1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Struktur

Dalam perencanaan kayu harus dipenuhi syarat-syarat berikut:

1) Analisa struktur harus dilakukan dengan cara-cara mekanika teknik

yang baku.

2) Analisa dengan komputer, harus menunjukkan prinsip cara kerja

program dan harus ditunjukkan dengan jelas data yang dimasukkan

serta penjelasan data keluaran.

3) Percobaan model diperbolehkan bila diperlukan untuk menunjang

analisis teoritis.

4) Analisis struktur harus dilakukan dengan model-model matematis

yang menstimulasikan keadaan struktur yang sesungguhnya dilihat

dari segi sifat bahan dan kekuatan unsur-unsurnya.

5) Bila cara perhitungan menyimpang dari tata cara ini, maka harus

mengikuti persyaratan sebagai berikut:

a) Struktur yang dihasilkan dapat dibuktikan dengan perhitungan

dan atau percobaan yang cukup aman.

b) Tanggung jawab atas penyimpangan, dipikul oleh perencana

dan pelaksana yang bersangkutan.

c) Perhitungan dan atau percobaan tersebut diajukan kepada

panitia yang ditunjuk oleh pengawas lapangan, yang terdiri dari

ahli-ahli yang diberi wewenang menentukan segala keterangan

dan cara-cara tersebut. Bila perlu, panitia dapat meminta

diadakan percobaan ulang, lanjutan atau tambahan. Laporan

panitia yang berisi syarat-syarat dan ketentuan penggunaan

cara tersebut mempunyai kekuatan yang sama dengan tata

cara ini.

2

1.2 Beban dan Kombinasi Pembebanan

Beban nominal adalah beban yang ditentukan di dalam Pedoman

Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung.

Beban nominal yang harus ditinjau adalah:

D: dead load (beban mati) yang diakibatkan oleh berat konstruksi

permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap,

tangga dan peralatan layan tetap.

L : live load (beban hidup) yang ditimbulkan oleh penggunaan

gedung, termasuk pengaruh kejut tetapi tidak termasuk beban

lingkungan seperti angin, hujan dan lain-lain.

La (beban hidup 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 : wind (beban angin) termasuk dengan memperhitungkan bentuk

aerodinamika bangunan dan peninjauan terhadap pengaruh angin

topan, puyuh dan tornado bila diperlukan.

E : earthaquake (beban gempa) yang ditentukan menurut SNI 03-

1726-1989 atau penggantinya.

1.3 Kombinasi Pembebanan

Kecuali ditentukan lain, struktur dan sambungannya harus

direncanakan dengan menggunakan kombinasi pembebanan berikut ini:

1,4 D (1)

1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) (2)

1,2 D + 1,6 (La atau H) + (0,5 L atau 0,8 W) (3)

1,2 D + 1,3 W + 0,5 L + 0,5 (La atau W) (4)

1,2 D 1,0 E + 0,5 L (5)

0,9 D (1,3 W atau 1,0 E) (6)

Pengecualian: faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebanan

pada persamaan (3), (4), (5) harus sama dengan 1,0 untuk garasi parkir,

3

daerah yang digunakan untuk pertemuan umum, dan semua daerah di

mana beban hidup lebih besar dari pada 5 KPa.

1.4 Kuat Acuan Berdasarkan atas Pemilihan Secara Mekanis

Pemilihan secara mekanis untuk mendapatkan medulus

elastisitas lentur harus dilakukan dengan mengikuti standar pemilihan

mekanis yang baku. Berdasarkan modulus elastisitas lentur yang

diperoleh secara mekanis, kuat acuan lainnya dapat diambil mengikuti

Tabel 1.1. Kuat acuan yang berbeda dengan Tabel 1.1 dapat digunakan

apabila ada pembuktian secara eksperimental yang mengikuti standar-

standar eksperimental yang baku.

Tabel 1.1. Nilai kuat acuan (MPa) berdasarkan atas pemilihan secara mekanis pada kadar air 15 %

Kode

mutu

Modulus

elastisitas

Lentur (Ew)

Kuat

Lentur

(Fb)

Kuat tarik

// serat

(Ft)

Kuat

tekan //

serat (Fc)

Kuat

Geser

(Fv)

Kuat tekan

tegak lurus

serat Fc

E 26 25000 66 60 46 6.6 24

E 25 24000 62 58 45 6.5 23

E 24 23000 59 56 45 6.4 22

E 23 22000 56 53 43 6.2 21

E 22 21000 54 50 41 6.1 20

E 21 20000 56 47 40 5.9 19

E 20 19000 47 44 39 5.8 18

E 19 18000 44 42 37 5.6 17

E 18 17000 42 39 35 5.4 16

E 17 16000 38 36 34 5.4 15

E 16 15000 35 33 33 5.2 14

E 15 14000 32 31 31 5.1 13

E 14 13000 30 28 30 4.9 12

E 13 12000 27 25 28 4.8 11

E 12 11000 23 22 27 4.6 11

E 11 10000 20 19 25 4.5 10

E 10 9000 18 17 24 4.3 9

4

Tabel 1.2. Kode mutu dari beberapa kayu perdagangan

No Nama kayu Kadar air (%) Ew (MPa) Kode mutu

1 Kapur 12

15

13000

12854

E13

2 Kempas 12

15

18500

17526

E18

3 Keruing 12

15

14300

13616

E14

4 Merbau 15 15400 E16

5 Mersawa 12

15

15700

13490

E14

6 Ramin 12

15

15000

12983

E14

7 Balau 12

15

15000

12983

E14

8 Meranti 12

15

12200

11940

E12

Untuk kayu dengan serat tidak lurus dan atau mempunyai cacat kayu,

estimasi nilai modulus elastisitas lentur acuan dari Tabel 1.2 harus

direduksi dengan mengikuti ketentuan pada SNI 03-3527-1991 UDC

691.11 tentang Mutu Kayu Bangunan, yaitu dengan mengalikan estimasi

nilai modulus elastisitas lentur acuan dengan rumus:

Ew = 16.000 0.7 , dengan nilai rasio tahanan seperti pada Tabel 1.3.

Tabel 1.3. Nilai rasio tahanan

Kelas Mutu Nialai Rasio Tahanan

A

B

C

0,80

0,63

0,50

5

Nilai rasio tahanan kayu tergantung pada Kelas mutu kayu, sedangkan

kelas mutu kayu ditetapkan dengan mengacu pada Tabel 1.4.

Tabel 1.4. Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu

No Macam cacat Kelas mutu A Kelas mutu B Kelas mutu C

1 Mata kayu:

Terletak di muka

lebar

Terletak di muka

sempit

1/6 lebar kayu

1/8 lebar kayu

lebar kayu

1/6 lebar kayu

lebar kayu

lebar kayu

2 Retak 1/5 tebal kayu 1/6 tebal kayu tebal kayu

3 Pingul 1/10 tebal atau

lebar kayu

1/6 tebal atau

lebar kayu

tebal atau

lebar kayu

4 Arah serat 1:13 1:9 1:6

5 Saluran damar 1/5 tebal kayu

eksudasi tidak

diperlukan

2/5 tebal kayu tebal kayu

6 Gubal diperkenankan diperkenankan diperkenankan

7 Lubang serangga Diperkenankan

asal terpencar

dan ukuran

dibatasi dan

tidak ada tanda-

tanda serangga

hidup

Diperkenankan

asal terpencar

dan ukuran

dibatasi dan

tidak ada

tanda-tanda

serangga hidup

Diperkenankan

asal terpencar

dan ukuran

dibatasi dan

tidak ada

tanda-tanda

serangga hidup

8 Cacat lain (lapuk, hati

rapuh,retak melintang)

Tidak

diperkenankan

Tidak

diperkenankan

Tidak

diperkenankan

1.5 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilihan Secara Visual

Pemilihan secara visual harus mengikuti standar pemilihan secara

visual yang baku. Apabila pemeriksaan visual dilakukan berdasarkan

atas pengukuran berat jenis, maka kuat acuan untuk kayu berserat

6

lurus tanpa cacat dapat dihitung dengan menggunakan langkah-

langkah sebagai berikut:

1. Kerapatan (dengan satuan kg/m3) pada kondisi basah (berat dan

volume diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnya lebih kecil

dari 30%) dihitung dengan mengikuti prosedur baku

=

: Wg = berat kayu basah

Vg = volume basah kayu

2. Kadar air, m % (m < 30 %), diukur dengan prosedur baku

m =

x 100 %

Wg dan Wd masing-masing adalah berat kayu basah dan berat kayu

kering oven.

