3
BAB II
STUDI PUSTAKA
2.1 Material
Kayu adalah salah satu material struktur yang sudah lama dikenal
dan digunakan oleh masyarakat secara luas. Penggunaan kayu ini
khususnya untuk struktur atap yaitu kuda-kuda.
Seiring dengan berkembangnya teknik-teknik analisis maka
penggunaan kayu yang semakin luas untuk berbagai hal, seperti untuk
pembuatan kuda-kuda, rangka jembatan dan struktur lainnya. Penggunaan
kayu dipilih sebagai bahan struktur mengingat kayu adalah bahan yang
ringan dan pengerjaan kayu yang membutuhkan peralatan
sederhana.Selain itu kayu merupakan bahan yang renewable karena
ketersediaannya di alam masih cukup melimpah.Menurut Surjokusumo
dkk (2003) bahwa kayu bersifat renewable yaitu sumbernya menjamin
ketersediaan sepanjang masa selama pengelolaan sumber daya alamnya
dilakukan secara lestari.
Setiap material untuk bahan konstruksi harus diketahui sifat-
sifatnya terlebih dahulu untuk mengetahui kekuatan dari bahan yang
digunakan. Kayu sebagai salah satu bahan konstruksi, khususnya untuk
struktur kuda-kuda memiliki beberapa sifat sebagai berikut :
A. Sifat Umum Kayu :
1. Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam-macam
dan susunan dinding selnya terdiri dari senyawa kimia berupa
selulosa dan hemi selulosa (karbohidrat) serta lignin (non
karbohidrat).
4
2. Semua kayu bersifat anisotropik, yaitu memperlihatkan sifat-sifat
yang berlainan jika diuji menurut tiga arah utamanya (longitudinal,
radial dan tangensial).
3. Kayu merupakan bahan yang bersifat higroskopis, yaitu dapat
menyerap atau melepaskan kadar air (kelembaban) sebagai akibat
perubahan kelembaban dan suhu udara disekelilingnya.
4. Kayu dapat diserang oleh hama dan penyakit dan dapat terbakar
terutama dalam keadaan kering.
B. Sifat Mekanik Kayu :
1. Keteguhan Tarik
Keteguhan tarik adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya
yang berusaha menarik kayu. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan
tarik yaitu :
• Keteguhan tarik sejajar arah serat (lebih kuat)
• Keteguhan tarik tegak lurus arah serat.
2. Keteguhan tekan / Kompresi
Keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu untuk menahan
muatan/beban. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tekan yaitu :
• Keteguhan tekan sejajar arah serat (lebih kuat)
• Keteguhan tekan tegak lurus arah serat.
3. Keteguhan Geser
Keteguhan geser adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-
gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut turut bergeser dari
bagian lain di dekatnya. Terdapat 3 (tiga) macam keteguhan yaitu
:
• Keteguhan geser sejajar arah serat
• Keteguhan geser tegak lurus arah serat (paling besar)
5
• Keteguhan geser miring
4. Keteguhan lengkung (lentur)
Keteguhan lengkung/lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya-
gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan
beban mati maupun hidup selain beban pukulan.
5. Kekakuan
Kekakuan adalah kemampuan kayu untuk menahan perubahan
bentuk atau lengkungan.Kekakuan tersebut dinyatakan dalam
modulus elastisitas.
6. Keuletan
Keuletan adalah kemampuan kayu untuk menyerap sejumlah
tenaga yang relatif besar atau tahan terhadap kejutan-kejutan atau
tegangan-tegangan yang berulang-ulang yang melampaui batas
proporsional serta mengakibatkan perubahan bentuk yang
permanen dan kerusakan sebagian.
7. Kekerasan
Kekerasan adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya yang
membuat takik atau lekukan atau kikisan (abrasi). Bersama-sama
dengan keuletan, kekerasan merupakan suatu ukuran tentang
ketahanan terhadap pengausan kayu.
8. Keteguhan Belah
Keteguhan belah adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-
gaya yang berusaha membelah kayu. Sifat keteguhan belah yang
rendah sangat baik dalam pembuatan sirap dan kayu
bakar.Sebaliknya keteguhan belah yang tinggi sangat baik untuk
pembuatan ukir-ukiran (patung).Pada umumnya kayu mudah
dibelah sepanjang jari-jari (arah radial) dari pada arah tangensial.
Ukuran yang dipakai untuk menjabarkan sifat-sifat kekuatan kayu atau
sifat mekaniknya dinyatakan dalam kg/cm2.
C. Sifat Fisis Kayu :
1. Berat dan Berat Jenis
6
Berat suatu kayu tergantung dari jumlah zat kayu, rongga sel, kadar
air dan zat ekstraktif didalamnya.
2. Keawetan
Keawetan adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur
perusak kayu dari luar seperti jamur, rayap, bubuk dll.
3. Warna
Kayu yang beraneka warna macamnya disebabkan oleh zat pengisi
warna dalam kayu yang berbeda-beda.
4. Tekstur
Tekstur adalah ukuran relatif sel-sel kayu. Berdasarkan
teksturnya, kayu digolongkan kedalam kayu bertekstur halus
(contoh: giam, kulim dll), kayu bertekstur sedang (contoh: jati,
sonokeling dll) dan kayu bertekstur kasar (contoh: kempas,
meranti dll).
5. Arah Serat
Arah serat adalah arah umum sel-sel kayu terhadap sumbu batang
pohon. Arah serat dapat dibedakan menjadi serat lurus, serat
berpadu, serat berombak, serta terpilin dan serat diagonal (serat
miring).
6. Kesan Raba
Kesan raba adalah kesan yang diperoleh pada saat meraba permukaan
kayu (kasar, halus, licin, dingin, berminyak dll.
7. Bau dan Rasa
Bau dan rasa kayu mudah hilang bila kayu lama tersimpan di udara
terbuka.
8. Nilai Dekoratif
Gambar kayu tergantung dari pola penyebaran warna, arah serat,
tekstur, dan pemunculan riap-riap tumbuh dalam pola-pola tertentu.
9. Higroskopis
Kayu mempunyai sifat dapat menyerap atau melepaskan air.
Makin lembab udara disekitarnya makin tinggi pula kelembaban
kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya.
7
10. Sifat Kayu terhadap Suara, yang terdiri dari :
• Sifat akustik, yaitu kemampuan untuk meneruskan suara
berkaitan erat dengan elastisitas kayu.
• Sifat resonansi, yaitu turut bergetarnya kayu akibat adanya
gelombang suara.
11. Daya Hantar Panas
Sifat daya hantar kayu sangat jelek sehingga kayu banyak
digunakan untuk membuat barang-barang yang berhubungan
langsung dengan sumber panas.
12. Daya Hantar Listrik
Pada umumnya kayu merupakan bahan hantar yang jelek untuk aliran
listrik. Daya hantar listrik ini dipengaruhi oleh kadar air kayu.
Pemilihan kayu untuk struktur atap harus memenuhi persyaratan
dan harus meminimalisasi atau jangan ada cacat kayu. Berdasar dari buku
Konstruksi Kayu Edisi Kedua (pengarang: Ali Awaludin dan Inggar
Septhia Irawati) bahwa cacat kayu bisa mengurangi kekuatan kayu. Cacat
kayu bisa berupa retakan (crack), mata kayu (knots), dan kemiringan serat
(slope of grain).Umumnya cacat kayu yang terjadi menyebabkan serat
kayu rusak atau terjadi pembelokan serat.Dan dari serat yang rusak/belok
ini yang menyebabkan kekuatan kayu berkurang.
2.2 Dasar Perencanaan
Dari buku Konstruksi Kayu Edisi Kedua (pengarang: Ali Awaludin
dan Inggar Septhia Irawati) menjelaskan bahwa kayu sebagai bahan
konstruksi yang kuat adalah kayu yang mampu menahan gaya-gaya luar
yang terjadi pada struktur tersebut. Kekuatan ini bisa disebut juga
tegangan pada bahan. Dari gaya luar yang terjadi akan berubah menjadi
gaya-gaya dalam yang bisa menimbulkan kayu berubah bentuk maupun
ukuran. Perubahan ini disebut deformasi. Apabila tegangannya kecil
deformasi yang terjadi kecil dan sebaliknya apabila tegangan yang
didukung besar, deformasi juga besar atau bahkan dengan tegangan yang
melebihi batas gaya dukung, kayu bisa mengalami keruntuhan. Tegangan
8
pada kayu akan menimbulkan regangan yang menunjukan elastisitas,
batas sebanding dan batas keruntuhan kayu yang terjadi.
Masih dalam buku yang sama, dijelaskan kayu memiliki
kemampuan untuk kembali seperti semula (fleksibilitas) dan kemampuan
untuk menahan perubahan bentuk (kekakuan). Selain itu terdapat nilai
yang merupakan perbandingan tegangan dan regangan yang terjadi yang
disebut modulus elastistas.Nilai ini juga menggambarkan fleksibilitas dan
kekakuan.Kekuatan kayu berbanding lurus dengan nilai modulus
elastisitas.Bila modulus elastisitas tinggi maka kayu lebih kaku, dan
berlaku sebaliknya.Nilai modulus elastisitas ini merupakan salah satu
indikator penentu kekuatan yang dimiliki oleh kayu.
