Analisa Dan Eksperimental Perilaku Tekuk Kolom Komposit Beton – Kayu Panggoh Sebagai Pengganti Tulangan Utama

ANALISA DAN EKSPERIMENTAL PERILAKU TEKUK

KOLOM KOMPOSIT BETON-KAYU PANGGOH

SEBAGAI PENGGANTI TULANGAN UTAMA

TUGAS AKHIR

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

Disusun oleh :

09 0404 160

SUMIHAR RISNA PASARIBU

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2014

ABSTRAK

Kolom merupakan komponen struktur yang berfungsi untuk menahan ataupun menyangga beban tekan aksial yang diberi pada ujungnya, serta memegang peranan penting dalam menerima beban tekan aksial dan meneruskannya ke pondasi. Kolom sangat rentan terhadap bahaya tekuk (buckling). Tekuk (buckling) adalah suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh beban tekuk (beban kritis). Beban tekuk adalah beban yang dapat menyebabkan suatu kolom menekuk. Penelitian mengenai perilaku tekuk ini dilakukan terhadap kolom komposit kayu panggoh-beton, dengan memanfaatkan kayu sebagai alternatif pengganti tulangan. Kayu berperan sebagai tulangan utama dalam kolom dan digunakan sebagai penambah kekuatan tarik di dalam beton. Kayu yang digunakan adalah kayu panggoh karena kayu ini termasuk tipe kayu kelas I dengan sifatnya yang keras dan memiliki kuat tekan, tarik dan elastisitas yang tinggi. Karakteristik kekuatan kayu panggoh ini tentunya dapat dimanfaatkan sebagai material komposit untuk menggantikan tulangan baja yang cukup mahal pada kolom komposit. Perencanaan

kolom komposit didesain dengan metode kuat batas ( ultimate strength design ).

Sebagai kolom beton bertulang, kolom komposit dicor dengan mutu beton K-225, dengan dipasang tulangan utama dari kayu panggoh berukuran 2 cm x 2 cm, sengkang besi polos Ø 6 mm-125 mm, dengan dimensi kolom 10 cm x 13 cm dan bentang kolom 250 cm. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tekuk kolom yang diuji secara horizontal. Dari hasil pengujian laboratorium didapat Pelastis = 10500 kg, dan Pkritis=

14500 kg, serta pada kondisi ultimatenya Ppatah= 16500 kg. Sedangkan hasil analisis

Euler didapat Pelastis = 6030,829 kg, Pkritis=11739,630 kg, serta Ppatah= 13569,378 kg.

Perbandingan antara Pelastis analitis dengan Pelastis laboratorium adalah Pelastis analisis =

57,436 % Pelastis laboratorium. Perbandingan antara Pcr analitis dengan Pcr laboratorium

adalah Pcr analisis = 80,963 % Pcr laboratorium. Perbandingan antara Pultimate analitis

dengan Pultimate laboratorium adalah Pelastis analisis = 82,239 % Pelastis

Kata kunci : Kolom, Tekuk Euler, Kolom Komposit Kolom Kompositbeton-Kayu

Panggoh, Kuat Tekuk Kolom.

laboratorium. Dari hasil penelitian ini diharapkan kayu panggoh dapat digunakan sebagai alternatif pengganti tulangan utama pada kolom.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah menyatakan kasih dan rahmatNya kepada saya hingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Karena kasihNya-lah saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul :

“ANALISA DAN EKSPERIMENTAL PERILAKU TEKUK KOLOM KOMPOSIT BETON – KAYU PANGGOH SEBAGAI PENGGANTI TULANGAN UTAMA”

Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :

1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT. selaku dosen pembimbing yang telah bersedia

meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberikan bimbingan dan saran kepada saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Besman Surbakti, MT. yang membimbing dan telah banyak memberikan

dukungan, selalu bersabar memberikan masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Syahrizal, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara dan dosen pembanding yang telah memberikan

5. Bapak M. Agung Putra Handana, ST, MT, selaku dosen pembanding yang telah

memberikan kritikan dan nasehat yang membangun.

6. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.

8. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa: Hafiz’09, Prima’09, Reza’09, ,

Rahmad’10, Fauzi’10.

9. Untuk seluruh keluargaku yang selalu mendukungku tanpa henti, serta selalu

mendoakanku dalam mengerjakan tugas akhir ini. Untuk kedua orangtuaku yang sangat kukasihi dan kuhormati : Bapakku, J. Pasaribu dan Ibunda M.Purba. Bapakku yang tidak pernah bosan memberikan dukungan doa dan materil kepadaku, selalu memberikan nasehat dan pikiran yang positif dalam menghadapi masalah – masalah yang kuhadapi selama masa perkuliahan, serta Bapak yang sangat sabar dalam memperjuangkan kepentingan pendidikan anaknya. Ibuku yang sangat kusayangi yang selalu mendukungku dalam doanya serta selalu mengajarkan dan mengingatkan selalu berdoa dan semakin dekat dengan Tuhan. Untuk adik – adikku yang masih sekolah yang selalu mendukungku, Endang Pasaribu yang memotivasi aku untuk menyelesaikan tugas akhir lebih cepat dan menyadarkanku untuk selalu menjadi kakak yang bertanggung jawab, dan untuk semua anggota keluarga besarku yang selalu bertanya “ kapan kamu akan tamat ? “ dan mendukung ku serta mendoakan ku dalam menjalani proses perkuliahanku.

10. Untuk sahabat-sahabatku sejak SMA yang selalu mendukungku dan mengingatkanku untuk terus berjuang dalam mengerjakan tugas akhir ini: Kiris, Ika, Natal, Rika, Tekang, Ayu dan masih banyak lagi.

11. Untuk teman setiaku yang paling sabar menghadapi segala masalah, Maria Samosir

, serta teman seperjuangan tugas akhir : Ihsannudin, Putri Nurul, dan Arthur Bangun.

12. Untuk rekan-rekan seperjuangan yang sudah saya anggap sebagai saudara: Yessica,

Plani, Desi, Elisa, Manna Grace, Mariance, Sahala, Wahyu, Frengky, Jimmy, Jostar, Yoppie, Hasoloan, Agrifa, Bembeng, John, Ovit, Suparta, Edwin, Abraham yang telah banyak sekali membantu dalam pelaksanaan tugas akhir ini. Banyak hal yang telah dilewati bersama selama 4 tahun lebih ini, banyak canda bahkan tangis yang telah kita lewati bersama. Dan aku bersyukur pada Tuhan telah dipertemukan dengan kalian. Untuk semua asisten 2009 Laboratorium Studio Gambar : Irwan , Mia , dan Rahman yang telah memberikan kenangan yang indah serta pengalaman berharga sejak menjadi asisten di lab.

13. Dan untuk seluruh rekan-rekan stambuk 2009 yang tidak dapat disebutkan satu

persatu. Rekan-rekan seperjuangan yang telah banyak membantu selama proses perkuliahan bahkan dalam pengerjaan tugas akhir ini.

14. Adik-adik angkatan 2012 yang telah membantu saya dalam proses pengerjaan tugas

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Maret 2014

Penulis

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR GRAFIK ... xiii

DAFTAR NOTASI ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1.Latar Belakang ... 1

1.2.Perumusan Masalah ... 5

1.3.Tujuan Penelitian ... 5

1.4.Batasan Masalah ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1. Umum ... 7

2.2. Kayu ... 7

2.2.1 Kayu Panggoh ... 8

2.2.2 Struktur Kayu ... 8

2.2.3 Sifat-Sifat Kayu ... 10

2.2.3.1 Sifat Umum Kayu ... 10

2.2.3.2 Sifat Fisik Kayu ... 12

2.2.3.3 Sifat Mekanis Kayu ... 13

2.2.4 Tegangan Bahan Kayu ... 17

2.2.5 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis ... 19

2.2.6 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Visual ... 20

2.3. ... Beton ... 22

2.3.1 Kekuatan Beton ... 24

2.3.1.1 Kuat Tekan Beton ... 24

2.3.1.2 Modulus Elastisitas Beton ... 25

2.3.1.3 Kuat Tarik Beton ... 26

2.3.2 Bahan – Bahan Penyusun Beton ... 27

2.3.2.1 Semen ... 27

2.3.2.2 Agregat ... 29

2.3.2.3 Air ... 30

2.4.Kolom ... 31

2.4.1.1Jenis Kolom Berdasarkan Bentuk dan Susunan

Tulangnya ... 31

2.4.1.2 Jenis Kolom Berdasarkan Letak / Posisi Beban Aksial 32 2.4.1.3 Jenis Kolom Berdasarkan Panjang Kolom ... 33

2.4.2 Bahaya Tekuk Pada Kolom ... 33

2.4.3 Stabilitas Struktur Kolom ... 34

2.4.4 Teori Tekuk ... 36

2.5. Teori Euler ... 37

2.6. Batas Berlakunya Persamaan Euler ... 44

2.7. Prinsip Perencanaan Struktur Komposit ... 46

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 49

3.1. Pendahuluan ... 49

3.2. Pengujian Physical dan Mechanical Properties Kayu Panggoh ... 49

3.2.1 Persiapan Pengujian ... 49

3.2.2 Pelaksanaan Pengujian ... 50

3.2.2.1 Pemeriksaan Kadar Air ... 50

3.2.2.2 Pemeriksaan Berat Jenis ... 51

3.2.2.3 Pengujian Kuat Tekan ... 52

3.2.2.4 Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat ... 53

3.2.2.5Pengujian Kuat Lentur dan Elastisitas pada Penurunan Izin dan pada Kondisi Ultimate 54 3.2.2.6 Pengujian Kuat Geser ... 56

3.3.Pengujian Kuat Tekan Beton ... 57

3.3.1 Persiapan Pengujian ... 58

3.3.1.1 Semen ... 58

3.3.1.2 Agregat Halus ... 58

3.3.1.3 Agregat Kasar ... 58

3.3.2 Pembuatan Beton ... 58

3.3.3 Pengujian Kuat Tekan Beton Silinder ... 59

3.4. Pengujian Tekuk Kolom Komposit Kayu Panggoh - Beton ... 60

3.4.1 Perancangan Dudukan Uji Tekuk Modifikasi ... 60

3.4.2 Persiapan Pengujian Kolom ... 64

3.4.3 Proses Pengujian Benda Uji ... 66

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN ... 68

4.1. Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties ... 68

4.1.1 Hasil Pemeriksaan Kadar Air ... 68

4.1.2 Hasil Pemeriksaan Berat Jenis ... 69

4.1.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu ... 70

4.1.5 Hasil Pengujian Elastisitas dan Kuat Lentur Kayu ... 72

4.1.6 Hasil Pengujian Kuat Geser Kayu ... 78

4.1.7 Kesimpulan Hasil Penelitian Phisical dan Mechanical Properties79 4.2. Perencanaan Komposit Kayu Panggoh – Beton Berdasarkan Kuat Lentur ... 80

4.3. Pengujian Tekuk ... 82

4.4. Perbandingan Hasil Pengujian di Laboratorium dengan Analisa Teori Euler ... 85

4.5. Hasil Diskusi ... 87

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 89

5.1. Kesimpulan ... 89

5.2. Saran ... 90

DAFTAR PUSTAKA ... 91

DAFTAR LAMPIRAN ... 93

Lampiran I Hasil Pemeriksaan Kayu Panggoh ... 94

Lampiran II Hasil Pemeriksaan Material Beton ... 97

Lampiran III Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ... 116

Lampiran IV Foto Dokumentasi... 117

Lampiran V Gambar Dudukan Alat Benda Uji Buckling Test ... 124

DAFTAR TABEL

BAB I

Tidak terdapat tabel

BAB II

Tabel 2.1 Nilai kuat acuan ( MPa ) berdasarkan atas pemilahan secara mekanis

pada kadar air 15% ( berdasarkan PKKI NI - 5 2002 )... 19

Tabel 2.2 Faktor koreksi layan basah, Cm ... 20

Tabel 2.3 Faktor koreksi temperature, Ct ... 20

Tabel 2.4 Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu ... 21

Tabel 2.5 Nilai rasio tahanan ... 22

Tabel 2.6 Perbandingan kuat tekan beton pada berbagai umur untuk benda uji silinder yang dirawat di laboratorium ... 25

