Proposal Rancang Kuda-kuda V
-
Upload
kaswan-cumy -
Category
Documents
-
view
327 -
download
12
description
Transcript of Proposal Rancang Kuda-kuda V
RANCANGAN STRUKTUR KUDA-KUDA
NAMA ANGGOTA :
Adhi Nur Ismail
Kaswan
Syania Sri Heryani
JURUSAN TEKNIK SIPIL - FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
CILEGON – BANTEN
2013
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dalam kehidupan kita sehari-hari, kayu merupakan bahan yang
sangat sering dipergunakan untuk tujuan penggunaan tertentu. Terkadang
sebagai barang tertentu, kayu tidak dapat digantikan dengan bahan lain
karena sifat khasnya. Kayu sampai saat ini masih banyak dicari dan
dibutuhkan orang untuk memenuhi kebutuhan seperti veneer biasa,veneer
mewah, korek api, patung dan ukiran kayu, bantalan kereta api, perkakas
(mebel), arang dan untuk bahan konstruksi bangungan .
Penyediaan perumahan dengan memanfaatkan material lokal
sebagai bahan utama struktur dapat mengurangi biaya konstruksi dan
membuka lapangan pekerjaan.Upaya-upaya untuk pemanfaatan material-
material lokal sebagai bahan struktur di negara kita perlu terus di
kembangkan mengingat bangsa kita memiliki potensi sumber daya alam
yang beraneka ragam. Bukan hanya desain gedung atau bangunan besar
saja yang memiliki bentuk atap yang tertentu, namun desain rumah masa
kini pun mempunyai atap rumah yang beragam. Agar bentuk atap yang
direncanakan sesuai dengan rencana maka perlu dibuatkan gambar rencana
rangka atap yang sesuai. Atap adalah bagian paling atas dari suatu
bangunan, yang melindungi gedung dan penghuninya secara fisik maupun
metafisik (mikrokosmos /makrokosmos). Permasalahan atap tergantung
pada luasnya ruang yang harus dilindungi, bentuk dan konstruksi yang
dipilih, dan lapisan penutupnya. Di daerah tropis atap merupakan salah
satu bagian terpenting.
Menentukan konstruksi atap yang baik adalah tugas yang cukup
rumit karena banyak faktor yang saling mempengaruhi seperti bentuk,
struktur, konstruksi, maupun bahan bangunan. Pembentukan atap
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
mengakibatkan persoalan antara bentuk luar dan ruang atap yang
diciptakan. Pada struktur dan konstruksi diadakan sistem rangka batang
atau pelat maupun bahan bangunan yang dipilih sebagai konstruksi atau
kuda-kuda atap sehingga mempengaruhi kemiringan atap.
Rangka atap ini terdiri dari kuda-kuda yang bentuk dan ukurannya
sesuai dengan atap yang direncanakan. Kuda-kuda memegang peranan
penting untuk membuat atap karena kuda-kuda disusun untuk
menyalurkan beban-beban dari atap ke tanah, umumnya terbuat dari kayu
karena murah, ringan dan mudah didapat. Dibutuhkan inovasi-inovasi baru
mengenai bentuk kuda-kuda dan material penyusunnya yang ramah
lingkungan dan sesuai dengan kecanggihan teknologi masa kini.Untuk itu
pembuatan bangunan sederhana lebih efektif menggunakan kuda-kuda
yang terbuat dari kayu.
Penyadaran atas kayu masakini terbatas pada penebangan liar, kita
sebagai pengguna dari kayu yang setiap jenisnya mempunyai sifat-sifat
yang berbeda, perlu mengenal sifat-sifat kayu tersebut sehingga dalam
pemilihan atau penentuan jenis untuk tujuan penggunaan tertentu harus
betul-betul sesuai dengan yang kita inginkan. Dengan adanya Hutan
Tanaman Industri program pemerintah yang bertujuan mengurangi
pengambilan bahan baku dari hutan alam. Kita sebagai konsumen yang
membutuhkan kayu harus sangat mempertimbangkan jenis kayu apa yang
kita butuhkan agar tidak banyak material kayu yang terbuang dengan
percuma.
Dari alasan diatas kami menilai kayu adalah hasil alam yang
masih banyak dibutuhkan dan sangat berguna untuk konstruksi bangunan
sampai saat ini. Dengan adanya desain rumah masa kini yang mempunyai
atap rumah beragam tentunya perancangan kuda-kuda haruslah
menggunakan perhitungan yang akurat dan efisien, agar jumlah material
kayu yang dibutuhkan cukup tanpa banyak material kayu yang terbuang
sia-sia.
