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
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
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.
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
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.
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
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
tampang persegi empat panjang, memasangnya harus sedemikian sehingga serat-
seratnya terletak sejajar dengan serat –serat batang- batang kayu yang disambung.
BAB III
METODE PELAKSANAAN
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
BAB IV
PERHITUNGAN DAN ANALISA
Persiapan
Design
Perhitungan
Cek Struktur
Tidak aman Aman
Selesai
Analisa
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
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 :
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
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
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