Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

ANALISA JEMBATAN COMPOSITE

GELAGAR KAYU LANTAI BETON

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh

070 424 004

LEA CHRISTINA SEMBIRING

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA JEMBATAN COMPOSITE

GELAGAR KAYU LANTAI BETON

Disusun Oleh: 070 424 004

LEA CHRISTINA SEMBIRING

Disetujui Oleh: Dosen Pembimbing

NIP.19520901 198112 1 001 Ir. Sanci Barus, MT

Dosen Penguji Dosen Penguji Dosen Penguji

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan Ir. Besman Surbakti,MT Ir. Syahrir Arbeyn Siregar

NIP.19561224 198103 1 002 NIP.19541012 198003 1 004 NIP.19490928 198103 1 001

Koordinator PPE Mengetahui/Menyetujui

Departemen Teknik Sipil FT USU Ketua Departemen Teknik Sipil

Ir. Faizal Ezeddin, MS____

NIP. 19490713 198003 1 001 NIP. 19561224 198103 1 002 Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir ini sebagai salah satu syarat dalam menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan.

Adapun judul tugas ini adalah “ANALISA JEMBATAN COMPOSITE GELAGAR KAYU LANTAI BETON” agar kita dapat mengetahui besarnya beban yang bekerja pada jembatan dan kuat lentur komposit beton-kayu.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan. Hal ini dikarenakan keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang penulis miliki. Sehubungan dengan hal tersebut, dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca guna perbaikan dari laporan ini.

Laporan ini terwujud berkat bantuan, bimbingan , serta petunjuk dari berbagai pihak. Maka dari itu penulis menghaturkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT, sebagai Pembimbing yang telah banyak membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara..

3. Bapak Ir. Faizal Ezeddin, MS selaku Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstension Fakutas Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

4. Bapak Ir. Teruna Jaya , MSc, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak dan Ibu Dosen yang mendidik kami selama perkuliahan.

6. Orang tua tercinta dan seluruh keluarga yang telah memberikan doa dan restunya serta membangkitkan semangat penulis hingga tugas akhir ini selesai.

7. Handai taulan, rekan mahasiswa-i dan semua pihak yang tidak dapat kami sebut satu persatu yang turut memberikan dorongan dalam menyelesaikan tulisan ini.

Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Desember 2009 Hormat saya,

Penulis

NIM : 070 424 004 Lea Christina Sembiring

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

ABSTRAK

Jembatan adalah sarana transportasi yang menghubungkan dua bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan seperti lembah yang dalam, alur sungai, saluran irigasi dan pembuang, jalan yang melintang tidak sebidang, dan lain-lain.

Salah satu jenis jembatan adalah jembatan komposit. Biasanya jembatan komposit yang banyak digunakan sebagai konstruksi jembatan adalah memakai gelagar baja. Dalam tugas akhir ini mengambil judul Analisa Jembatan Komposit Gelagar Kayu Lantai Beton dengan perantara alat sambung geser ,sehingga mampu bereaksi terhadap beban kerja sebagai satu kesatuan.

Maksud dari perencanaan jembatan ini adalah untuk menentukan fungsi struktur secara tepat, dan bentuk yang sesuai, efisien serta mempunyai fungsi estetika. Dalam hal ini penting pula bagi kita bila sebelum melakukan analisis perhitungan struktur jembatan untuk mencermati beban-beban yang akan bekerja disesuaikan dengan peraturan yang berlaku.

Pengetahuan akan teknik jembatan dan pengalaman praktis di lapangan juga memiliki nilai masukan yang sangat berarti. Sesederhana apapun strukur dalam perencanaan dan pembuatannya perlu memperhatikan ilmu gaya (mekanika), beban yang bekerja, kelas jembatan beserta peraturan teknis dan syarat-syarat kualitas (checking).

Dari hasil analisa dan perhitungan jembatan komposit ini akan diperoleh beban maksimal yang dapat ditahan oleh balok komposit kayu beton, tegangan lentur yang terjadi akibat adanya beban maksimum , dan juga untuk mengetahui besarnya lendutan.

Kata kunci : Komposit Kayu –Beton, Penghubung Geser, dan Pembebanan yang disesuaikan dengan peraturan yang berlaku yakni Standar Pembebanan Untuk Jembatan R-SNI T- 02- 2005.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

DAFTAR NOTASI

σ = Tegangan (kg/cm2) σ = Tegangan izin (kg/cm2) τ = Tegangan geser (kg/cm2) L = Panjang bentang (m) B = Lebar lantai kendaraan(m) beff = Lebar efektif (cm) beq = Lebar equivalent (cm) tb = Tebal plat beton (cm)

Mbs = Momen akibat berat sendiri (ton meter) Mbg = Momen akibat muatan bergerak (ton meter) Mbt = Momen akibat beban tambahan (ton meter) W = Tahanan momen (cm3)

Ix = Inersia tampang (cm4)

Ew = Modulus elastisitas kayu (kg/cm2) Ec = Modulus elastisitas beton (kg/cm2) n = Rasio modulus elastisitas

D = Gaya lintang (kg) M = Momen (kg cm) S = Statis Momen (cm3)

bw = Lebar penampang kayu (cm) hw = Tinggi penampang kayu (cm) N = Jumlah penghubung geser

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kelas Kekuatan Kayu ………... ... 16

Tabel 2.2 Tegangan yang diperkenankan untuk kayu... 17

Tabel 2.3 Modulus Kekenyalan Kayu ………. ………... 19

Tabel 2.4 Harga tegangan leleh ………24

Tabel 2.5 Nilai Faktor Air Semen ………...27

Tabel 2.6 Nilai-nilai Slump………...32

Tabel 2.7 Kelas dan mutu beton ……….. ………33

Tabel 2.8 Berat isi untuk beban mati ………... ………44

Tabel 2.9 Jumlah jalur lalu lintas rencana ………45

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hubungan tegangan regangan untuk uji tarik pada baja lunak ……22

Gambar 2.2 Penentuan Tegangan Leleh ………. 24

Gambar 2.3 Grafik Faktor Air Semen ……….30

Gambar 2.4 Kurva tegangan regangan untuk beton dalam tekan……… 33

Gambar 2.5 Hubungan antara beban, geser dan diagram momen ……….. 37

Gambar 2.6 a. Pembebanan struktur……… 38

Gambar 2.6 b. Diagram gaya lintang balok ……… 38

Gambar 2.7 a. Distribusi tegangan geser balok untuk ½ bentang………38

Gambar 2.7 b. Nilai gaya geser pada zone 1 dan zone 2 ……… 38

Gambar 2.8 Penampang Lantai Komposit Kayu-Beton Type Balok T………... 40

Gambar 2.9 Garis Netral Tampang ………. 42

Gambar 2.10 Bagan Alir Untuk Perencanaan Jembatan………. 43

Gambar 2.11 Distribusi beban “D” yang bekerja pada jembatan………... 46

Gambar 2.12 Penyebaran pembebanan pada arah melintang ………. 47

Gambar 2.13 Distribusi beban pada gelagar memanjang dan melintang……… 52

Gambar 3.1 Penampang Melintang Jembatan ……… 56

Gambar 3.2 Garis Netral sebelum dan setelah terjadi aksi komposit………….. 57

Gambar 3.3 Tampak Atas Shear Connector Baut Arah Memanjang………….. 63

Gambar 3.4 Tampak Depan Shear Connector Baut……… 63

Gambar 3.5 Tampak Atas Shear Connector Paku Arah Memanjang…………. 66

Gambar 3.6 Tampak Depan Shear Connector Paku……… 66

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ……… i

KATA PENGANTAR ………. ii

ABSTRAK ……… iv

DAFTAR NOTASI ………...

v

DAFTAR TABEL………. vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR ISI …..………. viii

BAB I. PENDAHULUAN ……….

1

1.1 Umum ………. 1

1.2 Latar Belakang dan Permasalahan ………. 4

1.3 Tujuan ……… 4

1.4 Pembatasan Masalah ……….. 4

1.5 Metodologi……….. 7

BAB II. STUDI KEPUSTAKAAN ……… 8

2.1 Sifat Bahan Struktur ……… 8

2.1.1 Sifat Bahan Kayu ……… 8

2.1.1.1 Pengenalan Sifat-Sifat Kayu ……….. 9

2.1.1.2 Tegangan-tegangan yang diperkenankan……… 17

2.1.2 Sifat Bahan Baja………. 20

2.1.2.1 Baja Tulangan ……….…... 25

2.1.3 Sifat Bahan Beton ……….. 28

2.1.4 Sifat Bahan Komposit ………. 34

2.2 Penghubung Geser (Shear Connector) ………. 36

2 3. Analisis Balok Komposit Beton dan Kayu ……… 39

2.3.1 Lebar Efektif……… 40

2.3.2 Rasio Modular(n) dan Lebar Eqivalen (beq)……… .. 41

2.3.3 Garis Netral Tampang Balok ………... 42

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2.4.1 Persyaratan……….. 43

2.4.2 Beban Mati ………. 43

2.4.3 Beban Hidup ………... 45

2.4.3.1 Lantai Kendaraan dan jalur lalu lintas ………. 45

2.4.3.2 Beban “D” ………... 46

2.4.3.3 Beban “T”………. 48

2.4.4 Beban Kejut ………. 49

2.5 Gelagar (Rasuk) ……….. 50

2.6 Lantai Kendaraan ……… 51

2.7 Tiang Sandaran dan Trotoar ……… 53

BAB III. PEMBAHASAN ………. 54

3.1 Pendahuluan ………... 54

3.2 Batasan Stabilitas ……… 54

3.3 Contoh Analisis Perancangan Jembatan ………. 55

BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN……… 70

4.1 Kesimpulan ……….... 70

4.2 Saran ………... 71

DAFTAR PUSTAKA………... 72

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Umum

Jembatan mempunyai arti penting bagi setiap orang. Akan tetapi tingkat kepentingannya tidak sama bagi tiap orang, sehingga menjadi suatu bahan studi yang menarik. Jembatan adalah suatu konstruksi yang gunanya untuk meneruskan jalan melalui suatu rintangan yang berada lebih rendah. Rintangan ini biasanya jalan lain (jalan air atau jalan lalu lintas biasa). Jika jembatan itu berada diatas jalan lalu lintas dinamakan viaduct.

