STRUKTUR KAYU BERDASARKAN STANDAR TATA CARA PERENCANAAN KONSTRUKSI KAYU UNTUK BANGUNAN GEDUNG (SNI KAYU) TAHUN 2002
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT KALIMANTAN SELATAN Arie Febry Fardheny, MT
[email protected]
SAMBUNGAN
PENAMPANG BERGANDA TTerhadap h d Sumbu S b X–X A = (2b). H Ix = (1/12) (2b) h^3
Terhadap Sumbu Y – Y A = (2b). H Ix = (1/12) (2b) (2b)^3 3
PENAMPANG BERGANDA
PENAMPANG BERGANDA
PENAMPANG BERGANDA A = 4 b. h Ix = 4 . (1/12) b. h^3
4 4
PENAMPANG BERGANDA
PENAMPANG BERGANDA
CONTOH 1
CONTOH SOAL (a)
CONTOH SOAL (b)
CONTOH 2
SAMBUNGAN
Terdiri dari 2 Jenis yaitu : Sambungan
Mekanis
Sambungan
Sambungan
yang hanya menggunakan material kayu. kayu
Non Mekanis (Baut, Paku dan Pasak)
Sambungan
yang menggunakan tambahan
SAMBUNGAN
Tujuan Sambungan : Menyambung
2 Batang Kayu menjadi satu Memperbesar penampang kayu Estetika Kemudahan Pelaksanaan
APLIKASI SAMBUNGAN PENAMPANG
APLIKASI SAMBUNGAN PENAMPANG
APLIKASI SAMBUNGAN PENAMPANG
APLIKASI SAMBUNGAN PENAMPANG
APLIKASI SAMBUNGAN PENAMPANG
APLIKASI SAMBUNGAN PENAMPANG
APLIKASI SAMBUNGAN PENAMPANG
APLIKASI SAMBUNGAN PENAMPANG
APLIKASI SAMBUNGAN PENAMPANG
SAMBUNGAN MEKANIS
Sambungan Menerus
SAMBUNGAN MEKANIS
Sambungan Tegak Lurus
SAMBUNGAN MEKANIS
Sambungan Menyudut
SAMBUNGAN MEKANIS
Sambungan Kombinasi
SAMBUNGAN MEKANIS
Sambungan Tegak Lurus
SAMBUNGAN MEKANIS
Sambungan Gigi Tunggal dan Ganda
SAMBUNGAN MEKANIS
Sambungan pada komponen struktur kayu atau dari satu komponen struktur k kayu k komponen ke k struktur t kt kau k lainnya l i t di i atas terdiri t elemen l penyambung b (pelat buhul, pelat penyambung, pelat pengikat, siku dan pelat pendukung) dan alat sambung (cincin belah, pelat geser) atau alat pengencang (paku, jjepretan, p ,p pasak,, sekrup, p, baut,, sekrup p kunci,, dan sistem alat p pengencang g g sejenis). Sambungan harus direncanakan sedemikian sehingga: Zu < λ φz Z Z’ dimana Zu adalah tahanan perlu sambungan, λ adalah faktor waktu yang berlaku sesuai dengan Tabel 6.3-2, φz = 0,65 adalah faktor tahanan sambungan, dan Z’ Z adalah tahanan terkoreksi sambungan
Faktor Koreksi Sambungan Kondisi Terkoreksi =
Kondisi Acuan x
Z’ = Z’w =
Z Zw
Z’ = Z’w =
Z Zw
FK Diafragma
FK Aksi Kelompok
FK Geometri
Paku, pasak
Cdi
FK Kedalaman Penetrasi
FK Serat Ujung
Cd
Cog Ceg
Cd
Ceg
Cd
Ceg Ceg
FK Pelat Sisi
Cm Cm
Sekrup
Z’ =
Z
Cg
Z’ = Z’w =
Z Zw
Cg
Z’// = Z’⊥ =
Z// = Z⊥ =
Cg Cg
Baut CΔ Sekrup kunci kunci, pen CΔ Pelat geser, cincin belah CΔ CΔ
Cd Cd
FK Paku Miring
Cst
SAMBUNGAN MEKANIS
Desain Sambungan Gigi Tunggal Pada sambungan gigi tunggal, dalamnya gigi, tm, tidak boleh melebihi sesuatu batas, yaitu (lihat Gambar C1) tm < 1/3 h, yang mana h adalah tinggi komponen struktur mendatar. Panjang kayu muka lm harus memenuhi lm > 1,5 , h,, tetapi p jjuga g lm > 200 mm.
