Tabel 4.10. Rangkuman Penelitian Mechanical Properties PKKI 2002 Jenis Penelitian
Hasil Penelitian
Kadar Air 22,38
Berat Jenis 0,4197 grcm
3
Kuat Tekan Sejajar Serat 160,845 kgcm
2
Kuat Tarik Sejajar Serat 252,3 kgcm
2
Elastis Lentur Kayu 85575,5 kgcm
2
Tegangan Lentur Kayu 193,6 kgcm
2
Kuat Geser Kayu 11,188kgcm
2
Menurut ketentuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu PKKI 2002, kuat acuan berdasarkan pemilihan secara mekanis diambil berdasarkan modulus
elastisitas lentur. Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa menurut ketentuan kuat acuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu PKKI 2002 seperti yang
tercantum pada tabel 2.1, maka kayu yang digunakan dengan modulus elastisitas 108754,79 kgcm
2
termasuk kayu dengan kode mutu E10.
4. 2. Pengujian Sambungan Paku Memikul Momen Maksimum
Direncanakan dimensi kayu utama 2 x 3 inch
2
dengan panjang 3 m diukur dari perletakan dan dimensi kayu pengambung 1x 3 inch
2
.Sambungan kayu tersebut disambung dengan menggunakan alat sambung paku dengan
diameter yang telah ditentukan.
Gambar 4.7. Sambungan Kayu Dengan Menggunakan Alat Sambung Paku
Universitas Sumatera Utara
4.2.1. Menggunakan Section Modulus
Pada pengujian sambungan kayu ini section modulus yang paling berpengaruh adalah terhadap penyambung, sehingga :
Wx = Wpenyambung = 2 x
�
� � ℎ
2
6
� =
1 � 2.54�3�2.54
2
3
= 49.1612 ��
3
4.2.2. Menentukan Besar Beban pada Sambungan Kayu
Menentukan besar beban pada sambungan kayu dengan memberi beban sebesar ½ p untuk mendapatkan momen maximum pada gambar 4.8 .
Gambar 4.8 Momen Maksimum Bentang
300
1 2
P
1 2
P
100.0 100.0
100.0
Mmax=
1 6
PL Mmax=
1 6
PL
Universitas Sumatera Utara
Dari hasil perhitungan elastic diperoleh : Kode mutu kayu E10
Tegangan lentur kayu 19,36Mpa Kayu tanpa cacat dengan nilai rasio tahanan 1
Kadar air 22.38 Cm = 0,85 Temperatur 38
C Maka tegangan lentur izin :
�� =
19,36 0,85 � 1
�� = 22,7765 ��� Perencanaan komponen lentur :
�� ≤ � �� �′ �� ≤ � �� ��, �
�� ≤ 0,6 � 0,85 � 227,765 � 49,1612 �� ≤ 5710,572 ����
Maka Perhitungan momen pada sambungan kayu:
�� = 1
6 ���
�� = 6
�� �
�� = 6
� 5710,572 300
�� = 114,211 ��
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.PerhitunganKuat Lentur yang Diizinkan pada Kayu Dengan Menggunakan Alat Sambung Paku Berdiameter 5 mm Berdasarkan PKKI NI-5-2002
Pada perhitungan ini, kayu disambung dengan pelat kayu sebagi penyambung dan paku berdiameter 5 mm sebagai alat sambung .
Gambar 4.9. Sambungan dengan pelat kayu sebagai penyambung Direncanakan menggunakan paku diameter 5 mm dengan kuat lentur paku Fyb
552 Nmm
2
Perencanaan Paku diameter 5mm 8 paku:
Penempatan Alat Sambung paku berdiameter 5mm dengan jumlah 8 buah pada pelat penyambung kayu.
