Teknik Struktur Bangunan Dengan Konstruksi Kayu

  • View
    286

  • Download
    48

Embed Size (px)

DESCRIPTION

civil engineering

Text of Teknik Struktur Bangunan Dengan Konstruksi Kayu

TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN DENGAN KONSTRUKSI KAYUSifat Kayu sebagai Material Konstruksi

Kayu merupakan bahan produk alam, hutan. Kayu merupakan bahanbangunan yang banyak disukai orang atas pertimbangan tampilan maupunkekuatan. Dari aspek kekuatan, kayu cukup kuat dan kaku walaupun bahankayu tidak sepadat bahan baja atau beton. Kayu mudah dikerjakan disambung dengan alat relatif sederhana. Bahan kayu merupakan bahanyang dapat didaur ulang. Karena dari bahan alami, kayu merupakan bahanbangunan ramah lingkungan.

Karena berasal dari alam kita tak dapat mengontrol kualitas bahankayu. Sering kita jumpai cacat produk kayu gergajian baik yang disebabkanproses tumbuh maupun kesalahan akibat olah dari produk kayu. Dibandingdengan bahan beton dan baja, kayu memiliki kekurangan terkait denganketahanan-keawetan. Kayu dapat membusuk karena jamur dan kandunganair yang berlebihan, lapuk karena serangan hama dan kayu lebih mudahterbakar jika tersulut api.

Kayu merupakan bahan yang dapat menyerap air disekitarnya(hygroscopic), dan dapat mengembang dan menyusut sesuai kandungan airtersebut. Karenanya, kadar air kayu merupakan salah satu syarat kualitasproduk kayu gergajian.Jika dimaksudkan menerima beban, kayu memiliki karakter kekuatanyang berbeda dari bahan baja maupun beton terkait dengan arah beban danpengaruh kimiawi. Karena struktur serat kayu memiliki nilai kekuatan yangberbeda saat menerima beban. Kayu memiliki kekuatan lebih besar saatmenerima gaya sejajar dengan serat kayu dan lemah saat menerima bebantegak lurus arah serat kayu. Ilustrasi kekuatan serat kayu dalam menerimabeban dapat ditunjukkan pada Gambar 8.1.

Sistem Struktur dan Sambungan dalam Konstruksi Kayu

Hampir semua sistem struktur yang menggunakan kayu sebagaimaterial dasar dapat dikelompokkan ke dalam elemen linear yangmembentang dua arah. Susunan hirarki sistem struktur ini adalah khusus.

RANGKA RINGAN.

Sistem struktur joists ringan pada Gambar 8.9(a) adalah konstruksikayu yang paling banyak digunakan pada saat ini. Sistem joists lantaterutama sangat berguna untuk beban hidup ringan yang terdistribusi meratadan untuk bentang yang tidak besar. Kondisi demikian umumnya dijumpaipada konstruksi rumah. Joists pada umumnya menggunakan tumpuansederhana karena untuk membuat tumpuan vang dapat menahan momendiperlukan konstruksi khusus. Pada umumnya, lantai dianggap tidak monolitdengan joists kecuali apabila digunakan konstruksi khusus yangmenyatukannya.

Sistem tumpuan vertikal yang umum digunakan adalah dindingpemikul beban yang dapat terbuat dari bata atau dari susunan elemen kayu(plywood). Dalam hal yang terakhir ini, tahanan lateral pada susunanstruktur secara keseluruhan terhadap beban horizontal diperoleh denganmenyusun dinding berlapisan plywood yang berfungsi sebagai bidangbidanggeser. Struktur demikian pada umumnya dibatasi hanya sampai tigaatau empat lantai. Pembatasan ini tidak hanya karena alasan kapasitas pikulbebannya, tetapi juga karena persyaratan keamanan terhadap kebakaranyang umum diberikan pada peraturan-peraturan mengenai gedung.Karena setiap elemen pada sistem struktur ini diletakkan ditempatnya secara individual, maka banvak fleksibilitas dalam penggunaansistem tersebut, termasuk juga dalam merencanakan hubungan di antaraelemen-elemennya.ELEMEN KULIT BERTEGANGAN (STRESSED SKIN ELEMENTS).