Tabel 2.7 Nilai Modulus Elastisitas Beton Normal ... 26

BAB III Tidak terdapat tabel BAB IV Tabel 4.1 Hasil pemeriksaan kadar air kayu ... 68

Tabel 4.2 Hasil pemeriksaan berat jenis kayu ... 69

Tabel 4.3 Hasil pemeriksaan kuat tekan sejajar serat kayu ... 70

Tabel 4.4 Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar serat kayu. ... 71

Tabel 4.5a Hasil Pengujian Elastisitas dan Kuat Lentur Kayu ... 73

Tabel 4.5b Perhitungan tegangan-regangan untuk kayu sampel 1 ... 74

Tabel 4.5d Hasil regresi ketiga sampel ... 78

Tabel 4.6 Hasil pemeriksaan kuat geser sejajar serat kayu ( Fv// ) ... 78

Tabel 4.7a Hasil Penelitian Mechanical Properties ( SNI 2002 ) ... 79

Tabel 4.7b Hasil Penelitian Mechanical Properties ( PKKI 1961 ) ... 80

Tabel 4.8 Hasil pengujian tekuk kolom komposit kayu panggoh – beton ... 83

Tabel 4.9 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Hasil Analisis ( SNI 2002 ) .... 87

BAB V

DAFTAR GAMBAR

BAB I

Tidak terdapat gambar

BAB II

Gambar 2.1 Struktur kayu melintang. ... 10

Gambar 2.2 Arah sumbu kayu ... 11

Gambar 2.3 Batang kayu yang mengalami gaya tarik ... 14

Gambar 2.4 Batang kayu yang menerima gaya tekan P sejajar serat ... 15

Gambar 2.5 Batang kayu yang menerima gaya tekan P tegak lurus serat ... 15

Gambar 2.6 Batang kayu yang menerima gaya geser tegak lurus arah serat ... 16

Gambar 2.7 Keteguhan lengkung pada kayu ... 16

Gambar 2.8 Jenis kolom berdasarkan bentuk dan susunan tulangan ... 31

Gambar 2.9 Jenis kolom berdasarkan letak beban aksial ... 32

Gambar 2.10 Perilaku kolom yang dibebani ... 36

Gambar 2.11 Kolom Euler ... 37

Gambar 2.12 Tekuk Euler pada kolom panjang ... 39

Gambar 2.13 Tekuk pada penampang melintang tidak simetris ... 41

BAB III Gambar 3.1 Sampel pengujian kadar air ... 50

Gambar 3.2 Sampel pengujian berat jenis ... 51

Gambar 3.3 Sampel kuat tekan sejajar serat ... 52

Gambar 3.4 Sampel kuat tarik sejajar serat ... 53

Gambar 3.5 Sampel pengujian kuat lentur ... 54

Gambar 3.6 Penempatan dial dan beban pada sampel ... 55

Gambar 3.7 Sampel pengujian kuat geser ... 56

Gambar 3.8 Alat bantu penjepit pengujian ... 57

Gambar 3.9 Model pengujian benda uji silinder beton ... 59

Gambar 3.10 Pemberian beban pada struktur kolom komposit kayu panggoh- Beton ... 65

BAB IV

Tidak terdapat gambar

BAB V

DAFTAR

GRAFIK

BAB I

Tidak terdapat grafik

BAB II

Grafik 2.1 Grafik hubungan antara beban tekan dengan deformasi untuk tarikan dan

tekanan ... 18

Grafik 2.2 Grafik hubungan tegangan - regangan batang tulangan baja terhadap kuat tekan beton ( Dipohusodo, 1999 ) ... 25

Grafik 2.3 Grafik kelakuan kolom Euler... 43

Grafik 2.4 Grafik hubungan jangkauan kekuatan kolom yang umum terhadap angka kelangsingan ... 45

BAB III Tidak terdapat grafik BAB IV Grafik 4.1 Grafik tegangan-regangan hasil pengujian elastisitas kayu sampel 1 .... 75

Grafik 4.2 Grafik regresi linear tegangan-regangan kayu sampel 1 ... 75

Grafik 4.3 Grafik tegangan-regangan hasil pengujian elastisitas kayu sampel 2 ... 77

Grafik 4.4 Grafik regresi linear tegangan-regangan kayu sampel 2 ... 77

Grafik 4.5 Grafik pengujian tekuk kolom komposit kayu panggoh – beton ... 84

BAB V

DAFTAR NOTASI

Pcr adalah beban kritis ( kg )

Fb adalah kuat lentur ( MPa )

Ft// adalah kuat tarik sejajar serat ( MPa ) Ft┴ adalah kuat tarik tegak lurus serat ( MPa ) Fc// adalah kuat tekan sejajar serat ( MPa )

Fv adalah kuat geser yang diizinkan ( MPa )

Fc┴ adalah kuat tekan tegak lurus serat ( MPa )

fc’ adalah kuat tekan beton ( kg/cm2

Ec adalah modulus elastisitas beton ( MPa )

)

fas adalah faktor air semen

Wc adalah berat isi satuan beton ( kg/m3

Fr adalah tegangan retak

)

m adalah kadar air kayu ( % )

Wm adalah berat sampel mula-mula ( gr )

Wd adalah berat sampel kering oven ( gr )

BJ ( Gm ) adalah berat jenis kayu ( gr/cm3

Gb adalah berat jenis dasar kayu ( gr/cm

)

3

G15 adalah berat jenis kayu pada kadar air 15% ( gr/cm

)

3

V adalah volume sampel ( cm

)

3

σtk // adalah tegangan tekan sejajar serat ( kg/cm )

P adalah beban ( kg )

A adalah luas bagian yang tertekan ( cm2

σb adalah tegangan lentur yang terjadi ( kg/cm

)

2

Ew adalah modulus elastisitas kayu ( kg/cm

)

2

L adalah panjang bentang ( m )

)

B adalah lebar sampel ( cm )

h adalah tinggi sampel ( cm )

ε adalah regangan yang terjadi

Δl adalah perpendekan yang terjadi pada benda uji (mm)

n adalah safety factor sebesar 2,25

ɛc adalah regangan beton (mm/mm)

C adalah gaya tekan beton (kg)

D adalah gaya lintang (kg)

δ adalah lendutan (cm)

EI adalah faktor kekakuan (kgcm2

I adalah inersia tampang (cm

)

4

M adalah momen (kgcm)

)

N adalah jumlah penghubung geser

V adalah gaya geser (kg)

Ø adalah diameter (mm)

λ adalah angka kelangsingan

Cm adalah faktor koreksi layan basah

Ct adalah faktor koreksi temperatur

Cpt adalah faktor koreksi pengawetan kayu

Crt adalah faktor koreksi tahan api

λ adalah faktor waktu adalah 1,0

T adalah temperatur

ρ adalah nilai kerapatan kayu

π adalah konstanta pi = 3,1416

Pcrx adalah Pkritis

Pcr

ke arah sumbu x

y adalah Pkritis

σds adalah tegangan desak ke arah sumbu y

ABSTRAK

Kolom merupakan komponen struktur yang berfungsi untuk menahan ataupun menyangga beban tekan aksial yang diberi pada ujungnya, serta memegang peranan penting dalam menerima beban tekan aksial dan meneruskannya ke pondasi. Kolom sangat rentan terhadap bahaya tekuk (buckling). Tekuk (buckling) adalah suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh beban tekuk (beban kritis). Beban tekuk adalah beban yang dapat menyebabkan suatu kolom menekuk. Penelitian mengenai perilaku tekuk ini dilakukan terhadap kolom komposit kayu panggoh-beton, dengan memanfaatkan kayu sebagai alternatif pengganti tulangan. Kayu berperan sebagai tulangan utama dalam kolom dan digunakan sebagai penambah kekuatan tarik di dalam beton. Kayu yang digunakan adalah kayu panggoh karena kayu ini termasuk tipe kayu kelas I dengan sifatnya yang keras dan memiliki kuat tekan, tarik dan elastisitas yang tinggi. Karakteristik kekuatan kayu panggoh ini tentunya dapat dimanfaatkan sebagai material komposit untuk menggantikan tulangan baja yang cukup mahal pada kolom komposit. Perencanaan

kolom komposit didesain dengan metode kuat batas ( ultimate strength design ).

Sebagai kolom beton bertulang, kolom komposit dicor dengan mutu beton K-225, dengan dipasang tulangan utama dari kayu panggoh berukuran 2 cm x 2 cm, sengkang besi polos Ø 6 mm-125 mm, dengan dimensi kolom 10 cm x 13 cm dan bentang kolom 250 cm. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tekuk kolom yang diuji secara horizontal. Dari hasil pengujian laboratorium didapat Pelastis = 10500 kg, dan Pkritis=

14500 kg, serta pada kondisi ultimatenya Ppatah= 16500 kg. Sedangkan hasil analisis

Euler didapat Pelastis = 6030,829 kg, Pkritis=11739,630 kg, serta Ppatah= 13569,378 kg.

Perbandingan antara Pelastis analitis dengan Pelastis laboratorium adalah Pelastis analisis =

57,436 % Pelastis laboratorium. Perbandingan antara Pcr analitis dengan Pcr laboratorium

adalah Pcr analisis = 80,963 % Pcr laboratorium. Perbandingan antara Pultimate analitis

dengan Pultimate laboratorium adalah Pelastis analisis = 82,239 % Pelastis

Kata kunci : Kolom, Tekuk Euler, Kolom Komposit Kolom Kompositbeton-Kayu

Panggoh, Kuat Tekuk Kolom.

laboratorium. Dari hasil penelitian ini diharapkan kayu panggoh dapat digunakan sebagai alternatif pengganti tulangan utama pada kolom.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kolom merupakan komponen struktur yang berfungsi untuk menahan ataupun menyangga beban tekan aksial yang diberi pada ujungnya. Kolom memegang peranan utama dalam sistem struktur bangunan karena kolom harus sanggup menahan dan meneruskan beban bangunan dan beban-beban lain ke pondasi. Hal ini mewajibkan kolom harus lebih kuat daripada struktur utama bangunan yang lain seperti balok.

Sistem SCWB (Strong Coloumb Weak Beam) harus diterapkan pada struktur bangunan, jika tidak kegagalan kolom akan berakibat langsung pada keruntuhan struktur tersebut (Arie Wardhono, 2010). Hal ini dapat dipengaruhi oleh material, panjang, lebar dan tinggi kolom. Kolom beton murni hanya dapat mendukung beban sangat kecil sehingga perlu ditambahkan tulangan longitudinal berupa tulangan baja untuk meningkatkan kapasitas daya dukungnya. Kekuatan ini akan semakin besar pula

dengan memberikan kekangan lateral pada tulangan longitudinal yang dikenal sebagai

sengkang. Kolom ini dinamakan sebagai kolom beton bertulang (Jack C.Mc.Cormac, 2004).

