)3 = 1/12 x (2 x 16) x (2 x 4)3 Ig = 1365,33 cm4

IY = (9557,33 + 3 x 1365,33) / 4 = 3413,33 cm4 iY = √(IY/Atot) = √(3413,33 / 256) = √13,83 = 3,65cm

Harga iX = 3,464 cm dan iY = 3,65 cm maka didapat imin adalaha iX = imin = 3,464 cm

Soal-22Sebuah balok ganda dari jembatn yang berukuran 2 x 4/14 dengan panjang 4 m serta perletakannya sendi dan sendi, apabila batang tersebut direncanakan akan menahan gaya tekan P serta balok tersebut menggunakan kayu Bangkirai dengan BJ (berat jenis) rata-rata dan mutu kayu adalah mutu

Page 127: Bhn Struktur Kayu Br

B serta dihitung pada pembebanan tetap + menerima beban gempa.Berapakah besar gaya tekan yang dapat dipikul oleh balok tekan tersebut.

Y

X X h=14

b=4 a=4 b=4

Penyelesaian :Mutu kayu B ;Konstruksi jembatan berarti tidak terlindng β = 5/6Menerima beban tetap + beban gempa ɣ = 5/4

Kayu Bangkirai Lampiran I PKKI 1961 BJ (berat jenis) kayu rata-rata = 0,91σ(ijin)tk//r = σ(ijin)tk x BJ x β x ɣ x 0,75 σ(ijin)tk//r = 150 x 0,91x 5/6x 5/4x 0,75= 106,64 kg/cm2

iX = 0,289 h = 0,289 x 14 = 4,046 cm

It = 2 x {1/12 x h x b3}+ 2 x (h x b) x {(b + a)/2}2 It = 2x{1/12 x14 x43} + 2(14x 4)x 42 = 1941,33cm4

Page 128: Bhn Struktur Kayu Br

Ig = 1/12x hx (2b)3= 1/12x 14x (2x 4)3 =597,33cm4

Iy = 1/4 x(It + 3x Ig)= 1/4 x (1941,33 + 3 x 597,33)Iy = 933,33 cm4 iY = √(IY / Atot ) = √{933,33 / (2 x 4 x 14)} = 2,887cmHarga iX = 4,046 dan iY = 2,887 maka didapat harga imin adalah harga iY = imin = 2,887 cm

Lk = L = 400 cm ; λ = (Lk / imin) = 400 / 2,887 λ = 138,5617 dari daftar III PKKI 1961, dengan interpolasi linear maka didapat ω = 6,3518

σtk = (P x ω) / Abr ≤ σ(ijin)tk//r P ≤ (σ(ijin)tk x Abr) / ω ≤ {106,64 (2 x 4 x 14)} / 6,3518P ≤ 1880,36 kg

Jadi gaya tekan yang dapat dipikul oleh balok sebesar Pijin = 1800 kgSoal-23Batang/balok tekan pada suatu konstruksi yang selalu basah, panjang L = 3 m dengan perletakan masing-masing ujung berupa sendi, dibebani beban tekan P apabila untuk konstruksi tersebut dipakai kayu kelas-kuat II dengan ukuran 4 x 10/14 dan dihi-tung pada pembebanan sementaraHitunglah beban tekan P maksimum yang diijinkan Y

Page 129: Bhn Struktur Kayu Br

h=14 X a=10 X

h=14 Y

b=10 a=10 b=10

Penyelesaian : Pembebanan adalah beban sementara ɣ = 5/4Konstruksi yang selalu basah, maka β = 2/3

Kayu kelas kuat II : σ(ijin)tk//r = 85 x 5/4 x 2/3σ(ijin)tk//r = 70,83 kg/cm2 iX = 0,289 x h = 0,289 x 14 = 4,046 cm

It = 4 x (1/12 x h x b3) + 4 x b x h x {(b + a)/2 }2 =It = 4 x (1/12 x 14 x 103) + 4 x (14 x 10 x 102) =It = 60666,67 cm4

Ig = 1/12 x (2h) x (2b)3 = 1/12 x (2 x 14) x (2 x 10)3 Ig = 18666,67 cm4

Page 130: Bhn Struktur Kayu Br

IY = 1/4 x (It + 3 x Ig) IY = 1/4 x(60666,67 +3 x18666,67) =29166,67cm4 iY = √(IY / Atot) = √{29166,67 / (4 x10 x14)}= 7,22cm

Harga iX = 4,046 dan iY = 7,22 Maka didapat imin

adalah iX = imin = 4,046 cm

Lk = L = 300 cm λ = Lk / imin = 300 /4,046 = 74,15 dari daftar III PKKI 1961 dengan interpolasi linear didapat ω = 1,9745