Elemen kulit bertegangan tentu saja berkaitan dengan sistem joistsstandar [lihat Gambar 8.9(b)]. Pada elemen-elemen ini, kayu lapis disatukandengan balok memanjang sehingga sistem ini dapat. berlaku secara integraldalam molekul lentur. Dengan demikian, sistem yang diperoleh akan bersifatsebagai plat.

Kekakuan sistem ini juga meningkat karena adanya penyatuantersebut. Dengan demikian, tinggi struktural akan lebih kecil dibandingkandengan sistem joist standar. Elemen kulit bertegangan ini pada umumnyadibuat tidak di lokasi, dan dibawa ke lokasi sebagai modul-modul.Kegunaannya akan semakin meningkat apabila modul-modul ini dapatdipakai secara berulang. Elemen demikian dapat digunakan pada berbagaistruktur, termasuk juga sistem plat lipat berbentang besar.BALOK BOKS.

Perilaku yang diberikan oleh kotak balok dari kayu lapis [lihatGambar 8.9(c)] memungkinkan penggunaannya untuk berbagai ukuranbentang dan kondisi pembebanan. Sistem yang demikian sangat bergunapada situasi bentang besar atau apabila ada kondisi beban yang khusus.Balok boks dapat secara efisien mempunyai bentang lebih besar daripadabalok homogen maupun balok berlapis.KONSTRUKSI KAYU BERATSebelum sistem joists ringan banyak digunakan, sistem balok kayuberat dengan papan transversal telah banyak digunakan [lihat Gambar8.9(e)]. Balok kayu berlapisan sekarang banyak digunakan sebagai alternatifdari balok homogen. Sistem demikian dapat mempunyai kapasitas pikulbeban dan bentang lebih besar daripada sistem joist. Sebagai contoh,dengan balok berlapisan, bentang yang relatif besar adalah mungkin karenatinggi elemen struktur dapat dengan mudah kita peroleh dengan menambahlapisan. Elemen demikian umumnya bertumpuan sederhana, tetapi kitadapat juga memperoleh, tumpuan yang mampu memikul momen denganmenggunakan konstruksi khusus.RANGKA BATANG

Rangka batang kayu merupakan sistem berbentang satu arah yangpaling banyak digunakan karena dapat dengan mudah menggunakanbanyak variasi dalam konfigurasi dan ukuran batang. Rangka batang dapatdibuat tidak secara besar-besaran, tetapi dapat dibuat secara khusus untukkondisi beban dan bentang tertentu. Sekalipun demikian, kita juga. membuatrangka batang secara besar-besaran (mass production). Rangka batangdemikian umumnya digunakan pada situasi bentang tidak besar dan bebanringan. Rangka batang tnissed rafter pada Gambar 8.9(g) misalnya, banyakdigunakan sebagai konstruksi atap pada bangunan rumah. Sistem yangterlihat pada Gambar 8.9(b) analog dengan balok baja web terbuka danberguna untuk situasi bentang besar (khususnya untuk atap).Sistem penumpu vertikal pada struktur ini umumnya berupa dindingbatu atau kolom kayu. Tahanan terhadap beban lateral pada struktur iniumumnya diperoleh dengan menggunakan dinding tersebut sebagai bidanggeser. Apabila bukan dinding, melainkan kolom yang digunakan, pengekang(bracing) dapat pula digunakan untuk meningkatkan kestabilan strukturterhadap beban lateral. Peningkatan kestabilan dengan menggunakan titikhubung kaku dapat saja digunakan untuk struktur rendah, tetapi hal inijarang dilakukan.PLAT LIPAT DAN PANEL PELENGKUNG

Banyak struktur plat lengkung atau plat datar yang umumnya berupaelemen berbentang satu, yang dapat dibuat dari kayu. Kebanyakan strukturtersebut menggunakan kayu lapis. Gambar 8.9(j) dan (k) mengilustrasikandua contoh struktur itu.PELENGKUNG

