Proposal Kuda-kuda 2010

21
proposal LOMBA RANCANG STRUKTUR KUDA-KUDA Ugm 2010 NAMA TEAM : CS- Crew NAMA ANGGOTA : 1. Muhammad Marzuki 03071001005 2. Ali Kamil 03071001033 3. A.Riyadinal .R 03071001050 ASAL UNIVERSITAS : UNIVERSITAS SRIWIJAYA UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2010

Transcript of Proposal Kuda-kuda 2010

Page 1: Proposal Kuda-kuda 2010

proposal

LOMBA RANCANG STRUKTUR KUDA-KUDA

Ugm 2010

NAMA TEAM : CS- Crew

NAMA ANGGOTA : 1. Muhammad Marzuki 03071001005

2. Ali Kamil 03071001033

3. A.Riyadinal .R 03071001050

ASAL UNIVERSITAS : UNIVERSITAS SRIWIJAYA

UNIVERSITAS SRIWIJAYA2010

INDRALAYaBAB I

Page 2: Proposal Kuda-kuda 2010

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Dewasa ini, suatu konstruksi sangat dituntut untuk memenuhi tiga aspek yang

sangat penting dalam bidang teknik sipil, yaitu mutu, biaya dan waktu. Baik itu

konstruksi gedung, jembatan, jalan, bendungan, maupun bangunan. Karena hal tersebut

sangat berkorelasi terhadap tingkat kepuasan para pengguna jasa.

Konstruksi bangunan memiliki beberapa struktur yang sangat diperlukan

terhadap kekuatan bangunan itu sendiri, struktur- struktur tersebut memiliki andil yang

besar untuk mengalirkan beban yang diterima bangunan sehingga bangunan tetap

kokoh, aman dan nyaman. Beberapa bagian dari bangunan tersebut diantaranya

pondasi, dinding, atap, kuda-kuda dsb. Salah satu konstruksi yang berperan dalam hal

menunjang stabilitas bangunan tersebut adalah rangka kuda- kuda.

Rangka kuda- kuda ialah konstruksi rangka batang rata yang merupakan pemikul

utama konstruksi atap. Selain itu, kuda- kuda juga dapat diartikan sebagai suatu susunan

rangka batang yang berfungsi untuk mendukung beban atap termasuk juga beratnya

sendiri dan sekaligus dapat memberikan bentuk pada atapnya. Kuda-kuda merupakan

penyangga utama pada struktur atap. Struktur ini termasuk dalam klasifikasi struktur

framework (truss). Umumnya kuda-kuda terbuat dari kayu, bambu, baja, dan beton

bertulang.

Melihat dari definisi yang disebutkan diatas, maka dapat disimpulkan konstruksi

kuda- kuda memiliki peranan penting dalam suatu bangunan. Untuk negara republik

Indonesia sendiri, yang notabene-nya merupakan suatu wilayah yang masuk dalam

kategori rawan gempa. Hampir setiap wilayah di Indonesia seperti Nanggroe Aceh

Darussalam, Maluku, Papua, Bengkulu, Beberapa provinsi di pulau jawa serta berbagai

wilayah lainnya memiliki potensi untuk terjadi gempa. Gempa yang terjadi di D. I

yogyakarta pada tahun 2006 dengan kekuatan 5,9 richter mampu meluluhlantakkan

kurang lebih empat ratus ribu rumah (sumber : Badan Metereologi, Klimatologi dan

Geofisika). Di samping bangunan, saat terjadi gempa akan menimpa orang yang berada

didalamnya sehingga dapat menimbulkan luka-luka bahkan kematian. Korban jiwa

tersebut dapat diminimalkan dengan membuat suatu konstruksi kuda -kuda yang tahan

Page 3: Proposal Kuda-kuda 2010

gempa. Ketika suatu konstruksi kuda- kuda menerima beban dari gempa tersebut

setidaknya tidak mengalami kerusakan pada saat terjadi gempa ringan, mengalami

kerusakan non struktural yang dapat diperbaiki pada saat terjadi gempa sedang, dan

tidak runtuh tetapi hanya mengalami kerusakan struktural dan non struktural pada saat

terjadi gempa kuat. Dengan tidak adanya keruntuhan ini maka diharapkan korban dapat

lebih diminimalkan akibat gempa yang terjadi.

