BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dewasa ini, suatu konstruksi sangat dituntut untuk memenuhi tiga aspek

yang sangat penting dalam bidang teknik sipil, yaitu mutu, biaya dan waktu. Baik

itu konstruksi gedung, jembatan, jalan, bendungan, maupun bangunan. Karena hal

tersebut sangat berkorelasi terhadap tingkat kepuasan para pengguna jasa.

Konstruksi bangunan memiliki beberapa struktur yang sangat diperlukan

terhadap kekuatan bangunan itu sendiri, struktur- struktur tersebut memiliki andil

yang besar untuk mengalirkan beban yang diterima bangunan sehingga bangunan

tetap kokoh, aman dan nyaman. Beberapa bagian dari bangunan tersebut

diantaranya pondasi, dinding, atap, kuda-kuda dsb. Salah satu konstruksi yang

berperan dalam hal menunjang stabilitas bangunan tersebut adalah rangka kuda-

kuda.

Rangka kuda- kuda ialah konstruksi rangka batang rata yang merupakan

pemikul utama konstruksi atap. Selain itu, kuda- kuda juga dapat diartikan sebagai

suatu susunan rangka batang yang berfungsi untuk mendukung beban atap

termasuk juga beratnya sendiri dan sekaligus dapat memberikan bentuk pada

atapnya. Kuda-kuda merupakan penyangga utama pada struktur atap. Struktur ini

termasuk dalam klasifikasi struktur framework (truss). Umumnya kuda-kuda

terbuat dari kayu, bambu, baja, dan beton bertulang.

Melihat dari definisi yang disebutkan diatas, maka dapat disimpulkan

konstruksi kuda- kuda memiliki peranan penting dalam suatu bangunan. Untuk

negara republik Indonesia sendiri, yang notabene-nya merupakan suatu wilayah

yang masuk dalam kategori rawan gempa. Hampir setiap wilayah di Indonesia

seperti Nanggroe Aceh Darussalam, Maluku, Papua, Bengkulu, Beberapa provinsi

di pulau jawa serta berbagai wilayah lainnya memiliki potensi untuk terjadi

gempa. Gempa yang terjadi di D. I yogyakarta pada tahun 2006 dengan kekuatan

5,9 richter mampu meluluhlantakkan kurang lebih empat ratus ribu rumah

(sumber : Badan Metereologi, Klimatologi dan Geofisika). Di samping bangunan,

saat terjadi gempa akan menimpa orang yang berada didalamnya sehingga dapat

menimbulkan luka-luka bahkan kematian. Korban jiwa tersebut dapat

diminimalkan dengan membuat suatu konstruksi kuda -kuda yang tahan gempa.

Ketika suatu konstruksi kuda- kuda menerima beban dari gempa tersebut

setidaknya tidak mengalami kerusakan pada saat terjadi gempa ringan, mengalami

kerusakan non struktural yang dapat diperbaiki pada saat terjadi gempa sedang,

dan tidak runtuh tetapi hanya mengalami kerusakan struktural dan non struktural

pada saat terjadi gempa kuat. Dengan tidak adanya keruntuhan ini maka

diharapkan korban dapat lebih diminimalkan akibat gempa yang terjadi.

Berangkat dari hal – hal inilah, maka penulis disini bermaksud untuk

mencoba menyumbangkan pemikiran dalam bidang teknik sipil, khususnya

konstruksi kuda- kuda. Diharapkan nantinya struktur konstruksi yang penulis

buat dapat memberikan rasa aman, nyaman dan memenuhi unsur estetika sehingga

membuat penghuni bangunan yang menggunakannya dapat merasa terpuaskan.

1.2. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :

Meneliti pembuatan kuda-kuda dengan menggunakan kayu bangkirai

Menghasilkan contoh kuda-kuda kayu dalam bentuk prototype dengan

bentuk yang estetis dan kuat

1.3. Ruang Lingkup

Rancangan kuda-kuda ini menggunakan kayu bangkirai dengan kelas kuat

kayu I-II. Ukuran kayu bangkirai yang digunakan yaitu 2 cm X 1 cm berbentuk

balok. Struktur kuda-kuda yang dibuat menggunakan kayu tersebut serta memakai

profil 2 cm X 1 cm secara seragam. Untuk kemudian diuji dengan beberapa

tingkatan beban dimulai dari 0,5 N sampai 50 N. struktur kuda- kuda ini

dirancang untuk memenuhi tuntutan dalam hal pembuatan suatu konstruksi di

bidang teknik sipil.

