TUGAS AKHIR KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS
BAB I PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG Dunia konstruksi di Indonesia mengalami perkembangan yang sangat pesat. Saat ini, di berbagai tempat dibangun gedung-gedung betingkat, jembatan layang, jalan, dan lain-lain. Oleh karena itu, sangat dibutuhkan inovasi dalam hal IPTEK khususnya dalam bidang Sipil agar dapat mengikuti perkembangan zaman yang sangat cepat. Konstruksi Sipil memiliki peran yang sangat penting dalam menunjang kehidupan masyarakat. Contohnya, rumah digunakan sebagai tempat tinggal masyarakat, jalan digunakan sebagai sarana penunjang transportasi masyarakat, gedung-gedung perkantoran digunakan sebagai tempat masyarakat bekerja untuk mencari nafkah bagi keluarga, dan masih banyak lagi konstruksi sipil yang berperan dalam kehidupan masyarakat. Salah satu keahlian teknik sipil yang fokus untuk mempelajari hal-hal yang berkaitan dengan desain bangunan seperti rumah, gedung, jembatan, adalah bidang keahlian Struktur. Bidang Struktur juga memiliki tiga bahasan pokok berkaitan dengan bahan yang digunakan dalam konstruksi, yaitu beton, baja, dan kayu. Ketiga bahan tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Oleh karena itu, diperlukan analisis sebelum menentukan bahan konstruksi yang akan digunakan, apakah dari beton, baja, atau kayu. Tabel 1 perbandingan bahan Sifat Homogen
Beton / Heterogen
Baja
Kayu
Homogen
Homogen
Isotrop
Anisotrop
Heterogen Isotrop / Anisotrop
Isotrop
Berdasarkan table di atas, dapat dilihat bahwa beton memiliki sifat heterogen (bahan pembentuknya, dari agregat, semen, air) dan isotrop, artinya kekuatan tarik beton pada sumbu vertikal dan horizontalnya sama. Baja memiliki sifat homogen (bahan pembentuknya Muchamad Ramdhan (15004099)
I-1
TUGAS AKHIR KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS
sejenis) dan isotrop, artinya kekuatan tarik baja pada sumbu vertikal dan horizotalnya sama. Kayu memiliki sifat homogen dan anisotrop, artinya kekuatan kayu pada sumbu vertikal dan horizontalnya tidak sama. Salah satu kebutuhan pokok masyarakat adalah kebutuhan “papan” (tempat tinggal). Pada umumnya, rumah dibuat dari bahan beton atau kayu, sangat jarang bangunan rumah tinggal yang terbuat dari baja karena harganya akan sangat mahal. Kebutuhan kayu sebagai bahan baku untuk berbagai keperluan terus meningkat. Demikian pula untuk keperluan bahan bangunan. Kayu-kayu yang beredar di pasaran sebagian besar berasal dari hutan alam yang dikelompokkan atas jenis-jenis komersial seperti kamper, bangkirai, keruing, kayu campuran (borneo). Karena kecepatan antara pemanenan dan penanaman tidak seimbang, menyebabkan pasokan kayu dari hutan alam kian menurun baik volume maupun mutunya yang mengakibatkan harga kayu menjadi relatif mahal. Berbagai upaya telah dilakukan dalam mengatasi keterbatasan jumlah pasokan kayu hutan antara lain dengan mengalihkan perhatian kepada jenis-jenis kayu yang berasal dari hutan rakyat atau hutan tanaman, terutama sebagai bahan baku industri pengolahan kayu, baik yang berskala kecil maupun besar. Demikian pula untuk keperluan bahan bangunan dan industri barang kerajinan. Oleh sebab itu, kayu yang berasal dari hutan tanaman maupun hutan rakyat yang potensinya cukup besar diharapkan dapat memenuhi kebutuhan kayu untuk berbagai keperluan tersebut. Di sisi lain, kayu yang dihasilkan dari hutan tanaman dan hutan rakyat pada umumnya merupakan jenis kayu cepat tumbuh (fast growing), seperti kayu mangium, mahoni, rasamala, gmelina, sengon dan lain-lain. Jenis-jenis kayu tersebut relatif bermutu rendah karena selain berumur muda, juga mengandung banyak cacat seperti mata kayu, miring serat, cacat bentuk dan sebagainya. Sehingga untuk dapat memenuhi persyaratan bahan konstruksi bangunan diperlukan teknologi yang tepat sesuai dengan tujuan penggunaannya. Sebagai bahan konstruksi bangunan, kayu sudah dikenal dan banyak dipakai sebelum orang mengenal beton dan baja. Dalam pemakaiannya kayu tersebut harus memenuhi syarat : mampu menahan bermacam-macam beban yang bekerja dengan aman dalam jangka waktu Muchamad Ramdhan (15004099)