Konstruksi jembatan dapat diklasifikasikan berdasarkan aspek yang berbeda, seperti jenis material dari konstruksi (beton, kayu, baja, komposit, dan lain-lain); bentuk struktur (rangka, gelagar, dinding penuh, dan lain-lain); tipe perletakan (gelagar sederhana, overhang, menerus, dan lain-lain); lalu lintas kendaraan (jembatan jalan raya, jembatan kereta api, dan lain-lain); letak lantai kendaraan (lantai di atas, lantai di bawah, lantai di tengah atau kombinasi ketiganya); jembatan permanen atau sementara; dapat atau tidak dapat digerakkan dan sebagainya.

Terlepas dari pengklasifikasian tersebut diatas, adapun bentuk-bentuk dari konstruksi jembatan umumnya dapat kita bedakan :

1. Bangunan bawah, ialah bagian-bagian yang menjadi penupang dan dasar dari bangunan atas, yaitu kepala jembatan, tiang-tiang dan pemikul jembatan. Beban-beban diteruskan oleh bangunan bawah ke

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

tanah bawah. Bahan-bahannya adalah kayu, batu atau beton, sekali-kali baja. Kadang-kadang pancang-pancangnya merupakan satu kesatuan dengan konstruksi yang langsung mendukung lalu lintas, sehingga yang termasuk bangunan bawah tinggal terbatas pada landasan dari titik tumpu.

2. Bangunan atas yang pada umumnya terdiri atas:

a. Gelagar-gelagar induk, terbentang dari titik tumpu ketitik tumpu b. Konstruksi tumpuan diatas pangkal jembatan kuk atau pancang c. Konstruksi dari lantai kendaraan dengan apa yang diperlukan

untuk itu pemikul lintang dan pemikul memanjang yang disambung dengan gelagar-gelagar induk.

Bangunan atas menerima beban dari lalu lintas, kadang-kadang dengan tambahan –banting dan tekanan angin, dan diteruskan pada bangunan bawah, ditambah dengan berat konstruksinya.

Suatu bagian struktur komposit adalah terdiri dari dua jenis bahan yang berbeda, yang bekerja secara parallel dengan menumpu sebuah beban. Semua bagian struktur beton yang diberi penulangan merupakan komposit dari beton dan baja yang bekerja sama untuk menahan tegangan-tegangan lentur pada balok dan kolom. Di daerah perkotaan biasanya sering kita jumpai jembatan komposit dengan gelagar baja yang dihubungkan dengan shear connector untuk memikul beban yang bekerja. Pada kesempatan ini, penulis ingin menganalisa suatu jembatan komposit gelagar kayu.

Ada tiga jenis bahan utama yang digunakan dalam konstruksi bangunan ini yaitu kayu, baja dan beton. Dari masing-masing bahan

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

bangunan tersebut mempunyai kelebihan-kelebihan tersendiri yang tidak dimiliki oleh bahan lain. Kelebihan pada kayu yaitu ringan, mudah dikerjakan dan harga relatif murah. Kelebihan pada baja yaitu mempunyai kuat tarik yang tinggi dan kelebihan pada beton yaitu mempunyai kuat tekan yang tinggi. Untuk memanfaatkan kelebihan-kelebihan tersebut maka dibuat perpaduan pada ketiga jenis bahan bangunan yaitu menjadi balok komposit dengan gelagar kayu. Dengan demikian dapat diperoleh sifat gabungan yang lebih baik dari komponen penyusunnya. Berat jenis kayu lebih ringan bila dibanding baja ataupun beton. Ditinjau dari segi struktur, kayu cukup baik dalam menahan gaya tarik, tekan dan lentur. Ditinjau dari segi arsitektur, bangunan kayu mempunyai nilai estetika yang tinggi.

Ketersediaan bahan kayu akan sangat terkait erat dengan potensi hutan di suatu wilayah. Seperti halnya Indonesia yang memiliki cukup luas hutan tropis tentunya akan sangat menunjang dalam proses konstruksi jembatan dari kayu. Elemen kayu biasanya mempunyai potongan melintang berbentuk persegi sehingga paling mudah untuk dianalisis. Jembatan dari kayu hampir tidak pernah digunakan, kecuali sebagai perancah dan sebagai jembatan sementara. Pada umumnya jembatan dari kayu digunakan untuk lalu lintas biasa pada bentangan kecil/sederhana. Untuk jembatan berat dengan bentang yang sangat panjang, tentunya jembatan dari kayu sudah tidak ekonomis lagi karena dibatasi oleh panjang dan kemampuan bahan.

Sebelum melakukan analisis perhitungan struktur jembatan seorang perencana harus mencermati beban-beban yang akan bekerja yang disesuaikan dengan peraturan yang berlaku . Di Indonesia peraturan tentang pembebanan

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

jembatan jalan raya telah dikemas dalam Standar Pembebanan Untuk Jembatan R-SNI T- 02- 2005.

1.2

Latar Belakang dan Permasalahan

Menempatkan jembatan, pertama-tama harus diingat tentang keamanan lalu lintas karena jembatan yang dibikin untuk keperluan lalu lintas dan bukan asal ada jembatan saja. Biasanya penggunaan jembatan dari kayu ini banyak terdapat didaerah pedesaan karena lalu lintasnya yang masih sedikit terutama bagi yang memiliki kendaraan, dalam laporan ini penulis ingin menganalisa jembatan komposit gelagar kayu lantai beton agar kita dapat memprediksi cara struktur menahan beban dengan membahas gaya-gaya yang alami yang bekerja pada strukur tersebut.

1.3

Tujuan

Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah agar kita mengetahui bagaimana menganalisa atau mendesain suatu struktur jembatan komposit dengan gelagar kayu lantai beton oleh karena itu kita harus dapat memastikan suatu tingkat keamanan agar tidak terjadi kegagalan dalam struktur.

1.4

Pembatasan Masalah

Pada bagian pendahuluan secara umum telah disinggung jenis jembatan yang akan dibahas. Tetapi mengingat parameter-parameter yang harus diperhitungkan sehingga diperlukan beberapa batasan sebagai berikut:

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

1. Konstruksi jembatan ditumpu diatas dua perletakan dengan panjang bentang dan gelagar jembatan berupa bahan kayu yang akan mendukung semua beban yang bekerja.

2. Lantai kendaraan terbuat dari beton.

3. Jenis kayu yang dipakai untuk gelagar adalah kayu damar laut, dimana termasuk dalam kayu kelas I menurut PKKI 1961 yang memiliki berat jenis 0.96 gr/cm3;σlt =150kg/cm2 ;σtk //=130 kg/cm2;σtk = 40 kg/cm2;τ//=20 kg/cm2. 4. Penghubung Geser/Shear Connector dengan menggunakan baut/paku.

5. Adapun beban-beban yang bekerja/muatan yang disesuaikan dengan peraturan yang berlaku adalah:

- Beban Primer: 1. Beban mati

Dalam menentukan besarnya beban mati tersebut, harus digunakan berat isi untuk bahan- bahan bangunan tersebut,antara lain:

• Beton bertulang ……… 2,50 t/m3 • Kayu ……….. 1,00 t/m3

2. Beban hidup

Beban hidup pada jembatan dinyatakan dalam dua macam, yaitu :

- beban “D” atau beban jalur adalah susunan beban pada setiap jalur lalu lintas yang terdiri dari beban terbagi rata sebesar “q” ton per meter panjang perjalur dan beban garis “P” ton per jalur lalu lintas tersebut. - Beban “T” yang merupakan beban terpusat untuk lantai kendaraan. - Beban pada trotoir, kerb dan sandaran .

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

• Konstruksi trotoir harus diperhitungkan terhadap beban hidup sebesar 500 kg/m2

• Kerb yang terdapat pada tepi-tepi lantai kendaraan harus diperhitungkan untuk dapat menahan satu beban horizontal ke arah melintang jembatan sebesar 500 kg/m’ yang bekerja pada puncak kerb yang bersangkutan pada tinggi 25 cm diatas permukaan lantai kendaraan apabila kerb yang bersangkutan lebih tinggi 25 cm,

• Tiang-tiang sandaran pada tepi trotoir harus diperhitungkan untuk dapat menahan beban horizontal sebesar 100kg/m’, yang bekerja pada tinggi 90 cm diatas lantai trotoir.

3. Beban kejut

Untuk memperhitungkan pengaruh-pengaruh getaran-getaran dan pengaruh-pengaruh dinamis lainnya, tegangan-tegangan akibat beban garis “P” harus dikalikan dengan koefisien kejut yang akan memberikan hasil maksimum, sedangkan beban merata”q”dan beban “T” tidak dikalikan dengan koefisien kejut.

- Beban Sekunder, terdiri dari : beban angin, gaya akibat perbedaan suhu karena adanya perubahan bentuk akibat perbedaan suhu antara bagian-bagian jembatan, gaya rem, gaya akibat gempa.

- Beban khusus, terdiri dari gaya sentrifugal, gaya dan beban selama pelaksanaan.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

1.5

Metodologi

Metodologi yang dipergunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah dengan menggunakan literatur yang berhubungan dengan perencanaan jembatan komposit gelagar kayu lantai beton dengan cara penghitungan beban-beban yang bekerja dan tegangan-tegangan yang terjadi sehingga kita dapat membatasi tegangan yang bekerja yang disebabkan oleh beban aktual sejauh tegangan yang diijinkan.

Tiang sandaran

trotoir

Gelagar Kayu Tebal lantai beton

B (lebar lantai kendaraan)

Gambar: Penampang Melintang Jembatan Composite aspal

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

BAB II

STUDI KEPUSTAKAAN

2.1 Sifat Bahan Struktur

Ada tiga jenis bahan utama yang digunakan dalam konstruksi bangunan yaitu kayu, baja dan beton. Dari masing-masing bahan bangunan tersebut mempunyai kelebihan-kelebihan tersendiri yang tidak dimiliki oleh bahan lain. Kelebihan pada kayu yaitu ringan, mudah dikerjakan dan harga relatif murah. Kelebihan pada baja yaitu mempunyai kuat tarik yang tinggi dan kelebihan pada beton yaitu mempunyai kuat tekan yang tinggi.

Untuk memanfaatkan kelebihan-kelebihan tesebut maka dibuat perpaduan ketiga jenis bahan bangunan yaitu menjadi balok komposit baja beton dengan gelagar kayu. Dengan demikian kita perlu mengetahui sifat-sifat yang umum dari bahan struktur yang dimaksud.