SAMBUNGAN MEKANIS Tahanan geser pada bagian kayu muka dapat dihitung sebagai berikut,
N u cos α ≤ λφv
lmbFv' 1 + 0 ,25
lm em
Nu
adalah gaya tekan terfaktor,
α
adalah sudut antara komponen struktur diagonal terhadap komponen struktur mendatar,
φv
adalah faktor tahanan (lihat tabel di depan)
λ
adalah faktor waktu (lihat tabel di depan)
lm
adalah panjang kayu muka,
b
adalah lebar komponen struktur mendatar,
Fv’
adalah kuat geser sejajar serat terkoreksi,
em
adalah eksentrisitas pada penampang neto akibat adanya coakan sambungan.
SAMBUNGAN GIGI TUNGGAL
tm em
Lm
SAMBUNGAN MEKANIS Langkah Perhitungan : 1. Tentukan tm (tm ≤ 1/3 h) ambil tm = 1/3 h 2. Tentukan lm dengan syarat lm ≥ 1.5 h atau lm ≥ 200 mm (ambil yang terbesar ) 3. Hitung Kekuatan Geser N u cos α ≤ λφv
lmbFv' 1 + 0 ,25
lm em
Contoh Soal RRencanakanlah k l h Sambungan S b Gi i Gigi Tunggal dengan Sudut 40 derajat , Grade Kayu E 15 dengan ukuran Ka yang Kayu ang akan menumpu men mp berukuran : H = 120 mm B = 80 mm Gaya Tekan = 40 KN
Jawab : 1. Menentukan tm tm = 1/3 h = 1/3 . 120 = 40 mm 2. Menentukan lm lm = 1.5 h = 1.5 x 120 = 180 mm lm = 200 mm diambil 200 mm 3 Cek Gaya Geser
Contoh Soal
Data Grade E 15
Fv = 5.1 Mpa
φv (tekan ) = 0.9 χ = 0.8 ((ruang g umum))
Perhitungan Geser : Nu cos α = 40000 . Cos 40 = 30641 N Menghitung em (eksentrisitas) em = ½ h – ½ tm = ½ .120 – ½. 40 = 40 mm
λφv
lm bFv' 1 + 0,25
lm em
= (0.8) x(0.9) x
Nu cos > NOT OK
200.(80).(5.1) = 26112 200 1 + 0.25 40
Contoh Soal
Untuk itu lm akan direvisi
Direvisi menjadi
Lm = 300 mm
λφv
lmbFv' 1 + 0,25
lm em
= (0.8) x(0.9) x
Nu cos < OK
300.(80).(5.1) = 30653.2 300 1 + 0.25 40
SAMBUNGAN MEKANIS
Desain Sambungan Gigi Majemuk
Pada sambungan gigi majemuk, terdapat dua gigi dan dua panjang muka yang masing-masing diatur sebagai berikut (lihat Gambar C2), dalamnya gigi pertama, tm1 > 30 mm dalamnya gigi kedua, tm2 > tm1 + 20mm, namun tm2 < 1/3 h panjang kayu muka pertama, lm1 > 200 mm dan lm1 > 4 tm1 yang ya g mana a a h ada adalah a tinggi gg komponen o po e sstruktur u u mendatar. e da a .