I-2
TUGAS AKHIR KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS
yang direncanakan; mempunyai ketahanan dan keawetan yang memadai melebihi umur pakainya; serta mempunyai ukuran penampang dan panjang yang sesuai dengan pemakainnya dalam konstruksi. Salah satu kendala yang ada pada pemakaian kayu hutan tanaman atau hutan rakyat adalah ukuran dan mutu kayu yang dihasilkan sangat bervariasi sehingga pemakai (user) seringkali merasa kesulitan dalam memilih jenis dan ukuran yang akan dipakai. Oleh karena itu perlu adanya upaya lain yaitu pemasyarakatan/pengenalan jenis dan ukuran kayu yang dihasilkan dari hutan rakyat tersebut. Sampai abad ke-20 sebagian besar dari hampir semua bangunan perumahan dan struktur bangunan komersial dibangun dari kayu. Karena masih berlimpahnya sumber kayu menyebakan hampir semua struktur bangunan perumahan, jembatan, bangunan komersial ringan, pabrik dan tiang menggunakan kayu solid. Sekarang bangunan tersebut lebih banyak menggunakan bahan kayu struktural yang lebih modern. Misalnya lantai, dinding, atap untuk konstruksi ringan umumnya dibuat dari papan kayu atau panel kayu. Kayu untuk keperluan bangunan umumnya dari kelas kuat I, II dan III dengan rasio kekuatan terhadap berat yang cukup tinggi, serta mempunyai kelas awet I atau II. Bila dari kelas awet III atau di bawahnya, maka kayu tersebut harus diawetkan terlebih dahulu. Dalam tugas akhir ini akan dibahas lebih khusus tentang konstruksi sipil dari bahan kayu. Oleh karena itu, perlu diperhatikan berbagai hal dalam pembuatan konstruksi kayu. Salah satu acuan dalam melakukan desain struktur kayu adalah Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (PKKI) tahun 1961. Penggunaan kayu sebagai bahan bangunan mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan Kayu : a) Kemudahan untuk didapat dan relatif murah harganya dibandingkan bahan bangunan lain seperti beton dan baja. b) Pengerjaannya mudah tanpa alat-alat berat khusus, misalnya mudah dipotong, dihaluskan, dilubangi, diukir, ataupun disambung sebagai bahan konstruksi. c) Bentuknya indah alami sehingga sering diexpose serat-seratnya sebagai hiasan ruang,misalnya kayu jati. Muchamad Ramdhan (15004099)
I-3
TUGAS AKHIR KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS
d) Isolasi panas, sehingga rumah yang banyak menggunakan bahan kayu akan terasa sejuk nyaman. e) Isolasi listrik. f) Tahan zat kimia ,seperti asam dan garam dapur. g) Ringan, mengurangi berat sendiri dari bangunan sehingga dapat menghemat ukuran pondasinya. h) Serba guna, artinya dapat dipakai sebagai konstruksi bangunan maupun sebagai alat bantu kerja sementara atau bekisting. i) Bekasnya masih dapat dipakai lagi untuk keperluan lain Kerugian penggunaan kayu : a) Kekuatan dan keawetan kayu sangat tergantung dari jenis dan umur pohonnya, sedangkan kayu yang ada di perdagangan sulit ditaksir umurnya b) Cepat rusak oleh pengaruh alam, hujan/air menyebabkan kayu cepat lapuk, panas matahari menyebabkan kayu retak-retak c) Mudah terbakar dan menimbulkan api sehingga konstruksi yang banyak memakai bahan kayu kalau terbakar sulit dipadamkan d) Dapat dimakan serangga-serangga kecil seperti rayap, bubuk dan kumbang. e) Dapat berubah bentuknya, menyusut atau memuai tergantung kadar air yang dikandungnya. Bila kandungan airnya banyak, kayu akan memuai, sebaliknya kalau kering kayu akan menyusut f) Kekuatan kayu tidak seragam, walaupun dari jenis pohon kayu yang sama, ini disebabkan adanya cacat kayu seperti adanya mata-kayu, arah serat yang tidak lurus atau cacat bawaan lainnya.
