struktur kayu 1.pdf

81
STRUKTUR KAYU BERDASARKAN STANDAR TATA CARA PERENCANAAN KONSTRUKSI KAYU UNTUK BANGUNAN GEDUNG (SNI KAYU) TAHUN 2002 KONSEP – DESAIN – PERENCANAAN - DETAIL Arie Febry Fardheny, MT [email protected] FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT KALIMANTAN SELATAN

Upload: syarief-maulana

Post on 29-Nov-2015

445 views

Category:

Documents


61 download

TRANSCRIPT

Page 1: Struktur Kayu 1.pdf

STRUKTUR KAYUBERDASARKAN STANDAR TATA CARA PERENCANAAN KONSTRUKSI KAYU UNTUK

BANGUNAN GEDUNG (SNI KAYU) TAHUN 2002

KONSEP – DESAIN – PERENCANAAN - DETAILArie Febry Fardheny, [email protected]

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPILUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATKALIMANTAN SELATAN

Page 2: Struktur Kayu 1.pdf

MATERIAL KAYU

SIFAT – KODE PERENCANAAN

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPILUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATKALIMANTAN SELATAN

Arie Febry Fardheny, [email protected]

Page 3: Struktur Kayu 1.pdf

MATERIAL KAYU Kayu adalah suatu bahan konstruksi bangunan yang didapatkan dari tumbuhan alami, oleh karena itu maka bahan kayu bukan saja merupakan salah satu bahan konstruksi yang pertama di dalam sejarah umat manusia, tetapi memungkinkan juga kayu sebagai bahan konstruksi yang paling akhir nantinya.

Indonesia merupakan suatu negara yang sangat kaya akan bahan kayu baik jenis maupun kuantitasnya, maka pemakaian bahan kayu untuk konstruksi dapat dikembangkan, walaupun pada saat ini manusia lebih menyukai bahan beton atau bahan baja untuk struktur dari suatu bangunan.

Pemakaian kayu sebagai bahan konstruksi tidak sepesat pemakaian bahan beton atau baja disebabkan oleh :

a. Panjang kayu yang terbatas.

b. Kekuatan kayu relatif kecil.

c. Penampang kayu kecil.

d. Mudah terbakar.

e. Mudah terpengaruh oleh zat-zat kimia

Peka sekali terhadap kadar air.

Sifat kembang-susutnya besar.

Page 4: Struktur Kayu 1.pdf

MATERIAL KAYUKeterangan : A = Kulit luar (outer bark) B = Kulit dalam (inner bark) C = Kayu Gubal D = Kayu Teras E = Lapisan Kambium (lingkaran tahun) F = Jari-jari teras G = Kayu Hati (heartwood)

Page 5: Struktur Kayu 1.pdf

MATERIAL KAYUSifat phisisPengaruh Kadar Lengas

Diambil contoh benda dari batang kayu yang ada dan harus menunjukkan sifat rata-rata dari batang kayu, dalam hal ini dilakukan tanpa memilih tempat (tempat harus berlainan) dan minimum diambil 5 benda uji. Setelah diambil n ≥ 5 benda uji segera ditimbang dan penimbangan dilakukan setiap hari sekali selama satu minggu. Apabila berat setiap benda uji tersebut sudah menunjukkan harga yang tetap atau naik turun dengan selisih harga yang kecil maka kayu dapat dianggap dalam keadaan kering udara. Kayu di Indonesia pada umumnya mempunyai kadar lengas kering udara antara 12% -18% atau kadar lengas rata-rata = 15%.

Pengaruh Temperatur Sifat Penghantar Panas Sifat Penghantar Listrik

Page 6: Struktur Kayu 1.pdf

MATERIAL KAYUSifat Hygroscopis

Pengaruh Kadar Lengas

Sifat Kembang Susut Kayu

Page 7: Struktur Kayu 1.pdf

MATERIAL KAYUSifat Mekanis Bahan Kayu Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat-sifat mekanis bahan kayu adalah :

Berat jenis Kadar lengas Kecepatan pertumbuhan Posisi cincin tahun Mata kayu Retak-retak Kemiringan arah serat Batang pohon kayu mati atau hidup Pengeringan kayu alami atau oven Pengawetan Waktu pembebasan

Page 8: Struktur Kayu 1.pdf

KEKUATAN KAYU

Kode : Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (PKKI)SNI Kayu 2002

Kode TambahanASTM SNI Pengujian

Page 9: Struktur Kayu 1.pdf

KEKUATAN KAYUENV 1995-1-1, Design of timber structures. Part 1-1 General rules and rules and building

ASTM D 4442-92, Standard test methods for direct maisture content measurement of wood and wood base materials

ASTM D9, Terminology relating to wood

ASTM D 2395, Test method for specific grafity of wood and wood-base materials

ASTM D 4442, Test methods for direct maisture content measurement of wood-base materials

SNI 03-3527-1994, Mutu kayu bangunan

SNI 14-2023-1990, Kayu lapis structural

SNI 03-3972-1995, Metode pengujian modulus elastisitas tekan dan kuat tekan sejajar serat kayu konstruksi berukuran struktural

SNI 03-3974-1995, Metode pengujian modulus geser kayu konstruksi berukuran structural

SNI 01-2704-1992, Kayu lapis penggunaan umum

SNI 03-1726-1989, Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk rumah dan gedung

