KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL OLEH: MUCHAMAD RAMDHAN 15004099 PEMBIMBING: DR.IR.SAPTAHARI SUGIRI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS TUGAS AKHIR Oleh MUCHAMAD RAMDHAN 15004099 DISETUJUI oleh PEMBIMBING DR.IR.SAPTAHARI SUGIRI MENGETAHUI KOORDINATOR TUGAS AKHIR KELOMPOK KEAHLIAN STRUKTUR KETUA PROGRAM STUDI IR. MADE SUARJANA, Ph.D BANDUNG, JUNI 2008 DR. IR. HERLIEN D. SETIO i
ABSTRAK KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS, Muchamad Ramdhan (15004099), Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, 2008. Kebutuhan kayu sebagai bahan baku untuk berbagai keperluan terus meningkat. Demikian pula untuk keperluan bahan bangunan. Kayu-kayu yang beredar di pasaran sebagian besar berasal dari hutan alam yang dikelompokkan atas jenis-jenis komersial seperti kamper, bangkirai, keruing, kayu campuran (borneo). Karena kecepatan antara pemanenan dan penanaman tidak seimbang, menyebabkan pasokan kayu dari hutan alam kian menurun baik volume maupun mutunya yang mengakibatkan harga kayu menjadi relatif mahal. Akan tetapi, balok monolit memiliki keterbatasan dari segi dimensi. Sangat sulit mendapatkan balok monolit dalam dimensi yang besar. Berdasarkan latar belakang masalah yang ada, melalui penelitian ini ingin dikembangkan analisis kekuatan kayu dari balok monolit dan kayu lapis. Kayu lapis ini diharapkan dapat menjadi salah satu solusi dalam menangani masalah keterbatasan dimensi balok monolit. Penelitian ini akan dilakukan dalam berbagai tahapan. Pertama, melakukan pemodelan struktur rangka atap beserta spesifikasi bahannya. Setelah itu, melakukan analisis perhitungan dengan menggunakan SAP dan juga mengecek secara manual. Setelah itu, melakukan pengujian kekuatan geser kayu searah serat di laboratorium. Kemudian, melakukan studi perbandingan kekuatan geser balok monolit dan kayu lapis. Setelah dilakukan kajian, selanjutnya penulis dapat mengambil kesimpulan dari hasil penelitian tersebut. Kesimpulan yang diambil setelah dilakukan penelitian ini adalah balok monolit memiliki kekuatan yang relatif lebih besar daripada kayu lapis. Balok monolit yang berdimensi besar memiliki harga yang sangat mahal, sehingga jika akan melakukan desain balok dengan dimensi besar disarankan menggunakan kayu lapis. Akan tetapi, kayu lapis pun harus diperhatikan kerekatannya. Jangan sampai terjadi tekuk tidak bersama-sama. Salah satu perekat yang diuji dalam penelitian ini adalah paku. Ternyata paku tidak memiliki kerekatan yang sempurna, sehingga kekuatan geser kayu lapis lebih kecil daripada balok monolit. Kata Kunci : Balok monolit, kayu lapis, tekuk, kekuatan geser, kerekatan, dimensi. ii
KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat dan karunia-nya kami dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat kelulusan pendidikan tahap strata 1 (S1) pada Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Di mana Tugas Akhir ini betujuan agar mahasiswa dapat melakukan riset atau penelitian dan juga menerapkan teori-teori yang didapat dari bangku kuliah di dunia kerja. Dalam menyelesaikan pembuatan Laporan Tugas Akhir ini, kami selaku penulis mendapatkan banyak bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih, terutama kepada: 1. Dr.Ir.Saptahari Sugiri selaku dosen pembimbing pembuatan Laporan Tugas Akhir ini. 2. Dr.Ir.Herlien D. Setio selaku dosen penguji dalam Tugas Akhir yang selalu memberikan arahan dan bimbingan. 3. Dr.Ir.Dyah Kusumastuti selaku dosen penguji dalam Tugas Akhir yang selalu memberikan arahan dan bimbingan. 4. Orang tua kami yang telah memberikan dorongan moril dan materiil. 5. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari adanya keterbatasan kemampuan dan kendala yang dihadap dalam pembuatan laporan ini, sehingga laporan ini belum sepenuhnya sempurna. Untuk itu kritik dan saran sangat kami harapkan untuk menyempurnakan laporan ini. Harapan penulis semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat dan pengetahuan bagi semua pihak. Bandung, Juni 2008 Penulis iii