Selain kolom beton bertulang, kolom komposit juga sudah banyak digunakan dalam bidang konstruksi seperti gedung-gedung tingkat tinggi. Sejauh ini kolom komposit yang umumnya digunakan adalah kolom komposit dengan profil baja struktur, sehingga kolom ini memiliki kekuatan yang sangat tinggi. Akan tetapi, kolom ini membutuhkan biaya yang sangat mahal akibat pemakaian profil baja yang ketersediaan bahan dasarnya (bijih besi) semakin terbatas dan termasuk kepada sumber daya alam

yang tidak dapat diperbaharui. Oleh karena itu, perlu diupayakan sumber daya alam lain yang jauh lebih ekonomis, mudah diperoleh dan memiliki kekuatan yang cukup tinggi untuk dijadikan sebagai material komposit.

Struktur komposit (Composite) merupakan struktur yang terdiri dari dua material atau lebih dengan sifat bahan yang berbeda dan membentuk satu kesatuan sehingga menghasilkan sifat gabungan yang lebih baik. Salah satu kelebihan komposit adalah sifatnya yang dapat diatur. Dengan memanfaatkan sifat fisik dan mekanik dari masing-masing bahan sehingga diperoleh komponen yang lebih baik dan mempunyai kelebihan-kelebihan tertentu bila dibandingkan dengan bahan yang membentuknya. Di samping itu, diharapkan juga kolom komposit yang didesain akan lebih ekonomis dan sanggup memenuhi kekuatan struktur yang diinginkan.

Kayu merupakan material yang dapat dipertimbangkan sebagai salah satu material komposit. Sebagai bahan konstruksi, material kayu juga cukup kuat dalam menahan beban dan memiliki kelebihan yang tidak dimiliki oleh material lainnya yakni dapat dibudidayakan (renewable). Selain itu, kayu merupakan material yang mudah diperoleh dan proses pengerjaannya dapat dilakukan dengan peralatan yang sederhana dan ringan. Material kayu juga memiliki berat jenis yang ringan. Disamping itu, konstruksi kayu mampu menghasilkan bangunan-bangunan yang indah dan bernilai tinggi seperti di berbagai negara Eropa dan Amerika. Oleh karena itu, sangat perlu dilakukan penelitian mengenai material kayu untuk perencanaan struktur yang lebih baik dan cukup ekonomis.

Negara Indonesia sangat terkenal dengan daerah hutannya dan berbagai jenis tanaman yang dapat tumbuh dikarenakan iklim tropisnya. Salah satu jenis tanaman yang banyak tersedia di alam adalah tanaman aren (Arenga pinnata). Tanaman aren (Arenga

pinnata) tersebar di seluruh kepulauan nusantara. Tanaman yang berasal dari Assam (India) dan Burma ini, tumbuh subur di lembah lereng pegunungan.

Tanaman aren (Arenga pinnata) merupakan tanaman yang serba guna dan cukup penting setelah kelapa. Hampir semua bagian dari tanaman ini dapat dimanfaatkan dan memiliki nilai ekonomi. Dimulai dari akar untuk obat tradisional. Batangnya yang mengeras menjadi kayu. Kayunya yang keras ini dipergunakan sebagai

bahan bangunan lainnya.

menghasilkan empelurnya dapat digunakan sebagai talang atau saluran air. Buah aren muda untuk pembuatan kolang-kaling sebagai bahan pelengkap bahan minuman dan makanan. Dengan menyadap tandan bunga jantannya diperoleh cairan yang dinamakan dengan air nira

Kayu dari pohon aren (bagian batangnya yang mengeras di sebelah luar) dapat dijadikan salah satu alternatif yang dapat menggantikan peranan kayu solid sebagai bahan baku untuk keperluan industri perkayuan, terutama kayu sebagai bahan konstruksi. Pada kalangan masyarakat, kayu dari pohon aren telah dikenal sebagai kayu yang kuat. Dengan demikian diharapkan kayu ini dapat memenuhi persyaratan kekuatan yang diinginkan untuk dijadikan bahan konstruksi. Oleh karena itu, diperlukan penelitian yang lebih lanjut untuk pengembangannya.

Di wilayah Sumatera Utara, khususnya di Kabupaten Karo, kayu dari pohon aren ini dikenal dengan nama kayu panggoh. Kayu ini digunakan oleh masyarakat karo untuk kandang hewan peliharaan mereka. Kayu panggoh digunakan karena kemampuannya yang sangat kuat menahan gigitan hewan tersebut.

Karakteristik kekuatan kayu panggoh ini tentunya dapat dimanfaatkan sebagai material komposit untuk menggantikan tulangan baja yang cukup mahal pada kolom komposit. Struktur komposit akan terbentuk akibat interaksi antara komponen-komponen pembentuknya dimana karakteristik dasar masing-masing bahan dimanfaatkan secara optimal. Karakteristik penting yang harus dimiliki oleh struktur beton adalah ketahanan yang tinggi terhadap api, mudah dibentuk dan murah. Sedangkan karakteristik penting yang diharapkan dimiliki oleh kayu panggoh adalah kekuatan tinggi, modulus elastisitas tinggi, serta daktilitas tinggi. Sehingga perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui kekuatan yang akan dihasilkan kolom komposit kayu panggoh - beton.

Kolom dapat dikategorikan berdasarkan panjangnya yaitu kolom pendek dan kolom panjang. Kolom pendek adalah jenis kolom yang kegagalannya berupa kegagalan material (ditentukan oleh kekuatan material). Kolom panjang adalah kolom yang kegagalannya ditentukan oleh tekuk (buckling) yang disebabkan oleh ketidakstabilan.

Tekuk (buckling) adalah suatu jenis kegagalan yang disebabkan oleh ketidakstabilan

suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban (beban tekuk). Beban tekuk

adalah beban yang dapat menyebabakan suatu kolom menekuk, beban ini disebut Pcr (

Pcr= π2EI/L2

Struktur komposit kayu panggoh-beton diuji dengan menjadikan kayu panggoh menjadi tulangan pokok pada campuran beton, serta dipasang sengkang pada tulangan pokoknya. Susunan tulangan dari kayu panggoh yang digunakan sama dengan tulangan baja pada umumnya hanya saja bentuk dan dimensi yang berbeda yaitu persegi. Diharapkan kolom komposit ini akan kuat dalam menahan gaya tekan aksial pada

). Kondisi ujung elemen struktur juga dapat mempengaruhi besarnya beban tekuk yang juga berkaitan dengan panjang kolomnya. Fenomena ini tentu saja juga dialami kolom komposit.

ujungnya sehingga dapat aman dari tekuk (buckling) yang umumnya terjadi pada struktur kolom. Dengan demikian, sistem komposit kayu beton dapat menjadi solusi konstruksi dengan biaya jauh lebih rendah dengan mutu yang baik apabila tekniknya dapat diterima dan dikembangkan.

1.2. Perumusan Masalah

Dari latar belakang dapat dirumuskan suatu permasalahan, yaitu :

a. Seperti apa sifat Physical dan Mechanical Properties kayu panggoh yang digunakan?

b. Bagaimana perilaku tekuk kolom komposit kayu panggoh-beton terhadap beban yang terjadi ?

c. Sampai seberapa besar kapasitas momen struktur kolom komposit kayu panggoh-beton dalam menahan beban ?

d. Bagaimana grafik hubungan beban dan deformasi dari benda uji ?

1.2. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Pengujian physical dan mechanical properties kayu untuk mendapatkan: a. Kadar air

b. Berat jenis

c. Kuat tekan sejajar serat d. Kuat tarik sejajar serat

e. Tegangan lentur ultimate dan elastisitas lentur kayu f. Kuat geser Kayu

2. Memperoleh gambaran tentang kuat tekuk komposit beton-kayu panggoh sebagai tulangan.

3. Mengetahui tingkat keefektifan pemanfaatan kayu panggoh sebagai tulangan utama kolom komposit beton-kayu sebagai inovatif baru.

4. Melakukan analisis perhitungan komposit beton-.kayu panggoh. 5. Mendapatkan hubungan antara deformasi dan gaya dari hasil praktis.

6. Membandingkan hasil analitis dengan menggunakan analisis tekuk euler dan eksperimental.

1.4. Batasan Masalah

Dalam penelitian yang dilakukan, ada beberapa lingkup masalah yang dibatasi, yaitu karakteristik bahan yang digunakan sebagai benda uji adalah sebagai berikut :

a. Struktur komposit berupa perpaduan antara bahan beton dengan memasang

kayu sebagai tulangan utama.

b. Kayu dianggap bersifat homogen dan unitropis.

c. Kayu panggoh yang digunakan merupakan kayu yang masih alami serta tidak

melewati proses kimia dan proses pengawetan kayu.

d. Mechanical Properties konstan dari setiap jenis kayu pada satu kolom kayu.

e. Mutu beton kolom komposit adalah K-225.

f.Beban dianggap bekerja pada di ujung tiap tumpuan kolom. g. Beban yang berkerja adalah beban horizontal.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

Struktur komposit beton dengan memanfaatkan kayu panggoh sebagai tulangan pokok direncanakan agar dapat menambah kekuatan tarik yang tidak dimiliki oleh beton karena pada dasarnya kayu mempunyai sifat kuat tarik dan kuat tekan yang relatif baik, serta berat yang relatif rendah dengan material beton yang kuat terhadap tekan, maka dijadikan satu kesatuan komposit sehingga dapat digunakan dalam suatu struktur bangunan.

Tidak seperti beton, kayu merupakan material yang mudah terbakar, jika dijadikan sebagai satu kesatuan komposit, maka kayu menjadi terlindungi dan tidak mudah terbakar. Dengan melakukan percobaan ini diharapkan akan menghasilkan suatu kolom komposit kayu panggoh-beton yang kuat dengan dimensi yang relatif kecil dan biaya yang ekonomis.

2.2. Kayu

Salah satu bahan konstruksi yang dihasilkan oleh tumbuhan dari alam adalah kayu. Kayu merupakan salah satu hasil hutan dari sumber kekayaan yang ada di alam sekaligus menjadi bahan mentah yang proses pengerjaannya sangat mudah bila akan dijadikan barang-barang yang sesuai dengan kebutuhan perkembangan kehidupan sekarang.

Kayu adalah salah satu bahan konstruksi alam yang paling tua di dunia, dengan kata lain, kayu telah digunakan oleh manusia untuk keperluan konstruksi bangunan sejak zaman dulu. Tidak seperti bahan konstruksi yang lain, kayu merupakan bahan konstruksi yang ramah lingkungan (environtmental friendly) karena sifatnya yang dapat

terurai sempurna di alam sehingga tidak akan menjadi limbah saat tidak dipakai lagi. Tetapi bukan berarti kita dapat menghabiskan kayu dengan sebanyak-banyaknya, karena kayu merupakan hasil tumbuhan dari alam maka harus dilestarikan, dengan begitu persedian kebutuhan kayu di masa depan dapat terpenuhi.

Seperti bahan konstruksi yang lainnya, kayu juga memiliki kekurangan dan kelebihan jika dibandingkan dengan bahan konstruksi yang lain seperti baja dan beton. Mengenai kelebihan, kayu mempunyai kuat tarik dan kuat tekan relatif tinggi, berat yangrelatif rendah, mempunyai daya tahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat dengan mudah untuk dikerjakan, relatif murah, dapat mudah diganti bila

mengalami kerusakan danbisa didapatkan dalam waktu singkat (Yap, K.H Felix, 1965).

Pemakaian kayu sebagai konstruksi dukung banyak menjadi alternatif pengganti besi dan beton bertulang. Rata-rata konstruksi kayu dengan daya dukung yang sama, harganya ± 25% sampai 40% lebih murah dari pada konstruksi kayu dan beton bertulang (Suwarno Wiryomartono, 1976). Dengan demikian akan lebih ekonomis jika menggunakan kayu pada stuktur bangunan dan juga dapat memperindah desain bangunan tersebut.

