Proposal Rancang Kuda-kuda V

RANCANGAN STRUKTUR KUDA-KUDA

NAMA ANGGOTA :

Adhi Nur Ismail

Kaswan

Syania Sri Heryani

JURUSAN TEKNIK SIPIL - FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

CILEGON – BANTEN

2013

Lomba Rancang Kuda-Kuda Tingkat Nasional V

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam kehidupan kita sehari-hari, kayu merupakan bahan yang

sangat sering dipergunakan untuk tujuan penggunaan tertentu. Terkadang

sebagai barang tertentu, kayu tidak dapat digantikan dengan bahan lain

karena sifat khasnya. Kayu sampai saat ini masih banyak dicari dan

dibutuhkan orang untuk memenuhi kebutuhan seperti veneer biasa,veneer

mewah, korek api, patung dan ukiran kayu, bantalan kereta api, perkakas

(mebel), arang dan untuk bahan konstruksi bangungan .

Penyediaan perumahan dengan memanfaatkan material lokal

sebagai bahan utama struktur dapat mengurangi biaya konstruksi dan

membuka lapangan pekerjaan.Upaya-upaya untuk pemanfaatan material-

material lokal sebagai bahan struktur di negara kita perlu terus di

kembangkan mengingat bangsa kita memiliki potensi sumber daya alam

yang beraneka ragam. Bukan hanya desain gedung atau bangunan besar

saja yang memiliki bentuk atap yang tertentu, namun desain rumah masa

kini pun mempunyai atap rumah yang beragam. Agar bentuk atap yang

direncanakan sesuai dengan rencana maka perlu dibuatkan gambar rencana

rangka atap yang sesuai. Atap adalah bagian paling atas dari suatu

bangunan, yang melindungi gedung dan penghuninya secara fisik maupun

metafisik (mikrokosmos /makrokosmos). Permasalahan atap tergantung

pada luasnya ruang yang harus dilindungi, bentuk dan konstruksi yang

dipilih, dan lapisan penutupnya. Di daerah tropis atap merupakan salah

satu bagian terpenting.

Menentukan konstruksi atap yang baik adalah tugas yang cukup

rumit karena banyak faktor yang saling mempengaruhi seperti bentuk,

struktur, konstruksi, maupun bahan bangunan. Pembentukan atap


mengakibatkan persoalan antara bentuk luar dan ruang atap yang

diciptakan. Pada struktur dan konstruksi diadakan sistem rangka batang

atau pelat maupun bahan bangunan yang dipilih sebagai konstruksi atau

kuda-kuda atap sehingga mempengaruhi kemiringan atap.

Rangka atap ini terdiri dari kuda-kuda yang bentuk dan ukurannya

sesuai dengan atap yang direncanakan. Kuda-kuda memegang peranan

penting untuk membuat atap karena kuda-kuda disusun untuk

menyalurkan beban-beban dari atap ke tanah, umumnya terbuat dari kayu

karena murah, ringan dan mudah didapat. Dibutuhkan inovasi-inovasi baru

mengenai bentuk kuda-kuda dan material penyusunnya yang ramah

lingkungan dan sesuai dengan kecanggihan teknologi masa kini.Untuk itu

pembuatan bangunan sederhana lebih efektif menggunakan kuda-kuda

yang terbuat dari kayu.

Penyadaran atas kayu masakini terbatas pada penebangan liar, kita

sebagai pengguna dari kayu yang setiap jenisnya mempunyai sifat-sifat

yang berbeda, perlu mengenal sifat-sifat kayu tersebut sehingga dalam

pemilihan atau penentuan jenis untuk tujuan penggunaan tertentu harus

betul-betul sesuai dengan yang kita inginkan. Dengan adanya Hutan

Tanaman Industri program pemerintah yang bertujuan mengurangi

pengambilan bahan baku dari hutan alam. Kita sebagai konsumen yang

membutuhkan kayu harus sangat mempertimbangkan jenis kayu apa yang

kita butuhkan agar tidak banyak material kayu yang terbuang dengan

percuma.

Dari alasan diatas kami menilai kayu adalah hasil alam yang

masih banyak dibutuhkan dan sangat berguna untuk konstruksi bangunan

sampai saat ini. Dengan adanya desain rumah masa kini yang mempunyai

atap rumah beragam tentunya perancangan kuda-kuda haruslah

menggunakan perhitungan yang akurat dan efisien, agar jumlah material

kayu yang dibutuhkan cukup tanpa banyak material kayu yang terbuang

sia-sia.