1.4. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan ini dimulai dari bab 1 pendahuluan yang berisi

tentang latar belakang rancangan struktur kuda-kuda ini, kemudian diteruskan

dengan tujuan perancangan serta ruang lingkup pembahasan. Bab II dilanjutkan

dengan tinjauan pustaka. Kemudian pada Bab III dijelaskan mengenai metode

penelitian. Dilanjutkan dengan Bab IV mengenai hasil dan pembahasan dan

ditutup dengan kesimpulan dan saran.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Definisi Kayu

Kayu adalah suatu bahan konstruksi yang didapatkan dari tumbuhan dari

alam. Karena itu tidak hanya merupakan salah satu bahan konstruksi pertama di

dalam sejarah umat manusia , tetapi mungkin juga menjadi yang terakhir. Sebagai

salah satu bahan konstruksi pertama, jauh sebelum ilmu pengetahuan, khusus

matematika, memperlengkap kita dengan suatu teori untuk perencanaan

konstruksi, maka teknik penggunaa kayu sebagai bahan konstruksi pada zaman

yang lampau didasarkan hanya atas pengalaman dan intuisi. Sekarang kita

maklum bahwa ilmu teknik konstruksi kayu, yang dimulai perkembangannya

terutama di jerman pada permulaan abad ke-20, telah dan masih terus

mengalammi transisi dari suatu bidang pengetahuan konstruksi kayu tradisional

ke suatu ilmu pengetahuan yang matematis. Dalam perkembangan teknik

penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi yang lebih rasional, perlu disebut

khusus :

- Pengetahuan sifat- sifat jenis- jenis kayu serta faktor- faktor pengaruh

- Sambungan dan alat – alat penyambung

- Pengawetan

Kayu memiliki beberapa sifat yaitu, fisik, higroskopik dan mekanik. Sifat

fisik cenderung untuk mengetahui bahan atau materi- materi pembuat kayu itu

sendiri, sedangkan sifat higroskopik adalah sifat penyerapan air.kadar lengas/

kelembaban udara meningkat atau menurun sangat tergantung dari keadaan cuaca.

Untuk udara di Indonesia yang cenderung lembab, mengakibatkan kadar lengas

dari kayu itu sendiri menjadi naik atau turun mengikuti kadar lengas udara. Disaat

udara lembab, maka kayu akan mengembang. Dalam konteks kayu yang

mengembang (pengembangan kayu) secara praktis hanya ditinjau dari dua arah,

yaitu tegak lurus dan sejajar serat. Saat kayu mengalami kembang susut, arah

tegak lurus memiliki kekuatan yang lebih besar daripada arah sejajar serat.

Untung rugi pada umumnya dari kayu sebagai bahan konstruksi dapat

dipersingkat sebagai berikut :

- Kayu mempunyai kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah,

mempunyai daya penahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik,

dapat mudah dikerjakan, adalah relatif murah, dapat mudah diganti,

dan bisa didapat dalam waktu singkat.

- Kerugian dari kayu antara lain adalah sifat kurang homogen dengan

cacat- cacat alam seperti arah serat yang berbentuk menampang, spiral

dan diagonal, mata kayu, dan sebagainya. Beberapa kayu bersifat

kurang awet dalam keadaan – keadaa tertentu.

- Kayu dapat memuai dan menyusut dengan perubahan –perubahan

kelembaban dan meskipun tetap elastis, pada pembebanan berjangka

lama sesuatu balok, akan terdapat lendutan yang relatif besar.

2.2. Konstruksi kuda-kuda

Konstruksi kuda-kuda dapat terbuat dari bambu, baja, beton bertulang atau

kayu. Khusus untuk kuda- kuda yang berbahan dari kayu, dapat dicoba dengan

menggunakan kayu bangkirai. Kayu jenis ini mempunyai nama botani yaitu

shorea laevifolia endert, merupakan family dari diptero-carpacea. Kayu bangkirai

paling banyak tumbuh di daerah kalimantan timur. Kayu jenis ini mempunyai

ketahanan/resistansi yang cukup tinggi terhadap jamur dan rayap, sehingga di

Indonesia seringkali digunakan sebagai bantalan kereta api. Kayu bangkirai

merupakan kayu kelas I-II dan memilikiberat jenis kering udara rata-rata sebesar

0, 91 gr/cm2.