SNI 03-1727-1989, Tata cara perencanaan pembebanan untuk rumah dan gedung

Page 10: Struktur Kayu 1.pdf

KEKUATAN KAYU Kodemutu

Modulus Elastisitas

LenturEw

KuatLentur

Fb

Kuat tarik sejajar serat

Ft

Kuat tekan sejajar serat

Fc

KuatGeser

Fv

Kuat tekan Tegak lurus

Serat Fc⊥

E26 25000 66 60 46 6.6 24

E25 24000 62 58 45 6.5 23

E24 23000 59 56 45 6.4 22

E23 22000 56 53 43 6.2 21

E22 21000 54 50 41 6.1 20

E21 20000 56 47 40 5.9 19

E20 19000 47 44 39 5.8 18

E19 18000 44 42 37 5.6 17

E18 17000 42 39 35 5.4 16

E17 16000 38 36 34 5.4 15

E16 15000 35 33 33 5.2 14

E15 14000 32 31 31 5.1 13

E14 13000 30 28 30 4.9 12

E13 12000 27 25 28 4.8 11

E12 11000 23 22 27 4.6 11

E11 10000 20 19 25 4.5 10

E10 9000 18 17 24 4.3 9

Aturan PKKI Lama (Kg/cm2)

Aturan SNI Kayu 2002(Mpa – N/mm2)

Page 11: Struktur Kayu 1.pdf

KEKUATAN KAYUKuat acuan berdasarkan pemilahan secara visual

Pemilahan secara visual harus mengikuti standar pemilahan secara visual yang baku.Apabila pemeriksaanvisual dilakukan berdasarkan atas pengukuran berat jenis, maka kuat acuan untuk kayu berserat lurustanpa cacat dapat dihitung dengan menggunakan langkah-langkah sebagai berikut:

Kerapatan ρ pada kondisi basah (berat dan volum diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnyalebih kecil dari 30%) dihitung dengan mengikuti prosedur baku. Gunakan satuan kg/m3 untuk ρKadar air, m% (m < 30%), diukur dengan prosedur baku.Hitung berat jenis pada m% (Gm) dengan rumus: Gm =

Hitung berat jenis dasar (Gb) dengan rumus:Gb = ; dengan a =

Hitung berat jenis pada kadar air 15% (G15) dengan rumus:G15 =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

1001000.1 mρ

[ ]m

m

GaG

265,01+( )

3030 m−

( )b

bG,

G13301−

Page 12: Struktur Kayu 1.pdf

KEKUATAN KAYU

Kuat Acuan Rumus estimasi

Modulus Elastisitas Lentur, Ew (MPa) 16.000 G0,7

PKKI LAMASNI KAYU 2002MODULUS ELASTISITAS

G adalah berat jenis kayu pada kadar air 15%

Untuk kayu dengan serat tidak lurus dan / ataumempunyai cacat kayu, estimasi nilai modulus elastiitas lentur acuan dari Tabel dibawah harusdireduksi dengan mengikuti ketentuan pada SNI 03-3527-1994 UDC 691.11 tentang “Mutu KayuBangunan”, yaitu dengan mengalikan estimasi nilaimodulus elastiits lentur acuan dari Tabel dibawahtersebut dengan nilai rasio tahanan yang adapada Tabel berikut yang bergantung pada KelasMutu kayu. Kelas Mutu ditetapkan denganmengacu pada Tabel Kelas Mutu

Page 13: Struktur Kayu 1.pdf

KEKUATAN KAYU

Kelas Mutu Nilai Rasio

TahananABC

0,800,630,50

Nilai Koreksi

Macam Cacat Kelas Mutu A Kelas Mutu B Kelas Mutu CMata kayu:Terletak di muka lebarTerletak di muka sempitRetakPingulArah seratSaluran damar

GubalLubang serangga

Cacat lain (lapuk, hati rapuh, retak melintang)

1/6 lebar kayu1/8 lebar kayu1/5 tebal kayu

1/10 tebal atau lebar kayu1 : 13

1/5 tebal kayu eksudasi tidak diperkenankan

DiperkenankanDiperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda-tanda serangga hidup

Tidak diperkenankan

¼ lebar kayu1/6 lebar kayu1/6 tebal kayu

1/6 tebal atau lebar kayu1 : 9

2/5 tebal kayuDiperkenankan

Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda-tanda serangga hidup

Tidak diperkenankan

½ lebar kayu¼ lebar kayu½ tebal kayu

¼ tebal atau lebar kayu1 : 6

½ tebal kayuDiperkenankan

Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda-tanda serangga hidup

Tidakdiperkenankan

Mutu Kayu

Page 14: Struktur Kayu 1.pdf

PERATURAN PEMBEBANANKODE PEMBEBANAN

1,4D (6.2-1)1,2D + 1,6L + 0,5 (La atau H) (6.2-2)1,2D + 1,6 (La atau H) + (0,5L atau 0,8 W) (6.2-3)1,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5 (La atau H) (6.2-4)1,2D + 1,0E + 0,5L (6.2-5)0,9D + (1,3W atau 1,0E) (6.2-6)

Page 15: Struktur Kayu 1.pdf

PERATURAN PEMBEBANANPengaruh struktural akibat beban-beban lainnya, termasuktetapi tidak terbatas pada berat dan tekanan tanah, pengaruh temperatur, susut, kelembaban, rangkak, danbeda penurunan tanah, harus ditinjau di dalamperencanaan.Pengaruh struktural akibat beban yang ditimbulkan olehfluida (F), tanah (S), genagan air (P), dan temperatur (T) harus ditinjau dalam perencanaan dengan menggunakanfaktor beban: 1,3F; 1,6S; 1,2P; dan 1,2T.