σtk// = (ω x P) / Atot ≤ σ(ijin)tk//r = 70,83 kg/cm2 P ≤ (σ(ijin)tk//r x Atot) / ω ≤ {70,83 (4 x 10 x 14)} / 1,975P ≤ 20088,53 kg ≈ P = 20000 kg

Jadi gaya tekan yang dapat dipikul oleh balok sebesar Pijin = 20000 kg = 20 ton

Soal-24Direncanakan sebuah balok pada suatu konstruksi jembatn yang mempunyai panjng bentng L = 4 m mendukung beban tarik 5 ton serta momen lentur 4 tm, apabila balok tersebut mendukung beban tetap /permanen + beban angin serta digunakan kayu bangkirai pada BJ (berat jenis) rata-rata berapa dimensi balok tersebut yang memenuhi.

Penyelesaian :

Page 131: Bhn Struktur Kayu Br

Beban tetap /permanen + beban angin : ɣ = 5/4Konstruksi jembatan / tidak terlindung : β = 5/6Kayu Bangkirai dengan BJ rata-rata = 0,91

σ(ijin)trk//r = 150 x 0,91 x 5/4 x 5/6 = 142,1875 kg/cm2 σ(ijin)lt.r = 170 x 0,91 x 5/4 x 5/6 = 161,1458 kg/cm2

α = (σ(ijin)trk//r) / (σ(ijin)lt.r) = 142,19 / 161,15 = 0,8824

Pada soal ini tidak disyaratkan dengan adanya sambungan maka berarti Ant = Abr

Apabila dicoba h = 2b, maka Ant = b x h = 2b2

σtot = P / Ant + α (Mmaks / Wn) ≤ σ(ijin)trk//r

σ(ijin)trk//r ≥ 5000/(2 x b2) + 0,88(4 x 105)/{1/6xbx(2b)2}142,19 ≥ 5000/(2 x b2) + 0,88(4 x 105)/{1/6xbx(2b)2}142,19 x b2 – 2500 x b – 529440 = 0

Dengan "Trial and Error" didapat b = 15,8776 cm diambil harga b = 16 cm dan harga h = 32 cm

Kontrol lagi : σtot = P / Ant + α (Mmaks / Wn) ≤ σ(ijin)trk//r σtot = 5000/(16 x 32) + 0,88[(4 x 105)/(1/6 x 16 x 322)]σtot = 139 kg/cm2 < σ(ijin)trk//r = 142,19 kg/cm2 …(OK)

Page 132: Bhn Struktur Kayu Br

Jadi dimensi penampang yang memenuhi syarat adalah b = 16 cm dan harga h = 32 cm

FAKULTAS TEKNIKPROGRAM STUDI S1 TEKNIK SIPIL

UJIAN TENGAH Semester GANJIL th 2012/2013 Mata Kuliah / Kode : Struktur Kayu / HSKB – 506 D o s e n : Muhamad Syamsuni Hari / Tanggal / Waktu : Rabu / 14 November 2012 / 100 Menit Sifat Ujian : Tutup Buku kecuali Catatan kecil

Soal-1Suatu kontruksi kolom ganda profil dengan lebar b = 9 cm dan a = 6 cm kayu dari Meranti menerima gaya tekan P = 11 ton, batang tersebut seperti gambar memikul sebuah konstruksi rangka kuda-kuda, beban permanen dan panjang kolom/ batang 400 cm. Pada ujung-ujung kolomnya perletakan Jepit dan Sendi. Y Ditanyakan : Hitung berapa besarnya/ tinggi kolom h untuk bisa memikul beban tersebut.

h X

Page 133: Bhn Struktur Kayu Br

b a bSoal-2Suatu kolom/batang tekan dengan b = 8 cm dan a = 6 cm dari Kayu Meranti (kelas kuat II) L = 450 cm, pada ujung-ujung kolomnya dengan perletakan Jepit dan sendi kolom tersebut memikul beban tekan P = 12 ton akibat beban sementara dan konstruksi terlindung. Y Ditanyakan : Hitung berapa besarnya / Tinggi kolom h untuk bisa h X memikul beban tersebut.

b a b a b

Soal-3 Y Kolom double ganda seperti gambar, yang selalu 18 basah panjang kolom L = 5 m dengan perletakan ujungnya adalah jepit dan sendi dibebani dengan 8 beban tekan sebesar P, konstruksi tersebut memakai kayu kelas kuat II dengan ukuran 4 x 12/18 knstruk si tersebut pada pembebanan sementara. 18 Hitunglah beban P maksimum yang dapat dipikul oleh kolom tersebut b=12 a=8 b=12