Gambar 4.10
Penempatan Alat Sambung Paku Diameter 5 mm
110mm 75mm
75mm 3mm
75mm 75mm
25mm 26,2mm
25mm 110mm
526mm
Universitas Sumatera Utara
Pendistribusian paku pada sambungan kayu
� �² = 2 � 5,5
2
+ 2 � 5,5
2
= 121 ��²
� �² = 4 � 1.31
2
= 6.864 ��²
� X² + � Y² = 127,864 cm²
�� = ��
∑�
2
+ �
2
= 5710,5721.31
127,864 = 58,506
�� �� =
�� ∑�
2
+ �
2
= 5710,5725,5
127,864 = 245,637
��
��
′
=
� �
��
= 0
�
��
= ���
2
+ �� + ��′
2
�
��
= �58,506
2
+ 245,637 + 0
2
�
��
= 252,508 ��
Perhitungan tahanan lateral acuan satu paku z dalam satu irisan menurut PKKI NI-5 2002
• Direncanakan menggunakan paku diameter 5 mm • dengan kuat lentur paku Fyb = 552 � ��
2
� • Penetrasi pada komponen pemegang
p =114 mm – 50,8 mm – 25,4 mm = 37,8 mm • �
�
= 0.38 D + 0.56 untuk paku dengan diameter 4,3 mm D 6,4 mm • ��� = ��� = 114.45�
1.84
= 23.165 � ��
2
� → �� = 1
Universitas Sumatera Utara
Kekutan lateral acuan yang diizinkan untuk satu buah paku untuk satu irisan dapat dilihat pada tabel 4.11.
Tabel 4.11Tahanan lateral acuan satu buah paku
MODA KELELEHAN PERSAMAAN YANG BERLAKU
Is Z =
3.3 �
��
�
��
�
�
=
3.3� 5 � 25.4 � 23.165 0,38 � 5 + 0,56
= 3946.525 N = 394.652 kg
IIIm Z =
3.3 �₁ � � �
��
�
�
1+2 �
�
, ������ ∶
�
1
= −1 + �21 + �
�
+ 2
�
��
1 + 2 �
�
�² 3
�
��
�²
= −1 + �21 + 1 +
2 � 552 1 + 2� 15²
3 � 23.165� 37.8²
= -1 + 2.1986 = 1.1986
Z = 3.3 � 1.1986 � 5 � 37.8 � 23.165
0.38 � 5 + 0.56 1+2 �1 = 4837.2584 N
= 483.7258 kg
IIIs
� = 3.3
�
2
�
��
�
��
�
�
2 + �
�
, ������ ∶
�
2
= −1 + �
21 + �
�
�
�
+ 2
�
��
1 + 2 �
�
�² 3
�
��
�
�
² =
−1 + � 21 + 1
1 +
2 �552 1 + 2 � 1�5²
3 � 23.165� 25.4²
Universitas Sumatera Utara
= - 1 + 1.4180 = 1.4180
� = 3.3
� 1.4180�5 �25.4 �23.165 0.38
� 5 + 0.56 2 + 1 = 3845.41 N = 384.541 kg
IV
Z =
3.3 �² �
�
�
2 �
��
�
��
3 1+�
�
� = 3.3
� 5
2
0.38 � 5 + 0.56
� 2
� 23.165 � 552 3 1 + 1
Z = 2189.495 N = 218.9495 kg
Dari hasil perhitungan diperoleh:
�
�
= 394.652 kg
���
�
= 483.725 kg
���
�
= 384.541 kg
�� = 218.949 kg ���� �
���
= 218.945 kg
Tahanan lateral acuan dua irisan, �
���
= 2 x 218.945 = 437.890 kg
Menghitung Tahanan Lateral Acuan Terkoreksi
�
′ ���
Nilai koreksi penetrasi Cd Untuk : p
≥ 12D maka Cd = 1.00 6D
≤ P ≤ 12 D Cd =
� 12�
P ≤ 6D Cd = 0
P = 37.8 —— 6D ≤ P ≤ 12 D maka nilai koreksi Cd =
� 12�
=
37.8 60
= 0.63 30
≤ 37.8 ≤ 60
Universitas Sumatera Utara
�
′ ���
= �
���
x Cd = 437.890 kg x 0.63
= 275.871 kg
Syarat
: �
��
Z
min
252,508 kg 275.871 kg ……………………… Ok
4.2.4.PerhitunganKuat Lentur yang Diizinkan pada Kayu Dengan Menggunakan Alat Sambung Paku Berdiameter 4.2 mm Berdasarkan PKKI NI-5-2002
Pada perhitungan ini, kayu disambung dengan pelat kayu sebagi penyambung dan paku diameter 4,2 mm sebagai alat sambung.
