Perencanaan Kuda Kuda Kayu [PDF]

Citation preview

Perecanaan Konstruksi Gedung I



1



(Kayu)



BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang



Di dalam dunia teknik sipil, terdapat berbagai macam konstruksi bangunan seperti gedung, jembatan, drainase, waduk, perkerasan jalan dan sebagainya. Semua konstruksi bangunan tersebut akan direncanakan dan dilaksanakan sesuai dengan peraturan yang berlaku. Pada tahap perencanaan dan pelaksanaan diperlukan suatu disiplin ilmu (teknik sipil) yang mantap supaya menghasilkan suatu konstruksi bangunan yang aman dan ekonomis. Pada kesempatan ini, saya mencoba untuk merencanakan dan mendesain suatu konstruksi bangunan gedung dua lantai. 1.2 Ruang Lingkup Perencanaan Perencanaan Bangunan Gedung I merupakan bagian dari kurikulum Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Syiah Kuala, dimana dalam tugas perencanaan ini mencakup 3 sub perencanaan, diantaranya : Struktur Kayu, Struktur Baja, dan Struktur Beton. Pada perencanaan suatu konstruksi bangunan harus dilakukan analisa struktur yang harus diperhatikan perilaku struktur dan ketelitiannya. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan suatu konstruksi bangunan yang aman dan ekonomis sesuai dengan yang diharapkan. Pada perencanaan kuda – kuda kayu, akan dihitung pembebanan pada konstruksi kayu, perhitungan panjang batang, perencanaan gording, pendimensian batang, perhitungan sambungan serta perhitungan kubikasinya. Untuk perhitungan kombinasi gaya – gaya batang akibat pembebanan pada masing – masing titik buhul dan beban gabungan serta perhitungan sambungan dapat dilihat secara rinci pada lampiran Perencanaan Konstruksi Kuda – kuda Kayu. 1.3 Tujuan Tujuan perhitungan dari konstruksi gedung ini adalah untuk menerapkan ilmu-ilmu yang telah dipelajari agar dapat dipergunakan di lapangan dan juga sebagai perbandingan RAHMATul FADDIS (1004101010016)



antara teori dengan penerapannya di lapangan, sehingga memberikan wawasan yang lebih luas bagi para mahasiswa. 1.4



Peraturan yang Digunakan Perhitungan muatan berpedoman pada Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia



(PKKI–1967) dan Peraturan Pembebanan Indonesia (PBI – 1987). Ukuran kayu yang digunakan berdasarkan gaya-gaya yang bekerja tiap batang, dimana besarnya gaya-gaya batang tersebut dihitung dengan metode Cremona. 1.5



Penempatan Beban



1.5.1



Beban Mati Beban mati dapat dibagi 2 bagian yaitu : 1. Muatan yang diakibatkan oleh berat sendiri. Yaitu atap, gording dan kuda-kuda, muatan ini dianggap bekerja pada titik buhul bagian atas. 2. Muatan yang diakibatkan oleh berat plafond, dianggap bekerja pada titik buhul bagian bawah.



1.5.2



Beban Hidup Beban hidup yang diakibatkan oleh pekerja dengan peralatannya atau berat air



hujan yang bekerja pada konstruksi kuda-kuda. Berat pekerja minimum sebesar 100 kg dan beserta air hujan adalah (40 – 0,8 α) kg/m², dimana α adalah kemiringan atap. 1.5.3



Beban Angin Angin tekan dan angin hisap yang bekerja dianggap bekerja pada tiap titik buhul



bagian atas dan arahnya tegak lurus bidang atap. Untuk konstruksi gedung tertutup dengan α< 65º maka : 



Koefisien angin tekan = (0,02 α – 0,4) dan







Koefisien angin isap = - 0,4



1.6



Ketentuan Mengenai Tegangan Kayu Jenis kayu yang digunakan untuk rangka kuda-kuda adalah kayu Rasamala dengan



berat jenis rata-rata adalah 0,81g/cm³, Konstruksi terlindung sehingga β = 1 dan pada konstruksi bekerja muatan tidak tetap δ = 5/4 dan muatan tetap δ = 1 (PKKI – 1961 pasal 6). Untuk rangka kuda-kuda digunakan kayu kelas II, yaitu kayu Rasamala dengan berat jenis rata-rata 0,81 g/cm³, berdasarkan PKKI – 1961 daftar II untuk kayu kelas II (mutu A), korelasi tegangannya adalah : 



 lt







 tk //



 



= 170 x 0,81 = 137,7 kg/cm2 =  tr // = 150 x 0,81 = 121,5 kg/cm2



 tk 



= 40x 0,81



= 32,4 kg/cm2



 //



= 20 x 0,81



= 16,2 kg/cm2



Berdasarkan PKKI – 1961 kayu Rasamala termasuk kayu kelas II dengan tegangan izin: 



 lt



= 100 kg/cm2







 tk // =  tr



= 85 kg/cm2



//



1.7







 tk 







 //



= 25 kg/cm2 = 12 kg/cm2



Ketentuan Mengenai Alat Sambung Alat sambung yang digunakan adalah paku, untuk perencanaan dimensi alat



sambung digunakan rumus yang tertera pada PKKI – 1961 yang disesuaikan dengan ukuran jenis kayu.