Page 16: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP PERENCANAANTahanan rencana dihitung untuk setiap keadaanbatas yang berlaku sebagai hasil kali antaratahanan terkoreksi, R’, faktor tahanan, φ, dan faktorwaktu, λ. Tahanan rencana harus sama denganatau melebihi beban terfaktor, Ru:Ru ≤ λφ R’

Jenis Simbol NilaiTekan φc 0,90Lentur φb 0,85Stabilitas φs 0,85Tarik φt 0,80Geser/puntir φv 0,75Sambungan φz 0,65

Faktor tahanan, φ

Kombinasi pembebanan Faktor waktu (λ)1,4D

1,2D + 1,6L + 0,5 (La atau H)

1,2D + 1,6 (La atau H) +(0,5L atau 0,8 W)

1,2D + 1,3W + 0,5L +0,5 (La atau H)

1,2D + 1,0E + 0,5L

0,9D + (1,3W atau 1,0E)

(6.2-1)

(6.2-2)

(6.2-3)

(6.2-4)

(6.2-5)

(6.2-6)

0,6

0,7 jika L dari gudang0,8 jika L dari ruangan umum

1,25 jika L dari kejut*

0,8

1,0

1,0

1,0

Page 17: Struktur Kayu 1.pdf

PERENCANAANSTRUKTUR KAYU

TARIK – TEKAN – LENTUR - KOMBINASI

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPILUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATKALIMANTAN SELATAN

Arie Febry Fardheny, [email protected]

Page 18: Struktur Kayu 1.pdf

NOTASI

σ = R = tegangan (Mpa)P = T = Tahanan (KN / N)Abruto = Luas Elemen Kayu (mm^2)ANetto = Luas Elemen Kayu dikurangi luas material yang hilang akibat paku/ baut dan lain lain (mm^2)

Page 19: Struktur Kayu 1.pdf

FAKTOR KOREKSIFaktor koreksi dibawah bila dimungkinkan, digunakansesuai dengan yang disyaratkan pada bagian dibawah ini. Tahanan terkoreksi dihitung sebagai berikut:

R’ = R C1 C2 … Cn

Dengan R’ adalah tahanan terkoreksi, R adalahtahanan acuan, Ci adalah faktor-faktor terkoreksi.

Page 20: Struktur Kayu 1.pdf

FAKTOR KOREKSIfaktor koreksi Masa Layan adalah berikut ini: (Jika tidak sesuai dengan tabel diatas)Cm adalah faktor koreksi layan basah, untuk memperhitungkan kadar air masa layanyang lebih tinggi daripada 19% untuk kayu masif dan 16% untuk produk kayu yang dilem;Ct adalah faktor koreksi temperatur untuk memperhitungkan temperatur layan lebihtinggi daripada 38°C secara berkelanjutan;Cpt adalah faktor koreksi pengawetan kayu, untuk memperhitungkan pengaruhpengawetan terhadap produk-produk kayu dan sambungan. Nilai faktor koreksi ditetapkanberdasarkan spesifikasi pemasok, ketentuan, atau tata cara yang berlaku;Crt adalah faktor koreksi tahan api, untuk memperhitungkan pengaruh perlakuan tahanapi terhadap produk-produk kayu dan sambungan. Nilai faktor koreksi ditetapkanberdasarkan spesifikasi pemasok, ketentuan, atau tata cara yang berlaku.

Page 21: Struktur Kayu 1.pdf

FAKTOR KOREKSICE adalah faktor koreksi aksi komposit, Cr adalah faktor koreksi pembagi beban, CF adalah faktor koreksi ukuran, CL adalah faktor koreksi stabilitas balok, CP adalah faktor koreksi stabilitas kolom, Cb adalah faktor koreksi luas tumpu, Cf adalah faktor koreksi bentuk, Cw adalah faktor koreksi lebarCG adalah faktor koreksi mutuCcs adalah faktor koreksi penampang kritis untuk pancang kayu bundar;Csp adalah faktor koreksi pancang tunggal untuk pancang kayu bundar;Cu adalah faktor koreksi untuk pancang kayu bundar yang tidak diberi perlakuan khusus

Page 22: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN DAERAH TARIKkomponen-komponen struktur yang memikul gaya tarik konsentrisdan bagian dari komponen struktur yang memikul gaya tariksetempat akibat pengaruh sambungan

Syarat DesainTu < λ φt T’

dengan Tu’ adalah gaya tarik terfaktor, λ adalah faktor waktu φt adalah faktor tahanan tarik sejajar serat = 0,80, dan T’ adalahtahanan tarik terkoreksi.

Page 23: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN DAERAH TARIKTahanan tarik terkoreksi komponen struktur tarik konsentris, T’, ditentukan pada penampang tarik kritis:

RUMUS UMUM TARIK

T’ = Ft’An

Dengan Ft’ adalah kuat taris sejajar serat terkoreksi dan An adalah luas penampang neto.

Page 24: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN DAERAH TARIKBilamana, akibat adanya alat pengencang, letak titik berat penampang neto menyimpang dari titik berat penampang bruto sebesar 5% dari ukuran lebar atau lebih maka eksentrisitas lokal harus ditinjau sesaui dengan prinsip baku mekanika dan prosedur Bilamana gaya tarik tegak lurus serat tidak dapat dihindari maka perkuatan mekanis harus diadakan untuk mampu memikul gaya tarik yang terjadiPerencanaan komponen struktur tarik komposit, yaitu komponen struktur yang tersusun dari gabungan kayu gergajian, kayu laminasi struktural, atau dari jeniskayu lain yang berbeda kekakuannya dan bekerja pada arah sejjar serat, ataukombinasi dengan pelat baja, atau batan baja, harus ditinjau berdasarkan konseppenampang transformasi. Elemen-elemen harus digabungkan sehingga dapatbekerja sebagai satu kesatuan dengan gaya-gaya terdistribusi sebanding dengankekakuan elemen penyusunnya

Page 25: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh Soal

1/2P 1/2PP

PP

Dalam bentuk konstruksi Kuda – Kuda inimaka bagian ini adalah bagian yang mengalami gaya tarik

Soal 1:

Hitunglah besarnya gaya tarik maksimum yang dapat dipikul oleh batang yang mengalami gaya aksial tarik. Dimensi balok 60 x 120 mm. Kayu yang digunakan adalah kayu E15 kelasA

Page 26: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh Soal

Data KayuE15

Ft = 31 Mpa (σtr)

