6. EVALUASI KEKUATAN KOMPONEN 6.1. Pendahuluan
Pada dasarnya kekuatan komponen merupakan bagian terpenting dalam perencanaan konstruksi rangka batang ruang, karena jika komponen tidak dapat
menahan beban yang bekerja, maka hal ini berarti kegagalan pada seluruh struktur. Kekuatan komponen meliputi kekuatan batang dan kekuatan sambungan. Oleh karena
itu, dalam perencanaan struktur rangka batang maka kekuatan yang harus diperhitungkan meliputi dimensi batang serta dimensi sambungan.
Dalam pemanfaatan bambu sebagai komponen pada konstruksi rangka batang ruang, maka perhitungan kekuatan harus memperhitungkan kekuatan buluh bambu
berdasarkan dimensinya. Selanjutnya sambungan yang berfungsi untuk meneruskan beban juga harus direncanakan dimensinya sesuai dengan beban yang akan dipikulnya.
6.2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menghitung kekuatan maksimum yang dapat diterima oleh komponen dengan memperhitungkan kekuatan buluh bambu dan
kekuatan sambungan. Selanjutnya hasil perhitungan teoritis dibandingkan dengan hasil penelitian empiris.
6.3. Ruang Lingkup Penelitian
Untuk perhitungan kekuatan komponen, perhitungan dibatasi pada pemanfaatan bambu tali dengan diameter 4 cm dan 6 cm dengan panjang 100 cm dan 125 cm.
Selanjutnya dalam penelitian ekperimen yang dilakukan dibatas hanya pada pemakaian bambu berdiameter 4 cm dengan panjang sampel 60 cm.
6.4. Bahan dan Metode 6.4.1. Bahan dan Alat
Pada perhitungan teoritis digunakan bambu tali dengan diameter 4 cm dan 6 cm dengan panjang 100 cm dan 125 cm, sedangkan pada penelitian empiris digunakan
bambu tali berdiameter 4 cm dengan panjang 60 cm. Untuk pengujian empiris terhadap kekuatan sambungan, dibuat sampel
menggunakan bambu tali berdiameter 4 cm yang berasal dari Depok, Bogor, dengan baut berdiameter 6 mm, lengkap dengan mur, ring yang terbuat pelat baja dengan tebal
2 mm serta kayu kayu meranti merah Shorea sp. sebagai pasak Gambar 6.1..
69 Gambar 6.1. Sampel yang diuji gambar tampak
Alat yang digunakan untuk pengujian kekuatan sambungan adalah Universal Testing Machine UTM Senstar pada Laboratorium Pengujian Bahan Bangunan Pusat
Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Departemen Pekerjaan Umum, Cileunyi, Bandung.
6.4.2. Metodologi
Kekuatan komponen ditentukan dengan menghitung beban yang dapat ditahan oleh buluh bambu serta kekuatan sambungan yang direncanakan. Beban yang dihitung
adalah beban yang dapat dipikul oleh komponen rangka batang ruang, baik gaya tekan maupun gaya tarik. Kekuatan sambungan dihitung dengan analisa mekanika.
1 Kekuatan Tarik Komponen dihitung dengan menggunakan tiga persamaan; yaitu : a Kekuatan tarik buluh bambu
P
1
= A .
tarik
σ
……………………………………………………… 6.1. dengan : P
1
= Kekuatan tarik buluh bambu kg A = Luas penampang cm
2 tarik
σ
= Tegangan tarik ijin bambu kgcm
2
b Kekuatan tarik sambungan P
2
= π.d.h.
τ ………………………………………………………… 6.2. dengan P
2
= Kekuatan tarik sambungan kg d = Diameter dalam buluh bambu cm
h = Panjang bidang geser cm
τ
= tegangan geser ijin buluh bambu kgcm
2
c Kekuatan tekan pasak kayu P
3
= π.d
1 2
-d
2 2
. σ
tk
............................................................................. 6.3. dengan P
3
= Kekuatan tekan pasak kayu σ
tk
= Tegangan tekan ijin kayu kgcm
2
d
1
= Diameter luar pasak cm d
2
= Diameter lubang pasak cm Selanjutnya kuat tarik komponen yang dipergunakan adalah nilai terkecil
di antara P
1
, P
2
dan P
3
berdasarkan hasil perhitungan.
70 Berdasarkan hasil pengujian sifat dasar bambu, diketahui bahwa kuat tarik
sebesar 57 MPa, jauh lebih besar dari kuat geser yang hanya sebesar 2,5 MPa, maka dalam perhitungan kuat tarik komponen Persamaan 6.1. tidak diperhitungkan. Hal
ini mengingat nilai dipilih adalah nilai yang terkecil. Oleh karena itu, dalam perhitungan kuat tarik komponen, Persamaan 6.1. dapat diabaikan.
2 Kuat Tekan Komponen Perhitungan kekuatan tekan komponen didasarkan pada peri laku tekuk buluh
bambu, sehingga yang menjadi acuan adalah persamaan 4.12.
tk cr
A P
σ ω
σ ≤
= .
