BAB II TINJAUAN PUSTAKA. mengetahui sifat-sifat yang umum dari bahan struktur yang dimaksud

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1

Umum Konsep dasar perencananan bangunan komposit kayu-beton adalah kayu mempunyai kuat tarik dan tekan yang relatif baik serta berat yang relatif rendah dan material beton yang kuat terhadap tekan, dijadikan satu kesatuan komposit sehingga kelebihan-kelebihan tersebut dapat dipadukan untuk keperluan konstruksi seperti pada balok, rangka rumah, jembatan dan struktur lainnya. Dengan demikian kita perlu mengetahui sifat-sifat yang umum dari bahan struktur yang dimaksud.

II.2 Kayu Sebagai salah satu bahan konstruksi, kayu memegang peranan cukup penting terutama untuk bangunan sederhana atau yang bersifat sementara dan kuda – kuda untuk atap. Kayu mempunyai kuat tarik dan kuat tekan relatif tinggi dan berat yang relatif rendah, mempunyai daya tahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat dengan mudah dikerjakan, relatif murah, dapat mudah diganti dan bisa didapat dalam waktu singkat (Felix,1965). Pemakaian kayu sebagai konstruksi dukung banyak menjadi alternative pengganti besi dan beton bertulang. Rata-rata konstruksi kayu dengan daya dukung yang sama, harganya ± 25 % sampai 40 % lebih murah dari pada konstruksi kayu dan beton bertulang (Wiryomartono, 1976).

7 Universitas Sumatera Utara

II.2.1 Sifat Bahan Kayu Kayu berasal dari berbagai jenis pohon yang memiliki sifat-sifat yang berbeda-beda. Bahkan dalam satu pohon, kayu mempunyai sifat yang berbeda-beda. Dari sekian banyak sifat-sifat kayu yang berbeda satu sama lain, ada beberapa sifat yang umum terdapat pada semua jenis kayu yaitu : 1. Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam - macam dan susunan dinding selnya terdiri dari senyawa kimia berupa selulosa dan hemi selulosa (karbohidrat) serta lignin (non karbohidrat). 2. Semua kayu bersifat anisotropik, yaitu memperlihatkan sifat-sifat yang berlainan jika diuji menurut tiga arah utamanya (longitudinal, radial dan tangensial). 3. Kayu merupakan bahan yang bersifat higroskopis, yaitu dapat menyerap atau melepaskan kadar air (kelembaban) sebagai akibat perubahan kelembaban dan suhu udara disekelilingnya. 4. Kayu dapat diserang oleh hama dan penyakit dan dapat terbakar terutama dalam keadaan kering.

II.2.2 Sifat Fisis Kayu dan Sifat Mekanis Kayu Sifat dan kekuatan tiap-tiap jenis kayu berbeda-beda, sehingga penggunaan kelas kayu harus disesuaikan dengan konstruksi yang akan dibuat. Oleh karena itu kita harus sedikit banyaknya mengetahui tentang beberapa ciri-ciri dan sifat-sifat kayu. Antara lain yang terpenting adalah mengenai sifat-sifat mekanis atau kekuatan kayu,


yang merupakan kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar berupa gaya-gaya di luar kayu yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya kayu.

II.2.2.1 Sifat Fisis Kayu a. Berat Jenis Kayu Berat jenis didefenisikan sebagai angka berat dari satuan volume suatu material. Berat jenis diperoleh dengan membagikan berat kepada volume benda tersebut. Berat jenis diperoleh dengan cara menimbang suatu benda pada suatu timbangan dengan tingkat keakuratan yang diperlukan. Untuk praktisnya, digunakan timbangan dengan ketelitian 20%, yaitu sebesar 20 gr/kg. Sedangkan untuk menentukan volume, cara yang umum dan mudah dilakukan adalah dengan mengukur panjang, lebar dan tebal suatu benda dan mengalikan ketiganya. Sebaiknya ukuran sampel kayu tidak kurang dari ukuran dari 7.5 cm x 5 cm x 2.5 cm, Mengingat kayu terbentuk dari sel – sel yang memiliki bermacam – macam tipe, memungkinkan terjadinya suatu penyimpangan tertentu . Pada perhitungan berat jenis kayu semestinya berpangkal pada keadaan kering udara, yaitu sekering – keringnya tanpa pengeringan buatan. Berat jenis kayu biasanya berbanding lurus dengan kekuatan daripada kayu atau sifat – sifat mekanisnya. Makin tinggi berat jenis suatu kayu maka makin tinggi pula kekuatannya.


b. Kadar Air Kayu Kayu sebagai bahan konstruksi dapat mengikat air dan juga dapat melepaskan air yang dikandungnya. Keadaan seperti ini tergantung pada kelembaban suhu udara di sekelilingnya, dimana kayu itu berada. Kayu mempunyai sifat peka terhadap kelembaban, karena pengaruh kadar airnya menyebabkan mengembang dan menyusutnya kayu serta mempengaruhi pula sifat-sifat fisis dan mekanis kayu. Kadar air sangat besar pengaruhnya terhadap kekuatan kayu, terutama daya pikulnya terhadap tegangan desak sejajar arah serat dan juga tegak lurus arah serat kayu. Sel-sel kayu mengandung air, yang sebagian merupakan bebas yang mengisi dinding sel. Apabila kayu mengering, air bebas keluar dahulu dan saat air bebas itu habis keadaannya disebut titik jenuh serat (Fibre Saturation Point). Kadar air pada saat itu kira-kira 25 %-30 %. Apabila kayu mengering di bawah titik jenuh serat, dinding sel menjadi semakin padat sehingga mengakibatkan serat-seratnya menjadi kokoh dan kuat. Maka dapat diambil suatu kesimpulan bahwa turunnya kadar air mengakibatkan bertambahnya kekuatan kayu. Pada umumnya kayu-kayu di Indonesia yang kering udara mempunyai kadar air (kadar lengas) antara 12 %-18 %, atau rata-rata adalah 15 %. Tetapi apabila berat dari benda uji tersebut menunjukkan angka yang terus-menerus menurun (berkurang), maka kayu belum dapat dianggap kering udara (jadi masih basah). Untuk menentukan secara kasar apakah kadar lengas kayu sudah di bawah 30 % atau belum, dapat digunakan rumus pendekatan seperti di bawah ini :

ܹ=

1,15‫ܩ‬௫ − ‫ܩ‬௞௨ × 100% ‫ܩ‬௞௨


Dimana : W

= Kadar air kayu (%)

Gx

= Berat benda uji mula-mula (gr)

Gku

= Berat benda uji setelah kering udara (gr)

Bila berat benda uji sudah menunjukkan angka yang konstan, maka kayu tersebut sudah dapat dianggap kering udara, sehingga kadar lengas kayu dapat diperoleh dengan cara :

ܹ=

‫ܩ‬௫ − ‫ܩ‬௞௨ × 100% ‫ܩ‬௞௨

II.2.2.2 Sifat Mekanis Sifat mekanis kayu meliputi keteguhan kayu, yaitu perlawanan yang diberikan oleh suatu jenis kayu terhadap perubahan-perubahan bentuk yang disebabkan oleh gaya-gaya luar. Perlawanan kayu terhadap gaya-gaya luar ini dapat dibedakan menjadi: a. Keteguhan Tarik Keteguhan tarik adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap dua buah gaya yang bekerja dengan arah yang berlawanan dan gaya ini bersifat tarik (lihat Gambar II.1). Gaya tarik ini berusaha melepas ikatan antara serat-serat kayu tersebut. Sebagai akibat dari gaya tarik (P), maka timbullah di dalam kayu tegangan-tegangan tarik, yang harus berjumlah sama dengan gaya-gaya luar P. Bila gaya tarik ini membesar


sedemikian rupa, serat-serat kayu terlepas dan terjadilah patahan. Dalam suatu konstruksi bangunan, hal ini tidak boleh terjadi untuk menjaga keamanan. Tegangan tarik masih diizinkan bila tidak timbul suatu perubahan atau bahaya pada kayu, disebut dengan tegangan tarik yang diizinkan dengan notasi Ft (MPa). Misalnya, untuk kayu dengan kode mutu E26 tegangan tarik yang diizinkan dalam arah sejajar serat adalah 60 MPa.