3. Hitung berat jenis pada m % (Gm) dengan rumus:

Gm =

1.000 1+

100

4. Hitung berat jenis dasar (Gb) dengan rumus:

Gb =

1+0,265 ; dengan a =

(30)

30

5. Hitung berat jenis pada kadar air15 % (G15) dengan rumus :

G15 =

10,133

6. Hitung estimasi kuat acuan Modulus Elastisitas Lentur dengan

rumus sebagai berikut:

(MPa) = 10.000 0.7

di mana G = G15

G adalah berat jenis kayu pada kadar air 15 %

7

BAB II

DASAR PERENCANAAN

2.1 Perencanaan Keadaan Batas

Komponen struktur beserta sambungan harus direncanakan

sedemikian sehingga tidak ada keadaan batas yang terlampaui pada

saat struktur tersebut memikul beban rencana yang bekerja.

Keadaan batas tahanan meliputi setiap tahanan yang diperlukan

(gaya atau tegangan) yang ditinjau pada setiap sistem struktur,

komponen struktur atau sambungannya.

2.2 Analisa Struktur

Pengaruh beban terhadap masing-masing komponen struktur dan

sambungannya ditentukan dengan metode analisa struktur elastik.

Analisa tersebut harus memperhitungkan keseimbangan, stabilitas,

kompatibilitas geometrik dan sifat material jangka pendek maupun

jangka panjang. Sebagai alternatif, analisis non linier atau inelastis

dapat digunakan selama data yang mendukung perilaku tersebut

tersedia dan disetujui oleh pihak yang berwenang.

2.3 Modulus elastisitas lentur

Untuk menentukan distribusi beban di dalam struktur statis tak

tentu dan untuk perhitungan lendutan dan keadaan layan lainnya,

harus digunakan nilai modulus elastisitas lentur rerata terkoreksi (Ew),

yang digunakan dalam perencanaan, bergantung pada penggunaannya.

Dalam kasus perencanaan di mana tahanan struktural atau stabilitas

ditentukan berdasarkan perhitungan maka harus digunakan nilai

persentil ke lima terkoreksi (E05) yang ditetapkan sebagai berikut:

E05 = 1,03 Ew {1-1,645(KVE)}

8

Dengan 1,03 adalah faktor koreksi dari nilai Ew yang ditabelkan kepada

nilai Ew beban geser, KVE =

" adalah koefisien variasi nilai EW , yaitu

penyimpangan deviasi standar Ew dibagi dengan nilai rerata EW

Khusus untuk kayu glulam (kayu laminasi struktural), faktor

penyesuaian tersebut adalah 1,05. Modulus elastisitas lentur tidak

perlu dokoreksi terhadap faktor waktu ().

2.4 Kekangan Ujung

Perencanaan sambungan harus konsisten dengan asumsi yang

diambil dalam analisis struktur dan dengan jenis konstruksi yang dipilih

dalam gambar rencana. Dalam rangka sederhana semua sambungan

harus diasumsikan bersifat sendi kecuali bila dapat ditunjukkan melalui

eksperimen atau analisi bahwa sambungan tersebut dapat mengekang

rotasi. Pada kondisi beban rencana, sambungan harus mempunyai

kapasitas rotasi yang memadai untuk menghindari elemen penyambung

terbebani secara berlebihan.

2.5 Pembebanan Jangka Panjang

Analisis yang dilakukan pada struktur dan komponen struktur

yang mengalami deformasi akibat rangkak pada saat memikul beban

kerja, harus memperhitungkan terjadinya tambahan deformasi akibat

rangkak dalam masa layannya apabila deformasi tersebut

mempengaruhi tahanan atau layannya.

2.6 Kondisi Batas Tahanan

Perencanaan sistem struktur, komponen struktur, dan

sambungannya harus menjamin bahwa tahanan rencana di semua

bagain di semua komponen, dan sambungan struktur sama dengan atau

melebihi gaya terfaktor (Ru).

9

2.7 Gaya Terfaktor

Gaya-gaya pada komponen struktur dan sambungannya (Ru)

harus ditentukan dari kombinasi pembebanan sebagaimana diatur

dalam Tabel 2.1.

2.8 Tahanan Rencana

Tahanan rencana dihitung untuk setiap keadaan batas yang

berlaku sebagai hasil kali antara tahan terkoreksi (R), faktor tahanan

() , dan faktor waktu (). Tahanan rencana harus sama dengan atau

melebihi tahanan terfaktor (Ru):

Ru

Dengan R adalah tahanan terkoreksi untuk komponen struktur,

elemen, atau sambungan, seperti tahanan lentur terkoreksi (M),

tahanan geser terkoreksi (V), dan lain-lain.

Begitu pula Ru diganti dengan Mur, Vur dan sebagainya untuk

gaya-gaya pada komponen struktur atau sambungan.

Tahanan terkoreksi harus meliputi pengaruh semua faktor koreksi

yang berasal dari keadaan masa layan dan faktor-faktor koreksi lainnya

yang berlaku. Faktor tahanan (), yang digunakan dalam tata cara ini

dirangkum dalam Tabel 2.2

Faktor waktu yang digunakan dalam kombinasi pembebanan pada

persamaan (2) harus sesuai dengan yang tercantum didalam Tabel 2.1.

10

Tabel 2.1. Faktor Waktu ()

Kombinasi pembebanan Faktor waktu ()

1,4 D 0,6

1,2 D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) 0,7 jika L dari gedung

0,8 jika L dari ruangan umum

1,25 jika L dari kejut

1,2 D + 1,6 (La atau H) + (0,5 L atau 0,8 W) 0,8

1,2 D + 1,3 W + 0,5 L + 0,5 (La atau H) 1,0

1,2 D 1,0 E + 0,5 L 1,0

0,9 D (1,3 W atau 1,0 E) 1,0

Catatan: Untuk sambungan = 1,0 jika dari kejut.

Tabel 2.2 Faktor tahanan ()

Jenis Simbul Nilai

Tekan c 0,90

Lentur 0,85

Stabilitas s 0,85

Tarik 0,80

Geser/punter 0,75

Sambungan 0,65

2.9 Keadaan Batas Kemampuan Layan

Sistem struktur dan komponen struktur harus direncanakan

dengan memperhatikan batas-batas deformasi, simpangan lateral,

getaran, rangkak, atau deformasi lainnya yang dapat mempengaruhi

layan gedung atau struktur kayu yang bersangkutan.

Perencanaan harus melakukan peninjauan terhadap keadaan

batas layan yang meliputi antara lain lendutan jangka pendek,

getaran,rangkak,perubahan deminsi dan pengaruh waktu lainnya.

Lendutan akibat beban-beban harus dibatasi sedemikian sehingga tidak

11

menimbulkan kerusakan pada elemen-elemen struktur atau non

struktur yang terkait.

2.10 Struktur yang Sudah Ada

Ketentuan perencanaan dalam tata cara ini dapat diterapkan

untuk mengevaluasi struktur yang sudah ada. Apabila gedung atau

struktur kayu diubah fungsi atau bentuknya maka harus dilakukan

tinjauan terhadap kemungkinan pengaruh-pengaruh akibat kerusakan

atau perlemahan yang disebabkan perubahan itu.

2.11 Syarat-Syarat Perencanaan

1) Luas bruto dan netto

Luas bruto (Ag) komponen struktur kayu dalam setiap

potongan adalah jumlah luas seluruh elemen penyusun

komponen struktur kayu yang diukur tegak lurus terhadap

sumbu komponen struktur.

Luas netto (An) komponen struktur kayu diperoleh dari luas

bruto dikurangi dengan jumlah material kayu yang hilang

karena adanya lubang bor, baut, paku, coakan, takik dan lain-

lain.

2) Stabilitas

Stabilitas harus dipenuhi oleh sistem struktur secara keseluruhan

maupun oleh komponen struktur pada sistem struktur tersebut.