Berangkat dari hal – hal inilah, maka kami disini bermaksud untuk mencoba

menyumbangkan pemikiran kami dalam bidang teknik sipil, khususnya konstruksi kuda-

kuda. Diharapkan nantinya struktur konstruksi yang kami buat dapat memberikan rasa

aman, nyaman dan memenuhi unsur estetika sehingga membuat penghuni bangunan

yang menggunakannya dapat merasa terpuaskan serta dapat turut serta dalam

perlombaan yang diadakan oleh Universitas Gajah Mada pada tahun ini.

I.2 MAKSUD DAN TUJUAN

Rancangan konstruksi kuda – kuda ini diharapkan dapat diikutsertakan dalam

lomba yang diselenggarakan Universitas Gajah Mada dan dapat memenuhi beberapa

kriteria yang merupakan syarat perlombaan tanpa melupakan rasa aman, nyaman dan

unsur estetika yang telah disebutkan di atas. Serta mampu diimplementasikan sebagai

struktur kuda- kuda yang mampu tahan gempa dalam konteks pembangunan bangunan

yang sebenarnya.

I.3 RUANG LINGKUP

Rancangan kuda-kuda ini menggunakan kayu bangkirai dengan kelas kuat kayu I-

II. Ukuran kayu bangkirai yang digunakan yaitu 2 cm X 1 cm berbentuk balok. Struktur

kuda-kuda yang dibuat menggunakan kayu tersebut serta memakai profil 2 cm X 1 cm

secara seragam. Untuk kemudian diuji dengan beberapa tingkatan beban dimulai dari

0,5 N sampai 50 N. struktur kuda- kuda ini dirancang untuk memenuhi tuntutan dalam

hal pembuatan suatu konstruksi di bidang teknik sipil.

Page 4: Proposal Kuda-kuda 2010

I.4 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan ini dimulai dari bab 1 pendahuluan yang berisi tentang

latar belakang rancangan struktur kuda-kuda ini, kemudian diteruskan dengan maksud

dan tujuan perancangan serta ruang lingkup pembahasan. Bab II dilanjutkan dengan

tinjauan pustaka. Kemudian pada Bab III dijelaskan mengenai metode pelaksanaan.

Dilanjutkan dengan Bab IV mengenai analisa rancangan, dan terakhir ditutup dengan

kesimpulan dan saran.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Page 5: Proposal Kuda-kuda 2010

II.1 DASAR TEORI

II.1.1 Kayu

Kayu adalah suatu bahan konstruksi yang didapatkan dari tumbuhan dari alam.

Karena itu tidak hanya merupakan salah satu bahan konstruksi pertama di dalam sejarah

umat manusia , tetapi mungkin juga menjadi yang terakhir. Sebagai salah satu bahan

konstruksi pertama, jauh sebelum ilmu pengetahuan, khusus matematika,

memperlengkap kita dengan suatu teori untuk perencanaan konstruksi, maka teknik

penggunaa kayu sebagai bahan konstruksi pada zaman yang lampau didasarkan hanya

atas pengalaman dan intuisi. Sekarang kita maklum bahwa ilmu teknik konstruksi kayu,

yang dimulai perkembangannya terutama di jerman pada permulaan abad ke-20, telah

dan masih terus mengalammi transisi dari suatu bidang pengetahuan konstruksi kayu

tradisional ke suatu ilmu pengetahuan yang matematis. Dalam perkembangan teknik

penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi yang lebih rasional, perlu disebut khusus :