Serat Kayu P

P Gambar II.1 Batang yang menerima gaya tarik P

b. Keteguhan Tekan Keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap

gaya-gaya tekan yang bekerja sejajar atau tegak lurus serat kayu. Gaya tekan yang bekerja sejajar serat kayu akan menimbulkan bahaya tekuk pada kayu tersebut (lihat

Gambar II.2). Sedangkan Sedangkan gaya tekan yang bekerja tegak lurus arah serat akan menimbulkan retak pada kayu (Gambar II.3).

Gambar II.2 Batang kayu menerima gaya tekan sejajar serat


Batang-batang yang panjang dan tipis seperti papan, mengalami bahaya kerusakan lebih besar ketika menerima gaya tekan sejajar serat jika dibandingkan dengan gaya tekan tegak lurus serat kayu. Sebagai akibat adanya gaya tekan ini akan menimbulkan tegangan tekan pada kayu. Tegangan tekan terbesar dimana tidak menimbulkan adanya bahaya disebut tegangan tegangan tekan yang diizinkan, dengan notasi Fc

(MPa).

Gambar II.3 Batang kayu yang menerima gaya tekan tegak lurus serat

c. Keteguhan Geser Keteguhan geser adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap dua gayagaya tekan yang bekerja padanya, kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang menyebabkan bagian kayu tersebut bergeser atau tergelincir dari bagian lain di dekatnya. Akibat gaya geser ini maka akan timbul tegangan geser geser pada kayu (lihat

Gambar II.4). Dalam hal ini, keteguhan geser dibagi menjadi 3 (tiga) macam, yaitu keteguhan geser sejajar serat, keteguhan geser tegak lurus serat dan keteguhan geser miring. Tegangan geser terbesar yang tidak akan menimbulkan bahaya pada pergeseran serat kayu disebut tegangan geser yang diizinkan, dengan notasi Fv (MPa)

.


\

Gambar II.4 Batang kayu yang menerima gaya geser tegak lurus arah serat

d. Keteguhan Lengkung ( Lentur ) Keteguhan lengkung ( lentur ) adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap

gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu tersebut. Keteguhan lengkung dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam, yaitu keteguhan lengkung statik dan keteguhan lengkung pukul. Keteguhan lengkung statik menunjukkan menunjukkan kekuatan kayu dalam menahan gaya yang mengenainya perlahan-lahan, sedangkan keteguhan lengkung pukul adalah kekuatan kayu dalam menahan gaya yang mengenainya secara

mendadak. Balok kayu yang terletak pada dua tumpuan atau lebih, bila menerima beban

berlebihan akan melengkung/melentur. Pada bagian sisi atas balok akan terjadi tegangan tekan dan pada sisi bawah akan terjadi tegangan tarik yang besar (lihat

Gambar II.5). Akibat tegangan tarik yang melampaui batas kemampuan kayu maka akan terjadi regangan yang cukup berbahaya.


P T e r te k a n

T e r ta r ik g a r is n e tr a l

Gambar II.5 Batang kayu yang menerima beban lengkung

e. Keteguhan Belah Keteguhan belah adalah kemampuan kekuatan kayu dalam menahan gayagaya yang berusaha membelah kayu. Kayu lebih mudah membelah menurut arah sejajar serat kayu. Keadaan kayu juga mempengaruhi sifat pembelahan, misalnya kayu yang basah lebih mudah dibelah daripada kayu yang telah kering.

II.2.3 Tegangan Bahan Kayu Istilah kekuatan atau tegangan pada bahan seperti kayu adalah kemampuan bahan untuk mendukung beban luar atau beban yang berusaha merubah bentuk dan ukuran bahan tersebut. Akibat beban luar yang bekerja ini menyebabkan timbulnya gaya – gaya dalam pada bahan yang berusaha menahan perubahan ukuran dan bentuk bahan. Gaya dalam ini disebut dengan tegangan yang dinyatakan dalam Pound / ft 2 . Dibeberapa negara satuan tegangan ini mengacu ke sistem Internasional ( SI ) yaitu N / mm 2 . Perubahan ukuran atau bentuk ini dikenal sebagai deformasi atau regangan. Jika tegangan yang bekerja kecil maka regangan atau deformasi yang terjadi juga


kecil dan jika tegangan yang bekerja besar maka deformasi yang terjadi juga besar. Jika kemudian tegangan dihilangkan maka bahan akan kembali kebentuk semula. Kemampuan bahan untuk kembali kebentuk semula tergantung pada besar sifat elastisitasnya. Jika tegangan yang diberikan melebihi daya dukung serat maka serat – serat akan putus dan terjadi kegagalan atau keruntuhan. Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja sampai pada satu titik. Titik ini adalah Limit Proporsional. Setelah melewati titik ini besarnya deformasi akan bertambah lebih cepat dari besarnya beban yang diberikan . Hubungan antara beban dan deformasi ditunjukkan pada gambar II.6 berikut .

Tarikan Limit Proporsional Tekanan Beban Limit Proporsional

Deformasi

Gambar II.6 Hubungan antara beban tekan dengan deformasi untuk tarikan dan tekanan

Kayu memiliki beberapa tegangan, pada satu jenis tegangan nilainya besar dan untuk jenis tegangan yang lain nilainya kecil. Sebagai contoh tegangan tekan cenderung memperpendek kayu sedangkan tegangan tarik akan memperpanjang kayu. 16 Universitas Sumatera Utara

Biasanya kayu akan menderita kombinasi dari beberapa tegangan yang terjadi secara bersamaan meski salah satu jenis tegangan lebih mendominasi. Kemampuan untuk melentur bebas dan kembali kebentuk semula tergantung kepada elastisitas, dan kemampuan untuk menahan terjadinya perubahan bentuk disebut dengan kekakuan. Modulus elastisitas adalah ukuran hubungan antara tegangan dan regangan dalam limit proporsional yang memberikan angka umum untuk menyatakan kekakuan atau elastis suatu bahan. Semakin besar modulus elastisitas kayu, maka kayu tersebut semakin kaku. Istilah getas digunakan untuk mendeskripsikan deformasi yang terjadi sebelum patah. Dapat diperhatikan bahwa sifat getas ini bukan menyatakan kelemahan. Sebagai contoh, besi tuang dan kapas adalah bahan yang getas, walaupun besarnya beban yang dibutuhkan untuk mengakibatkannya hancur sangat berbeda. Dalam mencari karakteristik kekuatan kayu ada dua cara yang dapat dilakukan. Pertama, dengan pengujian langsung di lapangan. Kedua, dengan penelitian. Karena pelaksanaan pengujian di lapangan memerlukan biaya yang besar maka pengujian dengan penelitian merupakan alternatif pemilihan. Pada penelitian ada 2 (dua) jenis pengujian yang dapat dilakukan. Pengujian dengan menggunakan sampel kecil dan pengujian kayu sebagai struktural. Pengujian dengan menggunakan sampel penting untuk tujuan komparatif, yang memberikan indikasi bahwa sifat-sifat kekuatan setiap jenis-jenis kayu berbeda. Karena pengujian dirancang untuk menghindari pengaruh kerusakan lain, sehingga hasilnya tidak menunjukkan beban aktual yang mampu diterima dan faktor yang harus digunakan untuk mendapatkan tegangan kerja yang aman. Pengujian kayu dengan bentuk struktural lebih mendekati kondisi penggunaan yang sebenarnya. Secara khusus 17 Universitas Sumatera Utara