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
B. Tujuan
Adapun tujuan kami mengikuti Lomba Rancang Kuda-Kuda
Tingkat Nasional V adalah untuk mengeksplorasi ilmu kami di bidang
teknik sipil terutama tentang kayu dan kuda-kuda, menuangkan inovasi
baru tentang kuda-kuda, menambah wawasan dan pengalaman serta untuk
membuat bangga Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng
Tirtayasa.
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
BAB II
STUDI PUSTAKA
Kayu sebagai hasil tumbuhan hutan merupakan sumber kekayaan
alam yang mengikuti peredam alam dengan rantai bahan yang tidak
mengalami perubahan yang mempengaruhi keseimbangan keadaan entropi
maupun peredaran karbondioksida (CO2). Sebagai bahan bangunan, kayu
dapat diproses dan dikerjakan dengan mudah, dengan membandingkan
energi sedikit dan akhirnya dapat dimusnahkan tanpa merusak lingkungan.
Kayu sampai saat ini masih banyak dicari dan dibutuhkan orang.
Diperkirakan pada abad-abad yang akan datang kayu masih akan selalu
dibutuhkan. Dari segi manfaatnya bagi kehidupan manusia, kayu dinilai
mempunyai sifat-sifat utama yang menyebabkan kayu selalu dibutuhkan
manusia. Membicarakan masalah kayu, mengerjakan kayu, atau
mengonstruksikan sesuatu kayu berarti harus mengenal sifat-sifatnya
danmengingat pohon hidup. Kita sebagai pengguna dari kayu yang setiap
jenisnya mempunyai sifat-sifat yang berbeda, perlu mengenal sifat-sifat
kayu tersebut sehingga dalam pemilihan atau penentuan jenis untuk tujuan
penggunaan tertentu harus betul-betul sesuai dengan yang kita inginkan.
Sifat-sifat utama bahan bangunan kayu dapat diuraikan sebagai berikut:
1. Kayu merupakan sumber kekayaan alam yang tidak akan habis jika
dikelola dengan baik. Artinya, bila pohon-pohon ditebang di hutan
untuk diambil kayunya, harus segera ditanam kembali pohon-pohon
pengganti, supaya sumber kayu tidak habis. Kayu di katakan juga
sebagai renewable resources (sumber kekayaan alam yang dapat
diperbarui lagi). Berbeda misalnya dengan minyak bumi atau bahan
tambang lain yang setelah beberapa puluh atau beberapa ratus tahun
sebenarnya akan habis.
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
2. Kayu merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan
barang lain. Dan kemajuan teknologi, kayu sebagai bahan mentah
dapat dengan mudah diproses menjadi barang-barang seperti kertas,
tekstil, dan sebagainya.
3. Kayu mempunyai sifat-sifat spesifik yang tidak bisa ditiru oleh bahan
lain buatan manusia. Misalnya, kayu mempunyai sifat elastis, ulet,
tahan terhadap pembebanan yang tegak lurus dengan seratnya atau
sejajar seratnya, dan berbagai sifat lain lagi. Sifat-sifat seperti ini tidak
dimiliki baja, beton atau bahan-bahan lain yang bisa dibuat oleh
manusia.
Konstruksi bangunan kayu adalah ilmu yang sangat kompleks.
Tidak ada penyelesaian yang pasti bagi suatu permasalahan seperti pada
ilmu matematika. Tetapi, ilmu konstruksi kayu mutahir yang berdasarkan
penelitian dan ilmu pengetahuan teknik dapat memberikan penyelesaian
yang optimal dengan menghindari cacat konstruksi pada setiap bangunan.
Konstruksi kayu mengalami perkembangan luar biasa sejak perang dunia
kedua, walaupun belum demikian terwujud pada bangunan di Indonesia.
Konstruksi kuda-kuda kayu di Indonesia sangat kuat dalam hal
khazanah arsitektur dan kebudaan yang beragam-ragam. Konstruksi kuda-
kuda kayu umumnya merupakan suatu konstruksi penyanggah atau
pendukung utama dari atap. Konstruksi kuda-kuda kayu mempunyai syarat
tidak boleh berubah bentuk, terutama jika sudah berfungsi. Beban- beban
atap yang harus diterima konstruksi kuda-kuda kayu melalui gording-
gording yang sedapat mungkin disalurkan / diterima tepat pada titik buhul.