- Pengetahuan sifat- sifat jenis- jenis kayu serta faktor- faktor pengaruh

- Sambungan dan alat – alat penyambung

- Pengawetan

Kayu memiliki beberapa sifat yaitu, fisik, higroskopik dan mekanik. Sifat fisik

cenderung untuk mengetahui bahan atau materi- materi pembuat kayu itu sendiri,

sedangkan sifat higroskopik adalah sifat penyerapan air.kadar lengas/ kelembaban udara

meningkat atau menurun sangat tergantung dari keadaan cuaca. Untuk udara di

Indonesia yang cenderung lembab, mengakibatkan kadar lengas dari kayu itu sendiri

menjadi naik atau turun mengikuti kadar lengas udara. Disaat udara lembab, maka kayu

akan mengembang. Dalam konteks kayu yang mengembang (pengembangan kayu)

secara praktis hanya ditinjau dari dua arah, yaitu tegak lurus dan sejajar serat. Saat kayu

mengalami kembang susut, arah tegak lurus memiliki kekuatan yang lebih besar

daripada arah sejajar serat.

Page 6: Proposal Kuda-kuda 2010

Untung rugi pada umumnya dari kayu sebagai bahan konstruksi dapat

dipersingkat sebagai berikut :

- Kayu mempunyai kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah, mempunyai

daya penahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat mudah

dikerjakan, adalah relatif murah, dapat mudah diganti, dan bisa didapat

dalam waktu singkat.

- Kerugian dari kayu antara lain adalah sifat kurang homogen dengan cacat-

cacat alam seperti arah serat yang berbentuk menampang, spiral dan

diagonal, mata kayu, dan sebagainya. Beberapa kayu bersifat kurang awet

dalam keadaan – keadaa tertentu.

- Kayu dapat memuai dan menyusut dengan perubahan –perubahan

kelembaban dan meskipun tetap elastis, pada pembebanan berjangka lama

sesuatu balok, akan terdapat lendutan yang relatif besar.

II.1.2 Konstruksi kuda-kuda

Konstruksi kuda-kuda dapat terbuat dari bambu, baja, beton bertulang atau

kayu. Khusus untuk kuda- kuda yang berbahan dari kayu, dapat dicoba dengan

menggunakan kayu bangkirai. Kayu jenis ini mempunyai nama botani yaitu shorea

laevifolia endert, merupakan family dari diptero-carpacea. Kayu bangkirai paling banyak

tumbuh di daerah kalimantan timur. Kayu jenis ini mempunyai ketahanan/resistansi

yang cukup tinggi terhadap jamur dan rayap, sehingga di Indonesia seringkali digunakan

sebagai bantalan kereta api. Kayu bangkirai merupakan kayu kelas I-II dan memilikiberat

jenis kering udara rata-rata sebesar 0, 91 gr/cm2.

Kuda-kuda kayu digunakan sebagai pendukung atap dengan bentang maksimal

sekitar 12 m. Kuda-kuda bambu pada umunya mampu mendukung beban atap sampai

dengan 10 meter, Sedangkan kuda-kuda baja sebagai pendukung atap, dengan sistem

frame work atau lengkung dapat mendukung beban atap sampai dengan bentang 75

meter, seperti pada hanggar pesawat, stadion olah raga, bangunan pabrik, dll. Kudakuda

dari beton bertulang dapat digunakan pada atap dengan bentang sekitar 10 hingga 12

Page 7: Proposal Kuda-kuda 2010

meter. Pada kuda-kuda dari baja atau kayu diperlukan ikatan angin untuk memperkaku

struktur kuda-kuda pada arah horisontal.

Pada dasarnya konstruksi kuda-kuda terdiri dari rangakaian batang yang selalu

membentuk segitiga. Dengan mempertimbangkan berat atap serta bahan dan bentuk

penutupnya, maka konstruksi kudakuda satu sama lain akan berbeda, tetapi setiap

susunan rangka batang harus merupakan satu kesatuan bentuk yang kokoh yang

nantinya mampu memikul beban yang bekerja tanpa mengalami perubahan.