Jika ingin membandingkan bahan konstruksi kayu dengan bahan konstruksi yang lain kita harus mengetahui struktur anatomi dan sifat-sifat kayu sesuai dengan jenis kayu yang digunakan. Sifat-sifat yang perlu kita ketahui meliputi sifat umum kayu, sifat fisik kayu (physical properties), dan sifat mekanik kayu (mechanical properties).

2.2.1. Kayu Panggoh

Tanaman aren (Arenga pinnata) tersebar di seluruh kepulauan nusantara, mulai dari dataran rendah hingga ketinggian 1400 meter di atas permukaan laut. Pada eksperimen ini kayu yang digunakan menjadi bahan komposit beton-kayu sebagai

pengganti tulangan utama adalah kayu panggoh yang diambil dari pohon yang sudah tua. Kayu panggoh terdapat di bagian luar batang tanaman aren yang merupakan kayu keras, kuat dan mengkilat. Dari sekitar 50 cm diameter batang aren, bagian pinggir yang keras hanya setebal 5-7 cm. Semakin ke atas, ketebalan kayu panggoh semakin berkurang. Kayu panggoh berwarna hitam dan memiliki sifat tahan air, sehingga umumnya produk dengan bahan kayu panggoh lebih tahan lama.

2.2.2. Struktur Kayu

Kayu berasal dari jenis pohon yang berbeda-beda. Setiap pohon biasanya

memiliki susunan struktur yang sama walaupun memiliki sifat-sifat yang berbeda. Secara umum struktur kayu melintang menurut F.J. Dumanauw (2001) dibagi menjadi 10 bagian yaitu :

1) Kulit luar 2) Kulit dalam 3) Kambium

4) Kayu gubal (kayu yang masih muda) 5) Kayu teras

6) Hati kayu ( inti kayu ) 7) Lingkaran tahun 8) Jari-jari

9) Kayu awal 10) Kayu akhir

Gambar 2.1 Struktur kayu melintang

2.2.3. Sifat - Sifat Kayu

Kayu berasal dari berbagai jenis pohon yang berbeda-beda, bahkan kayu yang berasal dari pohon yang sama bisa memiliki sifat yang berbeda baik itu sifat fisiknya ataupun tingkat kekuatannya.

Kayu yang akan kita gunakan harus sesuai dengan jenis konstruksi yang akan kita buat. Untuk mengetahui tingkat kekuatan kayu yang akan kita pakai maka kita harus mengetahui sifat-sifat kayu.

2.2.3.1.Sifat Umum Kayu

Kayu memiliki sifat-sifat yang sangat khas yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan konstruksi yang lain. Disamping sifat-sifat kayu yang berbeda satu sama lain, ada beberapa sifat-sifat umum yang terdapat hampir pada semua jenis kayu yaitu :

a) Semua kayu bersifat unisotropik, yaitu kayu akan memperlihatkan hasil yang

berbeda jika diuji berdasarkan tiga arah utamanya (longitudinal, tangensial, dan radial). Hal ini disebabkan struktur dan orientasi selulosa dalam dinding sel, Bentuk sel-sel kayu yang memanjang dan pengaturan sel terhadap sumbu vertikal dan horizontal pada batang pohon. Dimana sumbu longitudinal (aksial) adalah sejajar serat-serat, sumbu tangensial adalah garis singgung cincin-cincin pertumbuhan, dan sumbu radial adalah tegak lurus pada cincin-cincin

pertumbuhan. Kekuatan atau tegangan pada ketiga sumbu arah tersebut tidaklah sama.

Gambar 2.2 Arah sumbu kayu

b) Semua batang pohon mempunyai pengaturan vertikal dan sifat simetri radial. c) Kayu memiliki sifat yang spesifik dan khas yang tidak dapat ditiru oleh

bahan-bahan lainnya, misalnya kayu memiliki elastisitas serta kuat tekan dan kuat tarik yang relatif tinggi.

d) Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe yang bermacam-macam dan

susunan dinding selnya terdiri dari senyawa-senyawa kimia berupa selulosa dan hemiselulosa (unsur karbohidrat) serta berupa lignin (non- kharbohidrat).

e) Kayu merupakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui (renewable),

dengan kata lain kayu tidak akan habis apabila dikelola dan diletarikan dengan baik.

f) Kayu merupakan bahan yang bersifat higroskopik, yaitu dapat menyerap dan

melepaskan kandungan air akibat perubahan kelembaban suhu udara di sekelilingnya.

g) Kayu adalah bahan yang dapat diserang oleh hama dan penyakit. Sifat ini

disebut dengan sifat durabilitas. Durabilitas kayu adalah daya tahan suatu jenis kayu terhadap faktor-faktor perusak yang datang dari luar kayu tersebut.

h) Daya tahan kayu pada pengaruh kimia dan listrik relatif tinggi, namun kayu

2.2.3.2.Sifat Fisik Kayu

Beberapa hal yang tergolong dalam sifat fisik kayu adalah : a) Berat Jenis Kayu

Berat jenis merupakan hal yang sangat penting untuk mengenal jenis kayu. Dengan mengetahui bejat jenis suatu kayu maka kita akan mengetahui tingkat kekuatannya. Berat jenis kayu berbanding lurus dengan kekuatan mekanis kayu. Umumnya makin berat kayu maka makin kuat pula kayunya, begitu juga sebaliknya.

Berat jenis ditentukan oleh tebal dinding sel kayu dan kecilnya rongga sel yang membentuk pori-pori. Berat jenis kayu diperoleh dari perbandingan antara berat suatu volume kayu tertentu dengan volume air yang sama pada suhu standart. Umumnya berat jenis kayu ditentukan berdasarkan berat kayu kering udara, yaitu sekering-keringnya tanpa ada proses pengeringan buatan. Tiap-tiap kayu mempunyai berat jenis yang berbeda-beda, berkisar antara mimimum 0,2 hingga BJ 1,28 (SNI Kayu 2002).

b) Kadar Air Kayu

Kayu bersifat higroskopis yang artinya kayu memiliki daya tarik terhadap air, baik dalam uap maupun cairan (Jopie F.Dumanauw, 2001: 30). Kemampuan kayu untuk menyerap atau mengeluarkan air tergantung pada suhu dan kelembaban udara sekeliling kayu itu berada. Kayu mempunyai sifat peka terhadap kelembaban karena pengaruh kadar air yang menyebabkan mengembang dan menyusutnya kayu serta mempengaruhi pula sifat-sifat fisis dan mekanis kayu.

Kadar air didefinisikan sebagai banyaknya air yang terdapat dalam kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanurnya. Kadar air sangat besar pengaruhnya terhadap kekuatan kayu, terutama daya pikulnya terhadap tegangan desak sejajar arah serat dan juga tegak lurus arah serat kayu.

Kayu mengering pada saat air bebas keluar dan apabila air bebas itu habis keadaannya disebut titik jenuh serat (Fibre Saturation Point ). Kadar air pada saat itu

kira-kira 25% - 30%. Apabila kayu mengering dibawah titik jenuh serat, dinding sel menjadi semakin padat sehingga mengakibatkan serat-seratnya menjadi kokoh dan kuat. Pada umumnya kayu-kayu di Indonesia yang kering udara mempunyai kadar air antara 12%-18%, atau rata-ratanya adalah 15% (SNI-5,2002; ASTM D2395-02). Tetapi apabila berat dari benda uji tersebut menunjukkan angka yang terus-menerus menurun, maka kayu belum dapat dianggap kering udara.

2.2.3.3.Sifat Mekanik Kayu

Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu adalah kemampuan kayu untuk menahan segala beban yang diterima dari luar. Beban dari luar yang dimaksud adalah gaya-gaya di luar benda yang mampu mengubah bentuk dan besarnya benda itu sendiri. Jika ingin menggunakan kayu sebagai bahan konstruksi syarat kekuatan kayu harus terpenuhi.

Adapun sifat-sifat mekanis kayu yaitu: a) Keteguhan Tarik (Tension Strength)

Keteguhan tarik adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap dua buah gaya yang bekerja bersifat menarik kayu ke arah yang berlawanan di tiap sisinya (Gambar 2.3). Gaya tarik akan berusaha melepaskan ikatan antara serat-serat kayu yang diuji. Kekuatan tarik terbesar yang dimiliki kayu adalah kekuatan tarik yang sejajar dengan arah seratnya. Kekuatan tarik kayu yang tegak lurus arah serat lebih kecil dari pada kekuatan kayu yang sejajar dengan arah serat.

Ketika diberikan gaya tarik (P) pada kayu, maka akan timbul tegangan- tegangan tarik yang jumlahnya sama dengan gaya tarik P dari luar. Makin besar gaya tarik maka makin jelas pula reaksinya. Bila gaya tarik P semakin besar serat-serat kayu akan terlepas dan terjadilah patahan. Dalam suatu konstruksi bangunan, kegagalan akibat patahan seperti ini tidak boleh terjadi. Untuk menjaga keamanan maka harus memenuhi syarat tegangan tarik izin dimana tegangan tarik yang masih diizinkan tidak terjadi

perubahan atau bahaya pada kayu yang dipakai. Sebagai contoh, untuk kayu dengan kode mutu E20 tegangan tarik (Ft//) yang diizinkan dalam arah sejajar serat adalah 44

MPa.

Gambar 2.3 Batang kayu yang mengalami gaya tarik

b) Keteguhan Tekan (Compression Strength)

Keteguhan tekan adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap gaya-gaya tekan yang bekerja sejajar atau tegak lurus serat kayu. Gaya tekan yang bekerja sejajar serat kayu akan menimbulkan bahaya tekuk pada kayu tersebut, misalnya terjadi pada tiang pendek/kolom (Gambar 2.4). Sedangkan gaya tekan yang bekerja tegak lurus arah serat akan menimbulkan retak pada kayu, misalnya terjadi pada bantalan rel kereta api yang terbuat dari bahan kayu.

Kekuatan tekan tegak lurus arah serat pada semua kayu lebih kecil dibandingkan kekuatan sejajar arah serat kayu (Jopie F.Dumanauw, 2001). Kuat tekan sejajar serat kayu 15 kali lebih kuat dari kuat tekan tegak lurus arah serat. Tegangan tekan terbesar dimana tidak menimbulkan adanya bahaya disebut tegangan tekan yang diizinkan. Sedangkan kuat tekan kayu kira-kira setengah kuat tarik kayu.

Batang-batang kayu yang mempunyai dimensi panjang dan tipis seperti papan, akan mengalami kemungkinan bahaya kerusakan yang lebih besar ketika menerima gaya tekan sejajar serat jika dibandingkan dengan gaya tekan tegak lurus serat kayu. Gaya tekan yang diberikan akan menyebabkan timbulnya tegangan tekan pada kayu.

Gambar 2.5 Batang kayu yang menerima gaya tekan P tegak lurus serat

c) Keteguhan Geser

Keteguhan geser kayu adalah suatu ukuran kekuatan kayu dalam hal kemampuannya menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut bergeser atau tergelincir dari bagian lain di dekatnya (Jopie F.Dumanauw, 2001).

Dalam hal ini ada tiga jenis kuat geser pada kayu, yaitu keteguhan geser sejajar serat, keteguhan geser tegak lurus arah serat, dan keteguhan geser miring. Pada keteguhan geser tegak lurus arah serat jauh lebih besar daripada keteguhan geser sejajar arah serat. Tegangan geser terbesar yang tidak akan menimbulkan bahaya pada pergeseran serat kayu disebut tegangan geser yang diizinkan, dengan notasi Fv (MPa).

Gaya Geser

P

P

d) Keteguhan Lenkung (Kuat Lentur)

Keteguhan lengkung (kuat lentur) adalah kekuatan atau kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu. Beban-beban yang dipikul dapat berupa beban-beban statis (beban hidup dan beban mati) ataupun beban pukulan (beban mendadak).