dianggap penting karena dapat mengamati kerusakan seperti pecah-pecah. Kelemahan pada pengujian ini adalah memerlukan biaya yang besar dan pekerjaannya sulit karena membutuhkan kayu dalam jumlah yang besar dan butuh waktu yang lebih lama. Selain itu, faktor pemilihan bahan dalam ukuran yang besar dengan kualitas yang seragam menjadi sangat penting dibandingkan dengan pemilihan sampel dalam ukuran kecil. Pengujian dengan menggunakan sampel kecil telah memiliki standar pengujian. Karena sifat kekuatan kayu sangat dipengaruhi oleh kandungan air, pengujian dapat dilakukan dalam kondisi terpisah. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan material kayu yang memiliki kandungan standar. Pengujian dilakukan pada bahan kering udara dengan kadar air yang diketahui dan angka-angka kekuatan tersebut dikoreksi terhadap kandungan air standar. Ketelitian dibutuhkan untuk mengeliminasi faktor-faktor yang dapat membuat variasi sifat kekuatan. Pengujian dengan sampel kecil dari jenis-jenis kayu yang berbeda-beda kini telah dilakukan, dan banyak batasan data yang diperoleh. Angka-angka yang diterbitkan untuk kayu yang berbeda-beda dapat dibandingkan dengan metode pengujian yang telah distandarkan. Angka-angka ini sendiri dapat dipakai dalam memperhitungkan tegangan kerja karena faktor koreksi telah diperhitungkan. Umumnya secara empiris hanya sedikit karakteristik kekuatan kayu yang diketahui. Sebagai contoh adalah kualitas kayu oak, kayu jati, dan kayu damar sebagai bahan struktur. Hasil pengujian berdasarkan nilai tegangan dan regangan dari kayu tersebut. Nilai tegangan diperoleh dari besarnya beban per luas penampang yang dibebani, dinyatakan dalam N/mm², atau :


Tegangan (σ ) =

Beban Luas Penampang

Dan regangan didefinisikan sebagai deformasi per ukuran semula yaitu :

regangan(ε ) =

Deformasi Panjang Mula − Mula

Ada beberapa jenis tegangan yang dapat dialami oleh suatu material, yaitu tegangan tekan (Compression Strength), tegangan tarik (Tensile Strength), dan tegangan lentur (Bending Strength). Pada tegangan tekan, material mengalami tekanan pada luasan tertentu yang menyebabkan timbulnya tegangan pada material dalam menahan tekanan tersebut sampai batas keruntuhan dan diambil sebagai nilai tegangan tekan. Demikian pula dengan tarikan, tegangan tarik timbul akibat adanya gaya dalam pada material yang berusaha menahan beban tarikan yang terjadi. Kemampuan maksimum material menahan tarikan adalah sebagai sebagai tegangan tarik (lihat Gambar II.7).

T ekanan

T a r ik a n

T eg. T ekan

T e g . T a r ik

Gambar II.7 Tegangan tekan dan tegangan tarik


Tegangan yang bekerja :

σ (tk / tr ) =

P(tk / tr ) A

Dimana : σ (tk / tr ) = Tegangan tekan/tarik yang terjadi (kg/cm²)

P (tk / tr ) = Beban tekan / tarik yang terjadi (kg) A

= Luas penampang yang menerima beban (cm²)

Secara teoritis, semakin ringan kayu maka semakin kurang kekuatannya, demikian juga sebaliknya. Pada umumnya dapat dikatakan bahwa kayu-kayu yang berat sekali juga kuat sekali. Kekuatan, kekerasan dan sifat teknik lainnya adalah berbanding lurus dengan berat jenisnya. Tentunya hal ini tidak terlalu sesuai, karena susunan dari kayu tidak selalu sama.

II.2.4 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis Pemilihan secara mekanis untuk mendapatkan modulus elastisitas lentur harus dilakukan dengan mengikuti standar pemilahan mekanis yang baku. Berdasarkan modulus elastis lentur yang diperoleh secara mekanis, kuat acuan lainnya dapat diambil mengikuti tabel II.1. Kuat acuan yang berbeda dengan Tabel II.1 dapat digunakan apabila ada pembuktian secara eksperimental yang mengikuti standarstandar eksperimen yang baku.


Tabel II.1 :

Nilai kuat acuan (MPa) berdasarkan Aatas pemilahan secara mekanis pada kadar air 15% ( berdasarkan PKKI NI - 5 2002 )

Kode Mutu

Ew

Fb

Ft//

Fc//

Fv

Fc┴

E26

25000

66

60

46

6,6

24

E25

24000

62

58

45

6,5

23

E24

23000

59

56

45

6,4

22

E23

22000

56

53

43

6,2

21

E22

21000

54

50

41

6,1

20

E21

20000

56

47

40

5,9

19

E20

19000

47

44

39

5,8

18

E19

18000

44

42

37

5,6

17

E18

17000

42

39

35

5,4

16

E17

16000

38

36

34

5,4

15

E16

15000

35

33

33

5,2

14

E15

14000

32

31

31

5,1

13

E14

13000

30

28

30

4,9

12

E13

14000

27

25

28

4,8

11

E12

13000

23

22

27

4,6

11

E11

12000

20

19

25

4,5

10

E10

11000

18

17

24

4,3

9

Dimana : Ew

=

Modulus elastis lentur

Fb

=

Kuat lentur

Ft//

=

Kuat tarik sejajar serat

Fc//

=

Kuat tekan sejajar serat

Fv

=

Kuat Geser

Fc┴

=

Kuat tekan tegak lurus


II.2.5 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilihan Secara Visual Pemilahan secara visual harus mengikuti standar pemilahan secara visual yang baku. Apabila pemeriksaan visual dilakukan berdasarkan atas pengukuran berat jenis, maka kuat acuan untuk kayu berserat lurus tanpa cacat dapat dihitung dengan menggunakan langkah-langkah sebagai berikut : a.

Kerapatan ρ pada kondisi basah (berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnya lebih kecil dari 30 %) dihitung dengan mengikuti prosedur baku. Gunakan satuan kg/m³ untuk ρ.

b.

Kadar air, m % (m < 30), diukur dengan prosedur baku.

c.

Hitung berat jenis pada m % ( G m ) dengan rumus :

d.

Gm =

e.

Hitung berat jenis dasar ( G b ) dengan rumus :

f.

G b = G m / [1 + 0,265 a G m ] dengan a = (30 – m ) / 30

g.