Masih dalam buku yang sama disebutkan bahwa kayu memiliki
beberapa jenis tegangan, yaitu tegangan tekan, tegangan tarik dan
tegangan geser. Dalam struktur biasanya kayu menderita kombinasi dari
ketiga tegangan tersebut walaupun hanya satu tegangan yang
dominan.Dari tegangan yang terjadi maka dilakukan analisis kekuatan
kayu.
Dari sumber yang sama, yaitu buku Konstruksi Kayu Edisi Kedua
(pengarang: Ali Awaludin dan Inggar Septhia Irawati), beberapa hal yang
perlu diketahui adalah sebagai berikut :
A. Pemilahan (Grading)
Untuk memudahkan penentuan kelas kuat kayu dilakukan pemilahan
(Grading).Grading ini dilakukan dengan observasi visual dan dengan
menggunakan grading machine (yang sering digunakan). Pengujian
penentuan kelas kayu dilakukan pada kadar air 15% (standar yang
digunakan) ataupun dalam keadaan kering udara dan kemudian nilai
yang diperoleh dikoreksi untuk menghasilkan nilai pada kandungan
air standar.Kayu yang diuji merupakankayu yang diuji secara masinal
atau pengujian berat jenis kayu.
9
Bila kadar air yang dihitung tidak 15%, perhitungan yang dilakukan sebagai
berikut :
1. Menghitung kadar air (m%)
dengan : Wg = berat kayu basah
Wd = berat kayu kering-oven
2. Menghitung kerapatan kayu (р) dalam satuan kg/m3 dengan : Vg =
volume kayu basah
3. Menentukan berat jenis pada kadar air m% (Gm)
4. Menentukan berat jenis dasar (Gb)
dengan :
5. Menentukan berat jenis pada kadar 15% (G)
Maka nilai modulus elastisitas dihitung dengan rumus :
Penggolongan kelas kuat secara masinal (grading machine) pada
kandungan air standar (15%) menurut SNI-5 (2002) dapat dilihat pada
table di bawah ini.
10
Tabel 2.1 Nilai kuat acuan (MPa) berdasarkan atas pemilahan secara masinal
pada kadar air 15%.
Kode mutu Ew Fb Ft// Fc// Fv Fc┴
E26
E25
E24
E23
E22
E21
E20
E19
E18
E17
E16
E15
E14
E13
E12
E11
E10
25000
24000
23000
22000
21000
20000
19000
18000
17000
16000
15000
14000
13000
12000
11000
10000
9000
66
62
59
55
54
50
47
44
42
38
35
32
30
27
23
20
18
60
58
56
53
50
47
44
42
39
36
33
31
28
25
22
19
17
46
45
45
43
41
40
39
37
35
34
33
31
30
28
27
25
24
6,6
6,5
6,4
6,2
6,1
5,9
5,8
5,6
5,4
5,4
5,2
5,1
4,9
4,8
4,6
4,5
4,3
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
11
10
9
Dimana :
EW : modulus elastisitas lentur
Fb : kuat lentur
Ft// : kuat tarik sejajar serat
Fc// : kuat tekan sejajar serat
Fv : kuat geser
Fc┴ : kuat tekan tegak lurus serat
B. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu
Banyak faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu, dimana faktor-
faktor ini memiliki peran untuk menentukan nilai kekuatan (berupa
nilai modulus elastisitas) dan kekakuan kayu.
Beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan dan kekakuan kayu sebagai
berikut :
1. Kepadatan
2. Kemiringan serat
3. Kandungan air
4. Mata kayu
11
Dari semua yang sudah dijelaskan merupakan pertimbangan dalam
perhitungan secara teknis tentang kekuatan kayu.Seperti yang sudah
diterangkan bahawa kayu menerima tiga tegangan, yaitu tekan, tarik dan
geser.Dari tegangan yang terjadi tersebut, maka dilakukan perhitungan
sebagai dasar perencanaan struktur kuda-kuda. Perhitungan analisis
tersebut, khususnya dalam merencanakan kuda-kuda meliputi :
Proses perencanaan konstruksi kayu secara garis besar terdiri dari
tiga tahap, yaitu perhitungan pembebanan, analisis struktur, dan proses
perancangan dimensi elemen struktur beserta sambungannya.Sebelum
perencanaan kuda-kuda diaplikasikan langsung, sebaiknya dilakukan
pemodelan terlebih dahulu.Pemodelan struktur ini harus mendekati
perilaku struktur sebenarnya. Untuk kuda-kuda, pemodelan yang
digunakan adalah pemodelan truss dimana struktur diasumsikan hanya
menerima beban aksial saja.