Perencanaan terhadap stabilitas dilakukan dengan

memperhitungkan pengaruh beban yang ditimbulkan oleh

perubahan bentuk struktur atau komponen struktur sistem pemikul

beban lateral.

3) Pengekang lateral

Pada titik-titik tumpu balok, rangka dan komponen struktur kayu

lainnya,harus disediakan kekangan pada rotasi terhadap sumbu

12

longitudinalnya. Kecuali bila hal tersebut ternyata tidak diperlukan

berdasarkan analisa ataupun percobaan.

4) Kondisi acuan

Tahan acuan (R) dan tahanan acuan sambungan (Z) ditetapkan

berdasarkan kondisi acuan berikut ini:

a. Kondisi kering dengan kadar air setimbang, maksimum tidak

melebihi 19% untuk kayu massif dan 16% untuk produk-

produk kayu yang dilem, serta batas bawah kadar air

setimbang tahunan rerata adalah 6%

b. Nilai tahan acuan berlaku untuk kondisi terekspos secara

berkelanjutan pada temperatur hingga 380C, atau temperatur

yang dapat mencapai 650C pada komponen struktur dan

sambungan, atau temperatur sesaat yang melebihi 930C pada

panel struktural. Komponen struktur kayu dan sambungannya

tidak diperkenankan untuk secara teru-menerus berada pada

temperature di atas 650C. Panel struktur tidak diperkenankan

berada pada temperatur di atas 930C kecuali untuk waktu yang

sangat pendek. Untuk kondisi temperatur diatas 380C secara

berkelanjutan maka harus diberlakukan faktor koreksi

temperatur.

c. Komponen struktur tunggal atau sambungan tanpa pembagi

beban (load sharing) atau aksi komposit.

5) Tahanan terkoreksi

Tahanan terkoreksi dihitung sebagai berikut:

R = R C1C2.Cn

Dengan R adalah tahanan terkoreksi

R adalah tahanan acuan

Ci adalah faktor-faktor terkoreksi

6) Faktor koreksi untuk masa layan

Merupakan hasil perkalian dari beberapa faktor koreksi seperti

berikut:

13

Ci = CMCtCptCrt

Faktor koreksi untuk tahanan meliputi:

CM adalah faktor koreksi layan basah, untuk memperhitungkan

kadar air masa layan yang lebih tinggi dari pada 19% untuk

kayu massif dan 16% untuk produk kayu yang dilem.

Ct adalah faktor koreksi temperatur, untuk memperhitungkan

temperatur layan lebih tinggi daripada 380C secara

berkelanjutan.

Cpt adalah faktor terkoreksi pengawetan kayu, untuk

memperhitungkan pengaruh pengawetan terhadap produk-

produk kayu dan sambungan. Nilai faktor koreksi ditetapkan

berdasarkan spesifikasi pemasok, ketentuan, atau tata cara yang

berlaku.

Crt adalah faktor koreksi tahan api, untuk memperhitungkan

pengaruh perlakuan tahan api terhadap produk-produk kayu

dan sambungan. Nilai faktor koreksi ditetapkan berdasarkan

spesifikasi pemasok, ketentuan atau tata cara yang berlaku.

7) Faktor koreksi tambahan untuk sambungan struktural

Sebagai tambahan dari faktor-faktor koreksi yang dibahas

sebelumnya, hal-hal berikut ini berlaku untuk sambungan:

Cdi adalah faktor koreksi diafragma, untuk memperhitungkan

peningkatan tahanan paku-paku yang digunakan pada struktur

diafragma.

Cg adalah faktor koreksi aksi kelompok, untuk memperhitungkan

pembebanan yang tidak merata dari baris alat pengencang

majemuk.

C adalah faktor koreksi geometri, untuk memperhitungkan geometri

sambungan yang tidak lazim.

Cd adalah faktor koreksi penetrasi, untuk menghitung reduksi tahan

alat pengencang.

14

Ceg adalah faktor koreksi serat ujung, untuk memperhitungkan

reduksi tahan alat pengencang yang dipasang pada serat ujung.

Cst adalah faktor koreksi pelat baja sisi, untuk sambungan geser

dengan pelat baja sisi berukuran 100 mm.

Ctn adalah faktor koreksi paku miring, untuk sambungan paku.

15

BAB III

PERENCANAAN BATANG TARIK

Komponen struktur tarik yang mendukung beban aksial tarik maupun

desak sering dijumpai pada struktur rangka kuda-kuda. Gaya aksial tarik

maupun desak memiliki garis kerja gaya yang sejajar dan berimpit dengan

sumbu pajang batang. Secara umum, perencanaan komponen tarik bertujuan

untuk mengetahui luas penampang batang minimum yang diperlukan. Apabila

dimensi komponen struktur tarik telah ditetapkan maka analisis berupa cek

terhadap luas penampang yang telah ada dapat dilakukan.

Pada penentuan ukuran batang tarik harus diperhatikan adanya

perlemahan, karena adanya alat sambung, seperti paku, baut, pelat kokot dan

lain sebagainya. Dengan digunakan alat sambung tersebut akan mengurangi

adanya luas tampang dari batang, yaitu akibat adanya lubang di tempat alat

penyambung tersebut. Akibat adanya lubang, tegangan pada kayu tidak

merata lagi, tetapi akan timbul pemusatan tegangan di sekitar lubang

tersebut.

Bila dilihat dari diagram tegangannya, disekitar lubang jauh lebih besar

dari tegangan di tepi batang.

Mengingat adanya perlemahan karena adanya lubang alat penyambung,

maka dalam menentukan ukuran balok/batang perlu diingat adanya

16

perlemahan yang disesuaikan dengan alat sambung yang digunakan. Rumus

yang digunakan adalah sebagai berikut:

=

Daftar perlemahan batang dari macam-macam alat sambung antara lain:

1) Sambungan dengan paku : 10 15%

2) Sambungan dengan baut + gigi : 20 25%

3) Sambungan dengan pelat kokot atau pasak cincin : 20%

4) Sambungan dengan pasak dari kayu : 30%

5) Sambungan dengan perekat/Lim : 0%

PERENCANAAN KOMPONEN STRUKTUR TARIK:

3.1 Gaya Tarik Terfaktor

Komponen strukur tarik harus direncanakan dengan memenuhi

ketentuan sebagai berikut:

Tu T

di mana : Tu adalah gaya tarik terfaktor

adalah faktor waktu

t adalah faktor tahanan tarik sejajar serat = 0.8

T adalah tahan tarik terkoreksi

3.2 Tahanan Tarik Terkoreksi

Sejajar serat

Tahanan tarik terkoreksi pada komponen struktur tarik konsentris,

T, ditentukan pada penampang tarik kritis. Tahanan tarik terkoreksi

adalah hasil dari perkalian kuat tarik sejajar serat terkoreksi dengan

luas penampang neto seperti pada persamaan berikut:

T =

di mana : adalah kuat tarik sejajar serat terkoreksi

17

adalah luas penampang neto

Tegak lurus serat

Apabila gaya tarik tegak lurus serat tidak dapat dihindari maka

perkuatan mekanis harus diadakan agar mampu memikul gaya tarik

yang terjadi.

3.3 Kuat Tarik Terkoreksi

Kuat tarik sejajar serat terkoreksi diperoleh dengan cara

mengalikan kuat tarik sejajar serat acuan dengan nilai faktor koreksi

massa layan seperti pada persamaan berikut:

= CMCtCpCFCrtFt

3.4 Batang Tarik Tersusun

Mengenai batang tarik, baik tunggal maupun ganda, kekuatannya

sama, yang penting dalam konstruksi untuk batang tarik adalah luas

penampangnya. Untuk batang tarik ganda dengan ukuran panjang,

maka dalam penyatuan batang-batangnya digunakan perangkai (kloss).

Penggunaan kloss dimaksudkan supaya batang yang menahan beban

tarik bekerja lebih baik, bila ada beban-beban sekunder pada batang

tersebut.