1.2. MAKSUD DAN TUJUAN Maksud dan tujuan dari tugas akhir ini, yaitu: a. Memahami perbedaan desain kuda-kuda dengan menggunakan balok monolit dan kayu lapis dengan pendekatan klos b. Mampu melakukan desain kuda-kuda balok monolit dan kayu lapis dengan pendekatan klos. Muchamad Ramdhan (15004099)
I-4
TUGAS AKHIR KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS
c. Dapat membandingkan besarnya kekuatan geser balok monolit dan kayu lapis baik secara berdasarakan hasil pengujian di laboratorium d. Dapat memberikan rekomendasi desain dalam mengatasi keterbatasan dimensi kayu
1.3 DESKRIPSI STUDI Studi ini berjudul “Kajian Perencanaan Kuda-Kuda Balok Monolit dan Kayu Lapis”. Seperti telah dijelaskan dalam tujuan, studi ini dilakukan agar dapat melakukan perencaan kuda-kuda dengan balok monolit dan kayu lapis. Selain itu, agar dapat mengetahui perbandingan kekuatan geser balok monolit dan kayu lapis sehingga dapat memberikan rekomendasi dalam mengatasi keterbatasan dimensi balok monolit. Dalam studi ini juga akan dibahas tentang analisis pembebanan, analisis struktur, desain penampang, perhitungan daya pikul paku, perbandingan kekuatan geser balok monolit dan kayu lapis, dan rekomendasi desain.
1.4 RUANG LINGKUP Untuk mendapatkan hasil analisis dari kekuatan geser kuda-kuda balok monolit dan kayu lapis, maka diperlukan tahapan studi sebagai berikut: a. Melakukan pemodelan struktur rangka atap untuk balok monolit dan kayu lapis dengan data-data seperti di bawah ini: •
Mutu kayu B
•
Kelas II
•
α = 35o
•
Panjang bawah L1 = 12 m
•
a (panjang elemen bawah) = 1,5 m
•
Jarak antar kuda-kuda L2 = 10 m
Hal ini digunakan untuk: 1. Perencanaan pembebanan pada rangka atap sesuai ketentuan
yang ada dan
menentukan besar beban yang terletak pada frame (batang) ke joint-joint yang berdekatan. Muchamad Ramdhan (15004099)
I-5
TUGAS AKHIR KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS
2. Melakukan analisis struktur. 3. Menentukan dimensi penampang untuk tiap elemen dengan batasan karakteristik kayu. b. Melakukan perhitungan dengan menggunakan SAP dan juga manual untuk mendapatkan hasil analisisnya. c. Melakukan pengamatan di Laboratorium tentang kekuatan geser kayu monolit dan kayu lapis dengan spesifikasi yang telah dijelaskan di atas. d. Membandingkan kekuatan geser kuda-kuda dari bahan yang monolit dan kayu lapis. e. Memberikan rekomendasi desain dalam mengatasi keterbatasan dimensi balok monolit.
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN LAPORAN Agar tersusun secara sistematis, maka
laporan tugas akhir ini direncanakan memiliki
sistematika penulisan sebagai berikut: 1. Bab I Pendahuluan Bab ini berisi tentang paparan tugas akhir secara umum, diantaranya mengenai perlunya mempelajari ilmu konstruksi, khususnya dalam bidang struktur kayu. 2. Bab II Tinjauan Pustaka Bab ini berisi penjelasan mengenai literatur ataupun referensi yang digunakan dalam melakukan studi ini. Bab ini lebih banyak memuat teori dalam melakukan perencanaan kuda-kuda dengan menggunakan balok monolit dan kayu lapis. 3. Bab III Metodologi Bab ini membahas tentang langkah-langkah pengerjaan studi untuk melakukan analisis perencanaan kuda-kuda dengan menggunakan balok monolit dan kayu lapis, serta cara untuk mendapatkan besarnya kekuatan geser kayu di Laboratorium. 4. Bab IV Analisis Bab ini membahas tentang analisis pembebanan, analisis struktur, desain penampang, pengujian kekuatan geser di laboratorium, dan perbandingan kekuatan geser. Muchamad Ramdhan (15004099)
I-6
TUGAS AKHIR KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS
5. Bab VI Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi tentang kesimpulan dari pembuatan “Kajian perencanaan kuda-kuda balok monolit dan kayu lapis” pada tugas akhir ini serta saran-saran yang diajukan penulis.
Muchamad Ramdhan (15004099)
I-7
