BALOK SUSUN DENGAN SAMBUNGAN PASAK KAYU DAN KOKOT

www.sipilpedia.com

MODUL 8

BALOK SUSUN DENGAN SAMBUNGAN PASAK KAYU DAN KOKOT

A.                PENDAHULUAN

Modul 8 ini akan mempelajari mengenai sambungan balok susun dengan pasak kayu dan kokot. Modul ini disertai dengan contoh-contoh soal untuk lebih menambah pemahaman mahasiswa terhadap cara penyambungan kayu menggunakan pasak kayu dan kokot. .

Kompetensi khusus yang akan dicapai setelah mahasiswa mempelajari modul ini adalah:

1)      Menghitung penyambungan balok susun kayu menggunakan pasak kayu

2)      Menghitung penyambungan balok susun kayu menggunakan kokot

Kegiatan belajar mahasiswa dalam modul ini terdiri 4 kegiatan pembelajaran :

o   Uraian materi pemebelajaran

o   Rangkuman Latihan

o   Tes dan kunci

Kegiatan belajar secara lengkap diuraikan pada halaman berikut ini.

B.                 PENYAJIAN

BALOK SUSUN DENGAN PASAK KAYU DAN KOKOT

Balok-balok kayu yang terdapat dalam perdagangan mempunyai ukuran tertentu, yaitu umumnya lebar dan tingginya £ 32 cm. Di dalam konstruksi berat seperti jembatan tunjang, balok lantai di dalam rumah tinggal acap kali diperlukan balok dengan ukuran yang lebih besar. Untuk keperluan tersebut beberapa balok disusun sedemikian rupa sehingga cukup buat mendukung beban diatasnya. Oleh karena itu untuk balok yang mendukung momen, momen-dukungnya akan sebanding dengan lebarnya b dan berbanding lurus dengan h², maka mudah dimengerti bahwa balok-balok itu disusun dalam arah tingginya. Untuk menyusun balok-balok itu dipergunakan beberapa cara, yaitu dengan jalan memberikan gigi pada bidang balok-balok yang saling berhubungan, ata ditempatkan pasak kayu atau kokot diantara kedua balok tersebut.  Bentuk gigi, pasak kayu ataupun kokot tersebut, dimaksudkan untk mendukung tegangan geser yang timbul di dalam balok susun itu.

Apabila 2 balok masing-masing dengan tinggi h diletakan begitu saja satu di atas yang lain, maka balok-balok itu seolah-olah bekerja sendiri-sendiri dan beban P diatasnya sebagian didukung oleh balok di sebelah atas dan sebagian lain didukung oleh balok disebelah bawah. Oleh karena sisi balok bawah disebelah atas behimpitan dengan sisi atas disebelah bawah, naka diambil kesimpulan bahwa jari-jari lengkung garis elastiknya masing-masing balok adalah sama. Dari hubungan :

M =

Dapat diketahui, bahwa momen yang timbul pada tampang masing-masing balok akan sebanding dengan EI-nya masing-masing (P = jari-jari lengkung). Andaikan momen karena beban diatas balok = M, momen yang timbul di atas balok ats = M₁ dan momen yang timbul di balok bawah = M₂.

Maka M₁ = M = M

              M₂ = M.

Dianggap kedua balok mempunyai S sama. Untuk balok pada gambar 72. dengan tinggi h sama, yang berarti I₁ = I₂, maka M₁ = M₂ = M.

Dan keadaan diatas dapat dikatakan, bahwa W₁ = W₂ = bh² dan W_t = 2 . bh² .

Tegangan maksimum yang dapat timbul pada masing-masing balok ialah :

= =

Gambar 72

Apabila penggeseran balok dirintangi dengan menempatkan pasak pasak diantara kedua balok itu, keadaan akan menjadi lain. Kedua balok itu merupakan satu kesatuan penggeseran balok-balok itu tidak mungkin lagi terjadi. Sebuah momen akibat gaya-gaya luar menyebabkan pembagian tegangan didalam balok kesatuan itu seperti pada gambar 4.52. Momen lembam I besarnya ditentukan terhadap sumbu lengkungan yang terletak ditengah-tengah potongan balok.