Komponen struktur tersusun, termasuk batang mejemuk rangka

atap, batang diafragma, batang penyokong, dan komponen struktur

serupa, adalah komponen struktur yang terdiri dari dua atau lebih

elemen sejajar yang digabung dari bahan dengan tahanan dan kekuatan

yang sama. Tahanan komponen struktur tersusun tersebut harus

ditentukan sebagai jumlah dari tahan elemen masing-masing selama

tahanan sambungannya juga dapat menjamin terjadinya distribusi gaya

tarik aksial di antara elemen-elemen tersebut yang sebanding dengan

luas masing-masing elemen. Pengaruh perlemahan akibat sambungan

antar elemen harus ditinjau dalam perencanaan.

18

BAB IV

PERENCANAAN BATANG TEKAN

Elemen struktur dengan fungsi utama mendukung tekan sering

dijumpai pada struktur truss atau frame. Pada struktur truss sering dijumpai

pada kuda-kuda kayu, sedangkan struktur frame, elemen struktur ini lebih

dikenal dengan nama kolom

Perencanaan dimensi batang tekan lebih sulit dari pada perencanaan

batang tarik, karena perilaku tekuk lateral menyebabkan timbulnya momen

sekunder selain gaya aksial tekan. Perilaku tekuk ini dipengaruhi oleh nilai

kelangsingan kolom yaitu nilai banding antara panjang efektif kolom dengan

jari-jari girasi penampang kolom. Apabila nilai kelangsingan sangat kecil

(kolom pendek), maka serat-serat kayu pada penampang kolom akan gagal

tekan. Tetapi bila angka kelangsingan kolom sangat tinggi (kolom langsing),

maka kolom akan mengalami kegagalan tekuk dan serat-serat kayu belum

mencapai kuat tekannya atau bahkan masih ada pada kondisi elastik.

Kebanyakan kolom memiliki nilai kelangsingan diantara kedua nilai ekstrim

tersebut yang disebut intermediate column.

Ketahanan sebuah kolom tergantung pada perbandingan panjang dibagi

ukuran melintang. Kapasitas beban batas/limit dari sebuah kolom pendek

tergatung hanya pada kekuatan bahan yang dipakai dan hanya pada kekuatan

melintangnya.

Sebuah kolom panjang dapat runtuh akibat beban yang jauh lebih kecil

daripada beban batas (ultimit load) kolom pendek. Jika ditambah beban P yang

bekerja pada sebuah kolom panjang akan mencapai batas Pcr secara tiba-tiba

menjadi tidak stabil dan melengkung ke arah lateral, peristiwa ini yang disebut

tekuk (bukling).

19

Jika sebuah kolom mengalami penekukan, maka kolom itu tidak dapat

lebih jauh memikul penambahan beban. Untuk beban P > Pcr, kolom akan

mengalami deformasi terus-menerus hingga runtuh. Persamaan untuk beban

kritis pada kolom dengan ujung sendi telah ditentukan oleh ahli metematika

dari Swiss L.Euler (1783).

Pcr = 2

2

Keterangan:

E = Modulus Elastisitas Bahan Kolom

I = Momen Inersia Minimum dari Penampang

le = panjang efektif kolom (panjang tekuk)

Dengan membagi Pcr dengan luas penampang kolom maka didapat nilai

tegangan kritis:

=

atau =

2

2

20

PERENCANAAN KOMPONEN STRUKTUR

Perencanaan batang tekan untuk komponen struktur yang mengalami gaya

tekan aksial dan gaya tekan tumpu sesuai standart SNI 2002 sebagai berikut:

4.1 Gaya Tekan Terfaktor

Komponen struktur tekan harus direncanakan sedemikian

sehingga:

Pu

di mana : Pu = gaya tekan terfaktor

= faktor waktu

= 0,9 adalah faktor tahanan tekan sejajar serat

P = tahanan terkoreksi

Tahanan koreksi adalah hasil dari perkalian tahanan acuan dengan

faktor-faktor koreksi.

Komponen struktur yang memikul gaya-gaya aksial setempat harus

mendapatkan pendetailan tahanan dan kesetabilan yang cukup pada

daerah bekerjanya gaya-gaya tersebut. begitu pula, komponen struktur

harus memiliki tahanan rencana lokal dan stabilitas pelat badan yang

cukup pada tumpuan balok dan pada lokasi gaya-gaya transversal yang

bekerja.

4.2 Panjang Efektif dan Kelangsingan

Panjang efektif kolom

Panjang kolom tidak terkekang atau panjang bagian kolom tidak

terkekang (l), harus diambil sebagai jarak pusat ke pusat pengekang

lateral. Panjang kolom tak terkekang harus ditentukan baik terhadap

sumbu kuat maupun terhadap sumbu lemah dari kolom tersebut.

Panjang kolom efektif = le

Pada arah yang ditinjau harus diambil sebagai Kel1 di mana Ke

adalah faktor panjang tekuk untuk komponen struktur tekan, l1 adalah

21

panjang total dalam bidang sumbu bebas bahan. Ke tergantung pada

kondisi ujung kolom dan ada atau tidak adanya goyangan.

Untuk kolom tanpa goyangan pada arah yang ditinjau, faktor

panjang tekuk (Ke), harus diambil sama dengan satu kecuali jika

analisis memperlihatkan bahwa kondisi kekangan ujung kolom

memungkinkan digunakannya faktor panjang tekuk yang lebih kecil

daripada satu.

Untuk kolom dengan goyangan pada arah yang ditinjau, faktor

panjang tekuk, harus lebih besar dari pada satu dan ditentukan

berdasarkan analisis mekanika dengan memperhitungkan kondisi

kekangan ujung kolom.

Nilai Ke untuk beberapa jenis kondisi kekangan ujung dan untuk

keadaan dengan goyangan serta tanpa goyangan dapat ditentukan

dengan menggunakan hubungan pada gambar berikut:

22

Kelangsingan kolom

Kelangsingan kolom adalah perbandingan antara panjang efektif

kolom pada arah yang ditinjau terhadap jari-jari girasi penampang

kolom pada arah itu, atau:

Kelangsingan =

Jari-jari girasi dihitung berdasarkan luas penampang bruto dan

menggunakan penampang transformasi jika digunakan penampang

komposit.

Nilai kelangsingan kolom

, tidak boleh melebihi 175

Jari-jari girasi penampang persegi :

r = 3

12 =

1

12 = 0,2887 b (b

23

Faktor kesetabilan kolom (Cp) dihitung sebagai berikut:

Cp = 1+

2

1+

2

2

di mana : =

= 205

2 =

205

2

di mana :

A adalah luas penampang bruto (mm2)

adalah kuat tekan terkoreksi sejajar serat (setelah dikalikan

semua faktor koreksi kecuali Cp )(N)

05 adalah nilai modulus elastik lentur terkoreksi pada persentil

ke lima, (MPa)

adalah tahanan tekuk kritis (Euler) pada arah yang ditinjau

(N)

Po adalah tahanan tekan aksial terkoreksi sejajar serat pada

kelangsingan kolom sama dengan nol, (N)

C = 0,80 untuk batang massif

= 0,85 untuk tiang dan pancang bundar

= 0,90 untuk glulam (kayu laminasi struktur) dan kayu

komposit struktural.

adalah faktor tahan tekan = 0,80

adalah faktor tahanan stabilitas = 0,85

Nilai modulus elastisitas lentur terkoreksi pada persentil kelima

(E05) untuk balok massif dihitung berdasarkan persamaan:

05 = 1,03

1 1,645

adalah modulus elastisitas lentur yang telah dikalikan

dengan faktor koreksi CM//, Ct//,Cpt// dan CF

KVE adalah nilai banding antara standar deviasi/penyimpangan

dengan nilai rata-rata dalam pengujian modulus elastisitas

24

lentur. Dari hasil pengujian untuk beberapa jenis kayu nilai

KVE diperoleh sebesar 0,2. Apabila nilai KVE sebesar 0,2

disubstitusi pada rumus di atas maka E05 = 0,69 EW

25

BAB V

SAMBUNGAN

Karena alasan geometrik, pada konstruksi kayu sering diperlukan

sambungan yang berfungsi untuk memperpanjang batang kayu atau

menggabungkan beberapa batang kayu pada satu buhul. Kegagalan pada

sambungan dapat berupa: pecahnya kayu di antara dua alat sambung,

bengkoknya alat sambung itu sendiri, atau lendutannya sudah melampaui

nilai toleransi. Yang perlu mendapat perhatian dalam konstruksi kayu adalah

tempat-tempat sambungan, karena di tempat-tempat sambungan merupakan

titik terlemah.

