Perancangan Batang Desak Tampang Ganda Yang Ideal Pada Struktur Kayu

Transkripsi

1 Perancangan Batang Desak Tampang Ganda Yang Ideal Pada Struktur Kayu Arusmalem Ginting Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta Jurnal Janateknika Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta Vol 7, No 1, Januari 005

2 PERANCANGAN BATANG DESAK TAMPANG GANDA YANG IDEAL PADA STRUKTUR KAYU Arusmalem Ginting Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta INTISARI Perbedaan kelangsingan antara kedua sumbu pada batang desak tampang ganda mengakibatkan pemborosan pemakaian kayu Hal ini terjadi karena dasar perhitungan berdasarkan sumbu terlemah, sehingga pada sumbu kuat secara teoritis terjadi pemborosan Pada sumbu bahan besarnya radius girasi tergantung dari tinggi tampang, sedangkan pada sumbu bebas bahan tergantung pada lebar tampang, jarak antara dan tinggi tampang Pada kajian ini akan dibahas perbandingan antara tinggi tampang lebar tampang, dan jarak antara yang menghasilkan kelangsingan yang sama terhadap kedua sumbu, sehingga secara teoritis mempunyai kekuatan sama Dari hasil kajian ini dapat disimpulkan bahwa pada perancangan batang desak tampang ganda perlu diperhatikan perbandingan lebar tampang, jarak antara dan tinggi tampang agar kekuatan pada kedua sumbu sama atau hampir sama Untuk mendapatkan kekuatan yang sama pada kedua sumbu penambahan jarak antara harus dimbangi dengan penambahan tinggi tampang Perbandingan tinggi tampang dan lebar tampang batang desak ganda yang ideal pada tampang ganda tanpa jarak antara adalah, pada jarak antara sama dengan lebar tampang adalah,5, pada jarak antara sama dengan 1,5 kali lebar tampang adalah,817, dan pada jarak antara kali lebar tampang adalah,16 Pemborosan pemakaian kayu dapat dikurangi dengan menggunakan kayu yang ada di pasaran yang ukurannya mendekati kondisi ideal secara teoritis Kata Kunci: batang desak, tampang ganda, lebar tampang, tinggi tampang dan jarak antara

3 I PENDAHULUAN A Latar Belakang Perancangan batang desak pada struktur rangka dan kolom kayu harus ditinjau terhadap tekuk, sehingga pada perhitungan tegangan desak harus digandakan dengan suatu faktor yang disebut faktor tekuk Besarnya faktor tekuk tergantung dari besarnya angka kelangsingan, dan besarnya angka kelangsingan tergantung dari besarnya panjang tekuk sesuai dengan jenis tumpuan ujung-ujung batang dan besarnya jari-jari inersia (radius girasi) minimum Batang desak dapat berupa tampang tunggal atau tampang ganda, yang tergantung dari besarnya gaya desak yang harus didukung dan dimensi kayu tang tersedia Untuk mendukung gaya desak yang besar diperlukan momen inersia yang besar Pada tampang tunggal momen inersia besar akan didapat jika digunakan tampang yang besar Perancangan batang desak dengan menggunakan batang tunggal tidak terlalu rumit karena kedua sumbu melalui titik berat bahan yang merupakan sumbu-sumbu bahan, sehingga mudah menghitung momen inersia minimum dan jari-jari inersia minimum Pada tampang ganda untuk mendapatkan momen inersia yang besar dibuat dengan memberi jarak antara tampang yang berupa klos perangkai Tampang ganda yang terdiri dari dua tampang sejajar mempunyai dua sumbu yaitu sumbu bahan yang melalui tampang dan sumbu bebas bahan yang tidak melalui tampang Besarnya jari-jari inersia terhadap sumbu bahan tergantung dari tinggi tampang, sedangkan jari-jari inersia terhadap sumbu bebas bahan tergantung dari lebar tampang, tinggi tampang dan jarak antara tampang Perbedaan jari-jari inersia ini mengakibatkan perbedaan kelangsingan antara kedua sumbu yang mengakibatkan pemborosan pemakaian kayu B Manfaat Kajian Dari kajian ini diharapkan dapat diketahui cara perancangan batang desak tampang ganda yang ideal pada struktur kayu C Tujuan Kajian Kajian ini bertujuan untuk mengetahui cara perancangan batang ganda yang ideal pada struktur kayu yang meliputi: 1) Perbandingan antara tinggi tampang, lebar tampang, dan jarak antara yang menghasilkan jari-jari inersia dan angka kelangsingan yang sama terhadap kedua sumbu ) Hubungannya dengan dimensi kayu yang ada di pasaran D Batasan Masalah 1) Kajian dilakukan terhadap analisis teoritis dan tidak dilakukan pengujiian ekperimental di laboratorium ) Tidak ditinjau pengaruh klos perangkai dalam perhitungan panjang tekuk ) Tinjauan batang ganda sebagai satu kesatuan, dan tidak ditinjau persyaratan momen inersia minimum masing-masing bagian batang ganda