Kuda-kuda kayu digunakan sebagai pendukung atap dengan bentang

maksimal sekitar 12 m. Kuda-kuda bambu pada umunya mampu mendukung

beban atap sampai dengan 10 meter, Sedangkan kuda-kuda baja sebagai

pendukung atap, dengan sistem frame work atau lengkung dapat mendukung

beban atap sampai dengan bentang 75 meter, seperti pada hanggar pesawat,

stadion olah raga, bangunan pabrik, dll. Kudakuda dari beton bertulang dapat

digunakan pada atap dengan bentang sekitar 10 hingga 12 meter. Pada kuda-kuda

dari baja atau kayu diperlukan ikatan angin untuk memperkaku struktur kuda-

kuda pada arah horisontal.

Pada dasarnya konstruksi kuda-kuda terdiri dari rangakaian batang yang

selalu membentuk segitiga. Dengan mempertimbangkan berat atap serta bahan

dan bentuk penutupnya, maka konstruksi kudakuda satu sama lain akan berbeda,

tetapi setiap susunan rangka batang harus merupakan satu kesatuan bentuk yang

kokoh yang nantinya mampu memikul beban yang bekerja tanpa mengalami

perubahan.

Kuda-kuda diletakkan diatas dua tembok selaku tumpuannya. Perlu

diperhatikan bahwa tembok diusahakan tidak menerima gaya horisontal maupun

momen, karena tembok hanya mampu menerima beban vertikal saja. Kuda-kuda

diperhitungkan mampu mendukung beban-beban atap dalam satu luasan atap

tertentu. Beban-beban yang dihitung adalah beban mati (yaitu berat penutup atap,

reng, usuk, gording, kuda-kuda) dan beban hidup (angin, air hujan, orang pada

saat memasang/memperbaiki atap).

2.3. Sambungan

Pembuatan konstruksi kuda- kuda memiliki beberapa tipe sambungan yang

dapat dipergunakan yaitu, sambungan dari baut, paku, pasak, perekat. Pada

pembahasan kali ini akan coba dikhususkan pada sambungan dari pasak.

Pada prinsipnya, pasak adalah suatu benda yang dimasukkan sebagian,

pada bidang sambungan, dalam tiap bagian – bagian kayu yang disambung, untuk

memindahkan beban dari bagian yang satu ke bagian yang lain. Menurt

pemasangannya pasak – pasak dapat dibagi dalam 3 macam sebagai berikut :

Yang pada bidang sambungan dimasukkan ke dalam takikan –

takikan di dalam bagian- bagian kayu yang disambung

Yang pada bidang sambungan dimasukkan di dalam bagian –

bagian kayu dengan cara dipres

Kombinasi a dan b

Jenis – jenis kayu yang dapat dipakai untuk pasak diantaranya walikukun,

penjalinan, bedaru, sonokeling, bangkirai dsb. Pasak kayu keras yang mempunyai

tampang persegi empat panjang, memasangnya harus sedemikian sehingga serat-

seratnya terletak sejajar dengan serat –serat batang- batang kayu yang disambung.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Metode Penelitian

Langkah awal yang dilakukan saat perencanaan yaitu tahap desain. Pada

tahap desain dimulai dengan pengumpulan data-data perancanaan seperti jenis

kayu, profil kayu yang dipakai, kemudian mencari data kayu tersebut, yaitu :

1. Kelas kuat kayu

2. modulus elastisitas

3. berat jenis

4. massa jenis kayu

5. poisson’s ratio

6. koefisien thermal.

Data- data tersebut diambil dari peraturan SNI tahun 2002.setelah

memperoleh data –data tersebut, langkah selanjutnya yang diambil yaitu

menentukan pembebanan yang terjadi pada struktur kuda-kuda tersebut.untuk

pembebanan, diambil sebuah patokan beban yang telah direncanakan yang

mampu ditahan oleh konstruksi kuda –kuda ini. Tahap berikutnya merancang

model struktur yang dikehendaki, beberapa pertimbangan saat mengambil model

konstruksi yang dipakai yaitu desain yang memiliki gaya yang terjadi pada batang

paling rendah, selain itu memenuhi persyaratan saat uji kekuatan, kenyamanan

serta sedikit unsur estetika. Bentuk kenyamanan yang harus dirasakan pada

bangunan itu diwujudkan dalam bentuk deformasi yang masih berada dalam

batas-batas yang ditetapkan dalam peraturan.

