PROPOSAL LOMBA RANCANG STRUKTUR KUDA-KUDA UGM 2010
NAMA TEAM
: CS- Crew
NAMA ANGGOTA
:
ASAL UNIVERSITAS
1. Muhammad Marzuki
03071001005
2. Ali Kamil
03071001033
3. A.Riyadinal .R
03071001050
: UNIVERSITAS SRIWIJAYA
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2010 INDRALAYA
BAB
I
PENDAHULUAN
I.1 LATAR BELAKANG Dewasa ini, suatu konstruksi sangat dituntut untuk memenuhi tiga aspek yang sangat penting dalam bidang teknik sipil, yaitu mutu, biaya dan waktu. Baik itu konstruksi gedung, jembatan, jalan, bendungan, maupun bangunan. Karena hal tersebut sangat berkorelasi terhadap tingkat kepuasan para pengguna pengguna jasa. Konstruksi bangunan memiliki beberapa struktur yang sangat diperlukan terhadap kekuatan bangunan itu sendiri, struktur- struktur tersebut memiliki andil yang besar untuk mengalirkan beban yang diterima bangunan sehingga bangunan tetap kokoh, aman dan nyaman. Beberapa bagian dari bangunan tersebut diantaranya pondasi, dinding, atap, kuda-kuda dsb. Salah satu konstruksi yang berperan dalam hal menunjang stabilitas bangunan tersebut adalah rangka kuda- kuda. Rangka kuda- kuda ialah konstruksi rangka batang rata yang merupakan pemikul utama konstruksi atap. Selain itu, kuda- kuda juga dapat diartikan sebagai suatu susunan rangka batang yang berfungsi untuk mendukung beban atap termasuk juga beratnya sendiri dan sekaligus sekal igus dapat memberikan bentuk pada p ada atapnya. atapnya . Kuda-kuda merupakan merupak an penyangga penyangga utama pada struktur atap. Struktur ini termasuk dalam klasifikasi struktur struktur framework (truss) truss). Umumnya kuda-kuda terbuat dari kayu, bambu, baja, dan beton
bertulang. Melihat dari definisi yang disebutkan diatas, maka dapat disimpulkan konstruksi kuda- kuda memiliki peranan penting dalam suatu bangunan. Untuk negara republik Indonesia sendiri, yang notabene-nya merupakan suatu wilayah yang masuk dalam kategori rawan gempa. Hampir
setiap wilayah di Indonesia seperti Nanggroe Aceh
Darussalam, Maluku, Papua, Bengkulu, Beberapa provinsi di pulau jawa serta berbagai wilayah lainnya lain nya memiliki potensi untuk terjadi gempa. gempa . Gempa yang terjadi di D. I yogyakarta pada tahun 2006 dengan dengan kekuatan 5,9 richter mampu meluluhlantakkan meluluhlantakkan kurang lebih empat ratus ribu rumah (sumber : Badan Metereologi, Klimatologi dan Geofisika ). Di samping bangunan, saat terjadi gempa akan menimpa orang yang berada didalamnya sehingga dapat menimbulkan luka-luka bahkan kematian. Korban jiwa
tersebut dapat diminimalkan diminimalkan dengan membuat suatu konstruksi kuda -kuda yang tahan gempa. Ketika suatu konstruksi kuda- kuda menerima beban dari gempa tersebut setidaknya tidak mengalami kerusakan pada saat terjadi gempa ringan, mengalami kerusakan non struktural yang dapat diperbaiki pada saat terjadi gempa sedang, dan tidak runtuh tetapi hanya mengalami kerusakan struktural dan non struktural pada saat terjadi gempa kuat. Dengan tidak adanya keruntuhan ini maka diharapkan korban dapat lebih diminimalkan akibat gempa yang terjadi. Berangkat dari hal hal inilah, maka kami disini bermaksud untuk mencoba menyumbangkan pemikiran kami dalam bidang teknik sipil, khususnya konstruksi kudakuda. Diharapkan nantinya nantinya struktur konstruksi yang kami buat dapat memberikan memberikan rasa aman, nyaman dan memenuhi unsur estetika sehingga membuat penghuni bangunan yang menggunakannya menggunakannya dapat merasa merasa terpuaskan terpuaskan serta dapat dapat turut serta dalam perlombaan yang diadakan oleh Universitas Gajah Mada pada tahun ini.