SAMBUNGAN MEKANIS
Tahanan geser pada bagian kayu muka yang pertama dihitung sebagai berikut,
1,25 N u cos α
Fm1 lm1bFv' ≤ λφv l Fm1 + Fm 2 1 + 0 ,25 m1 em1
dan, tahanan geser pada bagian kayu muka yang kedua dihitung berikut ini,
N u cos α ≤ λφv
lm 2bFv' l 1 + 0 ,25 m em
Nu
α
φv λ Im Im1 Im2 Fm
adalah g gaya y tekan terfaktor,, adalah sudut antara komponen struktur diagonal terhadap komponen struktur mendatar, adalah faktor tahanan adalah faktor waktu adalah panjang kayu muka rerata, adalah panjang kayu muka yang pertama, adalah panjang kayu muka yang kedua, adalah luas bidang tumpu
SAMBUNGAN MEKANIS
em adalah eksentrisitas rerata pada penampang neto akibat adanya d coakan k sambungan, b em1 adalah eksentrisitas bagian kayu muka pertama pada penampang neto akibat adanya coakan sambungan, Fm1 adalah luas bidang tumpu bagian kayu yang pertama, Fm2 adalah luas bidang tumpu bagian kayu yang kedua, b adalah lebar komponen p struktur mendatar,, Fv’ adalah kuat geser sejajar serat terkoreksi.
S b Sambungan gigi i i majemuk j k hanya h di j k digunakan dianjurkan di k bila bil α > 45°. 45°
GIGI MAJEMUK tm1 tm2
em1 em
lm1
lm2
SAMBUNGAN MEKANIS Langkah g Perhitungan g : 1. Tentukan tm1 (tm1 ≥ 30 mm) 2. Tentukan tm2 tm 2 ≥ tm1 + 20 tm2 ≤ 1/3 h Îambil yang terkecil 3. Tentukan lm1 dengan syarat Lm1 ≥ 200 mm lm1 ≥ 4 tm 4. Tentukan lm2 lm 2 ≥ 2. lm1
Hitung Geser Muka 1 Fm1 lm1bFv' 1,25 N u cos α ≤ λφv l Fm1 + Fm 2 1 + 0 ,25 m1 em1 Dan Geser Muka 2
lm 2bFv' N u cos α ≤ λφv l 1 + 0 ,25 25 m em
Contoh Soal
Rencanakanlah Sambungan Gigi Tunggal dengan Sudut 60 derajat , Grade Kayu E 15 dengan ukuran Kayu yang akan menumpu berukuran : H = 120 mm B = 80 mm
Gaya Tekan = 40 KN
1. Menentukan tm1 = 30 mm 1 2. Menentukan tm2 1. Tm2 = 20 + 20 = 40 mm 2. Tm2 = 1/3 h = 1/3 . 120 = 40 mm Tm2 = 40 mm 3. Menentukan lm1 1. Lm1 = 200 mm 2. Lm1 = 4.40 = 160 mm Lm1 = 300 mm 4. Menentukan lm2 lm2 = 2. 300 = 600 mm
Contoh Soal
Cek Geser Muka 1 1,25 N u cos α
Fm1 lm1bFv' ≤ λφv l Fm1 + Fm 2 1 + 0 ,25 m1 em1
FFm1 1 = b. b tm1 1 = 80x30 80 30 =240 240 mm Fm2 = b . Tm2 = 80x 40 = 320
1,25 N u cos α
λφv
Fm1 240 = (1.25) x(40000). cos(60) = 10714 Fm1 + Fm 2 (240 + 320)
lm1bFv' 300.80.(5.1) = (0.8)(0.9) = 33006 300 l 1 + 0.25 1 + 0,25 m1 45 em1
OK
Cek Geser Muka 2 lm 2bFv' N u cos α ≤ λφv l 1 + 0,25 m em
em1 = 1/2h-1/2tm1 = 45 mm
N u cos α = 40000. cos(60) = 20000
em =1/2 /2 h – ½ tm2 2 = 40