Untuk mengetahui aman atau tidaknya pada saat perencanaan kami

menghitung gaya batang izin yang mampu dipikul oleh batang tersebut.

Tegangan izin : Intensitas gaya per satuan luas penampang

σ it=PA

Kemudian struktur tadi di analisa dan di cek strukturnya aman atau tidak.

Jika tidak aman maka harus dilakukan design ulang. Struktur baru selesai jika

pada saat perhitungan strukturnya aman

Flowchart kerja

mulai

Persiapan

Design

Perhitungan

Cek Struktur

Tidak aman Aman

Selesai

Analisa

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. DESIGN

Selain syarat kekuatan, suatu struktur haruslah memenuhi syarat

kenyamanan. Bentuk kenyamanan yang harus dirasakan pada bangunan itu

diwujudkan dalam bentuk deformasi yang masih berada dalam batas-batas yang

ditetapkan dalam peraturan atau pedoman yang jamak dipergunakan di Indonesia.

Struktur rangka kuda-kuda ini direncanakan untuk mampu menahan gaya

gempa. gaya horizontal akan dipikul oleh batang horizontal secara langsung,

sedangkan batang diagonal berfungsi untuk menyeimbangkan konstruksi kuda-

kuda saat gempa berlangsung.

Langkah-langkah yang dilakukan dalam perencanaan struktur :

1. Menentukan jenis kayu yang akan dipakai dalam perencanaan, beserta

berat jenis kayu tersebut. Catatan: Berat jenis suatu kayu dapat diperoleh

dengan cara melakukan uji laboratorium terhadap benda uji kayu. Apabila

uji laboratorium tidak dapat dilakukan, maka dapat digunakan data berat

jenis kayu yang terdapat pada PKKI 1961 NI-5 (lampiran 1).

2. Menentukan dimensi komponen struktur, yaitu:

1) Lebar batang, b

2) Tinggi batang, h dan menghitung: luas penampang netto, A netto

3. Menentukan model

4. Menghitung gaya batang dengan persamaan

σ it=PA

Tiap batang harus memenuhi tegangan izin yang diperbolehkan barulah

struktur dinyatakan aman.

4.2. PERHITUNGAN

Bentuk dasar yang kami pilih dalam desain rangka kuda-kuda ini adalah

bentuk truss double cantilever. Seseuai ketentuan. Bentang rangka kuda-kuda

yang diambil adalah sepanjang 1 meter dan dengan tinggi yang didesign setinggi

0,3 meter. komponen struktur merupakan kayu masif dengan mutu kayu A, Jenis

kayu yang digunakan dalam design ini adalah kayu bengkirai & dengan

menggunakan ketentuan-ketentuan perencanaan yang sesuai dengan panduan

Standar Nasional Indonesia tahun 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur

Kayu Untuk Bangunan Gedung.

Perencanaan komponen struktur dilakukan dengan bantuan program

SAP2000 v.7.0.0.

Untuk contoh perhitungan konstruksi kuda-kuda atap, dilakukan

perhitungan terhadap member yang menerima gaya terbesar, Berdasarkan hasil

analisa program SAP2000 v.7.0.0.

Berat Jenis = 0,7 g/cm3

Modulus elastisitas lenturnya dihitung dengan :

Modulus elastisitas lentur (Ew) bangkirai = 16000 x G0,7

= 16000 x 0,70,7

= 12464,9 MPa

= 12464,9 N/mm3

Diambil modulus elastisitas kayu = 12000 N/mm3

Adapun spesifikasi kayu yang dipilih adalah kayu dengan kode mutu E13 dengan

spesifikasi :

Kuat Lentur (Fb) = 27 N/mm3

Kuat Tarik Sejajar Serat (Ft) = 25 N/mm3

Kuat Tekan Sejajar Serat (Fc) = 28 N/mm3

Kuat Geser (Fv) = 4,8 N/mm3

Kuat Tekan Tegak Lurus Serat (Fc _ ) = 11 N/mm3

Variabel yang akan digunakan dalam perencanaan ( menggunakan Sap2000 )

