ANALISIS SAMBUNGAN PAKU

4 ANALISIS SAMBUNGAN PAKU Alat sambung paku masih sring ijumpai paa struktur atap, ining, atau paa struktur rangka rumah. Tbal kayu yang isambung biasanya tiak trlalu tbal brkisar antara 0 mm sampai ngan 40 mm. Paku bulat mrupakan jnis paku yang lbih muah iprolh ari paa paku ulir. Paku ulir (form nail) mmiliki kofisin gskan yang lbih bsar ari paa paku bulat shingga tahanan cabutnya lbih tinggi. Tahanan latral sambungan ngan alat sambung paku ihitung brasarkan ktntuan-ktntuan yang aa paa SNI-5 Tata cara prncanaan konstruksi kayu (00). I. Tahanan latral acuan Tahanan latral acuan ari suatu sambungan yang mnggunakan paku baja satu irisan yang ibbani scara tgak lurus trhaap sumbu alat pngncang an ipasang tgak lurus sumbu komponn struktur, iambil sbagai nilai trkcil ari nilai-nilai yang ihitung mnggunakan smua prsamaan paa Tabl 7 an ikalikan ngan jumlah alat pngncang (n f ). Untuk sambungan yang triri atas tiga komponn sambungan ngan ua irisan, tahanan latral acuan

4 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu iambil sbsar ua kali tahanan latral acuan satu irisan yang trkcil. Tabl 7. Tahanan latral acuan satu paku (Z) paa sambungan ngan satu irisan yang mnyambung ua komponn Moa kllhan Tahanan latral (Z) I s III m k 1 3, 3t F Z K Z s 1 1 R s 3, 3k1pFm ngan: K1 R F 3, 3ktsF Z III s K R IV Catatan: p k 1 m yb 1 R 3F p m ngan: 1 R Fyb 1 R R 3, 3 Z K FmF 3 1 R 3F yb mts = kalaman pntrasi fktif batang alat pngncang paa komponn pmgang (lihat Gambar 0) K =, : untuk 4,3 mm = 0,38+0,56 : untuk 4,3 mm 6,4 mm = 3,0 : untuk 6,4 mm R = F / F m s

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 43 F = kuat tumpu kayu = 114,45G 1,84 (N/mm ) imana G aalah brat jnis kayu kring ovn F yb = kuat lntur paku (lihat Tabl 9) Nilai kuat tumpu kayu untuk bbrapa nilai brat jnis apat ilihat paa Tabl 8. Smakin bsar nilai brat jnis suatu kayu, maka smakin bsar pula nilai kuat tumpunya. Umumnya alat sambung paku igunakan paa kayu ngan brat jnis tiak tinggi mngingat muahnya paku untuk tkuk (buckling). Tkuk paa paku juga isbabkan olh tingginya nilai baning antara panjang an iamtr paku (angka klangsingan) sbagai ciri khas alat sambung paku. Tabl 8. Kuat tumpu paku F untuk brbagai nilai brat jnis kayu Brat jnis kayu G 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 Nilai F (N/mm ) 1,1 6,35 31,98 38,11 44,73 51,83 59,40 Nilai kuat lntur paku apat iprolh ari supplir atau istributor paku. Pngujian kuat lntur paku ilakukan ngan mto thr-point bning tst sprti paa ASTM F1575-03. Untuk jnis paku bulat paa umumnya, kuat lntur paku apat ilihat paa Tabl 9 (ASCE, 1997). Kuat lntur paku mnurun ngan smakin ngan mningkatnya iamtr paku. Jnis paku lainnya sprti paku baja

44 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu (harn stl nails) mmiliki kuat lntur yang lbih tinggi ari paa nilai i Tabl 9. imnsi paku yang mliputi iamtr an panjang apat ilihat paa Tabl 10. Tabl 9. Kuat lntur paku untuk brbagai iamtr paku bulat iamtr paku Kuat lntur paku F yb 3,6 mm 689 N/mm 3,6 mm < 4,7 mm 60 N/mm 4,7 mm < 5,9 mm 55 N/mm 5,9 mm < 7,1 mmm 483 N/mm 7,1 mm < 8,3 mm 414N/mm > 8,3 mm 310 N/mm Tabl 10. Brbagai ukuran iamtr an panjang paku Jnis paku iamtr (mm) Panjang (mm) CN50,8 51 CN65 3,1 63 CN75 3,4 76 CN90 3,8 89 CN100 4, 10 CN110 5, 114

