PENGARUH PEMASANGAN BAUT DI SISI MUKA TERHADAP DAYA DUKUNG SAMBUNGAN GIGI PADA KONSTRUKSI KUDA-KUDA KAYU Tugas Akhir untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh : Moh Noer Mujahidin NIM : D 100 060 020 NIRM : 06.6.106.03010.50020
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2013
i
ii
MOTTO
Orang tua itu adalah segalanya bagiku Hidup hanya sebentar, jangan pernah menyia-nyiakan hidupmu Berusaha dan berusahalah dalam menjalani hidup ini Supaya tidak ada pernah penyesalan diakhir nanti Jodoh memang ditangan Tuhan Tapi jika kita tidak berusaha mencari seumur hidup tidak akan pernah mendapatkannya Sholatlah sebelum kamu disholatkan Bukanlah kesulitan yang membuat kita takut, tetapi ketakutan yang membuat kita sulit. Karena itu janganlah pernah mencoba untuk menyerah dan janganlah pernah menyerah untuk Mencoba. Maka jangan katakan “Allah aku punya masalah”, tetapi katakan pada masalah “masalah aku punya Allah yang maha segalanya” (Ali Bin Abi Tholib) Kejarlah akhiratmu seperti besok akan mati dan juga kejarlah duniamu seperti kamu akan hidup selama-lamanya
iii
PERSEMBAHAN Atas ridho Allah hasil perjuangan ku selama ini Kupersembahkan kepada : Ayah dan Ibuku yang selama ini tanpa lelah membimbing, memberi nasehat, Dan membiayaiku sampai akhir masa kuliahku. Terima kasih untuk segala-galanya Untuk semua keluarga besarku yang telah selalu membantu Dan menyemangatiku Untuk Dyah Wijayanti terima kasih buat semuanya. Ini adalah modal untuk kita dimasa depan Rekan-rekan yang selalu membantu dalam praktikum (Yasirul, choirul, adit, eko, dedy) terima kasih bantuannya Mas Joko yang membantu, membimbing dan selalu menemaniku Selama praktikum berjalan Teman-teman sipil 2006 (singgih, adit, yasirul, irman, darus, hasyim, ika, Eko, dedy, wahab, eka jamal, andre, wisnu, ardani) Serta lainnya yang belum saya sebutkan. Terima kasih untuk suportnya selama ini. Almamaterku UMS
iv
PRAKATA
Assalamu’alaikum Wr, Wb Alahamdulillah segala puji syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas
Muhammadiyah
Surakarta.
Bersama
ini
penyusun
mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1) Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2) Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta dan selaku dewan penguji. 3) Ir. H. Muh Nursahid, M.M. M.T., selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan dorongan, serta arahan bimbingan. 4) Bapak Ir. Abdul Rochman, M.T., selaku Pembimbing Utama yang selalu memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya. 5) Ibu Ir. Renaningsih, M.T., Selaku Pembimbing Pendamping juga yang selalu memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya. 6) Bapak-bapak dan ibu-ibu dosen Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Tenkik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Terima kasih atas bimbingan dan ilmu yang telah diberikan. 7) Ayahanda dan Ibunda tercinta yang selalu memberikan dorogan baik material maupun spiritual. Terima kasih atas doa dan kasih sayang yang selama ini kalian berikan kepada saya. Kalian telah membuat saya mengerti arti hidup
v
dan perjuangan yang sesungguhnya. Semoga Allah SWT membalas kebaikan kalian dan selalu menjaga dalam setiap langkah. 8) Kakak dan adiku (Moh Arif Efendi dan Moh Fajar Ardiansah) yang selalu memberikan semangat. 9) Dyah Wijayanti A.Md., terima kasih buat semangat dan motivasi nya selama ini. Sehingga selalu ada semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 10) Semua teman-teman angkatan 2006 yang saya cintai dan saya sayangi selama ini baik suka maupun duka. 11) Teman-teman yang membantuku saat berlangsungnya praktikum (Adit, Choirul, Yasirul, Irman, Wahab).
Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan dan semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua. Amin. Wassalamu’alaikum Wr, Wb.