lm 2bFv' 600.80.(5.1) λφv = (0.8).(0.9) = 37106 lm 600 1 + 0,25 1 + 0.25 40 em
OK
SAMBUNGAN NON MEKANIS
SAMBUNGAN BAUT SAMBUNGAN PAKU SAM NGAN PASAK SAMBUNGAN ASA Ketentuan
berikut ini berlaku untuk perencanaan sambungan menggunakan alat pengencang dari jenis pasak baja termasuk baut, sekrup kunci, pen, dan pasakk berdiameter b di 6 3 mm < D < 25 mm 6,3
SAMBUNGAN BAUT Kelemahan K l h Baut B : Efisiensi Rendah Deformasi Besar
SAMBUNGAN BAUT LLubang b penuntun t harus h dib t dibuat dengan seksama. Untuk baut, lubang penuntun tidak boleh lebih besar daripada D + 0,8 mm bila D < 12,7 mm, D + 1,6 mm bila D > 12,7 mm. Lubang penuntun untuk pen harus dibuat antara D hingga (D – 0,8 mm), dimana D adalah diameter pen
Lubang penuntun untuk sekrup kunci harus dibor dengan cara sebagai berikut: •Lubang untuk daerah tak berulir harus memiliki diameter yang sama dengan diameter batang takberulir dan kedalaman yang sama dengan daerah takberulir. •Lubang L b penuntun t untuk t k daerah d h berulir b li harus h memiliki iliki panjang minimum sepanjang batang berulir dari sekrup kunci dan berdiameter sama dengan fraksi diameter batang berulir berikut ini: G > 0,60 0 60 0,50 < G < 0,60 G < 0,50
= (0,65) (0 65) D hingga hi (0 85) D (0,85) = (0,60) D hingga (0,75) D = (0,40) D hingga (0,70) D
dimana G adalah berat jenis kayu dan D adalah diameter batang berulir dari sekrup kunci.
SAMBUNGAN BAUT
Bila baut atau kepala sekrup kunci atau mur menumpu pada material kayu atau material yang berasal dari kayu maka harus dipasang ring standar, kayu, standar pelat baja, baja atau jenis ring baja lainya di antara material kayu tersebut dan kepala baut atau kepala sekrup kunci atau mur. Diameter luar minimum ring harus 2,5 kali diameter batang baut atau sekrup kunci. Ketebalan minimum ring adalah 3,2 mm.
SAMBUNGAN BAUT
SAMBUNGAN BAUT Beban Sejajar Arah Serat Jarak Tepi (bopt) Im / D < 6 (lihat Catatan 1) Im / D > 6 Jarak Ujung (aopt) Komponen Tarik Komponen Tekan S Spasi i ((sopt) Spasi dalam baris alat pengencang Jarak antar baris alat pengencang Beban Tegak Lurus Arah Serat Jarak Tepi (bopt) Tepi yang dibebani Epi yang tidak dibebani Jarak Ujung (aopt) Spasi (sopt) Spasi dalam baris alat pengencang Jarak antar baris alat pengencang: Im / D < 2 2 < Im / D < 6 Im / D > 6
Ketentuan Dimensi Minimum 1,5 D yang terbesar dari 1,5 D atau ½ jarak antar baris alat pengencang tegak lurus serat 7D 4D 4D 1,5 D < 127 mm (lihat Catatan 2 dan 3) Ketentuan Dimensi Minimum 4D 1,5 D 4D Lihat Catatan 3 2,5 D (lihat Catatan 3) (5 Im + 10 D) / 8 (lihat Catatan 3) 5 D (lihat Catatan 3)
