muhammad rosa ma’ali - digilib.uns.ac.id · mengatasi masalah tersebut yaitu penggunaan kayu...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

ANALISIS PERILAKU PROTOTIP STRUKTUR RANGKA

KUDA-KUDA LAMINATED VENEER LUMBER (LVL)

KAYU SENGON

(Behavior Prototypes Analysis of Laminated Veneer Lumber (LVL) Easel

Frame Structure from Wood Sengon)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana TeknikPada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

MUHAMMAD ROSA MA’ALI

I 0109059

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013


commit to user


commit to user

iv

MOTTO

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan” (QS Alam Nasyrah: 6)

“Tuntutlah ilmu,sesungguhnya menuntut ilmu adalah pendekatan diri kepada Allah

Azza wajalla, dan mengajarkannya kepada orang yang tidak mengetahuinya adalah

sodaqoh. Sesungguhnya ilmu pengetahuan menempatkan orangnya dalam kedudukan

terhormat dan mulia (tinggi). Ilmu pengetahuan adalah keindahan bagi ahlinya di

dunia dan di akhirat” (HR. Ar-Rabii’)

“Dream Until The Dreams Come True” (Unknown)

“To Accomplish Great Things, we must not only act but also dream, not only plan but

also believe” (Unknown)

PERSEMBAHAN

Dengan mengucap syukur Alhamdulillah, Tugas Akhir ini saya persembahkan kepada

1. Allah SWT yang menganugerahkan iman islam kepada saya

2. Kedua orang tua, adik dan keluarga besar saya yang tidak pernah berhenti

mendukung dan mendoakan saya agar menjadi manusia yang lebih baik

3. Pak basuki dan Pak Masto, terima kasih atas bimbingannya selama ini

4. Almamaterku, Universitas Sebelas Maret Surakarta


commit to user

v

ABSTRAK

Muhammad Rosa Ma’ali, 2013, Analisis Perilaku Prototip Struktur RangkaKuda-Kuda Laminated Veneer Lumber (LVL) Kayu Sengon. Skripsi. JurusanTeknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Kebutuhan kayu sebagai material konstruksi umumnya dipenuhi dari penebangankayu yang mempunyai kualitas yang baik dan umur kayu yang tua sehinggaterjadi penggundulan hutan karena kecepatan pertumbuhan kayu tidak sebandingdengan kecepatan penebangan atau pemanfaatan kayu. Salah satu alternatif untukmengatasi masalah tersebut yaitu penggunaan Kayu Laminated Veneer Lumber(LVL) kayu sengon karena kayu sengon ini merupakan kayu yang masa panennyasingkat yaitu 5-10 tahun sehingga dapat terjamin ketersediaannya. Rangka kuda-kuda merupakan suatu susunan rangka batang yang berfungsi menahan beban atapdan beban sendiri sekaligus memberikan bentuk atap sebuah bangunan. Semakinberat rangka kuda-kuda maka semakin besar dimensi kolom yang menopangdibawahnya. Penggunaan kayu LVL sengon ini diharapkan dapat menghasilkankuda-kuda ringan karena hanya memiliki berat jenis 0,41 g/cm3 sehingga perluadanya penelitian mengenai hal tersebut.

Penelitian ini dilakukan dengan menguji tekan 2 benda uji struktur rangka kuda-kuda LVL kayu sengon. Pengujian tekan dilakukan dengan membebani secarasentris perlahan-lahan pada masing-masing titik buhul yang sudah diklem sampaibenda uji tidak mampu lagi dalam menerima beban tambahan.

