perencanaan abutment dan pier jembatan sesuai dengan - USU-IR

ANALISA DAN EKSPERIMEN KOMPOSIT KAYU
KELAPA - BETON BOX SECARA ELASTIS DAN ULTIMATE
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
pendidikan sarjana teknik sipil
Oleh :
GINA CYNTHIA R HSB
07 0404 063
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara
ANALISA DAN EKSPERIMEN KOMPOSIT KAYU KELAPA – BETON
BOX SECARA ELASTIS DAN ULTIMATE
TUGAS AKHIR
Disusun untuk melengkapi persyaratan
Dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik
Departemen Teknik Sipil di Universitas Sumatera Utara
Oleh :
GINA CYNTHIA R HSB
07 0404 063
Disetujui Oleh :
Ketua Departemen Teknik Sipil
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
Dosen Pembimbing
Ir. Besman Surbakti, MT.
NIP. 19541012 198003 1 004
Dosen Penguji
Prof.Dr.Ir. Bachrian Lubis, MSc.
NIP. 19480206 198003 1 003
Dosen Penguji
Dosen Penguji
Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT.
NIP. 19590707 198701 1 002
Ir. Sanci Barus,MT.
NIP. 19520901 198112 1 001
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
ii
Universitas Sumatera Utara
iii
Universitas Sumatera Utara
SURAT PERNYATAAN
Melalui surat ini, mahasiswa yang tersebut di bawah ini :
Nama
: GINA CYNTHIA R HSB
NIM
: 07 0404 063
Fakultas/Departemen : Teknik / Teknik Sipil
Judul Tugas Akhir
: Analisa dan Eksperimen Komposit Kayu Kelapa –
Beton Box secara Elastis dan Ultimate
Dosen Pembimbing
: Ir. Besman Surbakti, MT.
menyatakan bahwa tugas akhir ini merupakan karya tulis yang orisinil (asli),
dimana dalam hal ini segenap gagasan, sudut pandang dan analisa perhitungan tentang
Analisa dan Eksperimen Komposit Kayu Kelapa Beton - Box telah dituangkan.
Dengan demikian, dilihat dari permasalahan serta tujuan yang hendak dicapai
melalui penulisan tugas akhir ini, maka dapat dikatakan bahwa tugas akhir ini adalah
merupakan karya sendiri yang asli dan bukan hasil jiplakan baik sebagian maupun
keseluruhan dari skripsi atau tugas akhir orang lain, kecuali kutipan yang saya
cantumkan sumbernya sesuai dengan kaedah penulisan karya ilmiah.
Medan, Mei 2011
Penulis,
GINA CYNTHIA R HSB
NIM. 07 0404 063
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan
baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang
struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan
judul “Analisa dan Eksperimen Komposit Kayu Kelapa-Beton Box secara Elastis dan
Ultimate”
Sungguh suatu hal yang luar biasa dimana akhirnya tugas akhir ini dapat
diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktu yang diharapkan. Tugas akhir adalah
merupakan salah satu unsur yang sangat penting sebagai pemenuhan nilai-nilai tugas dalam
mencapai gelar Sarjana Teknik dari Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil di universitas
ataupun perguruan tinggi manapun di seluruh Nusantara, termasuk pula di Universitas
Sumatera Utara.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari
dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin
menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang
berperan penting yaitu :
1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, atas kesempatan dan waktu
yang telah diberikan kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan studi Strata-I di
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan baik.
iv
Universitas Sumatera Utara
2.
Bapak Ir.Besman Surbakti,MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan
dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam
membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
3.
Bapak Ir. Sanci Barus, MT., Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna,MT, dan Bapak
Prof.Dr.Ir.Bachrian Lubis,M.Sc selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan
yang diberikan kepada Penulis terhadap Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Ir. Syahrizal, M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
6.
Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
7.
Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas
Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.
8.
Buat keluargaku, terutama kepada kedua orang tuaku, ayahanda Dr.Ir.Gindo M
Hasibuan,MM dan ibunda dr.Erina O Siregar,SpB yang telah memberikan
motivasi,semangat dan nasehat serta kak Ogi yang telah banyak membantu saya.