Gambar 2.7 Keteguhan lengkung pada kayu

e) Elastisitas

Elastisitas kayu adalah tingkat kemampuan suatu kayu untuk dapat kembali ke bentuk semula setelah dilakukan pembebanan. Kayu mengikuti persamaan hukum Hooke, dimana pertambahan panjang benda berbanding lurus dengan gaya yang diberikan kepada benda tersebut. Nilai modulus of elasticity (MOE) kayu antara

2500-17000 N/mm2

Kayu memiliki nilai MOE yang lebih rendah dari bahan-bahan lain, namun bila dilihat dari berat jenisnya, nilai elastisitasnya sebanding dengan baja. Nilai MOE berbeda pada setiap arahnya (aksial, tangensial, dan radial). Pada arah transversal (tangensial dan radial) hanya sekitar 300 – 600 N/mm

untuk arah aksial.

2

f) Keteguhan Belah

(SNI 2002).

Keteguhan belah adalah kemampuan kekuatan kayu dalam menahan gaya-gaya yang berusaha membelah kayu. Kayu lebih mudah membelah menurut arah sejajar serat kayu (Jopie F.Dumanauw, 2001). Keadaan kayu juga mempengaruhi sifat pembelahan, misalnya kayu yang basah lebih mudah dibelah daripada kayu yang telah kering.

2.2.4.Tegangan Bahan Kayu

Tegangan atau kekuatan pada bahan seperti kayu adalah kemampuan kayu untuk

menahan beban dari luar atau beban yang berusaha merubah bentuk dan ukuran kayu tersebut. Akibat beban luar yang bekerja ini menyebabkan timbulnya gaya-gaya dalam pada bahan yang berusaha menahan perubahan ukuran dan bentuk bahan. Gaya dalam ini disebut dengan tegangan (N/mm2

Jika tegangan yang bekerja kecil maka regangan atau deformasi yang terjadi juga kecil dan jika tegangan yang bekerja besar maka deformasi yang terjadi juga besar. Jika kemudian tegangan dihilangkan maka bahan akan kembali kebentuk semula. Perubahan ukuran atau bentuk ini dikenal sebagai deformasi atau regangan.

).

Kemampuan bahan untuk kembali kebentuk semula tergantung pada besar sifat elastisitasnya. Jika tegangan yang diberikan melebihi daya dukung serat maka serat-serat akan putus dan terjadi kegagalan atau keruntuhan. Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja sampai pada satu titik. Titik ini adalah Limit Proporsional. Setelah melewati titik ini besarnya deformasi akan bertambah lebih cepat dari besarnya beban yang diberikan. Hubungan antara beban dan deformasi ditunjukkan pada grafik 2.1.

Grafik 2.1 Grafik hubungan antara beban tekan dengan deformasi untuk tarikan dan tekanan

Kayu memiliki beberapa jenis tegangan. Sebagai contoh tegangan tekan cenderung memperpendek kayu sedangkan tegangan tarik akan memperpanjang kayu. Biasanya kayu akan menderita kombinasi dari beberapa tegangan yang terjadi secara bersamaan meski salah satu jenis tegangan lebih mendominasi. Kemampuan untuk melentur bebas dan kembali ke bentuk semula tergantung kepada elastisitas, dan kemampuan untuk menahan terjadinya perubahan bentuk disebut dengan kekakuan.

Modulus elastisitas adalah ukuran hubungan antara tegangan dan regangan dalam limit proporsional yang memberikan angka umum untuk menyatakan kekakuan atau elastis suatu bahan. Semakin besar modulus elastisitas kayu, maka kayu tersebut semakin kaku.

Nilai tegangan diperoleh dari besarnya beban per luas penampang yang dibebani, dinyatakan dalam N/mm², atau:

Tegangan ( σ ) = =

dan regangan didefinisikan sebagai deformasi per ukuran semula yaitu:

Regangan ( ϵ ) = =

2.2.5.Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis

Pemilihan secara mekanis untuk mendapatkan modulus elastisitas lentur harus dilakukan dengan mengikuti standar pemilihan mekanis yang baku. Berdasarkan modulus elastis lentur yang diperoleh secara mekanis, kuat acuan lainnya dapat diambil mengikuti tabel 2.1.

Tabel 2.1 Nilai kuat acuan berdasarkan atas pemilahan secara mekanis pada kadar air 15% (berdasarkan PKKI NI - 5 2002)

Kode Mutu Modulus Elastisitas Lentur Ew ( MPa )

Kuat Lentur

Fb ( MPa )

Kuat Tarik Sejajar

Serat Ft// ( MPa )

Kuat Tekan Sejajar

Serat Fc// ( MPa )

Kuat Geser

Fv ( MPa )

Kuat Tekan Tegak Lurus

Serat Fc┴ ( MPa )

E26 25000 66 60 46 6,6 24

E25 24000 62 58 45 6,5 23

E24 23000 59 56 45 6,4 22

E23 22000 56 53 43 6,2 21

E22 21000 54 50 41 6,1 20

E21 20000 56 47 40 5,9 19

E20 19000 47 44 39 5,8 18

E19 18000 44 42 37 5,6 17

E18 17000 42 39 35 5,4 16

E17 16000 38 36 34 5,4 15

E16 15000 35 33 33 5,2 14

E15 14000 32 31 31 5,1 13

E14 13000 30 28 30 4,9 12

E13 14000 27 25 28 4,8 11

E12 13000 23 22 27 4,6 11

E11 12000 20 19 25 4,5 10

E10 11000 18 17 24 4,3 9

Faktor-faktor koreksi digunakan untuk menghitung nilai tahanan terkoreksi. Nilai faktor koreksi yang digunakan dalam menghitung nilai tahanan terkoreksi adalah sebagai berikut :

Tabel 2.2 Faktor koreksi layan basah, Cm (berdasarkan PKKI NI - 5 2002)

Fb Ft Fv Fc┴ Fc E

Balok Kayu 0,85 1,00 0,97 0,67 0,8 0,9

Balok Kayu Besar ( 125mm x 125mm atau lebih besar )

1,00 1,00 1,00 0,67 0,91 1,00

Lantai Papan Kayu 0,85 - - 0,67 - 0,9

Glulam ( kayu laminasi structural ) 0,80 0,80 0,87 0,53 0,73 0,83

Untuk (Fb)/(Cf) ≤8 Mpa , Cm = 1,0 Untuk (Fc)/(Cf) ≤5 Mpa , Cm = 1,0

Tabel 2.3 Faktor koreksi temperature, Ct (berdasarkan PKKI NI - 5 2002)

Kondisi Acuan Kadar Air Pada Masa

Layan

Ct

T ≤ 38ºC 38ºC< T ≤ 52º 52ºC< T ≤ 65º

Ft , E Basah atau Kering 1,0 0,9 0,9

Fb , Fc , Fv , Fc┴

Kering 15% 1,0 0,8 0,7

Basah 1,0 0,7 0,5

2.2.6.Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Visual

Pemilihan secara visual harus mengikuti standar pemilahan secara visual yang apabila pemeriksaan visual dilakukan berdasarkan atas pengukuran berat jenis kuat acuan untuk kayu berserat lurus tanpa cacat dapat dihitung dengan menggunakan langkah-langkah berikut ini :

a) Kerapatan ρ pada kondisi basah (berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnya lebih kecil dari 30 %) dihitung dengan mengikuti prosedur

baku. Gunakan satuan kg/m3

b) Kadar air, m% (m < 30), diukur dengan prosedur baku. untuk ρ.

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

Gm =

d) Hitung berat jenis dasar (Gb) dengan Rumus :

Gb =

;

dengan a = (30-m)/ 30

e) Hitung berat jenis pada kadar air 15% (G15

G

) dengan rumus :

15 =

f) Hitung estimasi kuat acuan dengan ketentuan nilai Modulus Elastisitas Lentur (Ew) = 16500 G0,7 dimana G adalah berat jenis kayu pada kadar air 15% = G

Tabel 2.4 Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu (berdasarkan PKKI NI - 5 2002)

Macam Cacat Kelas Mutu A Kelas Mutu B Kelas Mutu C

Mata kayu:

Terletak di muka lebar Terletak di muka sempit Retak Pingul Arah serat Saluran Damar Gubal Lubang serangga

Cacat lain (lapuk , hati rapuh , retak melintang )

1/6 lebar kayu 1/8 lebar kayu 1/5 lebar kayu 1/10 tebal atau lebar

kayu

1 : 13

1/5 tebal kayu eksudasi tidak diperkenankan

Diperkenankan

Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada

tanda – tanda serangga hidup

Tidak diperkenankan

1/4 lebar kayu 1/6 lebar kayu 1/6 lebar kayu 1/6 tebal atau lebar

kayu

1 : 9

2/5 tebal kayu

Diperkenankan

Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada

tanda – tanda serangga hidup

Tidak diperkenankan

1/2 lebar kayu 1/4 lebar kayu 1/2 lebar kayu 1/4 tebal atau lebar

kayu

1 : 6

1/2 lebar kayu

Diperkenankan

Diperkenankan asal terpencar dan

ukuran dibatasi dan tidak ada tanda

– tanda serangga hidup

Tidak diperkenankan

Untuk kayu dengan serat tidak lurus dan atau mempunyai cacat kayu, estimasi nilai modulus elastisitas lentur acuan dari ketentuan f di atas harus direduksi dengan

mengikuti ketentuan pada SNI 03-3527-1994 UDC (Universal Decimal Classification) 691.11 tentang “Mutu Kayu Bangunan“ yaitu dengan mengalihkan estimasi nilai modulus elastisitas nilai modulus elastisitas lentur acuan dari tabel 2.1 tersebut dengan nilai rasio tahanan yang ada pada tabel 2.2 yang bergantung pada kelas mutu kayu. Kelas mutu kayu ditetapkan dengan mengacu pada tabel 2.5.

Tabel 2.5 Nilai rasio tahanan ((berdasarkan PKKI NI - 5 2002)

Kelas Mutu Nilai Rasio Tahanan

A 0,80

B 0,63

C 0,50

2.3. Beton

Beton merupakan pencampuran antara semen, agregat halus, agregat kasar, air dengan atau tanpa bahan adiktif (tambahan lain) dengan perbandingan tertentu sesuai dengan mutu beton yang diinginkan (Paul Nugraha, 2007). Campuran tersebut nantinya akan mengeras seperti batu sesuai dengan dimensi dan bentuk cetakannya. Peristiwa pengerasan pada beton terjadi akibat adanya proses kimia yang saling mengikat antara air dan semen.

Berbagai macam variasi sifat kekuatan beton dapat diperoleh dengan pengaturan yang sesuai pada perbandingan jumlah material-material campurannya. Semen-semen khusus (seperti semen berkekuatan tinggi) dan agregat-agregat khusus (seperti bermacam-macam agregat ringan dan agregat berat) memungkinkan untuk mendapatkan variasi sifat-sifat beton yang lebih luas lagi. Kekuatan beton juga bergantung pada proporsi dari bahan campurannya. Selain proporsi bahan, proses pencampuran juga sangat berpengaruh. Proses pengadukan bahan-bahan campuran sampai proses penuangan campuran ke cetakannya sangat bergantung pada kondisi kelembaban dan temperatur. Kekuatan beton didapat dengan mengukur kekuatan hancur dari benda uji

kubus atau silinder yang telah dibuat dari adukan. Kekuatan beton biasanya diuji setelah dirawat selama 28 hari (menurut standart prosedur).