I.2 MAKSUD DAN TUJUAN Rancangan konstruksi kuda kuda ini diharapkan dapat diikutsertakan dalam lomba yang diselenggarakan Universitas Gajah Mada dan dapat memenuhi beberapa kriteria yang merupakan syarat perlombaan tanpa melupakan rasa aman, nyaman dan unsur estetika yang telah disebutkan di atas. Serta mampu diimplementasikan sebagai struktur kuda- kuda yang ya ng mampu tahan gempa dalam da lam konteks pembanguna pembangun an bangunan banguna n yang sebenarnya.
I.3 RUANG LINGKUP Rancangan kuda-kuda ini menggunakan kayu bangkirai dengan kelas kuat kayu III. Ukuran kayu bangkirai yang digunakan yaitu 2 cm X 1 cm berbentuk balok. Struktur kuda-kuda yang dibuat menggunakan kayu tersebut serta memakai profil 2 cm X 1 cm secara seragam. Untuk kemudian diuji dengan beberapa tingkatan beban dimulai dari
0,5 N sampai 50 N. struktur kuda- kuda ini dirancang untuk memenuhi tuntutan dalam hal pembuatan suatu konstruksi di bidang teknik sipil.
I.4 SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan ini dimulai dari bab 1 pendahuluan yang berisi tentang latar belakang rancangan struktur kuda-kuda kuda-kuda ini, kemudian diteruskan dengan maksud dan tujuan perancangan peranca ngan serta ruang lingkup lingk up pembahasan. pembahasa n. Bab II dilanjutkan dengan tinjauan pustaka. Kemudian pada Bab III dijelaskan mengenai metode pelaksanaan. Dilanjutkan dengan Bab IV mengenai analisa rancangan, dan terakhir ditutup dengan kesimpulan kesimpulan dan saran.
BAB
II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 DASAR TEORI II.1.1 Kayu Kayu adalah suatu bahan konstruksi yang didapatkan dari tumbuhan dari alam. Karena itu tidak hanya merupakan salah satu bahan konstruksi pertama di dalam sejarah umat manusia , tetapi mungkin juga menjadi yang terakhir. Sebagai salah satu bahan konstruksi
pertama,
jauh
sebelum
ilmu
pengetahuan,
khusus
matematika,
memperlengkap kita dengan suatu teori untuk perencanaan konstruksi, maka teknik penggunaa kayu sebagai bahan konstruksi pada zaman yang lampau didasarkan hanya atas pengalaman dan intuisi. Sekarang kita maklum bahwa ilmu teknik konstruksi kayu, yang dimulai perkembangannya perkemba ngannya terutama di jerman pada p ada permulaan abad ab ad ke-20, telah dan masih terus mengalammi transisi dari suatu bidang pengetahuan konstruksi kayu tradisional ke suatu ilmu pengetahuan yang matematis. Dalam perkembangan teknik penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi yang lebih rasional, perlu disebut khusus : -
Pengetahuan sifat- sifat jenis- jenis kayu serta faktor- faktor pengaruh
-
Sambungan dan alat alat penyambung
-
Pengawetan
Kayu memiliki beberapa sifat yaitu, fisik, higroskopik dan mekanik. Sifat fisik cenderung untuk mengetahui bahan b ahan atau materi ma teri- materi pembuat ka yu itu sendiri, sedangkan sifat higroskopik adalah sifat penyerapan air.kadar lengas/ kelembaban udara meningkat atau menurun sangat tergantung dari keadaan cuaca. Untuk udara di Indonesia yang cenderung lembab, mengakibatkan kadar lengas dari kayu itu sendiri menjadi menjadi naik atau turun mengikuti kadar lengas udara. Disaat udara lembab, maka kayu akan mengembang. Dalam konteks kayu yang mengembang (pengembangan kayu) secara praktis hanya ditinjau dari dua arah, yaitu tegak lurus dan sejajar serat. Saat kayu
mengalami kembang susut, arah tegak lurus memiliki kekuatan yang lebih besar daripada arah sejajar serat. Untung rugi pada umumnya dari kayu sebagai bahan konstruksi dapat dipersingkat sebagai berikut : -
Kayu mempunyai kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah, mempunyai daya penahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat mudah dikerjakan, adalah relatif murah, dapat mudah diganti, dan bisa didapat dalam waktu singkat.
-
Kerugian dari kayu antara lain adalah sifat kurang homogen dengan cacatcacat alam seperti arah serat yang berbentuk menampang, spiral dan diagonal, mata kayu, k ayu, dan sebagainya. sebaga inya. Beberapa kayu bersifat bersifat kurang awet awe t dalam keadaan keadaa tertentu.
-
Kayu dapat memuai dan menyusut dengan perubahan perubahan perubahan kelembaban dan meskipun tetap elastis, pada pembebanan berjangka berjangka lama sesuatu balok, akan terdapat lendutan yang relatif besar.