Surakarta, Mei 2013
Penyusun
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ ii MOTTO .......................................................................................................... iii PERSEMBAHAN ........................................................................................... iv PRAKATA ...................................................................................................... v DAFTAR ISI ................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvi ABSTRAKSI................................................................................................... xvii BAB I
PENDAHULUAN ............................................................................ 1 A. Latar Belakang ............................................................................ 1 B. Rumusan Masalah ....................................................................... 2 C. Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................... 2 1. Tujuan penelitian .................................................................. 2 2. Manfaat penelitian ................................................................ 2 D. Batasan Penelitian ....................................................................... 3 E. Keaslian Penelitian ...................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 5 A. Pengertian Kayu ......................................................................... 5 B. Struktur Kayu .............................................................................. 7 C. Sifat-sifat Kayu ........................................................................... 8 1. Sifat umum kayu................................................................... 8 2. Sifat fisik .............................................................................. 9 2a) Penghantar temperatur ................................................. 9 2b) Daya hantar panas ........................................................ 9 2c) Daya hantar listrik ........................................................ 9 3. Sifat higroskopis ................................................................... 9
vii
4. Sifat mekanis kayu ............................................................... 10 4a) Pengaruh gaya aksial.................................................... 10 4b) Pengaruh beban momen ................................................ 10 4c) Penyimpangan serat kayu ............................................. 10 D. Mutu Kayu .................................................................................. 11 E. Kayu Yang Diuji ......................................................................... 11 F. Sambungan Kayu ........................................................................ 12 1. Sambungan bibir lurus .......................................................... 13 2. Sambungan kait lurus ........................................................... 13 3. Sambungan lurus miring....................................................... 14 4. Sambungan kait miring......................................................... 14 5. Sambungan memanjang kunci sesisi .................................... 14 G. Sambungan Gigi ......................................................................... 15 H. Alat Sambung ............................................................................. 16 1. Lem ....................................................................................... 16 2. Alat sambung mekanik ......................................................... 16 2a) Paku............................................................................... 17 2b) Baut ............................................................................... 17 2c) Timber connector .......................................................... 18 3 Metal plate connector ............................................................ 20 BAB III LANDASAN TEORI ...................................................................... 22 A. Sifat-sifat Mekanik Kayu ............................................................ 22 B. Kuat Tekan Kayu ........................................................................ 22 C. Kuat Geser Kayu ......................................................................... 23 D. Kadar Air..................................................................................... 24 E. Kekuatan Baut ............................................................................. 25 F. Tahanan Lateral Acuan Baut ....................................................... 25 G. Sambungan Gigi ......................................................................... 26 1. Sambungan gigi tunggal ....................................................... 27 2. Sambungan gigi majemuk .................................................... 27 H. Spasi Alat Sambung.................................................................... 29
viii
BAB IV METODE PENELITIAN ............................................................. 31 A. Uraian Umum ............................................................................. 31 B. Bahan Penelitian ......................................................................... 31 1. Dimensi kayu kuat tekan ...................................................... 31 2. Dimensi kayu kuat geser ...................................................... 31 3. Kayu kadar air ...................................................................... 32 4. Dimensi dan ukuran sambungan gigi tunggal ...................... 32 5. Dimensi dan ukuran sambungan gigi majemuk ................... 33 C. Alat Penelitian............................................................................. 33 1. Penggaris .............................................................................. 33 2. Gergaji .................................................................................. 34 3. Jangka sorong atau kaliper ................................................... 34 4. Meteran ................................................................................. 35 5. Timbangan ............................................................................ 35 6. Oven ..................................................................................... 35 7. Universal testing machine (UTM) ........................................ 36 D. Tahapan Penelitian...................................................................... 37 E. Jalannya Penelitian ...................................................................... 38 1. Tahap I : persiapan penelitian............................................. 38 2. Tahap II : pelaksanaan pengujian ........................................ 38 2a) Uji kadar air ................................................................... 38 2b) Perhitungan, pengukuran dan pembuatan benda uji ........................................................................ 38 3. Tahap III : pelaksanaan pengujian ........................................ 38 2a) Uji kuat tekan ................................................................ 38 2b) Uji kuat geser ................................................................ 39 2c) Pengujian sambungan gigi............................................. 39 4. Tahap IV : pembahasan dan analisa ..................................... 40 BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................. 41 A. Kadar Air .................................................................................... 41 B. Kuat Tekan .................................................................................. 41
