BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Statika adalah ilmu yang mempelajari keseimbangan gaya dengan gayagaya tersebut dalam keadaan diam, jadi bisa di bilang statika itu kesetimbangan suatu struktur. Dan struktur itu sendiri adalah gabungan dari komponenkomponen yang menahan gaya desak dan atau tarik, mungkin juga momen untuk meneruskan beban-beban ke tanah dengan aman.
Bagi jurusan teknik sipil pasti sudah kenal dan malahan paham banget dengan yang namanya statika. Disini saya bukan mengajarkan apalagi menggurui apa itu statika, tapi hanya sekedar membahas saja. Karena saya juga masih dalam tahap pembelajaran. Lagi pula hanya sebatas dasarnya saja yang akan saya jelaskan tentang statika. Sebenarnya statika itu mudah-mudah susah, statika itu ruang lingkupnya hanya sebatas perkalian, bagi, tambah, dan kurang. Yang dibutuhkan itu ketelitian dan pemahaman gambarnya.
Kayu merupakan bahan yang memiliki keragaman dalam sifat-sifatnya, yang melekat secara inherent. Kayu dikenal sebagai bahan yang bersifat ortotropis. Sifat-sifat struktural kayu tidak hanya bergantung pada arah orientasinya ketika dipotong dari bentuk log tetapi juga pada distribusi, ukuran dan bentuk karakteristik yang dapat mengurangi kekuatan dan sel pembentuk kayu yang bervariasi antar jenis. Disamping itu, kondisi lingkungan dimana kayu digunakan akan mempengaruhi kadar air kayu yang akan berpengaruh pula pada sifat-sifat mekanis dan kerentanannya terhadap degradasi oleh pembusukan.
1
BAB II PEMBAHASAN A. Elemen Stuktur
Elemen-elemen yang ada pada sebuah struktur adalah : •
Batang desak adalah komponen struktur yang hanya mampu menahan gaya desak aksial
•
Batang tarik adalah komponen struktur yang hanya mampu untuk menahan gaya tarik aksial
•
Balok adalah komponen struktur yang mampu menahan gaya gesek, lentur dan gaya aksial.
Balok merupakan komponen struktur horizontal
•
Kolom hampir sama dengan balok, hanya saja kolom merupakan komponen vertikal dari suatu struktur
Model struktur yang paling sederhana adalah struktur balok, yang dimana hanya mampu untuk mendukung gaya aksial, geser, dan momen. Sedangkan struktur yang lebih kompleks adalah struktur portal (baru sampai ini saya mempelajari statika). Struktur tersebut terdiri dari batang-batang yang mampu untuk menahan gaya geser (shearing force), gaya aksial (normal force) dan momen lentur (bending moment).
B. Beban
Jenis beban yang ada pada rekayasa struktur adalah
Beban Mati adalah berat dari semua bagian struktur yang bersifat tetap termasuk berat sendiri dari bagian struktur tersebut. Contohnya beban benda itu sendiri, lemari, mesin-mesin,
Beban Hidup adalah semua beban yang sifatnya dapat berpindah-pindah (tidak tetap). Contonya manusia, hewan, air yang mengalir atau beban yang karena penggunaannya dapat dipindah-pindahkan seperti kendaraan, mebel dll.
Beban Angin adalah semua beban yang bekerja pada struktur (bagian struktur) yang disebabkan oleh selisih tekanan udara (angin)
2
Beban Gempa adalah semua beban yang bekerja pada struktur yang diakibatkan oleh gerakan tanah yang merupakan akibat dari gempa bumi. (baik gempa tektonik atau vulkanik) yang akan mempengaruhi struktur tersebut.
Bentuk-bentuk beban yang sering digunakan dalam rekayasa struktur antara lain : •
Beban Terpusat, contohnya manusia, kendaraan
•
Beban Terbagi Merata, contonya genangan air
•
Beban Segitiga,
•
Beban Trapesium
•
Beban Kopel
C. Penelitian Batang Desak
a. Tujuan Kriteria yang digunakan untuk merancang juga menjadi sangat bervariasi. Ada beberapa tujuan yang menjadi kriteria dalam desain rangka batang, yaitu : (1) Efisiensi Struktural Tujuan efisiensi struktural biasa digunakan dan diwujudkan dalam suatu prosedur desain, yaitu untuk meminimumkan jumlah bahan yang digunakan dalam rangka batang untuk memikul pembebanan pada bentang yang ditentukan. Tinggi rangka batang merupakan variabel penting dalam meminimumkan persyaratan volume material, dan mempengaruhi desain elemennya. (2) Efisiensi Pelaksanaan (Konstruksi) Alternatif lain, kriteria desain dapat didasarkan atas tinjauan efisiensi pelaksanaan (konstruksi) sehubungan dengan fabrikasi dan pembuatan rangka batang. Untuk mencapai tujuan ini, hasil yang diperoleh seringkali berupa rangka batang dengan konfigurasi eksternal sederhana, sehingga diperoleh bentuk triangulasi yang sederhana pula. Dengan membuat semua batang identik, maka pembuatan titik hubung menjadi lebih mudah dibandingkan bila batang-batang yang digunakan berbeda.