Penyelesaian-1Kayu Meranti berarti Kayu kelas III atau kelas II, diambil kayu kelas IIIBeban permanen ɣ = 1

Page 134: Bhn Struktur Kayu Br

Konstruksi menopang Kuda-kuda, terlindung β = 1σ(ijin)Tkn// = 60 kg/cm2 (PKKI 1961 kayu kelas III)σ(ijin)Tkn//R = 60 x 1 x 1 = 60 kg/cm2

Ujung kolom Perletakan Jepit dan Sendi : k = 0,85 LK = k x L = 0,85 x 400 cm = 340 cm

a) Dicoba ukuran h = 16 cm dan b = 9 cm

Tinjauan terhadap sumbu X – X :Luas Atot = 2 x 9 x 16 = 288 cm2

Faktor reduksi tidak diperhitungkan maka rumus :iX = 0,289 x h = 0,289 x 16 = 4,624 cm

Terhadap sumbu Y – Y :Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IY = (It + 3 Ig )/4

It = Momen lembam teoritis It = 2 x (1/12 x b3 x h) + 2 x [h x b x {(b + a)/2}2]It = 2 x {1/12 x 93 x 16} + 2 x [{16 x 9 x 7,52}] It = 1944 + 16200 = 18144 cm4 Ig = 1/12 x (h) x (2b)3 = 1/12 x 16 x (2 x 9)3 Ig = 7776 cm4

IY = (It + 3 x Ig) / 4

Page 135: Bhn Struktur Kayu Br

IY = (18144 + 3 x 7776) / 4 = 10368 cm4 iY = √(IY/Atot) = √(10368 / 288) = √36 = 6 cm

Harga iX = 4,624 cm dan iY = 6 cm maka didapat imin

adalaha iX = imin = 4,624 cm

λ = LK / imin = 340 / 4,624 = 73,53 dari daftar III PKKI maka didapat harga ω = 1,96

σTkn// = (ω x P) / ATot = (1,96 x 11000) / (16 x 18)σTkn// = 74,86kg/cm2 > σ(ijin)Tkn//R = 60kg/cm2 (Tdk OK)

b) Oleh karena Tidak OK, maka h akan dicoba lagi, Dicoba h = 18 cm dan b = 9 cm

Tinjauan terhadap sumbu X – X :Luas Atot = 2 x 9 x 18 = 324 cm2

Faktor reduksi tidak diperhitungkan maka rumus :iX = 0,289 x h = 0,289 x 18 = 5,202 cm

Terhadap sumbu Y – Y :Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IY = (It + 3 Ig )/4

It = Momen lembam teoritis

Page 136: Bhn Struktur Kayu Br

It = 2 x (1/12 x b3 x h) + 2 x [h x b x {(b + a)/2}2]It = 2 x {1/12 x 93 x 18} + 2 x [{18 x 9 x 7,52}] It = 2187 + 18225 = 20412 cm4 Ig = 1/12 x (h) x (2b)3 = 1/12 x 18 x (2 x 9)3 Ig = 8748 cm4

IY = (It + 3 x Ig) / 4IY = (20412 + 3 x 8748) / 4 = 11664 cm4 iY = √(IY/Atot) = √(11664 / 324) = √36 = 6 cm

Harga iX = 5,202 cm dan iY = 6 cm maka didapat imin

adalaha iX = imin = 5,202 cm

λ = LK / imin = 340 / 5,202 = 65,36 dari daftar III PKKI maka didapat harga ω = 1,76

σTkn// = (ω x P) / ATot = (1,76 x 11000) / (18 x 18)σTkn// = 59,75kg/cm2 < σ(ijin)Tkn//R = 60kg/cm2 (OK)

Oleh karena OK, maka tinggi h yang dipakai adalah h = 18 cm dan b = 9 cmPenyelesaian-2Kayu Meranti berarti Kayu kelas IIBeban sementara ɣ = 5/4Konstruksi yang terlindung β = 1σ(ijin)Tkn// = 85 kg/cm2 (PKKI 1961 kayu kelas II)σ(ijin)Tkn//R = 85 x 5/4 x 1 = 106,25 kg/cm2

Page 137: Bhn Struktur Kayu Br

Ujung kolom Perletakan Jepit dan Sendi : k = 0,85 LK = k x L = 0,85 x 450 cm = 382,50 cm

a) Diasumsi ukuran tinggi h = 2b = 2 x 8 = 16 cm dan lebar b = 8 cm dan ukuran celah a = 6 cm