Beberapa hal yang menyebabkan rendahnya kekuatan sambungan pada

konstruksi kayu:

1. Terjadinya pengurangan luas tampang

Pemasangan alat sambung seperti baut, pasak dan gigi menyebabkan

berkurangnya luas efektif penampang kayu yang disambung sehingga

kuat dukung batangnya menjadi lebih rendah bila dibandingkan dengan

batang yang berpenampang penuh.

2. Terjadinya penyimpangan arah serat

Pada buhul sering terdapat gaya yang sejajar serat pada satu batang,

tetapi tidak sejajar serat dengan batang yang lain. Karena kekuatan

kayu yang tidak sejajar serat lebih kecil dari pada yang sejajar serat,

maka kekuatan sambungan harus didasarkan [ada kekuatan kayu yang

tidak sejajar serat (kekuatan yang kecil)

3. Terbatasnya luas sambungan

Kayu memiliki kuat geser sejajar serat yang kecil sehingga mudah pecah

apabila beberapa alat sambung dipasang bersamaan. Oleh karena itu,

dalam penempatan alat sambung disyaratkan jarak minimum alat

26

sambung agar kayu terhindar dari kemungkinan pecah. Dengan adanya

ketentuan jarak tersebut, maka luas efektif sambungan (luas yang dapat

digunakan untuk penempatan alat sambung) menjadi berkurang dengan

sendirinya.

Efektifitas suatu alat sambung dapat diukur berdasarkan kuat dukung

yang disambung oleh sambungan dibandingkan dengan kuat ultimit kayu

yang di sambungnya.

Ciri-ciri alat sambung yang baik:

1. Pengurangan luas kayu yang digunakan untuk penempatan alat

sambung relatif kecil atau bahkan nol.

2. Memiliki nilai banding antara kuat dukung sambungan dengan kuat

ultimit batang yang disambung tinggi.

3. Menunjukkan perilaku pelelehan sebelum mencapai keruntuhan(daktail)

4. Memiliki angka penyebaran panas yang rendah

5. Murah dan mudah digunakan

5.1 Sambungan Baut

Alat sambung baut umumnya difungsikan untuk mendukung

beban tegak lurus sumbu panjangnya. Kekuatan sambungan baut

ditentukan oleh kuat tumpu kayu, tegangan lentur baut, dan angka

kelangsingan (nilai banding antara panjang baut pada kayu utama

dengan diameter baut). Bila kelangsingan kecil, baut sangat kaku dan

distribusi tegangan tumpu kayu di bawah baut akan terjadi secara

merata. Semakin tinggi angka kelangsingan baut, maka baut mulai

mengalami tekuk dan tegangan tumpu kayu terdistribusi secara tidak

merata. Distribusi tegangan terlihat seperti pada gambar berikut:

27

Perencanaan sambungan baut berdasarkan SNI-5 (2002) dengan urutan

sebagai berikut:

1) Tahanan Lateral

Tahanan lateral sambungan dengan alat sambung baut dihitung

dengan persamaan;

Zu Z

di mana :

Zu = tahanan perlu sambungan

= faktor waktu sesuai tabel (faktor waktu, untuk tahanan

tarik alat pengencang = 1,0)

= faktor tahanan sambungan = 0,65 sesuai tabel

= tahanan terkoreksi sambungan, diperoleh dari hasil

perkalian antara tahan acuan sambungan dengan faktor -

faktor koreksi

2) Tahanan Lateral Acuan

Tahanan lateral acuan dari sambungan yang menggunakan

baut satu irisan dengan beban 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 5.1, yaitu nilai

tahanan lateral untuk sambungan yang terdiri atas dua komponen

sambungan dengan satu irisan. Sedangkan Tabel 5.2 untuk

sambungan tiga komponen dengan dua irisan. Tahanan lateral

acuan diambil nilai tahan acuan yang terkecil.

28

Tabel 5.1. Tahanan lateral acuan baut(Z)untuk satu alat satu pengencang dengan satu irisan yang menyambung

dua komponen (tampang satu)

Mode Kelelahan Persamaan yang berlaku

Im Z =

0,83

Is Z =

0,83

II Z =

0,93

dengan:

kl =

+22 1++

2 +2

2 1+

1+

IIIm Z =

1,043 1+2

dengan:

k2 = (-1)+ 2 1 + +2 1+2 2

3 2

IIIs Z =

1,043 2+

dengan:

k3 = (-1)+ 2 1+

+

2 2+ 2

3 2

IV

Z = 1,042

2

3 1+

Catatan: Rt = tm/ts Re = Fem/Fes = 1 + 0,25

90

D = diameter baut

29

Tabel 5.2. Tahanan lateral acuan baut (Z) untuk satu baut dengan dua irisan yang menyambung tiga komponen

(tampang dua)

Mode Kelelahan Persamaan yang berlaku

Im Z =

0,83

Is Z =

1,66

IIIm Z =

2,084 2+

dengan: k4 = (-1)+ 2 1+

+

2+ 2

3 2

IV

Z = 2,082

2

3 1+

Catatan : Re = Fem/Fes = 1+ 0,25(

900 )

3) Kuat Tumpu Kayu

Kuat tumpu untuk beberapa diameter (D) dan berat jenis

kayu (G) serta sudut terbesar dari arah gaya terhadap serat kayu

(tm : tebal kayu utama, ts; tebal kayu samping), dapat dilihat pada

Tabel 5.3.a.b.c.

Fem dan Fes adalah kuat tumpu kayu utama dan kayu

samping dengan satuan MPa.

Sejajar arah serat : Fe// = 77,25 G

Tegak lurus serat : Fe = 212 G1,45D-0.5

Untuk sudut terhadap serat ( )

= e // e

e // 2+e 2

30

Tabel 5.3.a Kuat Tumpu kayu (Fe)(MPa) untuk baut

Berat

jenis

(G)

Sudut gaya terhadap serat kayu (derajat)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0.50 38.63 32.75 35.42 32.37 29.22 26.57 24.45 22.95 22.07 21.77

0.55 42.49 41.61 39.28 36.17 32.97 30.13 27.87 26.27 25.12 25.00

0.60 46.35 45.48 43.15 40.01 36.73 33.79 31.42 29.72 28.70 28.36

0.65 50.21 49.36 47.04 43.89 40.56 37.53 35.06 33.28 32.21 31.85

0.70 54.08 53.23 50.95 47.81 44.45 41.35 38.81 36.96 35.84 35.47

0.75 57.94 57.12 54.87 51.76 48.39 45.25 42.65 40.75 39.59 39.20

0.80 61.60 61.00 58.81 55.73 52.38 49.72 46.59 44.63 43.44 43.04

0.85 65.66 64.89 62.75 59.74 56.41 53.26 50.60 48.62 47.41 47.00

0.90 69.53 68.78 66.71 63.77 60.49 57.36 54.70 52.70 51.48 51.06

0.95 73.39 72.67 70.67 67.82 64.61 61.52 58.87 56.88 55.64 55.22

1.00 77.25 76.56 74.65 71.89 68.77 65.74 63.12 61.14 59.91 59.49

Tabel 5.3.b Kuat Tumpu kayu (Fe)(MPa) untuk baut 5/8

Berat

jenis

(G)

Sudut gaya terhadap serat kayu (derajat)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0.50 38.63 37.51 34.64 31.00 27.46 24.48 22.22 20.66 19.76 19.46

0.55 42.49 41.36 38.44 34.68 30.96 27.79 25.35 23.66 22.67 22.34

0.60 46.35 45.22 42.26 38.40 34.54 31.19 28.59 26.77 25.70 25.35

0.65 50.21 49.08 46.10 42.17 38.18 34.68 31.93 29.99 28.85 28.47

0.70 54.08 52.95 49.95 45.97 41.87 38.24 35.36 33.32 32.10 31.70

0.75 57.94 56.82 53.82 49.80 45.62 41.88 38.88 36.74 35.46 35.03

0.80 61.60 60.69 57.71 53.67 49.43 45.59 42.49 40.25 38.92 38.47

0.85 65.66 64.57 61.61 57.56 53.28 49.36 46.17 43.86 42.47 42.00

0.90 69.53 68.45 65.52 61.49 57.17 53.19 49.93 47.55 46.12 45.63

0.95 73.39 72.33 69.44 65.43 61.10 57.09 53.77 51.33 49.85 49.36

1.00 77.25 76.21 73.32 69.40 65.08 61.04 57.67 55.19 53.68 53.17

31

Tabel 5.3.c Kuat Tumpu kayu (Fe)(MPa) untuk baut 3/4

Berat

jenis

(G)

