BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan Studi untuk mengetahui perilaku statik monotonik maupun siklik sambungan balok-kolom eksterior kayu glulam akasia dengan sistim profil siku dan batang baja telah dilakukan dalam disertasi ini. Studi meliputi pengujian sifat fisik dan mekanik material kayu dan sifat mekanik batang baja, pengujian ekperimental dan analisis numerik dengan metode elemen hingga nonlinier material. Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. Sambungan momen tipe M9B1 (sambungan dengan satu batang baja tumpu di sisi atas dan bawah balok) cenderung lebih fleksibel dibandingkan sambungan momen tipe M9B2 (sambungan dengan dua batang baja tumpu di sisi atas dan bawah balok) , selain karena besi siku yang lebih tipis sehingga mudah berdeformasi, tapi juga karena mudahnya besi siku tersebut berputar dalam bidang vertikal, karena pemasangan batang baja tunggal di sisi atas maupun bawah balok. Karena mudahnya berputar sudut, maka terjadi kerja sama antara batang baja yang menahan tarik dengan batang baja tumpu dalam menahan gaya tarik akibat momen yang bekerja. Hanya saja karena kapasitas gaya tumpu satu batang baja hanya sekitar 1 ton, maka keruntuhan tumpu terjadi lebih dahulu. Perhitungan lebih detail bisa dilihat pada Lampiran 3. 2. Sambungan momen tipe M9B2 (sambungan dengan dua batang baja tumpu di sisi atas dan bawah balok) berperilaku lebih kaku dibandingkan sambungan 221
222
momen tipe M9B1. Pemasangan batang baja lebih dari satu dalam satu garis sejajar dengan besi siku yang kaku tidak membantu memperbesar kapasitas, malah memperkaku sambungan untuk berputar sudut sehingga prilaku dan kerja sambungan M9B2 ini mirip sambungan struktur baja, besi siku yang tebal seakan-akan menyatu dengan balok sebagai satu kesatuan kaku tunggal, sehingga batang baja tarik menerima gaya tarik akibat momen yang terjadi. 3. Kekuatan sambungan momen tipe M9B2 tergantung kekuatan tarik ulir batang baja tarik. Kegagalan ulir batang tarik membatasi kemampuan sambungan menerima pembebanan dan mengurangi daktilitas rotasi sehingga sambungan momen ini bersifat getas. Hal ini juga bisa dilihat dari bentuk kurva siklik yang diperoleh. 4. Pada sambungan tipe M9B1, momen maksimum yang bisa diterima rata-rata sekitar 10 kN-m, dengan kekakuan rotasi sebesar rata-rata 69,0 kN-m/rad dan daktilitas rotasi rata-rata 1,2 - 2.34, lihat Tabel 5.5. 5. Pada sambungan tipe M9B2, momen maksimum yang bisa diterima rata-rata sekitar 8.0 kN-m, dengan kekakuan rotasi elastik sebesar rata-rata 75 kNm/rad dan daktilitas rotasi rata-rata antara 1,0 - 2,38, lihat Tabel 5.6. Perlu diperhatikan bahwa pada kelompok ini rotasi pada saat kelelehan pertama sama yaitu rata-rata sebesar 0.11 rad. 6. Model anisotropic plastiscity pada material kayu dengan elemen Solid45 termodelkan cukup baik di ANSYS. 7. ANSYS tidak mampu memodelkan uji siklik dengan baik, karena plastisitas elemen dalam ANSYS dipersiapkan untuk bahan metal.
223
8. Hasil uji numerik selalu memperlihatkan hasil lendutan yang lebih kecil dibandingkan hasil uji ekperimental. Pada umumnya ledutan hasil uji numerik kira-kira 0,5 – 0,67 dari lendutan hasil uji ekperimental pada beban yang sama. Kekakuan rotasi model numerik lebih besar dari pada kekakuan rotasi model eksperimen. 9. Besar kekakuan rotasi model numerik sambungan tergantung mutu kayu. Mutu kayu yang lebih baik selalu menghasilkan kekakuan rotasi yang lebih besar. Lapisan kayu yang menentukan perilaku sambungan adalah lapisan kayu terluar dari balok, untuk pemodelan numerik khususnya sangat tergantung pada pemodelan propertis mekanik kayu tumpu sekitar batang baja tumpu, dengan menggunakan hasil uji tumpu sejajar dan tegak lurus serat. 10. Daktilitas rotasi model numerik sambungan lebih kecil dari pada hasil ekperimental, karena model numerik adalah model ideal, tidak bisa secara sempurna memodelkan plastisitas yang ada dan terjadi pada model eksperimental. 11. Kinerja sambungan tipe M9B2 lebih baik dari pada tipe M9B1 karena memiliki kekakuan awal yang besar ( viscous damping ratio awal yang rendah, 20% nilai akhir) dan memiliki daktilitas yang lebih tinggi dan seragam. Hasil uji eksperimental menunjukkan bahwa sambungan yang dikembangkan ini adalah sambungan momen semi-rigid.