12
Secara umum langkah-langkah dalam perencanaan kuda-kuda adalah
sebagai berikut :
Gambar 2.1. Flow chart perancangan kuda-kuda
Dari sumber buku Konstruksi Kayu Edisi Kedua (pengarang: Ali
Awaludin dan Inggar Septhia Irawati) secara umum persamaan kekuatan
kayu dituliskan dalam rumus 2.1 :
( rumus2.1)
dengan :
Mulai
Asumsi dimensi penampang
Analisis struktur
Perhitungan pembebanan
termasuk berat sendiri struktur
≤
Cek dimensi penampang
Gaya dalam akibat beban luar
Perancangan s ambungan
Selesai
tidak
tidak
ya
ya
13
Fu : gaya maksimum yang diakibatkan oleh serangkaian sistem pembebanan.
λ : faktor waktu sesuai jenis kombinasi pembebanan (tabel 2.2).
: faktor reduksi tahanan (tabel 2.3).
ПCi : faktor koreksi masa layan( berdasarkan rumus 2.2).
F : tahanan acuan.
Tabel 2.2 Faktor waktu, λ
Kombinasi pembebanan Faktor waktu (λ)
1,4D
1,2D + 1,6L + 0,5(La atau H)
0,6
0,7 jika L dari gudang
0,8 jika L dari ruangan umum
1,25 jika L dari kejut
1,2D + 1,6(La atau H) + (0,5L atau 0,8 W) 0,8
1,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5(La atau H) 1,0
1,2D ± 1,0E + 0,5L 1,0
0,9D ± (1,3W atau 1,0E) 1,0
Dimana :
D : beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, dan
peralatan layan tetap.
L : beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk
pengaruh kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti
angin, hujan, dan lain-lain.
La : beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,
peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang
dan benda bergerak.
H : beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan oleh genangan air.
W : beban angin dengan memperhitungkan bentuk aerodinamika bangunan dan
peninjauan terhadap pengaruh angin.
E : beban gempa.
Tabel 2.3 Faktor reduksi,
Jenis Simbol Nilai
Tekan
Lentur
Stabilitas
Tarik
c
b
s
t
0,90
0,85
0,85
0,80
14
Geser/Puntir
Sambungan v
z
0,75
0,65
Faktor koreksi masa layan merupakan hasil perkalian dari beberapa faktor
koreksi seperti pada persamaan
(rumus 2.2)
Dengan :
CM : faktor koreksi layan basah, untuk memperhitungkan kadar air masa layan yang
lebih tinggi daripada 19% pada kayu masif.
Ct : faktor koreksi temperatur, untuk memperhitungkan temperatur layan lebih tinggi
daripada 38°C secara berkelanjutan.
Cpt : faktor koreksi pengawetan kayu, untuk memperhitungkan pengaruh pengawetan
terhadap produk-produk kayu dan sambungan.
Crt : faktor koreksi tahan api, untuk memperhitungkan pengaruh perlakuan tahan api
terhadap produk-produk kayu dan sambungan.
Cr : faktor koreksi pembagi beban pada balok tersusun atau komponen struktur lantai
kayu, dinding kayu, dan plafon kayu, untuk memperhitungkan peningkatan
tahanan lentur penampang.
CF : faktor koreksi ukuran, untuk memperhitungkan pengaruh dimensi
komponen struktur sesuai dengan tata cara yang berlaku, untuk kayu
yang mutunya ditetapkan secara masinal, CF = 1,0.
CL : faktor koreksi stabilitas balok, untuk memperhitungkan pengaruh
pengekang lateral parsial.
Cp : faktor koreksi stabilitas kolom, untuk memperhitungkan pengaruh pengekang
lateral parsial.
Cb : faktor koreksi luas tumpu, untuk memperhitungkan peningkatan luas efektif
bidang tumpu balok.
Cf : faktor koreksi bentuk, untuk memperhitungkan pengaruh penampang tak
persegi panjang pada perhitungan tahanan lentur.
Cfu : faktor koreksi penggunaan datar, untuk memperhitungkan peningkatan
tahanan lentur dari komponen struktur kayu yang digunakan secara datar.