I = (2h)³ = 8 . h³

Ternyata I jauh lebih besar dari pada + , sehingga balok kesatuan itu menjadi lebih kaku dan kuat mendukung momen luar. Gambar 73. menunjukan pembagian tegangan geser yang bekerja pada masing-masing tampang balok. Yang sebelah kiri ialah pembagian tegangan jika kedua balok itu diletakan begitu saja, sedang yang sebelah kanan adalah apabila balok-balok itu disatuhkan dengan pasak-pasak, lim atau alat-alat lainnya. Dari pelajaran ilmu tegangan didapat tegangan geser:

= , dan maksimumnya terdapat pada garis netral.

=

       

Gambar 73. Momen Luar Pada Kayu

Di sini S adalah momen statik bagian balok diatas atau dibawah garis netral sampai kegaris netral. Tegangan-tegangan geser tersebut diatas menyebabkan gaya geser yang harus didukung oleh pasak. Umumnya pasak-pasak dari kayu ditempatkan dengan arah serat dari pada balok itu sendiri, agar pasak dapat bekerja lebih baik, karena penyusutannya dalam arah yang memanjang hanya kecil saja. Pada keadaan ini pasak dibebani gaya desak sejajar arah serat dan gaya geser sejajar arah serat.

Umumnya gaya yang terakhir ini lebih berbahaya dari pada yang pertama.untuk pasak semacam itu biasanya dipakai kayu yang lebih keras dari kayu baloknya sendiri,misalnya kayu resak, atau sawo, kesambi dan lain-lain. Didalam penggunaannya pasak-pasak itu disertai baut-baut yang dipasang diantara pasak-pasak tersebut. Baut-baut itu bukanlah baut pendukung gaya geser, melainkan hanya sebagai baut-baut pelekat saja.

Cara menghitung dan menempatkan pasak-pasak itu ditentukan dengan pertolongan mekanika teknik.dibawah ini diberikan beberapa contoh.

Contoh 1:

Diatas sebuah bentangan 5,00 m akan ditempatkan balok kayu dengan lebar 20 cm. Beban diatasnya berupa beban terbagi rata sebesar 1,6 t/m¢ terhitung berat sendiri. Oleh karena berat balok untuk dibuat dari sebuah balok saja, maka dibuat 2 balok sama dengan tinggi seluruhnya 50 cm.(gambar 4.54). Untuk menyusun balok-balok tersebut dipakai pasak kayu keras (klas I) dengan || = 20 kg/cm² dengan ukuran t =2,5 cm, b =20 cm dan a = 12,5 cm. Berapakah banyaknya pasak yang diperlukan dan bagai mana menempatkanya, jika kayu kayu itu dari kayu kelas II. Ditentukan konstruksi terlindung dan beban permanen.

_ds untuk balok = 85 kg/cm²

|| untuk balok = 12 kg/cm²

= = 5 memenuhi syarat a³ 5 t dan a £15 t

a < 12,5 cm < 15 cm

M_max = 1/8 q ² = 1/8 . 1,6 .5² = 5 tm

= 500000 kg cm.

Garis momen berupa parabola (gambar d). Bidang gaya lintang berupa segitiga dan gaya lintang mencapai harga maxsimum diatas perletakan-perletakannya dan nilai 0 ditengah-tengah balok (gambar c)

Kita tinjau setengah bentangan.

Menurut rumus _max = dan diatas perletakannya

q = 1,6 t/m¢ = 16 kg/cm¢

_max = . = . = 6 kgcm²

Gambar 74

Gaya geser mendatar yang harus didukung oleh pasak-pasak untuk setengah bentangan merupakan isi piramida pada gambar b.

Maka L = . . . b

              = . 500.6.20 = 15000 kg.