Sudut gaya terhadap serat kayu (derajat)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0.50 38.63 37.30 33.96 29.86 26.01 22.87 20.53 18.96 18.05 17.76

0.55 42.49 41.14 37.71 33.43 29.35 25.98 23.44 21.71 20.71 20.39

0.60 46.35 44.99 41.48 37.06 32.77 29.17 26.45 24.57 23.49 23.13

0.65 50.21 48.84 45.28 40.72 36.25 32.45 29.55 27.53 26.36 25.97

0.70 54.08 52.69 49.09 44.42 39.79 35.81 32.73 30.59 29.34 28.92

0.75 57.94 56.55 52.91 48.16 43.38 39.24 36.01 33.74 32.41 31.96

0.80 61.60 60.42 56.75 51.93 47.03 42.79 39.36 36.97 35.57 35.10

0.85 65.66 64.28 60.61 55.73 50.72 46.29 42.79 40.29 38.82 38.32

0.90 69.53 68.15 64.48 59.56 54.46 49.86 46.29 43.69 42.15 41.64

0.95 73.39 72.02 68.36 63.41 58.25 53.60 49.86 47.17 45.57 45.03

1.00 77.25 75.90 72.25 87.29 62.07 57.33 53.49 50.72 49.06 48.51

4) Kuat Lentur Baut

National Design Specification (NDS) U.S untuk konstruksi

kayu (2001) mendefinisikan kuat lentur baut (Fyb) yaitu nilai

rerata antara tegangan leleh dan tegangan tarik ultimit pada

pengujian tarik baut, pada umumnya kuat lentur baut sebesar

320 MPa.

5) Geometrik Sambungan Baut

Untuk baut jarak tepi baut yang diperlukan jarak ujung,

dan jarak spasi alat pengencang yang diperlukan untuk

mengembangkan tahanan acuan harus sesuai dengan nilai

minimum pada Tabel 5.4.

Spasi tegak lurus arah serat antar alat-alat pengencang

terluar dalam suatu sambungan tidak boleh lebih besar daripada

127 mm kecuali bila ada ketentuan mengenai perubahan dimensi

kayu.

32

Tabel 5.4.Jarak tepi, jarak ujung dan persyaratan spasi

sambungan dengan baut

Beban Sejajar Arah Serat Ketentuan Dimensi Minimum

Jarak Tepi (bopt):

Im/D 6 1,5 D

Im/D < 6 yang terbesar dari 1,5 D atau

jarak antara baris alat

pengencang tegak lurus serat.

Jarak Ujung (aopt)

Komponen tarik 7 D

Komponen ujung 4 D

Spasi (Sopt)

Spasi dalam baris alat pengencang 4 D

Jarak antar baris alat pengencang 1,5 D < 127 mm (lihat catatan 2

& 3)

Beban Tegak Lurus Arah Serat Ketentuan Dimensi Minimum

Jarak Tepi (bopt)

Tepi yang dibebani 4 D

Tepi yang tidak dibebani 1,5 D

Jarak Ujung (aopt)

Spasi (Sopt) 4 D

Spasi dalam baris alat pengencang Lihat cacatan 3

Jarak antar baris alat pengencang

Im/D 2 2,5 D (lihat cacatan 3)

2 < Im/D < 6 (5 Im + 10 D)/8 (lihat catatan 3)

Im/D 6 5 D (lihat catatan 3)

Catatan:

1. Im adalah panjang pasak pada komponen utama pada suatu

sambungan atau panjang total pasak pada komponen

sekunder pada suatu sambungan.

33

2. Diperlukan spasi yang lebih besar untuk sambungan yang

menggunakan ring.

3. Untuk alat pengencang sejenis pasak, spasi tegak lurus arah

serat antar alat-alat pengencang terluar pada suatu

sambungan tidak boleh melebihi 127 mm, kecuali bila

digunakan pelat penyambung khusus atau ada ketentuan

mengenai perubahan dimensi kayu.

6) Faktor Koreksi Sambungan Baut

a) Faktor aksi kelompok

Bila suatu sambungan terdiri dari satu alat pengencang

baut, maka tahanan sambungan acuan harus dikoreksi

dengan Cg, untuk memperhitungkan ketakseragaman gaya

yang bekerja pada baut. Karena ada kecenderungan masing-

34

masing baut mendukung beban lateral yang tidak sama hal

ini disebabkan:

Jarak antar alat sambung baut yang kurang panjang

sehingga menyebabkan kuat tumpu kayu tidak terjadi

secara maksimal.

Terjadi distribusi gaya yang tidak merata antar alat

sambung baut. Baut yang paling ujung dalam satu

kelompok akan mendukung gaya yang lebih besar

daripada baut yang letaknya di tengan, serta akan

mencapai pliastis deformation lebih dulu. Sehingga

kemungkinan baut paling ujung akan gagal lebih dulu

sebelum baut ditengan mencapai plastis deformation.

Faktor yang mempengaruhi nilai Cg adalah: kemiringan

kurva beban dan sesaran baut (slip modulus), jumlah

baut, spasi alat sambung dalam satu baris, plastis

deformasi, dan perilaku rangkak (creep).

Cg = 1

=1

di mana :

nf = jumlah total alat pengencang dalam

sambungan

nr = jumlah baris alat pengencang dalam

sambungan

ai = jumlah alat pengencang efektif pada baris alat

pengencang i akibat ketakseragaman gaya yang

bekerja pada suatu baris alat pengencang,

bervariasi dari 1 hingga ni.

ni = jumlah alat pengencang dengan spasi yang

seragam pada baris ke i.

35

ai = 12

1+ 1+ 1+2

1+

1

m = u - 2 1

u = 1 +

2

1

+

1

=

di mana :

= mobulus beban untuk satu baut,

= 2,246 1,5 kN/mm

= spasi dalam baris alat pengencang, jarak pusat-ke

pusat antar alat pengencang didalam satu baris.

= kekakuan aksial, modulus elastisitas lentur

rerata komponen struktur utama dikalikan

dengan luas bruto penampang utama sebelum

dilubangi atau dicoak.

= kekakuan aksial, modulus elastisitas lentur

rerata komponen struktur utama dikalikan

dengan luas bruto penampang sekunder sebelum

dilubangi atau dicoak.

= nilai yang lebih kecil diantara dan

= nilai yang lebih besar diantara dan

Jika baut pada baris-baris yang berdekatan dipasang secara

berselang seling, maka Cg harus dihitung berdasarkan spasi

dalam baris alat pengencang pada baris-baris yang

berdekatan dan jarak antar baris alat pengencang. Hal-hal

berikut ini harus diperhitungkan:

Bila jarak antar baris alat pengencang lebih kecil

daripada atau sama dengan seperempat spasi dalam

36

baris alat pengencang dari baris-baris yang

berdekatan, maka baris-baris yang berdekatan

dianggap sebagai satu baris dengan jumlah baut, nir

sama dengan jumlah baut pada kedua baris tersebut.

untuk kelompok alat pengencang yang mempunyai

jumlah baris yang genap, prinsip ini digunakan untuk

setiap pasang baris, sedangkan untuk jumlah baris

yang gasal digunakan kombinasi pasangan-pasangan

baris yang menghasilkan nilai terkecil, seperti gambar

berikut:

Bila jarak antar baris alat pengencang lebih besar

daripada seperempat spasi dalam baris alat

pengencang pada baris-baris yang berdekatan, maka

jumlah baut pada setiap baris nir , adalah jumlah baut

dalam baris tersebut, seperti gambar diatas.

Menurut National Design Specification (NDS) US. Nilai faktor

koreksi Cg dapat dilihat pada tabel 5.5, untuk sambungan

37

yang perbandingan luas penampang kayu samping terhadap

kayu utama bernilai 1 atau .

