127Vol. 18 No. 2 Agustus 2011SadiyoAbstrakSambungan tarik merupakan salah satu titik terlemah pada bangunan struktural. Pe...
128 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...diperhitungkan...
129Vol. 18 No. 2 Agustus 2011Sadiyoditetapkan oleh DNI (1961) dan 5,0 mm (bebanmaksimum). Menurut Wiryomartono (1977) beba...
130 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...Gaya (N)Sesara...
131Vol. 18 No. 2 Agustus 2011Sadiyopori, rongga sel serta ada tidaknya saluran interselluler.Gambar 3 memperlihatkan rataa...
132 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...Keterangan: An...
133Vol. 18 No. 2 Agustus 2011SadiyoBerdasarkan Tabel 11P (AWC, 2005) dicantumkannilai Z sambungan geser tunggal balok kayu...
134 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...pada batas mak...
135Vol. 18 No. 2 Agustus 2011Sadiyo5. Ucapan TerimakasihPenulis mengucapkan terimakasih kepada DITJENDIKTI atas bantuan bi...
136 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Jurnal

928 views
753 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
928
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
20
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Jurnal

  1. 1. 127Vol. 18 No. 2 Agustus 2011SadiyoAbstrakSambungan tarik merupakan salah satu titik terlemah pada bangunan struktural. Penelitian ini mencoba menga-mati dan menganalisis sesaran pada batas proporsional dan maksimum dari sambungan geser ganda batangkayu dengan paku berpelat sisi baja untuk tujuh jenis kayu tropis Indonesia akibat beban uni-aksial tekan.Rataan kadar air batang kayu untuk sambungan paku sangat bervariasi dari terendah kayu Kempas dan tertinggiBorneo super. Sedangkan rataan berat jenis (BJ), kerapatan (ρ), beban ijin tekan sejajar (Ftk//) dan tarik sejajarserat kayu (Ftr//) terendah kayu Meranti merah dan tertinggi dari Bangkirai. Terdapat kecenderungan umumbahwa Ftk// dan Ftr// berbanding lurus dengan BJ atau ρ kayu tersebut. Sebaran rataan Ftr// batang-batangkayu tersebut sekitar 1,5-2,0 kali lebih besar dari Ftk//nya. Rataan Z meningkat dengan bertambahnya BJ kayubaik pada batas proporsional maupun maksimum. Rataan umum Z pada batas proporsional dan maksimummasing-masing adalah 3,8 kN dan 2,3 kN. Sesaran batas proporsional berkisar dari 1,12 mm (Bangkirai)-1,46mm (Punak) atau lebih rendah dari sesaran yang ditetapkan oleh DNI (1961), yaitu sebesar 1,50 mm. Sesaranbatas maksimum terjadi pada kisaran 2,93 mm (Kapur)-3,36 mm (Borneo super) atau lebih rendah dari sesaranyang ditetapkan Bleron dan Duchanois (2006), yaitu 5,0 mm.Kata-kata Kunci: Sambungan geser ganda, nilai desain lateral, sesaran, batas maksimum, batas proporsional.AbstractTensile connection was the weakest point of structural buildings. This research tried to investigate and analyzedisplacement at the proportional and maximum limit of a double shear connections wood with a nail of steel sideplate of seven species of Indonesian tropical wood under uni-axial compression loading. Average moisturecontent wood beam to the nail connection is very varies from the lowest Kempas and highest Borneo Super wood.Whereas the average specific gravity (SG), density (ρ), allowable load of compression parallel to grain (Ftk//)and tensile parallel to grain (Ftr//) from the lowest on Meranti merah and the highest on Bangkirai wood. Therewere general tendencies that Ftk// and Ftr// were in proportion with wood SG or p. The average Ftr// was about1.5 to 2 times larger than its Ftk//. The average value of Z was increasing in correlation with the rise in wood SGeither at its proportional or maximum limit. The average value of Z at its proportional and maximum limit was3.8 kN and 2.3 kN. The displacement at proportional limit was ranging from 1.12 mm (Bangkirai) - 1.46 mm(Punak) or lower than the appointed displacement from DNI (1961), which was 1.50 mm. At the maximum limit,the displacement was ranging from 2.93 mm (Kapur) – 3.36 mm (BorneoSuper) or lower than the appointeddisplacement from Bleron and Duchanois (2006), which was 5.0 mm.Keywords: Double shear connection, lateral design value, displacement, maximum limit, proportional limit.Analisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan GeserGanda Batang Kayu