Setiap pasak dapat mendukung gaya 12,5 . 20 . 20 = 5000 kg. Takikan pada balok dapat mendukung gaya 2,5 . 20 . 85 = 4250 kg. (ini yang dipakai)

Maka diperlukan ;

N = = 3,5, dipakai 4 buah pasak.

Cara menempatkan pasak-pasak itu ada 2 cara yaitu dengan pertolongan bidang gaya lintang atau bidang momen. Pada dasarnya letaknya pasak-pasak itu harus sedemikian sehingga masing-masing pasak itu mendukung gaya yang sama besarnya. Untuk itu di dalam cara pertama bidang gaya lintang harus dibagi dalam 4 bagian yang sama.

Dengan menggunakan ilmu ukur datar dilukiskan lingkaran dengan garis tengah =  Garis tengah lingkaran dibagi menjadi 4 bagian (menurut jumnlah pasak yang dibutuhkan) dan lukisan seterusnya terdapat pada gambar c.

Gambar 75

Jika menggunakan garis momen kita memperhatikan sifat balok lentur dengan hubungannya :

L = , disini merupakan perbedaan besarnya momen yang bekerja pada tampang II dan I.

            Oleh karena itu h dan L tetap, dengan anggapan masing-masing pasak memindahkan gaya yang sama besar, makapenempatan pasak harus sedemikian sehingga perbedaan momen yang bekerja pada tempat-tempat pasak yang berturutan itu sama besar. Maka momen maksimum  ditengah-tengah bentangan dibagi dalam 4 bagian yang sama besar. Jika melalui titik-titik tersebut ditarik garis-garis sejajar dengan garis 0 (mendatar), maka titik potongnya dengan garis momen yang berupa parbol itu yang menunjukan letaknya pasak-pasak tersebut (gambar d).

            Setelah itu diselidiki jarak antara pasak-pasak. Tegangan geser pada balok akibat bekerjanya pasak harus dapat didukung oleh balok. Maka jarak antara pasak a₁ + a ³ a +   a₁ ³ 7 cm. Menurut gambar 4.54. e. jarak a₁ > 7 cm, jadi sudah memenuhi syarat. Syaratnya = a ³ 5 cm;  a £ 15 cm

Contoh 2

Sebuah balok susun terdiri dari 2 bagian dengan ukuran b = 20 cm dan h = 20 cm, pnjang bentangan 500 cm, mendukung beban terpusat. P = 3 t, yang letaknya tepat ditengah-tengah gelagar (gambar ). diminta untuk menghitung dan menentukan letaknya alat sambung.

Gambar 76

Jika dipergunakan kokot buldog, ditentuka B.J. kayu = 0,5 konstruksi terlindung beban permanen.

Penyelesaian

Kita pakai kokot bulldog dengan berbentuk perdegi 13 x 13 cm dengan baut Æ 7/8”. Masing-masing kokot dapat mendukung gaya 2,5 ton, jarak antara masing-masing baut ³ 23 cm. (lihat daftar 18). Bidang momen dan bidang gaya lintang masing-masing dilukiskan pada gambar b dan c.

= = = 2,81 kg/cm².

Untuk setengah bentangan

L = . . b = 250 . 2,81 . 20 = 14050 kg.

Maka diperlukan n = = 5,6 buah kokot, maka jarak antara masing-masing baut adalan konstan a₁ = =42 cm > 23 cm.

Hal ini dapat juga dilihat dari bidang momen. Oleh karena garis momen merupakan garis lurus, maka M_II – M_I adalah kekuatan, jadi a₁ kekuatan pula.

Untuk balok-balok susun semacam contoh-contoh diatas, momen dukung W balok tidak boleh diperhitungkan sepenuhnya, berhubung dengan adanya perlemahan yang disebabkan adanya lubang untuk baut dan adanya pasak atau kokot. Lagipula karena mengerjanya kayu  dan kemungkinan tidak kerasnya baut, maka hubungan diatas tidak akan dapat bekerja dengan sempurna. Berhubung dengan itu di dalam perhitungan perlu diberikan faktor reduksi.