15
Tabel 2.4 Faktor koreksi layan basah, CM
Fb Ft// Fv F c┴ F c// Ew
Balok kayu 0,85* 1,00 0,97 0,67 0,80+ 0,90
Balok kayu besar
(125mm 125mm atau
lebih besar)
1,00
1,00
1,00
0,67
0,91
1,00
Lantai papan kayu 0,85* - - 0,67 - 0,90
* Untuk (Fb/CF) 8 MPa, CM = 1,00
+ Untuk (Fp/CF) 5 MPa, CM = 1,00
Tabel 2.5 Faktor koreksi temperatur, Ct
Kondisi acuan
Kadar air
pada masa layan
Ct
T ≤ 38°C °C ≤ T ≤ 38
52°C
°C ≤ T ≤ 52
65°C
Ft// , Ew Basah atau kering 1,00 0,90 0,90
Fb , Fv Kering 1,00 0,80 0,70
F c┴ , F c// Basah 1,00 0,70 0,50
Adanya cacat kayu seperti mata kayu, retak, kemiringan serat
dapat menurunkan kekuatan kayu.Oleh karena itu, tahanan acuan pada
tabel 2.1 harus dikalikan dengan nilai rasio tahanan seperti yang diberikan
pada tabel 2.6.Sedangkan batasan ukuran cacat kayu maksimum untuk
kayu mutu A, B, dan C dapat dilihat di tabel 2.7.
Tabel 2.6 Nilai rasio tahanan
Kelas mutu Nilai rasio tahanan
A 0,80
B 0,63
C 0,50
Tabel 2.7 Cacat maksimum untuk setiap mutu kayu
Macam cacat Kelas mutu A Kelas mutu B Kelas mutu C
Mata kayu :
I. Pada arah lebar II.
Pada arah sempit
1/6 lebar kayu
1/8 lebar kayu
1/4 lebar kayu
1/6 lebar kayu
1/2 lebar kayu
1/4 lebar kayu
Retak 1/5 tebal kayu 1/6 tebal kayu 1/2 tebal kayu
16
Pinggul 1/10 tebal atau
lebar kayu 1 :
13
1/6 tebal atau
lebar kayu 1 :
9
1/4 tebal atau
lebar kayu 1 :
6 Arah serat
Saluran damar 1/5 tebal kayu
eksudasi tidak
diperkenankan
2/5 tebal kayu 1/2 tebal kayu
Gubal Diperkenankan Diperkenankan Diperkenankan
Lubang serangga Diperkenankan asal
terpencar dan
ukuran dibatasi dan
tidak ada tanda-
tanda serangga
hidup
Diperkenankan
asal terpencar dan
ukuran dibatasi
dan tidak ada
tandatanda
serangga hidup
Diperkenankan asal
terpencar dan
ukuran dibatasi dan
tidak ada tanda-
tanda serangga
hidup
Cacat lain (lapuk, hati
rapuh, retak melintang)
Tidak
diperkenankan
Tidak
diperkenankan
Tidak
diperkenankan
Setelah dasar perencanaan dilakukan seperti yang dijelaskan sebelumnya,
kekuatan kayu di analisis berdasarkan batang tarik dan tekan yang dialaminya.
Kekuatan kayu juga dipengaruhi oleh sambungan pada tiap-tiap jointnya.
2.3 Analisis Batang Tarik
Perencanaan struktur tarik bertujuan untuk mengetahui luas
penampang batang minimum yang diperlukan.Dari dimensi yang telah
didapat dari luas penampang tersebut maka analisis berupa cek terhadap
luas penampang dapat dilakukan.Perencanaan komponen struktur kayu
akibat gaya aksial tarik secara umum perhitungannya lebih singkat dan
tidak serumit pada perencanaan beban desak.
Persamaan yang digunakan untuk memenuhi ketentuan batang tarik
(rumus 2.3)
Dengan :
Tu : gaya tarik
terfaktor λ : faktor
waktu
: faktor tahanan tarik sejajar
serat T′ : tahanan tarik
17
Tahanan tarik komponen struktur tarik konsentris ditentukan pada penampang
neto. Persamaan yang digunakan adalah :
(rumus 2.4)
(rumus 2.5)
Dengan :
F′ : kuat tarik sejajar serat
terkoreksi An : luas
penampang neto
2.4 Analisis Batang Tekan
Analisis batang tekan lebih rumit dari analisis batang tarik. Hal ini disebabkan
pada batang tekan terjadi tekuk (buckling) dimana perilaku tekuk khususnya tekuk
lateral menyebabkan timbulnya momen sekunder selain gaya aksial tekan itu sendiri.