Gambar 4.11. Sambungan dengan pelat kayu sebagai penyambung Direncanakan menggunakan paku diameter 4,2 mm dengan kuat lentur paku
Fyb 620 Nmm
2
Universitas Sumatera Utara
Perencanaan Paku diameter 4,2 mm 12paku:
Penempatan Alat Sambung paku berdameter 4,2 mm dengan jumlah 12 buah pada pelat penyambung kayu.
Gambar 4.12
Penempatan Alat Sambung Paku Diameter 4,2 mm
� �² = 2 � 8,5
2
+ 2 � 8,5 = 289 ��²
� �² = 6 � 1.31
2
= 10.296 ��²
� �² + � �² = 299,296 ��²
�� = ��
∑�
2
+ �
2
= 5710,5721.31
299,296 = 24,994
�� �� =
�� ∑�
2
+ �
2
= 5710,5728,5
229,296 = 162,180
�� ��
′
= �
�
��
= 0
�
��
= ���
2
+ �� + ��′
2
�
��
= �24,994² + 162,180 + 0
2
�
��
= 164,094 ��
Perhitungan tahanan lateral acuan satu paku z dalam satu irisan menurut PKKI NI – 5 -2002
• Direncanakan menggunakan paku diameter 4,2 mm • dengan kuat lentur paku Fyb = 620 Nmm²
25mm 26,2mm
25mm 85mm
85mm 63mm
63mm 3mm
85mm 85mm
63mm 63mm
63mm 595mm
Universitas Sumatera Utara
• Penetrasi pada komponen pemegang p =102 mm – 50,8 mm – 25,4 mm = 25.8 mm
• �
�
= 2.2 Untuk paku diameter 4.3 • ��� = ��� = 114.45�
1.84
= 23.165 � ��
2
� → �� = 1
Kekutan lateral acuan yang diizinkan untuk satu buah paku untuk satu irisan dapat dilihat pada tabel 4.11.
Tabel 4.11 Tahanan lateral acuan satu buah paku
MODA KELELEHAN PERSAMAAN YANG BERLAKU
Is Z =
3.3 �
��
�
�� �
�
= 3.3� 4.2 � 25.4 � 23.165
2.2
= 3706.833 N = 370.6833 kg
IIIm Z =
3.3 �₁ � � �
��
�
�
1+2 �
�
, ������ ∶
�
1
= −1 + �21 + �
�
+ 2
�
��
1 + 2 �
�
�² 3
�
��
�²
= −1 + �21 + 1 +
2 � 620 1 + 2� 14.2²
3 � 23.165� 25.8²
= -1 + 2.3190 = 1.3190
Z =
3.3 � 1.3190 � 4.2 � 25.8 � 23.165 2.2 1+2 �1
=
1655.450 N
=
165.5450 kg
IIIs
� = 3.3
�
2
�
��
�
��
�
�
2 + �
�
, ������ ∶
Universitas Sumatera Utara
�
2
= −1 + �
21 + �
�
�
�
+ 2
�
��
1 + 2 �
�
�² 3
�
��
�
�
² =
−1 + � 21 + 1
1 +
2 �620 1 + 2 � 1�4.2²
3 � 23.165� 25.4²
= - 1 + 2.337 = 1.337
� = 3.3
� 1.337�4.2 �25.4 �23.165 2.2 2 + 1
= 1652.025 N = 165.2025 kg
IV
Z =
3.3 �² �
�
�
2 �
��
�
��
3 1+�
�
� = 3.3
� 4.2
2
2.2 �
2 � 23.165 � 620
3 1 + 1 Z = 1830.801 N = 183.0801 kg
Dari hasil perhitungan diperoleh:
�
�
=
370.6833
kg
���
�
=
165.5450
kg
���
�
= 165.2025 kg
�� = 183.0801 kg ���� �
���
=165.2025 kg
Tahanan lateral acuan dua irisan, �
���
= 2 x 165.2025= 330.404 kg
Universitas Sumatera Utara
Menghitung Tahanan Lateral Acuan Terkoreksi
�
′ ���
Nilai koreksi penetrasi Cd P = 25..8 —— 6D
≤ P ≤ 12 D — Cd =
� 12�
=
25.8 50.4
= 0.5119 25.2
≤ 25.8 ≤ 50.4 �
′ ���
= �
���
x Cd = 330.404 kg x 0.5119
= 169.134 kg
Syarat :
�
��
Z
min
164,094 kg169.134 kg ……………………… Ok
4.2.5.PerhitunganKuat Lentur yang Diizinkan pada Kayu Dengan Menggunakan Alat Sambung Paku Berdiameter 3.8 mm Berdasarkan PKKI NI-5-2002
Pada perhitungan ini, kayu disambung dengan pelat kayu sebagi penyambung dan paku berdiameter 3,8 mmtsebagai alat sambung.
