6. EVALUASI KEKUATAN KOMPONEN 6.1. Pendahuluan Pada
dasarnya kekuatan komponen merupakan bagian terpenting dalam
perencanaan konstruksi rangka batang ruang, karena jika komponen tidak dapat menahan beban yang bekerja, maka hal ini berarti kegagalan pada seluruh struktur. Kekuatan komponen meliputi kekuatan batang dan kekuatan sambungan. Oleh karena itu, dalam perencanaan struktur rangka batang maka kekuatan yang harus diperhitungkan meliputi dimensi batang serta dimensi sambungan. Dalam pemanfaatan bambu sebagai komponen pada konstruksi rangka batang ruang, maka perhitungan kekuatan harus memperhitungkan kekuatan buluh bambu berdasarkan dimensinya. Selanjutnya sambungan yang berfungsi untuk meneruskan beban juga harus direncanakan dimensinya sesuai dengan beban yang akan dipikulnya. 6.2. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menghitung kekuatan maksimum yang dapat diterima oleh komponen dengan memperhitungkan kekuatan buluh bambu dan kekuatan sambungan. Selanjutnya hasil perhitungan teoritis dibandingkan dengan hasil penelitian empiris. 6.3. Ruang Lingkup Penelitian Untuk perhitungan kekuatan komponen, perhitungan dibatasi pada pemanfaatan bambu tali dengan diameter 4 cm dan 6 cm dengan panjang 100 cm dan 125 cm. Selanjutnya dalam penelitian ekperimen yang dilakukan dibatas hanya pada pemakaian bambu berdiameter 4 cm dengan panjang sampel 60 cm. 6.4. Bahan dan Metode 6.4.1. Bahan dan Alat Pada perhitungan teoritis digunakan bambu tali dengan diameter 4 cm dan 6 cm dengan panjang 100 cm dan 125 cm, sedangkan pada penelitian empiris digunakan bambu tali berdiameter 4 cm dengan panjang 60 cm. Untuk pengujian empiris terhadap kekuatan sambungan, dibuat sampel menggunakan bambu tali berdiameter 4 cm yang berasal dari Depok, Bogor, dengan baut berdiameter 6 mm, lengkap dengan mur, ring yang terbuat pelat baja dengan tebal 2 mm serta kayu kayu meranti merah (Shorea sp.) sebagai pasak (Gambar 6.1.).
Gambar 6.1. Sampel yang diuji (gambar tampak) Alat yang digunakan untuk pengujian kekuatan sambungan adalah Universal Testing Machine (UTM) Senstar pada Laboratorium Pengujian Bahan Bangunan Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Departemen Pekerjaan Umum, Cileunyi, Bandung. 6.4.2. Metodologi Kekuatan komponen ditentukan dengan menghitung beban yang dapat ditahan oleh buluh bambu serta kekuatan sambungan yang direncanakan. Beban yang dihitung adalah beban yang dapat dipikul oleh komponen rangka batang ruang, baik gaya tekan maupun gaya tarik. Kekuatan sambungan dihitung dengan analisa mekanika. (1) Kekuatan Tarik Komponen dihitung dengan menggunakan tiga persamaan; yaitu : (a) Kekuatan tarik buluh bambu P1 = A .
σ tarik
……………………………………………………… (6.1.) = Kekuatan tarik buluh bambu (kg)
dengan : P1
= Luas penampang (cm2)
A
σ tarik = Tegangan tarik ijin bambu (kg/cm2) (b) Kekuatan tarik sambungan P2 = π.d.h. τ
………………………………………………………… (6.2.)
dengan P2 = Kekuatan tarik sambungan (kg) d
= Diameter dalam buluh bambu (cm)
h = Panjang bidang geser (cm) = tegangan geser ijin buluh bambu (kg/cm2)
τ
(c) Kekuatan tekan pasak kayu P3 = π.(d12-d22). σ
............................................................................. (6.3.)
