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.