2

.

1.1 Sifat bahan kayu

Kayu mempunyai kuat tarik dan kuat tekan relatif tinggi dan berat yang relatif rendah, mempunyai daya tahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat dengan mudah dikerjakan, relatif murah, dapat mudah diganti dan bisa didapat dalam waktu singkat (Felix,1965).

Dalam kehidupan kita sehari-hari, kayu merupakan bahan yang sangat sering dipergunakan untuk tujuan penggunaan tertentu. Terkadang sebagai barang tertentu, kayu tidak dapat digantikan dengan bahan lain karena sifat khasnya. Kita

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

sebagai pengguna dari kayu yang setiap jenisnya mempunyai sifat-sifat yang berbeda, perlu mengenal sifat-sifat kayu tersebut sehingga dalam pemilihan atau penentuan jenis untuk tujuan penggunaan tertentu harus betul-betul sesuai dengan yang kita inginkan. Berikut ini diuraikan sifat-sifat kayu (fisik dan mekanik) serta macam penggunaannya.

2.1.1.1 Pengenalan Sifat-Sifat Kayu

Kayu merupakan hasil hutan yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain. Pemilihan dan penggunaan kayu untuk suatu tujuan pemakaian, memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kayu. Sifat-sifat ini penting sekali dalam industri pengolahan kayu sebab dari pengetahuan sifat tersebut tidak saja dapat dipilih jenis kayu yang tepat serta macam penggunaan yang memungkinkan, akan tetapi juga dapat dipilih kemungkinan penggantian oleh jenis kayu lainnya apabila jenis yang bersangkutan sulit didapat secara kontinu atau terlalu mahal.

Kayu berasal dari berbagai jenis pohon yang memiliki sifat-sifat yang beda. Bahkan dalam satu pohon, kayu mempunyai sifat yang berbeda-beda. Dari sekian banyak sifat-sifat kayu yang berbeda satu sama lain, ada beberapa sifat yang umum terdapat pada semua jenis kayu yaitu :

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).

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

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.

A. Sifat Fisik Kayu

1. Berat dan Berat Jenis

Berat suatu kayu tergantung dari jumlah zat kayu, rongga sel, kadar air dan zat ekstraktif didalamnya. Berat suatu jenis kayu berbanding lurus dengan BJ-nya. Kayu mempunyai berat jenis yang berbeda-beda, berkisar antara BJ minimum 0,2 (kayu balsa) sampai BJ 1,28 (kayu nani). Umumnya makin tinggi BJ kayu, kayu semakin berat dan semakin kuat pula.

2. Keawetan

Keawetan adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti jamur, rayap, bubuk dll. Keawetan kayu tersebut disebabkan adanya zat ekstraktif didalam kayu yang merupakan unsur racun bagi perusak kayu. Zat ekstraktif tersebut terbentuk pada saat kayu gubal berubah menjadi kayu teras sehingga pada umumnya kayu teras lebih awet dari kayu gubal.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

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). Kesan raba tiap jenis kayu berbeda-beda tergantung dari tekstur kayu, kadar air, kadar zat ekstraktif dalam kayu.

7. Bau dan Rasa

Bau dan rasa kayu mudah hilang bila kayu lama tersimpan di udara terbuka. Beberapa jenis kayu mempunyai bau yang merangsang dan untuk menyatakan bau kayu tersebut, sering digunakan bau sesuatu benda yang umum dikenal misalnya bau bawang (kulim), bau zat penyamak (jati), bau

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

kamper (kapur) dsb. 8. Nilai Dekoratif

Gambar kayu tergantung dari pola penyebaran warna, arah serat, tekstur, dan pemunculan riap-riap tumbuh dalam pola-pola tertentu. Pola gambar ini yang membuat sesuatu jenis kayu mempunyai nilai dekoratif.

9. Higroskopis

Kayu mempunyai sifat dapat menyerap atau melepaskan air. Makin lembab udara disekitarnya makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. Dalam kondisi kelembaban kayu sama dengan kelembaban udara disekelilingnya disebut kandungan air keseimbangan (EMC = Equilibrium Moisture Content). 10. Sifat Kayu terhadap Suara, yang terdiri dari :

a. Sifat akustik, yaitu kemampuan untuk meneruskan suara berkaitan erat dengan elastisitas kayu.

b. Sifat resonansi, yaitu turut bergetarnya kayu akibat adanya gelombang suara. Kualitas nada yang dikeluarkan kayu sangat baik, sehingga kayu banyak dipakai untuk bahan pembuatan alat musik (kulintang, gitar, biola dll).

11. Daya Hantar Panas

Sifat daya hantar kayu sangat jelek sehingga kayu banyak digunakan untuk membuat barang-barang yang berhubungan langsung dengan sumber panas.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

12. Daya Hantar Listrik

Pada umumnya kayu merupakan bahan hantar yang jelek untuk aliran listrik. Daya hantar listrik ini dipengaruhi oleh kadar air kayu. Pada kadar air 0 %, kayu akan menjadi bahan sekat listrik yang baik sekali, sebaliknya apabila kayu mengandung air maksimum (kayu basah), maka daya hantarnya boleh dikatakan sama dengan daya hantar air.

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 : a. Keteguhan tarik sejajar arah serat dan

b. Keteguhan tarik tegak lurus arah serat.

Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah keteguhan tarik sejajar arah serat. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat.

2. Keteguhan tekan / Kompresi

Keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu untuk menahan muatan/beban. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tekan yaitu :

a. Keteguhan tekan sejajar arah serat dan b. Keteguhan tekan tegak lurus arah serat.

Pada semua kayu, keteguhan tegak lurus serat lebih kecil daripada keteguhan kompresi sejajar arah serat.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

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 :

a. Keteguhan geser sejajar arah serat

b. Keteguhan geser tegak lurus arah serat dan c. Keteguhan geser miring

Keteguhan geser tegak lurus serat jauh lebih besar dari pada keteguhan geser sejajar arah serat.

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. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan yaitu :

a. Keteguhan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara perlahan-lahan.

b. Keteguhan lengkung pukul, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak.

5. Kekakuan

Kekakuan adalah kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk atau lengkungan. Kekakuan tersebut dinyatakan dalam modulus elastisitas.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

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. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mekanik kayu secara garis besar digolongkan menjadi dua kelompok :

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

a. Faktor luar (eksternal): pengawetan kayu, kelembaban lingkungan, pembebanan dan cacat yang disebabkan oleh jamur atau serangga perusak kayu.

b. Faktor dalam kayu (internal): BJ, cacat mata kayu, serat miring dsb.

Menurut Vademecum Kehutanan Indonesia, kelas kekuatan kayu didasarkan kepada berat jenis, keteguhan lengkung mutlak dan keteguhan tekan mutlak, dan dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut ini:

TABEL 2.1 KELAS KEKUATAN KAYU

Kelas Kayu Berat Jenis Keteguhan lengkung

mutlak (kg/cm2)

Keteguhan tekan mutlak (kg/cm2)

I 0,90 1100 650

II 0,60 - <0,90 725 - <1100 425 - <650

III 0,40 - <0,60 500 - <725 300 - <425

IV 0,30 -< 0,40 300 - <500 215 - <300

V < 0,30 < 300 < 215

Kelas keawetan kayu didasarkan atas penyelidikan ketahanan terhadap: 1. Pengaruh kelembaban/kayu ditempatkan di tanah yang lembab.

2. Pengaruh iklim dan terik matahari tetapi terlindung terhadap pengaruh air. 3. Pengaruh iklim tetapi terlindung terhadap matahari.

4. Terlindung dan terpelihara.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2.1.1.2 Tegangan –tegangan yang diperkenankan

Untuk mengetahui suatu konstruksi kayu perlu diketahui tegangan-tegangan yang diizinkan untuk jenis kayu yang akan dipergunakan dalam konstruksi tersebut.

Adapun besarnya tegangan tersebut menurut PKKI adalah sebagai berikut: a. Tegangan yang diperkenankan untuk kayu mutu A

Tabel 2.2 Tegangan yang diperkenankan

Kelas Kuat Jati

(Tectona grandis)

I II III IV V σlt (kg/cm2)

σ tk//= σ tr// (kg/cm2) σ tk┴ (kg/cm2) τ// (kg/cm2)

150 130 40 20

100 85 25 12

75 60 45 8

50 45 10 5

- - - -

130 110 30 15 Berlaku untuk konstruksi yang terlindung dan menahan beban tetap. Untuk kayu yang bermutu B harga tersebut di atas di kurangi 25%. b. Korelasi tegangan yang diperkenankan untuk mutu A.

σlt = 170g (kg/cm2) σ tk//= σ tr// = 150g (kg/cm2)

σ tk┴ = 40g (kg/cm2) τ// = 20g (kg/cm2)

Disini g = berat jenis kering udara

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

σlt = tegangan izin untuk lentur

σ tk// = tegangan izin sejajar serat untuk tekan σ tr// = tegangan izin sejajar serat untuk tarik σ tk┴ = tegangan izin tegak lurus serat untuk tekan

τ// = tegangan izin sejajar serat untuk geser

Angka-angka diatas tetap berlaku untuk konstruksi yang terlindung dan yang menahan muatan tetap.

- Yang disebut dengan konstruksi terlindung, ialah konstruksi yang dilindungi dari perubahan udara yang besar, dari hujan dan matahari, sehingga tidak akan menjadi basah dan kadar lengasnya tidak akan berubah–ubah banyak.

- Yang dimaksudkan muatan tetap ialah: muatan yang berlangsung lebih dari 3 bulan dan beban bergerak yang bersifat tetap atau terus-menerus seperti berat sendiri, tekanan tanh, tekanan air, barang-barang gudang, kendaraan diatas jembatan, dan sebagainya. - Yang dimaksudkan dengan muatan tidak tetap ialah: muatan yang

berlangsung kurang dari 3 bulan dan muatan bergerak yang bersifat tidak tetap atau tidak terus-menerus, seperti berat orang yang berkumpul , tekanan angin, dan sebagainya.

- Tegangan akibat perubahan suhu boleh diabaikan.

Untuk kayu bermutu B, angka-angka di atas di gandakan dengan faktor 0.75.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Pengaruh keadaan konstruksi dan sifat muatan terhadap tegangan yang diperkenankan diperhitungkan sebagai berikut:

a. Tegangan-tegangan diatas harus digandakan dengan:

- Faktor 2/3 untuk konstruksi yang selalu terendam air dan untuk konstruksi yang tidak terlindung dan kemungkinan besar kadar lengas kayu akan selalu tinggi.