, sehingga P = ω
σ
tekan
A. ...................................................... 6.4.
6.5. Analisis
Analisis data dikelompokkan menjadi dua; yaitu 1 perhitungan analisa teoritis terhadap kekuatan tarik dan kekuatan tekan maksimum yang dapat dibebankan pada
komponen dan 2 perhitungan analisa kekuatan sampel berdasarkan teori yang kemudian dibandingkan dengan kekuatan komponen berdasarkan ekperimen yang
dilakukan. Untuk analisa teoritis, bambu berdiameter 4 cm dan 6 cm digunakan baut
berdiameter 6 mm dengan panjang baut maksimum diasumsikan 20 cm. Berdasarkan hal tersebut dalam perhitungan kekuatan maksimum komponen akan dibatasi dengan h
tinggi bidang geser maksimum sebesar 10 cm. Untuk perhitungan kekuatan sampel digunakan h = 5 cm Gambar 6.2.,
sehingga dalam analisa perhitungan selain dihitung h maksimum, dihitung juga besarnya beban yang dapat diterima komponen jika h = 5 cm dengan panjang
komponen 100 cm dan diameter bambu 4 cm. Data yang diperoleh dari hasil penelitian eksperimen dianalisa dengan statistik
deskriptif sederhana yang meliputi nilai rata-rata, maksimum, minimum, standar deviasi dan koefisien variasi. Selanjutnya data kuat tekan dan kuat tarik komponen hasil
penelitian dibandingkan dengan kekuatan komponen hasil perhitungan.
71
6.6. Hasil dan Pembahasan
Perhitungan kekuatan kekuatan komponen secara analisis dengan memperhatikan sifat fisik dan mekanik bambu Bab 3 serta dimensi sambungan
maksimum yang dapat dibuat, maka kekuatan maksimal komponen dapat dihitung. Dalam perhitungan kekuatan maksimal sampel, diasumsikan bahwa panjang baut yang
tersedia 20 cm, sehingga panjang bidang geser maksimal yang dapat dibuat adalah 10 cm. Dengan memasukkan data sambungan pada Persamaan 6.2. sampai 6.4, maka
diperoleh kekuatan maksimal komponen seperti terlihat pada Tabel 6.1. Tabel 6.1. Kekuatan maksimal komponen berdasarkan perhitungan
Dimensi D = 6 cm,
L = 100 cm D = 6 cm,
L = 125 cm D = 4 cm,
L = 100 cm D = 4 cm,
L = 125 cm Sampel Satuan
D = 6,00 6,00
4,00 4,00
4,00 cm
t = 0,50 0,50
0,50 0,50
0,50 cm
L = 100,00 125,00
100,00 125,00
60,00 cm
A = 8,64 8,64
5,50 5,50
5,50 cm
2
I = 32,92 32,92
8,59 8,59
8,59 cm
4
r = 1,95 1,95
1,25 1,25
1,25 cm
E 8300,00 8300,00
8300,00 8300,00
8300,00 kgcm
2
σ
tkn
127,00 127,00 127,00
127,00 127,00
kgcm
2
λ
51,21 64,02 80,00
100,00 48,00
ω
1,73 1,84 1,97
2,12 1,70
P
tekan hit
= 922,38 867,24 501,43
465,95 581,07
kg σ
trk
600 600 600
600 600
kgcm
2
P
tarik buluh
5181,00 5181,00 3297,00
3297,00 3297,00
kg
τ
25,00 25,00 25,00
25,00 25,00
kgcm
2
h 10 10
10 10
5 cm
P
tarik geser
3925,00 3925,00 2355,00
2355,00 1177,50
kg t =0,5cm
5cm D =4
cm
d=3cm
baut φ 6mm
Gambar 6.2. Sampel yang diuji ambar potongan
h=5cm
dimensi sampel : D = 4 cm, L = 100 cm dan h = 5 cm
72 Berdasarkan hasil pengujian tarik dan tekan terhadap sampel yang berupa
Berdasarkan hasil pengujian tarik dan tekan terhadap sampel yang berupa komponen, diperoleh hasil yang dapat dilihat pada Tabel 6.2., sementara data lengkap hasil
pengujian dapat dilihat pada Lampiran 12. Tabel 6.2. Data pengujian kekuatan komponen
max min
rata-rata n
SD CV
P tarik kg 1515 1041
1284 8
157,6 12,3
P tekan kg 3349 2356
2776 8
413,3 14,9
Dalam perhitungan kuat tarik komponen sampel didapat 1.177,5 kg, sementara dari hasil pengujian terhadap sampel didapat tiga buah sampel yang nilai
kuat tariknya di bawah hasil perhitungan. Hal ini diduga karena kurang sempurnanya pembuatan sampel, yaitu tidak terpasangnya ring pada bagian bawah pasak kayu. Hal
ini terlihat dari bentuk kerusakan seperti terlihat pada Gambar 6.3.a. Pada kasus ini terlihat bahwa kerusakan sambungan terjadi pada hancurnya pasak kayu.
Secara umum, berdasarkan nilai rata-rata kekuatan tarik sampel sebesar 1284 kg yang berarti lebih besar dari hasil pehitungan sebesar 1.177,5 kg. Pada kelompok
sampel dengan kuat tarik yang besar kerusakan sampel terjadi pada dinding bambu sebelah dalam seperti terlihat pada Gambar 6.3.b.
Dalam perhitungan kuat tekan komponen, pada sampel diperoleh nilai kuat tekan sebesar 395 kg, sementara dari hasil pengujian diperoleh nilai rata-rata 2.776 kg
dengan nilai kuat tekan minimum sebesar 2.356 kg. Hal ini berarti faktor keamanannya cukup besar.
a b Gambar 6.3. Kerusakan pada sampel uji tarik.
73
6.7. Kesimpulan