3
b. Konfigurasi Beberapa bentuk konfigurasi eksternal rangka batang yang umum digunakan seperti ditunjukan pada Gambar 4.6. Konfigurasi eksternal selalu berubah-ubah,
begitu
pula
pola
internalnya.
Konfigurasi-konfigurasi
ini
dipengaruhi oleh faktor eksternal, tinjauan struktural maupun konstruksi. Masingmasing konfigurasi mempunyai tujuan yang berbeda. Beberapa hal yang menjadi bahasan penting dalam konfigurasi rangka batang adalah : (1) Faktor Eksternal Faktor-faktor eksternal memang bukanlah hal yang utama dalam menentukan konfigurasi rangka batang. Namun faktor eksternal juga dapat mempengaruhi bentuk-bentuk yang terjadi. (2) Bentuk-bentuk Dasar Ditinjau dari segi struktural maupun konstruksi, bentuk – bentuk dasar yang digunakan dalam rangka batang merupakan respon terhadap pembebanan yang ada. Gaya-gaya internal akan timbul sebagai respon terhadap momen dan gaya geser eksternal. Momen lentur terbesar pada umumnya terjadi di tengah rangka batang yang ditumpu sederhana yang dibebani merata, dan semakin mengecil ke ujung. Gaya geser eksternal terbesar terjadi di kedua ujung, dan semakin mengecil ke tengah. (3) Rangka Batang Sejajar Pada rangka batang dengan batang tepi sejajar, momen eksternal ditahan terutama oleh batang-batang tepi atas dan bawah. Gaya geser eksternal akan dipikul oleh batang diagonal karena batangbatang tepi berarah horisontal dan tidak mempunyai kontribusi dalam menahan gaya arah vertikal. Gaya-gaya pada diagonal umumnya bervariasi mengikuti variasi gaya geser dan pada akhirnya menentukan desain batang. (4) Rangka Batang Funicular Rangka batang yang dibentuk secara funicular menunjukan bahwa secara konsep, batang nol dapat dihilangkan hingga terbentuk konfigurasi bukan segitiga, namun tanpa mengubah kemampuan struktur dalam memikul beban rencana. Batang-batang tertentu yang tersusun di sepanjang garis bentuk funicular untuk pembebanan yang ada merupakan transfer beban eksternal ke
4
tumpuan. Batangbatang lain adalah batang nol yang terutama berfungsi sebagai bracing. Tinggi relatif pada struktur ini merupakan fungsi beban dan lokasinya.
c. Tinggi Rangka Batang Penentuan tinggi optimum yang meminimumkan volume total rangka batang umumnya dilakukan dengan proses optimasi. Proses optimasi ini membuktikan bahwa rangka batang yang relatif tinggi terhadap bentangannya merupakan bentuk yang efisien dibandingkan dengan rangka batang yang relatif tidak tinggi. Sudut-sudut yang dibentuk oleh batang diagonal dengan garis horisontal pada umumnya berkisar antara 300 – 600 dimana sudut 450 biasanya merupakan sudut ideal. Berikut ini pedoman sederhana untuk menentukan tinggi rangka batang berdasarkan pengalaman. Pedoman sederhana di bawah ini hanya untuk pedoman awal, bukan digunakan sebagai keputusan akhir dalam desain.
D. Perhitungan Batang Desak
1. Pengujian Berat Jenis Kayu Berat jenis adalah perbandingan antara berat benda dengan volume benda. Untuk pengukuran berat jenis kayu dilakukan pada kondisi kering udara. γ = WV dengan : γ = berat volume benda. W = berat benda. V = volume benda.
2. Pengujian Kadar Lengas Kayu Kadar lengas adalah perbandingan antara berat kandungan air dalam kayu dengan berat kayu kering tungku. Untuk mengetahui kadar air dalam kayu, sejumlah sampel kayu ditimbang ( Wo ), kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 1050C selama ± 5 hari atau hingga beratnya konstan. Kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang kembali ( W1 ). W0 – W1 MC = W1 x 100%
5
dengan: MC = kadar air dalam kayu ( % ) W0 = berat kayu sebelum dioven. W1 = berat kayu setelah dioven.