Hasil penelitian menunjukan bahwa rangka kuda-kuda LVL kayu sengon terjadikegagalan kestabilan hanya pada salah satu batang saja yaitu pada batang didaerah dekat perletakan. Struktur rangka kuda-kuda tidak bisa mengalami tekukglobal secara sempurna dan hanya mengalami tekuk lokal sedangkan batang padabagian lain beserta sambungan masih belum terjadi kegagalan. Struktur rangkakuda-kuda terbukti masih aman untuk digunakan sebagai konstruksi tetapi untukkapasitas tekuk batang ganda masih belum mampu mencapai beban secaramaksimal. Kegagalan kapasitas tekuk kuda-kuda LVL kayu sengon padapengujian terjadi pada nilai terkecil pengujian tekuk batang ganda tanpa klos yangsudah dilakukan pada penelitian sebelumnya. Defleksi yang terjadi padapengujian bergerak naik secara linier akan tetapi terdapat perbedaan yang cukupbesar dengan defleksi teoritis yaitu sekitar 10 mm.

Kata Kunci : Laminated Veneer Lumber, struktur rangka kuda-kuda


commit to user

vi

ABSTRACT

Muhammad Rosa Ma’ali, 2013, Behavior Prototypes Analysis of LaminatedVeneer Lumber (LVL) Easel Frame Structure from Wood Sengon. Thesis.Department of Civil Engineering, University of Sebelas Maret, Surakarta.

Demand for wood as a construction material is generally met from felling thetimber that has a good quality and the age old wood causing deforestation fortimber. This happen because the growth rate is not proportional to the speed oflogging or timber utilization. One alternative to overcome this problem is the useof Sengon Laminated Veneer Lumber (LVL) Wood because this is a short timberharvest time is 5-10 years so it can be guaranteed availability. Easel frame is atruss structure that serves to hold the roof loads and loads itself while providing aform of the roof of a building. Increasingly severe order the easel frame, thegreater dimension of the column that sustains below. Use of Sengon LVL lumberis expected to produce light easels because it has a specific gravity of 0.41 g/cm3

so this need for research on the matter.

This research was conducted with the specimen press test of 2 easels framestructure of LVL sengon. Testing is done at the expense of the press centric slowlyat each knot point that has been clamped to the specimen till no longer able toaccept the additional burden.

The results showed that the framework LVL sengon easels occurs stability failureonly on one rod that is only in the area close to the stem placement. Easel framestructure can not be perfect global buckling and local buckling only while thestem and its connection to other parts failures still occur. Easel frame structurestill proved safe for use as construction but for a double rod buckling capacity isstill not able to reach to the maximum load. Failure buckling capacity LVLwooden horses sengon on testing occurs at the smallest value of the test rod benddouble without klos has been done in previous studies. Deflection that occurs intesting linearly moving up but there is a considerable difference with thetheoretical deflection of approximately 10 mm.

Keywords: Laminated Veneer Lumber, easel frame structure


commit to user

vii

PENGANTAR

Puji Syukur atas rahmat, hidayah, dan pertolongan Allah SWT sehingga penyusun

dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul “ Analisis Perilaku

Prototip Struktur Rangka Kuda-Kuda Laminated Veneer Lumber (LVL) Kayu

Sengon “ guna memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Dari Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penyusun mendapat bantuan dari segala pihak dalam proses penyusunan skripsi

ini sehingga berbagai kendala dapat diatasi. Oleh karena itu penyusun ingin

memberikan penghargaan dan mengucapkan terima kasih kepada :

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta,

3. Bapak Achmad Basuki, ST, MT selaku dosen pembimbing I dan selaku

pembimbing akademik,

4. Bapak Ir. Sunarmasto, MT selaku dosen pembimbing II,

5. Dosen Pengajar, staf pengajaran, staf perpustakaan, staf laboratorium, dan

karyawan di lingkungan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret,

6. Kedua orang tua dan adik saya

7. Teman seperjuangan Setyowati,

8. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2009, dan semua pihak yang

telah membantu secara langsung maupun tidak langsung yang tidak bisa

disebutkan satu persatu.

9. Kongek’s Family dan Sapuk. Bersama kalian hidup seperti tidak mengenal

sedih. Selalu ada tawa dan bahagia.