dengan Paku Majemuk Berpelat Sisi BajaAkibat Beban Uni-Aksial TekanSucahyo SadiyoBagian Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas KehutananInstitut Pertanian Bogor, Kampus IPB Darmaga, Bogor, E-mail: sucahyoss@gmail.comISSN 0853-2982Jurnal Teoretis dan Terapan Bidang Rekayasa SipilJurnal Teoretis dan Terapan Bidang Rekayasa Sipil1. Pendahuluan Pada prinsipnya suatu bangunan strukturalmemperhitungkan tiga unsur penting, yaitu kekakuan(stiffness), kekuatan (strength) dan kestabilan(stability) struktur. Salah satu faktor yangmempengaruhi ketiga aspek penting tersebut adalahmacam/jenis sambungan yang digunakan. MenurutTular dan Idris (1981) sambungan kayu merupakantitik kritis atau terlemah yang terdapat pada elemen atautitik hubung dari suatu bangunan struktural, yaitubangunan yang memperhitungkan keamanan struktur.Pada sistim perangkaan bangunan struktural makaseluruh komponen penyusun rangka batang (termasuksambungan yang terdapat pada batang tersebut) harusdiupayakan sedemikian rupa agar pada elemen tersebuthanya bekerja gaya uni-aksial tarik atau tekan saja.Macam sambungan kayu yang bersifat kritis dan perlu
  2. 2. 128 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...diperhitungkan berdasarkan kaidah ilmiah adalahsambungan tarik, geser dan momen. Hal ini disebabkankekuatan sambungan kayu khususnya yang menerimagaya tarik luas bidang kontak dari batang utamanyadigantikan oleh luas bidang tarik atau geser dari alatsambungnya sehingga kekuatan sambungan tarikumumnya lebih rendah dan sulit menyamai besarkekuatan batang utamanya. Sambungan tarik pada kayujuga rentan terhadap sesaran dan ini merupakankelemahan berikutnya. Menurut Faherty danWilliamson (1989) sambungan-sambungan kayusekarang ini dapat didisain dengan ketelitian yang samaseperti bagian-bagian lain struktur. Suryokusumo et al.(1980) mengatakan bahwa kekuatan sambungan kayusangat dipengaruhi oleh komponen pembentuksambungan, yaitu balok kayu yang akan disambung,alat sambung dan macam atau bentuk sambungan.Alat sambung tipe dowel seperti paku relatif murah danmudah diperoleh dipasaran serta mudah pengerjaannya.Kebiasaan praktisi di Amerika Serikat menggunakanpaku untuk disain sambungan dilakukan denganpertimbangan bahwa gaya-gaya yang disalurkan relatifkecil. Walaupun paku secara umum digunakan untukkonstruksi ringan namun kemungkinan untuk digunakanpada konstruksi struktural yang memikul beban tinggi(heavy timber construction) bisa saja diterapkan.Praktek konstruksi tersebut telah dilakukan olehbeberapa disainer di Eropa dan New Zealand (Breyer etal., 2007). Berbeda dengan kondisi di Indonesia saat inidimana penelitian sambungan kayu ukuran pemakaian(full scale) dengan paku majemuk untuk jenis kayuyang memiliki kerapatan atau berat jenis sedang sampaitinggi belum dilakukan apalagi diaplikasikan padaheavy timber construction.Tujuan penelitian ini adalah menganalisis sesaran padabatas proporsional dan maksimum dari sambungangeser ganda batang kayu dengan paku berpelat sisi bajauntuk tujuh jenis kayu tropis Indonesia akibat bebanuni-aksial tekan.2. Bahan dan Metoda Bahan penelitian untuk sambungan dengan paku yangdikaji adalah tujuh jenis kayu yang memiliki sebarankerapatan (ρ) atau berat jenis (BJ) sedang sampai tinggi,yaitu Borneo super, Meranti merah (Shorea spp), Punak(Tetramerista glabra), Kapur (Dryobalanops spp),Mabang (Swintonia sp), Kempas (Koompassiamalaccensis) dan Bangkirai (Shorea laevis). Tujuh jeniskayu tropis tersebut di peroleh dari toko bangunan diBogor dalam bentuk balok kayu berukuran 6 x 12 x 400cm. Ketujuh jenis kayu tersebut dikeringkan secaraalami selama 75 hari.Bahan lain adalah paku terdiri dari tiga ukurandiameter, yaitu 4,1 mm (panjangnya 10 cm), 5,2 mm(12 cm) dan 5,5 mm (15 cm). Jumlah paku yangdigunakan untuk setiap diameter adalah 588 batang.Pelat sambung yang digunakan adalah pelat bajaberukuran 1,5 x 12 cm dengan panjang 30 cmsebanyak 12 pasang (24 lempeng). Pada setiaplempeng baja dibuat lubang bor dimana besarnyadisesuaikan dengan diameter paku, sementara jaraklubang untuk paku disesuaikan dengan ukuran kayudan pelat sambung (NDS, 2005). Metoda pengujiansifat fisik yang meliputi ρ, BJ dan KA didasarkan padastandar Amerika, yaitu American Society