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL i ii iii iv vi vii BAB I PENDAHULUAN I-1 1.1. LATAR BELAKANG I-1 1.2. MAKSUD DAN TUJUAN I-4 1.3. DESKRIPSI STUDI I-5 1.4. RUANG LINGKUP I-5 1.5. SISTEMATIKA PENULISAN LAPORAN I-6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1 2.1. TEORI BALOK MONOLIT II-1 2.1.1. Berat Jenis dan Kekuatan Kayu II-1 2.1.2. Keawetan Kayu II-2 2.1.3. Mutu Kayu II-2 2.1.4. Jenis-Jenis Kayu II-3 2.1.5. Dimensi Beberapa Jenis Kayu di Pasaran II-5 2.1.6. Teori Pembebanan II-6 2.1.7. Rumus Desain II-8 2.2. TEORI KAYU LAPIS II-9 2.2.1. Teknologi Perekatan II-9 2.2.2. Klasifikasi II-11 2.2.3. Syarat Mutu II-11 2.2.4. Syarat Ukuran II-17 2.2.5. Rumus Desain II-18 BAB III METODOLOGI III-1 3.1. PEMODELAN STRUKTUR RANGKA ATAP III-2 3.1.1. Spesifikasi Rangka Atap III-2 3.1.2. Perhitungan Pembebanan III-2 3.2. ANALISIS PERHITUNGAN III-4 3.3. UJI KEKUATAN GESER DI LABORATORIUM III-4 iv
3.4. MELAKUKAN STUDI PERBANDINGAN III-4 3.5. REKOMENDASI III-4 BAB IV ANALISIS IV-1 4.1. ANALISIS PEMBEBANAN IV-1 4.1.1. Beban Mati (D) IV-1 4.1.2. Beban Hidup (L) IV-2 4.1.3. Beban Angin (W) IV-3 4.2. ANALISIS STRUKTUR IV-5 4.2.1. Gaya Dalam Akibat Beban Mati (D) IV-5 4.2.2. Gaya Dalam Akibat Beban Hidup (L) IV-6 4.2.3. Gaya Dalam Akibat Beban Angin (W) IV-6 4.3. DESAIN PENAMPANG IV-12 4.3.1. Penampang Monolit IV-14 4.3.2. Penampang Kayu Lapis IV-20 4.4. ANALISIS UJI KEKUATAN GESER DI LABORATORIUM IV-32 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V-1 5.1. KESIMPULAN V-2 5.2. SARAN V-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii ix v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Contoh Produk Papan Partikel Komposit Sengon Gambar 2.2 Profil Kayu Tekan Kayu Lapis Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Gambar 3.2 Struktur Rangka Atap Gambar 4.1 Struktur ½ Rangka Atap dengan 3 Buah Kuda-Kuda Gambar 4.2 Model Pembebanan Beban Mati Gambar 4.3 Model Pembebanan Beban Hidup Gambar 4.4 Model Pembebanan Beban Angin Gambar 4.5 Model Pembebanan Beban Mati Gambar 4.6 Model Pembebanan Beban Hidup Gambar 4.7 Model Pembebanan Beban Angin Gambar 4.8 Label Joint dan Frame Gambar 4.9 Diagram Aksial Akibat Kombinasi Beban Gambar 4.10 Model Pembebanan Akibat Kombinasi 1,4D Gambar 4.11 Reaksi Perletakan dan Keseimbangan Joint Gambar 4.12 Profil Kayu Tekan Gambar 4.13 Tampak Sambungan Atas Gambar 4.14 Penampang Melintang Batang Rangka Atap Gambar 4.15 Profil Kayu Tekan Kayu Lapis Gambar 4.16 Benda Uji Tampak Samping Gambar 4.17 Benda Uji Tampak Depan Gambar 4.18 Benda Uji Tiga Dimensi II-10 II-18 III-1 III-2 IV-1 IV-2 IV-3 IV-5 IV-5 IV-6 IV-6 IV-7 IV-7 IV-11 IV-11 IV-14 IV-16 IV-19 IV-20 IV-32 IV-33 IV-33 vi
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Perbandingan Bahan I-1 Tabel 2.1 Kelas-Kuat Kayu II-1 Tabel 2.2 Kelas Keawetan Kayu II-2 Tabel 2.3 Ukuran Penampang Balok untuk Rangka Dinding II-6 Tabel 2.4 Persyaratan Mutu Lapisan Muka II-11 Tabel 2.5 Persyaratan Mutu Lapisan Dalam II-15 Tabel 2.6 Persyaratan Minimal Mutu Lapisan Belakang II-15 Tabel 2.7 Persyaratan Keteguhan Rekat Kayu Lapis II-17 Tabel 2.8 Toleransi Dimensi Kayu Lapis dan Papan Blok II-18 Tabel 4.1 Gaya Axial Batang akibat Kombinasi Gaya Dalam IV-8 Tabel 4.2 Gaya Maksimum tiap Batang / frame IV-10 Tabel 4.3 Gaya Maksimum tiap Batang / frame IV-13 Tabel 4.4 Desain Akhir Setiap Jenis Batang Tekan IV-19 Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian IV-34 Tabel 4.6 Nilai Kekuatan Geser Searah Serat Kayu IV-34 vii