Dalam analisis truss, batang tekan diasumsikan sebagai kolom
dimana batang tekan menerima gaya tekan kritis dan dihitung dengan
menggunakan rumus 2.6.
(rumus 2.6)
Batang tekan harus direncanakan sedemikian sehingga
(rumus 2.7)
Dengan :
Pu : gaya tekan
terfaktor λ : faktor
waktu
: faktor tahanan tekan sejajar
serat T′ : tahanan tekan
Panjang kolom yang dihitung diambil dari panjang kolom tak-
terkekang yang merupakan panjang efektif kolom. Panjang efektif kolom
18
dihitung dari jarak pusat ke pusat pengekang lateral dan harus ditentukan
terhadap sumbu kuat maupun symbu lemah dari kolom tersebut (PKKI NI-
5). Dalam penentuan panjang kolom efektif juga harus menentukan nilai
faktor panjang tekuk,Ke, yang tergantung dari kondisi ujung kolom dan
ada atau tidaknya goyangan.
Nilai Ke untuk beberapa jenis kondisi kekangan ujung dan untuk
keadaan denga goyangan serta tanpa goyangan dapat dilihat dalam tabel 2.8.
Tabel 2.8 Nilai Ke untuk kolom-kolom dengan beberapa jenis kekangan ujung
Kelangsingan kolom adalah perbandingan antara panjang efektif
kolom pada arah yang ditinjau terhadap jari-jari girasi penampang kolom
pada arah itu.Jari-jari girasi dihitung berdasarkan luas penampang bruto,
19
dan menggunakan penampang transformasi jika digunakan penampang
komposit.
Kelangsingan = (rumus 2.8)
Jari-jari girasi penampang persegi
(rumus 2.9)
Tahanan tekan kolom ditentukan berdasarkan kelangsingan
penampang kolom pada arah yang paling kritis.Persamaan tahanan tekan
kolom terkoreksi (PKKI NI-5).
(rumus 2.10)
Dimana faktor kestabilan kolom (Cp)
(rumus 2.11)
dengan
(rumus 2.12)
(rumus 2.13)
Keterangan :
A : Luas penampang bruto
Fc* : Kuat tekan terkoreksi sejajar serat (setelah dikalikan semua faktor koreksi
kecuali faktor stabilitas kolom, Cp)
E05′ : Nilai modulus elastis lentur terkoreksi pada persentil ke-5
Pe : Tahanan tekuk kritis (Euler) pada arah yang ditinjau
P0′ : Tahanan tekan aksial terkoreksi sejajar serat pada kelangsingan kolom sama
dengan nol
C : 0,80 untuk batang masif
20
c : Faktor tahanan tekan =
0,90 s : Faktor tahanan
stabilitas =0,85 Persamaan
nilai modulus elastisitas lentur
terkoreksi pada persentil
kelima
(rumus 2.14)
Dengan :
Ew′ : Modulus elastisitas lentur yang telah dikalikan dengan faktor koreksi CM,
Ct, Cpt, dan CF
KVE : Nilai banding antara standart deviasi/penyimpangan dengan nilai
ratarata dalam pengujian modulus elastisitas lentur
Dari hasil pengujian beberapa jenis kayu (Hoyle,1978), nilai KVEdiperoleh
sebesar 0,2 dan jika disubstitusikan pada persamaan, maka
(rumus 2.15)
2.5 Sambungan
Pada konstruksi kayu sering diperlukan sambungan yang berfungsi
untuk memperpanjang batang kayu (overlapping connection) atau
menggabungkan beberapa batang kayu pada satu buhul/joint.Kegagalan
konstruksi kayu sering diakibatkan oleh gagalnya sambungan daripada
kegagalan material kayu itu sendiri.
Beberapa hal yang menyebabkan rendahnya kekuatan sambungan
pada konstruksi kayu menurut Awaludin (2002) adalah sebagai berikut : a.
Terjadinya pengurangan luas tampang
b. Terjadinya penyimpangan arah serat
c. Terbatasnya luas sambungan
Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada sambungan :
a. Eksentrisitas
b. Sesaran/slip
c. Mata kayu
21
A. Analisis sambungan paku
Dalam pembuatan rancangan kuda-kuda ini menggunakan alat
sambung paku. Paku bulat merupakan jenis paku yang lebih mudah
diperoleh dari pada paku ulir.Paku ulir (deformed nail) memiliki koefisien
gesekan yang lebih besar dari pada paku bulat sehingga tahanan cabutnya
lebih tinggi.
Tahanan lateral sambungan dengan alat sambung paku dihitung
berdasarkan ketentuan-ketentuan yang ada pada SNI-5 Tata cara
perencanaan konstruksi kayu (2002).