9.
Buat saudara/i seperjuangan,Rilly,Nanda,Titin,Nani,Ade,Dewi,Ari Yusman, Harli,
Didi,Juangga,Fadly, Yowa, Herry, Ghufran, Alfi,Iwan,Saki, Jay, Aulia, Dhani,
Ari(Galang),Gorby,Alef,Iqbal,Yusuf,Falah,Adit,Dicky,Tomo,Putri,Tesa,Dean,Vina,
Dita,Vivi,Dina, abang-abang dan kakak senior, bang Radi, adik-adik 2008,2009,2010
,serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2007 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya
terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
v
Universitas Sumatera Utara
10. Untuk Mas Subandi dan ibu dan Bapak Zumono kantin beton.
11. Dan segenap pihak yang belum Penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam
mendukung dan membantu Penulis dari segi apapun, sehingga tugas akhir ini dapat
diselesaikan dengan baik.
.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata
sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya
dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari
para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Mei 2011
Penulis
(GINA CYNTHIA R HSB)
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................... ii
LEMBAR KEASLIAN PENULISAN ................................................................................. iii
KATA PENGANTAR .......................................................................................................... iv
DAFTAR ISI ........................................................................................................................ vii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................. x
DAFTAR TABEL ................................................................................................................. xi
DAFTAR NOTASI .............................................................................................................. xiii
ABSTRAK ........................................................................................................................... xvii
BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................................... 1
I.1. Latar Belakang .............................................................................................. 1
I.2. Perumusan Masalah ...................................................................................... 4
I.3. Tujuan Penelitian .......................................................................................... 4
I.4. Metodologi ...................................................................................................... 5
I.5. Batasan Masalah...............................................................................................6
I.6. Mekanisme Pengujian......................................................................................7
I.7. Sistematika Penulisan.......................................................................................8
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 9
II.1. Kayu ............................................................................................................... 9
II.1.1. Sifat Bahan Kayu ................................................................................ 10
II.1.2. Sifat Fisis,Sifat Mekanis dan Kimia Kayu .......................................... 10
II.1.2.1 Sifat Fisis Kayu..................................................................... 11
a. Berat Jenis Kayu ................................................................ 11
b. Kadar Air Kayu .................................................................. 12
II.1.2.2 Sifat Mekanis .......................................................................... 13
a. Keteguhan Tarik ................................................................. 14
b. Keteguhan Tekan .............................................................. 14
c. Keteguhan Geser ................................................................ 15
d. Keteguhan Lengkung (Lentur) ........................................... 16
e. Keteguhan Belah ................................................................ 17
II.1.2.3 Sifat Kimia Kayu.......................................................................17
II.1.3. Tegangan Bahan Kayu ........................................................................ 18
II.1.4. Kuat Acuan Berdasarkan Pemilihan Secara Mekanis ......................... 23
II.1.5. Kuat Acuan Berdasarkan Pemilihan Secara Visual ............................. 24
II.2. Beton ............................................................................................................. 28