B. Tujuan

Adapun tujuan kami mengikuti Lomba Rancang Kuda-Kuda

Tingkat Nasional V adalah untuk mengeksplorasi ilmu kami di bidang

teknik sipil terutama tentang kayu dan kuda-kuda, menuangkan inovasi

baru tentang kuda-kuda, menambah wawasan dan pengalaman serta untuk

membuat bangga Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng

Tirtayasa.


BAB II

STUDI PUSTAKA

Kayu sebagai hasil tumbuhan hutan merupakan sumber kekayaan

alam yang mengikuti peredam alam dengan rantai bahan yang tidak

mengalami perubahan yang mempengaruhi keseimbangan keadaan entropi

maupun peredaran karbondioksida (CO2). Sebagai bahan bangunan, kayu

dapat diproses dan dikerjakan dengan mudah, dengan membandingkan

energi sedikit dan akhirnya dapat dimusnahkan tanpa merusak lingkungan.

Kayu sampai saat ini masih banyak dicari dan dibutuhkan orang.

Diperkirakan pada abad-abad yang akan datang kayu masih akan selalu

dibutuhkan. Dari segi manfaatnya bagi kehidupan manusia, kayu dinilai

mempunyai sifat-sifat utama yang menyebabkan kayu selalu dibutuhkan

manusia. Membicarakan masalah kayu, mengerjakan kayu, atau

mengonstruksikan sesuatu kayu berarti harus mengenal sifat-sifatnya

danmengingat pohon hidup. Kita sebagai pengguna dari kayu yang setiap

jenisnya mempunyai sifat-sifat yang berbeda, perlu mengenal sifat-sifat

kayu tersebut sehingga dalam pemilihan atau penentuan jenis untuk tujuan

penggunaan tertentu harus betul-betul sesuai dengan yang kita inginkan.

Sifat-sifat utama bahan bangunan kayu dapat diuraikan sebagai berikut:

1. Kayu merupakan sumber kekayaan alam yang tidak akan habis jika

dikelola dengan baik. Artinya, bila pohon-pohon ditebang di hutan

untuk diambil kayunya, harus segera ditanam kembali pohon-pohon

pengganti, supaya sumber kayu tidak habis. Kayu di katakan juga

sebagai renewable resources (sumber kekayaan alam yang dapat

diperbarui lagi). Berbeda misalnya dengan minyak bumi atau bahan

tambang lain yang setelah beberapa puluh atau beberapa ratus tahun

sebenarnya akan habis.


2. Kayu merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan

barang lain. Dan kemajuan teknologi, kayu sebagai bahan mentah

dapat dengan mudah diproses menjadi barang-barang seperti kertas,

tekstil, dan sebagainya.

3. Kayu mempunyai sifat-sifat spesifik yang tidak bisa ditiru oleh bahan

lain buatan manusia. Misalnya, kayu mempunyai sifat elastis, ulet,

tahan terhadap pembebanan yang tegak lurus dengan seratnya atau

sejajar seratnya, dan berbagai sifat lain lagi. Sifat-sifat seperti ini tidak

dimiliki baja, beton atau bahan-bahan lain yang bisa dibuat oleh

manusia.

Konstruksi bangunan kayu adalah ilmu yang sangat kompleks.

Tidak ada penyelesaian yang pasti bagi suatu permasalahan seperti pada

ilmu matematika. Tetapi, ilmu konstruksi kayu mutahir yang berdasarkan

penelitian dan ilmu pengetahuan teknik dapat memberikan penyelesaian

yang optimal dengan menghindari cacat konstruksi pada setiap bangunan.

Konstruksi kayu mengalami perkembangan luar biasa sejak perang dunia

kedua, walaupun belum demikian terwujud pada bangunan di Indonesia.

Konstruksi kuda-kuda kayu di Indonesia sangat kuat dalam hal

khazanah arsitektur dan kebudaan yang beragam-ragam. Konstruksi kuda-

kuda kayu umumnya merupakan suatu konstruksi penyanggah atau

pendukung utama dari atap. Konstruksi kuda-kuda kayu mempunyai syarat

tidak boleh berubah bentuk, terutama jika sudah berfungsi. Beban- beban

atap yang harus diterima konstruksi kuda-kuda kayu melalui gording-

gording yang sedapat mungkin disalurkan / diterima tepat pada titik buhul.