Dengan demikian rangka batang dapat bekerja sesuai dengan perhitungan
besarnya gaya batang dan juga batang tersebut tidak terjadi tegangan
lentur melainkan hanya terdapat tegangan normal tekan dan tarik.
Dimensi konstruksi kuda-kuda kayu umumnya tidak ditentukan oleh
perhitungan yang disebabkan oleh beban saja, melainkan banyak juga
yang ditentukan oleh persyaratan-persyaratan cara tata letak alat sambung.
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
Perhitungan harus mempertimbangkan beban-beban yang ada di atap biasa
disebut beban nominal,yaitu beban yang ditentukan di dalam Pedoman
Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, SKBI-1.3.53.1987.
SNI 03-1727-1989 Tata cara perencanaan pembebanan untuk rumah dan
gedung atau penggantinya.
Beban nominal yang ditinjau adalah sebagai berikut:
D : beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen,
termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, peralatan
layan tetap.
L : beban hidup yang ditimbukan oleh penggunaan gedung, termasuk
pengaruh kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin,
hujan, dan lain-lain.
La : beban hidup diatap yang ditimbulkan selama perawatan oleh
pekerja, peralatan, dan meterial, atau selama penggunaan biasa oleh
orang dan benda bergerak.
H : beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan oleh genangan air.
W : beban angin termasuk dengan memperhitungkan bentuk
aerodinamik bangunan dan peninjauan terhadap pengaruh angin topan,
puyuh, tornado, bila diperlukan.
E: beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03-1726-1989, atau
penggantinya.
Kombinasi Pembebanan
Perencanaan struktur dengan menggunakan kombinasi pembebanan
yang dipakai adalah sebagai berikut:
1.4D
1.2D + 0.5 La
1.2D + 1.6 La + 0.8W
1.2D + 1.3W + 0.5La
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
Karena keterbatasan panjang kayu yang ada di perdagangkan maka
untuk suatu konstruksi kayu yang panjang diperlukan adanya sambungan
kayu. Pengertian sambungan kayu adalah dua batang kayu atau lebih yang
saling disambungkan satu sama lain sehingga menjadi satu batang kayu
yang panjang. Sambungan kayu tanpa alat-alat sambungan sedehana
seperti pengikatan, paku, pasak, kelam, atau besi strip berfungsi sebagai
pengaman pada titik letak sambungan.
Macam Sambungan Pada Kayu
1. Sambungan gigi tunggal
Pemakaian gigi tunggal secara ilmiah pada kuda penopang maupun
pada takikan kayu pelana mempengaruhi dengan sudut yang sama.
Kemiringan bidang gigi tunggal yang belakang ditentukan oleh
kedalaman takikan. Agar takikan pada kayu pelana tidak terlalu
mengurangi kekuatannya. Gaya tekan yang di perkenankan pada kuda
penopang dengan sambungan gigi tunggal untuk kayu kelas II-III
(berat jenis rata-rata 0,5 gr/cm3 kering udara).
2. Sambungan gigi tunggal yang di perkuat
Sambungan gigi tunggal yang diperkuat dengan baut biasanya
menggunakan baut ∅ 8mm untuk kayu 40mm, baut ∅ 10mm
untuk kayu 60mm, baut ∅ 12mm untuk kayu 80mm. Baut
tersebut hanya menahan duduknya bagian kayu terhadap
geseran ke samping dan menghindari perubahan berdasarkan
penyusutannya, tetapi tidak memperkuat gigi tunggal secara
statis. Baut harus dipasang tegak lurus dengan tumit gigi
tunggal.
Sambungan gigi tunggal yang diperkuat dengan papan pengait
juga hanya menahan duduknya bagian kayu terhadap geseran
ke samping dan menghindari perubahan berdasarkan
penyusutannya, tetapi tidak memperkuat gigi tunggal secara
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
statis. Papan pengakit dipasang minimal 4 paku sebelah-
menyebelah.
Sambungan gigi tunggal yang diperkuat dngan pelana dan
pasak cincin merupakan sistem yang benar-benar
meningkatkan kekuatan sambungan. Akan tetapi pengguanaan
pasak cincin menuntut lebar balok minimal 100mm.
3. Sambungan gigi rangkap
Pada sambungan gigi rangkap, penting sekali agar gigi muka dan gigi
belakang dikerjakan denga teliti dan tepat sehingga tidak timbul ke
regangan. Gaya tekan yang diperkenankan pada kuda penopang
sambungan gigi rangkap untuk kayu kelas II-III (berat jenis rata-rata
0,5 gr/cm3 kering udara).