for Testingand Materials (ASTM) D 143-94. Pengujian sifatmekanik meliputi kekuatan tekan//serat kayu meng-gunakan standar Inggris BS-373 tahun 1957 dan ke-kuatan sambungan kayu geser ganda batang kayudengan paku majemuk berpelat sisi baja (arah gayategak lurus terhadap sumbu alat sambung) didasarkanstandar ASTM D5652-95. Kekuatan tarik//serat kayudiduga dari model atau persamaan empirik yangdikembangkan oleh Tjondro (2007). Dimensi contohuji tekan//serat adalah 2 x 2 x 6 cm dan contoh uji KA,ρ dan BJ dibuat dari contoh yang sama yaitu5 x 5 x 5 cm. Contoh uji sambungan geser gandaseharusnya dibuat dari 2 buah balok kayu dari jenisyang sama dan berukuran sama, yaitu masing-masingbalok berukuran penampang 6 x 12 cm dengan panjang40 cm (Gambar 1a). Namun dalam pengujian hanyadigunakan sebuah balok karena pengujian dilakukandengan pembebanan uni-aksial tekan (Gambar 1b).Penyambungan mekanis balok tersebut dilakukandengan menggunakan pelat sambung baja. Pada setiappelat sambung baja dibuat lubang sebesar ukurandiameter paku. Selanjutnya pada setiap ukurandiameter per pelat sambung dibuat 4, 6, 8 dan 10 buahlubang sambungan (Gambar 1c). Contoh ujisambungan ini selanjutnya disebut sambungan geserganda batang kayu dengan paku majemuk berpelat sisibaja atau selanjutnya cukup ditulis sambungan geserganda. Pengaturan geometrik sambungan geser gandamengacu pada AWC 2005 dan contoh sketsa gambargeometrik tersebut untuk 10 buah paku disajikan padaGambar 2. Contoh uji sambungan geser ganda dantekan//serat diuji kekuatan mekaniknya masing-masingmenggunakan UTM merk Baldwin kapasitas 30 tondan UTM Instron kapasitas 5 ton.Penentuan kekuatan tarik//serat kayu menggunakanpersamaan empirik ftr// = 172,5 SG1.05, dimana SGadalah kerapatan kayu yang diukur pada rentang kadarair 12-15% (Tjondro, 2007). Nilai disain lateral (Z)yang dimaksud dalam penelitian ini adalah notasi yangmenggambarkan nilai tegangan ijin per paku yangdiperoleh dari pengujian  empirik sambungan geserganda berpelat sisi baja. Pada pengujian sambungantarik dengan paku yang diberi beban tekan sulitmenentukan beban maksimumnya. Oleh karena itupada pengujian tersebut biasanya ditentukan besarnyabeban yang terjadi pada displacement (sesaran)tertentu, yaitu sesaran sebesar 1,50 mm sebagaimana
  3. 3. 129Vol. 18 No. 2 Agustus 2011Sadiyoditetapkan oleh DNI (1961) dan 5,0 mm (bebanmaksimum). Menurut Wiryomartono (1977) beban ijinsambungan dengan paku dapat ditetapkan 1/3 x bebanmaksimum/beban rusak atau ditetapkan dari beban padasesaran 1,50 mm. Pada penelitian ini beban pada batasproporsional dan batas maksimum masing-masingditentukan berdasarkan perpotongan antara garis/persamaan linier elastis (grs A) dengan persamaanpolynomial inelastis (grs B) dan perpotongan antaragaris polynomial inelastis (grs B) dengan garis linierinelastis (grs C) dari kurva gaya-sesaran (Gambar 2).Penentuan kekuatan tarik//serat kayu menggunakanpersamaan empirik ftr// = 172,5 SG1.05, dimana SGadalah kerapatan kayu yang diukur pada rentang kadarair 12-15% (Tjondro, 2007). Nilai disain lateral (Z)yang dimaksud dalam penelitian ini adalah notasi yangmenggambarkan nilai tegangan ijin per paku yangdiperoleh dari pengujian empirik sambungan geserganda berpelat sisi baja. Pada pengujian sambungantarik dengan paku yang diberi beban tekan sulitmenentukan beban maksimumnya. Oleh karena itupada pengujian tersebut biasanya ditentukan besarnyabeban yang terjadi pada displacement (sesaran)tertentu, yaitu sesaran sebesar 1,50 mm sebagaimanaditetapkan oleh DNI (1961) dan 5,0 mm (bebanmaksimum). Menurut Wiryomartono (1977) beban ijinsambungan dengan paku dapat ditetapkan 1/3 x bebanmaksimum/beban rusak atau ditetapkan dari bebanpada sesaran 1,50 mm. Pada penelitian ini beban padabatas proporsional dan batas maksimum masing-masing ditentukan berdasarkan perpotongan antaragaris/persamaan linier elastis (garis A) denganpersamaan polynomial inelastis (garis B) danperpotongan antara garis polynomial inelastis (garis B)dengan garis linier inelastis (garis C) dari kurva gaya-sesaran (Gambar 3).(b) (c)Gambar 1. Sketsa contoh uji sambungan tarik geser ganda untuk jumlah paku 6 buah (a) pengujian uni-aksialtekan dari contoh uji untuk jumlah paku 10 buah (b) dan sketsa contoh uji menurut jumlah paku(c) pada sambungan geser ganda batang kayu dengan paku majemuk berpelat sisi bajaGambar 2. Geometrik contoh uji sambungan geser ganda untuk jumlah paku 10 buah(a)    PP