II.2.1.Bahan-Bahan Penyusun Beton .............................................................. 36
II.2.1.1. Agregat ................................................................................... 36
II.2.1.2. Semen ..................................................................................... 38
II.2.1.3. Air ........................................................................................... 39
II.2.2. Sifat-Sifat Beton ................................................................................... 41
II.2.2.1. Kuat Tekan ............................................................................. 42
II.2.2.2. Modulus Elastisitas Beton ...................................................... 44
vii
Universitas Sumatera Utara
II.2.2.3. Kekuatan Tarik ....................................................................... 46
II.3. Penghubung Geser (Shear Connector) ...................................................... 47
II.3.1 Paku...................................................................................................... 48
II.4. Prinsip Perencanaan Struktur Komposit. ................................................. 49
II.4.1. Metode Elastis ...................................................................................... 49
a. Analisis Elastis ................................................................................. 49
b. Penempatan Paku Berdasarkan Metode Elastis ............................... 52
II.4.2. Metode Kekeuatan Batas (Ultimate) .................................................... 54
a. Analisis Ultimate ............................................................................. 54
b. Penempatan Paku Berdasarkan Metode Ultimate ........................... 55
c. Tahanan Lateral Terkoreksi ............................................................. 58
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN........................................................................... 61
III.1. Pengujian Kayu ........................................................................................... 61
III.1.1. Persiapan Pengujian............................................................................ 61
III.1.2. Pelaksanaan Pengujian ....................................................................... 61
III.1.2.1. Pemeriksaan Kadar Air ........................................................ 62
III.1.2.2. Pemeriksaan Berat Jenis ....................................................... 63
III.1.2.3. Pengujian Kuat Tekan .......................................................... 64
III.1.2.4. Pengujian Kuat Lentur dan Elastisitas pada
Penurunan Izin dan pada Kondisi Ultimate ......................... 65
III.2. Pengujian Beton ............................................................................................. 69
III.2.1. Persiapan Pengujian ............................................................................... 69
III.2.1.1.Semen.......................................................................................69
III.2.1.2.Agregat Halus...........................................................................69
III.2.1.3.Agregat Kasar...........................................................................70
III.2.2. Pembuatan Benda Uji Beton....................................................................70
III.2.3. Pengujian Kuat Tekan Beton.................................................................. 71
III.3.Pengujian Kuat Lentur Balok Komposit Kayu-Beton Box ....................... 72
III.3.1.Persiapan Pengujian Komposit.................................................................72
III.3.2.Pengujian Komposit.................................................................................74
BAB IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN ................................ 75
IV.1. Hasil Penelitian ............................................................................................. 75
IV.1.1. Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties Kayu.................. 75
IV.1.1.1. Hasil Pemeriksaan Kadar Air ..................................................... 75
IV.1.1.2. Hasil Pemeriksaan Berat Jenis .................................................... 76
IV.1.1.3. Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu ........................ 77
IV.1.1.4. Hasil Pengujian Kuat Lentur dan Elastisitas Lentur Kayu ......... 78
IV.1.2. Kesimpulan Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties ....... 84