4. Sambungan purus
Sambungan purus merupakan salah satu jenis sambungan kayu
tradisional. Purus yang diganbungkan pada pertengahan balok dan dan
dengan lebar dan tebalnya minimal 40mm (ukuran balok minimal
40/120 mm) dapat dimanfaatkan dengan menyalurkan gaya lintang.
Gaya lintang yang diperkenankan pada purus untuk kayu kelas II-III
(berat jenis rata-rata 0,5 gr/cm3 kering udara).
5. Sambungan bibir lurus dengan takikan
Sambungan lurus dengan takikan merupakan sambungan kayu yang
secara tradisional tidak dikenal di Indonesia. Sambungan memanjang
yang diimpor dari Belanda ini dapat menerima gaya tarik menurut
perhitungan gaya geser jika diamankan dengan baut. Tinggi maksimal
takikan adalah ¼ tinggi balok, tapi <4cm dan >2cm. Gaya tarik yang
diperkenankan pada takikan bibir lurus untuk kayu kelas II-III (berat
jenis rata-rata 0,5 gr/cm3 kering udara).
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
BAB III
SPESIFIKASI MATERIAL
Bahan untuk kuda-kuda kayu ini harus dipilih dari kayu yang baik dan
ukurannya mencukupi dengan ukuran yang dibutuhkan. Kayu meranti
menjadi kayu yang kami pilih untuk bahan miniatur kuda-kuda ini. Alasan
kami memilih kayu merati adalah berat jenis yang masuk didalam kriteria
lomba yaitu memiliki berat jenis <0,6gr dan mudah untuk di dapat.
Spesifikasi Kayu Meranti
Kayu Meranti adalah nama sejenis kayu pertukangan yang populer
dalam perdagangan. Berbagai jenis kayu meranti dihasilkan oleh marga
Shorea dari suku Dipterocarpaceae. Pada umumnya kayunya lunak,
Paling tahan diantara kayu lokal lainnya, seperti durian, nangka, dan rengas.
Sifat-sifat kayu
Meranti tergolong kayu keras berbobot ringan sampai berat-sedang. Berat
jenisnya (Berat jenis adalah perbandingan relatif antara massa jenis sebuah
zat dengan massa jenis air murni. Air murni bermassa jenis 1 g/cm³ atau
1000 kg/m³).berkisar antara 0,3 – 0,86 pada kandungan air 15%. Menurut
kekuatannya, jenis-jenis meranti dapat digolongkan dalam kelas kuat II-
IV; sedangkan keawetannya tergolong dalam kelas III-IV. Kayu ini tidak
begitu tahan terhadap pengaruh cuaca, sehingga tidak dianjurkan untuk
penggunaan di luar ruangan dan yang bersentuhan dengan tanah. Namun
kayu meranti cukup mudah diawetkan dengan menggunakan campuran
minyak diesel dengan kreoso.
Pemanfaatan
Meranti merupakan salah satu kayu komersial terpenting di Asia
Tenggara. Kayu ini juga yang paling umum dipakai untuk berbagai
keperluan di kawasan Malaysia. Kayu ini lazim dipakai sebagai kayu
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
konstruksi, panil kayu untuk dinding, loteng, sekat ruangan, bahan mebel
dan perabot rumahtangga, mainan, peti mati dan lain-lain. Kayu meranti
merah yang lebih berat biasa digunakan untuk konstruksi sedang sampai
berat, balok, kasau, kusen pintu-pintu dan jendela, papan lantai, geladak
jembatan, serta untuk membuat perahu. Meranti baik pula untuk membuat
kayu olahan seperti papan partikel, harbor, dan venir untuk kayu lapis.
Selain itu, kayu ini cocok untuk dijadikan bubur kayu, bahan pembuatan
kertas. Pada musim-musim tertentu setiap beberapa tahun sekali, buah-
buah tengkawang ini dihasilkan dalam jumlah yang berlimpah-ruah;
musim mana dikenal sebagai musim raya buah-buahan di hutan hujan
tropika. Di musim raya seperti itu, masyarakat Dayak di pedalaman Pulau
Kalimantan sibuk memanen tengkawang yang berharga tinggi.
