PERENCANAAN STRUKTUR KAYU

Transkripsi

1 PERENCANAAN STRUKTUR KAYU KEKUATAN KEKAKUAN STABILITAS MATERIAL (ORTOTROPIK, SIFAT FISIK, SIFAT MEKANIK) ANALISIS STRUKTUR METODE DISAIN (DISAIN KOMPONEN STRUKTUR DISAIN SAMBUNGAN) 1

2 MATERIAL ORTOTROPIK 3 (TIGA) SUMBU UTAMA MATERIAL YANG SALING TEGAK-LURUS L (longitudinal), R (radial) dan T (tangensial) SIFAT MEKANIS (KEKUATAN DAN BESARAN ELASTIS) PADA KE TIGA ARAH BERBEDA 2

3 MATERIAL ORTOTROPIK 90 α 0 Sumbu Radial Arah Tegangan Arah Tegangan Arah Tegangan SUDUT ANTARA GAYA/TEGANGAN DENGAN LINGKAR TUMBUH 3

4 BESARAN ELASTIS ISOTROPIK E = modulus elastisitas = rasio Poisson ORTOTROPIK E 1, E 2, E 3 = modulus elastisitas arah 1, 2, dan 3 12, 21, 13, 31, 23, 32 = rasio Poisson G 12, G 13, G 23 = modulus geser 4

5 HUBUNGAN TEGANGAN REGANGAN MATERIAL ISOTROPIK HUBUNGAN TEGANGAN REGANGAN MATERIAL ORTOTROPIK 5

6 SIFAT FISIK BERAT JENIS KADAR AIR RANGKAK SUSUT TEMPERATUR 6

7 SIFAT MEKANIK dipengaruhi oleh BERAT JENIS (specific gravity, SG, G): SG besar kekuatan dan E besar KADAR AIR Basah (green): 30% > MC > 19% Kering (air dried): MC < 19% MC turun kekuatan dan E naik Diperhitungkan dengan C M (wet service factor, faktor layan basah) ARAH SERAT CACAT/MATA KAYU IDENTIFIKASI JENIS KAYU AKASIA MANGIUM MERANTI KERUING BANGKIRAI DURIAN7

8 UJI SIFAT FISIK DAN MEKANIK 8

9 KUAT LENTUR 9

10 ft// (MPa) KUAT TARIK SEJAJAR SERAT F t// = SG 1.05 (3.1) E e// = SG 0.98 (3.2) ε u// E e// (3.3) Regangan AK-03(0.44) AK-04(0.44) AK-05(0.41) MR-09(0.60) MR-12(0.56) MR-15(0.52) KR-03(0.69) KR-06(0.66) KR-11(0.68) 10

11 ft (MPa) KUAT TARIK TEGAK-LURUS SERAT AK-01(0.45) AK-02(0.44) AK-03(0.47) MR-22(0.58) MR-23(0.58) MR-24(0.56) KR-06(0.73) KR-09(0.64) KR-10(0.64) Peralihan (mm) F t = 7.37 SG 1.04 (3.4) F tθ = 7.78 SG 1.11 θ 0.05 (3.5) 11

12 fc// (MPa) KUAT TEKAN SEJAJAR SERAT AK-02(0.48) AK-05(0.45) AK-19(0.49) MR-05(0.60) MR-14(0.55) MR-24(0.55) KR-07(0.71) KR-21(0.70) KR-22(0.67) Regangan 12

13 KUAT TEKAN SEJAJAR SERAT F cu// = 72.1 SG 0.95 (3.6) F cy// = 62.4 SG 1.07 (3.7) E e// = SG 1.20 (3.8) E p// = 5777 SG 1.16 (3.9) cy// ε ε cu// 0.36 SG (3.10) (3.11) SG 13

14 fc (MPa) KUAT TEKAN TEGAK-LURUS SERAT F cy = SG 0.72 θ 0.10 (3.12) E e = 1318 SG 1.56 θ 0.01 (3.13) E p = 295 SG 2.61 θ 0.03 (3.14) ε cy θ SG (3.15) 15.0 (3.21) AK-22(0.48) AK-23(0.48) AK-24(0.48) MR-01(0.56) MR-02(0.55) MR-03(0.53) KR-02(0.65) KR-08(0.66) KR-09(0.71) Regangan 14

15 fv// (MPa) KUAT GESER SEJAJAR SERAT 12.0 AK-01(0.45) AK-02(0.44) F v // 15.8SG (3.16) AK-03(0.47) MR-06(0.59) MR-07(0.59) MR-08(0.60) KR-06(0.70) KR-07(0.70) KR-08(0.72) Peralihan (mm) 15

