EKSPERIMEN PERSEN KEKUATAN SAMBUNGAN MEMAKAI PLAT BAJA DAN KAYU DENGAN MEMIKUL MOMEN PADA BALOK BERDASARKAN PKKI NI (EKSPERIMENTAL) TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 EKSPERIMEN PERSEN KEKUATAN SAMBUNGAN MEMAKAI PLAT BAJA DAN KAYU DENGAN MEMIKUL MOMEN PADA BALOK BERDASARKAN PKKI NI (EKSPERIMENTAL) TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil OLEH : HERRY HADIST SYAHPUTRA SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA 2011

2 EKSPERIMEN PERSEN KEKUATAN SAMBUNGAN MEMAKAI PLAT BAJA DAN KAYU DENGAN MEMIKUL MOMEN PADA BALOK BERDASARKAN PKKI NI TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil Disusun Oleh : HERRY HADIST SYAHPUTRA Dosen Pembimbing : Ir. Besman Surbakti, MT NIP Diketahui : Ketua Departemen Teknik Sipil Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA 2011

3 LEMBAR PENGESAHAN EKSPERIMEN PERSEN KEKUATAN SAMBUNGAN MEMAKAI PLAT BAJA DAN KAYU DENGAN MEMIKUL MOMEN PADA BALOK BERDASARKAN PKKI NI TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil Disusun Oleh : HERRY HADIST SYAHPUTRA Dosen Pembimbing : Ir. Besman Surbakti, MT NIP Penguji I Penguji II Penguji III Prof.Dr.Ing.Johannes Tarigan NIP : Ir. Rajamin Tanjung NIP : Ir.Robert Panjaitan NIP : Mengesahkan : Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA 2011

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang strukturdepartemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, dengan judul EKSPERIMEN PERSEN KEKUATAN SAMBUNGAN MEMAKAI PLAT BAJA DAN KAYU DENGAN MEMIKUL MOMEN PADA BALOK BERDASARKAN PKKI NI Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan 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.Besman Surbakti,M.T selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Syahrizal M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.

5 6. Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda H.Sukidi dan Ibunda Hj.Rukiyem yang telah memberikan motivasi, semangat dan nasehat kepada saya.saudara saya,kak Henny,Kak Dini,Bang Rudi,Kak Tuty yang telah banyak membantu saya. 7. Buat saudara/i seperjuangan 06 Radi,Tami, Fahim, Ucup, Rivana, Atta, Agung, Khoir, Rahmat, Ajir, Parto, Afif, Sawal, Riky, Budi, Angga, Tosek, Haikal, Royhan, Ijul, Anggi, Alvi, Ajo 06, Gafar, Andi, Ibal, Avril, Fauzi, Maman, Wynda, Didik, Diana, Ani, Irin, Yovanka, Nurul, Citra, Dina, abang-abang dan kakak senior 03 dan adik-adik 07, Ari Manalu, Harli Rait, dan yang lainnya,adik 09 Bambang Kennedy, Ryan, Afis, Boma, Ajo 09, Usuf 09, Ucok, Irsyad, Denni, Azam, Onja, Mia serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2006 dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 8. Buat Mas Subandi dan ibu serta bapak kantin beton. 9. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.

6 Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, April 2011 Penulis ( Herry Hadist Syahputra)

7 ABSTRAK. Dalam perkembangannya penggunaan kayu sebagai bahan struktur harus dapat dimanfaatkan secara maksimal dan ekonomis, maka aturan perencanaan telah ditetapkan agar keamanan tetap terjamin. Dalam penelitian ini menggunakan jenis kayu durian karena mudah di dapat dan mutunya juga tergolong baik. Penelitian berjudul Eksperiman Persen Kekuatan Memakai Plat Baja Dan Kayu Memikul Momen Pada Balok Berdasarkan PKKI NI-5_2002. Ini bertujuan untuk meneliti perilaku dan membandingkan kekuatan ( Ppatah )masing masing pemodelan sambungan (kayu dengan penyambung kayu dan kayu dengan penyambung pelat baja) dan mendapat faktor keamanan sambungan. Dari hasil penelitian didapat bahwa kayu durian terletak pada kode mutu E10 dengan Elastisitas Lentur Mpa, kuat tekan sejajar serat kg/cm²,berat jenis gr/cm³,dan kadar air %.Dan dari pengujian diperoleh hasil pada sambungan penyambung kayu diperoleh P patah = 160 Kg,pada sambungan penyambung pelat baja 2 mm P patah rata rata = 190 Kg,pada sambungan penyambung pelat baja 4 mm P patah rata rata = 180 Kg.Diperoleh kenaikan kuat lentur pada pelat baja dibandingkan dengan kayu sebesar 19% untuk pelat baja 2 mm dan 13% untuk pelat baja 4 mm. Key words: Kayu,Baja,Sambungan,Komposit,Kuat Lentur,PKKI NI

8 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... ABSTRAK... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR NOTASI... i iii iv vii viii ix BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Perumusan Masalah... 2 I.3 Maksud dan Tujuan... 3 I.4 Pembatasan Masalah... 4 I.5 Metodologi Penulisan... 4 BAB II STUDI PUSTAKA... 7 II.1 Umum... 7 II.2 Sifat Fisis Dan Mekanis kayu II.2.1 Sifat Fisis II Berat Jenis Kayu II Kadar Air (Kadar Lengas) Kayu II Pengerutan dan Pengembangan Kayu...

9 II.2.2 Sifat Mekanis II Keteguhan Tarik II Keteguhan Tekan II Keteguhan Geser II Keteguhan Lengkung (Lentur) II Keteguhan Belah II.3 II.3.1 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis II.3.2 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Visual II.4 Sifat Bahan Baja II.5 Konstruksi Komposit II.6 Sambungan Mekanis II.6.1 Perencanaan Sambungan II.6.2 Perihal Faktor Koreksi Sambungan II.6.3 Faktor Waktu untuk Sambungan II.6.4 Alat Pengencang, Alat Sambung dan Elemen Penyambung II.6.5 Berat Jenis II.6.6 Tahanan pada Komponen Struktur di Daerah Sambungan II.6.7 Penempatan Alat Pengencang II.6.8 Alat Penyambung Baut II Pemasangan Alat Pengencang II Lubang Penuntun... 39

10 39 II Ring... II.6.9 Tahanan Terhadap Gaya Lateral II Tahanan Lateral Acuan Satu Irisan II Tahanan Lateral Acuan Dua Irisan II Tahanan Lateral Terkoreksi BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1 Persiapan Penelitian III.2 Pelaksanaan Pengujian III.2.1 Pemeriksaan Kadar Air III.2.2 Pemeriksaan Berat Jenis III.2.3 Pengujian Kuat Tekan III.2.4 Pengujian Kuat Lentur pada Kondisi Ultimate III.2.5 Pengujian Elastisitas III.2.5 Pengujian Sambungan Memikul Momen dan Gaya Lintang BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN IV.1 Hasil Penelitian IV.1.1 Hasil Penelitian Physical dan Mechanical Properties Kayu IV Penelitian Kadar Air IV Penelitian Kuat Tekan Sejajar Serat... 59

11 60 IV Penelitian Elastisitas Kayu... IV Penelitian Kuat Lentur Kayu IV Kesimpulan Hasil Penelitian Physical dan Mechanical Properties Kayu IV.2 Pengujian Sambungan dengan Alat Sambung Baut Memikul Momen Dan Gaya Lintang IV.2.1 Menggunakan Section Modulus IV.2.2 Menentukan Beban Terpusat Pada Sambungan IV.2.3 Perhitungan Teoritis Kuat Lentur Pada Kayu Sebagai Penyambung IV.2.4 Perhitungan Teoritis Kuat Lentur Pada Pelat Baja Sebagai Penyambung IV.3 Hasil Eksperimental Sambungan Baut Memikul Momen Dan Gaya Lintang di Laboratorium BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan V.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

12 DAFTAR TABEL Tabel II.1 Nilai Kuat Acuan (MPa) Berdasarkan Atas Pemilahan Secara Mekanis pada Kadar Air 15 % Tabel II.2 Nilai Rasio Tahanan Tabel II.3 Cacat Maksimum untuk Setiap Kelas Mutu Kayu Tabel II.4 Keberlakuan Faktor Koreksi Tabel II.5 Jarak Tepi, jarak Ujung dan Persyaratan Spasi Sambungan Baut Tabel II.6 Tahanan Lateral Acuan Satu Baut (Z) untuk Satu Alat Pengencang de- ngan Satu Irisan yang Menyambung Dua Komponen Tabel II.7 Tahanan Lateral Acuan Satu Baut (Z) untuk Satu Alat Pengencang de- ngan Dua Irisan yang Menyambung Tiga Komponen Tabel IV.1 Hasil Penelitian Kadar Air Tabel IV.2 Hasil Penelitian Berat Jenis Tabel IV.3 Hasil Penelitian Kuat Tekan Sejajar Serat Tabel IV.4 Hasil Penelitian Elastisitas Tabel IV.5 Perhitungan Tegangan-Regangan Kayu Sampel Tabel IV.6 Perhitungan Tegangan-Regangan Kayu Sampel Tabel IV.7 Perhitungan Tegangan-Regangan Kayu Sampel Tabel IV.8 Rangkuman Penelitian Kayu Tabel IV.9 Tahanan Lateral Acuan Satu Buah Baut Pada Sambungan Satu Irisan. 76 Tabel IV.10 Tahanan Lateral Acuan Satu Buah Baut Pada Sambungan Dua Irisan. 81 Tabel IV.11 Sampel Kayu Utuh Tabel IV.12 Sampel Kayu Dengan Kayu Sebagai Penyambung Tabel IV.13 Sampel I Kayu Dengan Pelat Baja 2 mm Sebagai Penyambung Tabel IV.14 Sampel II Kayu Dengan Pelat Baja 2 mm Sebagai Penyambung... 91