- Faktor 5/6 untuk konstruksi yang tidak terlindung tetapi kayu itu dapat mongering dengan cepat.

b. Tegangan-tegangan diatas boleh digandakan dengan 5/4 untuk: - Bagian-bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh

muatan tetap dan muatan angin.

- Bagian-bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan tidak tetap.

Dalam perhitungan perubahan bentuk elastis, maka modulus kekenyalan kayu sejajar serat dapat diambil dari tabel 2.3 sebagai berikut:

Kelas Kuat Kayu E sejajar serat (kg/cm2)

I 125.000

II 100.000

III 80.000

IV 60.000

Sebagai bahan konstruksi, kayu juga memiliki keuntungan dan kerugian sebagai berikut:

- Kayu mempunyai kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah, mempunyai daya penahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

listrik, dapat mudah dikerjakan,adalah relatif murah, dapat mudah diganti, dan bisa didapat dalam waktu singkat.

- Kerugiannya antara lain ialah 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-keadaaan tertentu.

Kayu dapat memuai dan menyusut dengan perubahan-perubahan kelembaban dan meskipun tetap elastis, pada pembebanan berjangka lama sesuatu balok, akan terdapat lendutan yang relative besar.

Sifat-sifat karakteristik ini memperlihatkan perbedaan-perbedaan penting antara kayu dan bahan lain yang untuk analisa matematis dalam Ilmu Kekuatan biasanya diidealisir sebagai bahan yang sempurna akan homogenitas dan elastisitasnya.

2.1.2 Sifat Bahan Baja

Sifat baja yang terpenting dalam penggunaannya sebagai bahan konstruksi adalah kekuatannya yang tinggi, dibandingkan dengan bahan lain seperti kayu, dan sifat keliatannya, yaitu kemampuan untuk berdeformasi secara nyata baik dalam tegangan baik dalam regangan maupun dalam kompresi sebelum kegagalan, serta sifat homogenitas yaitu keseragaman yang tinggi.

Baja merupakan bahan campuran besi (Fe), 1,7 % zat arang atau karbon (C), 1,65 % mangan (Mn), 0,6% tembaga (Cu), 0,6 % Silikon (Si). Baja dihasilkan dengan menghaluskan bijih besi dan logam besi tua bersama-sama

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

dengan bahan tambahan pencampur yang sesuai, dalam tungku temperature tinggi untuk menghasilkan massa-massa besi yang besar, selanjutnya dibersihkan untuk menghilangkan kelebihan zat arang dan kotoran-kotoran lain.

Berdasarkan persentase zat arang yang dikandung, baja dapat dikategorikan sebagai berikut:

1. Baja dengan persentase zat arang rendah (low carbon steel) yakni lebih kecil dari 0.15%

2. Baja dengan persentase zat arang ringan (mild carbon steel) yakni 0.15 – 0.29%

3. Baja dengan persentase zat arang sedang (medium carbon steel) yakni 0.30 – 0.59%

4. Baja dengan persentase zat arang tinggi (high carbon steel) yakni 0.60 – 1.7%

Baja untuk bahan struktur termasuk ke dalam baja yang persentase zat arang ringan (mild carbon steel),semakin tinggi kadar zat arang yang terkandung di dalamnya, maka semakin tinggi nilai tegangan lelehnya. Sifat-sifat bahan struktur yang paling penting dari baja adalah sebagai berikut:

1. Modulus Elastisitas (E) berkisaran antara 193000 Mpa sampai 207000Mpa. Nilai untuk design lazimnya diambil 210000 Mpa.

2. Modulus geser (G) dihitung berdasarkan persamaan; G = E/2(1+μ)

Dimana: μ = angka perbandingan poisson

Dengan mengambil μ = 0.30 dan E = 210000 Mpa, akan memberikan G = 810000 Mpa

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

3. Koefisien ekspansi (α ), diperhitungkan sebesar: α = 11.25 x 10-6

per 0C

4. Berat jenis baja (γ), berat jenis baja diambil 7.85 t/m3

Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan regangan pada baja dapat dilakukan dengan uji tarik di laboratorium. Sebagian besar percobaan atas baja akan menghasilkan bentuk hubungan tegangan dan regangan seperti dalam gambar 2.1:

Gambar 2.1 Hubungan tegangan regangan untuk uji tarik pada baja lunak

Keterangan gambar: σ = tegangan baja ε = regangan baja A = titik proporsional A’= titik batas elastis B = titik batas plastis M = titik runtuh C = titik putus

σ

ε

A

A'

B

M

C

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dengan regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum Hooke. Kemiringan garis OA menyatakan besarnya modulus elastisitas E. Diagram regangan untuk baja lunak umumnya memiliki titik leleh atas (upper yield point), σyu dan daerah leleh datar. Secara praktis, letak ttik leleh atas ini, A’ tidaklah terlalu berarti sehingga pengaruhnya sering diabaikan. Titik A’ sering juga disebut titik batas elastis. Sampai batas ini bila gaya tarik dikerjakan pada batang maka batang tersebut akan berdeformasi. Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang akan kembali kebentuk semula. Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen.

Bila beban yang bekerja bertambah, maka akan terjadi pertambahan regangan tanpa adanya pertambahan tegangan. Sifat pada daerah AB inilah yang disebut sebagai keadaan plastis. Lokasi titik B, yaitu titik batas plastis tidaklah tetapi sebagai perkiraan dapat ditentukan yakni terletak pada regangan 0.014.

Daerah BC merupakan daerah strain hardening, dimana pertambahan regangan akan diikuti dengan sedikit pertambahan tegangan. Di samping itu, hubungan tegangan dengan regangannya tidak lagi bersifat linier.Kemiringan garis setelah titik B ini didefenisikan sebagai Ez. Di titik M, yaitu regangan berkisar antara 20% dari panjang batang, tegangannya mencapai nilai maksimum yang disebut sebagai tegangan tarik batas (ultimate tensile strength). Akhirnmya bila beban semakin bertambah besar lagi maka titik C batang akan putus.

Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh. Dalam kenyataannya, sulit untuk menentukan besarnya tegangan leleh, sebab perubahan dari elastisitas menjadi plastis seringkali besarnya tidak tetap.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Sebagai standar menentukan besarnya tegangan leleh dihitung dengan menarik garis sejajar dengan sudut kemiringan elastisitasnya, dari regangan sebesar 0.2 % (Gambar 2.2)

Dari titik regangannya 0.2% ditarik garis sejajar dengan garis OB sehingga memotong grafik tegangan regangan sehingga memotong sumbu tegangan. Tegangan yang diperoleh ini disebut dengan tegangan leleh. Tegangan-tegangan leleh dari bermacam-macam baja bangunan diperlihatkan pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.4 Harga tegangan leleh

Macam baja Tegangan leleh

Kg/cm2 Mpa

BJ 34 BJ 37 BJ 41 BJ 44 BJ 50 BJ 52

2100 2400 2500 2800 2900 3600

210 240 250 280 290 360

D

CD// OB

B

C

σ

ε

Gambar 2.2 Penentuan tegangan leleh 0.002

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Sifat fisik batang tulangan baja yang paling penting untuk digunakan dalam perhitungan perencanaan beton bertulang ialah tegangan luluh (fy) dan modulus elastisitas (Es).

Baja memiliki beberapa kelebihan sebagai bahan konstruksi, diantaranya: 1. Nilai kesatuan yang tinggi per satuan berat

2. Keseragaman bahan dan komposit bahan yang tidak berubah terhadap waktu

3. Dengan sedikit perawatan akan didapat masa pakai yang tidak terbatas 4. Daktilitas yang tinggi

5. Mudah untuk diadakan pengembangan strukur

Disamping itu baja juga mempunyai kekurangan dalam hal: 1. Biaya perawatan yang besar

2. Dibandingkan dengan kekuatannya kemampuan baja melawan tekuk kecil

3. Nilai kekuatannya akan berkurang, jika dibebani secara berulang/periodik, hal ini biasa disebut dengan lelah/fatigue.

Dengan kemajuan teknologi, perlindungan terhadap karat dan kebakaran pada baja sudah ditemukan, hingga akibat buruk yang mungkin terjadi bisa dikurangi/dihindari.

2.1.2.1 Baja Tulangan

Besi tulangan berfungsi sebagai penahan gaya tarik dan lentur akibat momen yang berkerja pada konstruksi beton. Agar dapat menjadi baja tulangan dalam konstruksi, maka besi tersebut tidak boleh menunjukkan retak-retak,

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

bergelombang, lipatan dan lain-lain dalam jangka waktu mengerjakan pengangkutan, pembengkokan maupun pemotongan. Beton kuat terhadap tekan, tetapi lemah terhadap tarik. Oleh karena itu, perlu tulangan untuk menahan gaya tarik untuk memikul beban-beban yang bekerja pada beton. Tulangan baja tersebut perlu untuk beban-beban berat dalam hal untuk mengurangi lendutan jangka panjang. Dalam hal ini beton bertulang komposit yang mampu menahan tarik maupun gaya tekan.

Untuk mengikat tulangan besi di lapangan, dipakai kawat beton yang elastis yang terbuat dari baja lunak dengan diameter minimal 1 mm. Baja tulangan di dalam berkas tidak boleh mempunyai diameter minimal selisihnya satu sama lain 3 mm pada setiap penampang dan harus diikat erat dengan kawat beton dengan jarak pengikatan tidak lebih dari 24 kali diameter pengenal batang terkecil.

Dalam pemasangan tulangan harus memenuhi persyaratan-persyaratan sesuai dengan peraturan yang dipergunakan, diantaranya tentang pembengkokan tulangan, pemutusan, jarak antar tulangan, selimut, panjang penyaluran, dan sebagainya. Pada penyambungan tulangan-tulangan baja dibedakan atas penyambungan pada tulangan baja dengan profil polos dan baja dengan profil ulir. Untuk sambungan baja polos, sambungan lewatan harus lebih besar sama dengan 40 kali diameter baja dengan pembengkokan tulangan sepanjang 5 kali diameter atau 4-5 cm. Untuk sambungan baja profil ulir, sambungan lewatan harus lebih besar sama dengan 40 kali diameter baja tulangan tanpa adanya pembengkokan pada ujung-ujung tulangan yang terputus. Baja tulangan harus dipasang dengan seksama pada tempat yang telah ditentukan, diikat dengan kuat

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

dan tetap dipertahankan ditempatnya dengan menggunakan kait-kait, sengkang, ganjal atau penahan, kawat pengikat dan alat-alat lainnya selama dilaksanakan pengecoran beton.