BAB II PEMBEBANAN J A3 I



A4 K A2A5



D2V3



D3



H



V4



V2



D1



A1



H1C



A6



D4 V5



V1



A



3.13



L



H2D



H4E



H5



F



H6G



B H7



10.80



2.1



Pembebanan Pada Konstruksi Kayu Kuda-kuda seperti tergambar diatas



2.2







Jenis kayu



= Rasamala ( Bj = 0,81g/cm³ ) PKKI 1961







Kelas kayu



= Kelas kuat II







Jenis atap



= Seng Metal







Kemiringan atap ()



= 30o







Jarak antar kuda-kuda



= 3,60 m







Panjang bentang kuda-kuda = 10,80 m







Jarak antar gording



= 0,60 m







Alat sambung



= Paku







Tekanan angin ()



= 40 kg/m2 (PPI 1983, pasal 4.2 ayat 2)







Plafond + Penggantung



= ( Bj = 18 kg/m2 ) PPI 1983



Perhitungan Panjang Batang  Batang Mendatar Batang H1 = H2 = H3= 1,80 m  Batang Kaki Kuda-kuda Batang A1 = A2 = A3 A1=



H1 Cos







1,80  Cos30 0



= 2,08 m



 Batang Tegak Lurus Batang V1 = A1 Sin α = 2,08 Sin 30 = 1,04 m Batang V2 = (A1+ A2) x Sin α = (4,16) x Sin 30



= 2,08 m



Batang V3 = h = 3,12 m  Batang Diagonal D1  V 12  H 22  1,042 1,802  2,08 m D2 



V22  H3



2



 2,082 1,802  2,75 m



Tabel 2.1. Panjang Batang



2.3



Nomor



Panjang Batang



Nomor



Panjang Batang



Batang



(m)



Batang



(m)



A1



2,08



H6



1,80



A2



2,08



D1



2,08



A3



2,08



D2



2,75



A4



2,08



D3



2,75



A5



2,08



D4



2,08



A6



2,08



V1



1,04



H1



1,80



V2



2,08



H2



1,80



V3



3,12



H3



1,80



V4



2,08



H4



1,80



V5



1,04



H5



1,80



Perencanaan Gording Direncanakan: 



Jarak antar kuda-kuda



= 3,60 m







Ukuran gording



= 8/12 cm







Jarak antar gording



= 0,60 m







Jenis atap



= Seng metal







Berat atap Seng metal (PPI 1983)



= (Bj = 10 kg/m2)







Tekanan angin (PPI 1983)



= 40 Kg/m2



Kayu yang dipakai adalah kayu kelas II jenis Rasamala dengan berat jenis 0,81g/cm3. Beban yang diperhitungkan pada gording adalah beban mati, beban hidup dan beban angin 2.3.1



Perhitungan gaya dalam



A. Beban mati Beban mati merupakan beban gaya berat pada suatu posisi tertentu. Beban mati yang diperhitungkan disini adalah jenis kayu Rasamala dengan berat jenis 810 kg/m3 (PPKI 1961). Berat gording



= 0,08 x 0,12 x 810



Berat penutup atap = 0,60 x 10



=



7,780 kg/m



=



6



kg/m



+ q = 13,780 kg/m qy



3,60 m qx q α



qx



= q sin 



= 13,780 x sin 30o



= 6,890 kg/m



qy



= q cos 



= 13,780 x cos 30o



= 11,930 kg/m



Mx



= 1/8 qy l2



= 1/8 x 11,930 x (3,60)2= 19,330 kg.m



My



= 1/8 qx l2



= 1/8 x 6,890 x (3,60)2 = 11,162 kg.m



B. Beban hidup Beban hidup yang diperhitungkan pada atap gedung menurut PPI-1983 adalah beban terpusat akibat pekerja dan peralatannya serta beban terbagi rata akibat air hujan. Momen akibat beban hidup ini diambil yang paling besar atau yang paling menentukan diantara dua jenis muatan berikut : 1.