13 Tabel IV.15 Sampel I Kayu Dengan Pelat Baja 4 mm Sebagai Penyambung Tabel IV.16 Sampel II Kayu Dengan Pelat Baja 4 mm Sebagai Penyambung... 95

14 DAFTAR GAMBAR Gambar I.1 Sampel Penelitian... 6 Gambar II.1 Bentuk Gambar Arah Tangensial, Radial dan Longitudinal Gambar II.2 Batang Kayu yang Menerima Gaya Tarik P Gambar II.3 Batang Kayu Menerima Gaya Tekan Sejajar Serat Gambar II.4 Batang Kayu yang Menerima Gaya Tekan Tegak Lurus Serat Gambar II.5 Batang Kayu yang Menerima Gaya Geser Tegak Lurus Arah Serat, F v. 18 Gambar II.6 Batang Kayu yang Menerima Beban Lengkung Gambar II.7 Hubungan Antara Beban Tekan dengan Deformasi untuk Tarikan dan Tekanan Gambar II.8 Tegangan Tekan dan Tegangan Tarik Gambar II.9 Geometri Sambungan Baut Gambar III.1 Sampel Penelitian Kadar Air Gambar III.2 Sampel Penelitian Berat Jenis Gambar III.3 Sampel Penelitian Kuat Tekan Gambar III.4 Sampel Penelitian Kuat Lentur Gambar III.5 Penempatan Dial Beban pada Sampel Gambar IV.1 Grafik Tegangan-Regangan dari Pengujian Sampel Gambar IV.2 Grafik Regresi Linear Tegangan-Regangan dari Pengujian Sampel Gambar IV.3 Grafik Tegangan-Regangan dari Pengujian Sampel Gambar IV.4 Grafik Regresi Linear Tegangan-Regangan dari Pengujian Sampel Gambar IV.5 Grafik Tegangan-Regangan dari Pengujian Sampel Gambar IV.6 Grafik Regresi Linear Tegangan-Regangan dari Pengujian Sampel

15 Gambar IV.7 Sambungan Kayu Dengan Alat Sambung Baut Gambar IV.8 Sambungan Ditengah Bentang Gambar IV.9 Sambungan Kayu Sebagai Penyambung Gambar IV.10 Sambungan Pelat Baja Sebagai Penyambung Gambar IV.11-IV.19Grafik Hubungan Beban Dan Deformasi

16 DAFTAR NOTASI E Fb Fc Fe G adalah modulus elastisitas lentur, Mpa adalah kuat lentur, Mpa adalah kuat tekan tegak lurus serat, Mpa adalah kuat tumpu kayu, N/mm2 adalah berat jenis kayu, gr/cm3 W adalah kadar air, % N nf Fy Fyb P A D Ø CM Ct Cf adalah jumlah sampel adalah jumlah baut adalah tegangan leleh baja, N/mm2 Fyb adalah tegangan leleh baut, N/mm2 adalah beban batas, kg adalah luas penampang, m2 adalah diameter baut, mm adalah faktor tahanan adalah faktor koreksi layanan basah adalah faktor koreksi. adalah faktor koreksi ukuran Cg adalah faktor aksi kelompok Cp adalah faktor kestabilan kolom V adalah volume sampel, m3 Wx adalah berat kering udara, gr Sd adalah standart deviasi

17 Z adalah tahanan lateral acuan f adalah penurunan F c adalah kuat tekan tegak lurus serat, MPa Z adalah tahanan lateral acuan satu paku, N t s adalah tebal kayu sekunder, mm F em adalah kuat tumpu kayu utama, N/mm 2 F es adalah kuat tumpu kayu samping, N/mm 2 Z adalah tahanan lateral terkoreksi λ adalah angka kelangsingan λ adalah faktor waktu = 1.0 L adalah panjang bentang, cm b adalah lebar sampel, cm h adalah tinggi sampel, cm E w adalah modulus elastis lentur,mpa