6.2. Saran Penelitian perilaku statik monotonik maupun siklik sambungan balok-kolom eksterior kayu glulam akasia dengan sistim profil siku dan batang baja ini masih
224
merupakan kajian awal. Untuk itu diperlukan penelitian lanjutan untuk mendapatkan gambaran yang lebih mendalam tentang perilaku sambungan momen ini. Saran-saran untuk penelitian lanjutan adalah sebagai berikut: 1. Gunakan sambungan tipe M9B2 untuk keperluan desain, karena sambungan tipe ini kegagalan hanya terjadi di batang baja tarik sehingga kekuatan sambungan bisa dikontrol melalui penggunaan mutu bahan batang baja tarik yang lebih baik. 2. Untuk membuat model geometrik struktur kayu yang rumit dengan ANSYS, selalu gunakan ANSYS WORKBENCH, dengan elemen kayu dimodelkan sebagai elemen SOLID45. 3.
Pada model numerik, selalu gunakan model propertis mekanik dari hasil tes tumpu untuk kayu sekitar batang baja tumpu, kondisi tekan sejajar dan tegak lurus serat menurut ASTM D5764, sedang pada bagian kayu yang lain boleh digunakan propertis mekanik hasil uji tekan sejajar dan tegak lurus serat menurut ASTM D143. Material kayu harus diinput sebagai bahan yang orthotropic dan transverse isotropic, dengan kondisi anisotropic plasticity di propertis mekanik hasil uji tekan sejajar dan tegak lurus serat menurut ASTM D143 dan ASTM D5764.
4. Dilakukan studi lebih lanjut tentang pengaruh mutu batang baja tarik yang lebih tinggi khususnya kekuatan putus tarik ulirnya, jumlah batang baja tumpu di balok dan ukuran besi siku. Untuk sambungan tipe M9B1 perlu dicoba besi siku yang lebih kaku untuk melihat perubahan perilaku. Sedang untuk sambungan tipe M9B2 pelu dipelajari perilaku ketika digunakan batang
225
tarik dengan kuat tarik ulir yang mutu lebih baik sehingga kegagalan tidak getas dengan mempertahankan ketebalan besi siku yang memadai sesuai contoh perhitungan pada Lampiran 4. 5. Memperkecil ukuran pasak balok yang masuk ke kolom, ukuran penetrasi pasak ditentukan hanya berdasarkan keperluan untuk menahan gaya lintang maksimum. Pada model numerik, hal ini akan membantu sekali, karena model numerik bisa lebih fleksibel, sehingga kemungkinan plastisitas pada level sambungan dapat terbentuk lebih baik. Atau pasak kayu penahan gaya lintang bisa diganti dengan besi siku yang dipasang pada bagian bawah badan balok.
226
DAFTAR PUSTAKA
Abukari, MH., Cote, M., Rogers, CA., Salenikovich, A. (2012), "Withdrawal Resistance of Structural Screws in Canadian Glued Laminated Timber", Proceeding of Wood Conference on Timber Engineering (WCTE) 2012, Auckland, New Zealand. Agustin, M. (2008). ”Handbook 1: Timber Structure – Wood Adhesives”, Educational Materials for Designing and Testing of Timber Structures, Europe.
Aicher, S., Reinhardt, H.W., Garrecht, H. (2014), "Materials and Joints in Timber Structures Recent Developments of Technology", RILEM BOOKS SERIES Volume 9, Springer.
American Forest and Papper Association. (2003)."Heavy Timber Construction", American Wood Council.
American Forest and Papper Association. (2010)."A Guide to Engineered Wood Product ", American Wood Council. American Society for Testing and Materials. (2011).”Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings” American Society for Testing and Materials American Society for Testing and Materials. (2009a). “ASTM D143-94R07 Standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber”, American Society for Testing and Materials American Society for Testing and Materials. (2009b). “ASTM D2395-07ae1 Standard Test Methods for Specific Gravity of Wood and Wood-Based Materials”, American Society for Testing and Materials American Society for Testing and Materials. (2009c). “ASTM D4761-05 Standard Test Methods for Mechanical Properties of Lumber and Wood-Base Structural Material”, American Society for Testing and Materials 227
228
American Society for Testing and Materials. (2009d). “ASTM E8 / E8M-09 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials”, American Society for Testing and Materials American Society for Testing and Materials. (2002). “ASTM D5764-97a (Reapproved 2002) Standard Test Methods for Evaluating Dowel-Bearing Strength of Wood and Wood-Based Products”, American Society for Testing and Materials American Society for Testing and Materials. (1997). “ASTM E 111-97 Standard Test Methods for Young’s Modulus, Tangent Modulus and Chord Modulus”,American Society for Testing and Materials AmericanWood Council. (2015). “National Design Specification for Wood Construction", AmericanWood Council. AmericanWood Council. (2015). “Supplement National Design Specification for Wood Construction", AmericanWood Council.