II.1.2 Konstruksi kuda-kuda Konstruksi kuda-kuda dapat terbuat dari bambu, baja, beton bertulang atau kayu. Khusus Khusus untuk kuda- kuda yang
berbahan dari kayu, dapat dicoba dengan
menggunakan kayu bangkirai. Kayu jenis ini mempunyai nama botani yaitu shorea laevifolia endert , merupakan family dari diptero-carpacea. Kayu bangkirai paling banyak
tumbuh di daerah kalimantan timur. Kayu jenis ini mempunyai ketahanan/resistansi yang cukup tinggi terhadap jamur dan rayap, sehingga di Indonesia Indonesia seringkali digunakan sebagai bantalan kereta api. Kayu bangkirai merupakan kayu kelas I-II dan memilikiberat 2
jenis kering udara rata-rata sebesar 0, 91 gr/cm . Kuda-kuda kayu digunakan sebagai pendukung atap denganbentang maksimal sekitar 12 m. Kuda-kuda bambu pada umunya mampu mendukung beban atap sampai dengan 10 meter, Sedangkan kuda-kuda baja sebagai pendukung atap, dengan sistem frame work atau lengkung dapat mendukung beban atap sampai dengan bentang 75
meter, seperti pada hanggar pesawat, stadion olah raga, bangunan pabrik, dll. Kudakuda dari beton bertulang dapat digunakan pada atap dengan bentangsekitar 10 hingga 12 meter. Pada kuda-kuda dari baja atau k ayu diperlukan diperlukan ikatan angin untuk memperkaku struktur kuda-kuda pada arah horisontal. Pada dasarnya konstruksi kuda-kuda terdiri dari rangakaian batang yang selalu membentuk segitiga. Dengan mempertimbangkan berat atap serta bahan dan bentuk penutupnya, penutupnya, maka konstruksi kudakuda satu sama lain akan berbeda, berbeda, tetapi setiap setiap susunan rangka batang harus merupakan satu kesatuan bentuk yang kokoh yang nantinya mampu memikul beban yang bekerja tanpa mengalami perubahan. Kuda-kuda diletakkan diletakkan diatas dua tembok selaku tumpuannya.Perlu diperhatikan bahwa tembok diusahakan tidak menerima menerima gaya horisontal maupun momen, momen, karena tembok hanya mampu menerima beban vertikal saja. Kuda-kuda diperhitungkan mampu mendukung beban-beban atap dalam satu lua san atap tertentu. ter tentu. Beban-beban yang dihitung adalah beban mati (yaitu berat penutup atap, reng, usuk, gording, kuda-kuda ) dan beban hidup (angin, air hujan, orang pada saat memasang/memperbaiki atap).
II.1.3 Sambungan Pembuatan konstruksi kuda- kuda memiliki beberapa tipe sambungan yang dapat dipergunakan yaitu, sambungan dari baut, paku, pasak, perekat. Pada pembahasan kali ini akan coba dikhususkan pada sambungan dari pasak. Pada prinsipnya, pasak adalah suatu benda yang dimasukkan sebagian, pada bidang sambungan, dalam tiap bagian bagian kayu yang disambung, untuk memindahkan beban beba n dari bagian bagia n yang satu ke bagian yang yan g lain. Menurt pemasangannya pemasangannya pasak pasak dapat dibagi dalam 3 macam sebagai berikut :
Yang pada bidang sambungan dimasukkan ke dalam takikan takikan di dalam bagian- bagian kayu yang disambung
Yang pada bidang sambungan dimasukkan di dalam bagian bagian kayu dengan cara dipres
Kombinasi a dan b
Jenis jenis kayu yang dapat dipakai untuk pasak diantaranya walikukun, penjalinan, bedaru, sonokeling, bangkirai dsb. Pasak kayu keras yang mempunyai tampang persegi empat panjang, memasangnya harus sedemikian sehingga seratseratnya terletak sejajar dengan serat serat batang- batang kayu yang disambung.