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 45 II. Tahanan cabut paku Slain mnahan gaya latral, alat sambung paku juga imungkinkan untuk mnrima gaya aksial cabut sprti paa Gambar 0. Tahanan cabut paku tiak bolh iprhitungkan untuk alat sambung paku yang itanam k alam srat ujung. Tahan cabut acuan paa sambungan satu paku ngan batang paku itanam paa sisi kayu aalah Z w = 31,6pG,5 (N) imana aalah iamtr paku, p aalah kalaman pntrasi kayu an G aalah brat jnis kayu kring. 700 600 500 ouglas fir Tahanan cabut (N) 400 300 00 Tsugi 100 0 0 1 3 4 5 Slip Gambar 0. Pngujain tahanan cabut paku an grafik hasil pngujian

46 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu III. Gomtrik sambungan paku Spasi alam satu baris (a ). Paa smua arah garis krja bban latral trhaap arah srat kayu, spasi minimum antar alat pngncang alam suatu baris iambil sbsar 10 bila igunakan plat sisi ari kayu an minimal 7 untuk plat sisi ari baja. Spasi antar baris (b ). Paa smua arah garis krja bban latral trhaap arah srat kayu, spasi minimum antar baris aalah 5. (a) b c a (b) a : spasi alam satu baris b : spasi antar baris c : jarak ujung : jarak tpi ngan bban : jarak tpi tanpa bban a b c Gambar 1. Gomtrik sambungan paku: (a) sambungan horisontal, an (b) sambungan vrtikal Jarak ujung (c ). Jarak minimum ari ujung komponn struktur k pusat alat pngncang trkat iambil sbagai brikut: a. untuk bban tarik latral 15 untuk plat sisi ari kayu, 10 untuk plat sisi ari baja, an

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 47 b. untuk bban tkan latral 10 untuk plat sisi ari kayu, 5 untuk plat sisi ari baja. Jarak tpi (jarak tpi ngan bban,, an jarak tpi tanpa bban, ). Jarak minimum ari tpi komponn struktur k pusat alat pngncang trkat iambil sbsar: 5 paa tpi yang tiak ibbani, 10 paa tpi yang ibbani. IV. Faktor korksi sambungan paku 1. Kalaman pntrasi C p p (a) v4 p p (b) Gambar. Sambungan paku ua irisan (a) an satu irisan (b)

48 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu Tahanan latral acuan ikalikan ngan faktor kalaman pntrasi (p), sbagaimana inyatakan brikut ini. Untuk: p 1, maka C = 1,00 6 p 1, C = p/1 p 6,. Srat ujung C g C = 0,00 Tahanan latral acuan harus ikalikan ngan faktor srat ujung, C g = 0,67, untuk alat pngncang yang itanamkan k alam srat ujung kayu. Paku Paku Batang pmgang Gambar 3. Sambungan paku paa srat ujung kayu 3. Sambungan paku miring C tn Unuk konisi trtntu, pnmpatan paku paa kayu harus ilakukan scara miring (tiak tgak lurus) sprti paa Gambar 4. Paa sambungan sprti ini, tahanan latral acuan harus ikalikan ngan faktor paku miring, C tn, sbsar 0,83.

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 49 Kayu samping Paku miring Kayu utama Gambar 4. Sambungan paku miring 4. Sambungan iafragma C i Faktor korksi ini hanya brlaku untuk sambungan rangka kayu ngan plywoo sprti paa struktur iafragma atau shar wall (ining gsr). Nilai faktor korksi ini umumnya lbih bsar ari paa 1,00. IV. Contoh analisis sambungan paku Contoh 1 Rncanakan sambungan prpanjangan sprti gambar i bawah ini ngan mnggunakan alat sambung paku. Kayu pnyusun sambungan mmiliki brat jnis 0,5. Asumsikan nilai ( ) sbsar 0,8.