Kuda-kuda diletakkan diatas dua tembok selaku tumpuannya. Perlu diperhatikan

bahwa tembok diusahakan tidak menerima gaya horisontal maupun momen, karena

tembok hanya mampu menerima beban vertikal saja. Kuda-kuda diperhitungkan mampu

mendukung beban-beban atap dalam satu luasan atap tertentu. Beban-beban yang

dihitung adalah beban mati (yaitu berat penutup atap, reng, usuk, gording, kuda-kuda)

dan beban hidup (angin, air hujan, orang pada saat memasang/memperbaiki atap).

II.1.3 Sambungan

Pembuatan konstruksi kuda- kuda memiliki beberapa tipe sambungan yang

dapat dipergunakan yaitu, sambungan dari baut, paku, pasak, perekat. Pada

pembahasan kali ini akan coba dikhususkan pada sambungan dari pasak.

Pada prinsipnya, pasak adalah suatu benda yang dimasukkan sebagian, pada

bidang sambungan, dalam tiap bagian – bagian kayu yang disambung, untuk

memindahkan beban dari bagian yang satu ke bagian yang lain. Menurt pemasangannya

pasak – pasak dapat dibagi dalam 3 macam sebagai berikut :

Yang pada bidang sambungan dimasukkan ke dalam takikan – takikan di

dalam bagian- bagian kayu yang disambung

Yang pada bidang sambungan dimasukkan di dalam bagian – bagian

kayu dengan cara dipres

Kombinasi a dan b

Jenis – jenis kayu yang dapat dipakai untuk pasak diantaranya walikukun,

penjalinan, bedaru, sonokeling, bangkirai dsb. Pasak kayu keras yang mempunyai

Page 8: Proposal Kuda-kuda 2010

tampang persegi empat panjang, memasangnya harus sedemikian sehingga serat-

seratnya terletak sejajar dengan serat –serat batang- batang kayu yang disambung.

BAB III

METODE PELAKSANAAN

Page 9: Proposal Kuda-kuda 2010

Langkah awal yang dilakukan saat perencanaan yaitu tahap desain. Pada tahap desain dimulai dengan pengumpulan data-data perancanaan seperti jenis kayu, profil kayu yang dipakai, kemudian mencari data kayu tersebut, yaitu :

1. Kelas kuat kayu2. modulus elastisitas3. berat jenis 4. massa jenis kayu5. poisson’s ratio6. koefisien thermal.

Data- data tersebut diambil dari peraturan SNI tahun 2002.setelah memperoleh data –data tersebut, langkah selanjutnya yang diambil yaitu menentukan pembebanan yang terjadi pada struktur kuda-kuda tersebut.untuk pembebanan, diambil sebuah patokan beban yang telah direncanakan yang mampu ditahan oleh konstruksi kuda –kuda ini. Tahap berikutnya merancang model struktur yang dikehendaki, beberapa pertimbangan saat mengambil model konstruksi yang dipakai yaitu desain yang memiliki gaya yang terjadi pada batang paling rendah, selain itu memenuhi persyaratan saat uji kekuatan, kenyamanan serta sedikit unsur estetika. Bentuk kenyamanan yang harus dirasakan pada bangunan itu diwujudkan dalam bentuk deformasi yang masih berada dalam batas-batas yang ditetapkan dalam peraturan.