Tabel 5.5 Nilai Faktor Koreksi Nilai Kelompok (Cg)

As/Am As Jumlah baut dalam satu baris

0.5

(in2) 2 3 4 5 6 7 8

5 0,98 0,92 0,84 0,75 0,68 0,61 0,55

12 0,99 0,96 0,92 0,87 0,81 0,76 0,70

20 0,99 0,98 0,95 0,91 0,87 0,83 0,78

28 1,00 0,98 0,96 0,93 0,90 0,87 0,83

40 1,00 0,99 0,97 0,95 0,93 0,90 0,87

64 1,00 0,99 0,98 0,97 0,95 0,93 0,91

1.0

(in2) 2 3 4 5 6 7 8

5 1,00 0,97 0,91 0,85 0,78 0,71 0,64

12 1,00 0,99 0,96 0,93 0.88 0,84 0,79

20 1,00 0,99 0,98 0,95 0,92 0,89 0,86

28 1,00 0,99 0,98 0,97 0,94 0,92 0,89

40 1,00 1,0 0,99 0,98 0,96 0,94 0,92

64 1,00 1,0 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95

b) Faktor koreksi geometri

Faktor geometri (Ca) adalah nilai terkecil dari faktor-

faktor geometri yang dipersyaratkan untuk ujung atau

spasi dalam baris baut.

Jarak ujung:

Bila jarak ujung diukur dari pusat baut (a), lebih

besar atau sama dengan aopt pada tabel 5.4, maka

= 1,0

Bila

2 a < aopt maka Ca =

Spasi dalam baris alat pengencang:

Bila spasi dalam baris (s), lebih besar atau sama

dengan sopt pada tabel 5.4,maka = 1,0.

38

Bila 3D s < maka =

5.2 Sambungan Gigi

Sambungan gigi banyak dijumpai dalam konstruksi kayu, yaitu

terutama untuk meneruskan gaya tekan pada sambungan-sambungan

yang membentuk sudut < 900. Pada konstruksi kuda-kuda

sambungan gigi banyak dijumpai, seperti pada bagian ujung.

Macam sambungan gigi:

Sambungan gigi tunggal

Pada sambungan gigi tunggal, tm tidak boleh melebihi sesuatu batas

yaitu tm 1/3 h, dimana h adalah tinggi komponen struktur

mendatar. Panjang kayu muka lm harus memenuhi lm 1,5 h, tetapi

juga lm 200 mm.

39

Tahanan geser pada bagian kayu muka dapat dihintung dengan

persamaan sebagai berikut:

cos

1 + 0,25

di mana :

Nu adalah gaya tekan terfaktor

adalah sudut antara komponen struktur diagonal terhadap

komponen struktur mendatar

adalah faktor tahan

adalah faktor waktu

adalah panjang kayu muka

adalah lebar komponen struktur mendatar

adalah kuat geser sejajar serat terkoreksi

adalah eksentrisitas pada penampang neto akibat adanya

coakan sambungan.

Sambungan gigi ganda (majemuk)

Pada sambungan gigi majemuk terdapat dua gigi dan dua panjang

kayu muka yang masing-masing diatur sebagai berikut:

dalamnya gigi pertama, 30 mm

dalamnya gigi kedua, +

panjang kayu muka pertama, lm1 200mm dan lm2 4 tm2

yang mana h adalah tinggi komponen struktur mendatar.

Sambungan gigi majemuk dianjurkan digunakan bila 450

40

Tahan geser pada bagian kayu muka yang pertama dihitung

dengan persamaan sebagai berikut:

1,25 cos 1

1+ 2

1

1+0,25 1 2

Tahanan geser pada bagian kayu muka yang kedua dihitung

dengan persamaan sebagai berikut:

cos 2

1 + 0,25

di mana:

adalah gaya tekan terfaktor

adalah sudut antara komponen struktur diagonal terhadap

komponen struktur mendatar

adalah faktor tahan

adalah faktor waktu

adalah panjang kayu muka rerata

41

1 adalah panjang kayu muka yang pertama

2 adalah panjang kayu muka yang kedua

adalah eksentrisitas rerata pada penampang neto akibat

adanya coakan sambungan

1 adalah eksentrisitas rerata pada penampang pertama akibat

adanya coakan sambungan

1 adalah luas bidang tumpu bagian kayu yang pertama

2 adalah luas bidang tumpu bagian kayu yang kedua

b adalah lebar komponen struktur mendatar

adalah kuat geser sejajar serat terkoreksi

5.3 Sambungan Paku

Alat sambung paku masih sering dijumpai pada struktur atap,

dinding atau pada struktur rangka rumah. Tebal kayu yang disambung

biasanya tidak terlalu tebal berkisar antara 20 mm sampai dengan 40

mm. Paku bulat merupakan jenis paku yang lebih mudah diperoleh dari

pada paku ulir (deformed nail) 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).

Sambungan harus direncanakan dengan persamaan:

di mana :

= tahanan perlu sambungan

= faktor waktu (untuk tahanan tarik alat pengencang = , )

= faktor tahanan sambungan = 0,65

= tahanan terkoreksi sambungan

Tahanan terkoreksi sambungan diperoleh dari hasil perkalian antara

tahan acuan sambungan dengan faktor-faktor koreksi.

42

A. Tahanan Lateral Acuan

Tahanan lateral acuan dari suatu sambungan yang menggunakan paku

baja 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 5.6. dan dikalikan dengan jumlah alat pengencang

(nt). untk sambungan yang terdiri atas tiga komponen sambungan dengan

dua irisan, tahanan leteral acuan diambil sebesar dua kali tahan lateral

acuan satu irisan yang terkecil.

Tabel 5.6 Tahan lateral acuan paku (Z) untuk satu alat pengencang dengan

satu irisan yang menyambung dua komponen.

Mode

Kelelahan

Persamaan yang berlaku

Is Z =

3,3

IIIm Z =

3,31

(1+2)

dengan :

1 = 1 + 2 1 + +2 1+2 2

3 2

IIIs Z =

3,32

(1+2)

dengan:

2 = 1 + 2 1 +

+

2 1 + 2 2

3 2

IV

Z = 3,32

2

3 1+

43

Catatan:

=

p = kedalaman penetrasi efektif batang alat pengencang pada komponen

pemegang.

KD = 2,2 untuk D 4,3 mm

= 0,38 D + 0,56 untuk 4,3 mm < D < 6,4 mm

= 3,0 untuk D 6,4 mm

D = diameter paku

Fe = Kuat tumpu kayu

= 114,45 1,84MPa (G = berat jenis kering oven)

= Kuat lentur paku

B. Kuat Tumpu Kayu

Nilai kuat tumpu kayu beberapa nilai berat jenis dapat dihat pada tabel

5.7, semakin besar nilai berat jenis kayu, maka semakin besar nilai kuat

tumpunya. Umumnya alat sambung paku digunakan pada kayu yang

mempunyai berat jenis tidak tinggi, hal ini karena mudahnya paku untuk

tekuk (buckling). Tekuk pada paku juga terjadi karena faktor angka

kelangsingan. Kelangsingan menjadi ciri khas alat sambung paku.

Tabel 5.7. Kuat Tumpu Paku (Fe)

Berat jenis 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70

Fe (MPa) 21,21 26,35 31,98 38,11 44,73 51,83 59,40

C. Kuat Lentur Paku

Nilai kuat lentur paku dapat diperoleh dari supplier atau distributor

paku. Pengujian kuat lentur paku dilkukan dengan metode three point

bending test seperti pada ASTM F 1575-03. Untuk jenis paku bulat pada

44

umumnya, kuat lentur paku menurun dengan semakin meningkatnya

diameter paku.

