TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN DENGAN KONSTRUKSI KAYU
Sifat Kayu sebagai Material Konstruksi
Penggolongan Produk Kayu di Pasaran
Sistem Struktur dan Sambungan dalam Konstruksi Kayu
Hampir semua sistem struktur yang menggunakan kayu sebagai
material dasar dapat dikelompokkan ke dalam elemen linear yang
membentang dua arah. Susunan hirarki sistem struktur ini adalah khusus.
Pada Gambar Sistem konstruksi untuk struktur kayu diperlihatkan contoh berbagai jenis sistem konstruksi kayu
yang umum digunakan.
Gambar Sistem konstruksi untuk struktur kayu
Sumber: Schodek, 1999
RANGKA RINGAN.
Sistem struktur joists ringan pada Gambar (a) adalah konstruksi
kayu yang paling banyak digunakan pada saat ini. Sistem joists lantai
terutama sangat berguna untuk beban hidup ringan yang terdistribusi merata
dan untuk bentang yang tidak besar. Kondisi demikian umumnya dijumpai
pada konstruksi rumah. Joists pada umumnya menggunakan tumpuan
sederhana karena untuk membuat tumpuan vang dapat menahan momen
diperlukan konstruksi khusus. Pada umumnya, lantai dianggap tidak monolit
dengan joists kecuali apabila digunakan konstruksi khusus yang
menyatukannya.
.JPG)
%202.JPG)
Sumber: Schodek, 1999
Sistem tumpuan vertikal yang umum digunakan adalah dinding
pemikul beban yang dapat terbuat dari bata atau dari susunan elemen kayu
(plywood). Dalam hal yang terakhir ini, tahanan lateral pada susunan
struktur secara keseluruhan terhadap beban horizontal diperoleh dengan
menyusun dinding berlapisan plywood yang berfungsi sebagai bidangbidang
geser. Struktur demikian pada umumnya dibatasi hanya sampai tiga
atau empat lantai. Pembatasan ini tidak hanya karena alasan kapasitas pikul
bebannya, tetapi juga karena persyaratan keamanan terhadap kebakaran
yang umum diberikan pada peraturan-peraturan mengenai gedung.
Karena setiap elemen pada sistem struktur ini diletakkan di
tempatnya secara individual, maka banvak fleksibilitas dalam penggunaan
sistem tersebut, termasuk juga dalam merencanakan hubungan di antara
elemen-elemennya.
ELEMEN KULIT BERTEGANGAN (STRESSED SKIN ELEMENTS).
Elemen kulit bertegangan tentu saja berkaitan dengan sistem joists
standar [lihat Gambar (b)]. Pada elemen-elemen ini, kayu lapis disatukan
dengan balok memanjang sehingga sistem ini dapat. berlaku secara integral
dalam molekul lentur. Dengan demikian, sistem yang diperoleh akan bersifat
sebagai plat.
Kekakuan sistem ini juga meningkat karena adanya penyatuan
tersebut. Dengan demikian, tinggi struktural akan lebih kecil dibandingkan
dengan sistem joist standar. Elemen kulit bertegangan ini pada umumnya
dibuat tidak di lokasi, dan dibawa ke lokasi sebagai modul-modul.
Kegunaannya akan semakin meningkat apabila modul-modul ini dapat
dipakai secara berulang. Elemen demikian dapat digunakan pada berbagai
struktur, termasuk juga sistem plat lipat berbentang besar.
BALOK BOKS.
Perilaku yang diberikan oleh kotak balok dari kayu lapis [lihat
Gambar (c)] memungkinkan penggunaannya untuk berbagai ukuran
bentang dan kondisi pembebanan. Sistem yang demikian sangat berguna
pada situasi bentang besar atau apabila ada kondisi beban yang khusus.
Balok boks dapat secara efisien mempunyai bentang lebih besar daripada
balok homogen maupun balok berlapis.
KONSTRUKSI KAYU BERAT
Sebelum sistem joists ringan banyak digunakan, sistem balok kayu
berat dengan papan transversal telah banyak digunakan [lihat Gambar (e)]. Balok kayu berlapisan sekarang banyak digunakan sebagai alternatif
dari balok homogen. Sistem demikian dapat mempunyai kapasitas pikul
beban dan bentang lebih besar daripada sistem joist. Sebagai contoh,
dengan balok berlapisan, bentang yang relatif besar adalah mungkin karena
tinggi elemen struktur dapat dengan mudah kita peroleh dengan menambah
lapisan. Elemen demikian umumnya bertumpuan sederhana, tetapi kita
dapat juga memperoleh, tumpuan yang mampu memikul momen dengan
menggunakan konstruksi khusus.