Koreksi Tahanan

Tarik = 0.8

Layan = 0.8

Ft’ = 31x 0.8 x 0.8 = 19.84 Mpa

Ft’ = σtr ijin = 19.84 Mpa

MaterialB = 60 mm

H = 120 mm

Abruto =60 x 120 = 7200 mm2

Karena tidak ada perlemahan

Atau lubang maka

Abruto = Anetto

Perhitunganσ = T / Anetto

T = σ x Anetto …………….(1)

σ ≤ σ tr ijin ……………….(2)

Maka untuk mengetahui Pmaks

Diambil σ = σ tr ijin = 19.84 Mpa

T = 19.84 x 7200 = 142848 N

T = 142.8 KN = 14.2 Ton

Page 27: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh Soal

Bagian Perlemahan berupa sambungandengan 2 baut, detail tampak atas

Soal 2:

Diketahui P = 120 KN kayu E15 Ukuran Kayu 120 x 60 mmUkuran Baut = 12 mm

Apakah Memenuhi Syarat ?

Page 28: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh Soal

Data KayuE15

Ft = 31 Mpa (σtr)

Koreksi Tahanan

Tarik = 0.8

Layan = 0.8

Ft’ = 31x 0.8 x 0.8 = 19.84 Mpa

Ft’ = σtr ijin = 19.84 Mpa

MaterialB = 60 mm

H = 120 mm

Abruto =60 x 120 = 7200 mm2

Perlemahan

Diameter Baut = 12 mm

Diameter Lubang = 12+1=13 mm

Luas baut = 0.25xΠx13^2 =132.67 mm2

Total = 2 x 132.67 =265.34 mm2

Anetto = 6934.66 mm2

Perhitunganσ tr= T / Anetto …………….(1)

Syarat

σ tr ≤ σ tr ijin ……………….(2)

Cek Syarat

P = T = 120 KN = 120000 N

σ tr= 120000 / 6934.66

σ tr = 17.3 N/mm2 (Mpa)

σ Tr < σ tr ijin (OK !)

Page 29: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN TEKAN

Mengalami Gaya Tekan

Page 30: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN TEKANKomponen struktur ekan harus direncanakan sedemikian sehingga:

Pu < λ φc P’

Dengan Pu adalah gaya tekan terfaktor, λ adalah faktor waktu(lihat Tabel sebelum), φc = 0,90 adalah faktor tahanan tekansejajar serat, dan P’ adalah tahanan terkoreksi.

Page 31: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN TEKAN

Tekuk

Page 32: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN TEKANPanjang kolom tak-terkekang atau panjang bagian kolom tak-terkekang, I, harusdiambil sebagai jarak pusat-ke-pusat pengekang lateral. Panjang kolom tak-terkekang harus ditentukan baik terhadap sumbu kuat maupunterhadap sumbu lemah dari kolom tersebut. Panjang efektif kolom, le, untuk arah yang ditinjau harus diambil sebagai Kel, dimana Ke adalah faktor panjang tekuk untuk komponen struktur tekan. Ketergantung pada kondisi ujung kolom dan ada atau tidak adanya goyangan.Untuk kolom tanpa goyangan pada arah yang ditinjau, faktor panjang tekuk, Ke, harus diambil sama dengan satu kecuali jika analisis memperlihatkan bahwa kondisikekangan ujung kolom memungkinkan digunakannya faktor panjang tekuk yang lebih kecil daripada satu.

Page 33: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN TEKANKELANGSINGAN KOLOM

Kelangsingan kolom adalah perbandingan antara panjangefektif kolom pada arah yang ditinjau terhadap jari-jarigirasi penampang kolom pada arah itu, atau:

Kelangsingan λ = (r = ix / iy)

Nilai kelangsingan kolom, , tidak boleh melebihi 175.

rlKe

Page 34: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN TEKAN

Faktor Kelangsingan

Page 35: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN TEKAN

175

Page 36: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN TEKAN

Tabel ω - Formula

Page 37: Struktur Kayu 1.pdf

KONSEP DESAIN TEKANMencari Profil Pakai untuk batang tertekan

Menggunakan Rumus Euler

I min = Inersia MinimumP = Nilai Kuat Tekan TerkoreksiN = SF Tekan (ambil antara 2-3)Ke.l / LK = Panjang Efektif KolomE = Modulus Elastisitas Kayu

Page 38: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh Soal 1

Desain Kekuatan Cek kekuatan apakah memenuhi syaratuntuk Kayu Tipe E15 dengan Profil panjang3 meter dengan perletakkan Jepit – Sendiseperti pada Gambar. Profil yang digunakan adalah 60 x 120 mm. SaatMenerima beban 120 KN

Page 39: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh Soal 1

Data KayuE15

Ft = 31 Mpa (σtr)

Koreksi Tahanan

Tekan = 0.9

Layan = 0.8

Ft’ = 31x 0.8 x 0.9 = 22.32 Mpa

Ft’ = σtr ijin = 22.32 Mpa

MaterialB = 60 mmH = 120 mmAbruto =60 x 120 = 7200 mm2

Cek Kelangsingan :Jepit – Sendi (Ke)= 0.8Ke.l = 0.8 x 3 = 2.4 mIx = 0.289h = 34.68Iy =0.289b =17.34 ambil iyλ =Ke.L/iy = 2400/17.34= 138.4Lihat Tabel ω = 6.3

Perhitunganσ tr= ω.T / Abrutto ……….(1)

Syarat

σ tr ≤ σ tr ijin ……………. (2)

Cek Syarat

P = T = 120 KN = 120000 N

σ tr= 6.3 x 120000 / 7200

σ tr = 105 N/mm2 (Mpa)

σ Tr > σ tr ijin (NOT OK !)

Page 40: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh Soal 2

Berapakah Profil yang memenuhi syaratuntuk Kayu Tipe E15 denganpanjang 3 meter dengan perletakkan Jepit– Sendi seperti pada Gambar. Gaya yang Diterima adalah sebesar 60 KN

Page 41: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh Soal 2

Data KayuE15

Ft = 31 Mpa (σtr)

Koreksi Tahanan

Tekan = 0.9

Layan = 0.8

Ft’ = 31x 0.8 x 0.9 = 22.32 Mpa

Ft’ = σtr ijin = 22.32 Mpa

Rumus Euler Perhitungan

P =60 KN = 60000 NN = 2Lk = 0.8 x 3 = 2.4 mE = 14000 Imin = (60000x 2 x 2400^2)/(Π^2 x 14000)Imin = 5007447.4 mm^4

Asumsi b =2/3h

H^4 = 81 x Imin/2 H = 119.33 mmSehingga dipakaiH = 120 mmB = 80 mm

Page 42: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh Soal 2

Data KayuE15

Ft = 31 Mpa (σtr)

Koreksi Tahanan

Tekan = 0.9

Layan = 0.8

Ft’ = 31x 0.8 x 0.9 = 22.32 Mpa

Ft’ = σtr ijin = 22.32 Mpa

MaterialB = 80 mmH = 120 mmAbruto =80 x 120 = 9600 mm2

Cek Kelangsingan :Jepit – Sendi (Ke)= 0.8Ke.l = 0.8 x 3 = 2.4 mIx = 0.289h = 34.68Iy =0.289b =23.12ambil iyλ =Ke.L/iy = 2400/23.12= 103.8Lihat Tabel ω = 3.28

Perhitunganσ tr= ω.T / Abrutto ……….(1)

Syarat

σ tr ≤ σ tr ijin ……………. (2)

Cek Syarat

σ tr= 3.28 x 60000 / 9600

σ tr = 20.5 N/mm2 (Mpa)

σ Tr < σ tr ijin (OK !)

Page 43: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturKomponen struktur lentur direncanakan sebagai berikut:Untuk momen lentur:

Mu < λ φb M’dengan Mu adalah momen terfaktor, λ adalah faktor waktu, φb = 0,85 adalah faktor tahanan lentur, dan

M’ adalah tahanan lentur terkoreksi.Untuk geser lentur:

Vu < λ φv V’dengan Vu adalah gaya geser terfaktor, λ adalah faktor waktu, φv = 0,75 adalah faktor tahanan geser, dan V’ adalah tahanan geser terkoreksi.Untuk puntir:Mu < λ φv Mt’dengan Mu adalah momen puntir terfaktor, λ adalah faktor waktu φv =0,75 adalah faktor tahanan puntir,

dan Mt’ adalah tahanan puntir terkoreksi.

Page 44: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturKetentuan-ketentuan pada butir ini berlaku untuk:

balok berpenampang bundar atau bujursangkar;

balok berpenampang persegi panjang yang terlentur terhadap sumbu lemah;

balok dengan pengekang lateral yang menerus pada sisi tekan;

balok dengan ikatan bresing sesuai dengan ketentuan alternatif

Tahanan lentur terkoreksi dari balok berpenampang prismatis yang terlentur terhadap sumbu kuatnya (x – x) adalah:

atau

Keterangan:

M’=Mx’ adalah tahanan lentur terkoreksi terhadap sumbu kuat (­x – x)

Sx adalah modulus penampang untuk lentur terhadap sumbu kuat (x – x)

Fbx’ adalah kuat lentur terkoreksi untuk lentur terhadap sumbu kuat (x – x)

CL adalah faktor stabilitas balok, sama dengan 1,0

'FS'M'M bxxx ==

Page 45: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturTakikan pada balok harus dihindari, terutama yang terletak jauh daritumpuan dan berada pada sisi tarik. Konsentrasi tegangan yang disebabkan oleh takikan dapat dikurangi menggunakan konfigurasi takikanyang diiris miring secara bertahap daripada menggunakan takikandengan sudut-sudut yang tajam.Takikan pd ujung balok tidak boleh melampaui seperempat tinggi balokuntuk balok masif, dan sepersepuluh tinggi balok untuk balok glulam (kayulaminasi struktural).Pengecualian: Pada balok-balok kayu masif yang tebal nominalnya lebihkecil dari 100 mm, diperkenankan dibuat takikan yang tidak melebihiseperenam tinggi balok dengan lokasi di luar sepertiga bentang yang ditengah

Page 46: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturTahanan lentur dari komponen struktur prismatis berpenampang persegi panjang dan bundar

Tahanan lentur terkoreksi yang ditetapkan oleh persamaan diatas sharus dikalikandengan faktor bentuk Cf = 1,15 untuk komponen struktur berpenampang bundarselain daripada untuk tiang dan pancang; dan harus dikalikan dengan Cf = 1,40 untuk komponen struktur berpenampang persegi panjang yang terlentur terhadapsumbu diagonal.Bila dijumpai suatu permukaan yang diiris miring sebesar sudut θ terhadap arah serat pada sisitekan balok glulam (kayu laminasi struktural) maka faktor interaksi tegangan, Cl, harus dihitunguntuk lokasi kuat kritis menggunakan persamaan berikut ini:

22

1

1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=

⊥'Ftan'F

'Ftan'F

C

cc

nb

vv

bbl

φθφ

φθφ

Page 47: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturBalok yang memiliki perbandingan tinggi terhadap lebar lebih besar daripada dua dan dibebani terhadap sumbu kuatnyaharus memiliki bresing lateral pada tumpuan-tumpuannya untuk mencegah terjadinya rotasi atau peralihan lateral.

Bresing lateral tidak diperlukan pada balok berpenampang bundar, bujur sangkar, atau persegi panjang yang mengalamilentur terhadap sumbu lemahnya saja.

Bresing lateral harus dapat mencegah gerakan lateral sisi tekan balok dan harus dapat mencegah rotasi balok pada lokasi-lokasi yang dikekang.

Sebagai alternatif, untuk balok kayu masif, kekangan yang digunakan untuk mencegah rotasi atau peralihan lateral ditentukan berdasarkan nilai perbandingan tinggi nominal terhadap tebal nominal, d/b, sebagai berikut:

d/b < 2: tidak diperlukan pengekang lateral;

2 < d/b < 5: posisi tumpuan-tumpuannya harus dikekang menggunakan kayu masif pada seluruh ketinggian balok;

5 < d/b < 6: sisi tekan harus dikekang secara menerus sepanjang balok;

6 < d/b < 7: pengekang penuh setinggi balok harus dipasang untuk setiap selang 2.400 mm kecuali bila kedua sisi tekandan tarik dikekang secara bersamaan atau bila sisi tekan balok dikekang pada seluruh panjangnya oleh lantai dan padatumpuan-tumpuannya diberi pengekang lateral untuk mencegah rotasi;

d/b > 7: kedua sisi tekan dan tarik dikekang secara bersamaan pada seluruh panjangnya.

Page 48: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturDalam perhitungan lendutan, faktor komposit, CE, di bawah ini dapatdigunakan dalam menentukan kekakuan balok kayu masif; dengan catatanbahwa komponen struktur merupakan gabungan dari balok-balok sejajardengan ukuran tinggi maksimum 300 mm, spasi maksimum 600 mm (pusat-ke-pusat), dan ditutup dengan panel-panel truktural setebal 12 mm ataulebih:CE = 1,00 untuk komponen yang digabung menggunakan paku,CE­ = 1,10 untuk komponen yang digabung menggunakan perekat danpaku,CE = 1,15 untuk komponen yang digabung menggunakan perekat.

Page 49: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturTahanan geser terkoreksi dari suatu balok, V’, dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

atau

Fv’ adalah kuat geser sejajar serat terkoreksi

I adalah momen inersia balok untuk arah gaya geser yang ditinjau

b adalah lebar penampang balok

Q adalah momen statis penampang terhadap sumbu netral

Untuk penampang persegi panjang dengan lebar b, dan tinggi d, persamaan menjadi:

QIb'F'V v=

bd'F'V v32

=

Page 50: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturPada penampang di sepanjang takikan dari sebuahbalok persegi panjang setinggi d, tahanan geserterkoreksi pada penampang bertakik dihitung sebagai:

dengan d adalah tinggi balok tanpa takikan dan dnadalah tinggi balok di dalam daerah takikan.

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

ddbd'F'V n

nv32

Page 51: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturApabila suatu sambungan pada balok persegipanjang menyalurkan gaya yang cukup besarsehingga menghasilkan lebih dari setengah gayageser di setiap sisi sambungan maka tahanan geserhorisontal terkoreksi dihitung sebagai berikut:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

ddbd'F'V e

ev32

Page 52: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturSebagai alternatif, apabila seluruh sambungan terletaksejauh lebih dari 3d dari ujung balok maka tahanangeser horisontal terkoreksi dapat dihitung sebagai:

dengan x adalah jarak sambungan dari ujung balok.ev

ev

bd'Fd

dxbd'F'V

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

631

32

Page 53: Struktur Kayu 1.pdf

Perencanaan LenturTahanan puntir terkoreksi, Mt’, dari suatu balok persegi panjang masif dihitung sebagai:

b adalah lebar penampang balok (ukuran sisi yang lebih kecil)d adalah tinggi penampang balok (ukuran sisi yang lebih besar)Ftv’ adalah kuat puntir terkoreksi

Untuk penampang balok tak persegi panjang, tahanan puntir terkoreksi dihitung berdasarkananalisis puntir elastis linier menggunakan Ftv’ sebagai kuat geser puntir maksimum.

b,dFdbM

'tv'

t 813

22

+=

Page 54: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh 1Rencanakan Sebuah Gelagar Jembatan kayu yang dipasang dengan cara sendi – rol . panjang 4 meter dengan Jarak Antar Gelagar 1.25 meter dan beban yang terjadi adalah sebagai berikut :Beban Kendaraan Merata (D) = 0.5 KN/m2Beban Terpusar (T) = 5 KNKayu yang ada Jenis E15

Page 55: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh 1

Data KayuE15

Ft = 31 Mpa (σtr)

Koreksi Tahanan

Lentur = 0.85

Geser = 0.75

Layan = 0.8

Fl’ =32x 0.8 x 0.85 = 21.76 Mpa

Fv’= 5.1x 0.8 x 0.75 = 3.06 Mpa

Analisa GayaBeban Mati :

Karena tidak ada Profil asumsikan

Profil terlebih dahulu atau

memberikan SF ke Beban Lain

Beban Hidup

Q = 0.5 KN/m2 x 1.25 =0.625 KN/m

SF = 1.2 (asumsi ) Q’ = 0.75 KN/m

Sendi – Rol

Momen = (1/8)Ql^2 = 1.5 KNm (Ce)

Geser = QxL /2 = 1.5 KN

Torsi = 0 Axial = tidak ada

Analisa GayaBeban Terpusat:

T = 5 KN

Sendi – Rol

Momen = (1/4)TL = 5KNm (Ce)

Geser = P /2 = 2.5 KN

Torsi = 0 Axial = tidak ada

Page 56: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh 1

Q

Beam

M maks = 1.5 KNmGeser = 1.5 KN

P M maks = 5 KNmGeser = 2.5 KN

M maks = 6.5 KNmGeser= 4 KN

Page 57: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh 1Perhitungan

Mmaks = 6.5 KNm

= 6.500.000 Nmm

Geser = 4 KN

= 4. 000 N

Cek Terhadap Lentur

Asumsi b = 2/3 hWx =(1/6)x (2/3)h x h^2= (1/9)h^3

Wx = Mmaks / Fl = 6500000/21.76

(1/9) h^3 =298713.2 mm

H = 139 mm ambil 150 mm

B = 100 mm

Cek Geser

Fv = (3/2) x V / (b.h)

Fv = (3/2) x 4000 /(100 x 150)

Fv = 0.4 N/mm^2

Syarat Geser Fv = 3.06 (OK)

bd'F'V v32

=

Cek Ulangdengan ProfilSebenar

Beban Mati = 150 x 100 x bv kayu

Qdead = 0.150 x 0.100 x 12

=0.18 KN/m2

Q total = 0.18 + 0.5

= 0.68 KN/m2

Q merata =0.68 x 1.25 =0.85 KN/m

M = 1.7 + 5 = 6.7 KNm

Page 58: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh 1

PerhitunganMmaks = 6.7 KNm

= 6.700.000 Nmm

Geser = 4.2 KN

= 4. 200 N

Cek Terhadap Lentur

Wx=(1/6) . 100 .150^2 = 375000 mm^3

Fl = M/Wx = 17.8 Mpa (OK)

Cek Geser

Fv = (3/2) x V / (b.h)

Fv = (3/2) x 4200 /(100 x 150)

Fv = 0.42 N/mm^2

Syarat Geser Fv = 3.06 (OK)

bd'F'V v32

=

HASIL

PROFIL 100 x 150

Page 59: Struktur Kayu 1.pdf

Contoh 1

LendutanLendutan akibat Q merata

I = (1/12)x100x150^3 = 28125000 mm^4

E = 14000 ƒ = (5/384)(Q . L^4)/(EI)

= (5/384) (0.85 x 4000^4) /(14000. 28125000)

= 7.19 mm

LendutanLendutan akibat P Terpusat

I = (1/12)x100x150^3 = 28125000 mm^4

E = 14000 ƒ = (1/48)(P . L^3)/(EI)

= (1/48) (5000 x 4000^4) /(14000. 28125000)

= 16.9 mm

Total Lendutan = ƒ merata + ƒ terpusat = 24.09 mmSyarat L /250 = 4000 /250 = 16 mm ------- Tidak Aman di Lendutan, Ganti Profil

Page 60: Struktur Kayu 1.pdf

Balok Lengkung

Page 61: Struktur Kayu 1.pdf

Balok LengkungTahanan momen balok melengkung berpenampang persegi panjang akibat beban terbagi rata simetrisyang geometrinya menyudut serta non prismatis. dibatasi berdasarkan kondisi tegangan radial yaitusebesar:

M’ = b (dc)2Fr’/6Ksr

M’ adalah tahanan momen terkoreksi di tengah bentang, N-mmb adalah lebar komponen struktur, mmdc adalah tinggi penampang di puncak, mmFr’ adalah kuat radial terkoreksi, MPaFr’ = Frt’ bila tegangan radial adalah tarik, MPaFr’ = Frc’ bila tegangan radial adalah tekan, MPa. (Frc’ harus diambil sama denganFc⊥’, kuat tekan tegak lurus serat terkoreksi, MPa)

Page 62: Struktur Kayu 1.pdf

Balok LengkungKsr adalah faktor tegangan radialKsr = Kgr [A + B (dc/Rm) + C(dc/Rm)2]

= KgrKar

A, B, dan C adalah konstanta-konstanta yang bergantung pada sudut permukaan atas yang non prismatis, ρT, dan harus diperoleh dari Tabel 10.6.2.2-1Kgr = X – Y (dc/Dm), adalah faktor reduksi yang bergantung pada bentuk komponenstruktur yang ditentukan sesuai dengan Tabel 10.6.2.2-2.Rm adalah jari-jari kelengkungan komponen struktur di tengah-tinggi penampang, mmL/Lc adalah perbandingan antara panjang total komponen struktur terhadap panjang bagiankomponen struktur yang melengkungdc/Rm adalah perbandingan antara tinggi penampang di tengah bentang terhadap radius tengah-tinggi komponen struktur

Page 63: Struktur Kayu 1.pdf

Balok LengkungDefleksi balok melengkung yang menyudut dan non prismatis di tengah bentang ditentukan menggunakan persamaan berikut:

Δc = 5wL4/32E’bdeb3

Keterangan:

W adalah beban kerja terdistribusi merata, dinyatakan dalam N/mm

L adalah panjang bentang, mm

Ew’ adalah modulus elastisitas lentur rerata terkoreksi, MPa

b adalah lebar, mm

deb adalah tinggi efektif

deb = (de + dc)(0,5 + 0,735 tan θΤ) – 1,41 (dc) tan θB

de adalah tinggi penampang di ujung bentang, mm

dc adalah tinggi penampang di tengah bentang, mm

θΤ adalah kemiringan permukaan atas, derajat

θB adalah kemiringan permukaan bawah di ujung, derajat

Page 64: Struktur Kayu 1.pdf

Balok Pelengkung

Page 65: Struktur Kayu 1.pdf

Balok Lengkung

Tahanan lentur nominalM’ = Mx’ = SxFbx’

Interaksi momen dan gaya aksial di pelengkung

012

,M

M'P

P'xb

bx

c

u ≤⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

λφλφ

Page 66: Struktur Kayu 1.pdf

KOMBINASIbelaku untuk komponen struktur yang memikul:Beban lentur terhadap kedua sumbu utamanya dan/atau kombinasibeban lentur dan aksial, baik tarik maupu tekan; danKolom yang mengalami pembebanan eksentris.Pada butir ini faktor tahanan penampang, φ, ditentukan sebagaiberikut:Lentur φb = 0,85Tarik sejajar serat: φt = 0,80Tekan sejajar serat φc = 0,90