Tabel 5.8. Kuat lentur paku untukberbagai diameter paku

Diameter Paku (mm) Kuat Lentur Paku (Fyb)(N/mm2)

D 3,6 689

3,6 < D 4,7 620

4,7 < D < 5,9 552

5,9 < D 7,1 483

7,1 < D 8,3 414

D > 8,3 310

D. Ukuran Paku

Dimensi paku meliputi diameter, panjang dan angka kelangsingan dapat

dilihat pada Tabel 5.9

Tabel 5.9. Berbagai diameter paku

Nama Paku Diameter Paku

(mm)

Panjang Paku

(mm)

2 BWG12 2,8 51 18

2,5 BWG11 3,1 63 20

3BWG10 3,4 76 22

3,5BWG9 3,8 89 23

4BWG8 4,2 102 24

4,5BWG6 5,2 114 22

E. Geometrik Sambungan Paku

Spasi minimum untuk paku pada suatu sambungan tunggal diatur

sebagai berikut:

45

a. Spasi dalam satu baris

Pada semua arah garis kerja beban lateral terhadap arah serat

kayu, spasi minimum antar alat pengencang dalam suatu baris

diambil:

10D bila digunakan pelat sisi dari kayu

Minimum 7D untuk pelat sisi dari baja

b. Spasi antar baris

Pada semua arah garis kerja beban lateral terhadap arah serat

kayu, spasi minimum antar baris adalah 5D.

c. Jarak ujung

Jarak minimum dari ujung komponen struktur ke pusat alat

pengencang terdekat diambil sebesar:

Untuk beban tarik lateral:

15D untuk pelat sisi dari kayu

10d untyuk pelat sisi dari baja

Untuk beban tekan lateral

10D untuk pelat sisi dari kayu

5D untuk pelat sisi dari baja

46

d. Jarak tepi

Jarak minimum dari tepi komponen struktur ke pusat alat

pengencang terdekat diambil sebesar:

4D pada tepi yang tidak dibebani

10D pada tepi yang dibebani

F. Faktor Koreksi Sambungan Paku

1. Kedalaman penetrasi

Tahanan lateral acuan dikalikan dengan faktor kedalaman

penetrasi (Cd). adapun nilai Koefisien penetrasi ditentukan dari

kedalaman (p)seperti pada gambar berikut.

Ketentuan untuk koefisien penetrasi sebagaimana dinyatakan berikut:

Penetrasi efektif batang ke dalam komponen pemegang p 6D

Cd = = 0

Untuk 6D p < 12D Cd = p/12D

Untuk p 12D Cd = 1,0

2. Serat ujung

Tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor serat ujung

Ceg = 0,67, untuk alat pengencang yang ditanamkan ke dalam serat

ujung kayu

47

3. Sambungan paku miring

Tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor paku miring,

Ctn = 0,83.

4. Sambungan diafragma

Faktor koreksi ini hanya berlaku untuk sambungan rangka kayu

untuk plyood seperti pada struktur diafragma dan shear wall (dinding

geser). Nilai faktor koreksi ini umumnya lebih besar 1,00.

Paku harus dipasang dengan cara dipukul. Paku miring harus

dipasang dengan membentuk sudut 300 terhadap komponen struktur

dan dimulai pada lokasi sepertiga panjang paku diukur dari tepi

komponen struktur yang dsambung.

Diameter lubang penuntun untuk paku tidak boleh

melebihi;),0,90D untuk G > 0,60 dan digunakan paku 3BWG10, asumsi

nilai faktor waktu 1,0.

48

BAB VI

BALOK LENTUR

Balok yang dibahas dalam hal ini adalah balok lentur murni dan geser

lentur.

Balok yang diklasifikasikan atau difabrikasi untuk digunakan pada bentang

tunggal tidak boleh digunakan untuk bentang majemuk atau konstruksi

kantilever kecuali bila hasil analisa rinci memperlihatkan bahwa komponen

struktur tersebut mempunyai tahanan yang cukup berkenaan dengan

perubahan perntukan penggunaan balok tersebut.

Balok yang memiliki perbandingan tinggi terhadap lebar lebih besar

daripada dua dan dibebani terhadap sumbu kuatnya harus memiliki bresing

lateral pada tumpuan-tumpuannya untuk mencegah terjadinya rotasi atau

peralihan lateral. Bresing lateral tidak diperlukan pada balok berpenampang

bundar, bujur sangkar, atau persegi panjang yang mengalami lentur terhadap

sumbu lemah saja. Bresing lateral harus dapat mencegah gerakan lateral sisi

tekan balok dan harus dapat mencegah rotasi balok pada lokasi-lokasi yang

dikekang. Sebagai alternatif untuk balok kayu masih, kekangan yang

digunakang untuk mencegah rotasi atau peralihan lateral ditentukan

berdasarkan nilai perbandingan tinggi nominal terhadap tebal nominal, d/b

sebagai berikut:

1) d/b 2 : tidak diperlukan pengekang lateral

2) 2< d/b < 5 : posisi tumpuan-tumpuannya harus dikekang menggunakan

kayu massif pada seluruh ketinggian balok

3) 5 d/b < 6 : sisi tekan harus dikekang secara menerus sepanjang balok

4) 6 d/b < 7 : pengekang penuh setinggi balok harus dipasang untuk

setiap selang 2400 mm kecuali bila kedua sisi tekan dan tarik dikekang

secara bersamaan atau bila sisi tekan balok dikekang pada seluruh

panjangnya oleh lantai dan pada tumpuan-tumpuannya diberikan

pengekang lateral untuk mencegah rotasi

49

5) d/b 7 : kedua sisi tekan dan tarik dikekang secara bersamaan pada

seluruh panjangnya.

6.1 Komponen struktur lentur

Komponen struktur lentur direncanakan sebagai berikut

Momen lentur:

Mu

dengan : Mu = momen terfaktor

= faktor waktu

= faktor tahanan lentur : 0,85

M = tahanan lentur terkoreksi

6.2 Tahanan Geser

Gaya Gerser Perlu

Apabila beban yang mengakibatkan lentur pada muka balok yang

belawanan dengan muka tumpuan maka seluruh beban yang terletak di

dalam jarak d (tinggi komponen) dari bidang muka tumpuan tidak perlu

diperhitungkan dalam menentukan gaya gerser perlu, kecuali dalam

perencanaan balok I berusuk. Untuk kondisi pembebanan lainnya dan

untukbalok I berusuk, gaya geser perlu harus diambil sebesar gaya

geser pada bidang muka tumpuan.

Untuk balok I berusuk dan balok I yang digunakan sebagai balok

sederhana, gaya geser perlu ditentukan dengan memperhitungkan

semua beban pada bentang bersih ditambanh setengah panjang

minmum tumpuan yang diperlukan. Apabila balok tersebut menerus

pada sebuah perletakan maka gaya geser perlu harus dihitung pada

pusat perletakan.

Apabila beban yang bekerja adalah beban bergerak tunggal maka

beban tersebut harus ditempatkan sejarak d dari bidang muka

perletakan dan diperhitungkan dalam menentukan gaya geser perlu.

50

Apabila beban yang bekerja adalah dua atau lebih beban bergerak maka

pola pembebanan harus ditempatkan sedemikian sehingga gaya geser

pada potongan sejarak d dari bidang muka perletakan adalah

maksimum.

Tahanan Geser Lentur

Tahanan geser terkoreksi dari suatu balok, V , dihitung dengan

persamaan sebagai berikut:

=

dengan :

: kuat geser sejajar serat terkoreksi

: momen inersia balok untuk arah gaya geser yang

ditinjau

: lebar penampang balok

momen statis penampang terhadap sumbu netral

Untuk penampang persegi panjang dengan lebar b dan tinggi d,

maka rumus tahanan geser didapat:

= 2

3

bd

6.3 Lendutan

Disamping akibat deformasi komponen struktur, lendutan dapat

terjadi karena pergeseran pada sambungan-sambungan. Untuk

membatasi perubahan-perubahan bentuk struktur bangunan secara

berlebihan, sehingga pergeseran masing-masing komponen struktur

terjadi sekecil mungkin.

Lendutan struktur bangunan akibat berat sendiri dan muatan tetap

dibatasi sebagai berikut:

Untuk balok-balok pada struktur bangunan yang

terlindung, lendutan maksimum , fmax 1

300

Untuk balok-balok pada struktur bangunan yang tidak

terlindung,lendutan maksimum , fmax 1

400

51

Untu balok-balok pada konstruksi kuda-kuda antara lain

gording dan kasau, lendutan maksimum, fmax 1

200

Untuk struktur rangka batang yang tidak terlindung,

lendutan maksimum, fmax 1

700

Dengan l adalah panjang batang bersih.