  4. 4. 130 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...Gaya (N)Sesaran (mm)Gambar 3. Kurva gaya-sesaran sambungan geser gandaUntuk mengetahui perilaku dan menentukan besarpengaruh diameter dan jumlah paku terhadap kekuatandan sesaran sambungan geser ganda tujuh jenis kayu,maka data pengamatan diolah dan dianalisis denganmenggunakan percobaan faktorial dalam rancangankelompok/blok 3 x 4 x 7. Faktor ukuran diameter paku(A) terdiri dari 3 variasi, yaitu A1 = 4,1 mm, A2 = 5,2mm, A3 = 5,5 mm dan faktor jumlah paku (B) terdiridari 4 variasi, yaitu B1= 4 buah, B2 = 6 buah, B3 = 8buah dan B4 = 10 buah. Sedangkan faktor jenis kayu(C) merupakan kelompok/blok terdiri dari 7 jenis kayu,yaitu C1 = meranti merah, C2 = borneo super, C3 =punak, C4 = mabang, C5 = kempas, C6 = kapur dan C7=bangkirai. Dalam setiap satuan percobaan dilakukantiga kali ulangan. Model umum statistik linier daripenelitian ini adalah sebagai berikut :Yijk = µ+ Ai + Bj + (AB)ij + Ck + εijkl, dimana :Yijk = nilai pengamatan pada faktor A taraf ke-ifaktor B taraf ke-j pada ulangan ke-lµ = rataan umumAi = pengaruh utama faktor A taraf ke-iBj = pengaruh utama faktor B taraf ke-j(AB)ij = pengaruh interaksi faktor A taraf ke-i danfaktor B taraf ke-jCk = pengaruh kelompok/blok C taraf ke-kεijkl = kesalahan (galat) percobaan pada faktor Ataraf ke-i dan faktor B taraf ke-j kelompok/blok C taraf ke-k ulangan ke-l.Apabila pengaruh faktor utama dan kelompok/blok atauinteraksi antar faktor utama nyata pada tingkatkepercayaan 95% atau 99%, maka pengolahan dananalisis data dilanjutkan dengan menggunakan uji bedawilayah Duncan.3. Hasil dan Pembahasan3.1 Berat jenis dan kerapatanHasil penelitian memperlihatkan sebaran rataan BJbatang kayu sambungan paku sangat bervariasi dariterendah kayu Meranti merah (0,52) sampai dengantertinggi kayu Bangkirai (0,76) (Gambar 4).Fenomene sebaran nilai BJ ini sama seperti sebaran ρkayu, dimana kayu Meranti merah memiliki ρ terendah(0.61 g/cm3) dan Bangkirai tertinggi (0,89 g/cm3). Tigajenis kayu, yaitu Meranti merah, Borneo super danPunak memiliki BJ dan atau ρ dengan klasifikasisedang dan empat jenis lainnya termasuk klasifikasitinggi. Klasifikasi tersebut yang didasarkan atas beratjenis kayu (rasio antara berat kering tanur dengan beratair pada volume kayu yang diukur) merupakanindikator kepadatan kayu yang dapat dijadikan dasaruntuk mengelompokkan kayu yang diteliti menjadibeberapa klasifikasi kelas kuat kayu.Menurut Sadiyo (1989) perbedaan BJ kayu disebabkanadanya perbedaan struktur anatomis kayu yang meliputimacam, jumlah dan pola penyebaran pori (saluranpembuluh), parenkima, jari-jari kayu dan saluraninterselluler. Nilai BJ kayu lebih banyak ditentukanoleh tebal dinding sel atau zat kayu. Makin tebaldinding sel kayu atau makin kecil proporsi rongga/ruang-ruang (void structure) yang terdapat dalam kayupada volume tertentu maka makin tinggi BJ kayu yangbersangkutan. Jumlah ruang-ruang di dalam kayuterutama ditentukan oleh diameter/lebar dan frekuensi
  5. 5. 131Vol. 18 No. 2 Agustus 2011Sadiyopori, rongga sel serta ada tidaknya saluran interselluler.Gambar 3 memperlihatkan rataan ρ tujuh jenis kayutersebut lebih tinggi dibandingkan dengan rataan BJnya. Perbedaan ini terutama disebabkan oleh pengaruhKA saat pengukuran. Sebaran rataan KA balok kayusambungan paku sangat bervariasi dari terendahKempas (15,7%) dan tertinggi Borneo super (21,6%).Kadar air seluruh jenis kayu yang diteliti berada dibawah KA titik jenuh serat (30%) namun terdapat tigajenis kayu diperkirakan belum mencapai kadar airkesetimbangan (KAK), yaitu kayu Mabang, Borneosuper dan Kapur.KAK daerah Bogor dan sekitarnya berkisar dari 15-18%tergantung suhu dan RH saat itu. Perbedaan kadar airini dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya jeniskayu, tempat tumbuh dan umur pohon (Haygreen danBowyer, 1993). Tingginya KA rata-rata ketiga jeniskayu tersebut (> 18%) menandakan bahwa waktupengeringan alami selama 75 hari belum mampumenurunkan KA kayu tersebut mencapai KAK denganRH dan suhu lingkungan