Faktor reduksi itu perlu diberikan kepada I dan W. Pengurangan itu diatur dalam P.K.K.I. pasal 12,2. sebagai berikut.

Gambar 77

b

Pada konstruksi terlindung

- dengan 2 bagian (gambar 4.56)       

                                                      I     = 0,6

                                                      W  = 0,8 0,9

- dengan 3 bagian (Gambar 4.57).

Gambar 78

                                                      I     = 0,3

                                                      W  = 0,7 0,8

Pada konstruksi tidak terlindung (jembatan dan sebagainya).

- dengan 2 bagian (gambar77)           

                                                      I     = 0,6

                                                      W  = 0,7 0,8

- dengan 3 bagian (Gambar78).

I           = 0,3

W        = 0,6 0,7

            Angka-angka uang terkecil untuk nilai-nilai W dipakai, jika diharapkan bahwa pergeseran-pergeseran yang besar akan terjadi, misalnya dipakai pasak kayu sebagai alat sambungnya. Balok dengan lebih dari 3 bagian tidak diizinkan berhubungan tidak dapat diharapkan, bahwa susunan itu bekerja dengan baik.

Contoh :

Sebuah balok dengan bentangan = 5 m. B.J. kayu = 0,6, tampangnya 1 x 10/20 cm + 1 x 30/20 cm. Disusun dengan kokot bulldog. Berat sendiri diabaikan dan beban permanen berupa q t/m’ penuh diatas seluruh bentangan. Konstruksi terlindung. (gambar 79). berapa q t/m’ itu, dan setelah itu lukislah penempatan kokotnya.

Jawab :

a.   Menentukan t/m’

Karena nama kayu tak diketahui, maka ditentukan berdasarkan B.J.-nya.

= 170 . (B.J.) = 170 . 0,6 = 102 kg/cm²

=     = 150 . (B.J.) = 150 . 0,6 = 90 kg/cm²

   = 20 . (B.J.) = 20 . 0,6 = 12 kg/cm²

Disini

Dengan mempoerhatikan pasal 12,2. P.K.K.I.

Maka W_n = 0,9 W_br = 0,9 . . 20 . 40² = 4800 cm³

M_max =  ql² = . 5² . q = q tm = . 100000 tm 

=

102 = . 100000 .

= 156600 kg/cm’ = 1,566 t/m’

Pada garis netral pada tampang diatas perletakan

= . = . = 7,34 kg/cm²   <     = 12 kg/cm²

b.  Menentukan Kokot

Pada kampuh antara 2 bagian dan pada tampang diatas perletakan :

= , dan

I = bh³ =  . 20. 40³ = 106666,7 cm⁴.

S = 20 .10 .15 = 3000 cm³

Catatan :

Untuk menentukan besarnya I dan S dihitung penuh, tanpa faktor reduksi.

= = 5,5 kg/cm²

. b = 5,5 . 20 = 110 kg/cm’

Untuk setengah bentangan :

L =  .  . = 0,25 . 500 . 110 = 13750 kg

Dipilih kokot berukuran 5” x 5”, dengan baut Æ 1”.

Menurut daftar 18 = 2 ton. Dengan B.J. = 0,6 dan = 1

Maka

C.                PENUTUP

C.1. RANGKUMAN

Balok-balok kayu yang terdapat dalam perdagangan mempunyai ukuran tertentu, yaitu umumnya lebar dan tingginya £ 32 cm. Di dalam konstruksi berat seperti jembatan tunjang, balok lantai di dalam rumah tinggal acap kali diperlukan balok dengan ukuran yang lebih besar. Untuk keperluan tersebut beberapa balok disusun sedemikian rupa sehingga cukup buat mendukung beban diatasnya. Oleh karena itu untuk balok yang mendukung momen, momen-dukungnya akan sebanding dengan lebarnya b dan berbanding lurus dengan h², maka mudah dimengerti bahwa balok-balok itu disusun dalam arah tingginya. Untuk menyusun balok-balok itu dipergunakan beberapa cara, yaitu dengan jalan memberikan gigi pada bidang balok-balok yang saling berhubungan, ata ditempatkan pasak kayu atau kokot diantara kedua balok tersebut.  Bentuk gigi, pasak kayu ataupun kokot tersebut, dimaksudkan untk mendukung tegangan geser yang timbul di dalam balok susun itu.