RANGKA BATANG
Rangka batang kayu merupakan sistem berbentang satu arah yang
paling banyak digunakan karena dapat dengan mudah menggunakan
banyak variasi dalam konfigurasi dan ukuran batang. Rangka batang dapat
dibuat tidak secara besar-besaran, tetapi dapat dibuat secara khusus untuk
kondisi beban dan bentang tertentu. Sekalipun demikian, kita juga. membuat
rangka batang secara besar-besaran (mass production). Rangka batang
demikian umumnya digunakan pada situasi bentang tidak besar dan beban
ringan. Rangka batang tnissed rafter pada Gambar (g) misalnya, banyak
digunakan sebagai konstruksi atap pada bangunan rumah. Sistem yang
terlihat pada Gambar (b) analog dengan balok baja web terbuka dan
berguna untuk situasi bentang besar (khususnya untuk atap).
Sistem penumpu vertikal pada struktur ini umumnya berupa dinding
batu atau kolom kayu. Tahanan terhadap beban lateral pada struktur ini
umumnya diperoleh dengan menggunakan dinding tersebut sebagai bidang
geser. Apabila bukan dinding, melainkan kolom yang digunakan, pengekang
(bracing) dapat pula digunakan untuk meningkatkan kestabilan struktur
terhadap beban lateral. Peningkatan kestabilan dengan menggunakan titik
hubung kaku dapat saja digunakan untuk struktur rendah, tetapi hal ini
jarang dilakukan.
PLAT LIPAT DAN PANEL PELENGKUNG
Banyak struktur plat lengkung atau plat datar yang umumnya berupa
elemen berbentang satu, yang dapat dibuat dari kayu. Kebanyakan struktur
tersebut menggunakan kayu lapis. Gambar (j) dan (k) mengilustrasikan
dua contoh struktur itu.
PELENGKUNG
Bentuk pelengkung standar dapat dibuat dari kayu. Elemen
berlapisan paling sering digunakan. Hampir semua bentuk pelengkung
dapat dibuat dengan menggunakan kayu. Bentang yang relatif panjang
dapat saja diperoleh. Struktur-struktur ini umumnya berguna sebagai atap
saja. Kebanyakan bersendi dua atau tiga, dan tidak dijepit.
LAMELLA
Konstruksi lamella merupakan suatu cara untuk membuat
permukaan lengkung tunggal atau ganda dari potongan-potongan kecil kayu
[lihat Gambar (l)]. Konstruksi yang menarik ini dapat digunakan untuk
membuat permukaan silindris berbentang besar, juga untuk struktur kubah.
Sistem ini sangat banyak digunakan, terutama pada struktur atap.
UKURAN ELEMEN
Gambar Perkiraan batas bentang untuk berbagai sistem kayu mengilustrasikan kira-kira batas-batas bentang untuk
berbagai jenis struktur kayu. Bentang "maksimum" yang diperlihatkan pada
diagram ini bukanlah bentang maksimum yang mungkin, melainkan batas
bentang terbesar yang umum dijumpai. Batasan bentang minimum
menunjukkan bentang terkecil yang masih ekonomis. Juga diperlihatkan
kira-kira batas-batas tinggi untuk berbagai bentang setiap sistem. Angka
yang kecil menunjukkan tinggi minimum yang umum untuk sistem yang
bersangkutan dan angka lainnya menunjukkan tinggi maksimumnya. Tinggi
sekitar L/20, misalnya, mengandung arti bahwa elemen struktur yang
bentangnya 16 ft (4,9 m) harus mempunyai tinggi sekitar 16 ft/20 = 0,8 ft
(0,24 m).
Kolom kayu pada umumnya mempunyai perbandingan tebal
terhadap tinggi (t/h) bervariasi antara 1 : 25 untuk kolom yang dibebani tidak
besar dan relatif pendek, atau sekitar 1 : 10 untuk kolom yang dibebani
besar pada gedung bertingkat, Dinding yang dibuat dari elemen-elemen
kayu mempunyai perbandingan t/h bervariasi dari I : 30 sampai I : 15.