sekitarnya.3.2 Beban ijin tekan dan tarik sejajar seratSebaran rataan beban ijin tekan sejajar serat (Ftk//)untuk batang kayu sambungan paku sangat bervariasidari terendah kayu Meranti merah 124,5 kN dantertinggi Bangkirai 195,8 kN (Gambar 5). Kayu Punakdengan kerapatan tinggi (0,66) menghasilkan rataanFtk// lebih rendah (129,7 kN) dibandingkan kayuBorneo super (144,1 kN). Menurut Courney (2000)perilaku tekan bahan padat seluler seperti kayudiantaranya dipengaruhi oleh tebal dinding sel dandistribusi kerapatan kayu tersebut. Beery et al. (1983)menyatakan perilaku elastis lebih tergantung padakerapatan daripada sifat/kharakteristik anatomi kayu.Perbedaan kuat tekan penelitian ini bersifat kontradiksikarena rataan KA dan juga berarti ρ kayu Borneo superyang lebih tinggi dibandingkan kayu Punak seharusnyaberbanding lurus dengan kekuatan tekannya. Polasebaran ρ ini fenomenanya sama seperti BJ kayutersebut. Anomali ini diduga disebabkan kayu Borneosuper memiliki serat terpadu (interlock grain) yangdapat meningkatkan kekuatan tekan. Gejala ini samadengan kayu Kapur walaupun ρ-nya lebih tinggi (0.80g/cm3) dibandingkan Kempas (0,77 g/cm3) tetapirataan Ftk// nya (166,5 kN) lebih rendah dari Kempas(188,4 kN). Sifat ini menandakan bahwa disampingorientasi susunan seratnya yang terpadu, ikatan antar selpenyusunnya terutama antar sel jari-jari kayu dan antarasel jari-jari dengan sel didekatnya cukup kuat, sehinggakemampuan dalam menahan beban tekan tinggi.Dengan demikian dapat dikatakan bahwa ρ atau BJbukan merupakan peubah atau variabel utama sematadalam menentukan kekuatan suatu jenis kayu.Walaupun secara umum terdapat tendensi ρ atau BJberbanding lurus dengan kekuatan kayu.Gambar 5 memperlihatkan adanya kecenderungan polasebaran rataan Ftk// ini sejalan dengan beban ijin tariksejajar serat (Ftr//), namun pada beberapa kayu terdapatkontradiksi yang signifikan. Kayu Meranti merah danPunak memiliki rataan Ftk// lebih rendah dibandingkandengan kayu Borneo super tetapi kedua kayu tersebutmemiliki Ftr// yang lebih tinggi; bahkan pada kayuPunak perbedaan kekuatan tersebut sangat signifikan.Tampaknya kayu Borneo super memiliki ρ dan Ftk//yang tinggi tetapi tidak sebanding dengan Ftr//-nya.Sebenarnya rataan Ftr// ini bersifat linier karenaditurunkan dan diperoleh dari persamaan empiris kuattarik//serat (ftr//) (Tjondro, 2007). Namun denganpertimbangan faktor penyesuaian kekuatan dankekakuan kayu pada kadar air maksimal 19% dan 15%(ASTM D 143-94) sebaran rataan beban tarik sejajarserat 7 jenis kayu menunjukan pola yang lebihmendekati rataan beban tekan sejajar serat dibandingkanpola sebaran BJ atau ρ. Adapun rataan Ftk// diperolehdari uji empiris contoh kecil bebas cacat.3.3 Nilai disain lateral z pada batas proporsional danmaksimumHasil analisis keragaman untuk nilai disain lateral Zpada batas proporsional dan batas maksimummemperlihatkan bahwa selain jumlah paku, faktor blok/kelompok (jenis kayu) dan diameter paku sangat nyatapengaruhnya. Faktor interaksi antar diameter danjumlah paku walaupun pengaruhnya nyata pada selangkepercayaan 99% tetapi besaran F tabelnya hampirmendekati F hitung. Dalam rangka penyederhanaanmasalah dan kemudahan kepentingan aplikasi praktekkonstruksi di lapangan pengaruh interaksi yang rumit inidianggap kecil pengaruhnya atau dapat saja diabaikan.Tanpa memperhatikan pengaruh perlakuan, yaitudiameter dan jumlah paku, terdapat kecenderunganumum dimana rataan Z sambungan geser ganda denganpaku semakin meningkat dengan meningkatnya ρ (jeniskayu) untuk kedua sesaran yang diteliti, kecuali kayuKapur fenomenanya sedikit berbeda (Gambar 6). Kayuini memiliki kerapatan tinggi tetapi keteguhan belahnyarendah. Dengan demikian ikatan antara sel atau seratkayu kapur tidak sekuat kayu lain yang memiliki beratjenis relatif sama. Namun garis rataan Z beban padabatas proporsional lebih tinggi atau berada di atas garisZ batas maksimum. Fenomena ini disebabkan letak atauperbedaan rataan beban batas proporsional tidak terlalujauh dengan batas maksimum. Sementara penetapannilai desain lateral Z untuk beban pada batas maksimumdidasarkan atas pertimbangan digunakannya faktoraman sebesar 2,75 sedangkan Z untuk batasproporsional tidak memperhitungkan faktor aman(Wirjomartono, 1977).