IV.2. Perencanaan Komposit Balok Kayu-Beton Box ....................................... 86
IV.2.1. Perencanaan Model-1 Secara Elastis..................................................... 86
IV.2.2. Perencanaan Model-2 Secara Ultimate ................................................. 89
IV.3. Lendutan ...................................................................................................... 96
IV.3.1. Lendutan Dengan Dua Beban Terpusat (P) .......................................... 96
IV.4. Hasil Pengujian Komposit ....................................................... ...................101
IV.5. Pengamatan Pada Percobaan ..................................................................... 103
viii
Universitas Sumatera Utara
IV.6. Diskusi .......................................................................................................... 104
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 118
V.1. Kesimpulan ................................................................................................ 118
V.2. Saran ........................................................................................................... 119
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ xviii
LAMPIRAN ......................................................................................................................... xx
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
BAB I
Gambar I.1
: Pemberian beban pada struktur komposit model 1 dan model 2 ............... 7
BAB II
Gambar II.1
Gambar II.2
Gambar II.3
Gambar II.4
Gambar II.5
Gambar II.6
:
:
:
:
:
:
Gambar II.7
Gambar II.8
Gambar II.9
Gambar II.10
Gambar II.11
Gambar II.12
Gambar II.13
Gambar II.14
Gambar II.15
Gambar II.16.a
Gambar II.16.b
Gambar II.17.a
Gambar II.17.b
Gambar II.18
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Batang yang menerima gaya tarik P ....................................................... 14
Batang kayu menerima gaya tekan sejajar serat ...................................... 15
Batang kayu yang menerima gaya tekan tegak lurus serat ..................... 15
Batang kayu yang menerima gaya geser tegak lurus arah serat ............... 16
Batang kayu yang menerima beban lengkung .......................................... 17
Hubungan antara beban tekan dengan deformasi
untuk tarikan dan tekanan ....................................................................... 19
Tegangan tekan dan tegangan tarik ......................................................... 22
Pembagian Kekuatan Pada Pohon Kelapa................................................ 27
Hubungan Kuat Tekan Beton dengan Faktor Air Semen ........................ 31
Jenis-jenis Slump ..................................................................................... 40
Grafik Hubungan Slump dengan Temperatur ......................................... 41
Grafik Hubungan Air dengan Temperatur .............................................. 41
Grafik Hubungan Kuat Tekan dengan Temperatur ................................. 43
Perubahan bentuk beton terhadap waktu .................................................. 44
Hubungan antara beban,geser dan diagram momen..................................51
balok yang dibebani dengan beban – beban terpusat .............................. 51
Diagram gaya lintang ............................................................................ 51
Distribusi tegangan geser ½ bentang ........................................................ 52
Nilai gaya geser pada zone 1 dan zone 2 .................................................. 52
Sambungan paku dengan variasi penetrasi ............................................... 59
:
:
:
:
:
:
:
:
Sampel pengujian untuk menentukan berat jenis ..................................... 63
Sampel untuk pengujian kuat tekan .......................................................... 64
Sampel penelitian kuat lentur ................................................................... 66
Penempatan dial beban pada sampel ........................................................ 66
Sampel penelitian kuat lentur ................................................................... 67
Penempatan dial beban pada sampel ........................................................ 68
Model pengujian benda uji silinder beton ............................................. .. 71
Pengujian Kuat Lentur Balok Komposit kayu-beton box.........................73
BAB III
Gambar III.1
Gambar III.2
Gambar III.3
Gambar III.4
Gambar III.5