Selimut beton atau penutup adalah jarak minimum antara sisi luar dari tulangan termasuk sengkang, kawat pengikat dan tulangan spiral dan permukaan permanen terdekat dari beton. Dari elemen-elemen beton yang teratur, selimut beton tidak boleh kurang dari 40 mm untuk kolom, 25 mm untuk balok dan 20 mm untuk tembok pelat, apabila elemen-elemen beton tersebut terpasang di tempat-tempat terbuka, dan harus ditambahkan dengan 35 – 40 mm untuk komponen-komponen utama, atau 45 mm untuk tembok dan pelat lantai jika tanah dipergunakan sebagai acuannya.

Setiap jenis baja tulangan yang dihasilkan oleh pabrik pada umumnya setiap pabrik mempunyai standar mutu dan jenis baja, sesuai dengan yang berlaku di negara yang bersangkutan. Namun demikian, pada umumnya baja tulangan yang terdapat di pasaran Indonesia dapat dibagi dalam mutu-mutu yang tercantum dalam daftar berikut:

Mutu Sebutan

Tegangan ulur karakterstik (σau) atau tegangan karakteristik yang memberikan regangan tetap 0.2 %

(σ0.2) dalam kg/cm2

U – 22 U – 24 U – 32 U – 39 U – 48

Baja Lunak Baja Lunak Baja Sedang Baja Keras Baja Keras

2.200 2.400 3.200 3.900 4.800

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Yang dimaksud dengan tegangan ulur karakteristik dan tegangan karakteristik yang memberikan regangan tetap 0.2% adalah tegangan yang bersangkutan, dimana dari sejumlah besar hasil pemeriksaan, kemungkinan adanyan tegangan yang kurang dari tegangan tersebut terbatas sampai 58% saja.

Tegangan ulur minimum dan tegangan minimum yang memberikan regangan tetap 0.2% yang dijamin oleh pabrik pembuatannya dengan sertifikat, dapat dianggap sebagai tegangan karakteristik bersangkutan.

2.1.3 Sifat Bahan Beton

Beton dapat dipakai dengan mencampurkan bahan-bahan agregat halus dan kasar yaitu pasir, batu, batu pecah, atau bahan semacam lainnya, dengan menambahkan secukupnya bahan perekat semen, dan air sebagai bahan pembantu guna keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung. Semen berfungsi sebagai pengikat, agregat sebagai bahan pengisi, serta air sebagai bahan penyatu bahan-bahan tersebut.

Semen Portland adalah suatu bahan konstruksi yang paling banyak dipakai serta merupakan jenis semen hidrolik yang penting. Semen Portland dipergunakan dalam semua jenis struktural seperti tembok, lantai, jembatan, terowongan dan sebagian yang diperkuat dengan tulangan atau tanpa tulangan.

Menurut SNI 15-2049-1994, (1994), Semen Portland diklasifikasikan dalam lima jenis, yaitu :

1. Jenis I : Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-jenis lain,

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2. Jenis II : Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat atau kalori hidrasi sedang,

3. Jenis III : Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi,

4.Jenis IV: Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kalori hidrasi rendah, dan

5. Jenis V : Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat .

Kekuatan beton tergantung dari banyak faktor, seperti: - Proporsi campuran

- Kondisi temperatur dan kelembaban dari tempat dimana campuran ditempatkan dan mengeras

- Jumlah air yang relatif terhadap semen serta cara pengolahannya. Faktor air semen (fas) sangat mempengaruhi kekuatan beton, fas merupakan perbandingan antara berat air dengan semen dalam adukan beton. Secara umum diketahui bahwa semakin tinggi nilai fas, semakin rendah mutu kekuatan beton. Namun fas yang semakin rendah tidak selalu berarti bahwa kekuatan beton semakin tinggi. Nilai fas yang rendah akan menyebabkan kesulitan dalam pelaksanaan pemadatan yang pada akhirnya akan menyebabkan mutu beton menurun. Umumnya nilai fas minimum yang diberikan sekitar 0,4 dan maksimum 0,65. Rata–rata ketebalan lapisan yang memisahkan antara partikel dalam beton sangat bergantung pada faktor air semen yang digunakan dan kehalusan butir semennya.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Gambar 2.3 Grafik Faktor Air Semen

Di bawah ini ditunjukkan nilai faktor air semen yang ditetapkan menurut PBBI tahun 1971

Tabel 2.5

Jumlah semen

Minimum per m3

Beton (kg)

Nilai Faktor Air Semen Maksimun Beton di dalam ruang bangunan:

a) Keadaan keliling korosif

b) Keadaan keliling korosif disebabkan oleh kondensasi atau uap-uap korosif Beton di luar ruang bangunan:

a) Tidak terlindung dari hujan dan terik matahari langsung

b) Terlindung dari hujan dan terik matahari langsung

Beton yang masuk ke dalam tanah:

a) Mengalami keadaan basah kering

berganti-ganti

b) Mendapat pengaruh sulfat alkali dari tanah atau air tanah

Beton yang kontinu berhubungan dengan air: a) Air tawar

b) Air laut

275 325

325

275

325

375

275 375

0.60 0.52

0.6

0.6

0.55

0.52

0.57 0.52

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Air untuk pembuatan campuran beton tidak boleh mengandung minyak, asam alkali, garam-garam, bahan organik atau bahan-bahan lain yang dapat merusak beton. Untuk itu apabila ada keraguan mengenai air, maka harus diadakan pemeriksaan zat-zat yang terkandung air tersebut. Adapun pH air yang diperkenankan adalah berkisar antara 6.8 -7.2 ,demikian pH air yang harus bersifat netral agar tidak merusak tulangan pada beton.

Jumlah air yang dipakai dalam campuran beton, harus disesuaikan dengan proporsi campuran beton tersebut. Akibat air yang terlalu banyak akan menyebabkan beton keenceran dan akan merembesnya air pada cetakan beton (bleeding) dan setelah mengeras akan timbul retak-retak. Hal ini disebabkan karena fungsi air untuk memberikan reaksi terhadap semen. Dan apabila kekurangan air akan menyebabkan beton rapuh karena banyaknya lubang-lubang udara atau rongga-rongga udara pada campuran beton tersebut karena campuran tidak homogen.

Kekentalan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump untuk mencegah adukan beton yang terlalu kental atau encer. Pengujian ini menggunakan kerucut terpancung (kerucut Abrams) dengan diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm dan dengan tinggi 30 cm. Adukan yang telah selesai diaduk sebagian sebagai sample dan dimasukkan ke kerucut Abrams dengan mengikuti kriteria aturan yang ada.

Nilai slump yang didapat harus sesuai dengan perencanaan mutu beton yang diinginkan dimana nilainya telah ditetapkan dalam daftar seperti pada tabel 2.6 dibawah ini.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Tabel 2.6 Nilai – nilai Slump

Uraian Nilai slump maksimum Nilai slump

minimum - dinding, plat pondasi dan

pondasi telapak bertulang - pondasi telapak tidak

bertulang, konstruksi di bawah tanah, kaison

- plat, balok, kolom, dinding

- pengerasan jalan - pembetonan masal

12.5 9.0

15.0

7.5 7.5

5.0 2.5

7.5 5.0 2.5

Kekuatan tekan beton ditentukan oleh pengaturan perbandingan semen, agregat kasar dan halus, air dan berbagai jenis bahan campur. Kekuatan beton cukup tinggi, dengan pengolahan khusus dapat mencapai 700 kg/cm2. Kuat tekan beton relatif tinggi dibanding dengan kuat tariknya, yaitu kuat tarik beton antara 9 – 15 % kuat tekannya. Selain itu, beton merupakan bahanyang bersifat getas .

Berbeda dengan baja, maka modulus elastisitas beton adalah berubah-ubah menurut kekuatan. Modulus elastisitas juga tergantung kepada umur beton, sifat-sifat dari agregat dan semen, kecepatan pembebanan, jenis dan ukuran dari benda uji. Selanjutnya, karena beton memperlihatkan deformasi yang tetap (permanent) sekalipun dengan bahan yang kecil, maka dikenal beberapa macam definisi untuk modulus elastisitas. Untuk penetapan modulus elastisitas beton, penerapannya digunakan rumus – rumus empiris yang menyertakan besaran berat disamping kuat tekan beton. SK SNI T – 15 – 1991 – 03 memberikan nilai

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

modulus elastisitas beton tersebut, yaitu untuk beton ringan dan beton normal (Istimawan, 1994).

Gambar 2.4 menunjukkan suatu hubungan tegangan regangan khusus untuk beton, diperlihatkan modulus awal, modulus tangent dan modulus secan.

Beton untuk konstruksi beton –bertulang dibagi dalam mutu-mutu dan kelas-kelas sebagai berikut:

Tabel 2.7

Kelas dan mutu beton ( menurut PBI 1971): Kelas Mutu σ'bk

(kg/cm2)

σ’bm dgn s = 46

(kg/cm2)

tujuan Pengawasan terhadap mutu

agregat

kekuatan tekan

I Bo - - non

strukturil

ringan tanpa II B1

K125 K175 K225

125 175 225

200 250 300

strukturil strukturil strukturil struklturil

sedang ketat ketat ketat

tanpa continue continue continue III K>225 >225 >300 strukturil ketat continue

ε

σ

Tegangan Awal

Tan-1 Et (modulus tangent) Tan-1 (modulus secan)

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Sebagai bahan konstruksi beton juga memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan beton sebagai bahan konstruksi adalah:

- kekuatan lawan tekan yang tinggi

- dampak terhadap iklim kecil tidak membutuhkan perawatan yang khusus dapat dibentuk sesuai dengan perencanaan yang diinginkan. Kekurangannya antara lain:

- kekuatan terhadap tarik yang relative rendah - relative mahal dalam hal pengadaan

- daya tahan terhadap api rendah

2.1.4 Sifat Bahan Komposit.

Bahan konstruksi yang dimaksud dalam tulisan ini adalah balok komposit kayu dengan beton. Komponen struktur komposit adalah gabungan dua macam atau lebih bahan bangunan yang sama atau berbeda, yang mampu beraksi terhadap beban kerja secara satu kesatuan, sehingga kelebihan sifat masing– masing bahan yang membentuk komponen struktur komposit tersebut dapat dimanfaatkan secara maksimal. Komponen struktur lantai komposit kayu–beton adalah komposit yang terbentuk dari bahan kayu dan beton bertulang, yang digabungkan menjadi satu kesatuan dengan perantara alat sambung geser, sehingga mampu bereaksi terhadap beban kerja sebagai satu kesatuan.

Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk menghemat penggunaan bahan bangunan, yaitu dengan cara menggabungkan kayu dan beton dalam satu kesatuan struktur komposit. Untuk tujuan ini, diperlukan alat sambung geser dengan memanfaatkan kelebihan sifat mekanik masing–masing bahan secara

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

maksimal, akan didapat struktur gabungan yang lebih kuat dibandingkan dengan masing–masing bahan penyusunnya. Lantai komposit kayu – beton dapat juga dimanfaatkan untuk bangunan sederhana seperti rumah tinggal, rumah susun, kantor, gedung sekolah, dan lain–lain. Lapis beton merupakan sayap (flens) pada struktur komposit tersebut, berfungsi sebagai bagian yang menahan gaya desak, sedangkan kayu merupakan bagian badan yang dimanfaatkan untuk menahan gaya tarik. Kedua bahan tersebut merupakan satu kesatuan struktur komposit yang kaku. Kekakuan dan kelakuan struktur dinyatakan dalam hubungan antara beban dan lendutan yang terjadi. Angka kekakuan (EI) penampang komposit banyak ditentukan oleh faktor mutu bahan pembentuk komposit, kuat tekan beton serta modulus elastisitas kayu dan beton. Nilai modulus elastisitas beton mendekati sama dengan nilai modulus elastisitas kayu. Modular rasio (n) menyatakan perbandingan antara modulus elastisitas keduanya tergantung dari konfugarisi penampang lantai komposit, khususnya suatu lajur balok T komposit yang ditinjau.

Apabila kita perbandingkan dengan beton, pelaksanaan dengan menggunakan balok-balok komposit mempunyai beberapa keuntungan disamping kerugian – kerugian tertentu:

Kerugian-kerugian:

a. Untuk bentang yang panjang harga jembatan menjadi sangat mahal, jadi tidak ekonomis.

b. Diperlukan pemeliharaan (maintenance) yang periodik dimana kekuatan kayu akan berkurang, sejalan dengan lebih membasahnya keadaan/pengaruh pergantian cuaca.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

c. Diperlukan pengawasan dan ketelitian yang tinggi dalam hal pekerjaan sambungan, pengecatan,dll.

Keuntungan-keuntungan:

a. Sesuai dengan bentang-bentang pendek, untuk gelagar sederhana b. Berat konstruksi menjadi ringan.

c. Waktu pelaksanaan lebih cepat dan cara pelaksanaannya lebih mudah.

2. 2 Penghubung Geser (Shear Connector)

Penghubung geser adalah alat sambung mekanik yang berfungsi memikul beban geser yang timbul pada bidang kontak kedua material tersebut, sehingga pada keadaan komposit kedua material bekerja sama sebagai satu kesatuan.

Alat penghubung geser yang kita kenal ada bermacam-macam diantaranya terdiri dari paku, baut dan pasak. Dalam hal kekuatan sambungan tidak dibedakan apakah itu sambungan desak atau sambungan tarik, yang menetukan kekuatan sambungan bukan kekuatan–kekuatan tarik dan geser melainkan kuat desak pada lubang serta kekuatan alat penghubung geser tersebut. Biasanya dalam analisis tegangan–tegangan dalam arah sambungan maupun pada penampang penghubung geser dianggap rata.

Beton dan kayu merupakan dua bahan bangunan yang berbeda sifat mekanis dan fisiknya. Beton merupakan bahan konstruksi anorganis material yang kuat menahan gaya desak tetapi lemah terhadap gaya tarik, sedangkan kayu merupakan organis material yang peka terhadap lembab atau kadar air yang dikandungnya, dan mempunyai kuat tarik dan tekan yang hampir sama.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Bila dua bahan tersebut yakni beton dan kayu disatukan dengan cara tertentu, yaitu dengan menggunakan penghubung geser yang sesuai, maka keduanya akan menyatu dan mampu bereaksi sebagai komponen struktur komposit. Agar aksi komposit dapat tercipta dengan sempurna, maka pada bidang kontak antara kedua bahan tersebut tidak boleh terjadi geser dan atau pemisahan.

Pada dasarnya alat penghubung geser ditempatkan menurut gaya geser yang bekerja, dengan demikian pada daerah yang gesernya besar akan memiliki alat penghubung geser yang lebih banyak dibandingkan daerah lainnya.

Gambar 2.5 Hubungan antara beban, geser dan diagram momen

Untuk menghitung jumlah kebutuhan penghubung geser, dapat dijelaskan sebagai berikut pada gambar berikut:

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Gambar 2.6. (a) Pembebanan struktur. (b) Diagram gaya lintang balok.

Gambar 2.6 (b) memperlihatkan diagram gaya lintang (SFD) balok yang dibebani dengan beban – beban terpusat seperti terlihat pada Gambar 2.6 (a).

Tegangan geser yang terjadi pada balok lentur komposit, dihitung dengan :

τ =

bw I

S D

. .

dengan D, S, I dan bw berturut – turut menyatakan gaya lintang balok, statis momen yang ditinjau, momen inersia dan lebar balok.

Gambar 2.7. (a) Distribusi tegangan geser balok untuk ½ bentang. (b) Nilai gaya geser pada zone 1 dan zone 2.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Distribusi tegangan geser balok yang memikul beban seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.6 (a), disajikan pada Gambar 2.7 (untuk ½ bentang).

Gaya geser tiap zone (V), merupakan volume tiap zone seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7 (b), sehingga :

V

i = τi. Li. bw

dengan L

i adalah panjang zone 1, τi adalah tegangan geser zone 1 dan bw adalah lebar badan balok.

Dari Gambar 2.7 tampak bahwa besar tegangan geser ataupun gaya geser nilainya sama sepanjang L

1 dan L2. Apabila jumlah beban terpusat semakin bertambah sepanjang bentang, maka nilai tegangan geser ataupun gaya geser mengarah kebentuk garis lurus sepanjang bentang. Dari tumpuan ke arah pertengahan bentang, tegangan dan gaya geser nilainya semakin kecil, sehingga jumlah penghubung geser yang dibutuhkan juga semakin kecil.

2.3

Analisa Balok Komposit Beton dan Kayu

Komposit struktur lantai komposit dapat di asumsikan sebagai deretan balok T, dengan gaya tarik ditahan oleh kayu, gaya tekan ditahan oleh pelat beton dan gaya geser pada bidang kampuh kayu-beton ditahan oleh sejumlah konektor geser, yang dimensi, jenis dan jumlahnya ditentukan sesuai dengan nilai gaya geser yang bekerja pada bidang kontak.

Akibat adanya pembebanan tetap yang dialami balok komposit, mak balok akan menahan lentur yang disebabkan momen lentur. Lentur balok merupakan akibat dari adanya regangan yang timbul akibat beban luar. Apabila

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

pembebanan bertambah, maka balok terjadi deformasi dan regangan tambahan yang dapat mengakibatkan timbulnya retak lentur di sepanjang bentang balok. Dalam hal ini termasuk kekuatan plat beton dan kapasitas interaksi alat penghubung geser yang menghubungkan kayu dengan plat beton.

Komponen strukt ur lantai komposit diperhitungkan sebagai lantai satu arah Struktur Lantai Komposit Kayu-Beton.

Tipe Balok T diperlihatkan pada Gambar 3.2. berikut :

Gambar 2.8 Penampang Lantai Komposit Kayu-Beton Tipe Balok T

Penampang komposit beton–kayu diperlihatkan pada Gambar 3.2 seperti diatas, b

E merupakan lebar efektif, h adalah tinggi total penamapng, t tebal beton, hw tinggi kayu dan b

w adalah lebar kayu 2.3.1 Lebar Efektif

Menurut SK SNI T-15-1991-03 memberikan pembatasan lebar sayap efektif untuk balok T dan diambil nilai terkecil dari :

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

(1) b E≤L/4

(2) b E≤ bo

(3) b

E≤bw + 16t

dengan L adalah panjang bentang, b

o adalah jarak pusat ke pusat antar balok, bw merupakan lebar kayu dan t adalah tinggi sayap beton, apabila tidak diketahui jarak antar balok (b

o), maka yang adalah dipakai persamaan (1) dan (3).

2.3.2 Rasio Modular (n) dan Lebar Eqivalen (b

eq)

Rasio modular (n) adalah nilai rasio antara modulus elastisitas kayu dengan modulus elastisitas beton. Menghitung lebar eqivalen dengan cara membagikan lebar efektif dengan menggunakan rasio modular (n), sehingga :

n =

Ec Ew

….. ……….. (pers.1)

dengan E

c modulus elastisitas beton dan Ew modulus elastisitas kayu. Persamaan (1) merupakan persamaan tahap elastis.

Lebar eqivalen (b

eq) dari bahan beton menjadi bahan kayu, didapat dengan membagikan lebar efektifnya dengan persamaan 1 diatas,sehingga :

b

eq =

n beff

... (pers.2)

bahan dianggap homogen sehingga dapat langsung dihitung statis momen/garis netral dan inersia tampang.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2.3.3 Garis Netral Tampang Balok

Garis netral tampang balok dapat dicari dengan cara menghitung statis momen tampang (lihat gambar 2.9)

Gambar 2.9 Garis netral tampang

Statis Momen apabila dihitung dari serat tepi terbawah:

Yb =

hw bw hw hw bw . 2 1 .      

Ya = h – Yb

Zb =

tb beq hw bw tb h tb beq h hw bw . . 2 1 . 2 1 . +       + +      

Za = h – Zb

Persamaan tersebut menunjukkan letak garis netral tampang diukur dari serat tepi terbawah.