Untuk mengetahui aman atau tidaknya pada saat perencanaan kami menghitung gaya batang izin yang mampu dipikul oleh batang tersebut. Tegangan izin : Intensitas gaya per satuan luas penampang

σ it=PA

Kemudian struktur tadi di analisa dan di cek strukturnya aman atau tidak. Jika

tidak aman maka harus dilakukan design ulang. Struktur baru selesai jika pada saat

perhitungan strukturnya aman

Flowchart kerja

mulai

Page 10: Proposal Kuda-kuda 2010

BAB IV

PERHITUNGAN DAN ANALISA

Persiapan

Design

Perhitungan

Cek Struktur

Tidak aman Aman

Selesai

Analisa

Page 11: Proposal Kuda-kuda 2010

1. DESIGN

Selain syarat kekuatan, suatu struktur haruslah memenuhi syarat kenyamanan.

Bentuk kenyamanan yang harus dirasakan pada bangunan itu diwujudkan dalam bentuk

deformasi yang masih berada dalam batas-batas yang ditetapkan dalam peraturan atau

pedoman yang jamak dipergunakan di Indonesia.

Struktur rangka kuda-kuda ini direncanakan untuk mampu menahan gaya

gempa. gaya horizontal akan dipikul oleh batang horizontal secara langsung, sedangkan

batang diagonal berfungsi untuk menyeimbangkan konstruksi kuda-kuda saat gempa

berlangsung.

Langkah-langkah yang dilakukan dalam perencanaan struktur :

1. Menentukan jenis kayu yang akan dipakai dalam perencanaan, beserta berat

jenis kayu tersebut. Catatan: Berat jenis suatu kayu dapat diperoleh dengan cara

melakukan uji laboratorium terhadap benda uji kayu. Apabila uji laboratorium

tidak dapat dilakukan, maka dapat digunakan data berat jenis kayu yang

terdapat pada PKKI 1961 NI-5 (lampiran 1).

2. Menentukan dimensi komponen struktur, yaitu:

1) Lebar batang, b

2) Tinggi batang, h dan menghitung: luas penampang netto, A netto

3. Menentukan model

4. Menghitung gaya batang dengan persamaan

σ it=PA

Tiap batang harus memenuhi tegangan izin yang diperbolehkan barulah struktur dinyatakan aman.

2. PERHITUNGAN

Page 12: Proposal Kuda-kuda 2010

Bentuk dasar yang kami pilih dalam desain rangka kuda-kuda ini adalah bentuk truss double cantilever. Seseuai ketentuan. Bentang rangka kuda-kuda yang diambil adalah sepanjang 1 meter dan dengan tinggi yang didesign setinggi 0,3 meter. komponen struktur merupakan kayu masif dengan mutu kayu A, Jenis kayu yang digunakan dalam design ini adalah kayu bengkirai & dengan menggunakan ketentuan-ketentuan perencanaan yang sesuai dengan panduan Standar Nasional Indonesia tahun 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu Untuk Bangunan Gedung.

Perencanaan komponen struktur dilakukan dengan bantuan program SAP2000 v.7.0.0.

Untuk contoh perhitungan konstruksi kuda-kuda atap, dilakukan perhitungan terhadap member yang menerima gaya terbesar, Berdasarkan hasil analisa program SAP2000 v.7.0.0. Berat Jenis = 0,7 g/cm3

Modulus elastisitas lenturnya dihitung dengan :Modulus elastisitas lentur (Ew) bangkirai = 16000 x G0,7

= 16000 x 0,70,7

= 12464,9 MPa= 12464,9 N/mm3

Diambil modulus elastisitas kayu = 12000 N/mm3

Adapun spesifikasi kayu yang dipilih adalah kayu dengan kode mutu E13 dengan spesifikasi :Kuat Lentur (Fb) = 27 N/mm3

Kuat Tarik Sejajar Serat (Ft) = 25 N/mm3

Kuat Tekan Sejajar Serat (Fc) = 28 N/mm3

Kuat Geser (Fv) = 4,8 N/mm3

Kuat Tekan Tegak Lurus Serat (Fc _ ) = 11 N/mm3

Variabel yang akan digunakan dalam perencanaan ( menggunakan Sap2000 )