Dengan demikian rangka batang dapat bekerja sesuai dengan perhitungan

besarnya gaya batang dan juga batang tersebut tidak terjadi tegangan

lentur melainkan hanya terdapat tegangan normal tekan dan tarik.

Dimensi konstruksi kuda-kuda kayu umumnya tidak ditentukan oleh

perhitungan yang disebabkan oleh beban saja, melainkan banyak juga

yang ditentukan oleh persyaratan-persyaratan cara tata letak alat sambung.


Perhitungan harus mempertimbangkan beban-beban yang ada di atap biasa

disebut beban nominal,yaitu beban yang ditentukan di dalam Pedoman

Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, SKBI-1.3.53.1987.

SNI 03-1727-1989 Tata cara perencanaan pembebanan untuk rumah dan

gedung atau penggantinya.

Beban nominal yang ditinjau adalah sebagai berikut:

D : beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen,

termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, peralatan

layan tetap.

L : beban hidup yang ditimbukan oleh penggunaan gedung, termasuk

pengaruh kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin,

hujan, dan lain-lain.

La : beban hidup diatap yang ditimbulkan selama perawatan oleh

pekerja, peralatan, dan meterial, atau selama penggunaan biasa oleh

orang dan benda bergerak.

H : beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan oleh genangan air.

W : beban angin termasuk dengan memperhitungkan bentuk

aerodinamik bangunan dan peninjauan terhadap pengaruh angin topan,

puyuh, tornado, bila diperlukan.

E: beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03-1726-1989, atau

penggantinya.

Kombinasi Pembebanan

Perencanaan struktur dengan menggunakan kombinasi pembebanan

yang dipakai adalah sebagai berikut:

1.4D

1.2D + 0.5 La

1.2D + 1.6 La + 0.8W

1.2D + 1.3W + 0.5La


Karena keterbatasan panjang kayu yang ada di perdagangkan maka

untuk suatu konstruksi kayu yang panjang diperlukan adanya sambungan

kayu. Pengertian sambungan kayu adalah dua batang kayu atau lebih yang

saling disambungkan satu sama lain sehingga menjadi satu batang kayu

yang panjang. Sambungan kayu tanpa alat-alat sambungan sedehana

seperti pengikatan, paku, pasak, kelam, atau besi strip berfungsi sebagai

pengaman pada titik letak sambungan.

Macam Sambungan Pada Kayu

1. Sambungan gigi tunggal

Pemakaian gigi tunggal secara ilmiah pada kuda penopang maupun

pada takikan kayu pelana mempengaruhi dengan sudut yang sama.

Kemiringan bidang gigi tunggal yang belakang ditentukan oleh

kedalaman takikan. Agar takikan pada kayu pelana tidak terlalu

mengurangi kekuatannya. Gaya tekan yang di perkenankan pada kuda

penopang dengan sambungan gigi tunggal untuk kayu kelas II-III

(berat jenis rata-rata 0,5 gr/cm3 kering udara).

2. Sambungan gigi tunggal yang di perkuat

Sambungan gigi tunggal yang diperkuat dengan baut biasanya

menggunakan baut ∅ 8mm untuk kayu 40mm, baut ∅ 10mm

untuk kayu 60mm, baut ∅ 12mm untuk kayu 80mm. Baut

tersebut hanya menahan duduknya bagian kayu terhadap

geseran ke samping dan menghindari perubahan berdasarkan

penyusutannya, tetapi tidak memperkuat gigi tunggal secara

statis. Baut harus dipasang tegak lurus dengan tumit gigi

tunggal.

Sambungan gigi tunggal yang diperkuat dengan papan pengait

juga hanya menahan duduknya bagian kayu terhadap geseran

ke samping dan menghindari perubahan berdasarkan

penyusutannya, tetapi tidak memperkuat gigi tunggal secara


statis. Papan pengakit dipasang minimal 4 paku sebelah-

menyebelah.

Sambungan gigi tunggal yang diperkuat dngan pelana dan

pasak cincin merupakan sistem yang benar-benar

meningkatkan kekuatan sambungan. Akan tetapi pengguanaan

pasak cincin menuntut lebar balok minimal 100mm.

3. Sambungan gigi rangkap

Pada sambungan gigi rangkap, penting sekali agar gigi muka dan gigi

belakang dikerjakan denga teliti dan tepat sehingga tidak timbul ke

regangan. Gaya tekan yang diperkenankan pada kuda penopang

sambungan gigi rangkap untuk kayu kelas II-III (berat jenis rata-rata

0,5 gr/cm3 kering udara).