50 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu 10 kn,5/1 5/1 0 kn 10 kn,5/1 Gambar contoh soal 1 (tampak atas) Pnylsaian icoba paku CN100 (iamtr 4, mm an panjang 10 mm). Mnghitung tahanan latral acuan satu paku (Z) iamtr paku ( ) = 4, mm Kuat lntur paku ( F ) = 60 N/mm yb Kuat samping an kayu utama ianggap mmiliki brat jnis yang sama yaitu 0,5, maka F s = F m = 31,98 N/mm an R 1, 00. Tbal kayu samping ( t s ) = 5 mm Pntrasi paa komponn pmgang ( p ) p = 10 mm 5 mm 50 mm = 7 mm K =, (untuk paku ngan iamtr < 4,3 mm) Tahanan latral acuan ( Z ) satu irisan Moa kllhan I s Z 3, 3t F s s = K 3,3x4, x5x31,98, = 10074 N

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 51 Moa kllhan k 1 III m 1 1 R = 1 1 1 Z F yb 1 R 3F p m 1 x14, x60x = 1, 3x31,98x7, k pf 3 3 1 m = K1 R 3,3x1,x4,x7x31,98 = 443 N, 1 x1 Moa kllhan k 1 = 1 III s R Fyb1 R 1 R 3F mts 1 x601 x14, 1 = 1,6 1 3x31,98x5 Z, 3k K 3 tsf R m = 3,3x1,6x4,x5x31,98, 1 = 41 N Moa kllhan IV Z 3, 3 K F m F 3 1 R yb = 3,3x 4,, x31,98x60 3 11 = 430 N

5 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu Tahanan latral acuan (N) Moa kllhan 10074 I s 443 III m 41 III s 430 IV Tahanan latral acuan untuk ua irisan, Z = x 41 = 844 N Mnghitung tahanan latral acuan trkorksi ( Z ' ) Nilai korksi pntrasi ( C ) p = 7 mm > 6 (6 x 4, = 5, mm) < 1 (1 x 4, = 50,4 mm), maka: C = Z' CZ ( C i, Z' 0,536x844 Z ' = 455 N p 1 7 = = 0,536 1x4, C g, an C tn tiak iprhitungkan) Mnghitung tahanan latral ijin satu paku ( Z ) Z zz' u Z u 0,8x0,65x455 Z u = 353 N u

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 53 Mnghitung jumlah paku ( n ) f n f = P 0000 = = 8,5 paku 353 Z u (ipasang sbanyak 10 paku sprti gambar i bawah) 3 x,5/1 6 5/1 3 C L 7,5 6x5 7,5 Satuan alam cm Ktntuan pnmpatan alat sambung paku: Spasi alam satu baris ( a ) : 10 x = 4 mm 50 mm Jarak antar baris (b ) : 5 x = 1 mm 30 mm Jarak ujung ( c ) : 15 x = 63 mm 75 mm Jarak tpi tiak ibbani ( ) : 5 x = 1 mm 30 mm Contoh Hitunglah P yang iijinkan ari sambungan satu irisan i bawah ini, jika paku yang iprgunakan aalah CN75, brat jnis kayu aalah 0,55 an faktor waktu sbsar 1,00. P 5/1 4x3 3/1 P 7 3x5 7 Satuan alam cm

54 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu Pnylsaian Mnghitung tahanan latral acuan satu baut Z Paku CN75 mmiliki iamtr 3,4 mm an panjang 76 mm Kuat lntur paku F = 689 N/mm Kuat tumpu kayu; yb F F = 38,11 N/mm an R 1, 00 s m Tbal kayu pnyambung (tbal kayu trkcil) = 30 mm Kalaman pntrasi p = 76 mm - 30 mm = 46 mm K =, (iamtr paku < 4,3 mm) Tahanan latral acuan (N) Moa kllhan 5831 I s 316 III m 163 III s 16 IV Mnghitung tahanan latral acuan trkorksi Z ' Nilai korksi pntrasi C P = 46 mm > 1 (1x3,4 = 40,8 mm) C 1, 00 Z' C Z Z' 1,00x16 16 N

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 55 Mnghitung gaya tarik maksimum sambungan P P n f zz' P 1x1,00x0,65x16 P 1651 N Gaya tarik P maksimum aalah 1,6 kn Contoh 3 Tampak samping P Tampak atas 5/1 x3/1 4 x3 Satuan alam cm 4x3 Gambar contoh soal 3 Hitunglah bsarnya gaya tarik P ari sambungan buhul i atas yang trsusun ari kayu ngan brat jnis 0,6 an paku CN65. Asumsikan nilai faktor waktu sbsar 0,8.