Bentuk pelengkung standar dapat dibuat dari kayu. Elemenberlapisan paling sering digunakan. Hampir semua bentuk pelengkungdapat dibuat dengan menggunakan kayu. Bentang yang relatif panjangdapat saja diperoleh. Struktur-struktur ini umumnya berguna sebagai atapsaja. Kebanyakan bersendi dua atau tiga, dan tidak dijepit.LAMELLA

Konstruksi lamella merupakan suatu cara untuk membuatpermukaan lengkung tunggal atau ganda dari potongan-potongan kecil kayu[lihat Gambar 8.9(l)]. Konstruksi yang menarik ini dapat digunakan untukmembuat permukaan silindris berbentang besar, juga untuk struktur kubah.Sistem ini sangat banyak digunakan, terutama pada struktur atap.UKURAN ELEMEN

Gambar 8.10 mengilustrasikan kira-kira batas-batas bentang untukberbagai jenis struktur kayu. Bentang "maksimum" yang diperlihatkan padadiagram ini bukanlah bentang maksimum yang mungkin, melainkan batas bentang terbesar yang umum dijumpai. Batasan bentang minimummenunjukkan bentang terkecil yang masih ekonomis. Juga diperlihatkankira-kira batas-batas tinggi untuk berbagai bentang setiap sistem. Angkayang kecil menunjukkan tinggi minimum yang umum untuk sistem yangbersangkutan dan angka lainnya menunjukkan tinggi maksimumnya. Tinggisekitar L/20, misalnya, mengandung arti bahwa elemen struktur yangbentangnya 16 ft (4,9 m) harus mempunyai tinggi sekitar 16 ft/20 = 0,8 ft(0,24 m).

Kolom kayu pada umumnya mempunyai perbandingan tebalterhadap tinggi (t/h) bervariasi antara 1: 25 untuk kolom yang dibebani tidakbesar dan relatif pendek, atau sekitar 1: 10 untuk kolom yang dibebanibesar pada gedung bertingkat, Dinding yang dibuat dari elemen-elemenkayu mempunyai perbandingan t/h bervariasi dari I: 30 sampai I: 15.

Produk Alat Sambung untuk Struktur Kayu

a) Alat Sambung Paku

Paku merupakan alat sambung yang umum dipakai dalam konstruksimaupun struktur kayu. Ini karena alat sambung ini cukup mudahpemasangannya. Paku tersedia dalam berbagai bentuk, dari paku poloshingga paku ulir. Spesifikasi produk paku dapat dikenali dari panjang pakudan diameter paku. Ilustrasi produk paku ditunjukkan pada Gambar 8.11.

terhadap karat dan noda. Dengan begitu tampilan paku dapatdipertahankan. Namun adanya coating tersebut menyebabkan kuat cabutpaku berkurang karena kehalusan coating tersebut.

Ujung Paku. Ujung paku dengan bagian runcing yang relatifpanjang umumnya memiliki kuat cabut yang lebih besar. Namun ujung yangruncing bulat tersebut sering menyebabkan pecahnya kayu terpaku. Ujungyang tumpul dapat mengurangi pecah pada kayu, namun karena ujungtumpung tersebut merusak serat, maka kuat cabut paku pun akan berkurangpula.

Kepala paku. Kepala paku badap berbentuk datar bulat, ovalmaupun kepala benam (counter sunk) umumnya cukup kuat menahantarikan langsung. Besar kepala paku ini umumnya sebanding dengandiameter paku. Paku kepala benam dimaksudkan untuk dipasang masuk terbenam dalam kayu.

Pembenaman Paku. Paku yang dibenam dengan arah tegak lurusserat akan memiliki kuat cabut yang lebih baik dari yang dibenam searahserat . Demikian halnya dengan pengaruh kelembaban. Setelah dibenamdan mengalami perubahan kelembaban, paku umumnya memiliki kuat cabutyang lebih bes