Tegangan –tegangan yang diperkenankan

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

2.1.1.2 Tegangan –tegangan yang diperkenankan

Untuk mengetahui suatu konstruksi kayu perlu diketahui tegangan- tegangan yang diizinkan untuk jenis kayu yang akan dipergunakan dalam konstruksi tersebut. Adapun besarnya tegangan tersebut menurut PKKI adalah sebagai berikut: a. Tegangan yang diperkenankan untuk kayu mutu A Tabel 2.2 Tegangan yang diperkenankan Kelas Kuat Jati Tectona grandis I II III IV V σ lt kgcm 2 σ tk = σ tr kgcm 2 σ tk ┴ kgcm 2 τ kgcm 2 150 130 40 20 100 85 25 12 75 60 45 8 50 45 10 5 - - - - 130 110 30 15 Berlaku untuk konstruksi yang terlindung dan menahan beban tetap. Untuk kayu yang bermutu B harga tersebut di atas di kurangi 25. b. Korelasi tegangan yang diperkenankan untuk mutu A. σ lt = 170g kgcm 2 σ tk = σ tr = 150g kgcm 2 σ tk ┴ = 40g kgcm 2 τ = 20g kgcm 2 Disini g = berat jenis kering udara Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010 σ lt = tegangan izin untuk lentur σ tk = tegangan izin sejajar serat untuk tekan σ tr = tegangan izin sejajar serat untuk tarik σ tk ┴ = tegangan izin tegak lurus serat untuk tekan τ = tegangan izin sejajar serat untuk geser Angka-angka diatas tetap berlaku untuk konstruksi yang terlindung dan yang menahan muatan tetap. - Yang disebut dengan konstruksi terlindung, ialah konstruksi yang dilindungi dari perubahan udara yang besar, dari hujan dan matahari, sehingga tidak akan menjadi basah dan kadar lengasnya tidak akan berubah–ubah banyak. - Yang dimaksudkan muatan tetap ialah: muatan yang berlangsung lebih dari 3 bulan dan beban bergerak yang bersifat tetap atau terus-menerus seperti berat sendiri, tekanan tanh, tekanan air, barang-barang gudang, kendaraan diatas jembatan, dan sebagainya. - Yang dimaksudkan dengan muatan tidak tetap ialah: muatan yang berlangsung kurang dari 3 bulan dan muatan bergerak yang bersifat tidak tetap atau tidak terus-menerus, seperti berat orang yang berkumpul , tekanan angin, dan sebagainya. - Tegangan akibat perubahan suhu boleh diabaikan. Untuk kayu bermutu B, angka-angka di atas di gandakan dengan faktor 0.75. Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010 Pengaruh keadaan konstruksi dan sifat muatan terhadap tegangan yang diperkenankan diperhitungkan sebagai berikut: a. Tegangan-tegangan diatas harus digandakan dengan: - Faktor 23 untuk konstruksi yang selalu terendam air dan untuk konstruksi yang tidak terlindung dan kemungkinan besar kadar lengas kayu akan selalu tinggi. - Faktor 56 untuk konstruksi yang tidak terlindung tetapi kayu itu dapat mongering dengan cepat. b. Tegangan-tegangan diatas boleh digandakan dengan 54 untuk: - Bagian-bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan muatan angin. - Bagian-bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan tidak tetap. Dalam perhitungan perubahan bentuk elastis, maka modulus kekenyalan kayu sejajar serat dapat diambil dari tabel 2.3 sebagai berikut: Kelas Kuat Kayu E sejajar serat kgcm 2 I 125.000 II 100.000 III 80.000 IV 60.000 Sebagai bahan konstruksi, kayu juga memiliki keuntungan dan kerugian sebagai berikut: - Kayu mempunyai kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah, mempunyai daya penahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010 listrik, dapat mudah dikerjakan,adalah relatif murah, dapat mudah diganti, dan bisa didapat dalam waktu singkat. - Kerugiannya antara lain ialah sifat kurang homogen dengan cacat- cacat alam seperti arah serat yang berbentuk menampang, spiral dan diagonal, mata kayu, dan sebagainya. Beberapa kayu bersifat kurang awet dalam keadaan-keadaaan tertentu. Kayu dapat memuai dan menyusut dengan perubahan-perubahan kelembaban dan meskipun tetap elastis, pada pembebanan berjangka lama sesuatu balok, akan terdapat lendutan yang relative besar. Sifat-sifat karakteristik ini memperlihatkan perbedaan-perbedaan penting antara kayu dan bahan lain yang untuk analisa matematis dalam Ilmu Kekuatan biasanya diidealisir sebagai bahan yang sempurna akan homogenitas dan elastisitasnya.