Penyusun menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran

yang konstruktif penyusun harapkan untuk kesempurnaan skripsi ini dan semoga

skripsi ini dapat bermanfaat bagi yang memerlukan.

Surakarta, Desember 2013

Penyusun


commit to user

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ..........................................................................iv

ABSTRAK ............................................................................................................... v

KATA PENGANTAR .............................................................................................vii

DAFTAR ISI ............................................................................................................viii

DAFTAR TABEL ....................................................................................................xi

DAFTAR GAMBAR ...............................................................................................xii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ....................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xvi

BAB 1. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah .....................................................................................1

1.2. Rumusan Masalah …………………………………………………………….. 2

1.3. Batasan Masalah …………………………………………………………….....3

1.4. Tujuan Penelitian …………………………………………………………....... 3

1.5. Manfaat Penelitian ……………………………………………………………. 3

BAB 2. DASAR TEORI ………………………………………………………......4

2.1. Tinjauan Pustaka ………………………………………………………………4

2.2. Landasan Teori ……………………………………………………………….. 5

2.2.1. Kayu Laminasi ………………………………………………………............ 5

2.2.2. Kayu Sengon ………………………………………………………………... 6

2.2.3. LVL ……………………………………………………………………......... 6

2.2.4. Sifat Fisis Laminated Veneer Lumber (LVL)………………………………..9

2.2.5. Sifat Mekanis Laminated Veneer Lumber (LVL) …………………………...10

2.2.6. Struktur Rangka Kuda-Kuda ...........................................................................11

2.2.7. Kekuatan Batang Tarik ............................................................................. 13

2.2.8. Kekuatan Batang Tekan .................................................................................. 15


commit to user

ix

2.2.9. Lendutan ..........................................................................................................17

2.2.10. Kolom Berspasi .............................................................................................18

2.2.11. Sambungan ....................................................................................................20

2.2.11.1 Umum ..........................................................................................................20

2.2.11.2 Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Sambungan ....................................21