56 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu Pnylsaian Mnghitung tahanan latral acuan satu baut Z satu irisan Paku CN65 mmiliki iamtr = 3,1 mm an panjang = 63 mm F yb 689 N / mm Kuat lntur paku Kuat tumpu kayu; F F = 44,73 N/mm an R 1, 00 s m Tbal kayu samping t s = 30 mm Kalaman pntrasi p = 63 mm 30 mm = 33 mm Kontrol ovrlapping (v) v = x (p -0,5t m ) = x (33-5) = 16 mm > 4 (4x3,1 = 1,4 mm) K =, (iamtr paku < 4,3 mm) Tahanan latral acuan (N) Moa kllhan 640 I s 441 III m 48 III s 1461 IV Karna pnmpatan paku paa ua sisi, maka tahanan latral acuan: Z = x 1461 N = 91 N Mnghitung tahanan latral acuan trkorksi Z ' Nilai korksi pntrasi C p = 33 mm > 6 (6 x 3,1= 18,6 mm) < 1 (1 x 3,1 = 37, mm), maka:

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 57 C = p 1 = 33 = 0,89 37, 33 maka C 0, 89 37, Z' C Z 0,89x91N 599 N Mnghitung gaya tarik maksimum sambungan P P n f zz' P 9x0,8x0,65x599 1163 N Gaya tarik P maksimum aalah 1 kn Contoh 4 /1 0 kn 5/1 5/1 0 kn /1 Gambar contoh soal 4 (tampak atas) Rncanakan sambungan prpanjangan sprti gambar i atas ngan mnggunakan alat sambung paku CN65. Kayu pnyusun sambungan mmiliki brat jnis 0,5. Asumsikan nilai sbsar 1,00.

58 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu Pnylsaian Mnghitung tahanan latral acuan satu baut Z satu irisan Paku CN65 mmiliki iamtr = 3,1 an panjang 63 mm. F yb 689 N / mm Kuat lntur paku Kuat tumpu kayu; F F 31 N mm s m,98 / an 1, 00 Kalaman pntrasi p = 63 mm 0 mm = 43 mm Kontrol ovrlapping (v) v = x (p -0,5t m ) = 36 mm > 4 (4x3,1 = 1,4 mm) K =, (iamtr paku < 4,3 mm) R Tahanan latral acuan (N) Moa kllhan 49 III m 133 III s 135 IV Karna pnmpatan paku paa ua sisi, maka tahanan latral acuan: Z = x 133 N = 466 N Mnghitung nilai korksi pntrasi C P = 46 mm > 1 (1x3,4 = 40,8 mm) C 1, 00 Mnghitung tahanan latral acuan trkorksi Z ' Z' C Z 1,00x466 466 N

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 59 Mnghitung jumlah paku n f P Z z ' 0000 1,5 15 paku 1,00x0,65x466 C L x,5/1 4x3 5/1 7,5 6x5 7,5 Satuan alam cm Tampak pan (sparuh bntang) Contoh 5 0 kn Satuan alam mm 40/150 30 kn 45 x5/150 5 40 5 Gambar contoh 5 Rncanakan sambungan sprti gambar i atas ngan mnggunakan alat sambung paku CN50. Kayu pnyusun sambungan mmiliki brat jnis 0,5. Asumsikan = 1,0, C g = 1,0, an C tn = 1,0.

60 asar-asar Prncanaan Sambungan Kayu Pnylsaian Mnghitung tahanan latral acuan satu baut Z satu irisan iamtr paku =,8 mm an panjang paku = 51 mm Kuat lntur paku F = 689 N/mm yb Kuat tumpu kayu untuk brat jnis 0,5: F s = F m = 31,98 N/mm, R 1, 00 Tbal kayu: t s = 5 mm, an t m = 50 mm Kalaman pntrasi p = 51 mm 5 mm = 6 mm Kontrol ovrlapping (v) v = x (p -0,5t m ) = 1 mm > 4 (4x,8 = 11, mm) K =, (iamtr paku < 4,3 mm) Tahanan latral acuan (N) Moa kllhan 1305 III m 166 III s 1008 IV Karna pnmpatan paku paa ua sisi, maka tahanan latral acuan: Z = x 1008 N = 016 N Mnghitung nilai korksi pntrasi ( C ) P = 6 mm > 6 (6x,8 = 16,8 mm) < 1 (1x,8 = 33,6 mm)

BAB 4 Analisis Sambungan Paku 61 p 6 C = 0,77 1 33,6 Tahanan latral trkorksi ( Z ' ) Z ' = Z C = 0,77 x 016 = 155 N Mnghitung jumlah paku n f n f P Z z ' 0000 = 19,8 0 paku 1,00x0,65x155 Satuan alam mm 30 4x5 0 5xa 45 40/150 x5/150 a = (150/cos45 o )/5