= Kekuatan tekan pasak kayu
dengan P3
σ
tk
tk
= Tegangan tekan ijin kayu (kg/cm2)
d1
= Diameter luar pasak (cm)
d2
= Diameter lubang pasak (cm)
Selanjutnya kuat tarik komponen yang dipergunakan adalah nilai terkecil di antara P1, P2 dan P3 berdasarkan hasil perhitungan.
69
Berdasarkan hasil pengujian sifat dasar bambu, diketahui bahwa kuat tarik sebesar 57 MPa, jauh lebih besar dari kuat geser yang hanya sebesar 2,5 MPa, maka dalam perhitungan kuat tarik komponen Persamaan 6.1. tidak diperhitungkan. Hal ini mengingat nilai dipilih adalah nilai yang terkecil. Oleh karena itu, dalam perhitungan kuat tarik komponen, Persamaan 6.1. dapat diabaikan.
(2) Kuat Tekan Komponen Perhitungan kekuatan tekan komponen didasarkan pada peri laku tekuk buluh bambu, sehingga yang menjadi acuan adalah persamaan 4.12.
σ cr =
P.ω A.σ tekan ≤ σ tk , sehingga P = A ω
...................................................... (6.4.)
6.5. Analisis Analisis data dikelompokkan menjadi dua; yaitu (1) perhitungan analisa teoritis terhadap kekuatan tarik dan kekuatan tekan maksimum yang dapat dibebankan pada komponen dan (2) perhitungan analisa kekuatan sampel berdasarkan teori yang kemudian dibandingkan dengan kekuatan komponen berdasarkan ekperimen yang dilakukan. Untuk analisa teoritis, bambu berdiameter 4 cm dan 6 cm digunakan baut berdiameter 6 mm dengan panjang baut maksimum diasumsikan 20 cm. Berdasarkan hal tersebut dalam perhitungan kekuatan maksimum komponen akan dibatasi dengan h (tinggi bidang geser) maksimum sebesar 10 cm. Untuk perhitungan kekuatan sampel digunakan h = 5 cm (Gambar 6.2.), sehingga dalam analisa perhitungan selain dihitung h maksimum, dihitung juga besarnya beban yang dapat diterima komponen jika h = 5 cm dengan panjang komponen 100 cm dan diameter bambu 4 cm. Data yang diperoleh dari hasil penelitian eksperimen dianalisa dengan statistik deskriptif sederhana yang meliputi nilai rata-rata, maksimum, minimum, standar deviasi dan koefisien variasi. Selanjutnya data kuat tekan dan kuat tarik komponen hasil penelitian dibandingkan dengan kekuatan komponen hasil perhitungan.
70
t =0,5cm
baut φ 6mm D =4 cm d=3cm
Gambar 6.2. Sampel yang diuji (ambar potongan)
5cm
h=5cm
6.6. Hasil dan Pembahasan Perhitungan
kekuatan
kekuatan
komponen
memperhatikan sifat fisik dan mekanik bambu
secara
analisis
dengan
(Bab 3) serta dimensi sambungan
maksimum yang dapat dibuat, maka kekuatan maksimal komponen dapat dihitung. Dalam perhitungan kekuatan maksimal sampel, diasumsikan bahwa panjang baut yang tersedia 20 cm, sehingga panjang bidang geser maksimal yang dapat dibuat adalah 10 cm. Dengan memasukkan data sambungan pada Persamaan 6.2. sampai 6.4, maka diperoleh kekuatan maksimal komponen seperti terlihat pada Tabel 6.1. Tabel 6.1. Kekuatan maksimal komponen berdasarkan perhitungan Dimensi D= t= L= A= I= r= E σtkn λ ω Ptekan hit= σtrk Ptarik buluh τ h Ptarik geser
