5 Sambungan Tata Cara Perencanaan Berdasarkan Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 2002.

Nilai Kc untuk beberapa jenis kondisi kekangan ujung dan untuk keadaan dengan goyangan serta tanpa goyangan dapat ditentukan dengan menggunakan hubungan pada gambar berikut

II. 5 Sambungan

A. Umum Karena alasan geometrik, pada kayu sering diperlukan sambungan untuk memperpanjang kayu atau menggabungkan beberapa batang kayu. Sambungan merupakan bagian terlemah dari kayu. Kegagalan konstruksi kayu lebih sering disebabkan karena kegagalan sambungan kayu bukan karena material kayu itu sendiri. Kegagalan dapat berupa pecah kayu diantara dua sambungan, alat sambung yang membengkok atau lendutan yang melampaui lendutan izin. Beberapa hal yang menyebabkan rendahnya kekuatan sambungan kayu menurut Awaluddin Konstruksi kayu, 2000 adalah : 1. Pengurangan luas tampang. 139 6,40 20 13 9 7 140 6,51 20 13 9 7 141 6,62 20 13 9 7 142 6,73 19 13 9 7 143 6,84 19 12 9 7 144 6,95 19 12 9 6 145 7,07 18 12 9 6 146 7,18 18 12 8 6 147 7,30 18 12 8 6 148 7,41 18 11 8 6 149 7,53 17 11 8 6 150 7,65 17 11 8 6 Pemasangan alat sambung sepertu baut, pasak dan gigi menyebabkan luas efektif tampang berkurang sehingga kekuatannya juga menjadi rendah jika dibanding dengan kayu yang penampang utuh. 2. Penyimpangan arah serat Pada buhul sering terdapat gaya yang sejajar serat pada satu batang tetapi tidak dengan batang kayu yang lain. Karena kekuatan kayu yang tidak sejajar serat lebih kecil maka kekuatan sambungan harus didasarkan pada kekuatan kayu yang terkecil atau tidak sejajar serat. 3. Terbatasnya luas sambungan Jika alat sambung ditempatkan saling berdekatan pada kayu memikul geser sejajar serat maka kemungkinan pecah kayu sangat besar karena kayu memiliki kuat geser sejajar serat yang kecil. Oleh karena itu penempatan alat sambung harus mengikuti aturan jarak minimal antar alat sambung agar terhindar dari pecahnya kayu. Dengan adanya ketentuan jarak tersebut maka luas efektif sambungan luas yang dapat digunakan untuk penempatan alat sambung akan berkurang pula. Dengan kata lain, sambungan yang baik adalah sambungan dengan ciri –ciri sebagai berikut : 1. Pengurangan luas kayu yang digunakan untuk penempatan alat sambung relatif kecil bahkan nol. 2. Memiliki nilai banding antara kuat dukung sambungan dengan kuat ultimit batang yang disambung tinggi. 3. Menunujukkan perilaku pelelehan sebelum mencapai keruntuhan daktail. 4. Memiliki angka penyebaran panas yang rendah. 5. Murah dan mudah di dalam pemasangannya. Selain itu beberapa hal yang perlu diperhatikan pada perencanaan sambungan berkaitan dengan rendahnya kekuatan sambungan yaitu : 1. Eksentrisitas sambungan yang menggunakan beberapa alat sambung, maka titk berat kelompok alat sambung harus ditempatkan pada garis kerja gaya agar tidak timbul momen yang dapat menurunkan kekuatan sambungan. 2. Sesaran Slip Sesaran yang terjadi pada sambungan kayu terbagi menjadi dua. Sesaran yang pertama adalah sesaran awal yang terjadi akibat adanya lubang kelonggaran yang dipergunakan untuk mempermudah penempatan alat sambung. Selama sesaran awal, alat sambung belum memberikan perlawanan terhadap gaya sambungan yang bekerja. Pada sambungan dengan beberapa alat sambung, kehadiran sesaran awal yang tidak sama diantara alat sambung dapat menurunkan kekuatan sambungan secara keseluruhan. Setelah sesaran awal terlampaui, maka sesaran berikutnya akan disertai oleh gaya perlawanan tahanan lateral dari alat sambung. 3. Mata kayu Adanya mata kayu dapat mengurangi luas tampang kayu sehingga mempengaruhi kekuatan kayu terutama kuat tarik dan kuat tekan sejajar serat. B. Jenis – Jenis Sambungan Sambungan dapat dibedakan menjadi sambungan satu irisan menyambungkan dua batang kayu, dua irisan menyambung tiga batang kayu, dan seterusnya. Berdasarkan sifat gaya sambungan juga dapat dibedakan menjadi sambungan desak, sambungan tarik, dan sambungan momen. C. Jenis – jenis alat sambung Dari beberapa jenis alat sambung yang dipergunakan, kita dapat membandingkan sifat atau karakteristik berbagai macam alat sambunga tersebut dengan menggunakan kurva beban vs sesaranslip. Kurva ini menunjukkan besarnya dukungan sambungan dan sesaran yang terjadi antara alat sambung dengan kayu yang disambungnya. Hasil pengujian yang dilakukan oleh Racher 1995 untuk beberapa macam alat sambung dapat dilihat pada gambar berikut. 1. Lem Bila dibandingkan dengan alat sambung yang lain, lem temasuk alat sambung yang bersifat getas seperti pada kurva di atas. Keruntuhan sambungan dengan alat sambung lem terjadi tanpa adanya pristiwa pelelehan. Alat sambung lem umumnya digunakan pada struktur balok susun, atau produk kayu laminasi. 