C.2. LATIHAN

1.  Sebuah balok dengan bentangan = 4,2 m mendukung beban q = 1,5 t/m’ termasuk berat sendiri. Balok berukuran b = 16 cm sedang h-nya harus ditentukan. Kayu adalah mahoni karena terlalu besar h-nya, maka balok dibuat susun dengan pasak kayu kesambi. Tentukan h dan lukiskanlah penempatan pasak tersebut.

2.   Soal seperti pada gambar. kayu damar, = 4,5 m , = 4 ton. Balok terdiri dari 3 bagian dengan b = 18 cm. Tentukan h-nya, kemudian lukiskanlah pemasangan kokot buldog.

3.  Sebutan balok seperti tertera pada gambar 4.59. lebar b = 18 cm, h = 2 x 20 cm. Kayu Jati. Diminta menyusun dengan pasak kayu kesambi.

C.3. TES DAN KUNCI

TES

Diatas sebuah bentangan 5,00 m akan ditempatkan balok kayu dengan lebar 20 cm. Beban diatasnya berupa beban terbagi rata sebesar 1,6 t/m¢ terhitung berat sendiri. Oleh karena berat balok untuk dibuat dari sebuah balok saja, maka dibuat 2 balok sama dengan tinggi seluruhnya 50 cm.(gambar 4.54). Untuk menyusun balok-balok tersebut dipakai pasak kayu keras (klas I) dengan || = 20 kg/cm² dengan ukuran t =2,5 cm, b =20 cm dan a = 12,5 cm. Berapakah banyaknya pasak yang diperlukan dan bagai mana menempatkanya, jika kayu kayu itu dari kayu kelas II. Ditentukan konstruksi terlindung dan beban permanen.

KUNCI

_ds untuk balok = 85 kg/cm²

|| untuk balok = 12 kg/cm²

= = 5 memenuhi syarat a³ 5 t dan a £15 t

a < 12,5 cm < 15 cm

M_max = 1/8 q ² = 1/8 . 1,6 .5² = 5 tm

= 500000 kg cm.

Garis momen berupa parabola (gambar d). Bidang gaya lintang berupa segitiga dan gaya lintang mencapai harga maxsimum diatas perletakan-perletakannya dan nilai 0 ditengah-tengah balok (gambar c)

Kita tinjau setengah bentangan.

Menurut rumus _max = dan diatas perletakannya

q = 1,6 t/m¢ = 16 kg/cm¢

_max = . = . = 6 kgcm²

Gaya geser mendatar yang harus didukung oleh pasak-pasak untuk setengah bentangan merupakan isi piramida pada gambar b.

Maka L = . . . b

              = . 500.6.20 = 15000 kg.

Setiap pasak dapat mendukung gaya 12,5 . 20 . 20 = 5000 kg. Takikan pada balok dapat mendukung gaya 2,5 . 20 . 85 = 4250 kg. (ini yang dipakai)

Maka diperlukan ;

N = = 3,5, dipakai 4 buah pasak.

DAFTAR PUSTAKA

1.      ANONIMOUS, 1961. Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (PPKI)  NI-5. Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan: Bandung

2.      DUMANAUW, J.F, 1982. Mengenal Kayu. Penerbit Gramedia: Jakarta

3.      FRICK, HEINZ, 1980. Ilmu Konstruksi Bangunan. Penerbit Kanisius: Jogjakarta

4.      TJOA PWEE HONG dan DJOKOWAHJONO, F.H. 1996. Konstruksi Kayu. Penerbit Universitas Atma Jaya: Jogjakarta

5.      YAP, FELIX. 1984. Konstruksi Kayu. Penerbit Bina Cipta: Bandung

SENARAI

-