D = 6 cm, L = 100 cm 6,00 0,50 100,00 8,64 32,92 1,95 8300,00
D = 6 cm, L = 125 cm 6,00 0,50 125,00 8,64 32,92 1,95 8300,00
D = 4 cm, L = 100 cm 4,00 0,50 100,00 5,50 8,59 1,25 8300,00
D = 4 cm, L = 125 cm 4,00 0,50 125,00 5,50 8,59 1,25 8300,00
127,00 51,21 1,73 922,38
127,00 64,02 1,84 867,24
127,00 80,00 1,97 501,43
600
600
5181,00 25,00 10 3925,00
Sampel*)
Satuan
4,00 0,50 60,00 5,50 8,59 1,25 8300,00
cm cm cm cm2 cm4 cm kg/cm2
127,00 100,00 2,12 465,95
127,00 48,00 1,70 581,07
kg/cm2
600
600
600
kg/cm2
5181,00 25,00 10
3297,00 25,00 10
3297,00 25,00 10
3297,00 25,00 5
3925,00
2355,00
2355,00
1177,50
kg kg/cm2 cm kg
kg
*) dimensi sampel : D = 4 cm, L = 100 cm dan h = 5 cm
71
Berdasarkan hasil pengujian tarik dan tekan terhadap sampel yang berupa Berdasarkan hasil pengujian tarik dan tekan terhadap sampel yang berupa komponen, diperoleh hasil yang dapat dilihat pada Tabel 6.2., sementara data lengkap hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 12.
Tabel 6.2. Data pengujian kekuatan komponen P tarik (kg) P tekan (kg)
max 1515 3349
min 1041 2356
rata-rata 1284 2776
n 8 8
SD 157,6 413,3
CV(%) 12,3 14,9
Dalam perhitungan kuat tarik komponen sampel didapat 1.177,5 kg, sementara dari hasil pengujian terhadap sampel didapat tiga buah sampel yang nilai kuat tariknya di bawah hasil perhitungan. Hal ini diduga karena kurang sempurnanya pembuatan sampel, yaitu tidak terpasangnya ring pada bagian bawah pasak kayu. Hal ini terlihat dari bentuk kerusakan seperti terlihat pada Gambar 6.3.(a). Pada kasus ini terlihat bahwa kerusakan sambungan terjadi pada hancurnya pasak kayu. Secara umum, berdasarkan nilai rata-rata kekuatan tarik sampel sebesar 1284 kg yang berarti lebih besar dari hasil pehitungan sebesar 1.177,5 kg. Pada kelompok sampel dengan kuat tarik yang besar kerusakan sampel terjadi pada dinding bambu sebelah dalam seperti terlihat pada Gambar 6.3.(b). Dalam perhitungan kuat tekan komponen, pada sampel diperoleh nilai kuat tekan sebesar 395 kg, sementara dari hasil pengujian diperoleh nilai rata-rata 2.776 kg dengan nilai kuat tekan minimum sebesar 2.356 kg. Hal ini berarti faktor keamanannya cukup besar.
(a)
(b) Gambar 6.3. Kerusakan pada sampel uji tarik. 72
6.7. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan terhadap kekuatan hasil perhitungan secara teoritis serta kekuatan hasil pengujian, maka dapat disimpulkan : 1.
Nilai kuat tarik hasil perhitungan dalam penggunaan perlu diperhitungkan faktor keamanan, karena nilai yang diperoleh berdasarkan hasil pengujian sampel ada beberapa nilai yang di bawah nilai kuat tarik hasil perhitungan.
2.
Nilai kuat tekan komponen hasil perhitungan teoritis cukup aman digunakan, karena jika dibandingkan dengan nilai rata-rata hasil pengujian, diperoleh faktor keamanan lebih dari 4.
3.
Dalam pembuatan komponen harus dilakukan dengan teliti, mengingat kekuatan sambungan, terutama kuat tarik sangat ditentukan oleh kelengkapan detail sambungan.
73
