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