Dengan mengetahui letak garis netral ini, maka dapat dihitung inersia penampang komposit ( I ), maka :

Ixc =1/12.bw.tw3 + (beq.tb(h-1/2tb-Zb)2)+(bw.hw(Zb-Yb)2)+1/12.tb3.beq h Ya Yb beff Za Zb b

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2.4. Peraturan Pembebanan Jembatan

2.4.1 Persyaratan

KETAHUI AKSI-AKSI YANG TERKAIT

TIDAK APAKAH AKSI-AKSI TERCANTUM DALAM PERATURAN

HITUNG AKSI DAN PILIH FAKTOR BEBAN

YA

CEK TERHADAP BEBERAPA PENGARUH YANG SIFATNYA MENGURANG

UBAH AKSI NOMINAL KEDALAM AKSI RENCANA MENGGUNAKAN FAKTOR BEBAN

AKSI RENCANA ULTIMIT

AKSI RENCANA DAYA LAYAN

KOMBINASI BEBAN

KOMBINASI RENCANA AKHIR

Gambar 2.10: Bagan Alir untuk Perencanaan Beban Jembatan

2.4.2 Beban Mati

Dalam menentukan besarnya beban mati , harus digunakan nilai berat isi untuk bahan-bahan bangunan tersebut dibawah ini:

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Tabel 2.8 Berat isi untuk beban mati (KN/m3)

No Bahan Berat/Satuan Isi

(KN/M3)

Kerapatan Massa (kg/m3)

1 Campuran aluminium 26.7 2720

2 Lapisan permukaan beraspal 22.0 2240

3. Besi tuang 71.0 7200

4 Timbunan tanah dipadatkan 17.2 1760 5 Kerikil dipadatkan 18.8 – 22.7 1920 -2320

6 Aspal beton 22.0 2240

7 Beton ringan 12.25 -19.6 1250-2000

8 Beton 22.0 – 25.0 2240-2560

9 Beton prategang 25.0 – 26.0 2560-2640 10 Beton bertulang 23.5 – 25.5 2400-2600

11 Timbal 111 11400

12 Lempung lepas 12.5 1280

13 Batu pasangan 23.5 2400

14 Neoprin 11.3 1150

15 Pasir kering 15.7 – 17.2 1600 -1760

16 Pasir basah 18.0 -18.8 1840 - 1920

17 Lumpur lunak 17.2 1760

18 Baja 77.0 7850

19 Kayu (ringan) 7.8 800

20 Kayu (keras) 11.0 1120

21 Air murni 9.8 1000

22 Air garam 10.0 1025

23 Besi tempa 75.5 7680

Apabila bahan bangunan setempat memberikan nilai berat isi yang jauh menyimpang dari nilai- nilai yang tercantum di atas, maka berat ini harus

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

ditentukan tersendiri dan nilai yang didapat, setelah disetujui oleh berwenang, selanjutnya digunakan dalam perhitungan.

2.4.3 Beban hidup

Beban hidup pada jembatan yang harus ditinjau dinyatakan dalam dua macam, yaitu beban “T” yang merupakan beban terpusat untuk lantai kendaraan dan beban “D” yang merupakan beban jalur untuk gelagar.

2.4.3.1 Lantai Kendaraan dan jalur lalu lintas

Jalur lalu lintas mempunyai lebar minimum 2,75 meter dan lebar maksimum 3,75 meter. Lebar jalur minimum ini harus dugunakan untuk menentukan beban “D” per jalur.

Tabel 2.9 Jumlah lajur lalu lintas rencana

Tipe Jembatan (1) Lebar Jalur Kendaraan (m) (2) Jumlah Lajur Lalu lintas

Rencana (m)

Satu lajur 4.0 -5.0 1

Dua arah, tanpa median 5.5 – 8.25

11.3 -15.0

2 (3) 4

Banyak arah 8.25 -11.25

11.3 – 15.0 15.1- 18.75 18.8 – 22.5

3 4 5 6

CATATAN 1). Untuk jembatan type lain jumlah lajur lalu lintas rencana harus ditentukan oleh instansi yang berwenang

CATATAN 2). Lebar jalur kendaraan adalah jarak minimum antara kerb atau rintangan untuk satu arah atau jarak antara kerb/rintangan/median dengan median untuk banyak arah.

CATATAN 3). Lebar minimum yang aman untuk dua jalur kendaraan adalah 6.0 m. Lebar jembatan antara 5.0 m sampai 6.0 m harus dihindari oleh karena hal ini akan memberikan kesan kepada pengemudi seolah-olah memungkinkan untuk menyiap

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

Jumlah jalur lalu lintas untuk lantai kendaraan dengan lebar 5,50 meter atau lebih ditentukan menurut Tabel 2.9.

2.4.3.2 Beban “ D”

Untuk perhitungan kekuatan gelagar-gelagar harus digunakan beban “D”. Beban “D” atau beban jalur adalah susunan beban pada setiap jalur lalu lintas yang terdiri dari beban terbagi rata sebesar “q” ton per meter panjang per jalur, dan beban garis “P” ton per jalur lalu lintas tersebut.

Besar “q” ditentukan sebagai berikut: q = 2,2 t/m’ , untuk L < 30 m

q = 2,2 -

60 1 , 1

x (L – 30) t/m’ , untuk 30 m < L < 60 m

q = 1,1x    

  +

L 30

1 t/m’ , untuk L > 60 m

dengan L adalah panjang meter, ditentukan oleh tipe konstruksi jembatan.

Ketentuan penggunaan beban “D” dalam arah melintang jembatan adalah sebagai berikut:

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

a. untuk jembatan dengan lebar lantai kendaraan sama atau lebih kecil dari 0.50 meter, beban “D” sepenuhnya (100%) harus dibebankan pada seluruh lebar jembatan

b. untuk jembatan dengan lebar lantai kendaraan lebih besar dari 5,5 meter sedang selebihnya hanya separuh beban “D” (50%), seperti pada gambar dibawah ini;

Dalam menentukan beban hidup (beban terbagi rata dan beban garis) perlu diperhatikan ketentuan bahwa:

a. panjang bentang (L) untuk muatan terbagi rata pada sub bab 3.6.3.2 adalah sesuai dengan ketentuan dalam perumusan koefisien kejut, b. beban hidup per meter lebar jembatan menjadi sebagai berikut :

P terpusat = _

     _      − +     

 _50%

75 , 2 5 , 5 75 , 2 5 , 5 B

P garis = ……. ton

q gerak = _

     _      − +     

 _50%

75 , 2 5 , 5 75 , 2 5 , 5 B

q = ……. t/m’ Gambar 2.12 : Penyebaran pembebanan pada arah melintang

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

dimana:

B = lebar lantai kendaraan

Angka pembagi 2,75 meter di atas selalu tetap dan tidak tergantung pada lebar jalur lalu lintas.

Beban “D” tersebut harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga menghasilkan pengaruh terbesar dengan pedoman sebagai berikut ini;

a. Dalam menghitung momen-momen maksimum akibat beban hidup (beban terbagi rata dan beban garis) pada gelagar menerus di atas beberapa perletakan digunakan ketentuan-ketentuan sebagai berikut:

• Satu beban garis untuk momen positif yang menghasilkan pengaruh maksimum

• Dua beban garis untuk momen negative yang menghasilkan pengaruh maksimum

• Beban terbagi rata ditempatkan pada beberapa bentang/bagian bentang yang akan menghasilkan momen maksimum

b. Dalam menghitung momen maksimum positif akibat beban hidup (beban terbagi rata dan beban garis) pada gelagar dua perletakan digunakan beban terbagi rata sepanjang bentang gelagar dan satu beban garis.

2.4.3.3 Beban “T”

Beban “ T” adalah beban yang merupakan kendaraan truk yang mempunyai roda ganda sebesar 10 ton dengan ukuran-ukuran serta kedudukan. Untuk perhitungan kekuatan lantai kendaraan atau system lantai kendaraan jembatan, harus digunakan beban T.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2.4.4 Beban Kejut

Untuk memperhitungkan pengaruh-pengaruh getaran-getaran dan pengaruh-pengaruh dinamis lainnya, tegangan-tegangan akibat beban garis “P” harus dikalikan dengan koefisien kejut yang akan memberikan hasil maksimum, sedangkan beban merata”q” dan beban “T” tidak dikalikan dengan koefisien kejut.

Koefisien kejut ditentukan dengan rumus: k = 1 + 

  

 

+L 50

20

dengan: K = koefisien kejut, dan L : panjang bentang dalam meter, ditentukan oleh tipe konstruksi jembatan (keadaan statis) dan kedudukan muatan garis “P”

Untuk perhitungan tegangan-tegangan dan pergerakan pada jembatan/ bagian-bagian jembatan / perletakan akibat perbedaan suhu dapat diambil nilai modulus elastis Young (E) dan koefisien muai panjang (ε) sesuai tabel berikut di bawah ini:

Tabel 2.10 : Modulus Elastisitas Young (E) dan koefisien panjang (ε) Jenis Bahan E (kg/cm2) ε / 0C

Baja Beton Kayu

- sejajar serat - tegak lurus serat

2.1 x 10 6 2 – 4 x 105*)

1.0 x 10 5* 1.0 x 104*

12 x 10 -6 10 x 10-6 5 x 10 -6 50 x 10-6

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2.5

Gelagar (Rasuk)

Gelagar jembatan akan mendukung semua beban yang bekerja pada jembatan bahan gelagar kayu dan atau profil baja berupa kanal, profil H atau I. Bila menggunakan bahan baja, tentunya akan memberikan kekuatan struktur yang lebih baik dibandingkan bahan kayu. Akan tetapi, bila kondisi tidak memungkinkan dapat digunakan bahan kayu, yang berupa balok tunggal dan atau balok susun, tergantung perencanaannya.

Penggunaan beban kayu untuk konstruksi jembatan mempunyai keuntungan-keuntungan pada umumnya antara lain:

- bahan ringan

- bahan murah terutama di daerah – daerah hutan

- bahan mudah dikerjakan sehingga biaya pembangunan juga rendah - penyusunan bagian-bagian mudah, juga penggantiannya

- pelaksanaan cepat dan dapat dikerjakan oleh tenaga yang terdapat dimana saja.

- Kayu tidak mudah dipengaruhi oleh korosi seperti pada baja atau beton Dan kerugiannya dalam penggunaan konstruksi jembatan adalah : - kurang homogen ketidaksamaan sebagai hasil alam

- cacat-cacat pada kayu - mudah terbakar

- dapat memuai dan menyusut dengan perubahan-perubahan kelembaban - terjadinya lendutan yang cukup besar.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2.6

Lantai kendaraan

Yang dimaksud dengan lantai kendaraan adalah seluruh lebar bagian jembatan dipergunakan untuk lalu lintas kendaraan. Lantai kendaraan terdiri dari sejumlah jalur lalu lintas, tergantung kelas jalan dimana jalan itu berada. Jalur lalu lintas adalah lebar lantai kendaraan yang dipergunakan oleh satu deretan kendaraan.