4. Sambungan purus

Sambungan purus merupakan salah satu jenis sambungan kayu

tradisional. Purus yang diganbungkan pada pertengahan balok dan dan

dengan lebar dan tebalnya minimal 40mm (ukuran balok minimal

40/120 mm) dapat dimanfaatkan dengan menyalurkan gaya lintang.

Gaya lintang yang diperkenankan pada purus untuk kayu kelas II-III

(berat jenis rata-rata 0,5 gr/cm3 kering udara).

5. Sambungan bibir lurus dengan takikan

Sambungan lurus dengan takikan merupakan sambungan kayu yang

secara tradisional tidak dikenal di Indonesia. Sambungan memanjang

yang diimpor dari Belanda ini dapat menerima gaya tarik menurut

perhitungan gaya geser jika diamankan dengan baut. Tinggi maksimal

takikan adalah ¼ tinggi balok, tapi <4cm dan >2cm. Gaya tarik yang

diperkenankan pada takikan bibir lurus untuk kayu kelas II-III (berat

jenis rata-rata 0,5 gr/cm3 kering udara).


BAB III

SPESIFIKASI MATERIAL

Bahan untuk kuda-kuda kayu ini harus dipilih dari kayu yang baik dan

ukurannya mencukupi dengan ukuran yang dibutuhkan. Kayu meranti

menjadi kayu yang kami pilih untuk bahan miniatur kuda-kuda ini. Alasan

kami memilih kayu merati adalah berat jenis yang masuk didalam kriteria

lomba yaitu memiliki berat jenis <0,6gr dan mudah untuk di dapat.

Spesifikasi Kayu Meranti

Kayu Meranti adalah nama sejenis kayu pertukangan yang populer

dalam perdagangan. Berbagai jenis kayu meranti dihasilkan oleh marga

Shorea dari suku Dipterocarpaceae. Pada umumnya kayunya lunak,

Paling tahan diantara kayu lokal lainnya, seperti durian, nangka, dan rengas.

Sifat-sifat kayu

Meranti tergolong kayu keras berbobot ringan sampai berat-sedang. Berat

jenisnya (Berat jenis adalah perbandingan relatif antara massa jenis sebuah

zat dengan massa jenis air murni. Air murni bermassa jenis 1 g/cm³ atau

1000 kg/m³).berkisar antara 0,3 – 0,86 pada kandungan air 15%. Menurut

kekuatannya, jenis-jenis meranti dapat digolongkan dalam kelas kuat II-

IV; sedangkan keawetannya tergolong dalam kelas III-IV. Kayu ini tidak

begitu tahan terhadap pengaruh cuaca, sehingga tidak dianjurkan untuk

penggunaan di luar ruangan dan yang bersentuhan dengan tanah. Namun

kayu meranti cukup mudah diawetkan dengan menggunakan campuran

minyak diesel dengan kreoso.

Pemanfaatan

Meranti merupakan salah satu kayu komersial terpenting di Asia

Tenggara. Kayu ini juga yang paling umum dipakai untuk berbagai

keperluan di kawasan Malaysia. Kayu ini lazim dipakai sebagai kayu


konstruksi, panil kayu untuk dinding, loteng, sekat ruangan, bahan mebel

dan perabot rumahtangga, mainan, peti mati dan lain-lain. Kayu meranti

merah yang lebih berat biasa digunakan untuk konstruksi sedang sampai

berat, balok, kasau, kusen pintu-pintu dan jendela, papan lantai, geladak

jembatan, serta untuk membuat perahu. Meranti baik pula untuk membuat

kayu olahan seperti papan partikel, harbor, dan venir untuk kayu lapis.

Selain itu, kayu ini cocok untuk dijadikan bubur kayu, bahan pembuatan

kertas. Pada musim-musim tertentu setiap beberapa tahun sekali, buah-

buah tengkawang ini dihasilkan dalam jumlah yang berlimpah-ruah;

musim mana dikenal sebagai musim raya buah-buahan di hutan hujan

tropika. Di musim raya seperti itu, masyarakat Dayak di pedalaman Pulau

Kalimantan sibuk memanen tengkawang yang berharga tinggi.