2. Alat sambung mekanik Berdasarkan interaksi gaya – gaya yang terjadi pada sambungan, alat sambung mekanik dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu : Gambar 2.06 Kurva beban- sesaran alat sambung. a. Kelompok pertama adalah kelompok alat sambung yang berasal dari interaksi antara kuat lentur alat sambung desak atau kuat geser kayu. Contoh : Paku dan baut b. Kelompok kedua adalah kelompok alat sambung yang kekuatan sambungannya ditentukan oleh luas bidang dukung kayu yang disambung. Contoh : Pasak kayu koubler, cincin belah, pelat geser, spikes grid, single atau double sided toothed plate dan toother ring Pada tugas akhir ini, sambungan yang digunakan adalah sambungan baut dan sambungan takikan. D. Alat sambung 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 kelangisngan nilai banding antara panjang baut pada kayu utama dengan diameter baut. Ketika angka kelangsingan kecil, baut akan menjadi sangat kaku dan distribusi tegangan tumpu kayu di bawah baut akan terjadi secara merata. Semakin tinggi angka kelangsingan baut maka baut akan mengalami tekuk terdistribusi secara tidak merata. Gambar 2.07 Distribusi tegangan tumpu kayu pada sambungan baut 1. Tahanan lateral acuan Tahanan lateral acuan Z satu baut pada sambungan kayu dengan kayu, sambungan kayu dengan pelat besi dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 2.12 Tahanan lateral acuan satu baut Z pada sambungan dengan satu irisan yang menyambung dua komponen = -1 + = -1 + Moda Kelelehan Tahanan lateral Z Z= Z= Z= Z= Z= Z= Tabel 2.13 Tahanan lateral acuan satu baut Z pada sambungan dengan dua irisan yang menyambung tiga komponen = -1 + Catatan : Tabel 2.14 Tahanan lateral acuan satu baut Z pada sambungan dengan dua irisan yang menyambung tiga komponen sambungan kayu dengan plat besi = -1 + Moda Kelelehan Tahanan lateral Z Z= Z= Z= Z= Moda Kelelehan Tahanan lateral Z Z= Z= dan adalah kuat tumpu Nmm² kayu utama dan kayu samping. Untuk sudut sejajar dan tegak lurus serat, nilai kuat tumpu kayu adalah : dan . Sedangkan untuk kuat tumpu kayu dengan sudut terhadap serat dapat diperoleh dengan persamaan Hankinson. Kuat tumpu kayu untuk beberapa macam diameter baut dan berat jenis kayu dapat dilihat pada Tabel 2.04. G dan D berturut – turut adalah berat jenis kayu dan diameter baut. Sedangkan adalah tahanan lentur baut. Tabel 2.15 Kuat tumpu kayu dala N ² u tuk baut ½ Tabel 2.16 Kuat tumpu kayu dala N ² u tuk baut 8 National Design and Specification NDS U.S untuk konstruksi kayu 2001 mendefinisikan kuat lentur baut sebagai titik perpotongan pada kurva beban – lendutan dari pengujian lentur baut dengan garis offset pada lendutan 0,05 D D adalah diameter baut. Selain metoda diatas, NDS juga mengusulkan metoda lain untuk menghitung kuat lentur baut yakni nilai rerata antara tegangan leleh dan tegangan tarik ultimit pada pengujian tarik baut. Dari metoda kedua, kuat lentur baut umumnya sebesar 320 Nmm . 2. Geometrik sambungan baut Jarak antara alat sambung baut harus direncanakan agara masing – masing alat sambung dapat mencapai tahanan lateral ultimitnya sebelum kayu pecah. Jarak antara alat sambung dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 2.18 Jarak tepi, jarak ujung, dan persyaratan spasi untuk sambungan baut. Tabel 2.17 Kuat tumpu kayu dala N ² u tuk baut Gambar 2.08 Geometrik sambungan batu Beban sejajar arah serat Ketentuan dimensi minimum 1. Jarak tepi D ? 6 D 6 1,5D yang terbesar dari 1,5D atau ½ jarak antara baris alat pengencang tegak lurus serat 2. Jarak ujung Komponen tarik liat catatan1 Komponen tekan 7D 4D 3. Spasi Spasi dalam baris alat pengencang 4D 4. Jarak antar baris alat pengencang 1,5D 127 mm liat catatan 2 dan 3 Beban tegak lurus arah serat Ketentuan dimensi minimun 1. Jarak tepi Tepi yang dibebani Tepi yang tidak dibebani 4D 1,5D 2. Jarak ujung 4D 3. Spasi Liat catatan 3 4. Jarak antar baris alat pengencang D ? 2 2 D 6 D ? 6 2,5D liat catatan 3 5 +10D8 liat catatan 3 5D liat catatan 3 Catatan : 1. adalah panjang baut pada komponen utama pada suatu sambungan atau panjang total baut pada komponen skunder 2 pada suatu sambungan 2. Diperlukan spasi yang lebih besar untuk sambungan yang menggunakan ring. 3. 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 bila ada ketentuan mengenai perubahan dimensi kayu. 3. Faktor koreksi sambungan baut a. Faktor aski kelompok. Bila suatu sambungan terdiri dari satu baris alat pengencang atau lebih dengan alat pengencang baut, ada kecendrungan masing – masing baut mendukung beban lateral yang tidak sama yang disebabkan oleh: Jarak antar alat sambung yang kurang panjang sehingga menyebabkan kuat tumpu kayu tidak terjadi secara maksimal Terjadinya distribusi gaya yang tidak merata non-uniform load distribution antar alat sambung baut. Baut yang paling ujung dalam satu kelompok baut akan mendukung gaya yang lebih besar dari pada baut yang letaknya di tengah. Baut paling ujung akan mencapai plastic deformation lebih dulu. Sehingga ada kemungkinan baut yang paling ujung akan gagal lebih dulu sebelum baut yang tengah mencapai plastic deformation. Faktor – faktor yang mempengaruhi nilai faktor aksi kelompok adalah: kemiringan kurva beban dan sesaran baut slip modulus, jumlah baut, spasi alat sambung dalam satu baris, plastic deformation, dan prilaku rangkakcreep kayu itu sendiri. Untuk sambungan dengan beberapa alat sambung tahanan lateral acuan sambungan harus dikalikan dengan faktor aksi kelompok. ] Dimana : = jumlah total alat pengencang = jumlah baris alat pengencang dalam sambungan = jumlah alat pengencang efektif pada baris alat pengencang I yang bervariasi dari 1 hingga = jumlah alat pengencang dengan spasi yang seragam pada baris ke-i = modulus beban atau modulus gelincir untuk satu alat pengencang = 0,246 KNmm. = kekakuan aksial kayu utama = kekakuan aksial kayu samping Alternatif lain untuk menghitung nilai faktor koreksi adalah dengan menggunakan tabel National Design and Specification dari U.S. Namun faktor koreksi aksi kelompok ini hanya berlaku untuk sambungan yang perbandingan luas penampang kayu samping terhadap kayu utama sebesar setengah atau satu.