Gambar III.6
Gambar III.7
Gambar III.8
BAB IV
Gambar IV.1
Gambar IV.2
Gambar IV.3
Gambar IV.4
Gambar IV.5
Gambar IV.6
Gambar IV.7
Gambar IV.8
Gambar IV.9
Gambar IV.10
Gambar IV.11
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Grafik tegangan regangan hasil pengujian elastisitas kayu sampel-1 ..... 79
Grafik regresi linear tegangan-regangan kayu sampel-1 ......................... 79
Grafik tegangan regangan hasil pengujian elastisitas kayu sampel-2 ..... 80
Grafik regresi linear tegangan-regangan kayu sampel-2 ......................... 81
Grafik tegangan regangan hasil pengujian elastisitas kayu sampel-3 ..... 82
Grafik regresi linear tegangan-regangan kayu sampel-3 ......................... 82
Dimensi komposit model-1 ..................................................................... 86
Penghubung Geser komposit model-1..................................................... 87
Dimensi komposit model-2 ..................................................................... 89
Diagram momen dan gaya lintang ........................................................... 96
Grafik beban –penurunan (Dial-1)
pada komposit model -1 ......................................................................... 106
Gambar IV. 12 : Grafik regresi linear beban –penurunan (Dial-1)
x
Universitas Sumatera Utara
Gambar IV. 13 :
Gambar IV. 14 :
Gambar IV. 15 :
Gambar IV. 16 :
Gambar IV. 17 :
Gambar IV. 18 :
Gambar IV. 19 :
Gambar IV. 20 :
Gambar IV. 21 :
Gambar IV. 22 :
pada komposit model -1 ......................................................................... 107
Grafik beban –penurunan (Dial-3)
pada komposit model -1 ......................................................................... 108
Grafik regresi linear beban –penurunan (Dial-3)
pada komposit model -1 ......................................................................... 109
Grafik beban –penurunan (Dial-2)
pada komposit model -1 ......................................................................... 110
Grafik regresi linear beban –penurunan (Dial-2)
pada komposit model -1 ......................................................................... 111
Grafik beban –penurunan (Dial-1)
pada komposit model -2 ......................................................................... 112
Grafik regresi linear beban –penurunan (Dial-1)
pada komposit model -2 ......................................................................... 113
Grafik beban –penurunan (Dial-3)
pada komposit model -2 ......................................................................... 114
Grafik regresi linear beban –penurunan (Dial-3)
pada komposit model -2 ......................................................................... 115
Grafik beban –penurunan (Dial-2)
pada komposit model -2 ......................................................................... 116
Grafik regresi linear beban –penurunan (Dial-2)
pada komposit model -2 ......................................................................... 117
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
BAB.II
Tabel II.1 : Nilai kuat acuan (Mpa) berdasarkan atas pemilihan secara
mekanis pada kadar air 15% (berdasarkan) PPKI NI – 5 2002….......................23
Tabel II.2 : Nilai rasio tahanan...............................................................................................26
Tabel II.3 : Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu................................................. 26
Tabel II.4 : Nilai Faktor Air Semen Menurut PBI 1971........................................................31
Tabel II.5 : Kelas dan Mutu beton menurut PBI 1971...........................................................33
Tabel II.6 : Perbandingan kuat tekan beton pada berbagai umur untuk benda uji silinder
yang dirawat di laboratorium.................................................................................44
Tabel II.7 : Nilai Modulus Elastisitas beton Normal...............................................................46
Tabel II.8 : Tebal kayu yang diperkenanakan untuk beberapa ukuran paku...........................48
Tabel II.9 : Tahanan lateral acuan satu paku (Z) untuk satu pengencang
dengan satu irisan yang menyambung dua komponen .............................. ........ 56
Tabel II.10: Kuat lentur paku untuk berbagai diameter paku bulat ..................................... ...57
Tabel II.11: Berbagai Ukuran Diameter dan Panjang Paku ................................................... 58
BAB.IV