4 II TINJAUAN PUSTAKA Berdasarkan Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (1961), Pada perencanaan balok kayu yang menahan desak, panjang tekuk (l k ) sebesar jarak antara dua titik yang berurutan yang bebas dari tekukan Pada struktur rangka sebagai panjang tekuk adalah garis bagan, dan pada batang desak dengan tumpuan pada ujungnya berupa jepit dan bebas panjang tekuk sama dengan dua kali panjang batang Pada batang desak perlemahan akibat penggunaan alat sambung tidak perlu diperhitungkan, tetapi apabila pada batang-batang kayu terdapat lubang-lubang yang tidak tertutup, maka lubanglubang tersebut diperhitungkan sebagai perlemahan Angka kelangsingan (λ) dihitung dengan Persamaan 1 berikut ini l λ = k 150 (1) dengan: λ = angka kelangsingan l k = panjang tekuk i min = jari-jari inersia minimum = I min F br I min = momen inersia minimum F br = luas tampang bruto i min Besarnya tegangan desak yang terjadi pada batang dihitung dengan Persamaan berikut ini S ω σ = () F br dengan: σ = tegangan desak yang terjadi S = gaya desak ω = faktor tekuk Menurut Wiryomartono (1976), pada batang ganda yang secara teoritis I x = I y, tertekuknya batang ganda terjadi lebih dulu pada arah tegak lurus sumbu bebas bahan Berdasarkan hal tersebut maka momen inersia terhadap sumbu bebas bahan diberi faktor reduksi Di Indonesia rumus yang dipakai untuk menghitung momen inersia yang diperhitungkan terhadap sumbu bebas bahan seperti yang tercantum dalam PKKI 1961 yang mengacu terhadap rumus yang berlaku di Jerman yaitu seperti pada Persamaan I = 1 (It + I g ) () dengan: I = momen inersia yang diperhitungkan I t = momen inersia teoritis I g = momen inersia geser, dengan anggapan masing-masing bagian digeser hingga berimpit satu sama lain Persamaan dapat dipakai apabila jarak antara tampang lebih kecil dari dua kali lebar balok, apabila jarak antara tampang lebih besar dari dua kali lebar balok maka rumus tersebut kurang cocok dan untuk perhitungan jarak antara dianggap sama dengan dua kali lebar baloknya Menurut Soehendradjati (1990), selain tinjauan batang ganda sebagai satu kesatuan, masing-masing bagian batang ganda juga harus memiliki momen inersia seperti pada Persamaan

5 c Pds lky I min = n () dengan : I min = momen inersia minimum (cm ) P ds = gaya desak pada batang ganda (ton) L ky = panjang tekuk terhadap sumbu bebas bahan tanpa memperhitungkan penempatan klos perangkai (m) n = jumlah batang ganda c = koefisien yang tergantung pada modulus elastisitas (E) = 8, untuk kayu kelas kuat I (E = kg/cm ) = 10, untuk kayu kelas kuat II (E = kg/cm ) = 1,5, untuk kayu kelas kuat III (E = kg/cm ) Berdasarkan Standar Industri Indonesia SII ukuran nominal kayu bangunan adalah seperti pada Tabel 1 berikut ini No 1 Jenis Lis dan Jelusi Papan Bingkai, Reng dan Kaso Balok Tabel 1 Ukuran nominal kayu bangunan Tebal Lebar (cm) Panjang (cm) (cm) , ,5,5,5, III LANDASAN TEORI Pada bab ini akan ditinjau perbandingan antara lebar tampang (b), tinggi tampang (h) dan jarak antar (a) seperti pada Gambar 1, yang menghasilkan jari-jari inersia terhadap sumbu X (i x ) yang sama besarnya dengan jari-jari inersia terhadap sumbu Y (i y ) Y X h b a b Gambar 1 Tampang ganda batang desak