Hitung berat jenis pada kadar air 15 % ( G15 ) dengan rumus :

ρ

/ [1000 (1 + m/100)]

G15 = G b / (1 – 0,133 G b ) h.

Hitung estimasi kuat acuan, dengan modulus elastisitas lentur (Ew) = 16500 G0.7, dimana G : Berat jenis kayu pada kadar air 15 % = G 15 .

Untuk kayu dengan serat tidak lurus dan/atau mempunyai cacat kayu, estimasi nilai modulus elastis lentur acuan pada point f harus direduksi dengan mengikuti ketentuan pada SNI (Standar Nasional Indonesia) 03-3527-1994 UDC (Universal Decimal Classification) 691.11 tentang “Mutu Kayu Bangunan“ yaitu dengan mengalikan estimasi nilai modulus elastis lentur acuan dari Tabel II.1 tersebut dengan


nilai rasio tahanan yang ada pada Tabel II.2 yang bergantung pada kelas mutu kayu . Kelas mutu kayu ditetapkan dengan mengacu pada Tabel II.3. Tabel II.2 : Nilai rasio tahanan Kelas Mutu

Nilai Rasio Tahanan

A

0,80

B

0,63

C

0,50

Tabel II.3 : Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu Macam Cacat Mata kayu : Terletak di muka lebar Terletak di muka sempit

Kelas Mutu A

Kelas Mutu B

Kelas Mutu C

1/6 lebar kayu 1/8 lebar kayu



Retak

1/5 tebal kayu

1/6 tebal kayu

1/2 tebal kayu

Pingul

1/10 tebal atau lebar kayu



1:13

1:9

1:6

Saluran Damar

1/5 tebal kayu eksudasi tidak diperkenan

2/5 tebal kayu

1/2 tebal kayu

Gubal

Diperkenankan

Diperkenankan

Diperkenankan

Lubang serangga

Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasai dan tidak ada tandatanda serangga hidup

Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasai dan tidak ada tandatanda serangga hidup

Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasai dan tidak ada tanda-tanda serangga hidup

Cacat lain (lapuk, hati rapuh, retak melintang)

Tidak diperkenankan

Tidak diperkenankan

Tidak diperkenankan

Arah serat


II.3 Beton Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk masa padat. (SK SNI 03-2847-2002) Sesuai tingkat mutu beton yang hendak dicapai, komposisi bahan susun beton harus ditentukan. Banyak metoda yang dapat digunakan untuk menentukan komposisi bahan susun beton, agar beton yang dihasilkan memberikan kelecakan dan konsistensi yang memungkinkan beton mudah dikerjakan, ketahanan terhadap kondisi lingkungan (kedap air, tidak korosif, tahan kebakaran dan lain–lain) serta memenuhi kekuatan yang direncanakan (Istimawan, 1994). Kuat tekan beton relatif tinggi dibanding dengan kuat tariknya, yaitu kuat tarik beton antara 9–15 % kuat tekannya. Selain itu, beton merupakan bahan yang bersifat getas (Kadir, 2000). Modulus elastisitas beton berubah-ubah tergantung kepada umur beton, sifatsifat dari agregat dan semen, kecepatan pembebanan, jenis dan ukuran dari benda uji. Selanjutnya, karena beton memperlihatkan deformasi yang tetap (permanent) sekalipun dengan bahan yang kecil, maka dikenal beberapa macam definisi untuk modulus elastisitas. Untuk penetapan modulus elastisitas beton, penerapannya digunakan rumus – rumus empiris yang menyertakan besaran berat disamping kuat tekan beton. SK SNI 03 – 2847 – 2002 memberikan nilai modulus elastisitas beton tersebut, yaitu untuk beton ringan dan beton normal.


Kekuatan beton tergantung dari banyak faktor, seperti: a.

Proporsi campuran,

b.

Kondisi temperatur dan kelembaban dari tempat dimana campuran ditempatkan dan mengeras,

c.

Jumlah air yang relatif terhadap semen serta cara pengolahannya. Faktor air semen (fas) sangat mempengaruhi kekuatan beton, fas merupakan

perbandingan antara berat air dengan semen dalam adukan beton. Secara umum diketahui bahwa semakin rendah perbandingan air–semen, kuat tekan beton semakin tinggi. Rasio air tertentu diperlukan untuk memberikan aksi kimiawi didalam pengerasan beton. Kelebihan air meningkatkan kemampuan pengerjaan, akan tetapi menurunkan kekuatan. Sebagai bahan konstruksi beton juga memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan beton sebagai bahan konstruksi adalah: a.

kekuatan lawan tekan yang tinggi,

b.

dampak terhadap iklim kecil tidak membutuhkan perawatan yang khusus dapat dibentuk sesuai dengan perencanaan yang diinginkan.

Kekurangannya antara lain: a.

kekuatan terhadap tarik yang relative rendah,

b.

relative mahal dalam hal pengadaan,

c.

daya tahan terhadap api rendah.


II.3.1. Bahan- Bahan Penyusun Beton II.3.1.1 Semen Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar, sedangkan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete). Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran agregat. Semen Portland adalah suatu bahan pengikat hidrolis (hydraulic binder) yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya. Semen Portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII.0013-81 atau Standar Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986, dan harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standar tersebut (PB.1982:3.2-8). Semen yang digunakan untuk pekerjaan beton harus disesuaikan dengan rencana kekuatan dan spesifikasi teknik yang diberikan (Tri Mulyono, 2004). Menurut SNI 03-2847-2002, semen portland diklasifikasikan dalam lima jenis, yaitu : 1. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk


bangunan-bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. 2. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam-garam sulfat) dan saluran air buangan atau bangunan yang berhubungan langsung dengan rawa. 3. Tipe III, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan awal yang tinggi dalam fase permulaan setelah pengikatan terjadi. Semen jenis ini digunakan pada daerah yang bertemperatur rendah, terutama pada daerah yang mempunyai musim dingin (winter season). 4. Tipe IV, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas hidrasi yang rendah. Digunakan untuk pekerjaan-pekarjaan yang besar dan masif, umpamanya untuk pekerjaan bendung, pondasi berukuran besar atau pekerjaan besar lainnya. 5. Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut, air buangan industri, bangunan yang terkena pengaruh gas atau uap kimia yang agresif serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi. 27 Universitas Sumatera Utara

II.3.1.2 Agregat Agregat ialah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton. Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya sangat tinggi, yaitu berkisar 60% - 70% dari volume beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar sehingga karakteristik dan sifat agregat memiliki pengaruh langsung terhadap sifat-sifat beton. Dalam SNI 03-2847-2002 agregat didefinisikan sebagai material granuler, misalnya pasir, kerikil, batu pecah dan kerak tungku besi yang dipakai bersama–sama dengan media pengikat untuk membentuk semen hidrolik atau adukan. Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat buatan (pecahan). Secara umum agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu agregat kasar dan agregat halus. 1.

Agregat Halus Agregat halus (pasir) adalah mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton yang memiliki ukuran butiran kurang dari 5 mm atau lolos saringan no.4 dan tertahan pada saringan no.200. Agregat halus (pasir) berasal dari hasil disintegrasi alami dari batuan alam atau pasir buatan yang dihasilkan dari alat pemecah batu (stone crusher).

2.

Agregat Kasar Agregat kasar (kerikil/batu pecah) berasal dari disintegrasi alami dari batuan alam atau berupa batu pecah yang dihasilkan oleh alat pemecah batu (stone crusher), dengan ukuran butiran lebih dari 5 mm atau tertahan pada saringan no.4.


Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih kecil dari 40 mm. Agregat yang ukurannya lebih besar dari 40 mm digunakan untuk pekerjaan sipil lainnya, misalnya untuk pekerjaan jalan, tanggul-tanggul penahan tanah, bronjong atau bendungan dan lainnya. Agregat halus biasanya dinamakan pasir dan agregat kasar dinamakan kerikil, kricak, batu pecah atau split.

II.3.1.3 Air Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang penting. Di dalam campuran beton, air mempunyai dua buah fungsi, yang pertama, untuk memungkinkan reaksi kimia yang menyebabkan pengikatan dan berlangsungnya pengerasan, dan yang kedua, sebagai bahan pelumas antar butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Kandungan air yang rendah menyebabkan beton sulit dikerjakan (tidak mudah mengalir), dan kandungan air yang tinggi menyebabkan kekuatan beton akan rendah serta betonnya porous. Selain itu kelebihan air akan bersama-sama dengan semen bergerak kepermukaan adukan beton segar yang baru dituang (bleeding), kemudian menjadi buih dan membentuk lapisan tipis yang dikenal dengan laitance (selaput tipis). Selaput tipis ini akan mengurangi daya lekat antara lapisan beton dan merupakan bidang sambung yang lemah. Apabila ada kebocoran cetakan, air bersamasama semen juga dapat keluar, sehingga terjadilah sarang-sarang kerikil. Selain dari jumlah air, kualitas air juga harus dipertahankan. Karena kotoran yang ada di dalamnya dapat menyebabkan kekuatan beton dan daya tahannya berkurang. Pengaruh pada beton diantaranya pada lamanya waktu ikatan awal adukan beton serta kekuatan betonnya setelah mengeras. 29 Universitas Sumatera Utara

Air yang digunakan sebagai campuran harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton. Air yang memenuhi persyaratan sebagai air minum memenuhi syarat pula untuk bahan campuran beton, tetapi tidak berarti air pencampur beton harus memenuhi standar persyaratan air minum. Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut : a. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter, b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter, c. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter, d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.

II.3.2. Sifat – Sifat Beton Dalam pengerjaan beton segar, sifat yang sangat penting harus diperhatikan adalah kelecakan. Kelecakan adalah kemudahan pengerjaan beton, dimana pada penuangan (placing) dan memadatkan (compacting) tidak menyebabkan munculnya efek negatif berupa pemisahan (segregation) dan pendarahan (bleeding). Istilah kelecakan (workability) dapat didefinisikan dari tiga sifat sebagai berikut:


a. Kompaktibilitas yaitu kemudahan dimana beton dapat dipadatkan dan mengeluarkan rongga – rongga udara, b. Mobilitas yaitu kemudahan dimana beton dapat mengalir ke dalam cetakan dan membungkus tulangan, c. Stabilitas yaitu kemampuan beton untuk tetap menjadi massa homogen tanpa pemisahan selama dikerjakan. Pada adukan yang tidak stabil, air dapat terpisah dari benda padat, kemudian naik ke permukaan. Fenomena ini disebut pendarahan (bleeding). Sebaliknya, agregat kasar bisa terpisah dari mortar. Sedangkan fenomena ini disebut pemisahan (segregation).

II.3.2.1. Kuat Tekan Karena beton mempunyai sifat yang kuat terhadap tekan dan mempunyai sifat yang relatif rendah terhadap tarik maka pada umumnya beton hanya diperhitungkan mempunyai kerja yang baik di daerah tekan pada penampangnya dan hubungan regangan-regangan yang timbul karena pengaruh pengaruh gaya tekan tersebut digunakan sebagai dasar pertimbangan. Nilai dari kuat tekan beton diwakili oleh tegangan tekan maksimum fc’ dengan satuan N/mm2 atau MPa (Mega Pascal). Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara nilai ± 10 – 65 MPa. Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton dengan kuat tekan berkisar 17 – 30 MPa [Dipohusodo, 1999].


Nilai dari kuat tekan beton ditentukan dari tegangan tekan tertinggi (fc’) yang dicapai benda uji umur 28 hari akibat beban tekan selama percobaan. Dengan demikian, seperti tampak pada gambar, harap dicatat bahwa tegangan fc’ bukanlah tegangan yang timbul pada saat benda uji hancur melainkan tegangan maksimum pada saat regangan beton (εb) mencapai nilai ± 0,002. Kurva-kurva pada Gambar II.8 memperlihatkan hasil percobaan kuat tekan benda uji beton berumur 28 hari untuk berbagai macam adukan rencana.

Gambar II.8 Diagram Tegangan-Regangan Batang Tulangan Baja Terhadap Kuat Tekan Beton [Dipohusodo, 1999]

Secara umum kemiringan kurva regangan-regangan pada tahap awal menggambarkan nilai modulus elastis suatu bahan. Dengan mengamati bermacam kurva tegangan-regangan kuat beton berbeda, tampak bahwa umumnya kuat tekan maksimum tercapai pada saat nilai satuan regangan tekan ε’ mencapai ± 0,002. Selanjutnya nilai tegangan

fc’ akan turun dengan bertambahnya nilai regangan 32 Universitas Sumatera Utara

sampai benda uji hancur pada nilai ε’ mencapai 0,003 – 0,005. Beton kuat tinggi lebih getas dan akan hancur pada nilai regangan maksimum yang lebih rendah dibandingkan dengan beton kuat rendah. Pada SK SNI 03-2847-2002 pasal 12.2.3 menetapkan bahwa regangan kerja maksimum yang diperhitungkan di serat tepi beton tekan terluar adalah 0,003-0,0035 sebagai batas hancur. Regangan maksimum tersebut boleh jadi tidak konservatif untuk beton mutu tinggi dengan nilai fc’ antara 55-80 Mpa. Kuat tekan dari beton dipengaruhi oleh sejumlah faktor, selain oleh perbandingan air – semen dan tingkat pemadatannya. Faktor – faktor penting lainnya, yaitu : 1. Jenis semen dan kualitasnya, mempengaruhi kekuatan rata – rata dan kuat batas beton, 2. Perawatan (curing), kehilangan kekuatan sampai 40 % dapat terjadi bila pengeringan diadakan sebelum waktunya, 3. Suhu, pada umumnya kecepatan pengerasan beton bertambah dengan bertambahnya suhu. Pada titik beku kuat hancur akan tetap rendah untuk waktu yang lama, 4. Umur, pada keadaan yang normal kekuatan beton bertambah dengan umurnya.

Kecepatan bertambahnya kekuatan tergantung pada jenis

semen. Misalnya dengan kadar alumina yang tinggi menghasilkan beton yang kuat hancurnya pada 24 jam sama dengan Semen Portland biasa pada umur 28 hari. pengerasan berlangsung terus secara lambat sampai beberapa tahun.