Tabel IV.1 : Hasil pemeriksaan kadar air kayu....................................................................... 75
Tabel IV.2 : Hasil pemeriksaan berat jenis kayu .................................................................... 76
Tabel IV.3 : Hasil pemeriksaan kuat tekan sejajar serat kayu ................................................ 77
Tabel IV.4 : Hasil pemeriksaan elastisitas kayu ..................................................................... 78
Tabel IV.5 : Tabulasi perhitungan tegangan dan regangan sampel-1 .................................... 78
Tabel IV.6 : Tabulasi perhitungan tegangan dan regangan sampel-2 .................................... 80
Tabel IV.7 : Tabulasi perhitungan tegangan dan regangan sampel-3 .................................... 81
Tabel IV.8 : Rangkuman penelitian mechanical properties (PPKI 2002)............................... 84
Tabel IV.9 : Rangkuman penelitian mechanical properties (PPKI 1961) .............................. 85
Tabel IV.10: Tahanan lateral acuan satu paku (Z) untuk satu alat pengencang
dengan satu irisan yang menyambung dua komponen ..................................... ..92
Tabel IV.11: Nilai EI dari hasil percobaan komposit model-1 dan model-2...........................98
Tabel IV.12: Nilai kekakuan dari hasil percobaan komposit model-1.....................................99
Tabel IV.13: Nilai Lendutan Teoritis Komposit model-1........................................................99
Tabel IV.14: Nilai kekakuan dari hasil percobaan komposit model-2...................................100
Tabel IV.15: Nilai Lendutan Teoritis komposit model -2.......................................... ..........100
Tabel IV.16: Data penurunan (Y) Hasil Komposit model-1 dan model-2.............................101
Tabel IV.17: Perhitungan Elastisitas Balok Komposit kayu-beton model-1
Dari Regresi Linear...........................................................................................102
Tabel IV.18: Perhitungan Elastisitas Balok Komposit kayu-beton model-2
Dari Regresi Linear...........................................................................................102
Tabel IV.19: Hasil percobaan Balok Komposit Kayu-beton.................................................103
Tabel IV.20: Rangkuman Penelitian Mechanical Properties.................................................104
Tabel IV.21: Rangkuman Penelitian Komposit Kayu-beton.................................................105
Tabel IV.22: Rangkuman Teoritis Komposit Kayu-beton.....................................................105
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
n
adalah safety factor adalah 2.25
Ppatah
adalah beban patah
Pizin
adalah beban yang diizinkan
ρ
adalah berat jenis (BJ), gr/cm3
Ew
adalah modulus elastis kayu, kg/cm2
W
adalah kadar lengas kayu, %
Gx
adalah berat benda uji mula-mula, gr
Gku
adalah berat benda uji setelah kering udara, gr
P
adalah gaya luar
σ(tk/tr)
adalah tegangan tekan/tarik yang terjadi, kg/cm2
P(tk/tr)
adalah beban tekan/tarik yang terjadi, kg
A
adalah luas penampang yang menerima beban, cm2
Ew
adalah modulus elastis lentur,MPa
Fby
adalah kuat lentur, MPa
Ft//
adalah kuat tarik sejajar serat, MPa
Fc//
adalah kuat tekan sejajar serat, MPa
Fv
adalah kuat geser yang diizinkan, MPa
Fc┴
adalah kuat tekan tegak lurus serat, MPa
ρ
adalah kerapatan kayu dalam kondisi basah, kg/m3
m
adalah kadar air, %
fas
adalah faktor air semen
fc’
adalah kuat tekan beton, kg/cm2
εb
adalah regangan beton, mm/mm
Ec
adalah modulus elastisitas beton tekan, kg/cm2
wc
adalah berat isi beton (kg/m3)
Fr
adalah kuat tarik beton, Mpa
b
adalah lebar penampang komposit, cm
btr
adalah lebar tranformasi penampang komposit, cm
bw
adalah lebar penampang balok kayu, cm
Universitas Sumatera Utara
C
adalah gaya tekan beton, kg
D
adalah gaya lintang, kg
δ, Δ
adalah lendutan, cm
EI
adalah faktor kekakuan, kgcm²
Ew
adalah modulus elastisitas kayu, kg/cm²
fb
adalah tegangan lentur kayu, kg/cm²
h
adalah tinggi total penampang komposit, cm
hw
adalah tinggi penampang balok kayu, cm
I
adalah inersia tampang, cm4
L
adalah panjang bentang struktur komposit, cm
M
adalah momen, kgcm
N
adalah Jumlah penghubung geser
n
adalah rasio modular
np
adalah kuat geser satu penghubung geser, kg
P
adalah beban, kg
S
adalah statis momen, cm³
t
adalah tebal beton, cm
τ
adalah tegangan geser, kg/cm²
Tw
adalah gaya tarik kayu, kg
V
adalah gaya geser, kg
W
adalah tahanan momen, cm³
D
adalah diameter batang paku, mm
G
adalah berat jenis kayu
S’
adalah gaya yang diperkenankan perpaku, kg
σ kd