2.2.11.3 Jenis-jenis Sambungan ................................................................................ 22

2.2.11.4 Kuat Tumpu Bahan yang Disambung ........................................................ 22

2.2.11.5 Modus Kegagalan Sambungan ....................................................... ........... 23

2.2.11.6 Konfigurasi Sambungan Pasak ................................................................. . 24

BAB 3. METODE PENELITIAN ………………………………………………..27

3.1. Tinjauan Umum ………………………………………………………………. 27

3.1.1. Metode Penelitian ……………………………………………………………27

3.1.2. Benda Uji Penelitian ………………………………………………………... 27

3.2. Tahapan Penelitian …………………………………………………………….30

3.2.1.Tahap Persiapan Awal ………………………………………………………. 30

3.2.1.1 Analisis Pembebanan .................................................................................... 32

3.2.1.2 Analisis Gaya Aksial Batang dengan Bantuan Program SAP 2000 versi 14 36

3.2.1.3 Kontrol Dimensi Batang ............................................................................... 38

3.2.1.4 Perencanaan Sambungan .............................................................................. 40

3.2.2.Tahap Pemilihan Bahan dan Peralatan ……………………………………… 41

3.2.3.Tahap Pembuatan Prototip ………………………………………………….. 41

3.2.4.Tahap Pengujian Kuat Tekan Prototip ……………………………………… 42

3.2.5.Tahap Analisis Pengujian …………………………………………………… 42

3.3. Peralatan Penelitian ……………………………………………..……………. 42

3.4. Setting Up Pengujian …………………………………………………………. 47

3.5. Diagram Alur Penelitian ……………………………………………………… 48

BAB 4. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ……………………………… 49

4.1. Data Hasil Pengujian …………………………………………..……………... 49

4.2. Pengujian Struktur Rangka Kuda-Kuda LVL ………………………………... 49

4.3. Pra Pengujian …………………………………………..……………………... 50


commit to user

x

4.3.1. Analisis Kapasitas Batang Kuda-Kuda ……………………………………... 51

4.3.2. Analisis Tahanan Lateral Dua Irisan Sambungan Kuda-Kuda ……………... 53

4.3.3. Analisis Tahanan Lateral Izin Sambungan Kuda-Kuda ...…………………...54

4.3.4. Hasil Pengujian Tekuk Batang Ganda kayu LVL …………………………...56

4.3.5. Analisis Kuda-Kuda dengan Bantuan Program SAP versi 14 …….………... 56

4.4. Hasil Pengujian Tekan Struktur Rangka Kuda-Kuda Kayu LVL …..………....59

4.5. Pembahasan …………………………...………………..……………………...62

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ………………………………………….. 64

5.1. Kesimpulan ………………………...…………………..……………………... 64

5.2. Saran …………………………………………..……………….……………... 65

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………... 66

LAMPIRAN


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Faktor Waktu …………………………………………...…………….. 14

Tabel 2.2. Faktor Reduksi …………………………………….…...…………….. 14

Tabel 3.1. Panjang Elemen Batang Kuda-Kuda ………………...……………….. 28

Tabel 3.2. Properti yang dimiliki oleh LVL kayu sengon ……………………….. 26

Tabel 3.3. Hasil Hitungan Berat Sendiri Kuda-Kuda ……………...…………….. 32

Tabel 3.4. Hasil Hitungan Berat Penutup Atap …………………....…………….. 33

Tabel 3.5. Hasil Hitungan Berat Langit-langit dan Penggantung ……………….. 33

Tabel 3.6. Hasil Hitungan Beban Hidup Akibat Air Hujan ……………...…….... 34

Tabel 3.7. Hasil Hitungan Beban Angin …………………...……...…………….. 35

Tabel 3.8. Rekapitulasi Pembebanan pada Masing-masing Titik Buhul ………... 35

Tabel 3.9. Rekapitulasi Hasil Hitungan Pembebanan SAP 2000 Versi 14 …..….. 38

Tabel 3.10. Tahanan Lateral Teoritis Per Satuan Pasak Bambu …………...…….. 40

Tabel 3.11. Hitungan Jumlah Pasak ……………...…………………………...….. 40

Tabel 4.1. Rekapitulasi Kapasitas Gaya Batang Tekan ………………….……..... 53

Tabel 4.2. Hitungan Kapasitas Sambungan …………………………………….... 54

Tabel 4.3. Hasil Hitungan Lateral Teoritis ………………………………….….... 55

Tabel 4.4. Hasil Hitungan Tahanan Lateral Acuan Izin Sambungan …….…….... 56

Tabel 4.5. Hasil Pengujian Tekuk pada Batang Ganda Kayu LVL …………….... 56

Tabel 4.6. Rekapitulasi Gaya Batang dengan Variasi Pembebanan Untuk Struktur

Rangka Baatang LVL kayu sengon ……………………...………….... 59

Tabel 4.7. Hasil Pengujian Tekan Struktur Rangka Kuda-Kuda Kayu LVL pada

Buhul 2 ……………………………………………………...…...….... 60

Tabel 4.8. Hasil Pengujian Tekan Struktur Rangka Kuda-Kuda Kayu LVL pada

Buhul 3 ……………………………………………………......…….... 61


commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Contoh Tipe Rangka Kuda-Kuda ……………..…………………… 11

