perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
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 Teknik Pada 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
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
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
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK Muhammad Rosa Ma’ali, 2013, Analisis Perilaku Prototip Struktur Rangka Kuda-Kuda Laminated Veneer Lumber (LVL) Kayu Sengon. Skripsi. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Kebutuhan kayu sebagai material konstruksi umumnya dipenuhi dari penebangan kayu yang mempunyai kualitas yang baik dan umur kayu yang tua sehingga terjadi penggundulan hutan karena kecepatan pertumbuhan kayu tidak sebanding dengan kecepatan penebangan atau pemanfaatan kayu. Salah satu alternatif untuk mengatasi masalah tersebut yaitu penggunaan Kayu Laminated Veneer Lumber (LVL) kayu sengon karena kayu sengon ini merupakan kayu yang masa panennya singkat yaitu 5-10 tahun sehingga dapat terjamin ketersediaannya. Rangka kudakuda merupakan suatu susunan rangka batang yang berfungsi menahan beban atap dan beban sendiri sekaligus memberikan bentuk atap sebuah bangunan. Semakin berat rangka kuda-kuda maka semakin besar dimensi kolom yang menopang dibawahnya. Penggunaan kayu LVL sengon ini diharapkan dapat menghasilkan kuda-kuda ringan karena hanya memiliki berat jenis 0,41 g/cm3 sehingga perlu adanya penelitian mengenai hal tersebut. Penelitian ini dilakukan dengan menguji tekan 2 benda uji struktur rangka kudakuda LVL kayu sengon. Pengujian tekan dilakukan dengan membebani secara sentris perlahan-lahan pada masing-masing titik buhul yang sudah diklem sampai benda uji tidak mampu lagi dalam menerima beban tambahan. Hasil penelitian menunjukan bahwa rangka kuda-kuda LVL kayu sengon terjadi kegagalan kestabilan hanya pada salah satu batang saja yaitu pada batang di daerah dekat perletakan. Struktur rangka kuda-kuda tidak bisa mengalami tekuk global secara sempurna dan hanya mengalami tekuk lokal sedangkan batang pada bagian lain beserta sambungan masih belum terjadi kegagalan. Struktur rangka kuda-kuda terbukti masih aman untuk digunakan sebagai konstruksi tetapi untuk kapasitas tekuk batang ganda masih belum mampu mencapai beban secara maksimal. Kegagalan kapasitas tekuk kuda-kuda LVL kayu sengon pada pengujian terjadi pada nilai terkecil pengujian tekuk batang ganda tanpa klos yang sudah dilakukan pada penelitian sebelumnya. Defleksi yang terjadi pada pengujian bergerak naik secara linier akan tetapi terdapat perbedaan yang cukup besar dengan defleksi teoritis yaitu sekitar 10 mm. Kata Kunci : Laminated Veneer Lumber, struktur rangka kuda-kuda
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT Muhammad Rosa Ma’ali, 2013, Behavior Prototypes Analysis of Laminated Veneer 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 the timber that has a good quality and the age old wood causing deforestation for timber. This happen because the growth rate is not proportional to the speed of logging or timber utilization. One alternative to overcome this problem is the use of Sengon Laminated Veneer Lumber (LVL) Wood because this is a short timber harvest time is 5-10 years so it can be guaranteed availability. Easel frame is a truss structure that serves to hold the roof loads and loads itself while providing a form of the roof of a building. Increasingly severe order the easel frame, the greater dimension of the column that sustains below. Use of Sengon LVL lumber is 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 frame structure of LVL sengon. Testing is done at the expense of the press centric slowly at each knot point that has been clamped to the specimen till no longer able to accept the additional burden. The results showed that the framework LVL sengon easels occurs stability failure only on one rod that is only in the area close to the stem placement. Easel frame structure can not be perfect global buckling and local buckling only while the stem and its connection to other parts failures still occur. Easel frame structure still proved safe for use as construction but for a double rod buckling capacity is still not able to reach to the maximum load. Failure buckling capacity LVL wooden horses sengon on testing occurs at the smallest value of the test rod bend double without klos has been done in previous studies. Deflection that occurs in testing linearly moving up but there is a considerable difference with the theoretical deflection of approximately 10 mm. Keywords: Laminated Veneer Lumber, easel frame structure
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
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,
commit to user
vii
Desember 2013
Penyusun
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
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 commit to user 2.2.8. Kekuatan Batang Tekan .................................................................................. 15
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
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
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
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
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
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
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
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 commit to user Gambar 3.14. Transducer ………………………………..………………………. 46
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
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
commit to user
xiii