Dibandingkan dengan material struktur yang lain, beton memiliki banyak keunggulan. Tapi walaupun telah dipakai sejak dulu, beton juga masih memiliki berbagai kekurangan. Keunggulan dan kekurangan beton (Paul Nugraha 2007) antara lain :

Keunggulan Beton

a) Ketersediaan (availabity) material dasar. Agregat dan air pada umumnya bisa

diperoleh dari lokasi sekitar kita. Semen juga dapat dibuat di daerah setempat bila tersedia. Dengan demikian biaya pembuatan relatif murah karena semua bahan campurannya didapat dengan mudah.

b) Kemudahan untuk digunakan (versality)

1) Beton dapat dipakai untuk pembangunan struktur.

2) Beton segar dapat dengan mudah dicetak sesuai dengan keinginan dan cetakan

beton pun dapat dipakai berkali-kali sehingga ada nilai ekonomisnya.

3) Pengangkutan bahan mudah, karena masing-masing bahan bisa diangkut secara

terpisah.

c) Kebutuhan pemeliharaan yang minimal

Beton tahan aus dan tahan bakar serta mempunyai sifat tahan terhadap korosi dan pembusukan oleh kondisi lingkungan sehingga perawatannya lebih murah.

d) Kemampuan beradaptasi (adaptability)

1) Beton bersifat monolit sehingga tidak memerlukan sambungan seperti baja.

2) Beton dapat dicetak dengan bentuk dan ukuran apapun yang kita inginkan.

3) Beton mampu menahan gaya tekan dengan baik.

Kekurangan Beton

a) Kekuatan tarik beton rendah.

b) Beton cenderung mengalami retak , karea semennya hidraulis.

c) Berat sendiri beton yang besar sekitar 2400 kg/m3

d) Kualitas beton sangat bergantung pada cara pelaksanaannya di lapangan. Beton

yang baik maupun yang buruk dapat dibentuk dari rumus dan campuran yang sama.

e) Beton keras menyusut dan mengembang bila terjadi perubahan suhu, sehingga perlu dibuat dilatasi (expansion joint) untuk mencegah retakan yang diakibatkan oleh terjadinya perubahan suhu.

f) Beton bersifat getas (tidak daktail) sehingga harus dihitung dan diteliti secara seksama.

g) Struktur beton sulit untuk dipindahkan. Pemakaian kembali atau daur ulang sulit dan tidak ekonomis.

2.3.1. Kekuatan Beton 2.3.1.1.Kuat Tekan Beton

Karena beton mempunyai sifat yang kuat terhadap tekan dan mempunyai sifat

yang relatif rendah terhadap tarik maka pada umumnya beton hanya diperhitungkan

mempunyai kerja yang baik di daerah tekan pada penampangnya dan hubungan

regangan-regangan yang timbul karena pengaruh pengaruh gaya tekan tersebut

digunakan sebagai dasar pertimbangan.

Nilai dari kuat tekan beton diwakili oleh tegangan tekan maksimum fc’ dengan

satuan N/mm2 atau MPa (Mega Pascal). Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara

nilai ± 10 - 65 MPa. Untuk struktur beton bertulang padaumumnya menggunakan beton

dengan kuat tekan berkisar 17 - 30 MPa(Dipohusodo, 1999).

Nilai dari kuat tekan beton ditentukan dari tegangan tekan tertinggi (fc’) yang dicapai benda uji umur 28 hari akibat beban tekan selama percobaan. Dengan demikian, seperti tampak pada gambar, harap dicatat bahwa tegangan fc’ bukanlah tegangan yang timbul pada saat benda uji hancur melainkan tegangan maksimum pada saat regangan beton (εb) mencapai nilai ± 0,002. Grafik 2.2. memperlihatkan hasil percobaan kuat tekan benda uji beton berumur 28 hari untuk berbagai macam adukan rencana.

Grafik 2.2 Grafik hubungan tegangan - regangan batang tulangan baja terhadap kuat tekan beton (Dipohusodo, 1999)

Kuat tekan pada umur 28 hari dapat dihitung dari data kuat tekan pada umur lainnya dengan menggunakan angka konversi yang diturunkan di laboratorium terhadap benda uji yang dirawat di laboratorium maupun di lapangan. Bila percobaan ini tidak dilakukan, alternatif lain untuk mendapatkan kuat tekan beton 28 hari adalah dengan menggunakan tabel berikut ini, asalkan beton tersebut tidak menggunakan campuran tambahan atau agregat ringan.

Tabel 2.6 Perbandingan kuat tekan beton pada berbagai umur untuk benda uji silinder yang dirawat di laboratorium (berdasarkan SNI-03-2847-2002)

Umur beton ( hari ) Semen Portland type I

3 0,46

7 0,70

14 0,88

21 0,96

28 1,00

2.3.1.2.Modulus Elastisitas Beton

Tolak ukur yang umum dari sifat elastis suatu bahan adalah modulus elastisitas, yang merupakan perbandingan dari tekanan yang diberikan dengan perubahan bentuk per satuan panjang, sebagai akibat tekanan yang diberikan.

a) Untuk nilai wc diantara 1500 kg/m3 dan 2500 kg/m3, nilai modulus elastisitas beton (Ec):

Ec = (Wc) 1,5 0.043 (dalam MPa)

b) Untuk beton normal Ec dapat diambil sebesar:

Ec = 4700

Dimana:Wc = Berat Satuan Beton ( kg/m3

)

= Kuat Tekan Beton yang disyaratkan ( MPa )

Modulus elastisitas beton berubah-ubah tergantung kepada umur beton, sifat-sifat dari agregat dan semen, kecepatan pembebanan, jenis dan ukuran dari benda uji.

Nilai kuat beton beragam sesuai dengan umurnya dan biasanya nilai kuat beton ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari setelah pengecoran. Umumnya pada umur 7 hari kuat beton mencapai 70 % dan pada umur 14 hari mencapai 85% - 90% dari kuat beton umur 28 hari. Nilai dari modulus elastisitas beton normal akan ditunjukkan di tabel 2.7.

Tabel 2.7 Nilai Modulus Elastisitas Beton Normal laboratorium (berdasarkan SNI-03-2847-2002)

Fc’n (kg/cm2) Ec (Mpa)

175 19500

200 20800

225 22100

250 23300

2.3.1.3.Kuat Tarik Beton

Beton bersifat getas. Nilai kuat tekan beton relatif tinggi dibanding kuat tariknya. Nilai kuat tariknya hanya berkisar 9%-15% saja dari kuat tekannya. Pada penggunaan sebagai komponen struktur bangunan, umumnya beton diperkuat dengan batang tulangan baja sebagai bahan yang dapat bekerja sama dan mampu membantu kelemahannya, terutama pada bagian yang menahan tarik. Dengan demikian tersusun

pembagian tugas, dimana tulangan bertugas memperkuat dan menahan gaya tarik, sedangkan beton hanya diperhitungkan menahan gaya tekan.

SNI 03-2847-2002 membatasi untuk beton normal, kekuatan beton dalam menahan tarik akibat lentur adalah:

Fr = 0,70 f 'c (Fr ini biasa dikenal dengan tegangan retak)

Dengan Ec dan f’c dalam Mpa. Harga ini harus dikalikan faktor 0,75 untuk beton ringan total dan 0,85 untuk beton ringan berpasir. Dari berbagai hasil percobaan terlihat bahwa kekuatan tarik beton sangat kecil dibandingkan kekuatan tekannya, sehingga dalam analisis atau desain kekuatan tarik beton diabaikan, dan beton dianggap hanya dapat menahan gaya tekan.

2.3.2. Bahan-Bahan Penyusun Beton 2.3.2.1.Semen

Semen adalah bagian yang sangat penting dalam pembuatan beton. Semen berfungsi sebagai pengikat yang bersifat kohesif dan adhesif. Kegunaan semen ini semata-mata untuk bahan pengikat yang akan mengikat agregat halus dan agregat kasar dengan bantuan air dimana prosesnya disebut hidrasi sehingga bahan-bahan tersebut membentuk suatu kesatuan yang disebut beton.

Pengikatan dan pengerasan dari semen hanya dapat terjadi karena adanya air, dan air inilah dapat yang melangsungkan reaksi-reaksi kimia guna melarutkan bagian-bagian dari semen sehingga dihasilkan senyawa-senyawa hidrat yang dapat mengeras. Semen yang digunakan dalam pelaksanaan konstruksi beton harus mempunyai kualitas yang baik, sebab semen sangat menentukan kualitas beton itu sendiri.

1) Ordinary Portland Cement (OPC)

Merupakan jenis semen yang paling sering digunakan dalam pembangunan. Semen portland diklasifikasikan dalam lima tipe yaitu :

a. Tipe I (Ordinary Portland Cement)

Semen Portland untuk penggunaan umum dan tidak memerlukan persyaratan khusus seperti yang dipersyaratkan pada tipe-tipe lain. Tipe semen ini paling banyak diproduksi dan banyak di pasaran.

b. Tipe II (Moderate Sulfat Resistance)

Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat atau panas hidrasi sedang. Tipe II ini mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah dibanding semen Portland Tipe I. Pada daerah-daerah tertentu dimana suhu agak tinggi, maka untuk mengurangi penggunaan air selama pengeringan

agar tidak terjadi Srinkage (penyusutan) yang besar perlu ditambahkan sifat

moderat “Heat of hydration”. Semen Portland tipe II ini disarankan untuk

dipakai pada bangunan seperti bendungan, dermaga dan landasan berat yang ditandai adanya kolom-kolom dan dimana proses hidrasi rendah juga merupakan pertimbangan utama.

c. Tipe III (High Early Strength)

Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan yang tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi. Semen tipe III ini dibuat dengan kehalusan yang tinggi blaine biasa mencapai 5000 cm2/gr dengan nilai C3S nya juga tinggi. Beton yang dibuat dengan menggunakan semen Portland tipe III ini dalam waktu 24 jam dapat mencapai kekuatan yang sama dengan kekuatan yang dicapai semen Portland tipe I pada umur 3 hari, dan dalam umur 7 hari semen Portland tipe III ini kekuatannya menyamai beton dengan menggunakan semen portlan tipe I pada umur 28 hari.

d. Tipe IV (Low Heat Of Hydration)

Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas hidrasi rendah.

Penggunaan semen ini banyak ditujukan untuk struktur beton dengan volume yang besar, seperti bendungan dan lapangan udara. Dimana kenaikan temperatur dari panas yang dihasilkan selama periode pengerasan diusahakan seminimal mungkin sehingga tidak terjadi pengembangan volume beton yang biasa menimbulkan cracking (retak). Pengembangan kuat tekan (strength) dari semen jenis ini juga sangat lambat jika dibanding semen portland tipe I.

e. Tipe V (Sulfat Resistance Cement )

Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan tinggi

terhadap sulfat. Semen jenis ini cocok digunakan untuk pembuatan beton pada

daerah yang tanah dan airnya mempunyai kandungan garam sulfat tinggi seperti: air laut, daerah tambang, air payau dan sebagainya.

2). Sulphate Resisting Portland Cement ( SRPC )

Merupakan semen yang tahan terhadap sulfat.

3). Rapid Hardming Portland Cement ( RHPC )

Merupakan jenis semen yang cepat mengeras dan biasanya digunakan untuk bangunan air.

4). White Cement

Semen ini biasanya disebut semen putih dan sering kali dipakai sebagai hiasan.

2.3.2.2.Agregat

Agregat ialah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton. Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya sangat tinggi, yaitu berkisar 60%-70% dari volume beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar sehingga karakteristik dan sifat agregat memiliki pengaruh langsung terhadap sifat-sifat beton.