• Im adalah panjang pasak pada komponen utama pada suatu sambungan atau panjang total pasak pada komponen sekunder pada sua suatuu sa sambungan. bu ga . • Diperlukan spasi yang lebih besar untuk sambungan yang menggunakan ring. • Untuk alat p pengencang g g sejenis j pasak, spasi tegak lurus arah serat antar alat-alat pengencang terluar pada suatu sambungan tidak boleh melebihi 127 mm,, kecuali bila digunakan pelat penyambung khusus atau bila ada ketentuan mengenai perubahan dimensi kayu
SAMBUNGAN BAUT
SAMBUNGAN BAUT
Contoh Soal Desain D i lah l h jumlah j l h Baut B yang digunakan, diameter baut yang dig nakan adalah 27.9 digunakan 27 9 mm atau 1.1”
Contoh Soal Sehingga Kekuatan Baut :
Diameter Baut = 27,9 mm λb = b/d = 120/27.9 = 4.30 Lihat Tabel rumus terdekat λb =4.3
Sudut 0 derajat (Kg) S = 100 x 2.79 x 12 x (1-0.6 sin 0) = 3348 S = 200 x 2.79 2 79 x 12 x (1-0.6 (1 0 6 sin 0) = 6696 S = 430 x 2.79^2 x (1-0.35 sin 0) = 3347 Ambil A bil P reaksi k i Terbesar= T b = 1326 1326,57 57 Kg K Ambil S Baut Terkecil = 3347 Kg N = P/S = 1326 1326.57 57 / 3347 = 0.39 0 39 buah Pakai 1 Buah Baut
Contoh Soal Sehingga Kekuatan Baut : Sudut 34.99 derajat (Kg) S = 100 x 2.79 x 12 x (1-0.6 sin 34.99) = 2196 S = 200 x 2.79 2 79 x 12 x (1-0.6 (1 0 6 sin 34 34.99) 99) = 4392 S = 430 x 2.79^2 x (1-0.35 sin 34.99) =2675 Ambil P reaksi Terbesar= 1251.48 Kg Ambil S Baut Terkecil = 2196 Kg N = P/S = 1251.48 / 2196 = 0.56 buah Pakai 1 Buah Baut
Contoh Soal Sehingga Kekuatan Baut : Sudut 90 derajat (Kg) S = 100 x 2.79 x 12 x (1-0.6 sin 90) = 1339.2 S = 200 x 2.79 2 79 x 12 x (1-0.6 (1 0 6 sin 90) = 2678.4 2678 4 S = 430 x 2.79^2 x (1-0.35 sin 90) =2175 Ambil P reaksi Terbesar= 1440.94 Kg Ambil S Baut Terkecil = 1339.2 Kg N = P/S = 1440.94 / 1339.2 = 1.08 buah Pakai 2 Buah Baut
Contoh Soal
Contoh Soal
SAMBUNGAN PAKU
SAMBUNGAN PAKU
Paku adalah logam keras berujung runcing, umumnya terbuat dari baja yang digunakan untuk melekatkan dua bahan dengan baja, menembus keduanya. Paku umumnya ditembuskan pada bahan dengan menggunakan palu atau nail gun yang digerakkan oleh udara bertekanan atau dorongan ledakan kecil. Pelekatan oleh paku terjadi dengan adanya gaya gesek pada arah vertikal dan gaya tegangan pada arah lateral. Ujung paku kadang ditekuk untuk mencegah paku keluar.