II.3.2.2 Modulus Elastisitas Beton Sesuai dengan SK SNI 03-2847-2002 pasal 10.5.1 digunakan rumus modulus elastisitas beton sebagai berikut : E c = 0,0043 wc

dimana,

1, 50

fc '

Ec = modulus elastisitas beton tekan (MPa)

wc = berat isi beton (kg/m3) fc’ = kuat tekan beton (MPa) Rumus empiris tersebut hanya berlaku untuk beton dengan berat isi berkisar antara 1500 dan 2500 kg/m3. Untuk beton kepadatan normal dengan berat isi ± 23 kN/m3 dapat digunakan nilai : E c = 4.700 fc '

Pada umumnya nilai kuat maksimum untuk mutu beton tertentu akan berkurang pada tingkat pembebanan yang lebih lamban atau slower rates of strain. Nilai kuat beton beragam sesuai dengan umurnya dan biasanya nilai kuat beton ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari setelah pengecoran. Umumnya pada umur 7 hari kuat beton mencapai 70 % dan pada umur 14 hari mencapai 85 % 90 % dari kuat beton umur 28 hari. Pada kondisi pembebanan tekan tertentu beton menunjukkan suatu fenomena yang disebut rangkak (creep).


II.3.2.3. Kekuatan Tarik Kekuatan tarik beton seringkali diukur berdasarkan modulus tarik (modulus of rupture), yaitu tegangan tarik lentur dari beton silinder 6 inci. Nilai ini sedikit lebih besar dari nilai tarik sesungguhnya. Tetapi saat ini lebih sering ditentukan oleh kekuatan belah silinder beton. Dalam

SK SNI 03-2847-2002 ditetapkan bahwa

besarnya modulus tarik mengikuti rumus :

Fr = 0 , 70

f 'c

untuk beton normal

Dengan Ec dan f’c dalam Mpa. Harga ini harus dikalikan faktor 0,75 untuk beton ringan total dan 0,85 untuk beton ringan berpasir. Dari berbagai hasil percobaan terlihat bahwa kekuatan tarik beton sangat kecil dibandingkan kekuatan tekannya, sehingga dalam analisis atau desain kekuatan tarik beton diabaikan, dan beton dianggap hanya dapat menahan gaya tekan. Gaya tarik yang timbul seluruhnya ditahan oleh baja tulangan.

II.4 Konstruksi Komposit. Komposit secara sederhana didefenisikan sebagai gabungan dari dua macam atau lebih bahan bangunan yang modulus elastisnya berbeda digabungkan sedemikian rupa, sehingga bekerja sama memikul beban yang bekerja sehingga kelebihan sifat masing–masing bahan yang membentuk komponen struktur komposit tersebut dapat dimanfaatkan secara maksimal. Bahan konstruksi yang dimaksud dalam tulisan ini adalah balok komposit kayu dengan beton. Komponen

komposit kayu–beton adalah komposit yang 35 Universitas Sumatera Utara

terbentuk dari bahan kayu dan beton bertulang, yang digabungkan menjadi satu kesatuan dengan perantara alat sambung geser, sehingga mampu bereaksi terhadap beban kerja sebagai satu kesatuan. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk menghemat penggunaan bahan bangunan, yaitu dengan cara menggabungkan kayu dan beton dalam satu kesatuan struktur komposit. Untuk tujuan ini, diperlukan alat sambung geser dengan memanfaatkan kelebihan sifat mekanik masing–masing bahan secara maksimal, akan didapat struktur gabungan yang lebih kuat dibandingkan dengan masing–masing bahan penyusunnya. Struktur komposit kayu – beton dapat juga dimanfaatkan untuk bangunan sederhana seperti rumah tinggal, rumah susun, kantor, gedung sekolah, jembatan sederhana dan lain–lain. Lapis beton merupakan sayap (flens) pada struktur komposit tersebut, berfungsi sebagai bagian yang menahan gaya desak, sedangkan kayu merupakan bagian badan yang dimanfaatkan untuk menahan gaya tarik. Kedua bahan tersebut merupakan satu kesatuan struktur komposit yang kaku. Kekakuan dan kelakuan struktur dinyatakan dalam hubungan antara beban dan lendutan yang terjadi. Angka kekakuan (EI) penampang komposit banyak ditentukan oleh faktor mutu bahan pembentuk komposit, kuat tekan beton serta modulus elastisitas kayu dan beton. Modular rasio (n) menyatakan perbandingan antara modulus elastisitas keduanya tergantung dari konfugarisi penampang lantai komposit, khususnya suatu lajur balok T komposit yang ditinjau. Apabila kita perbandingkan dengan beton, pelaksanaan dengan menggunakan balok-balok komposit mempunyai beberapa keuntungan disamping kerugian – kerugian tertentu:


Kerugian-kerugian: a.

Diperlukan pemeliharaan (maintenance) yang periodik dimana kekuatan kayu akan berkurang, sejalan dengan lebih membasahnya keadaan/pengaruh pergantian cuaca,

b.

Diperlukan pengawasan dan ketelitian yang tinggi dalam hal pekerjaan sambungan, pengecatan,dll.

Keuntungan-keuntungan: a.

Ukuran balok konstruksi menjadi lebih kecil,

b.

Berat konstruksi menjadi ringan,

c.

Sesuai dengan bentang-bentang pendek, untuk gelagar sederhana,

d.

Kekuatan memikul beban menjadi lebih besar.

II.5 Balok Komposit Kayu Beton Komposit struktur lantai komposit dapat diasumsikan sebagai deretan balok T, dengan gaya tarik ditahan oleh kayu, gaya tekan ditahan oleh pelat beton dan gaya geser pada bidang kampuh kayu-beton ditahan oleh sejumlah konektor geser, yang dimensi, jenis dan jumlahnya ditentukan sesuai dengan nilai gaya geser yang bekerja pada bidang kontak. Komponen struktur lantai komposit diperhitungkan sebagai lantai satu arah. Struktur Lantai Komposit Kayu-Beton Tipe Balok T diperlihatkan pada Gambar II.9 berikut :


Gambar II.9. Penampang Lantai Komposit Kayu–Beton Tipe Balok T Penampang komposit kayu–beton seperti diperlihatkan pada Gambar II.9 diatas, bE merupakan lebar efektif, h adalah tinggi total penampang, t tebal beton, hW adalah tinggi kayu dan bW adalah lebar kayu. Menurut SK SNI 03-2847-2002 memberikan pembatasan lebar sayap efektif (b ) untuk balok T dan diambil nilai terkecil dari : E

(1) b ≤ L/4 E

(2) b ≤ bO E

(3) b ≤ b + 16 t E

w

dengan L adalah panjang bentang, bO adalah jarak pusat ke pusat antar balok, bW merupakan lebar kayu dan t adalah tinggi sayap beton, apabila tidak diketahui jarak antar balok (b ), maka persamaan yang dipakai hanyalah persamaan (1) dan (3). o


II.6 Penghubung Geser (Shear Connector) Penghubung geser adalah alat sambung mekanik yang berfungsi memikul beban geser yang timbul pada bidang kontak kedua material tersebut, sehingga pada keadaan komposit kedua material bekerja sama sebagai satu kesatuan. Alat penghubung geser yang kita kenal ada bermacam-macam diantaranya terdiri dari paku, baut dan pasak. Dalam hal kekuatan sambungan tidak dibedakan apakah itu sambungan desak atau sambungan tarik, yang menetukan kekuatan sambungan bukan kekuatan–kekuatan tarik dan geser melainkan kuat desak pada lubang serta kekuatan alat penghubung geser tersebut. Biasanya dalam analisis tegangan–tegangan dalam arah sambungan maupun pada penampang penghubung geser dianggap rata. Beton dan kayu merupakan dua bahan bangunan yang berbeda sifat mekanis dan fisiknya. Beton merupakan bahan konstruksi anorganis material yang kuat menahan gaya desak tetapi lemah terhadap gaya tarik, sedangkan kayu merupakan organis material yang peka terhadap lembab atau kadar air yang dikandungnya, dan mempunyai kuat tarik dan tekan yang hampir sama. Bila dua bahan tersebut yakni beton dan kayu disatukan dengan cara tertentu, yaitu dengan menggunakan penghubung geser yang sesuai, maka keduanya akan menyatu dan mampu bereaksi sebagai komponen struktur komposit. Agar aksi komposit dapat tercipta dengan sempurna, maka pada bidang kontak antara kedua bahan tersebut tidak boleh terjadi geser dan atau pemisahan.