BAB III PENINJAUAN STRUKTUR RANGKA ATAP KAYU BENTANG 12 METER

III.1 UMUM Ketika pertama kalinya manusia merakit potongan – potongan batang kayu untuk menegakkan kaki tiga tripod, barangkali merupakan awal mula ditemukannya struktur rangka paling sederhana. Ketika menyangga beban yang bekerja di titik buhul puncak, kaki tiga merespons seraya memenuhi kesemua syarat structural, yaitu : a cacah cabang batang kakinya mencukupi untuk menyangga seluruh beban prinsip keseimbangan; b kesempurnaan sambungan di titik buhul puncak rangka menjamin kelangsungan pelimpahan beban azas kesesuaian; c dimensi batang – batangnya mencukupi untuk memenuhi syarat kekakuan hukum material; dan d posisi dan arah kemiringan batang - batangnya menyusun struktur penyangga kokoh yang mampu mencegah keruntuhan syarat stabilitas. Sampai saat diperkenalkannya material logam cetak, batang kayu merupakan material utama – jika bukan satu – satunya – yang dipakai sebagai komponen rangka. Pada zaman permulaannya, muncul masalah ketebalan batang merupakan kondisi yang tidak terelakkan untuk struktur dengan bentang yang semakin panjang. Ketika itu, dimensi tebal batang adalah satu – satunya ungkapan fisik yang mencerminkan kekakuan atau kekuatan sesuatu material. Disamping belum diketemukannya jalan keluar secara konsepsual untuk mengatasi, masalah dimensi ketebalan batang juga dipengaruhi oleh rendahnya modulus elastisitas material – material yang ada. Oleh karenanya, struktur rangka batang dengan sambungan sendi merupakan salah satu jawaban guna mengatasi permasalahan sekaligus menyodorkan alternative, sehingga tidak selalu harus memilih balok pejal, kubah atau busur dari material bebatuan