adalah kokoh desak kayu, kg/cm2
σ tk //
adalah tegangan izin tekan sejajar serat, kg/cm2
Vh
adalah gaya geser horizontal, kg
Qn
adalah kuat nominal penghubung geser, kg
Z
adalah tahanan lateral acuan satu paku, N
ts
adalah tebal kayu sekunder, mm
Fem
adalah kuat tumpu kayu utama, N/mm2
Universitas Sumatera Utara
Fec
adalah kuat tumu beton, N/mm2
p
adalah kedalaman penetrasi efektif batang alat pengencang pada komponen
pemegang, mm
Fyb
adalah kuat lentur paku, N/mm2
λ
adalah angka kelangsingan
Z’
adalah tahanan lateral terkoreksi
Cd
adalah faktor kedalaman penetrasi
Ceg
adalah faktor serat ujung adalah 0.67
Cm
adalah faktor koreksi untuk sambungan paku miring adalah 0.83
Cdi
adalah faktor koreksi untuk sambungan diafragma
CM
adalah faktor koreksi layan basah
Cf
adalah faktor koreksi ukuran adalah 1.0 (bila mutu kayu ditetapkan secara masinal)
Ct
adalah faktor koreksi temperatur
Cpt
adalah faktor koreksi pengawetan kayu
Crt
adalah faktor koreksi tahan api
λ
adalah faktor waktu adalah 1.0
Zw
adalah tahanan cabut, Newtons (N)
nf
adalah jumlah alat pengencang
Zw’
adalah tahanan cabut terkoreksi
Ctn
adalah faktor koreksi pada sambungan paku miring adalah 0.67
α
adalah sudut yang dibentuk oleh beban dan permukaan kayu, dalam derajat (0º < α <
90º)
Zu
adalah gaya perlu pada sambungan
φz
adalah faktor reduksi tahanan untuk sambungan adalah 0.65
BJ
adalah berat jenis kayu, gr/cm3
Wx
adalah berat sampel kayu kering udara, gr
Vx
adalah volume sampel, cm3
σtk//
adalah tegangan tekan sejajar serat, kg/cm2
P
adalah beban tekan maksimum, kg
A
adalah luas bagian yang tertekan, cm2
σb
adalah tegangan lentur yang terjadi, kg/cm2
Universitas Sumatera Utara
L
adalah panjang bentang, cm
b
adalah lebar sampel, cm
h
adalah tinggi sampel, cm
f
adalah penurunan, cm
ε
adalah regangan yang terjadi
x
adalah rata-rata sampel
xi
adalah hasil penelitian sampel ke-i
n
adalah banyak sampel
Zmin
adalah tahanan lateral acuan minimum, kg
Z’min
adalah tahanan lateral acuan minimum terkoreksi, kg
npk
adalah banyak paku
F
adalah luasan
xvi
Universitas Sumatera Utara
ANALISA DAN EKSPERIMEN KOMPOSIT
KAYU KELAPA – BETON BOX
SECARA ELASTIS DAN ULTIMATE
Abstrak
Pada pembangunan prasarana fisik, kayu sebagai unsur bahan bangunan turut
memegang peranan penting. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk
menghemat penggunaan kayu dan mengatasi keterbatasan ukuran kayu yang ada di
pasaran adalah dengan melakukan kombinasi antara kayu dan beton dalam satu
kesatuan struktur komposit. Komponen struktur komposit kayu Kelapa–Beton Box
adalah komposit yang terbentuk dari kayu kelapa dan beton, yang digabungkan
menjadi satu kesatuan dengan perantara penghubung geser, sehingga mampu
bereaksi terhadap beban kerja sebagai satu kesatuan.Dengan bahan tersebut sebagai
komposit dapat diperoleh sifat gabungan yang lebih baik dari sifat komponen
penyusunnya. Pemilihan kayu kelapa sebagai komponen dari komposit kayu KelapaBeton Box didasarkan atas kelebihannya yaitu ringan, mudah dikerjakan dengan
harga yang relatif murah. Kayu ini tidak sekuat kayu kelas atas seperti damar, jati
ataupun jenis lainnya, namun seiring dengan sulitnya mendapatkan kayu kelas I,
maka penggunaan kayu kelapa menjadi suatu alternatif.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memperoleh gambaran perbandingan
kuat lentur komposit kayu Kelapa–Beton Box dan mengetahui hubungan beban–
lendutan struktur komposit serta pola retak yang terjadi bila ditinjau secara elastis
dan ultimate.Pengujian struktur komposit menggunakan dua buah model.Model
pertama dirancang berdasarkan metode elastis, sedangkan model kedua berdasarkan
metode ultimate. Kayu kelapa didisain dengan ukuran penampang 3x3inci2 dan
beton K-175 dengan ukuran penampang 5x5cm2 untuk kedua model. Panjang
bentang struktur komposit adalah + 3,00 m dan penghubung geser yang digunakan
adalah paku berdiameter 4,2 mm.
Dari pengujian diperoleh bahwa komposit Kayu Kelapa – Beton Box yang
didisain secara ultimate mampu menahan beban 10 % lebih besar dibandingkan
Komposit Kayu Kelapa - Beton Box yang didisain secara elastis.Dari hasil penelitian
diharapkan komponen struktur Komposit Kayu Kelapa - Beton Box dapat dipakai
sebagai bahan alternatif pilihan untuk konstruksi jembatan sederhana, khususnya
bagi daerah terpencil yang sulit mendapatkan material penyusun beton, sementara
banyak terdapat material kayu sehingga tercapai harga yang ekonomis.
Kata kunci : Komposit Kayu Kayu Kelapa–Beton Box, Penghubung Geser Paku,
Elastis dan Ultimate.
xvii
Universitas Sumatera Utara