II.6.1 Paku Alat sambung paku masih sering dijumpai pada struktur atap, lantai, dinding atau struktur rangka rumah. Paku tersedia dalam dua jenis yaitu paku bulat dan paku ulir. Paku bulat kekuatannya lebih rendah dari paku ulir, karena koefisien gesekan paku ulir lebih besar sehingga tahanan cabutnya lebih besar. Diameter paku dipasaran antara 2,75mm sampai 8mm dengan panjang 40mm sampai 200mm. Ketebalan kayu yang yang disambung antara 20mm sampai 40mm.

Tabel II.4 Tebal kayu yang diperkenanakan untuk beberapa ukuran paku No.

Tebal Kayu (mm)

Nama Paku

Diameter

Panjang Paku

Paku (mm)

(mm)

1

20

2”BWG12

2.8

51

2

20 – 25

2.5”BWG11

3.1

63

3

20 – 30

3”BWG10

3.4

76

4

25 – 35

3.5”BWG9

3.8

89

5

30 – 40

4”BWG8

4.2

102

6

40

4.5”BWG6

5.2

114

Paku dipasang dengan cara dipukul. Agar terhindar dari pecahnya kayu, pemasangan paku dapat didahului oleh lubang penuntun. Diameter lubang penuntun tidak boleh melebihi : 0.9D untuk G > 0.6, dan 0.75D untuk G ≤ 0.6 Dimana G adalah berat jenis kayu dan D adalah diameter batang paku. Berdasarkan pedoman teknis spesifikasikasi komponen struktur lantai tingkat komposit kayu-beton untuk gedung dan rumah ( Pt S-10-2000-C ) panjang paku yang 40 Universitas Sumatera Utara

tertanam didalam kayu adalah sebesar 2/3 dari panjang paku dan 1/3 tertanam didalam beton. Jarak minimum antar konektor geser untuk dowel atau paku adalah: a. Dalam arah gaya : 1.

120 mm atau 12 Ø dowel atau 12Ø paku pada arah sejajar gaya, di ujung balok dekat tumpuan;

2.

60 mm atau 10Ø dowel atau 10Ø paku p dalam satu barisan sejajar arah gaya.

b. Dalam arah tegak lurus gaya : 1.

4Ø dowel atau 5Ø paku pada tepi kayu;

2.

4Ø dowel atau 5Ø paku pada barisan kayu.

II.7 Prinsip Perencanaan Struktur Komposit Prinsip perencanaan struktur komposit dapat dibedakan atas 2 metode, yaitu : II.7.1. Metode Elastis a. Analisis Elastis Analisis struktur secara elastis memakai asumsi bahwa tegangan yang terjadi pada struktur masih terletak dalam batas elastis dan defleksinya kecil. Dengan analisis elastis sebagian besar dari struktur tersebut akan bertegangan rendah dan dapat menimbulkan pemborosan.


Analisis elastis dilakukan untuk menghitung gaya-gaya dalam pada struktur (seperti gaya aksial, gaya geser, momen serta puntir) akibat gaya luar yang bekerja. Gaya-gaya dalam yang terjadi masih dalam batas elastis. Nilai momen inersia penampang dapat dianggap konstan di sepanjang bentang untuk analisis elastis struktur balok komposit yang menerus dan tanpa voute di daerah tumpuan. Dalam hal ini, momen inersia penampang komposit di daerah momen positif balok dapat diambil sebagai nilai momen inersia yang berlaku di sepanjang bentang balok yang ditinjau tersebut. Distribusi tegangan elastis pada penampang ditentukan dengan menganggap distribusi regangan beton dan kayu yang linier pada penampang komposit. Tegangan yang bekerja pada kayu atau beton tersebut merupakan hasil perkalian antara regangan yang terjadi dengan modulus elastisitas kayu Ew, atau modulus elastisitas beton Ec. Kuat tarik beton diabaikan. Tegangan izin pada kayu adalah fb/2,25 sedangkan tegangan tekan izin pada beton adalah 0,45 f'c .

Gambar II.10 Diagram tegangan elastis Besar tegangan pada tiap-tiap bahan dapat dihitung dengan rumus : •

Pada beton : ‫= ܿܨ‬

•

Pada kayu : ‫= ܾܨ‬

ெ.௬௔ ௡.ூ

ெ.௬௕ ூ


Pada perencanaan elastis jumlah penghubung geser yang dibutuhkan adalah berdasarkan gaya lintang yang bekerja pada suatu bentang balok komposit, dengan demikian pada daerah yang gesernya besar akan memiliki alat penghubung geser yang lebih banyak dibandingkan daerah lainnya.

Gambar II.11 Hubungan antara beban, geser dan diagram momen

Untuk menghitung jumlah kebutuhan penghubung geser, dapat dijelaskan sebagai berikut pada gambar berikut:

Gambar II.12 (a) balok yang dibebani dengan beban – beban terpusat (b) diagram gaya lintang


Tegangan geser yang terjadi pada balok lentur komposit, dihitung dengan :

τ=

D. S I. b୵

dimana D, S, I dan bw berturut – turut menyatakan gaya lintang balok, statis momen yang ditinjau, momen inersia dan lebar balok.

Gambar II.13 (a) Distribusi tegangan geser ½ bentang (b) Nilai gaya geser pada zone 1 dan zone 2

Gaya geser tiap zone (V), merupakan volume tiap zone seperti ditunjukkan pada Gambar II.11 (b), sehingga : Vi = τi. Li. bw dengan Li adalah panjang zone-i, τ i adalah tegangan geser zone-i dan bw adalah lebar badan balok. b. Penempatan Paku Berdasarkan Metode Elastis Penempatan paku sepanjang bentang dilakukan menurut penempatan paku dimana kekuatan paku S’, yang diambil dari rumus sambungan tampang satu : 44 Universitas Sumatera Utara

untuk b ≤ 7d

S’ = ½ x b x dx σ kd

untuk 7d ≤ b

S’ = 3,5 x d2 x σ kd

σ kd = ± 1,67 σ tk // Dimana : S’

= gaya yang diperkenankan perpaku (kg)

b

= tebal kayu (cm)

d

= diameter paku (cm)

σ kd

= kokoh desak kayu (kg/cm2)

σ tk //

= tegangan izin tekan sejajar serat (kg/cm2)

Jumlah paku yang memikul gaya geser tersebut adalah :

ܰ=

ܸ݅ ܵ′

Dimana : N = Jumlah paku V i = Gaya geser yang bekerja Kemudian paku diletakkan di sepanjang bentang dengan jarak tertentu.