Pengolahan
Kayu meranti gampang di olah menjadi produk pertukangan berupa kusen
pintu jendela dll,kayu meranti sebagai kayu yang dapat dikerjakan sangat
mudah dan halus serat texturnya. Sebagian kayu meranti yang sudah
diperdagangkan tidak sesuai dengan standar baku ukurannya, biasanya
kami sering mendapatkan ukuran panjang (misal 4 m) tak ada sesuai
dengan ukurannya, sehingga menyulitkan bagi pertukangan untuk
mengatur kayu dalam pembuatan seperti kusen, pintu dan jendela. Harga
kayu meranti yang tak begitu mahal menjadikan pilihan bagi bahan
pembuatan matrial kusen, pintu, jendela.
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
BAB IV
ANALISIS STRUKTUR RANCANGAN KUDA-KUDA
A. Desain CAD Kuda-Kuda 2D dengan Detail
Rencana kuda-kuda beserta ukuran
Detail A
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
Detail B Detail C
Detail D Detail E
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
Detail F Detail G
Detail H
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
Detail I Detail J
Detail K Detail L
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
B. Analisis Struktur
1. Kontrol dimensi batang atas
Luas penampang bruto (A) = 30x40 = 1200 mm2
Momen inersia pada sumbu bahan
I x=bd3
12=30 x 403
12=160000 mm4
Jari-jari girasi (r) = √ I x
A=√ 160000
1200=11,55mm
Angka kelangsingan (KcL)/r = (1 x 400)/11,55 = 34,64
Menghitung kuat tekan sejajar serat acuan (Fc) dan modulus elastisitas lentur
acuan (Ew) akibat rasio tahanan mutu kayu A sebesar 0,8 dengan kode mutu kayu
E16.
Fc = 0,8 x 33 = 29,7 MPa = 29,7 MPa
Ew = 0,8 x 11000 = 9900 MPa = 9900 Mpa
Menghitung faktor kestabilan kolom (CP)
Fc* = Fc x CM x Ct x Cpt x CF
Fc* = 29,7 x 0,8 x 1 x 1 x 1 = 23,76 MPa
P0’ = A x Fc* = 1200 x 23,76 = 28,512 KN
E05 = 0,69 x Ew = 0,69 x 9900 = 6831 MPa
E05’ = E05 x CM x Cr x Cpt
E05’ = 6831 x 1 x 1 x 1 = 6831 MPa
Pc=π2 E05 ' A
(K c L
r )2 =3,142 x6831 x1200
34,642 =67,35 KN
α c=ϕ s Pc
λ ϕc P0 '= 0,85 x67,35
0,8 x 0,9 x 28,512=2,79
1+α c
2c=1+2,79
2 x0,8=2,37
C p=1+α c
2c−√( 1+α c
2c )2
−α c
c
C p=2,37−√2,372−2,790,8
=0,91
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
Menghitung tahanan tekan terkoreksi (P’)
P’ = Cp x P0’
P’ = 0,91 x 28,512 = 25,988 N
Gaya tekan terfaktor maksimum yang diizinkan (Pu) adalah:
Pu≤ λ ϕc P0 '
Pu ≤ 0,8 x 0,9 x 28,512
165,14 kg ≤ 20,53 KN
165,14 kg ≤ 205,3 Kg OK..
2. Kontrol dimensi batang bawah
Menghitung kuat tarik sejajar serat acuan (Ft)
Ft = 0,8 x Ft (rasio tahanan mutu kayu A sebesar 0,8 dengan kode mutu
kayu E16)
Ft = 0,8 x 33
Ft = 26,4 MPa
Menghitung tahanan tarik terkoreksi (T’)
T’ = Ft’ x An
T’ = CM’ x Ct’ x Cpt’ x CF’ x Cn’ x Ft x An
T’ = 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 26,4 x 1200
T’ = 31,68 KN
Gaya tarik terfaktor maksimum yang diizinkan (Tu) adalah:
Tu ≤ λ ϕc T '
Tu ≤ 0,8 x 0,8 x 31,68
153,32 kg ≤ 15,406 KN
153,32 kg ≤ 154,06 Kg OK..
Dari hasil perhitungan di atas, dengan beban sebesar 153 Kg pada batang tarik dan
165 Kg pada batang tekan disimpulkan bahwa dimensi balok yang digunakan
memiliki tahanan lentur yang sesuai dengan perencanaan beban sehingga dimensi
batang sudah sesuai dengan beban yang direncanakan.
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
Beban 200 kg
Join load
Deformed shape
Axial force diagram
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
Batang tekan Batang tarik
beban 240 kg
join load
Deformed shape
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V
a
Axial force diagram
Batang tekan Batang tarik
Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V