Weight per volume unit = 0,7 g/cm3

= 7 x 10-4 kg/ cm3

Mass per unit volume = Weight per volume unit : percepatan gravitasi

=

0,0007

9,8 x103

= 7 x10-7

Modulus elasticity = 16000 x G0,7

= 16000 x 0,70,7

= 12464,9 MPa= 12000 N/mm3

Poisson’s ratio = 0,3

Estimasi kekuatan batang :

Page 13: Proposal Kuda-kuda 2010

UNTUK BATANG TARIK :Data kayu:

Jenis kayu E13 Modulus Elastisiyas (Ew) = 12000 N/mm3

Kuat Tarik Sejajar Serat (Ft) = 25 N/mm3

Koreksi tahanan : Batang tarik = 0,8 ( tabel 3.4-1 SNI KAYU 2002)

Ft = 0,8 X 25 N/mm3

= 20 MpaFt = tegangan ijin = 20 Mpa

Material : B = 10 mm H = 20 mm Abrutto = 10 x20 = 200 mm3

Material dianggap rigid & tidak ada perlemahan , maka : Abrutto = Anetto

Perhitungan :

tegangan=PmaxAnetto

Pmax = tegangan ijin x Anetto , dengan menganggap tegangan = tegangan ijin, maka :Pmax = 20 N/mm3 x 200 mm3

= 4000 N= 400 kg

UNTUK BATANG TEKAN :Data kayu:

Jenis kayu E13 Modulus Elastisiyas (Ew) = 12000 N/mm3

Kuat Tekan Sejajar Serat (Fc) = 28 N/mm3

Ke = untuk jepit-sendi ( Gambar 7.1-2 SNI KAYU 2002 )

Koreksi tahanan : Batang tekan = 0,9 ( tabel 3.4-1 SNI KAYU 2002)

Ft = 0,9 X 28 N/mm3

= 25,2 MpaFt = tegangan ijin = 25,2 Mpa

Page 14: Proposal Kuda-kuda 2010

Material : B = 10 mm H = 20 mm Abrutto = 10 x20 = 200 mm3

Material dianggap rigid & tidak ada perlemahan , maka : Abrutto = Anetto

Cek kelangsingan :Diambil nilai L pada batang 6 (batang dengan pnajang & gaya tekan terbesar )

Ke x l = 0,8 x 349,86 mm= 279,89 mm

iy = 0,289 h = 0,289 (20)= 5,78 mm

ix = 0,289 b = 0,289 (10)= 2,89 mmDiambil nilai iy

λ=Ke x liy

=279 ,892 ,89

=96 ,85

Dari tabel factor tekuk kayu diperoleh ω=2 ,83

Perhitungan :

tegangan=Pmax .ωAnetto

Pmax=tegangan . Anettoϖ

dengan menganggap tegangan = tegangan ijin, maka :

Pmax=25,2 x 2002 ,83 = 1781 N

= 178,1 kg

Berdasarkan estimasi diatas, diambil pembebanan untuk desian sebesar 1800 N atau 180 kg

BAB V

PENUTUP

Page 15: Proposal Kuda-kuda 2010

1. KESIMPULAN

Setelah melalui berbagai proses uji saat perhitungan dan analisa struktur yang menggunakan standar – standar yang baku telah ditetapkan di Indonesia, ,maka konstruksi kuda- kuda yang dirancang ini masuk dalam kategori aman, nyaman untuk diaplikasikan. Dalam uji syarat kekuatan, konstruksi kuda – kuda mampu menahan beban yang direncanakan. Selain itu, penurunan/deformasi pada konstruksi ini masih dalam batas ambang kewajaran sehingga layak untuk dipergunakan pada pembuatan konstruksi kuda – kuda pada umumnya serta kontes yang diselenggarakan di Universitas Gajah Mada 2010.

LAMPIRAN

Page 16: Proposal Kuda-kuda 2010