II.7.2. Metode Kekuatan Batas (Ultimate) a. Analisis Ultimate Analisis struktur secara ultimate memanfaatkan kemampuan struktur secara penuh hingga beban batas akhir (ultimate load)

sehingga timbul bentuk plastis

dengan kekuatan struktur sampai tegangan runtuhnya. Analisis ultimate pada umumnya digunakan untuk menentukan besarnya beban runtuh (ultimate load) pada suatu struktur serta perilaku keruntuhannya (mechanism). Gaya-gaya dalam yang terjadi telah melebihi batas elastis dan defleksi yang terjadi cukup besar. Analisis kekuatan batas (ultimate) untuk perhitungan kuat lentur komponen struktur komposit untuk distribusi tegangan batas pada daerah momen positif balok komposit yang menggunakan penghubung geser, tegangan tekan sebesar 0,85 f’c dianggap bekerja dengan distribusi merata di sepanjang daerah tekan efektif penampang pelat beton. Kuat tarik beton dalam hal ini diabaikan. Tegangan lentur kayu pada balok komposit tersebut diambil sebesar fb dengan distribusi merata baik di daerah tarik maupun di daerah tekan penampang kayu. Untuk distribusi tegangan ultimate pada daerah momen negatif balok komposit tersebut, tegangan tarik beton diabaikan, dan tegangan tarik kayu diambil sebesar fb dengan distribusi merata baik di daerah tarik maupun di daerah tekan penampang kayu.


Gambar II.14. Diagram tegangan ultimate Dalam perencanaan ultimate, kecuali untuk balok yang diberi selubung beton, seluruh gaya geser horizontal pada bidang kontak antara balok kayu dan pelat beton harus disalurkan oleh penghubung-penghubung geser. Untuk aksi komposit di mana beton mengalami gaya tekan akibat lentur, gaya geser horizontal total yang bekerja pada daerah yang dibatasi oleh titik-titik momen positif maksimum dan momen nol yang berdekatan harus diambil sebagai nilai terkecil dari: 1) 0,85 f’c Ac; 2) Aw.fb; 3) Σ Qn. Untuk aksi komposit penuh, besarnya gaya geser horizontal ditentukan oleh Aw.fb atau 0,85.f’c dan jumlah penghubung geser yang diperlukan antara titik momen nol dan momen maksimum adalah

ܰ=

Dimana :

ܸℎ ܳ݊

N

= jumlah penghubung geser

Vh

= gaya geser horizontal

Qn

= kuat nominal penghubung geser


b. Penempatan Paku Berdasarkan Metode Ultimate Penempatan paku dilakukan menurut penempatan paku, dimana kekutan paku Z diambil sebagai nilai terkecil dari nilai-nilai yang dihitung menggunakan semua persamaan pada Tabel II.5 dan dikalikan dengan jumlah alat pengencang (n). Untuk sambungan yang terdiri atas tiga komponen ( sambungan dengan dua irisan ), tahanan lateral acuan diambil sebesar dua kali tahanan lateral acuan satu irisan yang terkecil. Tabel II.5

Tahanan lateral acuan satu paku (Z) untuk satu alat pengencang dengan satu irisan yang menyambung dua komponen

Moda kelelehan

Is

Persamaan yang berlaku Z=

3.3 D t s Fes KD

Z =

3.3 k1 D p Fem , dengan: K D (1 + 2 Re )

IIIm

k1 = (−1) + 2 (1 + Re ) +

Z=

2 Fyb (1 + 2 Re ) D 2 3 Fem p 2

3.3 k 2 D t s Fem , dengan: K D (2 + Re )

IIIs 2 2 (1 + Re ) 2 Fyb (1 + 2 Re ) D k 2 = (−1) + + 2 Re 3 Fem t s

Z =

IV

3.3 D 2 KD

2 Fem Fyb 3 (1 + Re )

Catatan : a.

Re =

Fem

Fes 48 Universitas Sumatera Utara

Fe (Kuat tumpu kayu) =

b.

114.45 G

1.84

(N/mm²)

dimana G adalah berat jenis kayu kering oven c. p

=

Kedalaman penetrasi efektif batang alat pengencang pada komponen pemegang (lihat Gambar II.11)

d.

e.

KD

Fyb

= 2.2

untuk D ≤ 4.3 mm,

= 0.38 D + 0.56

untuk 4.3 mm < D < 6.4 mm

= 3.0

untuk D ≥ 6.4 mm

= kuat lentur paku (lihat Tabel II.6)

Nilai kuat lentur paku dapat diperoleh dari supplier atau distributor paku. Untuk jenis paku bulat pada umumnya, kuat lentur paku dapat dilihat pada Tabel II.6 Kuat lentur paku menurun dengan semakin meningkatnya diameter paku. Dimensi paku yang meliputi diameter, panjang, dan angka kelangsingan dapat dilihat pada Tabel II.7. Tabel II.6 : Kuat lentur paku untuk berbagai diameter paku bulat (Sumber : Dasar Perencanaan Sambungan Kayu) Diameter Paku

Kuat Lentur Paku, Fyb

≤ 3.6 mm

689 N/mm²

3.6 mm < D ≤ 4.7 mm

620 N/mm²

4.7 mm < D ≤ 5.9 mm

552 N/mm²

5.9 mm < D ≤ 7.1 mm

483 N/mm²

7.1 mm < D ≤ 8.3 mm

414 N/mm²

D > 8.3 mm

310 N/mm²


Tabel II.7 Berbagai Ukuran Diameter dan Panjang Paku λ*

2”BWG12

Diameter Paku (mm) 2.8

Panjang Paku (mm) 51

18

2.5”BWG11

3.1

63

20

3”BWG10

3.4

76

22

3.5”BWG9

3.8

89

23

4”BWG8

4.2

102

24

4.5”BWG6

5.2

114

22

Nama Paku

* Angka kelangsingan : panjang paku dibagi diameter paku

c. Tahanan Lateral Terkoreksi Tahanan lateral terkoreksi ( Z’), dihitung dengan mengalikan tahanan lateral acuan dengan faktor – faktor koreksi untuk sambungan paku. Faktor – faktor koreksi sambungan paku tersebut adalah : 1. Faktor kedalaman penetrasi, C d Tahanan lateral acuan dikalikan dengan faktor kedalaman penetrasi,

Cd ,

sebagaimana dinyatakan berikut ini : Untuk paku, penetrasi efektif batang ke dalam komponen pemegang, p, harus lebih besar daripada atau sama dengan 6D.

Untuk 6D ≤ p < 12D,

Untuk p ≥ 12D,

maka

Cd =

p 12 D

Cd = 1.00 50 Universitas Sumatera Utara

Apabila penetrasi alat penyambung paku tembus maka faktor kedalaman

penetrasi diabaikan.

Gambar II.15 Sambungan paku dengan variasi penetrasi

2. Faktor serat ujung, C eg Tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor serat ujung, C eg = 0.67, untuk alat pengencang yang ditanamkan kedalam serat ujung kayu.

3. Sambungan paku miring, C tn Untuk kondisi tertentu, penempatan paku pada kayu harus dilakukan secara miring (tidak

tegak lurus). Pada sambungan sambungan seperti ini, tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor paku miring, C tn = 0.83. 4. Sambungan diafragma, C di Faktor koreksi ini hanya berlaku untuk sambungan rangka kayu dengan plywood seperti

pada struktur diafragma atau shear wall (dinding geser). Nilai faktor koreksi ini umumnya lebih besar daripada 1.00.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA. mengetahui sifat-sifat yang umum dari bahan struktur yang dimaksud

Recommend Documents