  6. 6. 132 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...Keterangan: Angka dalam kurung adalah kerapatan kayu dalam g/cm3Gambar 5. Beban ijin tekan//serat (Ftk//) dan beban ijin tarik//serat (Ftr//) tujuh jenis kayuGambar 4. Berat jenis dan kerapatan (g/cm³) tujuh jenis kayuKeterangan: angka dalam tanda kurung adalah kadar air kayuGambar 6. Pola sebaran rataan nilai desain lateral Z sambungan geser ganda menurut jenis kayu padabatas proporsional dan maksimum
  7. 7. 133Vol. 18 No. 2 Agustus 2011SadiyoBerdasarkan Tabel 11P (AWC, 2005) dicantumkannilai Z sambungan geser tunggal balok kayu dengan ρ0,55 g/cm3(Mixed Maple dan Southern Pine) untukpaku umum diameter 4,1 , 5,2 dan 5,5 mm masing-masing besarnya 209, 270 dan 285 lb. MenurutWirjomartono (1977) beban ijin per paku (Z)sambungan geser ganda 2 kali lebih besar dari gesertunggal. Dengan demikian nilai Z berdasarkan standarAmerika tersebut masing-masing adalah 1,9 , 2,4 dan2,5 kN atau menurut standar Indonesia (DNI, 1961)untuk kayu dengan ρ 0.60 g/cm3masing-masing adalah1,8 dan 2,8 kN (tidak tersedia nilai Z untuk pakuberdiameter 5,5 mm). Uji laboratorium (empirik)penelitian ini memperlihatkan dengan diameter pakudan ρ kayu yang relatif sama kayu-kayu tropisIndonesia memiliki Z pada sesaran batas proporsionalkurang lebih 1,5 kali lebih tinggi untuk diameter 4,1dan 5,2 mm serta kurang lebih sama pada sesaran batasmaksimum untuk semua diameter paku. Fenomenatersebut berlaku juga untuk kelas kerapatan kayulainnya. Sebaran rataan Z dengan meningkatnya rataankerapatan pada sesaran batas maksimum relatif sejalan(sejajar) dengan garis rataan Z pada batas proporsionaluntuk tujuh jenis kayu yang diteliti.Sejalan dengan hasil analisis keragaman dimana semuavariabel yang diteliti, yaitu faktor kelompok (jeniskayu), faktor perlakuan (jumlah dan diameter paku)serta interaksi antar perlakuan tidak mempengaruhisesaran pada batas proporsioal pada tingkat nyata 1%.Hasil pengamatan sambungan geser ganda ini(Gambar 7) menunjukkan bahwa rataan sesaran padabatas proporsional terjadi antara 1,12 mm sampaidengan 1.46 mm atau berada di bawah 1,50 mm (DNI,1961).Wirjomartono (1977) menetapkan sesaran 1,50 mmsambungan dengan paku, baut, pasak atau perekatsebagai dasar dalam menetapkan nilai disain lateral Zatau beban ijin per alat sambung karena dipandangmasih berada di daerah elastis. Selanjutnya dikatakanapabila beban ijin per paku (Z) akan ditetapkanberdasarkan batas maksimum yang dalam penelitian inidiasumsikan terjadi pada sesaran 5,0 mm maka harusdiperhitungkan faktor aman sebesar 3,0 atau 2,75 (DNI,1961). Dalam penelitian ini rataan Z pada batasmaksimum terjadi pada kisaran 2,98 mm (Merantimerah)-3.36 mm (Borneo super). Hal ini sejalan denganpenelitian Bleron dan Duchanois (2006) bahwasambungan geser tunggal dengan alat sambung dowelmenurut berbagai diameter dowel dan sudut beban-seratpada sesaran (displacement) 5,0 mm telah berada ataumemasuki daerah plastis sambungan. Demikian halnyapada kurva gaya-sesaran batas proporsional dariberbagai variabel yang diuji berada di bawah 2,0 mmatau sejalan dengan uji laboratorium penelitian ini(sesaran batas proporsional berkisar 1,12,-,1,46 mm).Faktor aman sebagai faktor penyesuaian inilah yangmenyebabkan rataan Z yang ditetapkan menurut bebanrusak (daerah plastis) pada sesaran 5,0 mm lebihrendah dibandingkan rataan Z pada sesaran 1,.5 mm(daerah elastis). Walaupun demikian rataan Z padasesaran 5,0 mm untuk beberapa jenis kayuberkerapatan tinggi seperti Kempas, Kapur danBangkirai masih lebih tinggi dibandingkan denganyang ditetapkan oleh DNI (1961) dan AWC (2005).Kayu tropis atau kayu daun lebar memiliki strukturanatomi