16 P (N) KUAT FRAKTUR RAGAM I K 1 = SG 1.18 (3.17) G I = 1.42 SG 1.83 (3.18) AK-14(0.49) AK-23(0.52) AK-24(0.52) MR-13(0.59) MR-14(0.60) MR-15(0.58) KR-04(0.70) KR-05(0.73) KR-22(0.69) Peralihan (mm) 16

17 feh// (MPa) KUAT TUMPU BAUT SEJAJAR SERAT Peralihan (mm) AK-07(0.47) AK-08(0.44) AK-09(0.43) MR-08(0.55) MR-10(0.53) MR-12(0.55) KR-08(0.64) KR-09(0.70) KR-11(0.60) 356 SG Feh// (3.19) d mc F eh// SG 0.12 d (3.20) 17

18 18

19

20

21

22 PRODUK KAYU OLAHAN STRUKTURAL (ENGINEERED WOOD)

23 23

24 24

25 SISTIM STRUKTUR 25

26 SISTIM STRUKTUR 26

27

28

29

30

31

32

33

34

35 35

36

37

38

39

40 40

41 41

42

43 SNI-7973:2013 Spesifikasi desain untuk konstruksi kayu METODE DISAIN DAN ANALISIS PADA KOMPONEN STRUKTUR DAN SAMBUNGAN 43

44 METODE DISAIN Desain dengan Tegangan Ijin (ALLOWABLE STRESS DESIGN) Desain dengan Faktor Beban dan Faktor Tahanan (LOAD AND RESISTANT FACTOR DESIGN) 44

45

46 US CODE SNI NDS 1986 (ASD) NDS 1991 (ASD) AWS 1995 (LRFD) NDS 1996 (LRFD) NDS 2001 (ASD) NDS 2005 (ASD/LRFD) NDS 2012 (ASD/LRFD) PKKI 1961 (ASD) 1980.SNI 03-XXXX-2002 (ASD/LRFD) SNI 7973:

47 Contoh kombinasi pembebanan pada ASD : D D + L D + (La atau H) D + 0,75L (La atau H) D + (0,6W atau 0,7E) D + 0,75L (0,6W) (La atau H) D + 0,75L (0,7E) 0,6D + 0,6W 0,6D + 0,7E 47

48 Dan kombinasi pembebanan pada LRFD : 1,4D 1,2D + 1,6L + 0,5(La atau H) 1,2D + 1,6(La atau H) + (L atau 0,5W) 1,2D + 1,0W + L + 0,5(La atau H) 1,2D + 1,0E + L 0,9D + 1,0W 0,9D + 1,0E 48

49 KOMBINASI BEBAN - LRFD 1.4D 1.2D + 1.6L + 0.5(L a atau H) 1.2D + 1.6(L a atau H) + (0.5L atau 0.8W) 1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5(L a atau H) 1.2D + 1.0E + 0.5L 0.9D + (1.3W atau 1.0E) D = beban mati L = beban hidup La = beban hidup di atap H = beban hujan W = beban angin E = beban gempa 49

50 FAKTOR WAKTU l PADA KOMBINASI PEMBEBANAN Kombinasi beban 1.4D 1.2D + 1.6L + 0.5(L a atau H) 1.2D + 1.6(L a atau H) + (0.5L atau 0.8W) 1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5(L a atau H) 1.2D + 1.0E + 0.5L 0.9D + (1.3W atau 1.0E) l 0.6 (*) (*) 0.7 (L=gudang), 0.8 (L=ruangan umum, 1.25 (L=kejut) 50

51 Kuat Acuan dalam PKKI 1961 Wood Handbook, 2010

52 Tabel 2. Kuat Acuan (MPa) berdasarkan modulus elastis, SNI 03-xxxx-2002

53 PEMILAHAN KAYU (GRADING) Mekanis (mechanical grading): - E dicari dengan static bending test, flatwise) - Besaran mekanis lain diprediksi berdasarkan E yang telah diperoleh (SNI Tabel 4.2.1) 53

54 PEMILAHAN MASINAL DENGAN PANTER MPK-3

55 55

56 FAKTOR TAHANAN f Jenis Tekan Lentur Stabilitas Tarik Geser/puntir Sambungan f f c = 0.90 f b = 0.85 f s = 0.85 f t = 0.80 f v = 0.75 f z =