Beban terpusat



Berdasarkan PPI-1983 ( Bab-3 pasal 3.2 ayat 2.b), akibat beban terpusat dari seorang pekerja atau seorang pemadam kebakaran yang bekerja di tengah bentang merupakan beban hidup sebesar P = 100 kg. Py



Px P



Px



= P sin 



= 100 x sin 30o



= 50 kg/m



Py



= P cos 



= 100 x cos 30o



= 86,60 kg/m



Mx



= ¼ Py L



= ¼ x 86,60 3,60



= 77,94 kg.m



My



= ¼ Px L



= ¼ x 50 3,60



= 45 kg.m



2. Beban terbagi rata Menurut PPI-1983 muatan air hujan per meter persegi bidang datar berasal dari air hujan, dapat ditentukan dengan rumus : (40 - 0,8 ) = (40 - 0,8(30)) = 16 kg/m2 Jadi Beban akibat air hujan yang diterima gording adalah : q



= 16x 0,60



= 9,60 kg/m



qx



= q sin 



= 9,60 x sin 30o



= 4,80 kg/m



qy



= q cos 



= 9,60 x cos 30o



= 8,314 kg/m



Mx



= 1/8 qy l2



= 1/8 x 8,314 x (3,60)2



= 13,469 kg.m



My



= 1/8 qy l2



= 1/8 x 4,80 x (3,60)2



= 7,776 kg.m



Dari kedua beban hidup di atas, momen yang menentukan adalah momen yang terbesar, yaitu akibat pekerja dan peralatannya P = 100 kg. C. Beban angin Beban angin diperhitungkan dengan menganggap adanya tekanan positif dan negatif (hisap). Tekanan angin bekerja tegak lurus pada bidang atap sebesar ω= 40 kg/m 2 dengan demikian tekanan angin hanya bekerja pada sumbu y saja sedangkan sumbu x = 0. Ada dua jenis beban angin yang harus ditinjau, yaitu: 1. Angin tekan Koefisien angin tekan untuk sudut  65o adalah:



CT = 0,02  - 0,4 = 0,02 (30o) - 0,4 = 0,2 jadi : qx = 0



dimana : L1 = jarak antara gording



qy = CT x L1 x ω



= 0,2 x 0,60 x 40



= 4,8



kg/m



Mx = 1/8 x qy x L2



= 1/8 x 4,8 x (3,60)2 = 7,776 kg.m



My = 0 2. Angin hisap Koefisien angin hisap CH = - 0,4 ( PPI-1983 ) qx = 0 qy = CH x L1 x ω



= (-0,4) x 0,60 x 40



= 9,6 kg/m (-)



Mx = 1/8 x qy x L2



= 1/8 x (-9,6) x (3,60)2 = 15,552 kg.m (-)



My = 0 Di dalam perhitungan hanya angin tekan saja yang diperhitungkan karena angin hisap malah akan memperkecil tegangan pada batang. Besarnya momen akibat variasi dan kombinasi beban, diperlihatkan pada tabel berikut : Tabel 2.2. Besarnya Momen Akibat Variasi dan Kombinasi Beban Beban Hidup Beban Mati



Beban Terpusat



Beban Terbagi rata



Beban Angin Angin



Angin



Tekan



Hisab



Kombinasi Beban Primer



Sekunder



(1)



(2)



(3)



(4)



(5)



(6)



(7= 2+3)



(8= 2+3+5)



Mx(kg.m)



19,330



77,94



13,462



7,776



15,552



97,270



105,05



My(kg.m)



11,160



45,00



7,776



0,00



0,00



56,160



56,160



2.3.2 Pendimensian gording Berdasarkan PPKI-1961, Kayu Rasamala dengan Bj = 810 kg/m3 tergolong kayu kelas kuat II dengan  lt = 100 kg/cm2, konstruksi terlindung ( = 1),muatan tetap / primer (δ = 1), muatan tidak tetap (δ = 5/4), maka tegangan izin lentur :







y 12 cm



2.4



lt



=  x δ x σlt



Untuk ukuran gording yang direncanakan 8/12, maka diperoleh:



8 cm



x



Wx = 1/6 x b xh2



= 1/6 x 8 x 122 = 192cm3



Wy = 1/6 x b2 xh



= 1/6 x 82 x 12 = 128cm3



Ix = 1/12 x b x h3



= 1/12 x 8 x 123 = 1152cm4



Iy = 1/12 x b3 x h



= 1/12 x 83 x 12= 512cm4



Kontrol Keamanan



2.4.1 Kontrol Tegangan Kontrol tegangan dilakukan terhadap 2 jenis kombinasi, yaitu kombinasi pembebanan primer dan kombinasi pembebanan sekunder. A. Kombinasi pembebanan primer. Merupakan beban tetap (δ = 1) pada konstruksi terlindung ( = 1), sehingga :



 lt =  lt x δ x  = 100 x 1 x 1 = 100 kg/cm2 Dengan :



Diperoleh : =



Mx = 97,270kg.m



= 9727 kg.cm



My = 56,160 kg.m



= 5616 kg.cm



l tytb



5616 My Mx 9727 = 94,54 kg/cm2 = + Wy Wx 192 + 128



l tytb