lebih kompleks dibandingkan kayu daun jarumyang lebih homogen. Dengan struktur seperti ini kayudaun lebar (hardwood) diduga memiliki kekuatan dankekakuan lebih tinggi dibandingkan kayu daun jarum(softwood) pada tingkat kerapatan kayu yang sama.Secara genetik kayu yang tumbuh di daerah tropis lebihberagam sehingga rentang variasi sifat fisis, mekanisdan struktur anatominya sangat tinggi. Dengandemikian variasi BJ atau ρ kayu penelitian ini yangbersumber dari kayu sejenis, antar jenis kayu dan atautempat tumbuh yang berbeda yang menyebabkanberbedanya rataan Z yang dihasilkan.Berbeda dengan sesaran pada batas proporsional, hasilanalisis keragaman untuk sesaran pada batasmaksimum menunjukkan semua faktor yang ditelitiberpengaruh nyata kecuali interaksi antara diameterdan jumlah paku pengaruhnya tidak nyata. Hasil ujilaboratorium (Gambar 8) memperlihatkan garissesaran karena peningkatan diameter paku untuksesaran pada batas maksimum lebih tajamdibandingkan garis sesaran batas proporsional,terutama perubahan sesaran dari diameter paku 5,2 mmke 5,5 mm. Sesaran pada batas maksimum semakinmeningkat dengan bertambahnya diameter paku.Sesaran terbesar (3,48 mm, standar deviasi 0,26 mm)terjadi pada paku berdiameter 5,5 mm dan nilai iniberbeda nyata dengan sesaran paku 5,2 mm dan 4,1mm.Di samping faktor atau sifat daktilitas bahan selulerperilaku sesaran pada batas maksimum jugadipengaruhi oleh luas permukaan bidang paku. Denganbeban yang sama paku berdiameter besar memilikikemampuan membelah atau menggeser sel/serat padaarah sejajar sumbu memanjang sel lebih besardibandingkan paku diameter kecil. Apabila bebanditingkatkan maka kayu akan terbelah atau terjadiluncuran (sesaran) yang besar.  Analisis keragaman memang menunjukkan jumlahpaku berpengaruh nyata terhadap sesaran pada batasmaksimum, tetapi tidak untuk sesaran batasproporsional. Besarnya sesaran pada batas maksimumsambungan geser ganda dengan 4 batang paku (2,89mm) lebih rendah dan berbeda nyata dengan sesaranketiga jumlah paku lainnya. Sambungan dengan jumlah6, 8 dan 10 batang paku relatif sama besar sesarannya
  8. 8. 134 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...pada batas maksimum, yaitu masing-masing sebesar3,27,mm, 3,26 mm dan 3,30 mm. Walaupun terdapatperbedaan sesaran pada batas maksimum tersebutnamun untuk kepentingan praktis perencanaan disainsambungan di lapangan perbedaan tersebut dapatdiabaikan karena tidak mengandung makna yangberarti.4. Kesimpulan1. Nilai disain lateral Z sambungan geser ganda batangkayu dengan paku berpelat sisi baja meningkatdengan meningkatnya BJ atau kerapatan kayu baikpada sesaran batas proporsional maupun batasmaksimum. Rataan umum nilai disain lateral Z padabatas proporsional dan maksimum masing-masingadalah 3,8 kN dan 2,3 N.2. Berdasarkan jenis kayu uji laboratorium sambungangeser ganda batang kayu dengan paku berpelat sisibaja menunjukkan bahwa sesaran batas proporsionalberkisar dari 1,12 mm (Bangkirai)-1,46 mm (Punak)atau lebih rendah dari sesaran sebesar 1,50 mm(DNI, 1961). Sesaran pada batas maksimum terjadipada kisaran 2,93 mm (Kapur)-3.36 mm (Borneosuper) atau lebih rendah dari sesaran yangditetapkan Bleron dan Duchanois (2006), yaitusebesar 5,0 mm.3. Paku berjumlah 4; 6; 8 dan 10 batang tidakmemberikan perbedaan yang nyata pada sesaranbatas proporsional (berkisar 1,17 - 1,31 mm) darisambungan geser ganda batang kayu dengan pelatsisi baja. Namun pada batas maksimum, pakuberjumlah 4 batang sesarannya (2,89 mm) lebihrendah dan berbeda nyata dengan sesaran ketigajumlah paku lainnya, yaitu masing-masing sebesar3,27 mm (6 paku), 3,26 mm (8 paku) dan 3,30 mm(10 paku).4. Penetapan sesaran sebesar 1,0 mm untuk batasproporsional dan 4,0 mm sebagai batas maksimumsambungan geser ganda batang kayu dengan pakumajemuk berpelat sisi baja dapat dijadikan dasarbagi praktek konstruksi kayu di Indonesia karenadipandang lebih efisien, obyektif dan rasional.Gambar 7. Pola sebaran rataan sesaran sambungan geser ganda pada batas proporsional dan maksimumKeterangan: Angka dalam kurung adalah ukuran diameter pakuGambar 8. Pola sebaran rataan sesaran sambungan geser ganda pada batas proporsional dan maksimum