57 Faktor Durasi Beban Faktor Layan Basah Faktor Temperatur Faktor Stabilitas Balok Faktor Ukuran Faktor Penggunaan rebah Faktor Tusukan Faktor Komponen struktur Berulang Faktor Stabilitas Kolom Faktor Kekakuan Tekuk Faktor Luas Tumpu Faktor Koversi Format Faktor Ketahanan Faktor Efek Waktu Hanya DTI DTI dan DFBK Hanya DFBK Tabel Keberlakuan faktor-faktor koreksi untuk kayu gergajian F b = F b x C D C M C t C L C F C fu C i C r ,54 0,85 l F t = F t x C D C M C t - C F - C i ,70 0,80 l F v = F v x C D C M C t C i ,88 0,75 l F c = F c x - C M C t C i C b 1,67 0,90 - F c = F c x C D C M C t - C F - C i - C P - - 2,40 0,90 l E = E x - C M C t C i E min =E min x - C M C t C i - - C T - 1,76 0,85-57

58 58

59 59

60 Tabel A Berat Jenis Beberapa Kayu Indonesia No. Nama perdagangan Nama botanis Berat Jenis Kayu 1. Akasia Acacia mangium 0.52 ( ) 2. Bungur Lagerstroemia speciosa 0.69 ( ) 3. Damar Agathis alba 0.48 ( ) 4. Durian Durio zibethinus 0.57 ( ) 5. Jabon Tabel A Anthocephalus cadamba 0.42 ( ) 6. Jati Berat Jenis Beberapa Kayu Tectona Indonesia grandis 0.67 ( ) 7. Karet Hevea brasiliensis 0.59 ( ) 8. Kayu afrika Maesopsis eminii 0.41 ( ) 9. Kayu manis Cinnamomum purrectum 0.63 ( ) 10. Laban Vitex pubescens 0.81 ( ) 11. Mahoni Swietenia macrophylla 0.61 ( ) 12. Matoa Pometia pinnata 0.77 ( ) 13. Meranti Shorea sp 0.63 ( ) 14. Mindi Melia excelsa 0.53 ( ) 15. Pasang Quercus lineata 0.96 ( ) 16. Balobo Diplodiscus sp 0.73 ( ) 17. Puspa Schima wallichii 0.62 ( ) 18. Rasamala Altingia excelsa 0.81 ( ) 19. Saninten Catanopsis argentea 0.73 ( ) 20. Sengon Paraserianthes falcataria 0.33 ( ) 21. Sengon buto Enterolobium cyclocarpum 0.49 ( ) 22. Sonokeling Dalbergia latifolia 0.83 ( ) 23. Sonokembang Pterocarpus indicus 0.65 ( ) 24. Sukun Artocarpus altilis 0.33 ( ) 25. Sungkai Peronema canescens 0.63 ( ) 26. Suren Toona sureni 0.39 ( ) 27. Tusam Pinus merkusii 0.55 ( ) 28. Waru Hibiscus tiliaceus 0.54 ( ) 29. Waru gunung Hibiscus macrophyllus 0.40 ( ) 30. Nyamplung Calophyllum inophyllum 0.69 ( ) 60

61 ANALISIS TEGANGAN DENGAN METODE ELEMEN HINGGA Line 3 Line 1 Model sambungan kayu dengan baut tunggal dengan elemen hingga Daerah kontak antara elemen kayu dan baut Kontur regangan arah sumbu Z Kontur tegangan geser bidang YZ 61

62 62

63 63

64 64

65 65

66 66

67 67

68 68

69 69

70 70

71 Spectra Acceleration (g) 1.50 Perbandingan Spectra Acceleration Gempa El Centro NS, Gempa Bucharest NS, Gempa Kobe NS dan Respons Spectra Wilayah Bandung Tanah Lunak Sa El Centro Sa bdg lunak Sa El Centro FS=2/3 Sa El Centro FS=1.5 Bucharest KobeFS= Time (s) 71

72 Deformasi (mm) Gaya Geser (kn) Perbandingan Gaya Geser Elemen 14 dan 15 Gempa El- Centro 1940 (N-S) FS= Kurva Histerisis Member 15 dan Node 9 GEMPA EL CENTRO 1940 N-S FS= Member waktu (s) Perbandingan Deformasi Titik 6 dan Titik 9 Gempa El Centro 1940 (N-S) FS=1 Member 15 Axial Force Member 15 (kn) node 9 x- Displacement (mm) Node 6 Node Waktu (s) 72

73 73

74 GOOD BUILDING CODES = GOOD STRUCTURES 74

75 The Challenge GOOD STRUCTURES = GOOD BUILDING CODES + GOOD DESIGN + GOOD MATERIALS + GOOD CONSTRUCTION 75

76 THANK YOU THE END