Secara umum agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu agregat kasar dan agregat halus.

a. Agregat Kasar

Agregat kasar (kerikil/batu pecah) berasal dari disintegrasi alami dari batuan alam atau berupa batu pecah yang dihasilkan oleh alat pemecah batu (stone crusher), dengan ukuran butiran lebih dari 5 mm atau tertahan pada saringan no.4. Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih kecil dari 40 mm. Agregat yang ukurannya lebih besar dari 40 mm digunakan untuk pekerjaan sipil lainnya, misalnya untuk pekerjaan jalan, tanggul-tanggul penahan tanah, bendungan dan lainnya.

b. Agregat Halus

Agregat halus (pasir) adalah mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton yang memiliki ukuran butiran kurang dari 5 mm atau lolos saringan no.4 dan tertahan pada saringan no.200. Agregat halus berasal dari hasil disintegrasi alami dari batuan alam atau pasir buatan yang dihasilkan dari alat pemecah

batu (stone crusher) dan sebaiknya tidak boleh mengandung zat-zat organik yang dapat merusak struktur beton.

2.3.2.3.Air

Air berguna untuk melarutkan semen sehingga akan menghasilkan senyawa yang dapat mengeras. Dalam konstruksi beton, air adalah bahan campuran yang turut menentukan mutu dari suatu beton. Oleh sebab itu pemakaian air dalam campuran beton harus diteliti terlebih dahulu agar jangan mengurangi mutu beton yang dihasilkan. Bila penelitian tersebut tidak dapat dilakukan maka diadakan percobaan perbandingan antara kekuatan tekan mortar semen ditambah pasir, air, dengan memakai air suling sebagai standard. Air tersebut dapat dianggap memenuhi syarat dan dapat dipakai apabila kekuatan tekan mortar pada umur 7 dan 28 hari paling sedikit adalah 90% dari kekuatan tekan mortar dengan menggunakan air suling pada umur yang sama.

Jumlah air yang dipakai untuk membuat adukan beton dapat ditentukan dengan ukuran isi atau ukuran berat dan harus dilakukan dengan tepat. Air yang dipergunakan untuk pembuatan beton adalah air yang tidak mengandung minyak, asam, garam-garam alkali, bahan-bahan organik atau bahan-bahan yang dapat merusak mutu beton atau baja dan juga mempunyai pH yang tidak boleh > 6.

Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut:

a. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.

b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter.

2.4. Kolom

Pada suatu struktur bangunan gedung, kolom berfungsi sebagai pendukung beban-beban dari balok dan pelat untuk diteruskan ke tanah dasar melalui pondasi. Beban-beban dari pelat dan balok adalah merupakan Beban-beban aksial tekan serta momen lentur. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa kolom adalah suatu struktur bangunan yang sangat mendukung beban aksial dengan atau tanpa momen lentur.

Pada suatu struktur bangunan kolom merupakan bagian yang sangat penting untuk diberi perhatian lebih, karena apabila kolom ini mengalami kegagalan, maka berakibat keruntuhan struktur bangunan secara keseluruhan.

2.4.1. Jenis Kolom

2.4.1.1.Jenis Kolom Berdasarkan Bentuk dan Susunan Tulangan

Berdasarkan bentuk dan susunan tulangan, kolom dibedakan menjadi 3 jenis yaitu :

a) Kolom segiempat, berupa kolom berbentuk segiempat ataupun bujursangkar dengan dipasang tulangan memanjang dan sengkang.

b) Kolom bulat, berupa kolom dengan tulangan memanjang dan sengkang melingkar atau spiral.

c) Kolom komposit yaitu kolom yang terdiri atas beton dengan diisi bahan lain yang berbeda seperti profil baja struktual, tulangan dengan bahan lain selain baja mis. kayu, yang berada di dalam stuktur beton.

Dari semua jenis kolom di atas kolom dengan bersengkang segiempat dan bujur sangkar merupakan jenis kolom yang paling banyak dipakai. Hal ini karena pelaksanaan dan pengerjaannya yang mudah serta harga pembuatannya yang murah.

2.4.1.2.Jenis Kolom Berdasarkan Letak / Posisi Beban Aksial

Berdasarkan letak beban aksial yang bekerja pada penampang kolom, kolom dibedakan menjadi 2 macam yaitu kolom dengan beban sentris dan kolom dengan posisi beban eksentris.

Kolom dengan posisi beban sentris adalah kolom yang menahan beban aksial tepat pada sumbu kolom. Pada kondisi seperti ini seluruh permukaan penampang beton beserta tulangan kolom menahan beban tekan.

Kolom dengan posisi beban eksentris adalah kolom yang beban aksialnya bekerja di luar sumbu kolom dengan eksentrisitas sebesar e. Beban aksial P dan eksentrisitas e ini nantinya akan menimbulkan momen (M) sebesar M = P.e . Jadi dapat disimpulkan bahwa kolom yang menahan beban aksial eksentris ini pengaruhnya sama dengan kolom yang menahan beban aksial sentris P serta momen M yang diberikan.

a) Kolom yang mengalami beban sentris (Gambar 2.9a) berarti tidak mengalami

lentur.

b) Kolom dengan beban eksentrisitas (Gambar 2.9b) mengalami momen lentur

selain gaya aksial. Momen ini dapat dikonversikan menjadi suatu beban P

dengan eksentrisitas e.

P P

e

(a) (b)

2.4.1.3.Jenis Kolom Berdasarkan Panjang Kolom

Berdasarkan ukuran panjang pendeknya suatu kolom, dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu kolom panjang dan kolom pendek. Kolom panjang juga biasa disebut dengan kolom langsing atau kolom kurus. Sedangkan kolom pendek biasa disebut dengan kolom gemuk atau kolom tidak langsing.

Pada kolom pendek dengan nilai kelangsingan kolomnya yang sangat kecil, akan memungkinkan terjadinya kegagalan tekan (crushing failure) pada penampang kolom. Sedangkan pada kolom panjang dengan nilai nilai kelangsingan kolomnya yang tinggi maka akan terjadi kegagalan tekuk pada kolom sebelum mencapai kuat kuat tekan yang telah direncanakan. Selain itu bisa juga terjadi peristiwa lateral buckling failure atau kondisi dimana kolom mengalami kondisi yang elastis atau biasa juga mengalami keadaan intermediate column yaitu kolom yang angka kelangsingannya berada diantara kedua nilai angka di atas.

Beban-beban yang bekerja pada kolom panjang dapat menyebabkan terjadinya kegagalan atau keruntuhan kolom akibat terjadinya kehilangan stabilitas lateral karena adanya bahaya tekuk. Berbeda dengan kolom pendek, tidak akan terjadi bahaya tekuk, karena tidak terjadi kehilangan stabilitas lateral, tetapi kegagalan atau keruntuhan yang terjadi pada kolom pendek sering terjadi akibat kegagalan material kolom itu sendiri (hancurnya beton atau melelehnya tulangan).

2.4.2.Bahaya Tekuk Pada Kolom

Tekuk (buckling) adalah peristiwa terjadinya perubahan bentuk pada kolom yang menyebabkan kolom menjadi tidak stabil setelah adanya pemberian beban dengan batas tertentu. Setelah mengalami buckling, maka kolom tidak akan mempunyai kemampuan lagi untuk menerima beban tambahan. Peristiwa ini akan mengakibatkan keruntuhan pada kolom.

2.4.3.Stabilitas Struktur Kolom

Masalah kesetimbangan mempunyai kaitan dengan stabilitas suatu struktur batang. Pemahaman terhadap masalah kesetimbangan merupakan hal yang penting. Konsep dari stabilitas sering diterangkan dengan menggangap kesetimbangan dari bola pejal dalam beberapa posisi yaitu :

( a ). Kolom pendek :

keruntuhannya berupa hancurnya material. Kekuatannya bergantung pada luas penampang dan kekuatan hancur material.

( b ). Kolom panjang ( beban

lebih kecil dari beban tekuk )

: Kolom keseimbangan stabil.

Apabila kolom mengalami

deformasi kecil , dapat kembali ke konfigurasi semula apabila bebannya dihilangkan.

( c ). Kolom panjang ( beban = beban tekuk ) : apabila beban tekuk kritis , kolom akan berada pada keadaan

keseimbangan netral. Apabila kolom mengalami deformasi dari konfigurasi linear , maka akan tetap pada konfigurasi yang baru ( tidak kembali ke konfigurasi linear ). Beban tekuk adalah beban maksimum yang dapat dipikul oleh kolom.

( d ). Kolom panjang ( beban lebih besar daripada beban tekuk); Apabila beban pada kolom lebih besar daripada beban tekuk kritis, kolom berada dalam keseimbangan tidak stabil. Kolom akan terus berdeformasi pada beban konstan sampai akhirnya runtuh.

Gambar 2.10 Perilaku kolom yang dibebani (Daniel L. Schodek)

2.4.4.Teori Tekuk

Ada beberapa ilmuwan yang telah meneliti perilaku tekuk yang terjadi pada kolom. Dari penelitian tersebut, para ilmuwan ini mengungkapkan berbagai teori tekuk pada kolom. Beberapa teori mengenai tekuk kolom adalah sebagai berikut:

1. Leondhart Euler (1759) : batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan

semua seratnya tetap elastis hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil. Batasan kelangsingan kolom untuk rumus euler ini adalah 100<λ<150.

2. Considere dan Esengger (1889) : kolom dengan panjang yang umum akan hancur

akibat tekuk inelastic dan bukan akibat tekuk elastis.

3. Shanley (1946) : kolom masih mampu memikul beban aksial yang lebih besar

walaupun telah melentur, tetapi kolom mulai melentur pada saat mencapai beban yang disebut beban tekuk.

( e ). Hubungan umum antara panjang kolom dengan beban tekuk. Kegagalan pada kolom pendek adalah kehancuran material , sedangkan kegagalan pada kolom panjang adalah karena tekuk. Semakin panjang suatu kolom maka semakin kecil kapasitas pikul bebannya, khususnya pada kolom panjang.

2.5. Teori Euler

Teori tekuk kolom yang pertama kali dikemukakan oleh Leonheardt Euler pada tahun 1759 yaitu kolom dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis sehingga tekuk akan mengalami lengkungan yang kecil. Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit di salah satu ujung dengan tumpuan sederhana (simply supported) di ujung lainnya, logika yang sama dapat diterapkan pada kolom berujung sendi, yang tidak memiliki pengekang rotasi dan merupakan batang dengan kekuatan tekuk terkecil.

P P z

z

L Posisi yang sedikit melengkung

y

Gambar 2.11 Kolom Euler (Daniel. L.Schodek).

Pada titik sejauh x, momen lentur Mx

M

(terhadap sumbu x) pada kolom yang sedikit melentur adalah :

x

Dan karena,

= P x y .….………...……….. (2.1)

=

……..………..…… (2.2) Persamaan di atas menjadi :

+

= 0 ………... (2.3)

Bila k2 = P/EI akan diperoleh

+

k

2

Penyelesaian persamaan diferensial ber-ordo 2 ini dapat dinyatakan sebagai :

y = A sin kx + B cos kx ……….. (2.5) Dengan menerapkan syarat batas

a. y = 0 pada x = 0; diperoleh 0 = A sin 0 + B cos 0 didapat harga B = 0 b. y = 0 pada x = L; karena harga A tidak mungkin nol, maka diperoleh harga A sin kL = 0 ……… (2.6) Harga kL yang memenuhi ialah kL = 0, π, 2π, 3π, … nπ

Dengan kata lain, persamaan 2.6 dapat dipenuhi oleh tiga keadaan : 1. Konstanta A = 0, tidak ada lendutan.

2. kL = 0, tidak ada beban luar.