6 Dengan didapatnya i x = i y maka λ x = λ y dan besarnya faktor tekuk terhadap kedua sumbu akan sama besar i x = 1 h = 0,89 h (1) 1 I t = ( 1 1 h b ) + b h ( 1 b + 1 a) = h b + b h ( b + ab + a ) 6 = b h + b h + ab h + a bh 6 = b h + ab h + 1 a bh () I g = 1 h(b) = b h () 1 1 I y = (It + I g ) 1 1 = {( b h + ab h + a bh) + ( b h)} = b h + ab h + a bh + b h 6 8 = b h + 1 ab h a bh () i y = = i y = i x I F y br 1 1 b h + ab h + a bh 8 bh 1 1 b h + ab h + a 1 h = 8 b h 1 bh (5) h = b + ab + a h = b a b + a + (6) Dari uraian di atas maka didapat perbandingan lebar tampang (b), jarak antara (a) dan tinggi tampang (h) seperti pada Persamaan 6 Untuk tampang ganda yang terdiri dari tiga atau empat batang sejajar dapat dihitung dengan cara yang sama seperti di atas

7 IV PEMBAHASAN Untuk mengetahui perbandingan antara lebar tampang (b), jarak antara (a) dengan tinggi tampang (h) dicoba tampang ganda yang terdiri dari dua batang dengan lebar cm,,5 cm, cm,,5 cm, 6 cm, 8 cm, 10 cm dan 1 cm Tabel 1 Tinggi balok yang dibutuhkan untuk a = 0 b a h = (cm) (cm) 0, , b + a b + a Tabel Tinggi balok yang dibutuhkan untuk a = b b a h = (cm) (cm) 5,00,5,5 6,5 7,50,5,5 8, , , , ,00 b + a b + a Tabel Tinggi balok yang dibutuhkan untuk a = 1,5b b a h = (cm) (cm) 5,6,5,75 7,0,5 8,5,5 5,5 9, ,90 8 1, , ,81 b + a b + a

8 Tabel Tinggi balok yang dibutuhkan untuk a = b b a h = (cm) (cm) 6,,5 5 7,91 6 9,9,5 7 11, , , ,6 1 7,95 b + a b + a Berdasarkan Tabel 1,,, dan, dimensi batang desak ganda yang ideal belum tentu tersedia di pasaran Hal ini dapat dibandingkan dengan ukuran nominal kayu bangunan berdasarkan SII seperti pada Tabel 1, tetapi paling tidak dapat dicari dimensi yang mendekati kondisi ideal tersebut sehingga dapat mengurangi keborosan pemakaian kayu Pada lebar tampang tetap dan jarak antara yang semakin besar dibutuhkan tinggi tampang yang semakin besar agar bisa dicapai i x = i y Jadi secara teoritis penambahan jarak antara tanpa diimbangi penambahan tinggi tampang belum tentu meningkatkan kekuatan batang desak Hal ini diakibatkan berpindahnya sumbu lemah ke sumbu bahan yang besarnya tergantung tinggi tampang Dari uraian di atas maka dapat dibuat grafik hubungan antara lebar tampang (b), jarak antara (a) dengan tinggi balok (h) seperti pada Gambar 1 Dari Gambar 1 didapat hasil bahwa untuk perencanaan batang desak ganda yang ideal maka pada a = 0 besarnya h = b, pada a = b besarnya h =,5b, pada a = 1,5b besarnya h =,817b, dan pada a = b besarnya h =,16b Tinggi tampang (cm) Lebar tampang (cm) a = 0 a = b a = 1,5b a = b Gambar 1 Hubungan lebar balok (b), jarak antara (a) dengan tinggi balok (h) ideal pada batang desak ganda

9 V KESIMPULAN DAN SARAN A Kesimpulan 1 Pada perancangan batang desak tampang ganda perlu diperhatikan perbandingan lebar tampang, jarak antara dan tinggi tampang agar kekuatan pada kedua sumbu sama atau hampir sama Untuk mendapatkan kekuatan yang sama pada kedua sumbu penambahan jarak antara harus dimbangi dengan penambahan tinggi tampang Perbandingan tinggi tampang dan lebar tampang batang desak ganda yang ideal pada a = 0 adalah, pada a = b adalah,5, pada a = 1,5b adalah,817, dan pada a = b adalah,16 Pemborosan pemakaian kayu dapat dikurangi dengan menggunakan ukuran kayu mendekati kondisi ideal yang ada di pasaran B Saran 1 Pada perhitungan batang desak tampang ganda apabila besarnya gaya desak, panjang tekuk, dan kelas kuat kayu sudah diketahui perlu ditinjau persyaratan momen inersia minimum masing-masing bagian batang Perlu diadakan eksperimen di laboratorium untuk membuktikan hasil perhitungan teoritis DAFTAR PUSTAKA Anonim, 1961, Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 1961, Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan Anonim, Mutu Kayu Bangunan SII , Departemen Perindustrian Badan Penelitian dan Pengembangan Industri Soehendrajati, RJB, Kayu untuk Struktur Jilid 1, Bahan Kuliah Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada, Yogyakarta Wiryomartono, S, 1976, Konstruksi Kayu, Bahan Kuliah Fakultas Teknik, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta