eksperimen persen kekuatan sambungan memakai plat baja dan ...

EKSPERIMEN PERSEN KEKUATAN SAMBUNGAN MEMAKAI PLAT BAJA DAN KAYU DENGAN MEMIKUL MOMEN PADA BALOK BERDASARKAN PKKI NI-5-2002 (EKSPERIMENTAL) TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

OLEH : HERRY HADIST SYAHPUTRA 06 0404 110

SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA 2011

Universitas Sumatera Utara

EKSPERIMEN PERSEN KEKUATAN SAMBUNGAN MEMAKAI PLAT BAJA DAN KAYU DENGAN MEMIKUL MOMEN PADA BALOK BERDASARKAN PKKI NI-5-2002 TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil Disusun Oleh :

HERRY HADIST SYAHPUTRA 06 0404 110

Dosen Pembimbing :

Ir. Besman Surbakti, MT NIP. 195410121980031004

Diketahui : Ketua Departemen Teknik Sipil

Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : 19591224191031002



LEMBAR PENGESAHAN

EKSPERIMEN PERSEN KEKUATAN SAMBUNGAN MEMAKAI PLAT BAJA DAN KAYU DENGAN MEMIKUL MOMEN PADA BALOK BERDASARKAN PKKI NI-5-2002 TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil Disusun Oleh : HERRY HADIST SYAHPUTRA 06 0404 110

Dosen Pembimbing : Ir. Besman Surbakti, MT NIP. 195410121980031004 Penguji I

Penguji II

Penguji III

Prof.Dr.Ing.Johannes Tarigan NIP : 19591224191031002

Ir. Rajamin Tanjung NIP :

Ir.Robert Panjaitan NIP :

Mengesahkan : Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : 19591224191031002



KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang strukturDepartemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul “EKSPERIMEN PERSEN KEKUATAN SAMBUNGAN MEMAKAI PLAT BAJA DAN KAYU DENGAN MEMIKUL MOMEN PADA BALOK BERDASARKAN PKKI NI-5-2002”. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1.

Bapak Ir.Besman Surbakti,M.T selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

2.

Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.

Bapak Ir. Syahrizal M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4.

Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5.

Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.


6.

Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda H.Sukidi dan Ibunda Hj.Rukiyem

yang telah memberikan motivasi, semangat dan nasehat

kepada saya.Saudara saya,Kak Henny,Kak Dini,Bang Rudi,Kak Tuty yang telah banyak membantu saya. 7.

Buat saudara/i seperjuangan 06 Radi,Tami , Fahim, Ucup, Rivana, Atta, Agung, Khoir, Rahmat, Ajir, Parto, Afif, Sawal, Riky, Budi, Angga, Tosek, Haikal, Royhan, Ijul, Anggi, Alvi, Ajo 06, Gafar, Andi, Ibal, Avril, Fauzi, Maman, Wynda, Didik, Diana, Ani, Irin, Yovanka, Nurul, Citra, Dina, abang-abang dan kakak senior 03 dan adik-adik 07, Ari Manalu, Harli Rait, dan yang lainnya,adik 09 Bambang Kennedy, Ryan, Afis, Boma, Ajo 09, Usuf 09, Ucok, Irsyad, Denni, Azam, Onja, Mia serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2006 dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

8.

Buat Mas Subandi dan ibu serta bapak kantin beton.

9.

Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata

sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya

mengharapkan saran dan kritik yang

membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.


Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, April 2011 Penulis

( Herry Hadist Syahputra)


ABSTRAK

. Dalam perkembangannya penggunaan kayu sebagai bahan struktur harus dapat dimanfaatkan secara maksimal dan ekonomis, maka aturan perencanaan telah ditetapkan agar keamanan tetap terjamin. Dalam penelitian ini menggunakan jenis kayu durian karena mudah di dapat dan mutunya juga tergolong baik. Penelitian

berjudul

“Eksperiman Persen Kekuatan Memakai Plat Baja Dan Kayu Memikul Momen Pada Balok Berdasarkan PKKI NI-5_2002”. Ini bertujuan untuk meneliti perilaku dan membandingkan kekuatan ( Ppatah )masing – masing pemodelan sambungan (kayu dengan penyambung kayu dan kayu dengan penyambung pelat baja) dan mendapat faktor keamanan sambungan. Dari hasil penelitian didapat bahwa kayu durian terletak pada kode mutu E10 dengan Elastisitas Lentur 11000 Mpa, kuat tekan sejajar serat 204.688 kg/cm²,berat jenis 0.521 gr/cm³,dan kadar air 25.782%.Dan dari pengujian diperoleh hasil pada sambungan penyambung kayu diperoleh P patah = 160 Kg,pada sambungan penyambung pelat baja 2 mm P patah P patah

rata  rata

rata  rata

= 190 Kg,pada sambungan penyambung pelat baja 4 mm

= 180 Kg.Diperoleh kenaikan kuat lentur pada pelat baja dibandingkan

dengan kayu sebesar 19% untuk pelat baja 2 mm dan 13% untuk pelat baja 4 mm. Key words: Kayu,Baja,Sambungan,Komposit,Kuat Lentur,PKKI NI 5-2002.


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...............................................................................................

i

ABSTRAK .................................................................................................................

iii

DAFTAR ISI .............................................................................................................

iv

DAFTAR TABEL .....................................................................................................

vii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................

viii

DAFTAR NOTASI....................................................................................................

ix

BAB I

PENDAHULUAN ....................................................................................

1

I.1

Latar Belakang..................................................................................

1

I.2

Perumusan Masalah ..........................................................................

2

I.3

Maksud dan Tujuan ..........................................................................

3

I.4

Pembatasan Masalah .........................................................................

4

I.5

Metodologi Penulisan .......................................................................

4

STUDI PUSTAKA ...................................................................................

7

II.1 Umum ..............................................................................................

7

II.2 Sifat Fisis Dan Mekanis kayu ............................................................

12

II.2.1 Sifat Fisis ..............................................................................

12

II.2.1.1 Berat Jenis Kayu .....................................................

12

II.2.1.2 Kadar Air (Kadar Lengas) Kayu .............................

14

BAB II

II.2.1.3 Pengerutan dan Pengembangan Kayu ..................... 15


II.2.2 Sifat Mekanis ........................................................................

16

II.2.2.1 Keteguhan Tarik .....................................................

16

II.2.2.2 Keteguhan Tekan ....................................................

17

II.2.2.3 Keteguhan Geser ....................................................

18

II.2.2.4 Keteguhan Lengkung (Lentur) ................................

18

II.2.2.5 Keteguhan Belah ....................................................

19

II.3.1 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis ............

25

II.3.2 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Visual ...............

26

II.4 Sifat Bahan Baja. ..............................................................................

28

II.5 Konstruksi Komposit. .......................................................................

29

II.6 Sambungan Mekanis. ........................................................................

30

II.6.1 Perencanaan Sambungan .......................................................

34

II.6.2 Perihal Faktor Koreksi Sambungan ........................................

35

II.6.3 Faktor Waktu untuk Sambungan ............................................

36

II.6.4 Alat Pengencang, Alat Sambung dan Elemen Penyambung ...

36

II.6.5 Berat Jenis .............................................................................

36

II.6.6 Tahanan pada Komponen Struktur di Daerah Sambungan ......

37

II.6.7 Penempatan Alat Pengencang ................................................

37

II.6.8 Alat Penyambung Baut ..........................................................

39

II.6.8.1 Pemasangan Alat Pengencang .................................

39

II.6.8.2 Lubang Penuntun ....................................................

39


II.3

II.6.8.3 Ring........................................................................ 39

BAB III

BAB IV

II.6.9 Tahanan Terhadap Gaya Lateral ............................................

41

II.6.9.1 Tahanan Lateral Acuan Satu Irisan .........................

41

II.6.9.2 Tahanan Lateral Acuan Dua Irisan ..........................

43

II.6.9.3 Tahanan Lateral Terkoreksi ....................................

44

METODOLOGI PENELITIAN .............................................................

46

III.1 Persiapan Penelitian.............................................................................

46

III.2 Pelaksanaan Pengujian

................................................................

46

III.2.1 Pemeriksaan Kadar Air .........................................................

47

III.2.2 Pemeriksaan Berat Jenis ........................................................

48

III.2.3 Pengujian Kuat Tekan ..........................................................

49

III.2.4 Pengujian Kuat Lentur pada Kondisi Ultimate .......................

51

III.2.5 Pengujian Elastisitas ..............................................................

52

III.2.5 Pengujian Sambungan Memikul Momen dan Gaya Lintang...

54

ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN .....................

57

IV.1 Hasil Penelitian..................................................................................

57

IV.1.1 Hasil Penelitian Physical dan Mechanical Properties Kayu ...

57

IV.1.1.1 Penelitian Kadar Air ...............................................

57

IV.1.1.3 Penelitian Kuat Tekan Sejajar Serat ........................

59


IV.1.1.4 Penelitian Elastisitas Kayu

..............................

60 IV.1.1.5 Penelitian Kuat Lentur Kayu ...................................

67

IV.1.1.6 Kesimpulan Hasil Penelitian Physical dan Mechanical Properties Kayu ................................................

68

IV.2 Pengujian Sambungan dengan Alat Sambung Baut Memikul Momen Dan Gaya Lintang

…………... ...........................................

71

IV.2.1

Menggunakan Section Modulus ..............................

71

IV.2.2

Menentukan Beban Terpusat Pada Sambungan .......

72

IV.2.3

Perhitungan Teoritis Kuat Lentur Pada Kayu Sebagai Penyambung .............................................

IV.2.4

74

Perhitungan Teoritis Kuat Lentur Pada Pelat Baja Sebagai Penyambung .............................................

78

IV.3 Hasil Eksperimental Sambungan Baut Memikul Momen Dan

BAB V

Gaya Lintang di Laboratorium ....................................... …………...

84

KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................

103

V.1 Kesimpulan........................................................................................

103

V.2 Saran.................................... ..............................................................

104

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


DAFTAR TABEL

Tabel II.1

Nilai Kuat Acuan (MPa) Berdasarkan Atas Pemilahan Secara Mekanis pada Kadar Air 15 % ...........................................................................

25

Tabel II.2

Nilai Rasio Tahanan ............................................................................

27

Tabel II.3

Cacat Maksimum untuk Setiap Kelas Mutu Kayu ................................

28

Tabel II.4

Keberlakuan Faktor Koreksi ................................................................

35

Tabel II.5

Jarak Tepi, jarak Ujung dan Persyaratan Spasi Sambungan Baut..........

40

Tabel II.6

Tahanan Lateral Acuan Satu Baut (Z) untuk Satu Alat Pengencang dengan Satu Irisan yang Menyambung Dua Komponen ...........................

Tabel II.7

42

Tahanan Lateral Acuan Satu Baut (Z) untuk Satu Alat Pengencang dengan Dua Irisan yang Menyambung Tiga Komponen ...........................

43

Tabel IV.1

Hasil Penelitian Kadar Air ...................................................................

57

Tabel IV.2

Hasil Penelitian Berat Jenis ..................................................................

58

Tabel IV.3

Hasil Penelitian Kuat Tekan Sejajar Serat ............................................

59

Tabel IV.4

Hasil Penelitian Elastisitas ...................................................................

60

Tabel IV.5

Perhitungan Tegangan-Regangan Kayu Sampel 1 ................................

61

Tabel IV.6


61

Tabel IV.7


62

Tabel IV.8

Rangkuman Penelitian Kayu ................................................................

68

Tabel IV.9

Tahanan Lateral Acuan Satu Buah Baut Pada Sambungan Satu Irisan .

76

Tabel IV.10

Tahanan Lateral Acuan Satu Buah Baut Pada Sambungan Dua Irisan .

81

Tabel IV.11

Sampel Kayu Utuh ..............................................................................

84

Tabel IV.12

Sampel Kayu Dengan Kayu Sebagai Penyambung ..............................

87

Tabel IV.13

Sampel I Kayu Dengan Pelat Baja 2 mm Sebagai Penyambung .........

89

Tabel IV.14

Sampel II Kayu Dengan Pelat Baja 2 mm Sebagai Penyambung ........

91


Tabel IV.15

Sampel I Kayu Dengan Pelat Baja 4 mm Sebagai Penyambung .........

93

Tabel IV.16

Sampel II Kayu Dengan Pelat Baja 4 mm Sebagai Penyambung ........

95


DAFTAR GAMBAR Gambar I.1

Sampel Penelitian ................................................................................

6

Gambar II.1

Bentuk Gambar Arah Tangensial, Radial dan Longitudinal ..................

10

Gambar II.2

Batang Kayu yang Menerima Gaya Tarik P .........................................

16

Gambar II.3

Batang Kayu Menerima Gaya Tekan Sejajar Serat ...............................

17

Gambar II.4

Batang Kayu yang Menerima Gaya Tekan Tegak Lurus Serat..............

17

Gambar II.5

Batang Kayu yang Menerima Gaya Geser Tegak Lurus Arah Serat, Fv.

18

Gambar II.6

Batang Kayu yang Menerima Beban Lengkung ...................................

19

Gambar II.7

Hubungan Antara Beban Tekan dengan Deformasi untuk Tarikan dan Tekanan ..............................................................................................

21

Gambar II.8

Tegangan Tekan dan Tegangan Tarik ..................................................

23

Gambar II.9

Geometri Sambungan Baut ..................................................................

38

Gambar III.1 Sampel Penelitian Kadar Air ................................................................

47

Gambar III.2 Sampel Penelitian Berat Jenis ..............................................................

48

Gambar III.3 Sampel Penelitian Kuat Tekan .............................................................

50

Gambar III.4 Sampel Penelitian Kuat Lentur ............................................................

51

Gambar III.5 Penempatan Dial Beban pada Sampel ..................................................

53

Gambar IV.1 Grafik Tegangan-Regangan dari Pengujian Sampel 1...........................

63

Gambar IV.2 Grafik Regresi Linear Tegangan-Regangan dari Pengujian Sampel 1 ...

63


64


64


65


65


Gambar IV.7 Sambungan Kayu Dengan Alat Sambung Baut ....................................

71

Gambar IV.8 Sambungan Ditengah Bentang .............................................................

72

Gambar IV.9 Sambungan Kayu Sebagai Penyambung ..............................................

74

Gambar IV.10 Sambungan Pelat Baja Sebagai Penyambung .......................................

78

Gambar IV.11-IV.19Grafik Hubungan Beban Dan Deformasi.....................................

86-100


DAFTAR NOTASI

E

adalah modulus elastisitas lentur, Mpa

Fb

adalah kuat lentur, Mpa

Fc

adalah kuat tekan tegak lurus serat, Mpa

Fe

adalah kuat tumpu kayu, N/mm2

G

adalah berat jenis kayu, gr/cm3

W

adalah kadar air, %

N

adalah jumlah sampel

nf

adalah jumlah baut

Fy

adalah tegangan leleh baja, N/mm2 Fyb

Fyb

adalah tegangan leleh baut, N/mm2

P

adalah beban batas, kg

A

adalah luas penampang, m2

D

adalah diameter baut, mm

Ø

adalah faktor tahanan

CM

adalah faktor koreksi layanan basah

Ct

adalah faktor koreksi.

Cf

adalah faktor koreksi ukuran

Cg

adalah faktor aksi kelompok

Cp

adalah faktor kestabilan kolom

V

adalah volume sampel, m3

Wx

adalah berat kering udara, gr

Sd

adalah standart deviasi


Z

adalah tahanan lateral acuan

f

adalah penurunan

Fc┴

adalah kuat tekan tegak lurus serat, MPa

Z

adalah tahanan lateral acuan satu paku, N

ts

adalah tebal kayu sekunder, mm

Fem

adalah kuat tumpu kayu utama, N/mm2

Fes

adalah kuat tumpu kayu samping, N/mm2

Z’

adalah tahanan lateral terkoreksi

λ

adalah angka kelangsingan

λ

adalah faktor waktu = 1.0

L

adalah panjang bentang, cm

b

adalah lebar sampel, cm

h

adalah tinggi sampel, cm

Ew

adalah modulus elastis lentur,MPa