Gambar 4.13. Sambungan dengan pelat kayu sebagai penyambung Direncanakan menggunakan paku diameter 3,8 mm dengan kuat lentur paku
Fyb 620 Nmm
2
Universitas Sumatera Utara
Perencanaan Paku Berdiameter 3,8 mm 16paku:
Penempatan Alat Sambung paku berdiameter 3,8 mm dengan jumlah 16 buah pada pelat penyambung.
Gambar 4.14 Penempatan Alat Sambung Paku Diameter 3,8 mm
� �² = 4 � 3
2
+ 4 � 9
2
= 360 ��²
� �² = 8 � 1.31
2
= 13,728 ��²
� �² + � �² = 373,728 ��²
�� = ��
∑�
2
+ �
2
= 5710,5721.31
373,728 = 20,016
�� �� =
�� ∑�
2
+ �
2
= 5710,5729
373,728 = 137,520
�� ��
′
= �
�
��
= 0 �
��
= ���
2
+ �� + ��′
2
�
��
= �20,016
2
+ 137,520 + 0
2
�
��
= 138,969 ��
Perhitungan tahanan lateral acuan satu paku z dalam satu irisan menurut pkki 2002
• Direncanakan menggunakan paku diameter 3.8 mm • dengan kuat lentur paku Fyb = 620� ��
2
�
60mm 57mm
57mm 3mm
25mm 26,2mm
25mm 60mm
60mm 60mm
57mm 57mm
60mm 60mm
591mm
Universitas Sumatera Utara
• Penetrasi pada komponen pemegang p =102 mm – 50,8 mm – 25,4 mm = 25,8 mm
• �
�
= 2.2 Untuk paku diameter 4.3 • ��� = ��� = 114.45�
1.84
= 23.165 � ��
2
� → �� = 1
Kekutan lateral acuan yang diizinkan untuk satu buah paku untuk satu irisan dapat dilihat pada tabel 4.11.
Tabel 4.11Tahanan lateral acuan satu buah paku
MODA KELELEHAN PERSAMAAN YANG BERLAKU
Is Z =
3.3 �
��
�
�� �
�
= 3.3� 3.8 � 25.4 � 23.165
2.2
= 3353.8287 N = 335.383 kg
IIIm Z =
3.3 �₁ � � �
��
�
�
1+2 �
�
, ������ ∶
�
1
= −1 + �21 + �
�
+ 2
�
��
1 + 2 �
�
�² 3
�
��
�² =
−1 + �21 + 1 + 2
� 620 1 + 2� 13.8² 3
� 23.165� 25.8²
= -1 + 2.271 = 1.272
Z = 3.3 � 1.272 � 3.8 � 25,8 � 23.165
2.2 1+2 �1 =
1444.2
N =144.42 kg
IIIs
� = 3.3
�
2
�
��
�
��
�
�
2 + �
�
, ������ ∶
Universitas Sumatera Utara
�
2
= −1 + �
21 + �
�
�
�
+ 2
�
��
1 + 2 �
�
�² 3
�
��
�
�
² =
−1 + � 21 + 1
1 +
2 �620 1 + 2 � 1�3.8²
3 � 23.165� 25.4²
= - 1 + 2.2799 = 1.2799
� = 3.3
� 1.2799�3.8 �25.4 �23.165 2.2 2 + 1
= 1430.8351 N = 143.0835 kg
IV
Z =
3.3 �² �
�
�
2 �
��
�
��
3 1+�
�
� = 3.3
� 3.8
2
2.2 �
2 � 23.165 � 620
3 1 + 1 Z = 1498.683 N = 149.868 kg
Dari hasil perhitungan diperoleh:
�
�
= 335,383 kg
���
�
= 144,42 kg
���
�
= 143,0835 kg
�� = 149,.868 kg ���� �
���
=143,0835 kg
Tahanan lateral acuan dua irisan, �
���
= 2 x 143,0835 = 286,167 kg
Menghitung Tahanan Lateral Acuan Terkoreksi
�
′ ���
Nilai koreksi penetrasi Cd Untuk : p
≥ 12D maka Cd = 1.00 P ≤ 6D maka Cd = 0