3. Pengujian Tegangan Kayu Tegangan kayu adalah besar gaya yang bekerja pada tiap satuan luas tampang kayu, dengan persamaan: P σ dsk = A dengan: σ dsk = tegangan desak. P = gaya yang bekerja. A = luas tampang. A
b.h
=
4. Penentuan Modulus Elastisitas Kayu ( E ) Modulus elastisitas kayu dapat diperoleh dari diagram tegangan regangan uji desak kayu, yaitu dengan cara membandingkan tegangan dengan regangan kayu. Persamaan tegangan regangan E = σP/ ε P dengan: E = modulus elastisitas. σP = tegangan sebanding. ε P = regangan sebanding.
5. Gaya Geser Perekat Dari diagram-diagram beban pergeseran yang didapat dari pengujian dalam laboratorium dapat dilihat adanya kekakuan yang paling tinggi dari sambungan perekat. Perekat tidak melemahkan penampang kayu-kayu yang disambung dan mempunyai daya pemikul yang lebih tinggi daripada sambungansambungan lain. Tetapi daya pemikul itu tidak seluruhnya dapat digunakan
6
berhubung dengan tegangan-tegangan sekunder serta kekuatan yang lebih rendah dari serat-serat kayu.
6. Hubungan Antara Tegangan-tegangan Yang Terjadi Pada sub-bab ini akan dibahas mengenai hubungan antara tegangan yang terjadi baik tegangan desak sejajar serat, tarik, geser dan lentur. Ketika mengambil hubungan ini, dibuat anggapan sebagai berikut : 1. Bahan balok homogen. 2. Modulus elastis tarik dan tekan sama. 3. Balok lurus dan penampang sama. 4. Bidang beban harus mengandung sumbu prinsipal penampang balok dan beban harus tegak lurus terhadap sumbu longitudinal balok. Pada saat melentur daerah di atas garis netral akan mengalami gaya desak C dan daerah di bawah garis netral akan mengalami gaya tarik T. Untuk balok persegi empat letak garis netral berada pada pertengahan dari tingginya. Garis netral merupakan permukaan netral, dimana pada daerah tersebut serat tidak berubah panjangnya dan oleh karena itu tidak mengalami tegangan tarik atau desak. Dalam keadaan seimbang, jumlah gaya mendatar di sepanjang penampang sama dengan nol, maka gaya tekan total C di setengah penampang atas sama dengan gaya tarik total T di setengah penampang dan akan timbul momen. Dengan membandingkan nilai T dan C didapat persamaan : T = C = σrata-rata . luas = ( ½.σ ).( b. ½h ) Gaya T dan C bekerja pada pusat berat dari beban segitiga dan mengakibatkan terjadinya momen kopel dengan jarak antara kedua titik berat gaya-ga ya tersebut. M = Mr = C.e = T.e e = 2/3.h M = (½.σ) ( b. ½.h )(2/3.h) = σ. ………………………………… ( 1 ) Dari persamaan di atas terlihat bahwa nilai tegangan desak bebanding lurus dengan nilai tegangan tarik.
7
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan
Konsep Struktur :
Seimbang
Stabil
Kuat
Kaku
Elemen-elemen yang ada pada sebuah struktur adalah :
Batang desak adalah komponen struktur yang hanya mampu menahan gaya desak aksial
Batang tarik adalah komponen struktur yang hanya mampu untuk menahan gaya tarik aksial
Balok adalah komponen struktur yang mampu menahan gaya gesek, lentur dan gaya aksial. Balok merupakan komponen struktur horizontal
Kolom hampir sama dengan balok, hanya saja kolom merupakan komponen vertikal dari suatu struktur
Model struktur yang paling sederhana adalah struktur balok, yang dimana hanya mampu untuk mendukung gaya aksial, geser, dan momen. Sedangkan struktur yang lebih kompleks adalah struktur portal (baru sampai ini saya mempelajari statika). Struktur tersebut terdiri dari batang-batang yang mampu untuk menahan gaya geser (shearing force), gaya aksial (normal force) dan momen lentur (bending moment).
8
DAFTAR PUSTAKA
http://hutdopi08.blogspot.com/2012/08/pengukuran-dan-pengujian-kayuolahan.html http://pustaka-ts.blogspot.com/2010/11/struktur-rangka-batang.html http://duniateknologidaninfrastruktur.blogspot.com/2011/05/ilmu-kesetimbanganstatika.html Hidayatullah, 2004, Pengaruh variasi tebal kayu Penyusun arah Vertikal terhadap kuat Lentur Balok Kayu Laminasi ( Glulam ) dari Kayu Sengon dan Kayu Keruing, Skripsi, Universitas Mataram, Mataram. Kabir, M. F. 1999. Emisi formaldehida pada panel kayu. SNI 01-6050-1999. Badan Standardisasi Nasional (BSN), Jakarta. Mchael, P. 1994. Teknologi papan partikel datar. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan, Bogor. Priyadi, H., 2003, Tinjauan Kuat Geser Kayu Laminasi antara kayu Keruing dan kayu Meranti dengan menggunakan beberapa Perekat, Skripsi, Universitas Mataram, Mataram.
9
