IV. BATANG TARIK Komponen struktur yang mendukung beban aksial tarik maupun tekan sering dijumpai pada struktur rangka kuda-kuda. Gaya aksial tarik ataupun tekan memiliki garis kerja gaya yang sejajar dan berhimpit dengan sumbu panjang batang. Perencanaan komponen struktur dengan beban aksial tarik sangat singkat dan tidak serumit seperti pada perencanaan batang dengan beban tekan. Secara umum, perencanaan komponen struktur tarik bertujuan untuk mengetahui luas penampang batang minimum yang diperlukan. Apabila dimensi komponen struktur tarik telah ditetapkan, maka analisis berupa check terhadap luas tampang yang telah dipilih dapat dilakukan. Pada daerah sambungan, dimana terjadi pengurangan luas tampang kayu akibat penempatan alat sambung, distribusi tegangan tarik terjadi tidak secara merata. Tegangan tarik pada daerah dekat lubang bisa tiga kali lebih besar dari pada tegangan tarik neto seperti dapat dilihat pada Gambar 4.1. Oleh karena itu, maka perencanaan batang tarik harus didasarkan pada luas penampang neto (luas tampang kayu yang telah dikurangi luas alat sambung). Penurunan kuat tarik batang kayu akibat hadirnya lubang pernah diteliti oleh Awaludin (2002). Pada nilai banding luas lubang terhadap luas tampang kayu (Ah/Ag) yang sama, penurunan kekuatan tarik akibat beberapa lubang berdiameter kecil ternyata lebih kecil dari pada batang tarik dengan lubang yang besar tetapi jumlahnya sedikit.
Konstuksi Kayu
44
'
d r
3
4 2 2 d 3 d 2 16 4 2 4r r
Gambar 4.1 Konsentarsi tegangan pada batang tarik berlubang (Pytel dkk, 1987)
I.
Perencanaan batang tarik Batang tarik harus direncanakan untuk memenuhi ketentuan
sebagai berikut: Tu t T’
(4.1)
Tu adalah gaya tarik terfaktor, adalah faktor waktu (lihat Tabel 3.1), t adalah faktor tahanan tarik sejajar serat = 0,80, dan T’ adalah tahanan tarik. 1.
Tahanan tarik sejajar serat Tahanan tarik komponen struktur tarik konsentris (T’) ditentukan pada penampang neto seperti pada Persamaan 4.2.
T’ = Ft’An
(4.2)
Ft’ = CM Ct Cpt CF Crt Ft
(4.3)
BAB 4 Batang Tarik
45
Dengan Ft’ adalah kuat tarik sejajar serat terkoreksi dan An adalah luas penampang neto. Kuat tarik sejajar serat terkoreksi diperoleh dengan cara mengalikan kuat tarik sejajar serat acuan dengan nilai faktor koreksi masa layan seperti pada Persamaan 4.3. Pengurangan luas tampang kayu akibat penempatan alat sambung paku dapat diabaikan sehingga luas penampang bruto sama dengan luas penampang neto. Sedangkan untuk alat sambung baut, pengurangan luas penampang kayu harus didasarkan pada diameter lubang penuntun (diameter baut ditambah kelonggaran). Diameter lubang penuntun pada alat sambung baut tidak boleh lebih besar daripada D+0,8 mm bila diameter baut (D) kurang dari 12,7 mm, dan tidak boleh lebih besar daripada D+1,6 mm untuk baut berdiameter lebih besar atau sama dengan 12,7 mm. Bilamana, akibat adanya alat pengencang, letak titik berat penampang neto menyimpang dari titik berat penampang bruto sebesar 5% dari ukuran lebar atau lebih maka eksentrisitas lokal harus ditinjau sesuai dengan prinsip baku mekanika. 2.
Tahanan tarik tegak lurus serat Apabila gaya tarik tegak lurus serat tidak dapat dihindari maka perkuatan mekanis harus diadakan untuk mampu memikul gaya tarik yang terjadi.
II. Batang tarik tersusun Komponen struktur tersusun, termasuk batang majemuk rangka atap, batang diafragma, batang penyokong, dan komponen struktur serupa, adalah komponen struktur yang terdiri dari dua atau lebih
Konstuksi Kayu
46
elemen sejajar yang digabungkan dari bahan dengan tahanan dan kekakuan yang sama. Tahanan komponen struktur tersusun tersebut harus ditentukan sebagai jumlah dari tahanan elemen masing-masing selama tahanan sambungannya juga dapat menjamin terjadinya distribusi gaya tarik aksial di antara elemen-elemen tersebut yang sebanding dengan luas masing-masing elemen. Pengaruh perlemahan akibat sambungan antar elemen harus ditinjau dalam perencanaan.
III. Contoh perencanaan batang tarik Contoh 1
25 kN 25 kN
25 kN D
125 cm
C
125 cm
A B 300 cm
300 cm
Rencanakan dimensi batang tarik AB dari struktur truss seperti pada Gambar di atas. Elemen batang AB terbuat dari kayu kelas mutu A dengan kode mutu E21, dan alat sambung yang dipergunakan pada buhul adalah baut. Pembebanan diperoleh berdasarkan kombinasi 1,4D. Asumsikan semua nilai faktor koreksi bernilai 1,0.
BAB 4 Batang Tarik
47
Penyelesaian Keseimbangan pada buhul A: 97,5 kN
A
66 kN
37,5 kN
Menghitung kuat tarik sejajar serat acuan (Ft) Ft = 0,8.Ft
(rasio tahanan kayu kelas mutu A = 0,8)
Ft = 0,8x47 = 37,6 MPa Menghitung tahanan tarik terkoreksi (T’) T’ = Ft’.An T’ = CM.Ct.Cpt.CF.Crt.Ft.An T’ = 1,00x1,00x1,00x1,00x1,00x37,6xAn Menghitung kebutuhan luas neto (An) Tu t T’ 66 0,6x0,8x37,6xAn An 66.000/18,05 An 3656 mm2 Menentukan luas penampang bruto (Ag) Penampang kritis terjadi pada daerah sambungan. Pengurangan luas penampang akibat penempatan alat sambung baut diperkirakan sekitar 25%, jadi luas penampang bruto yang diperlukan adalah:
Konstuksi Kayu
48 Ag = 1,25.An = 4571 mm2
Dimensi batang AB dipilih 50/120 mm2 dengan Ag = 6000 mm2 Kontrol tahanan tarik batang AB Tu = t Ft’.An Tu = 0,6x0,8x37,6x(0,75)x6000 Tu = 81216 N 81,2 kN >> 66 kN
Contoh 2 Apabila batang AC pada soal 1 disambungkan ke batang AB dengan sistem takikan, check kembali apakah dimensi batang AB 50/120 mm2 masih dapat dipergunakan. Penyelesaian Menghitung luas neto batang AB (An) Pengurangan luas penampang maksimum akibat takikan adalah 30%, sehingga luas penampang neto adalah: An = 0,7.Ag = 0,7x6000 = 4200 mm2 Kontrol tahanan tarik batang AB Tu = t Ft’.An Tu = 0,6x0,8x37,6x4200 Tu = 75801 N 75,8 kN >> 66 kN Dimensi batang AB 50/120 mm2 masih dapat dipergunakan