I. Tahanan lateral acuan
Tahanan lateral acuan dari suatu sambungan yang menggunakan
paku satu irisan yang dibebani secara tegak lurus terhadap sumbu alat
pengencang dan dipasang tegak lurus sumbu komponen struktur,
diambil sebagai nilai terkecil dari nilai-nilai yang dihitung
menggunakan semua persamaan pada tabel dan dikalikan dengan
jumlah alat pengencang (nl). Untuk sambungan yang terdiri atas tiga
komponen sambungan dengan dua irisan, tahanan lateral acuan diambil
sebesar dua kali tahanan lateral acuan satu irisan yang terkecil. Tabel
2.9 Tahanan lateral acuan satu paku (Z) pada sambungan dengan satu
irisan yang menyambung dua komponen.
Moda kelelehan Tahanan lateral (Z)
Is
IIIm
dengan :
IIIs
dengan :
IV
Catatan :
√
√
22
p :kedalaman penetrasi efektif batang alat pengencang pada komponen
pemegang.
KD : 2,2 : untuk D ≤ 4,3 mm
0,38D+0,56 : untuk ,3 mm ≤ D ≤ 6,4 mm4
3,0 : untuk D ≥ 6,4 mm
Re : Fem/Fes
Fe : kuat tumpu kayu
114,45G1,84
(N/mm2) dimana G adalah berat jenis kayu kering
oven. Fyb : kuat lentur paku
II. Geometrik sabungan paku
Pada semua arah garis kerja beban lateral terhadap arah serat kayu,
spasi minimum antar alat pengencang dalam suatu baris diambil
sebesar 10D bila digunakan pelat sisi dari kayu dan minimal 7D untuk
pelat sisi dari baja.
Pada semua arah garis kerja beban lateral terhadap arah serat kayu, spasi
minimum antar baris adalah 5D.
Jarak minimum dari ujung komponen struktur ke pusat alat
pengencang terdekat diambil sebagai berikut : a. Untuk beban tarik
lateral
15D untuk pelat sisi dari kayu
10D untuk pelat sisi dari baja, dan
b. Untuk beban tekan lateral
10D untuk pelat sisi dari kayu
5D untuk pelat sisi dari baja
Jarak minimum dari tepi komponen struktur ke pusat alat pengencang terdekat
diambil sebesar :
5D pada tepi yang tidak dibebani
10D pada tepi yang dibebani
III. Faktor koreksi sambungan paku
23
1. Kedalaman penetrasi (Cd)
Tahanan lateral acuan dikalikan dengan faktor kedalaman penetrasi (p),
sebagaimana dinyatakan
Untuk : p ≥ 12D maka Cd= 1,00
6D ≤ p ≤ 12D Cd= p/12D
P ≤ 6
D Cd= 0,00
2. Serat ujung (Ceg)
Tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor serat ujung, Ceg =
0,67, untuk alat pengencang yang ditanamkan ke dalam serat ujung kayu.
3. Sambungan paku miring (Ctn)
Untuk kondisi tertentu, penempatan paku pada kayu harus dilakukan
secara miring (tidak tegak lurus). Pada sambungan seperti ini,
tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor paku miring Ctn
sebesar 0,83.
4. Sambungan diafragma (Cdi)
Faktor koreksi ini hanya berlaku untuk sambungan rangka kayu dengan
plywood seperti pada struktur diafragma atau shear wall (dinding geser).
Nilai faktor koreksi ini umumnya lebih besar dari pada 1,00.
B. Sambungan takikan (sambungan gigi)
Sambungan yang dapat diaplikasikan pada model kuda-kuda adalah
sambungan gigi tunggal.Pada sambungan gigi tunggal, dalamnya gigi (tm) tidak boleh
melebihi 1/3 h, yang mana h adalah tinggi komponen struktur mendatar. Panjang kayu
muka lm harus lebih besar atau sama dengan 1,5 h. Pada pertemuan takikan, kayu
diagonal harus dipotong menyiku dengan sudut 90°.
Persamaan gaya tekan terfaktor (Nu)
(rumus 2.16)
Dimana :
Nu : gaya tekan terfaktor
24
α : sudut antara komponen struktur diagonal terhadap komponen struktur mendatar
v : faktor tahanan geser = 0,75
λ : faktor waktu sesuai dengan jenis pembebanan lm : panjang
kayu muka b : lebar komponen struktur mendatar Fv′ :
kuat geser sejajar serat terkoreksi em : eksentrisitas pada
penampang neto akibat adanya coakan sambungan.