BA B
III
METODE PELAKSANAAN
Langkah awal yang dilakukan dilak ukan saat perencanaa n yaitu tahap desain. Pada Pad a tahap desain dimulai dengan pengumpulan data-data perancanaan seperti jenis kayu, profil kayu yang dipakai, kemudian mencari data kayu tersebut, yaitu : 1. Kelas kuat kayu 2. modulus elastisitas 3. berat jenis 4. massa jenis kayu 5. poissons ratio 6. koefisien thermal. Data- data tersebut diambil dari peraturan SNI tahun 2002.setelah memperoleh data data tersebut, langkah selanjutnya yang diambil yaitu menentukan pembebanan yang terjadi pada struktur kuda-kuda tersebut.untuk pembebanan, diambil sebuah patokan beba n yang telah direncanakan direncanaka n yang mampu ditahan ditah an oleh konstruksi kuda kuda ini. Tahap berikutnya berikutnya merancang model struktur struktur yang dikehendaki, beberapa pertimbangan saat mengambil model konstruksi yang dipakai yaitu desain yang memiliki gaya yang terjadi pada pa da batang paling pa ling rendah, selain sela in itu memenuhi persyaratan persyara tan saat uji kekuatan, kenyamanan k enyamanan serta sedikit sedik it unsur estetika. Bentuk kenyamanan yang harus dirasakan pada bangunan itu diwujudkan dalam bentuk deformasi yang masih berada dalam batas-batas yang ditetapkan dalam peraturan. Untuk mengetah mengetahui ui aman atau tidaknya tidaknya pada saat perencanaan perencanaan kami menghitung gaya batang izin yang mampu dipikul oleh batang tersebut. Tegangan izin : Intensitas gaya per satuan luas penampang
W
it
!
P A
Kemudian struktur tadi di analisa dan di cek strukturnya aman atau tidak. Jika tidak aman maka harus dilakukan design ulang. Struktur baru selesai jika pada saat perhitungan strukturnya aman
Flowch
t
j
mulai
Pe siapan
Design
Analisa
Pe
itungan
Ce Struktur
Tidak aman
Aman
Selesai
BA B
IV
PERHITUNGAN DAN ANALISA
1. DESIGN Selain syarat kekuatan, suatu struktur haruslah memenuhi syarat kenyamanan. Bentuk kenyamanan yang harus dirasakan pada bangunan itu diwujudkan dalam bentuk deformasi yang masih berada dalam batas-batas yang ditetapkan dalam peraturan atau pedoman yang jamak dipergunakan di Indonesia. Struktur rangka kuda-kuda ini direncanakan untuk mampu menahan gaya gempa. gaya horizontal horizonta l akan dipikul dipiku l oleh batang horizontal horizonta l secara langsung, sedangkan batang diagonal berfu berfungsi ngsi untuk menyeimbangkan menyeimbangka n konstruksi kuda-kuda saat sa at gempa berlangsung. Langkah-langkah Langkah-langkah yang dilakukan dalam perencanaan struktur: 1. Menentukan jenis kayu yang akan dipakai dalam perencanaan, beserta berat jenis kayu tersebut. Catatan: Berat jenis suatu kayu dapat diperoleh dengan cara melakukan uji laboratorium terhadap benda uji kayu. Apabila uji laboratorium tidak dapat dilakukan, maka dapat digunakan data berat jenis kayu yang terdapat pada PKKI 1961 NI-5 (lampiran 1). 2. Menentukan dimensi komponen struktur, yaitu: 1) Lebar batang, b 2) Tinggi batang, h dan menghitung: menghitung: luas penampang netto, A netto 3. Menentukan model 4. Menghitung gaya batang dengan persamaan
W
it
!
P A
Tiap batang harus memenuhi tegangan izin yang diperbolehkan barulah struktur dinyatakan aman.
2.