Page 67: Struktur Kayu 1.pdf

KOMBINASI

Page 68: Struktur Kayu 1.pdf

KOMBINASI

Tarik - Lentur

Page 69: Struktur Kayu 1.pdf

KOMBINASI

Tekan Lentur

Page 70: Struktur Kayu 1.pdf

KOMBINASISisi tarik (dianggap terjadi interaksi stabilitas lateral):

Sisi tekan (interaksi dengan gaya aksial tarik akanmeningkatkan tahanan penampang terhadap tekuktorsi lateral):

01,M

M

MM

'TT

'yb

uy'sb

ux

f

u ≤++λφλφλφ

01

1

62 ,

MMM

M

M

TdM

eb

ux'yb

uy'xb

uux≤

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

φλφ

λφ

Page 71: Struktur Kayu 1.pdf

KONSOL PENDEKKolom dengan konsol pendek

Kolom tak terkekang atau bagian tak terkekang kolom dengan konsol pendek yang terletak di seperempat tinggi yang diatas, direncanakan terhadap dua bebanekivalen sebagai berikut:Pindahkan beban aksial yang bekerja pada konsol pendek, Pa, sedemikiansehingga bekerja sebagai beban konsentris pada ujung kolom, bersama denganbeban-beban konsentris lainnya yang bekerja di sepanjang kolom; danTambahan beban transversal, Ps, di tengah tinggi kolom tak terkekang atau bagiantak terkekang kolom dalam bidang yang ditinjau, dan besarnya:

23

u

abrbs l

PleP =

Page 72: Struktur Kayu 1.pdf

KONSOL PENDEKIbr adalah jarak dari bawah ujung kolom tak terkekang atau bagian takterkekang kolom sampai sisi bagian atas konsol pendek, mmeb adalah eksentrisitas beban yang bekerja pada konsol pendek, yaitu jarakhorisontal dari titik kerja beban ke titik pusat penampang kolom, mmIu adalah panjang kolom tak terkekang untuk arah tekuk yang sesaui denganarah momen pada konsol pendek, mm

Selanjutnya, k9olom direncanakan sebagai komponen struktur balok-kolomBila konsol pendek tidak terletak di seperempat tinggi yang diatas dari kolom takterkekang atau bagian tak terkekang kolom maka harus dilakukan analisis yang rasional atau dihitung dengan persamaan (11.4-1) tapi dengan menggunakan nilaiIbr = 0,75 lu.

Page 73: Struktur Kayu 1.pdf

LENDUTANBatasan lendutan

Disamping alkibat deformasi komponen struktur, lendutan dapat terjadi krn pergeseran padasambungan-sambungan. Untuk membatasi perubahan-perubahan bentuk struktur bangunan secaraberlebihan, sehingga pergeseran masing-masing komponen struktur terjadi sekecil mungkin.Lendutan strukur bangunan akibat berat sendiri dan uatan tetap dibatasi sebagai berikut:

Untuk balok-balok pada struktur bangunan yang terlindung, lendutan maksimum, fmax < 1/300 l.Untuk balok-balok pada struktur bangunan yang tidak terlindung, lendutam maksimum, fmax < 1/400 l.Untuk balok-balok pada konstruksi kuda-kuda, antara lain gording dan kasau, lendutan maksimum, fmax <1/200 l.Untuk struktur rangka batang yang tidak terlindung, lendutan maksimum, fmax < 1/700 l.

Yang mana l adalah panjang bentang bersih.

Page 74: Struktur Kayu 1.pdf

PERENCANAAN KUDA -KUDABerikut ini akan ditampilkan Langkah Kerja Perencanaan Kuda – Kuda

Diketahui sebuah kuda kuda dengan Panjang Bentang = 5 meter, Ketinggian = 1 meter. Jarak Antar Gording = 1.5 meter. Kayu Tipe E15. Bahan Atap = Genteng Metal. Posisi di Ketinggian 15 meter dr permukaan

Page 75: Struktur Kayu 1.pdf

PERENCANAAN KUDA - KUDALangkah Kerja

1. Definisikan Detail Rencana2. Tentukan Beban yang Bekerja3. Desain Gording4. Tentukan Beban P per titik Gording5. Analisa Truss6. Desain Profil7. Recheck Beban P -- Jika Prencana < Psebenar lakukan analisa Truss Lagi

Jika Prencana > Psebenar analisa keekonomisannya

8. Cek Lendutan

Page 76: Struktur Kayu 1.pdf

PERENCANAAN KUDA - KUDADefinisikan Detail Rencana

Detail – Detail yaitu :1. Material Pembentuk

E = ………….. Mpaσ = ………… Mpa

2. Jarak Gording dan Kuda – KudaJAG = ………….. mmJKK = ………… mm

3. Kemiringan Atapφ = ………….. Derajat

Definisikan Beban Rencana

1. Beban Mati1. Rencana Profil Gording2. Rencana Profil Kuda-Kuda3. Beban Material Atap4. Beban Kasau dan Reng

2. Beban Hidup1. Beban Kerja

3. Beban Angin

Page 77: Struktur Kayu 1.pdf

PERENCANAAN KUDA - KUDA

Desain Gording

Page 78: Struktur Kayu 1.pdf

PERENCANAAN KUDA - KUDA

Kombinasi

Page 79: Struktur Kayu 1.pdf

PERENCANAAN KUDA - KUDA

Menentukan P tiap TitikP = P(gording+atap) + P (profil kuda-kuda asumsi)

1/2P 1/2PP

PP

Page 80: Struktur Kayu 1.pdf

PERENCANAAN KUDA -KUDA

Analisa TrussMetode Titik SimpulMetode CremonaSoftware

Hasil Analisa TrussNilai Batang TarikNilai Batang Tekan

Additional SoftwareLendutan

Page 81: Struktur Kayu 1.pdf

PERENCANAAN KUDA -KUDA