C. Sambungan Pasak
Pada prinsipnya Pasak adalah suatu benda yang dimasukan sebagian, pada
bidang sambungan, dalam tiap-tiap bagian kayu yang disambung, untuk
memindahkan beban dari bagian yang satu kepada yang lain.
Pasak terdiri atas 3 macam
a. Pada bidang sambungan, dimasukan ke dalam takikan-takikan didalam
bagian-bagian kayu yang disambung
b. Pada bidang sambungan, dimasukan didalam bagian-bagian kayu dengan
cara “dipress”.
c. Kombinasi antara (a) dan (b)
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam sambungan dengan “pasak” adalah :
a. Pasak hanya boleh dibuat dari kayu keras, besi atau baja.
b. Pasak kayu keras yang mempunyai tampang persegi panjang,
memasangnya harus sedemikian rupa sehingga serat-seratnya terletak
sejajar dengan seratserat batang-batang kayu yang disambung.
c. Jika dalam suatu sambungan dipergunakan alat-alat penyambung yang
khusus keluaran dari perusahaan maka harus menggunakan daftar
kekuatan yang dikeluarkan oleh perusahaan yang bersangkutan atau
oleh hasil laboratorium resmi di Indonesia.
d. Koefisien keamanan yang dipergunakan : Kekuatan pasak dikalikan
dengan faktor 2/3, 5/6 atau 1,25. Untuk kondisi sebagai berikut :
2/ 3 :
- Konstruksi yang selalu terendam air
- Konstruksi yang terlindungi tetapi kemungkinan besar kadar lengas
kayu selalu tinggi 5/6 :
25
- Konstruksi yang tidak terlindungi tetapi kayu tersebut dapat
mengering dengan cepat
1.25 :
- Jika muatan terdiri atas muatan tetap dan tidak tetap
- Jika muatan terdiri atas muatan tetap dan angina
Jenis-jenis pasak
1. Pasak Sederhana
Kekuatan sambungan dengan pasak ini adalah sebagai berikut :
(Kekuatan ijin diambil diabil yang terkecil dari harga-harga s1, s2 atau s3)
(rumus
2.17)
(rumus 2.18)
(rumus 2.19)
Keterangan :
S = Kekuatan sambungan dengan pasak
U = Panjang
pasak b =
lebar pasak t
= ½ dari
tebal pasak
// = Tegangan geser ijin sejajar serat kayu
tk // = Tegangan tekan ijin sejajar serat kayu
tk = Tegangan tekan ijin bersudut dengan serat kayu
26
Gambar 2.2 Pasak Kayu
Gambar 2.3. Detail Pasak Kayu
2. Pasak Semi-Modern
27
Pasak Kubler
Pasak kayu yang agak modern adalah pasak kayu model “Kubler” yang
berbentuk bulat. Pasak kubler dan takikannya dibuat dengan alat-alat
khusus. Terbuat dari kayu keras yang tahan terhadap geseran. Misalnya :
Jenis kesambi, merbau dan sebagainya. Beberapa sarat yang berhubungan
dengan ukuran, kekuatan ijin dan jarak pasak kubler adalah sebagai
berikut :
Gambar 2.4. Pasak Kubler
Gambar 2.5. Jarak Pasak
28
Dianjurkan agar pemasangan pasak kayu kubler diatur sedemikian rupa
sehingga serat-serat kayu dari pasak kayu kubler sejajar dengan serat-serat
batang kayu yang disambung.
Hal yang dipergunakan sebagai alasan diatas adalah :
a. Susut kayu tegak lurus sertat kayu ternyata jauh lebih besar daripada susut
kayu arah sejajar kayu.
b. Geseran arah tegak lurus serat-serat kayu tidak begitu jelas dan tidak
begitu berarti.
Batang yang mana yang dijadikan acuan ?
Yang menjadi patokan arah serat kayu adalah arah serat kayu dari batang yang
berakhir pada titik buhul
Gambar 2.6. Arah Serat Pasak
Kubler sebagai orang pertama yang menerapkan prinsip pendukung pada
sambungan-sambungan.
Pertama :
Sambungan tidak menggunakan prinsip pendukung. Akibatnya
batang tepi mendapat beban tarik primer yang tegak lurus serat. Hal ini
menimbulkan bahaya retak.
Keuntungannya, mudah dalam pelaksanaanya.
Kedua :
29
Sambungan dengan menggunakan prinsip pendukung, akibatnya bahaya
Gambar 2.7. Sambungan Batang Tepi
retak akibat tarikan diagonal dalam batang tepi pada sambung an menjadi kecil.
Top Related