PERHITUNGAN
Bentuk dasar yang kami pilih dalam desain rangka kuda-kuda ini adalah bentuk truss double cantilever. Seseuai ketentuan. ke tentuan. Bentang rangka ra ngka kuda-kuda yang diambil diambi l adalah sepanjang 1 meter dan dengan tinggi yang didesign setinggi 0,3 meter. komponen struktur merupakan kayu masif dengan mutu kayu A, Jenis kayu yang digunakan digunaka n dalam design ini adalah adala h kayu bengkira i & dengan menggunakan ketentuan k etentuanketentuan perencanaan perencanaa n yang sesuai dengan panduan Standar Standar Nasional Indonesia tahun 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu Untuk Bangunan Gedung. Perencanaan komponen struktur dilakukan dengan bantuan program SAP2000 v.7.0.0. Untuk contoh perhitungan konstruksi kuda-kuda atap, dilakukan perhitungan terhadap member member yang menerima menerima gaya terbesar, terbesar, Berdasarkan hasil analisa program program SAP2000 v.7.0.0. 3
Berat Jenis
= 0,7 g/cm
Modulus elastisitas lenturnya dihitung dengan : 0,7
Modulus elastisitas lentur (Ew) bangkirai
= 16000 x G
0,7
= 16000 x 0,7
= 12464,9 MPa = 12464,9 N/mm3 3
Diambil modulus elastisitas kayu
= 12000 N/mm
Adapun spesifikasi kayu yang dipilih adalah kayu dengan kode mutu E13 dengan spesifikasi : 3
Kuat Lentur (Fb)
= 27 N/mm
Kuat Tarik Sejajar Serat (Ft)
= 25 N/mm
Kuat Tekan Sejajar Serat (Fc)
= 28 N/mm3
Kuat Geser (Fv)
= 4,8 N/mm3
Kuat Tekan Tegak Lurus Serat (Fc _ )
= 11 N/mm
3
3
Variabel yang akan digunakan dalam perencanaan ( menggunakan Sap2000 ) Weight per volume unit
3
= 0,7 g/cm
= 7 x 10 -4 kg/ cm3 Mass per unit volume
= Weight per volume unit : percepatan gravitasi =
0,0007 9,8 x10 3
= 7 x10 Modulus elasticity
-7
= 16000 x G
0,7 0,7
= 16000 x 0,7
= 12464,9 MPa 3
= 12000 N/mm Poissons ratio
= 0,3
Estimasi kekuatan batang :
UNTUK BATANG TARIK : Data kayu:
y
Jenis kayu E13
y
Modulus Elastisiyas (Ew)
= 12000 N/mm
Kuat Tarik Sejajar Serat (Ft)
= 25 N/mm
y
3
3
Koreksi tahanan : y
Batang tarik
= 0,8 ( tabel 3.4-1 SNI KAYU 2002 )
Ft
= 0,8 X 25 N/mm
3
= 20 Mpa Ft = tegangan ijin
= 20 Mpa
Material : y
B = 10 mm
y
H = 20 mm
y
Abrutto = 10 x20 = 200 mm
3
Material dianggap rigid & tidak ada perlemahan , maka : y
Abrutto = Anetto
Perhitungan :
tegangan Pmax Pmax
Pmax !
Anetto = tegangan ijin x Anetto , dengan menganggap tegangan teganga n = tegangan ijin, maka : 3 3 = 20 N/mm x 200 mm = 4000 N = 400 kg
UNTUK BATANG TEKAN : Data kayu:
y
Jenis kayu E13
y
Modulus Elastisiyas (Ew)
= 12000 N/mm
y
Kuat Tekan Sejajar Serat (Fc)
= 28 N/mm
y
Ke
= untuk jepit-sendi ( Gambar 7.1-2
SNI KAYU 2002 ) Koreksi tahanan :
3
3
y
Batang tekan
= 0,9 ( tabel 3.4-1 SNI KAYU 2002 )
Ft
= 0,9 X 28 N/mm
3
= 25,2 Mpa Ft = tegangan ijin
= 25,2 Mpa
Material : y
B = 10 mm
y
H = 20 mm Abrutto = 10 x20 = 200 mm
y
3
Material dianggap rigid & tidak ada perlemahan , maka : Abrutto = Anetto
y
Cek kelangsingan : Diambil nilai L pada batang 6 (batang dengan pnajang & gaya tekan terbesar ) Ke x l = 0,8 x 349,86 mm
y
= 279,89 mm iy
y
= 0,289 h = 0,289 (20) = 5,78 mm
ix
y
= 0,289 b = 0,289 (10) = 2,89 mm Diambil nilai iy
P
!
Ke x l
!
279,89
!
2,89
iy
96,85
Dari tabel factor tekuk kayu diperoleh [ ! 2,83 Perhitungan :
tegangan max !
!
Pmax . [
Anetto
tegangan . Anetto Z
dengan menganggap tegangan = tegangan ijin, maka :
P max
!
25,2
x
200
2,83
= 1781 N = 178,1 kg
Berdasarkan estimasi diatas, diambil pembebanan untuk desian sebesar 1800 N atau 180 kg
BA B
V
PENUTUP
1. KESIMPULAN Setelah melalui berbagai proses uji saat perhitungan dan analisa struktur yang menggunakan standar standar yang baku telah ditetapkan di Indonesia, ,maka konstruksi kudakuda- kuda yang dirancang ini masuk dalam kat egori aman, nyaman untuk diaplikasikan. Dalam uji syarat kekuatan, konstruksi kuda kuda
mampu
menahan
beban
yang
direncanakan.
Selain
itu,
penurunan/deformasi penurunan/ deformasi pada konstruksi k onstruksi ini masih dalam batas ambang kewajaran sehingga layak untuk dipergunakan dipergunakan pada pembuatan konstruksi kuda kuda pada umumnya serta kontes yang diselenggarakan di Universitas Gajah Mada 2010.
LAMPIRAN