2.1.2 Sifat Bahan Baja

Sifat baja yang terpenting dalam penggunaannya sebagai bahan konstruksi adalah kekuatannya yang tinggi, dibandingkan dengan bahan lain seperti kayu, dan sifat keliatannya, yaitu kemampuan untuk berdeformasi secara nyata baik dalam tegangan baik dalam regangan maupun dalam kompresi sebelum kegagalan, serta sifat homogenitas yaitu keseragaman yang tinggi. Baja merupakan bahan campuran besi Fe, 1,7 zat arang atau karbon C, 1,65 mangan Mn, 0,6 tembaga Cu, 0,6 Silikon Si. Baja dihasilkan dengan menghaluskan bijih besi dan logam besi tua bersama-sama Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010 dengan bahan tambahan pencampur yang sesuai, dalam tungku temperature tinggi untuk menghasilkan massa-massa besi yang besar, selanjutnya dibersihkan untuk menghilangkan kelebihan zat arang dan kotoran-kotoran lain. Berdasarkan persentase zat arang yang dikandung, baja dapat dikategorikan sebagai berikut: 1. Baja dengan persentase zat arang rendah low carbon steel yakni lebih kecil dari 0.15 2. Baja dengan persentase zat arang ringan mild carbon steel yakni 0.15 – 0.29 3. Baja dengan persentase zat arang sedang medium carbon steel yakni 0.30 – 0.59 4. Baja dengan persentase zat arang tinggi high carbon steel yakni 0.60 – 1.7 Baja untuk bahan struktur termasuk ke dalam baja yang persentase zat arang ringan mild carbon steel,semakin tinggi kadar zat arang yang terkandung di dalamnya, maka semakin tinggi nilai tegangan lelehnya. Sifat-sifat bahan struktur yang paling penting dari baja adalah sebagai berikut: 1. Modulus Elastisitas E berkisaran antara 193000 Mpa sampai 207000Mpa. Nilai untuk design lazimnya diambil 210000 Mpa. 2. Modulus geser G dihitung berdasarkan persamaan; G = E21+μ Dimana: μ = angka perbandingan poisson Dengan mengambil μ = 0.30 dan E = 210000 Mpa, akan memberikan G = 810000 Mpa Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010 3. Koefisien ekspansi α , diperhitungkan sebesar: α = 11.25 x 10 -6 per C 4. Berat jenis baja γ, berat jenis baja diambil 7.85 tm 3 Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan regangan pada baja dapat dilakukan dengan uji tarik di laboratorium. Sebagian besar percobaan atas baja akan menghasilkan bentuk hubungan tegangan dan regangan seperti dalam gambar 2.1: Gambar 2.1 Hubungan tegangan regangan untuk uji tarik pada baja lunak Keterangan gambar: σ = tegangan baja ε = regangan baja A = titik proporsional A’= titik batas elastis B = titik batas plastis M = titik runtuh C = titik putus σ ε A A B M C Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010 Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dengan regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum Hooke. Kemiringan garis OA menyatakan besarnya modulus elastisitas E. Diagram regangan untuk baja lunak umumnya memiliki titik leleh atas upper yield point, σ yu dan daerah leleh datar. Secara praktis, letak ttik leleh atas ini, A’ tidaklah terlalu berarti sehingga pengaruhnya sering diabaikan. Titik A’ sering juga disebut titik batas elastis. Sampai batas ini bila gaya tarik dikerjakan pada batang maka batang tersebut akan berdeformasi. Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang akan kembali kebentuk semula. Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen. Bila beban yang bekerja bertambah, maka akan terjadi pertambahan regangan tanpa adanya pertambahan tegangan. Sifat pada daerah AB inilah yang disebut sebagai keadaan plastis. Lokasi titik B, yaitu titik batas plastis tidaklah tetapi sebagai perkiraan dapat ditentukan yakni terletak pada regangan 0.014. Daerah BC merupakan daerah strain hardening, dimana pertambahan regangan akan diikuti dengan sedikit pertambahan tegangan. Di samping itu, hubungan tegangan dengan regangannya tidak lagi bersifat linier.Kemiringan garis setelah titik B ini didefenisikan sebagai Ez. Di titik M, yaitu regangan berkisar antara 20 dari panjang batang, tegangannya mencapai nilai maksimum yang disebut sebagai tegangan tarik batas ultimate tensile strength. Akhirnmya bila beban semakin bertambah besar lagi maka titik C batang akan putus. Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh. Dalam kenyataannya, sulit untuk menentukan besarnya tegangan leleh, sebab perubahan dari elastisitas menjadi plastis seringkali besarnya tidak tetap. Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010 Sebagai standar menentukan besarnya tegangan leleh dihitung dengan menarik garis sejajar dengan sudut kemiringan elastisitasnya, dari regangan sebesar 0.2 Gambar 2.2 Dari titik regangannya 0.2 ditarik garis sejajar dengan garis OB sehingga memotong grafik tegangan regangan sehingga memotong sumbu tegangan. Tegangan yang diperoleh ini disebut dengan tegangan leleh. Tegangan-tegangan leleh dari bermacam-macam baja bangunan diperlihatkan pada tabel di bawah ini: Tabel 2.4 Harga tegangan leleh Macam baja Tegangan leleh Kgcm 2 Mpa BJ 34 BJ 37 BJ 41 BJ 44 BJ 50 BJ 52 2100 2400 2500 2800 2900 3600 210 240 250 280 290 360 D CD OB B C σ ε Gambar 2.2 Penentuan tegangan leleh 0.002 0.004 Lea Christina Sembiring : Analisa Jembatan Composite Gelagar Kayu Lantai Beton, 2010 Sifat fisik batang tulangan baja yang paling penting untuk digunakan dalam perhitungan perencanaan beton bertulang ialah tegangan luluh fy dan modulus elastisitas Es. Baja memiliki beberapa kelebihan sebagai bahan konstruksi, diantaranya: 1. Nilai kesatuan yang tinggi per satuan berat 2. Keseragaman bahan dan komposit bahan yang tidak berubah terhadap waktu 3. Dengan sedikit perawatan akan didapat masa pakai yang tidak terbatas 4. Daktilitas yang tinggi 5. Mudah untuk diadakan pengembangan strukur Disamping itu baja juga mempunyai kekurangan dalam hal: 1. Biaya perawatan yang besar 2. Dibandingkan dengan kekuatannya kemampuan baja melawan tekuk kecil 3. Nilai kekuatannya akan berkurang, jika dibebani secara berulangperiodik, hal ini biasa disebut dengan lelahfatigue. Dengan kemajuan teknologi, perlindungan terhadap karat dan kebakaran pada baja sudah ditemukan, hingga akibat buruk yang mungkin terjadi bisa dikurangidihindari.

2.1.2.1 Baja Tulangan