  9. 9. 135Vol. 18 No. 2 Agustus 2011Sadiyo5. Ucapan TerimakasihPenulis mengucapkan terimakasih kepada DITJENDIKTI atas bantuan biaya pada skim Penelitian HibahFundamental TA 2008-2009 dan Penelitian DisertasiDoktor TA 2010; juga ucapan terima kasih kepadaYeyet, Sriyanto, Ace Amirudin Mansur dan RivaFachrurrazi alumni Departemen Hasil Hutan FakultasKehutanan IPB atas bantuan teknisnya dalammempersiapkan contoh uji dan pengujian dilaboratorium.Daftar PustakaAmerican Society for Testing and Materials. 2002a,Standard Test Methods for Small Clear Speci-mens of Timber. ASTM Standard D143-94.Philadelphia, PA: Annual Book of ASTMStandards v4.10. ASTM.American Society for Testing and Materials, 2002b,Standard Test Methods for Mechanical Fastenerin Wood. ASTM Standard D5652-95. Philadel-phia, PA: Annual Book of ASTM Standardv4.10. ASTM.American Wood Council, 2005, National DesignSpecification: for Wood Construction, ASD/LRFD. Washington, DC 20036: AmericanForest & Paper Association.Beery, W.H., Ifju, G., and McLain, T.E., 1983,Qualitative Wood Anatomy-Relating Anatomy toTransverse Tensile Strength. Wood Fiber Sci.15:395-407.Bleron, L and Duchanois, G., 2006, Anggle to theGrain Embedding Strength Concerning DowelType Fasteners. Forest Product Journal; 56,3;ABI/INFORM Global pg.44.Breyer, D.E., Fridley, K.J., Cobean, K.E., and Pollock,D.G., 2007, Design of Wood Structures, ASD/LRFD. RR Donnelley. Two Penn Plaza, NewYork: NY 10121-2298: McGraw-HillProfessional.British Standard Institution, 1957, Methods of TestingSmall Clear Specimens of Timber. BS 373:1957.Decorporated by Royal Charter. London: BritishStandard House.Courney, T.H., 2000, Mechanical Behaviour ofMaterials. Chapt. 14:686-714. McGraw-HillInternational Editions.Dewan Normalisasi Indonesia, 1961, PeraturanKonstruksi Kayu Indonesia. NI-5. YayasanDewan Normalisasi Indonesia.Faherty, K.F and Williamson. T.G., 1989, WoodEngineering and Construction Handbook. NewYork: McGraw-Hill Publishing Company.Haygreen, J.G. and Bowyer, J.L., 1993, Forest Productand Wood Science, An Introduction. Iowa StateUniversity Press. Ames, Iowa.Sadiyo, S., 1989, Pengaruh Kombinasi Jenis kayu danJenis Perekat Terhadap Sifat Fisis dan MekanisPanel Diagonal Lambung Kapal, Bogor: Tesis,Fakultas Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.Suryokusumo, S., Sadiyo, S. Marzufli, Bismo, A.A.,and Setyo, A.Ch., 1980, Sistim KeteknikanKayu. Studi Sambungan Gang Nail danSambungan Paku. Bogor: Fakultas Kehutanan,Institut Pertanian Bogor.Tjondro, J.A., 2007, Behaviour of Single-Bolted timberConnections with Steel Side Plates Under Uni-Axial Tension Loadin. Bandung: Disertasi,Program Doktor Ilmu Teknik Sipil, ProgramPascasarjana, Universitas Katolik Parahyangan.Tular dan Idris, 1981, Sekilas Mengenai StrukturBangunan Kayu di Indonesia. ProceedingLokakarya Standarisasi Kayu Bangunan, Bogor:Departemen Hasil Hutan, Institut PertanianBogor.Wirjomartono, S., 1977, Konstruksi Kayu, Jilid I,Cetakan VI, Yokyakarta:Bahan-Bahan KuliahPenerbit Fakultas Teknik, Universitas GajahMada.
  10. 10. 136 Jurnal Teknik SipilAnalisis Sesaran Batas Proporsional dan Maksimum Sambungan Geser Ganda Batang Kayu...

×