Pengolahan

Kayu meranti gampang di olah menjadi produk pertukangan berupa kusen

pintu jendela dll,kayu meranti sebagai kayu yang dapat dikerjakan sangat

mudah dan halus serat texturnya. Sebagian kayu meranti yang sudah

diperdagangkan tidak sesuai dengan standar baku ukurannya, biasanya

kami sering mendapatkan ukuran panjang (misal 4 m) tak ada sesuai

dengan ukurannya, sehingga menyulitkan bagi pertukangan untuk

mengatur kayu dalam pembuatan seperti kusen, pintu dan jendela. Harga

kayu meranti yang tak begitu mahal menjadikan pilihan bagi bahan

pembuatan matrial kusen, pintu, jendela.


BAB IV

ANALISIS STRUKTUR RANCANGAN KUDA-KUDA

A. Desain CAD Kuda-Kuda 2D dengan Detail

Rencana kuda-kuda beserta ukuran

Detail A


Detail B Detail C

Detail D Detail E


Detail F Detail G

Detail H


Detail I Detail J

Detail K Detail L


B. Analisis Struktur

1. Kontrol dimensi batang atas

Luas penampang bruto (A) = 30x40 = 1200 mm2

Momen inersia pada sumbu bahan

I x=bd3

12=30 x 403

12=160000 mm4

Jari-jari girasi (r) = √ I x

A=√ 160000

1200=11,55mm

Angka kelangsingan (KcL)/r = (1 x 400)/11,55 = 34,64

Menghitung kuat tekan sejajar serat acuan (Fc) dan modulus elastisitas lentur

acuan (Ew) akibat rasio tahanan mutu kayu A sebesar 0,8 dengan kode mutu kayu

E16.

Fc = 0,8 x 33 = 29,7 MPa = 29,7 MPa

Ew = 0,8 x 11000 = 9900 MPa = 9900 Mpa

Menghitung faktor kestabilan kolom (CP)

Fc* = Fc x CM x Ct x Cpt x CF

Fc* = 29,7 x 0,8 x 1 x 1 x 1 = 23,76 MPa

P0’ = A x Fc* = 1200 x 23,76 = 28,512 KN

E05 = 0,69 x Ew = 0,69 x 9900 = 6831 MPa

E05’ = E05 x CM x Cr x Cpt

E05’ = 6831 x 1 x 1 x 1 = 6831 MPa

Pc=π2 E05 ' A

(K c L

r )2 =3,142 x6831 x1200

34,642 =67,35 KN

α c=ϕ s Pc

λ ϕc P0 '= 0,85 x67,35

0,8 x 0,9 x 28,512=2,79

1+α c

2c=1+2,79

2 x0,8=2,37

C p=1+α c

2c−√( 1+α c

2c )2

−α c

c

C p=2,37−√2,372−2,790,8

=0,91


Menghitung tahanan tekan terkoreksi (P’)

P’ = Cp x P0’

P’ = 0,91 x 28,512 = 25,988 N

Gaya tekan terfaktor maksimum yang diizinkan (Pu) adalah:

Pu≤ λ ϕc P0 '

Pu ≤ 0,8 x 0,9 x 28,512

165,14 kg ≤ 20,53 KN

165,14 kg ≤ 205,3 Kg OK..

2. Kontrol dimensi batang bawah

Menghitung kuat tarik sejajar serat acuan (Ft)

Ft = 0,8 x Ft (rasio tahanan mutu kayu A sebesar 0,8 dengan kode mutu

kayu E16)

Ft = 0,8 x 33

Ft = 26,4 MPa

Menghitung tahanan tarik terkoreksi (T’)

T’ = Ft’ x An

T’ = CM’ x Ct’ x Cpt’ x CF’ x Cn’ x Ft x An

T’ = 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 26,4 x 1200

T’ = 31,68 KN

Gaya tarik terfaktor maksimum yang diizinkan (Tu) adalah:

Tu ≤ λ ϕc T '

Tu ≤ 0,8 x 0,8 x 31,68

153,32 kg ≤ 15,406 KN

153,32 kg ≤ 154,06 Kg OK..

Dari hasil perhitungan di atas, dengan beban sebesar 153 Kg pada batang tarik dan

165 Kg pada batang tekan disimpulkan bahwa dimensi balok yang digunakan

memiliki tahanan lentur yang sesuai dengan perencanaan beban sehingga dimensi

batang sudah sesuai dengan beban yang direncanakan.


Beban 200 kg

Join load

Deformed shape

Axial force diagram


Batang tekan Batang tarik

beban 240 kg

join load

Deformed shape


a

Axial force diagram

Batang tekan Batang tarik


Proposal Rancang Kuda-kuda V

Documents