Universitas Sumatera Utara
6D ≤ P ≤ 12 D Cd =
� 12�
P = 25..8 —— 6D ≤ P ≤ 12 D — Cd =
� 12�
=
25.8 50.4
= 0.5119 25.2
≤ 25.8 ≤ 50.4 �
′ ���
= �
���
x Cd = 286.167 kg x 0.5119 = 146.4889 kg
Syarat
: �
��
Z
min
138,969 kg 146.4889 kg …………………Ok
4.2.6. Perhitungan Lendutan
Karena penelitian ini bertujuan untuk membandingkan antara perhitungan teoritis dengan penelitian laboratorium dengan memperhitungkan hubungan antara
beban dengan deformasi yang terjadi sampai pada beban ultimate, maka harus dicari berapa besar beban patah dan penurunan yang terjadi secara teori.
Untuk mencari besar penurunan yang diakibatkan oleh beban secara teoritis dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, dalam hal ini digunakan
cara momen sebagai muatan. Alat dial pada percobaan laboratorium diletakkan di tengah bentang dan di
bawah pembebanan, sehingga besar penurunan dapat dihitung sebagai berikut : �
1
=
1 2
�
� 3
��
1
=
1 2
�
� 3
�
�.� 6
=
1 36
��
2
�
1
= 2 �
� 3
� + �
1 3
�
� 3
� =
7 9
� �
2
=
1 2
�
� 3
��
2
=
1 2
�
� 3
�
�.� 6
=
1 36
��
2
�
2
=
2 3
�
� 3
=
2 9
� �
3
=
� 3
��
1
=
� 3
�
�.� 6
=
1 18
��
2
�
3
=
1 2
� � �
�
= 0 �
�
. � − �
1
. �
1
− �
2
. �
2
− �
3
. �
3
= 0 �
�
. � =
1 36
��
2
� 7
9 �� +
1 36
��
2
� 2
9 �� +
1 18
��
2
� 1
2 ��
Universitas Sumatera Utara
�
�
= 7
324 ��
2
+ 2
324 ��
2
+ 1
36 ��
2
�
�
= 1
18 ��
2
Pada L3 : ��������� � = �
�
. �
3 − �
1
� 1
3 .
� 3
�
= 1
18 ��
2
� �
3 � −
1 36
��
2
� �
9 �
= 5
324 ��
3
�� Pada L2 :
��������� � = �
�
. �
2 − �
1
� 1
3 .
� 3
+ 1
2 .
� 3
� − ��
2
36 �
� 12
�
= 1
18 ��
2
� �
2 � −
1 36
��
2
� �
9 +
� 6
� − 1
432 =
23 1296
��
3
�� Perhitungan penambahan beban dengan penurunan secara teoritis dapat dilihat
pada tabel berikut
Tabel 4.12. Perhitungan Beban dengan Penurunan Secara Teoritis
Beban L3 kiri
L2 L3 kanan
Rata-rata
20 0.519903
0.597888 0.519903
0.545898 40
1.039805 1.195776
1.039805 1.091796
60 1.559708
1.793664 1.559708
1.637693 80
2.079611 2.391552
2.079611 2.183591
100 2.599513
2.98944 2.599513
2.729489 114.211
2.96893 3.41427
2.96893 3.117377
Universitas Sumatera Utara
Dari hasil penambahan beban dengan penurunan secara teoritis diatas dapat dilihat grafik hubungan antara beban dan deformasi kayu utuh secara teoritis
Gambar 4.15 Grafik Hubungan Beban Dan Deformasi Kayu Utuh Secara teoritis.
4. 3. Hasil Eksperimen Sambungan Paku Memikul Momen di Laboratorium