Gambar Perkiraan batas bentang untuk berbagai sistem kayu
Sumber: Schodek, 1999
8.3.1. Produk Alat Sambung untuk Struktur Kayu
8.3.2. Konstruksi Sambungan Gigi
Walaupun sambungan ini sebenarnya malah memperlemah kayu,
namun karena kemudahannya, sambungan ini banyak diterapkan pada
konstruksi kayu sederhana di Indonesia utamanya untuk rangka kuda-kuda
atap. Kekuatan sambungan ini mengandalkan kekuatan geseran dan atau
kuat tekan / tarik kayu pada penyelenggaraan sambungan.
Kekuatan tarikan atau tekanan pada sambungan bibir lurus di atas
ditentukan oleh geseran dan kuat desak tampang sambungan gigi. Dua
kekuatan tersebut harus dipilih yang paling lemah untuk persyaratan
kekuatan struktur.
P geser = τ ijin a b (8.6)
Dimana :
τ ijin = Kuat / tegangan geser ijin kayu tersambung
b = lebar kayu
a = panjang tampang tergeser
P desak = σ ijin b t (8.7)
Dimana :
σ ijin = Kuat / tegangan ijin desak kayu tersambung
b = lebar kayu
t = tebal tampang terdesak
Sumber: Forest Products Laboratory USDA, 1999
8.3.4. Sambungan dengan cincin belah (Split Ring) dan plat geser
Produk alat sambung ini merupakan alat sambung yang memiliki
perilaku lebih baik dibanding alat sambung baut. Namun karena
pemasangannya agak rumit dan memerlukan peralatan mesin, alat
sambung ini jarang diselenggarakan di Indonesia. Produk sambung ini terdiri
dari cincin dan dirangkai dengan baut.
Dalam penyambungan, alat ini mengandalkan kuat desak kayu ke
arah sejajar maupun arah tegak lurus serat. Seperti halnya alat sambung
baut, jenis kayu yang disambung akan memberikan kekuatan yang berbeda.
Produk alat sambung ini memiliki sifat lebih baik dari pada
sambungan baut maupun paku. Ini karena alat sambung ini
mendistribusikan gaya baik tekan maupun tarik menjadi gaya desak kayu
yang lebih merata dinading alat sambung baut dan alat sambung paku.
Jumlah alat sambung yang dibutuhkan dalam satu sambungan dapat
dihitung dengan membagi kekuatan satu alat sambung pada jenis kayu
tertentu. Tabel Kekuatan per alat untuk alat sambung Cincin dan plat Geser menampilkan besaran kekuatan per alat sambung
terendah untuk pendekatan perhitungan.
8.3.5. Sambungan dengan Plat Logam (Metal Plate Conector)
Alat sambung ini sering disebut sebagai alat sambung rangka batang
(truss). Alat sambung ini menjadi populer untuk maksud menyambung
struktur batang pada rangka batang, rangka usuk (rafter) atau sambungan
batang struktur berupa papan kayu. Plat sambung umumnya berupa plat
baja ringan yang digalvanis untuk menahan karat, dengan lebar/luasan
tertentu sehingga dapat menahan beban pada kayu tersambung.
Tabel Kekuatan per alat untuk alat sambung Cincin dan plat Geser
Sumber: Forest Products Laboratory USDA, 1999
Gaya Min. Per alat
sambung
Samb.
Plat
Tunggal
Samb.
Plat
Ganda
Lebar
minimum
Kayu // serat ⊥ Serat
Tipe Alat Sambung
Mm(Inch) Mm(Inch) Mm(Inch) N(Lb) N(Lb)
Prinsip alat sambungan ini memindahkan beban melalui gerigi,
tonjolan (plug) dan paku yang ada pada plat. Jenis produk ini ditunjukkan
pada Gambar Produk alat penyambung sambung plat logam. Untuk pemasangan plat, menanam gerigi dalam kayu
tersambung, memerlukan alat penekan hidrolis atau penekan lain yang
menghasilkan gaya besar.
Sumber: Forest Products Laboratory USDA , 1999
Aplikasi Struktur dengan Konstruksi Kayu
Selengkapnya: TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN
0858 0666 1138
Kirim Pesan via WA
Facebook
Cara ORDER -