American Wood Council. (2015). "Special Design Provision For Wind and Seismic", American Wood Council.
ANSYS, Inc., “ANSYS Mechanical APDL Theory Reference”, Release 15, Ansys, Inc. Southpointe 275 Technology Drive, Canonsburg, PA 153157, USA, 2013
ANSYS, Inc., “ANSYS Structural Analysis Guide”, Ansys, Inc. Southpointe 275 Technology Drive, Canonsburg, PA 153157, USA, 2009
Awaludin, A., Hayashikawa, T., Hirai, T., Sasaki, Y. (2009). “Splitting Strength of Plybamboo-Reinforced Timber Joints under Loading Perpendicular-tograin”, International Conference on Sustainable Infrastructure and Built
Barber, J.R. (2010), Environment in Developing Country, Bandung, Indonesia. “Elasticity 3rd Edition”, Springer Science + Business Media, page 171-198,
229
Barbero, E.J. (2014). “Finite Element Analysis of Composite Materials using ANSYS”, 2ND Edition, CRC Press, Taylor & Francis Group. Batchelar, M.L. (1982). "Nailed plywood gusset joints for timber portal frames", Department of Civil Engineering, University of Aucland, N.Z.
Besson, J., Cailletaud, G., Chaboche, J.L., Forest, S., Bletry, M. (2010), “Nonlinear Mechanics of Materials”, page 184-185, Springer. Blandon U, C.A. (2004). “Equivalent Viscous Damping Equations for Direct Displacement Based Design”, Master Degree Disertation, Rose School, European School of Advance Studies in Reduction of Seismic Risk, Italia. Bodig, J., Jayne, B.A. (1982). “Mechanics of Wood and Wood Composites”, page 335-393, Krieger Publishing Company, Malabar, Florida, USA. Bohnhoff, D.R., Cramer, S.M., Moody, R.C., Cramer, C.O. (1987), “Modelling Vertically, Mechanically Laminated Lumber”, ASAE International Winter Meeting, Illinois, December 15-18, 1987. Bohnhoff, D.R. (1988a). “Evaluation of Vertically, Nail Laminated Wood Members Without Butt Joint Reinforcement”, ASAE International Summer Meeting, Rapid City, SD, St Joseph, MI, USA, June 26-29 1988 Bohnhoff, D.R. (1988b). “Nonlinear Analysis of Multilayered, Horizontally, NailLaminated Wood Beams”, ASAE International Winter Meeting, Chicago, IL, USA, December 13-16 1988 Bohnhoff, D.R., Cramer, S.M., Moody, R.C., Cramer, C.O. (1989). “Modeling Vertically, Mechanically Laminated Lumber”, ASCE Journal of Structural Engineering, Volume 115 No 10 page 2661-2679, October 1989 Bohnhoff, D.R. (1992). “Modeling Horizontally Nail-Laminated Lumber”, ASCE Journal of Structural Engineering, Volume 118 No 5 page 1393-1406, May 1992 Bohnhoff, D.R., Chiou, W.S., Hernandez, R. (1997). “Load-Sharing in Nail Laminated Assemblies Subjected to Bending Loads”, ASAE InternationalMeeting, Minneapolis, MN, USA, August 10-14 1997
230
Buchanan, A.H., Fairweather, R.H. (1993). "Seismic Design of Glulam Structures", Bulletin of Tne Zealand National Society for Earthquake Engineering, University Canterbury, Christchurch, New Zealand
Crawford, David., Hairstans, Robert., Alexander, John., Bongers, Ferry. (2012). "Assessment of structural performance of Accoya wood for GluLam fabrication", WCTE, Aucland, New Zealand CUREE Publication No.W-02. (2002). “Development of a Testing Protocol for Woodframe Structures” Forest Product Laboratory. (2010). ”Wood Handbook: Wood As An Engineering Material”, General Technical Report FPL-GTR-190, Forest Product Laboratory, United States Departements of Agriculture, Madison, Wisconsin
Gecys, T. (2014), "Experimental Investigation of Glued Laminated Timber Beam to Beam connections", European International Journal of Science and Technology, Vol. 3 No. 7 Goodman, J.R., Popov, I.E. (1969), “Layered Wood Systems with Interlayer Slip”, Journal of Wood Science, Volume 1 No 3 pp. 148-158, 1969.
Hattar, C.F., Cheng, J.J.Roger. (1995). "Development of Moment Connections in Glued-laminated Alberta Spruce and Pine Timber", Department of Civil Engineering, University of Alberta, Edmonton, Alberta, T6G 2G7, Canada Hendro. (2013). ”Studi Eksperimental Hubungan Balok-Kolom Kayu Dengan Plywood Gusset dan Quick Connect ”, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung Holmberg, S. (1998).“A numerical and experimental study of initial defibrationof wood”, PhD thesis, Report TVSM-1010, LundUniversity, Divison of Structural Mechanics, Lund University, Sweden Hung Ta Instrument, Co., Ltd. (2004). “Hung Ta Instrument Manual Reference”, Hung Ta Instrument, Co., Ltd
231
Huei-Huang, Lee. (2014). “Finite Element Simulations with ANSYS Workbench 15”, SDC Publications Huei-Huang, Lee. (2014). “Part and Assembly Modeling with ANSYS Design Modeler 14”, SDC Publications Hong, J. P. (2007). “Three Dimensional Nonlinear Finite Element Model for Single and Multiple Dowel-Type Wood Connections”, Ph.D dissertation, Department of Civil Engineering, The University of British Columbia, Vancouver, BC, Canada International Standard (2003). “Timber Structures-Joints made with mechanical fasteners-Quasi-static reversed-cyclic test method (ISO 16670)” International Organization for standarization Jones, R.M. (1999). “Mechanics of Composite Materials”, page 55-186, Taylor and Francis, USA Kharouf, N., McClure, G., Smith, I. (2003). “Elasto-plastic modeling of wood bolted connections”, Journal of Computers and Structures, Volume 81, Issues 8-11, page 747-754, 2003 Kolb, J. (2008). ”Systems in Timber Engineering”, Deutsche Gesselschaft fur Holzforschung, Switzerland Kurniawan, R. (2015). “Perilaku Hubungan Pelat-Kolom Reactive Powder Concrete terhadap Beban Gravitasi dan Lateral Siklis”, Disertasi, Institute Teknologi Bandung Lawrence, Kent. L. (2009). “ANSYS Workbench Tutorial Structural & Thermal Analysis using the ANSYS Workbench Release 11.0 Environment”, SDC Publications Leitner, Emma J. (2011). “Three Dimensional Modeling of Wood Moment Connections”, A Master of Science Thesis, The Pennsylvania State University, USA
232
Lubriner, J. (2006). “Plasticity Theory”, page 355-373, University of California at Berkeley
Mackerle, Jaroslav. (2003), "Finite Element Analysis of fastening and joining: a bibliography (1990-2002)", Department of Mechanical Engineering, Linkoping Institute of Technology, Sweden
Mackerle, Jaroslav. (2005), "Finite Element Analysis in wood research: a bibliography", Department of Mechanical Engineering, Linkoping Institute of Technology, Sweden Madenci, E., Guven, I. (2015), “The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS”, 2nd Edition, Springer International Publishing. Moaveni, Saeed. (2008), “Finite Element Analysis:Theory and Application with ANSYS”, 3rd Edition, Pearson Education, Inc., Pearson Prentice Hall Moses, D. M. and Prion, H. G. L. (2002), “Anisotropic plasticity and the notched wood shear block”, Forest Product Journal, 52(6):43-54 Natterer, J., Weinand, Y. (2008). “Modelling of multi layer beam with inter-layer slips”, 10th World Conference on Timber Engineering, Miyazaki, Japan, June 2-5, 2008 Ozelton, E.C., Baird, J.A. (2006). ”Timber Designers’ Manual. 3rd ed”, Blackwell Science Ltd Panagopaulos, G., Kappos, A.J., ”BILIN - Bilinear Approach Forces Size Diagrams-Deformation”, Departement of Civil Engineering AUTH, Greek Persson, K. (2000). “Micromechanical Modelling of Wood and Fibre Properties”, Doctoral Thesis, Unpublished, Department of Mechanics and Materials, Lund University, Sweden
Persson, Jimmy. (2011), "Numerical Analysis of Compression perpendicular to the Grain in Glulam Beams with and without reinforcement", A Master's Dissertation, Division of Structural Mechanics, LTH, Lund University, Sweden
233
Pranata, Y.A. (2011). “Perilaku Lentur Balok Laminasi – Baut Kayu Indonesia”, Disertasi Doktor, Program Doktor Teknik Sipil, Program Pascasarjana, Universitas Katolik Parahyangan. Rowell, R.M. (2005). “Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites”, Chapter 10, Taylor and Francis. Saada, A.S. (2009), “Elasticity Theory and Applications 2nd edition”, page 147184, JRoss Publishing Scheibmair, Felix and Queneville, P. (2012). ”The Quick Connect Moment Connection for Portal Frame Buildings – An Introduction and Case Study” Proceeding of Wood Conference on Timber Engineering (WCTE) 2012, Auckland, New Zealand, 15-19 Juli 2012, 192-201 Shmulsky, R., Saucier, C.L., Howard, I.L. (2008). “Composite Effect of BoltLaminated Sweetgum and Mixed Hardwood Billets”, ASCE Journal of Bridge Engineering, Volume 13 No 5 page 547-549, September 2008
Smith, I., Asiz, A., and Snow, M. (2006), "Design Method for Connections in Engineered Wood Structures", Project No. UNB2, Faculty of Forestry and Environmental Management University of New Brunswick, Fredericton, Canada Snow, M., Smith, I., Asiz, A. (2004). “Dowel joints in Engineered Wood Products: Assessment of simple fracture mechanics models”, CIB W18 Meeting 37, August 31 - September 03, 2004, Edinburgh, Scotland, United Kingdom Standar Nasional Indonesia. (2013). ”Spesifikasi Desain Untuk Konstruksi Kayu – SNI 7973-2013”, Standar Nasional Indonesia
Structural Timber Association (2014), "Glued laminated timber structures", Structural Timber Engeering Bulletin
Structural Timber Association (2014), "Glued laminated timber structures Part 2: construction and connection details", Structural Timber Engeering Bulletin
234
Stefansson, F. (1995).“Mechanical properties of wood at microstructural level”, Masters thesis, Report TVSM-5057, LundUniversity, Divison of Structural Mechanics, Lund University, Sweden
Sulistyawati, I., Hadi, Y.S., Surjokusumo, S., Nugroho, N. (2008), "The Performance of Lamina's Thickness for Horizontally Glued Laminated Beam", WCTE 2008, Miyazaki, Japan Suryoatmono, B. (2013). ”Kayu Rekayasa sebagai masa depan Struktur Kayu Indonesia”, The 2nd Indonesian Structural Engineering and Materials Symposium, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung, November 7-8, 2013 Suryoatmono, B. (2014). ”Desain Struktur Kayu dengan SNI 7973:2013: Teori”, Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung, 2014 Suryoatmono, B. (2014). ”Desain Struktur Kayu dengan SNI 7973:2013:Perhitungan”, Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung, 2014
Tanuwijaya, P.S. (2014). "Perilaku hubungan Balok-Kolom kayu laminasi dengan sambungan cepat (Quick Connect)", Tesis, Program Pascasarjana, Universitas Katolik Parahyangan. Thelandersson, S., and Larsen, H.J. (2003). ”Timber Engineering”, John Wiley and Sons, Inc. Tjondro, J.A. (2007). “Perilaku Sambungan Kayu dengan Baut Tunggal Berpelat Sisi Baja Akibat Beban Uni-Aksial Tarik”, Disertasi, Tidak Dipublikasikan, Program Doktor Ilmu Teknik Sipil, Program Pascasarjana, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung Tjondro, J.A., Indrawati, N. (2009). “The Bending Strength and Modulus of Elasticity of Indonesia Hardwood Species”, The 1st International Symposium of The Indonesian Wood Research Society, 2-3 November 2009
235
Tjondro, J.A., Suryoatmono, B., Imran, I. (2009a). “Non-linier Compression Stress-strain Curve Model for Hardwood”, The 1st International Symposium of The Indonesian Wood Research Society, 2-3 November 2009
Tjondro, J.A., Suryoatmono, B., Dhanar (2009c)“Kuat Geser Sejajar Serat Kayu Indonesia”, Seminar Nasional MAPEKI XII, 23-25 Juli 2009 Tokyo Sokki Kenkyujo, Co., Ltd. (2004), “DC-7104 DC104R Controller version 2.14b”,Tokyo Sokki Kenkyujo, Co., Ltd TRADA Technology Ltd. (2009). “Dowel Laminated Hardwood Beams for Bridges”, TRADA Technology Ltd Xiaolin, Chen., YiJun, Liu. (2014), “Finite Element Modeling and Simulation with ANSYS workbench”, CRC Press.