SAMBUNGAN PAKU
SAMBUNGAN PAKU S =1/2 b d Fc S =3.5d^2 Fc
untuk b ≤ 7d untuk b ≥ 7d
S = b d Fc untuk b ≤ 7d S =7d^2 Fc untuk b ≥ 7d
b = tebal kayu d = diameter paku Fc = Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
SAMBUNGAN PAKU
SAMBUNGAN PAKU
SAMBUNGAN PAKU
Contoh Soal Tentukanlah Jumlah Paku yyang g digunakan untuk menyambung Kayu menjadi 1 sejajar. Grade Kayu E 15 ukuran kayu 120 x 80 mm. Gaya Tekan yang terjadi : 10 KN. Paku yang ada berdiameter 3.4 mm
p E 15 Î Fc = 13 Mpa Jenis Tampang : Tampang 1 1. Cek Ketebalan B = 80 mm 7d = 7 x 3.4 = 23.8 mm (b > 7d) 2. Tentukan kuat 1 Paku S =1/2 b d Fc = ½ . 80 . (3.4) . 13 = 1768 N 3. N paku = 10000// 1768 6 =5.65 6 = 6 buah
Contoh Soal Tentukanlah Jumlah Paku yyang g digunakan untuk menyambung Kayu menjadi tampang 2 Grade Kayu E 15 ukuran kayu 120 x 80 mm. Gaya Tekan yang terjadi : 10 KN. Paku yang ada berdiameter 3.4 mm
p E 15 Î Fc = 13 Mpa Jenis Tampang : Tampang 2 1. Cek Ketebalan B = 80 mm 7d = 7 x 3.4 = 23.8 mm (b > 7d) 2. Tentukan kuat 1 Paku S =b d Fc = 80 . (3.4) . 13 = 3536 N 3. N paku = 10000/ 3536 =2.82 = 3 buah
BAUT ATAU PAKU ?
Sekrup Bentuk ulir pada batangnya berfungsi untuk membentuk ikatan yang lebih kuat pada kayu. Untuk hasil terbaik, kayu induk harus dilubangi dengan ukuran sebesar diameter inti sekrup dan kayu tambahan dilubangi sebesar ukuran diameter sekrup k bagian b i lluar. Dengan D adanya d ulir li tersebut, b aplikasi lik i sekrup k membutuhkan b hk waktu k lebih l bih lama l d daripada i d paku. k yang hharus diperhatikan pada aplikasi sekrup adalah lubang obeng kepala sekrup. Kepala sektup harus tetap utuh dan baik sehingga bisa dipakai pada waktu membuka atau menutup sekrup kembali. Paku Hanya terdapat guratan pada leher paku dan penampang kepala paku. Guratan pada kepala paku berfungsi agar martil tidak tergelincir pada waktu memasukkan paku dan guratan pada leher paku berfungsi untuk menambah daya ikat paku ke dalam kayu setelah seluruh badan paku terbenam terbenam. Aplikasi paku jauh lebih cepat daripada sekrup dengan daya ikat yang lebih rendah. Dan dengan alat bantu tangan saat ini, dalam hitungan detik kita bisa membenamkan beberapa paku sekaligus. Tidak perlu dibuat lubang 'pre-drilling' karena paku lebih mudah dibenamkan. Kekurangan paku berada pada daya ikatnya terhadap kayu. Ketika terjadi penyusutan kayu, ikatan antara paku dan kayu menjadi berkurang. Selain itu paku jarang bisa digunakan kembali ketika dicabut dari kayu karena bengkok atau permukaan kepala paku mnjadi lebih licin. Hal ini tidak terjadi pada sekrup. Untuk jenis pekerjaan yang membutuhkan kecepatan dan pekerjaan tersebut tidak akan ada perubahan, maka paku adalah alat pengikat yang paling tepat. Atau sebagai alat pengikat sementara, paku bekerja sangat baik dan praktis. Jika anda membutuhkan konstruksi yang membutuhkan daya ikat lebih baik maka sekrup adalah pilihan yang lebih baik daripada paku dengan konsekuensi waktu lebih lama. Kerapihan hasil kerja bisa dibilang sama karena jika melihat dari lubang yang dihasilkan p paku justru j lebih kecil dan lebih mudah ditutupi p dengan g wood filler. (tersadur ( dari Tentang g Kayu) y )
SAMBUNGAN PASAK
SAMBUNGAN PASAK
SAMBUNGAN PASAK