3. kL = π, syarat terjadinya tekuk, dan karena k2 = maka π = L . Apabila

kedua ruas dikuadratkan π2 = L2 maka diperoleh :

Pkritis = Peuler = Pcr = ……….……….… (2.7)

Ragam tekuk dasar pertama, yaitu lendutan dengan lengkung tunggal (y = A

sin x dari pers.2.5), akan terjadi bila kL = π ; dengan demikian beban kritis Euler untuk kolom yang bersendi pada kedua ujungnya dimana L adalah panjang tekuk yang dinotasikan Lk

P

adalah :

cr = ...

(2.8)

Leodard Euler adalah orang yang perrtama kali merumuskan peristiwa beban tekuk kritis pada kolom , sehingga dalam teorinya disebut dengan istilah Tekuk Euler. Beban tekuk kritis untuk kolom yang ujung-ujungnya sendi, yang dikenal dengan beban tekuk Euler adalah :

Pcr =

Dimana :

E = Modulus Elastisitas I = Momen Inersia

Π = Konstanta pi

Rumus ini memperlihatkan dengan jelas bahwa, kapasitas kolom untuk memikul beban selalu berbanding terbalik dengan kuadrat panjang elemen kolomnya, serta sebanding dengan modulus elastisitas material, dan momen inersia penampang melintang. Momen inersia yang dipakai adalah momen yang paling minimum terhadap sumbu berat penampang apabila kolom tersebut tidak dikekang (unbraced).

Dengan menggunakan persamaan Euler kita dapat memprediksikan jika suatu kolom berdimensi panjang, maka beban yang dapat menimbulkan terjadinya tekuk menjadi semakin kecil, begitu juga sebaliknya. Seperti yang dijelaskan oleh gambar di bawah.

Gambar 2.12 Tekuk Euler pada kolom panjang

Gambar di atas menjelaskan bahwa jika kolom semakin pendek maka jenis kegagalan yang terjadi bukan merupakan tekuk melainkan kegagalan akibat susunan materialnya. Dengan demikian, rumus Euler tidak berlaku pada kolom pendek. Jadi dapat disimpulkan bahwa beban tekuk kolom sangat peka terhadap ukuran panjang kolom.

Selain ukuran panjang kolom yang harus diperhatikan, kita juga harus memperkirakan bentuk penampang melintangnya. Karena berpengaruh pada arah tekuknya. Apabila kolom yang kita uji tak dikekang dan memiliki ukuran yang tidak simetris maka kita perlu memperhatikan adanya momen inersia yang berbeda pada kolom tersebut.

Kolom demikian pada umumnya mengalami tekuk ke arah dimensi terkecil, atau lebih tepat lagi ke arah sumbu terlemah pada kolom. Kolom segi 4 mempunyai 2 momen inersia utama yaitu Ix dan Iy, maka beban-beban yang dapat menimbulkan tekuk pada kolom adalah Pcrx dan Pcry

Persamaannya adalah:

. Beban sebenarnya yang dapat menyebabkan peristiwa tekuk adalah yang terkecil diantara keduanya.

4.5. Pembahasan Hasil Pengujian Tekuk Kolom Komposit Beton - Kayu Panggoh Sebagai Pengganti Tulangan Utama

Dari pengujian tekuk yang dilakukan di laboratorium menunjukkan adanya pengaruh pembebanan yang diberikan terhadap kolom komposit yang mengakibatkan kolom mengalami ketidakstabilan lateral yang dikenal dengan fenomena tekuk (buckling). Pada saat kolom komposit diberikan beban hingga mencapai beban elastis

(Pelastis), kolom mulai tertekuk yang ditandai dengan adanya deformasi yang terjadi.

Akan tetapi ketika beban dihilangkan kolom komposit masih kembali ke bentuk semula, peristiwa ini disebut dengan kesetimbangan stabil. Beban kembali diberikan pada kolom komposit dan terus ditambah secara konstan hingga kolom menekuk dan deformasi yang terjadi semakin besar. Ketika beban dihilangkan kolom tetap tertekuk, tidak dapat kembali lurus seperti semula dengan kata lain telah terjadi suatu konfigurasi baru. Kondisi inilah yang dinamakan dengan kesetimbangan netral. Beban yang menyebabkan kolom komposit ini menekuk dinamakan beban kritis (Pcr). Pembebanan

masih tetap diberikan dan semakin bertambah (beban yang diberi lebih besar dari pada beban kritis), terlihat kolom semakin tidak stabil dan bergoyang deformasi yang terjadi semakin besar dan tidak linear hingga akhirnya kolom pun mengalami kegagalan. Keadaan ini dinamakan dengan kesetimbangan tidak stabil dan beban yang menyebabkan kegagalan ini disebut dengan beban ultimate (Pultimate

Pada saat kolom mencapai beban ultimate, kolom komposit mengalami kegagalan berupa retak/hancur pada ujung kolom yang mendapat pembebanan dari jack hydraulic. Akan tetapi, yang lebih dulu hancur adalah betonnya sementara kayu panggoh tidak mengalami kerusakan. Hal ini disebabkan oleh kurang rapatnya tulangan sengkang pada bagian ujung kolom.

Di samping itu, dari pengujian tekuk ini dapat terlihat pengaruh faktor tekuk secara nyata terhadap kolom komposit sehingga mengakibatkan perbedaan yang cukup besar antara tegangan yang terjadi pada saat pengujian tekuk dengan tegangan ijin kayu, dimana faktor tekuk juga berkaitan dengan angka kelangsingan dan berpengaruh terhadap panjang efektif kolom

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari penelitian mengenai perilaku tekuk terhadap kolom komposit beton-kayu panggoh sebagai pengganti tulangan ini, kesimpulan yang diperoleh dari hasil perhitungan secara analisa Euler dengan penelitian di aboratorium adalah sebagai berikut:

1. Hasil dari perhitungan secara analitis, beban kritis (Pcr) kolom komposit kayu

panggoh-beton adalah 11739,63 kg, dengan σcr = 90,306 kg/cm2

2. Hasil dari pengujian sampel di Laboratorium diperoleh :

.

 Pelastis

σ

= 10500 kg (10,5 Ton) dengan deformasi (δ) = 5,75 mm dan

elastis = 80,770 kg/cm

 P

2

cr

σ

= 14500 kg (14,5 Ton) dengan deformasi (δ) = 11,3 mm dan

cr = 111,538 kg/cm

 P

2

ultimate

σ

= 16500 kg (16,5 Ton) dengan deformasi (δ) = 13,5 mm dan

ultimate = 126,923 kg/cm

3. Perbandingan antara Pelastis analitis dengan Pelastis laboratorium dalam persen adalah Pelastis analisis = 57,436 % Pelastis laboratorium.

2

4. Perbandingan antara Pcr analitis dengan Pcr laboratorium adalah Pcr analisis =

80,963 % Pcr

5. Perbandingan antara P laboratorium.

ultimate analitis dengan Pultimate laboratorium dalam persen

adalah Pelastis analisis = 82,239 % Pelastis

6. σ

laboratorium.

cr analisis = 90,306 kg/cm2.dan σcr laboratorium = 111,538 kg/cm2, sehingga

perbandingan antara σcr analisis dengan σcr laboratorium adalah σcr analisis =

5.2. Saran

Untuk mendapatkan hasil percobaan dengan data yang lebih lengkap perlu diadakan penelitian kembali, seperti dilakukan penelitian perilaku tekuk kolom komposit kayu panggoh-beton dengan berbagai kondisi perletakan seperti perletakan jepit-jepit, jepit-sendi, dll.

Untuk mencegah terjadinya retak pada ujung kolom, maka perlu perkuatan pada ujung kolom dengan merapatkan jarak antar tulangan sengkang pada kolom, karena struktur komposit kayu panggoh-beton mengalami kehancuran beton, sedangkan kayu masih dalam keadaan utuh. Jadi mutu beton harus ditingkatkan lagi supaya kekuatan beton dan kayu dapat seimbang.

Dalam proses pengecoran kolom komposit selanjutnya diharapkan memperhatikan ukuran agregat yang dipakai agar dapat melaksanakan pengecoran dengan baik, serta perlunya kalibrasi alat-alat uji laboratorium yang memadai dan terbaru untuk mendapatkan hasil percobaan atau pengujian yang lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2002. SK SNI 03-6848-2002: Metode Penguji Berat Jenis Batang Kayu dan Kayu Struktur Bangunan. Jakarta: Badan Penelitian dan Pengembangan. Anonim. 2002. SK SNI 03-6848-2002: Metode Penguji Kadar Air Kayu. Jakarta: Badan

Penelitian dan Pengembangan.

Anonim. 1994. SK SNI 03-3400-1994: Metode Pengujian Kuat Geser Kayu di Laboratorium. Jakarta: Badan Penelitian dan Pengembangan.

Anonim. 1995. SK SNI 03-3959-1995: Metode Pengujian Kuat Lentur Kayu di Laboratorium. Jakarta: Badan Penelitian dan Pengembangan.

Anonim. 1994. SK SNI 03-3399-1994: Metode Pengujian Kuat Tarik Kayu di Laboratorium. Jakarta: Badan Penelitian dan Pengembangan.

Anonim. 1995. SK SNI 03-3958-1995: Metode Pengujian Kuat Tekan Kayu di Laboratorium. Jakarta: Badan Penelitian dan Pengembangan.

Anonim. 1995. SK SNI 03-3960-1995: Metode Pengujian Modulus Elastisitas Lentur Kayu Di Laboratorium. Jakarta: Badan Penelitian dan Pengembangan.

Anonim. 2002. SK SNI 03-2847-2002: Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. Jakarta: Badan Standar Nasional.

Anonim. 2002. Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu Indonesia (PPKI NI-5). Jakarta: Badan Standar Nasional.

Anggraini, Vivi. 2013. Perilaku Balok Komposit Kayu Panggoh – Beton Dengan Diisi Kayu Panggoh di Dalam Balok Beton (Eksperimen). Medan: Fakultas Teknik USU.

Apriana, Indri. 2011. Perhitungan Beban dan Tegangan Kritis Pada Kolom Komposit Baja – Beton (Studi Literature). Medan: Fakultas Teknik USU.

Awaludin, Ali. 2005. Konstruksi Kayu Edisi Kedua. Yogyakarta: Biro Penerbit KMTS UGM.

Desch, H.E, J.M Dinwoodie. 1981. Timber, Its Structure, Properties and Utilisation. United Kingdom: Macmillan Education.

Dipohusodo, Istimawan. 1999. Struktur Beton Bertulang. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

Dumanauw, F.J. 2001. Mengenal Kayu.Yogyakarta : Kanisius.

Iswanto, Apri Heri. 2009. Jurnal: Aren (Arenga Pinnata). Medan: Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian USU.

Keliat, Siska Monika. 2009. Analisis Tekuk Kolom Konstruksi Kayu Dengan Menggunakan Pelat Kopel. Medan: Fakultas Teknik USU.

Laboratorium Beton, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. 2009. Panduan Praktikum Bahan Rekayasa. Medan.

Mc Cormac, Jack C. 2004. Desain Beton Bertulang Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga. Nugraha, Paul. 2007. Teknologi Beton. Yogyakarta : Andi.

Schodek, Daniel L. 1999. Struktur. Jakarta : Erlangga.

Sihombing, Gabe S. Sutarti. 2013. Perilaku Balok Beton Bertulang Dengan Tulangan Kayu Panggoh ( Eksperimental ). Medan : Fakultas Teknik USU.

Sumarni, Sri. 2007. Struktur Kayu. Surakarta: Lembaga Pengembangan Pendidikan (LPP) UNS.

Wardhono, Arie. 2010. Jurnal Teknik: Studi Perilaku Struktur Beton Bertulang Terhadap Kinerja Batas Akibat Pengaruh Tinggi Bangunan dan Dimensi Kolom Berdasarkan SNI 03-1726-2002. Surabaya : Departemen Teknik Sipil Universitas Negeri Surabaya