ix
1. Kuat tekan teoritis................................................................. 41 2. Kuat tekan experimental ....................................................... 42 3. Perbandingan kuat tekan teoritis dengan experimental ......................................................................... 42 C. Kuat Geser .................................................................................. 43 1. Kuat geser teoritis ................................................................. 43 2. Kuat geser experimental ....................................................... 43 3. Perbandingan kuat geser teoritis dengan experimental ......................................................................... 44 D. Kekuatan Sambungan Gigi Tunggal ........................................... 45 1. Pola keruntuhan benda uji .................................................... 45 2. Kekuatan sambungan gigi tunggal sebelum dipotong 2/3.lmin ..................................................... 46 3. Kekuatan sambungan gigi tunggal sesudah dipotong 2/3.lmin ...................................................... 46 4. Perbandingan sambungan gigi tunggal sebelum dan sesudah dipotong 2/3.lmin ................................. 46 E. Kekuatan Sambungan Gigi Majemuk ......................................... 47 1. Pola keruntuhan benda uji .................................................... 47 2. Kekuatan sambungan gigi majemuk sebelum dipotong 2/3.lmin ..................................................... 48 3. Kekuatan sambungan gigi majemuk sesudah dipotong 2/3.lmin ...................................................... 48 4. Perbandingan sambungan gigi majemuk sebelum dan sesudah dipotong 2/3.lmin ................................. 49 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN....................................................... 51 A. Kesimpulan ................................................................................ 51 B. Saran ........................................................................................... 52 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Pohon jati .................................................................................. 5 Gambar II.2. Pohon keruing ........................................................................... 5 Gambar II.3. Pohon pinus .............................................................................. 6 Gambar II.4. Pohon agatis.............................................................................. 6 Gambar II.5. Pohon kelapa ............................................................................ 6 Gambar II.6. Pohon nibung ............................................................................ 6 Gambar II.7. Pohon bambu ............................................................................ 6 Gambar II.8. Tampang melintang pohon ....................................................... 8 Gambar II.9. Arah serat membentuk sudut α terhadap sumbu batang ........... 10 Gambar II.10. Sambungan bibir lurus ............................................................. 13 Gambar II.11. Sambungan kait lurus .............................................................. 13 Gambar II.12. Sambungan lurus miring.......................................................... 14 Gambar II.13. Sambungan kait miring............................................................ 14 Gambar II.14. Sambungan memanjang kunci sesisi ....................................... 15 Gambar II.15. Sambungan gigi tunggal .......................................................... 15 Gambar II.16. Sambungan gigi majemuk ....................................................... 15 Gambar II.17. Lem kayu merk rajawali .......................................................... 16 Gambar II.18. Lem kayu merk fox.................................................................. 16 Gambar II.19. Paku polos, paku berlapis semen-seng, paku ulir Paku berulir biasa, paku berulir helical dan cara pemasangannya....................................................................... 17 Gambar II.20. Bentuk-bentuk alat sambung baut ........................................... 18 Gambar II.21. Pasak kayu koubler .................................................................. 18 Gambar II.22. Cincin belah ............................................................................. 19 Gambar II.23. Pelat Geser ............................................................................... 19 Gambar II.24. Toothed ring ............................................................................ 19 Gambar II.25. Kokot buldog ........................................................................... 20 Gambar II.26. Metal plate connectors ............................................................ 20 Gambar II.27. Joist Hanger ............................................................................ 21
xi
Gambar III.1. Sambungan Gigi Tunggal........................................................ 27 Gambar III.2. Sambungan Gigi Majemuk...................................................... 28 Gambar IV.1. Bentuk dan ukuran benda uji kuat tekan/ desak kayu ............. 31 Gambar IV.2. Bentuk dan ukuran benda uji Kuat Geser kayu ...................... 31 Gambar IV.3. Benda uji kadar air .................................................................. 32 Gambar IV.4. Bentuk dan ukuran sambungan gigi tunggal sebelum dipotong 2/3.lmin ...................................................... 32 Gambar IV.5. Bentuk dan ukuran sambungan gigi tunggal sesudah dipotong 2/3.lmin dan diperkuat baut ........................ 32 Gambar IV.6. Bentuk dan ukuran sambungan gigi majemuk sebelum dipotong 2/3.lmin ...................................................... 33 Gambar IV.7. Bentuk dan ukuran sambungan gigi majemuk sesudah dipotong 2/3.lmin dan diperkuat baut ........................ 33 Gambar IV.8. Penggaris ................................................................................. 34 Gambar IV.9. Gergaji ..................................................................................... 34 Gambar IV.10. Jangka sorong .......................................................................... 34 Gambar IV.11. Meteran .................................................................................. 35 Gambar IV.12. Timbangan .............................................................................. 35 Gambar IV.13. Oven ........................................................................................ 36 Gambar IV.14. Universal Testing Machine (UTM)......................................... 36 Gambar IV.15. Bagan alir tahap pelaksanaan penelitian ................................. 37 Gambar V.1.
Diagram perbandingan kuat tekan teoritis dengan uji langsung ............................................................................ 43
Gambar V.2.
Diagram perbandingan kuat geser teoritis dengan uji langsung ............................................................................ 44
Gambar V.3. Sket dampak runtuhnya sambungan gigi tunggal.................... 45 Gambar V.4. Perbandingan kekuatan sambungan gigi tunggal sebelum dan sesudah dipotong 2/3.lmin................................... 47 Gambar V.5. Sket dampak runtuhnya sambungan gigi majemuk ................. 48 Gambar V.6. Perbandingan kekuatan sambungan gigi majemuk sebelum dan sesudah dipotong 2/3.lmin................................... 49
xii
DAFTAR TABEL
Tabel II.1.
Daya hantar panas k dalam satuan kg.cal/jam.m.°c Pada berbagai macam bahan ...................................................... 9
Tabel II.2.
Cacat kayu untuk setiap kelas mutu kayu ................................... 11
Tabel III.1. Faktor tahanan (ϕ) ....................................................................... 25 Tabel III.2. Tahanan lateral acuan baut pada sambungan satu irisan (kayu dengan kayu) tanpa faktor aman ............................ 26 Tabel III.3. Jarak tepi, jarak ujung, dan persyaratan spasi untuk Sambungan dengan baut, sekrup kunci, pen, dan pasak ............ 29 Tabel V.1. Hasil pengujian kadar air kayu mahoni ........................................ 41 Tabel V.2. Hasil pengujian kuat tekan kayu mahoni ..................................... 42 Tabel V.3. Perbandingan kuat tekan rata-rata uji langsung dengan kuat tekan teoristis ..................................................................... 42 Tabel V.4. Hasil pengujian kuat geser kayu mahoni ..................................... 44 Tabel V.5. Perbandingan kuat geser rata-rata uji langsung dengan kuat tekan teoristis ..................................................................... 44 Tabel V.6. Hasil pemeriksaan sambungan gigi tunggal sebelum di potong 2/3.lmin ......................................................................... 46 Tabel V.7. Hasil pemeriksaan sambungan gigi tunggal sesudah di potong 2/3.lmin dan diperkuat baut .......................................... 46 Tabel IV.8. Hasil pemeriksaan sambungan gigi majemuk sebelum di potong 2/3.lmin ........................................................................ 48 Tabel IV.9. Hasil pemeriksaan sambungan gigi majemuk sesudah di potong 2/3.lmin dan diperkuat baut ......................................... 49
xiii
DAFTAR NOTASI
b
: lebar (mm)
D
: Diameter Baut (mm)
em
: Eksentrisitas pada penampang neto akibat coakan sambungan
em1
: Eksentrisitas bagian kayu muka pertama pada penampang neto akibat adanya coakan sambungan,
fc//
: kuat tekan (N/mm2)
fs//
: kuat geser (N/mm2)
Fes, Fem : Kuat Tumpu kayu (N/mm2) Fyb
: Tahanan Lentur Baut (N/mm2)
𝐹𝑣′
: Kuat geser sejajar serat terkoreksi
Fm1
: luas bidang tumpu bagian kayu yang pertama (mm2)
Fm2
: luas bidang tumpu bagian kayu yang kedua (mm2).
h
: tinggi (mm)
lm
: Panjang kayu muka (mm)
lm1
: Panjang kayu muka yang pertama (mm),
lm2
: Panjang kayu muka yang kedua (mm),
Nu
: Gaya tekan terfaktor (kN)
P
: beban maksimum (N)
Pu
: gaya tekan terfaktor (kN)
P΄
: Tahanan tekan terkoreksi (kN) (Tahanan tekan terkoreksi : Hasil dari perkalian tahanan acuan dengan faktor-faktor koreksi)
tm,
: Tebal kayu utama (mm)
ts
: Tebal kayu samping (mm)
Vu
: gaya geser terfaktor (kN)
V΄
: Tahanan geser terkoreksi (kN)
W
: Kadar air (%)
𝑤𝑑
: Berat benda uji sesudah kering oven (gr)
𝑤𝑜
: Berat benda uji sebelum dikeringkan (gr)
xiv
Z
: tahanan terkoreksi sambungan (kN)
𝑍𝑢
: tahanan perlu sambungan (kN)
α
: Sudut antara komponen struktur diagonal terhadap komponen struktur mendatar,
θu
: faktor tahanan tekan sejajar serat (0,8)
θv
: Faktor tahanan geser = 0,75
λ
: Faktor waktu sesuai dengan jenis pembebanan
ϕ𝑧
: faktor tahanan sambungan
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Pemeriksaan kadar air ................................................................ L-1 Lampiran 2. Pemeriksaan kuat tekan ............................................................. L-2 Lampiran 3. Pemeriksaan kuat geser ............................................................. L-3 Lampiran 4. Pemeriksaan kekuatan sambungan gigi tunggal ........................ L-4 Lampiran 5. Pemeriksaan kekuatan sambungan gigi majemuk ..................... L-5 Lampiran 6. Foto pengujian kadar air ............................................................ L-6 Lampiran 7. Foto kuat tekan .......................................................................... L-6 Lampiran 8. Foto kuat geser........................................................................... L-6 Lampiran 9. Foto sambungan gigi tunggal .................................................... L-7 Lampiran 10. Foto sambungan gigi majemuk.................................................. L-8 Lampiran 11. Desain benda uji ........................................................................ L-9
xvi
PENGARUH PEMASANGAN BAUT DI SISI MUKA TERHADAP DAYA DUKUNG SAMBUNGAN GIGI PADA KONSTRUKSI KUDA-KUDA KAYU
ABSTRAKSI Pekerjaan kayu yang sudah dikenal oleh masyarakat dan mudah untuk dikerjakan yaitu pengerjaan struktur pada kuda-kuda atap rumah. Dalam pekerjaan pemasangan kuda-kuda kayu terdapat banyak kasus-kasus seperti pada kasus diperumahan-perumahan yang terbatas lahan sehingga diharuskan meminimalkan panjang kuda-kuda. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai kadar air, kuat tekan, kuat geser dan kakuatan sambungan gigi. Akan tetapi fokus utama dalam penelitian ini adalah sambungan gigi, dimana untuk mengetahui seberapa besar sumbangan kekuatan baut pada muka sambungan gigi dimana sambungan gigi yang dipotong 2/3.lmin dikarenakan tidak tercukupinya lmin. Penelitian ini dilakukan melalui empat tahap yaitu : tahap persiapan dan penyediaan bahan, tahap pembuatan dan pengukuran benda uji, tahap pelaksaanaan pengujian, dan tahap analisa hasil pengujian kemudian ditarik kesimpulan. Kayu yang digunakan sebagai benda uji adalah kayu mahoni yang didapatkan dari daerah sekitar kota surakarta. Benda uji kadar air dibuat sebanyak 3 buah. Kuat tekan kayu dibuat sebanyak 3 buah dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 200 mm. Benda uji kuat geser sebanyak 3 buah dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 63 mm. Sambungan gigi tunggal dan majemuk masing-masing dibuat sebanyak 3 buah dari yang diperkuat baut dengan dipotong 2/3.lmin maupun yang tidak diperkuat baut atau normal. Dari hasil penelitian didapatkan air rata-rata mahoni yang didapat pada penelitian sebesar 15,6 %. Nilai kuat tekan kayu mahoni secara teoritis sebesar 25 N/mm2 sedangkan nilai kuat tekan rata-rata kayu mahoni secara uji langsung sebesar 34,85 N/mm2. Nilai kuat geser kayu mahoni secara teoritis sebesar 4,5 N/mm2 sedangkan nilai kuat geser rata-rata kayu mahoni secara uji langsung sebesar 8,7 N/mm2. Kekuatan rata-rata sambungan gigi tunggal sebelum dipotong sebesar 58 kN, dan kekuatan rata-rata sambungan gigi tunggal yang sudah dipotong serta sudah diperkuat baut sebesar 46 kN. Jadi hasil dari perbandingan kekuatan sambungan gigi tunggal yang belum dipotong dan yang sesudah dipotong mengalami penurunan sebesar 12 kN atau 26% penurunan. Kekuatan rata-rata sambungan gigi majemuk sebelum dipotong sebesar 77 kN, dan kekuatan rata-rata sambungan gigi majemuk yang sudah dipotong serta sudah diperkuat baut sebesar 46 kN. Jadi hasil dari perbandingan kekuatan sambungan gigi majemuk yang belum dipotong dan yang sesudah dipotong mengalami penurunan sebesar 31 kN atau 67% penurunan. Jadi untuk sambungan gigi tunggal masih lebih baik digunakan sambungan gigi yang normal atau sebelum dipotong. Sedangkan untuk sambungan gigi majemuk yang dipotong dan diperkuat baut terjadi penurunan yang signifikan tetapi masih bisa digunakan karena bagian muka sambungan gigi masih kuat untuk menahan beban yang ada. Kata kunci : kayu mahoni, kadar air, kuat tekan, kuat geser, sambungan gigi.
xvii
xviii