Gambar 2.2. Grafik Perbandingan Beban Maksimum batang Tunggal Antara

Pengujian dan Teoritis …………………………………………...…17

Gambar 2.3. Perbandingan Kuat Tekuk Batang Ganda dengan Variasi Jumlah Klos

Terhadap Teori Kuat Tekuk ………………………………..……… 17

Gambar 2.4. Geometri Kolom Berspasi ……………………….………………… 19

Gambar 2.5. Sambungan Satu Irisan dan Dua Irisan ………….………………… 22

Gambar 2.6. Kuat Tumpu LVL Kayu Sengon ……...…………………………… 23

Gambar 2.7. Modus Kerusakan Sambungan Tipe Pasak/Baut pada Dua Dinding

Geser ………………………………………………………….…… 23

Gambar 2.8. Distribusi Tegangan Tumpu Kayu pada Sambungan Pasak ….…… 24

Gambar 2.9. Geometrik Sambungan Pasak Bambu ……………...……………… 25

Gambar 2.10. Grafik Hubungan Beban dengan Diameter Pasak pada Uji Kuat

Lentur ……………………………………………………………… 26

Gambar 2.11. Grafik Hubungan Beban dengan Diameter Pasak pada Uji Kuat

Geserr ……………………………………………………………… 26

Gambar 3.1. Benda Uji Struktur Rangka Kuda-Kuda …………...……………… 28

Gambar 3.2. Diagram Alir Analisis Struktur Rangka Kuda-K…...……………… 31

Gambar 3.3. Pembebanan Beban Mati …………………………...………………36

Gambar 3.4. Pembebanan Beban Hidup …………...………………….………… 36

Gambar 3.5. Pembebanan Beban Angin …………...………………….………… 37

Gambar 3.6. Hasil Pembebanan Kombinasi 1,2D+1,6L+0,8W ……….………… 37

Gambar 3.7. Desain Bentuk Prototip Rangka Kuda-Kuda …………....………… 42

Gambar 3.8. Penggunaan Gergaji Mesin ……...…...………………….………… 43

Gambar 3.9. Bor Tangan …………………...……...………………….………… 43

Gambar 3.10. Kondisi Loading Frame untuk Pengujian Tekan ……………….. 44

Gambar 3.11. Kondisi Frame Penyalur Beban dan Klem saat Pengujian Tekan ... 44

Gambar 3.12. Kondisi Hidraulic Jack merk Hi-Force ……………………...…… 45

Gambar 3.13. load cell ………………………………………………..…………. 45

Gambar 3.14. Transducer ………………………………..………………………. 46


commit to user

xiii

Gambar 3.15. Waterpass ………………………………..………………….……. 46

Gambar 3.16. Dial Indicator …………………………...………………………… 46

Gambar 3.17. Setting Up Pengujian …………………………...………………… 47

Gambar 3.18. Diagram Alur Penelitian ...……………...………………………… 48

Gambar 4.1. Setting Pengujian Tekan Rangka Struktur Kuda-Kuda ………...…. 50

Gambar 4.2. Hubungan Sambungan Berbagai Konfigurasi Antara Tahanan Lateral

Dua Irisan dengan ½ Keliling ………………………………......…. 54

Gambar 4.3. Desain Rangka Kuda-Kuda Bentang 3 Meter ………..................…. 57

Gambar 4.4. Kuda-Kuda LVL Kayu Sengon ………........................................…. 58

Gambar 4.5. Pembebanan Pada Buhul Kuda-Kuda ..........................................….58

Gambar 4.6. Hubungan Antara Penambahan Beban Dengan Defleksi Yang Terjadi

Pada Buhul 2 .................................................................................. 60

Gambar 4.7. Hubungan Antara Penambahan Beban Dengan Defleksi Yang Terjadi

Pada Buhul 3 ................................................................................…. 61

Gambar 4.8. Kegagalan Struktur pada Sampel A ............................................…. 62

Gambar 4.9. Kegagalan Struktur pada Sampel B ............................................…. 62

Gambar 4.10.Grafik Hubungan Penambahan Beban Dengan Defleksi yang terjadi

Pada Dimensi Panjang 936,5 mm (Kelangsingan 50)..................…. 64

muhammad rosa ma’ali - digilib.uns.ac.id · mengatasi masalah tersebut yaitu penggunaan kayu...

Documents