Tinjauan terhadap sumbu X – X :Luas Atot = 3 x 8 x 16 = 384 cm2 Faktor reduksi tidak diperhitungkan maka rumus :iX = 0,289 x h = 0,289 x 16 = 4,624 cm

Terhadap sumbu Y – Y :Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IY = (It + 3 Ig )/4

It = Momen lembam teoritis It = 3 x (1/12 x b3 x h) + 3 x [h x b x {(b + a)/2}2]It = 3 x {1/12 x 83 x 16} + 3 x [{16 x 8 x 72}] It = 2048 + 18816 = 20864 cm4

Ig = 1/12 x (h) x (3b)3 = 1/12 x 16 x (3 x 8)3 Ig = 18432 cm4

IY = (It + 3 x Ig) / 4IY = (20864 + 3 x 18432) / 4 = 19040 cm4 iY = √(IY/Atot) = √(19040 / 384) = √49,58 = 7,04 cm

Page 138: Bhn Struktur Kayu Br

Harga iX = 4,624 cm dan iY = 7,04 cm maka didapat imin adalaha iX = imin = 4,624 cm

λ = LK / imin = 382,5 / 4,624 = 82,72 dari daftar III PKKI maka didapat harga ω = 2,23

σTkn// = (ω x P) / ATot = (2,23 x 12000) / (384)σTkn// = 69,69kg/cm2 <<< σ(ijin)Tkn//R = 106,25 kg/cm2

.. .. Tidak OK karena terlalu boros Tidak ekonomis maka ukuran h akan dikecilkan dan dicoba lagi.

b) Diasumsi ukuran tinggi h = 9 cm ; dan lebar balok b = 8 cm ; dan ukuran celah a = 6 cm

Tinjauan terhadap sumbu X – X :Luas Atot = 3 x 8 x 9 = 216 cm2 Faktor reduksi tidak diperhitungkan maka rumus :iX = 0,289 x h = 0,289 x 9 = 2,601 cmTerhadap sumbu Y – Y :Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IY = (It + 3 Ig )/4

It = Momen lembam teoritis It = 3 x (1/12 x b3 x h) + 3 x [h x b x {(b + a)/2}2]It = 3 x {1/12 x 83 x 9} + 3 x [{9 x 8 x 72}]

Page 139: Bhn Struktur Kayu Br

It = 1152 + 10584 = 11736 cm4

Ig = 1/12 x (h) x (3b)3 = 1/12 x 9 x (3 x 8)3 Ig = 10368 cm4

IY = (It + 3 x Ig) / 4IY = (11736 + 3 x 10368) / 4 = 10710 cm4 iY = √(IY/Atot) = √(10710 / 216) = √49,58 = 7,04 cm

Harga iX = 2,601 cm dan iY = 7,04 cm maka didapat imin adalaha iX = imin = 2,601 cm

λ = LK / imin = 382,5 / 2,601 = 147,06 dari daftar III PKKI maka didapat harga ω = 7,32

σTkn// = (ω x P) / ATot = (7,32 x 12000) / (216)σTkn// = 406,7kg/cm2 >>> σ(ijin)Tkn//R = 106,25 kg/cm2 .. Tidak OK karena terlalu Kecil ukuran h maka ukuran h akan dibesarkan dan dicoba lagi.c) Diasumsi ukuran tinggi h = 12 cm ; dan lebar balok

b = 8 cm ; dan ukuran celah a = 6 cm

Tinjauan terhadap sumbu X – X :Luas Atot = 3 x 8 x 12 = 288 cm2 Faktor reduksi tidak diperhitungkan maka rumus :iX = 0,289 x h = 0,289 x 12 = 3,468 cm

Page 140: Bhn Struktur Kayu Br

Terhadap sumbu Y – Y :Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IY = (It + 3 Ig )/4

It = Momen lembam teoritis It = 3 x (1/12 x b3 x h) + 3 x [h x b x {(b + a)/2}2]It = 3 x {1/12 x 83 x 12} + 3 x [{12 x 8 x 72}] It = 1536 + 14112 = 15648 cm4 Ig = 1/12 x (h) x (3b)3 = 1/12 x 12 x (3 x 8)3 Ig = 13824 cm4

IY = (It + 3 x Ig) / 4IY = (15648 + 3 x 13824) / 4 = 14280 cm4 iY = √(IY/Atot) = √(14280 / 288) = √49,58 = 7,04 cm

Harga iX = 3,468 cm dan iY = 7,04 cm maka didapat imin adalaha iX = imin = 3,468 cm

λ = LK / imin = 382,5 / 3,468 = 110,3 dari daftar III PKKI maka didapat harga ω = 3,75

σTkn// = (ω x P) / ATot = (3,75 x 12000) / (288)σTkn// = 156,25kg/cm2 > σ(ijin)Tkn//R = 106,25kg/cm2

.. Tidak OK karena ukuran h masih kecil maka ukuran h akan dibesarkan dan dicoba lagi.

Page 141: Bhn Struktur Kayu Br

d) Diasumsi ukuran tinggi h = 14 cm ; dan lebar balok b = 8 cm ; dan ukuran celah a = 6 cm

Tinjauan terhadap sumbu X – X :Luas Atot = 3 x 8 x 14 = 336 cm2 Faktor reduksi tidak diperhitungkan maka rumus :iX = 0,289 x h = 0,289 x 14 = 4,046 cm

Terhadap sumbu Y – Y :Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IY = (It + 3 Ig )/4

It = Momen lembam teoritis It = 3 x (1/12 x b3 x h) + 3 x [h x b x {(b + a)/2}2]It = 3 x {1/12 x 83 x 14} + 3 x [{14 x 8 x 72}] It = 1792 + 16464 = 18256 cm4 Ig = 1/12 x (h) x (3b)3 = 1/12 x 14 x (3 x 8)3 Ig = 16128 cm4 IY = (It + 3 x Ig) / 4IY = (18256 + 3 x 16128) / 4 = 16660 cm4 iY = √(IY/Atot) = √(16660 / 336) = √49,58 = 7,04 cm

Harga iX = 4,046 cm dan iY = 7,04 cm maka didapat imin adalaha iX = imin = 4,046 cm

λ = LK / imin = 382,5 / 4,046 = 94,54 dari daftar III PKKI maka didapat harga ω = 2,72

Page 142: Bhn Struktur Kayu Br

σTkn// = (ω x P) / ATot = (2,72 x 12000) / (336)σTkn// = 97,14kg/cm2 < σ(ijin)Tkn//R = 106,25kg/cm2 (OK)

Jadi ukuran tinggi h yang dipakai adalah h = 14 cm dan b = 8 cm dan a = 6 cm.

Penyelesaian-3Kayu kelas kuat IIBeban sementara ɣ = 5/4Konstruksi yang selalu basah β = 2/3

σ(ijin)Tkn// = 85 kg/cm2 (PKKI 1961 kayu kelas II)σ(ijin)Tkn//R = 85 x 5/4 x 2/3 = 70,83 kg/cm2

Ujung kolom Perletakan Jepit dan Sendi : k = 0,85 LK = k x L = 0,85 x 500 cm = 425 cm

Page 143: Bhn Struktur Kayu Br

Diketahui ukuran tinggi h = 18 cm ; dan lebar balok b = 12 cm ; dan ukuran celah a = 8 cm

Tinjauan terhadap sumbu X – X :Luas Atot = 4 x 12 x 18 = 864 cm2 Faktor reduksi tidak diperhitungkan maka rumus :iX = 0,289 x h = 0,289 x 18 = 5,202 cm

Terhadap sumbu Y – Y :Perhitungan dengan adanya reduksi maka dihitung dengan rumusan : IY = (It + 3 Ig )/4

It = 4 x (1/12 x h x b3) + 4 x b x h x {(b + a)/2 }2 =It = 4 x (1/12 x 18 x 123) + 4 x (12 x 18 x 102) =It = 10368 + 86400 = 96768 cm4

Ig = 1/12 x (2h) x (2b)3 = 1/12 x (2 x 18) x (2 x 12)3 Ig = 41472 cm4

IY = 1/4 x (It + 3 x Ig) IY = 1/4 x (96768 + 3 x 41472) = 55296 cm4 iY = √(IY / Atot) = √{55296 / (4 x 12 x 18)}= 8,0 cm

Harga iX = 5,202 dan iY = 8,0 Maka didapat imin

adalah iX = imin = 5,202 cm

Page 144: Bhn Struktur Kayu Br

Lk = L = 425 cm λ = Lk / imin = 425 / 5,202 = 81,70 dari daftar III PKKI 1961 dengan interpolasi linear didapat ω = 2,20

σtk// = (ω x P) / Atot ≤ σ(ijin)tk//r = 70,83 kg/cm2 P ≤ (σ(ijin)tk//r x Atot) / ω ≤ {70,83 (4 x 12 x 18)} / 2,20P ≤ 27816,87 kg ≈ P = 27800 kg

Jadi gaya tekan yang dapat dipikul oleh balok sebesar Pijin = 27800 kg = 27,800 ton