Weight per volume unit = 0,7 g/cm3

= 7 x 10-4 kg/ cm3

Mass per unit volume = Weight per volume unit : percepatan

gravitasi

=

0,0007

9,8 x103

= 7 x10-7

Modulus elasticity = 16000 x G0,7

= 16000 x 0,70,7

= 12464,9 MPa

= 12000 N/mm3

Poisson’s ratio = 0,3

Estimasi kekuatan batang :

UNTUK BATANG TARIK :

Data kayu:

Jenis kayu E13

Modulus Elastisiyas (Ew) = 12000 N/mm3

Kuat Tarik Sejajar Serat (Ft) = 25 N/mm3

Koreksi tahanan :

Batang tarik = 0,8 ( tabel 3.4-1 SNI KAYU 2002)

Ft = 0,8 X 25 N/mm3

= 20 Mpa

Ft = tegangan ijin = 20 Mpa

Material :

B = 10 mm

H = 20 mm

Abrutto = 10 x20 = 200 mm3

Material dianggap rigid & tidak ada perlemahan , maka :

Abrutto = Anetto

Perhitungan :

tegangan=PmaxAnetto

Pmax = tegangan ijin x Anetto , dengan menganggap tegangan = tegangan ijin,

maka :

Pmax = 20 N/mm3 x 200 mm3

= 4000 N

= 400 kg

UNTUK BATANG TEKAN :

Data kayu:

Jenis kayu E13

Modulus Elastisiyas (Ew) = 12000 N/mm3

Kuat Tekan Sejajar Serat (Fc) = 28 N/mm3

Ke = untuk jepit-sendi ( Gambar 7.1-2

SNI KAYU 2002 )

Koreksi tahanan :

Batang tekan = 0,9 ( tabel 3.4-1 SNI KAYU 2002)

Ft = 0,9 X 28 N/mm3

= 25,2 Mpa

Ft = tegangan ijin = 25,2 Mpa

Material :

B = 10 mm

H = 20 mm

Abrutto = 10 x20 = 200 mm3

Material dianggap rigid & tidak ada perlemahan , maka :

Abrutto = Anetto

Cek kelangsingan :

Diambil nilai L pada batang 6 (batang dengan pnajang & gaya tekan terbesar )

Ke x l = 0,8 x 349,86 mm

= 279,89 mm

iy = 0,289 h = 0,289 (20)

= 5,78 mm

ix = 0,289 b = 0,289 (10)

= 2,89 mm

Diambil nilai iy

λ=Ke x liy

=279 ,892 , 89

=96 , 85

Dari tabel factor tekuk kayu diperoleh ω=2 , 83

Perhitungan :

tegangan=Pmax .ωAnetto

P max=tegangan . Anettoϖ

dengan menganggap tegangan = tegangan ijin, maka :

P max=25,2 x 2002 ,83 = 1781 N

= 178,1 kg

Berdasarkan estimasi diatas, diambil pembebanan untuk desian sebesar 1800 N

atau 180

BAB V

PENUTUP

5.1. Simpulan

Setelah melalui berbagai proses uji saat perhitungan dan analisa struktur

yang menggunakan standar – standar yang baku telah ditetapkan di

Indonesia, ,maka konstruksi kuda- kuda yang dirancang ini masuk dalam kategori

aman, nyaman untuk diaplikasikan. Dalam uji syarat kekuatan, konstruksi kuda –

kuda mampu menahan beban yang direncanakan. Selain itu, penurunan/deformasi

pada konstruksi ini masih dalam batas ambang kewajaran sehingga layak untuk

dipergunakan pada pembuatan konstruksi kuda – kuda pada umumnya.

5.2. Saran

Dengan maksud untuk meningkatkan mutu dan pengenbangan pada

penelitian selanjutnya maka disarankan hal-hal sebagai berikut :

Sebaiknya dilakukan pemeriksaan detail pada perhitungan analisis beban

dan deformasi sehingga kuda-kuda yang dihasilkan sesuai dengan

kapasitas yang direncanakan.

Diperlukan peralatan yang lebih canggih supaya menghasilkan prototype

kuda-kuda dengan bentuk dan ukuran yang akurat.

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA

1. Yap, Felix. 1996. Konstruksi Kayu. Jakarta : Binacipta

2. Sugiri, Saptahari. Struktur dan Bahan Kayu. Bandung : ITB

3. Stalnaker, Judith. 1997. Structural Design in Wood. New York : Chapman

& Hall

4. PKKI 1961. Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia.