KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS TUGAS AKHIR
SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
OLEH: MUCHAMAD RAMDHAN 15004099
PEMBIMBING: DR.IR.SAPTAHARI SUGIRI
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS TUGAS AKHIR Oleh
MUCHAMAD RAMDHAN 15004099 DISETUJUI oleh PEMBIMBING
DR.IR.SAPTAHARI SUGIRI
MENGETAHUI KOORDINATOR TUGAS AKHIR KELOMPOK KEAHLIAN STRUKTUR
IR. MADE SUARJANA, Ph.D BANDUNG, JUNI 2008
KETUA PROGRAM STUDI
DR. IR. HERLIEN D. SETIO
i
ABSTRAK KAJIAN PERENCANAAN KUDA-KUDA BALOK MONOLIT DAN KAYU LAPIS, Muchamad Ramdhan (15004099), Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, 2008. Kebutuhan kayu sebagai bahan baku untuk berbagai keperluan terus meningkat. Demikian pula untuk keperluan bahan bangunan. Kayu-kayu yang beredar di pasaran sebagian besar berasal dari hutan alam yang dikelompokkan atas jenis-jenis komersial seperti kamper, bangkirai, keruing, kayu campuran (borneo). Karena kecepatan antara pemanenan dan penanaman tidak seimbang, menyebabkan pasokan kayu dari hutan alam kian menurun baik volume maupun mutunya yang mengakibatkan harga kayu menjadi relatif mahal. Akan tetapi, balok monolit memiliki keterbatasan dari segi dimensi. Sangat sulit mendapatkan balok monolit dalam dimensi yang besar. Berdasarkan latar belakang masalah yang ada, melalui penelitian ini ingin dikembangkan analisis kekuatan kayu dari balok monolit dan kayu lapis. Kayu lapis ini diharapkan dapat menjadi salah satu solusi dalam menangani masalah keterbatasan dimensi balok monolit. Penelitian ini akan dilakukan dalam berbagai tahapan. Pertama, melakukan pemodelan struktur rangka atap beserta spesifikasi bahannya. Setelah itu, melakukan analisis perhitungan dengan menggunakan SAP dan juga mengecek secara manual. Setelah itu, melakukan pengujian kekuatan geser kayu searah serat di laboratorium. Kemudian, melakukan studi perbandingan kekuatan geser balok monolit dan kayu lapis. Setelah dilakukan kajian, selanjutnya penulis dapat mengambil kesimpulan dari hasil penelitian tersebut.
Kesimpulan yang diambil setelah dilakukan penelitian ini adalah balok monolit memiliki kekuatan yang relatif lebih besar daripada kayu lapis. Balok monolit yang berdimensi besar memiliki harga yang sangat mahal, sehingga jika akan melakukan desain balok dengan dimensi besar disarankan menggunakan kayu lapis. Akan tetapi, kayu lapis pun harus diperhatikan kerekatannya. Jangan sampai terjadi tekuk tidak bersama-sama. Salah satu perekat yang diuji dalam penelitian ini adalah paku. Ternyata paku tidak memiliki kerekatan yang sempurna, sehingga kekuatan geser kayu lapis lebih kecil daripada balok monolit. Kata Kunci : Balok monolit, kayu lapis, tekuk, kekuatan geser, kerekatan, dimensi.
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat kelulusan pendidikan tahap strata 1 (S1) pada Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Di mana Tugas Akhir ini betujuan agar mahasiswa dapat melakukan riset atau penelitian dan juga menerapkan teori-teori yang didapat dari bangku kuliah di dunia kerja. Dalam menyelesaikan pembuatan Laporan Tugas Akhir ini, kami selaku penulis mendapatkan banyak bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih, terutama kepada: 1. Dr.Ir.Saptahari Sugiri selaku dosen pembimbing pembuatan Laporan Tugas Akhir ini. 2. Dr.Ir.Herlien D. Setio selaku dosen penguji dalam Tugas Akhir yang selalu memberikan arahan dan bimbingan. 3. Dr.Ir.Dyah Kusumastuti selaku dosen penguji dalam Tugas Akhir yang selalu memberikan arahan dan bimbingan. 4. Orang tua kami yang telah memberikan dorongan moril dan materiil. 5. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari adanya keterbatasan kemampuan dan kendala yang dihadap dalam pembuatan laporan ini, sehingga laporan ini belum sepenuhnya sempurna. Untuk itu kritik dan saran sangat kami harapkan untuk menyempurnakan laporan ini. Harapan penulis semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat dan pengetahuan bagi semua pihak. Bandung, Juni 2008
Penulis
iii
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL
i ii iii iv vi vii
BAB I
PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG 1.2. MAKSUD DAN TUJUAN 1.3. DESKRIPSI STUDI 1.4. RUANG LINGKUP 1.5. SISTEMATIKA PENULISAN LAPORAN
I-1 I-1 I-4 I-5 I-5 I-6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. TEORI BALOK MONOLIT 2.1.1. Berat Jenis dan Kekuatan Kayu 2.1.2. Keawetan Kayu 2.1.3. Mutu Kayu 2.1.4. Jenis-Jenis Kayu 2.1.5. Dimensi Beberapa Jenis Kayu di Pasaran 2.1.6. Teori Pembebanan 2.1.7. Rumus Desain 2.2. TEORI KAYU LAPIS 2.2.1. Teknologi Perekatan 2.2.2. Klasifikasi 2.2.3. Syarat Mutu 2.2.4. Syarat Ukuran 2.2.5. Rumus Desain
II-1 II-1 II-1 II-2 II-2 II-3 II-5 II-6 II-8 II-9 II-9 II-11 II-11 II-17 II-18
BAB III METODOLOGI 3.1. PEMODELAN STRUKTUR RANGKA ATAP 3.1.1. Spesifikasi Rangka Atap 3.1.2. Perhitungan Pembebanan 3.2. ANALISIS PERHITUNGAN 3.3. UJI KEKUATAN GESER DI LABORATORIUM
III-1 III-2 III-2 III-2 III-4 III-4 iv
3.4. 3.5.
MELAKUKAN STUDI PERBANDINGAN REKOMENDASI
III-4 III-4
BAB IV ANALISIS 4.1. ANALISIS PEMBEBANAN 4.1.1. Beban Mati (D) 4.1.2. Beban Hidup (L) 4.1.3. Beban Angin (W) 4.2. ANALISIS STRUKTUR 4.2.1. Gaya Dalam Akibat Beban Mati (D) 4.2.2. Gaya Dalam Akibat Beban Hidup (L) 4.2.3. Gaya Dalam Akibat Beban Angin (W) 4.3. DESAIN PENAMPANG 4.3.1. Penampang Monolit 4.3.2. Penampang Kayu Lapis 4.4. ANALISIS UJI KEKUATAN GESER DI LABORATORIUM
IV-1 IV-1 IV-1 IV-2 IV-3 IV-5 IV-5 IV-6 IV-6 IV-12 IV-14 IV-20 IV-32
BAB V
V-1 V-2
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. KESIMPULAN 5.2. SARAN V-1
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
viii ix
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh Produk Papan Partikel Komposit Sengon
II-10
Gambar 2.2 Profil Kayu Tekan Kayu Lapis
II-18
Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi
III-1
Gambar 3.2 Struktur Rangka Atap
III-2
Gambar 4.1 Struktur ½ Rangka Atap dengan 3 Buah Kuda-Kuda
IV-1
Gambar 4.2 Model Pembebanan Beban Mati
IV-2
Gambar 4.3 Model Pembebanan Beban Hidup
IV-3
Gambar 4.4 Model Pembebanan Beban Angin
IV-5
Gambar 4.5 Model Pembebanan Beban Mati
IV-5
Gambar 4.6 Model Pembebanan Beban Hidup
IV-6
Gambar 4.7 Model Pembebanan Beban Angin
IV-6
Gambar 4.8 Label Joint dan Frame
IV-7
Gambar 4.9 Diagram Aksial Akibat Kombinasi Beban
IV-7
Gambar 4.10 Model Pembebanan Akibat Kombinasi 1,4D
IV-11
Gambar 4.11 Reaksi Perletakan dan Keseimbangan Joint
IV-11
Gambar 4.12 Profil Kayu Tekan
IV-14
Gambar 4.13 Tampak Sambungan Atas
IV-16
Gambar 4.14 Penampang Melintang Batang Rangka Atap
IV-19
Gambar 4.15 Profil Kayu Tekan Kayu Lapis
IV-20
Gambar 4.16 Benda Uji Tampak Samping
IV-32
Gambar 4.17 Benda Uji Tampak Depan
IV-33
Gambar 4.18 Benda Uji Tiga Dimensi
IV-33
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Perbandingan Bahan
I-1
Tabel 2.1
Kelas-Kuat Kayu
II-1
Tabel 2.2
Kelas Keawetan Kayu
II-2
Tabel 2.3
Ukuran Penampang Balok untuk Rangka Dinding
II-6
Tabel 2.4
Persyaratan Mutu Lapisan Muka
II-11
Tabel 2.5
Persyaratan Mutu Lapisan Dalam
II-15
Tabel 2.6
Persyaratan Minimal Mutu Lapisan Belakang
II-15
Tabel 2.7
Persyaratan Keteguhan Rekat Kayu Lapis
II-17
Tabel 2.8
Toleransi Dimensi Kayu Lapis dan Papan Blok
II-18
Tabel 4.1
Gaya Axial Batang akibat Kombinasi Gaya Dalam
IV-8
Tabel 4.2
Gaya Maksimum tiap Batang / frame
IV-10
Tabel 4.3
Gaya Maksimum tiap Batang / frame
IV-13
Tabel 4.4
Desain Akhir Setiap Jenis Batang Tekan
IV-19
Tabel 4.5
Data Hasil Pengujian
IV-34
Tabel 4.6
Nilai Kekuatan Geser Searah Serat Kayu
IV-34
vii