Lebar lalu lintas minimal 2,75 m dan maksimum 3,75 m. Untuk jalan utama dua jalur, Peraturan Geometrik Jalan Raya No.13/1970 (PGJL) mensyaratkan lebar jalur minimum (2 x 3,75m) = 7,5m dan lebar seluruh lantai jembatan (B) menjadi : B = Lebar lantai kendaraan + Median + Trotoar

Konstruksi lantai kendaraan terbuat dari beton cor yang komposit dengan gelagar memanjang dan gelagar melintang.

Berat sendiri lantai kendaraan terdistribusi pada gelagar memanjang dan gelagar melintang.

1) Gelagar Memanjang

Gelagar memanjang berfungsi untuk meneruskan beban lantai kepada gelagar melintang. Beban-beban yang dipikul umumnya berupa momen dan gaya lintang. Jarak gelagar memanjang direncanakan sedemikian rupa sehingga pelat lantai dapat dianggap mengalami defleksi yang sama pada saat beban-beban bekerja.

Sisi atas gelagar memanjang dan gelagar melintang dibuat sama, hal ini perlu karena sifat lantai yang komposit terhadap gelagar memanjang maupun melintang.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2. Gelagar Melintang

Gelagar yang letaknya transversal terhadap sumbu jembatan disebut gelagar melintang. Gelagar ini berfungsi meneruskan beban-beban yang diterimanya kepada gelagar induk. Gaya-gaya yang bekerja pada gelagar melintang berupa momen dan gaya lintang.

Gelagar melintang harus ditempatkan pada titik buhul dari gelagar induk, sehingga jarak gelagar melintang tergantung pada perencanaan gelagar induk.

Gambar 2.13: Distribusi beban pada gelagar memanjang dan gelagar melintang

Gelagar memanjang

Gelagar melintang

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

2.7

Tiang Sandaran dan Trotoar

Tiang sandaran merupakan kelengkapan jembatan yang berfungsi untuk keselamatan sekaligus untuk membuat struktur lebih kaku. Sedangkan trotoar bisa dibuat dan bisa juga tidak, tergantung perencanaan. Secara umum, lebar trotoar minimum adalah simpangan 2 orang (± 100 – 150 cm). Tiang sandaran umumnya direncanakan/dibuat dengan tinggi ± 90 – 100 cm dari muka trotoar, dan trotoar dibuat lebih tinggi 20 – 25 cm dari lantai jembatan.

Trotoar berguna untuk dilalui oleh pejalan kaki, umumnya trotoar tersebut ditinggikan terhadap lantai kendaraan. Disepanjang sisi luar trotoar tersebut dipasang sandaran-sandaran yang berfungsi untuk memberikan kenyamanan bagi pejalan kaki. Pada pelaksanaannya, trotoar dapat dicor sekaligus dengan lantai kendaraan atau dipasang kendaraan mengeras.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Pendahuluan

Pada proses desain, beban-beban yang bekerja telah diketahui, dan yang akan ditentukan elemen-elemen struktur agar mempunyai kekuatan yang cukup. Kadang dalam menentukan ukuran elemen-elemen struktur tersebut, perencanan dihadapkan pada masalah desain struktur dengan dimensi besar yang berarti tidak ekonomis dan dengan dimensi kecil yang berarti tidak aman. Dalam hal ini diinginkan design yang “tepat” memenuhi kekokohan minimum agar tercapai desain yang optimum. Untuk itu ada beberapa faktor yang mesti ditinjau dalam desain optimum, dan yang terpenting adalah:

1. Berat material total minimum

2. Dipenuhi batasan stabilitas terhadap tegangan ijin

Desin optimum mengendalikan faktor-faktor tersebut agar diperoleh suatu struktur dengan biaya total minimum.

3.2 Batasan Stabilitas

Gelagar komposit memanjang dan melintang harus memenuhi syarat stabilitas terhadap tegangan ijin yaitu:

σ =

Wcomp Mbt Mbg

Mbs+ +

≤ σijin dimana :

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

50cm

90 cm

20 cm

60 cm y

Penulangan pada pelat lantai

 Beban merata :

- Akibat berat sendiri : 0,20 x 2.5 = 0,5 t/m2

- Akibat berat pavement : 0,10 x 2,0 = 0,2 t/m2

- Akibat berat air hujan :

qDL = 0,75 t/m2 0,05 t/m2 +

Mxm = .0,75(1,20)2 10

1

= 0,108 tm

Mym = .0,108 0,036 3

1

= tm

 Beban Akibat Muatan T

- Beban roda : T = 10 T (Kelas I)

- Bidang roda : bx = 50 + 2(10+10) = 90 cm by = 20 + 2(10 + 10) = 60 cm

`

Muatan T disebarkan : T =

90 , 0 60 , 0

10

x = 18,52 t/m

2

Di pakai Tabel Bittner, dengan : Ix = 1,20

Iy = ∞ ( lantai tidak menumpu pada diafragma)

• Dicari momen pada saat satu roda pada tengah-tengah pelat: y

90 60

x

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

tx = 90 ]

Ix = 120] 0,75, 0,1226 120 90 = = = fxm Ix tx

ty = 60 ]

Ix = 120 ] 0,5, 0,0606 120 60 = = = fym Iy ty

Mxm = 0,1226 x 18,52 x 0,60 x 0,90 = 1,226 tm/m’ Mym = 0,0606 x 18,52 x 0,60 x 0,90 = 0,606 tm/m’ Momen total:

Arah- x : Mxm = 0,108 + 1,226 = 1,334 tm/m’ Arah-y : Mym = 0,036 + 0,606 = 0,642 tm/m’

Arah- x : M = 1334 kgm Penulangan:

h = 20 – 3 = 17 cm Beton K-2255 ; n = 21 σ'b = 75 kg/cm2

U-21 ; σ’a = 1400 kg/cm2 _Ǿo

= 0,889 kg/cm2

= = 1 1400 1334 21 17 x x

Ca 3,80

δ = 0,2 nω = 0,077 , Ø= 2,75 > Øo (Ok!) A = 17 100 6,23

21 077 , 0 = x

x cm2

A’ = 0,2 A = 0,2 x 6,23 = 1,246 cm2

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

σ'b = 75 kg/cm2

U-21 ; σ’a = 1400 kg/cm2 _Ǿo

= 0,889 kg/cm2 478 , 5 1 1400

642 21

17

= =

x x Ca

δ = 0,2 nω = 0,037 , Ø= 3,25 > Øo (Ok!) A = 17 100=

21 037 , 0

x

x 2,995cm2

A’ = 0,2 A = 0,2 x 2,995 = 0,599 cm2

Sehingga penulangan untuk arah kedua x dan y adalah: Arah x : A = 6,23 cm2 Ø 12 – 150 mm

A’= 1,25 cm2 Ø 12 – 150 mm Arah Y: A = 2,99 cm2 Ø 8 – 150 mm

A’= 0,59 cm2 Ø 8 – 150 mm

Gambar3.7 : Penulangan pada pelat

B = 6 m

Ø12-150 mm

1,2 m

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

Dalam bab ini penulis akan menarik kesimpulan dan mencoba mengemukakan saran-saran.

4.1 KESIMPULAN

Dalam tulisan ini dapat dibuat kesimpulan sebagai berikut:

1.Dalam perencanaan jembatan komposit gelagar kayu lantai beton ini sangat tergantung terhadap panjang jembatan, lebar jembatan, tebal lantai kendaraan, jumlah gelagar , jarak as ke as gelagar dan shear connector/penghubung geser. 2.Dari perhitungan jembatan diperoleh nilai momen maksimum sebesar 284,47 T

dan gaya lintang maksimum sebesar 93.14 T

3.Lendutan jangka panjang dapat menjadi masalah jika aksi penampang komposit menahan sebagian besar beban hidup atau jika beban hidup terus bekerja dalam waktu yang lama.

4.Beton normal dan kayu dihubungkan menjadi struktur komposit kayu – beton yang kuat dalam menahan beban lentur,sehingga mampu bereaksi terhadap beban kerja sebagai satu kesatuan.

5.Kekuatan dan kekakuan struktur komposit, banyak dipengaruhi oleh kemampuan penghubung geser dalam menahan geseran.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

4.2

SARAN

Adapun beberapa saran yang dapat dikemukakan adalah sebagai berikut:

1. Sebelum melakukan analisis perhitungan struktur jembatan sebaiknya seorang perencana mencermati beban-beban yang akan bekerja yang disesuaikan dengan peraturan yang berlaku.

2. Perencanaan jembatan komposit dengan gelagar kayu lebih sesuai untuk konstruksi dengan bentang pendek , jika digunakan untuk bentang panjang tentunya sudah tidak ekonomis lagi dimana dibatasi oleh panjang dan kemampuan bahan. Untuk jembatan dengan bentang panjang biasanya digunakan gelagar baja.

3. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk menghemat penggunaan bahan bangunan, yaitu dengan cara menggabungkan kayu dan beton yang merupakan satu kesatuan struktur komposit.

Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010

DAFTAR PUSTAKA

1. Ir. H.J Struyk, Prof. Ir. K.H.C.W.Van Der Hen, Soemargono, Jembatan, PT. Pradnya Paramita Jakarta, 1990.

2. Dr. Ir. Bambang Supriyadi, CES.,DEA, Agus Setyo Muntohar, ST, Jembatan, Beta Offset, 2007.

3. K.H Felix Yap, Ir, Konstruksi Kayu, Bandung : Bina Cipta, 1964.

4. Ir. Agus Iqbal Manu.Dipl.H.Eng.MIHT, Dasar-Dasar Jembatan Beton

Bertulang, PT. Mediatama Saptakarya,1995.

5. Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971, NI-2. 6. Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 1961

7. R SNI T-02-2005, Standar Pembebanan Untuk Jembatan, Bandung : BSN 8. Kh Sunggono V.Ir, Buku Teknik Sipil, Bandung : Nova, 1984

9. Diktat kuliah Konstruksi Jembatan

10.Burl E. Dishongh, Ph. D., P.E, Pokok-Pokok Teknologi Struktur Untuk