STRUKTUR KAYU

                                 STRUKTUR KAYU

SAMBUNGAN DAN ALAT-ALAT PENYAMBUNG

A.    Pembahasan Umum

Perluasan pengetahuan dan kemungkinan-kemungkinan sambungan serta alat-alat penyambung adalah salah satu bidang yang penting dalam perkembangan teknik konstruksi kayu rasional.

Dibanding dengan konstruksi baja di mana praktis kita hitung dengan sambungan-sambungan dan titik-titik buhul yang kaku, maka karakteristik dalam konstruksi kayu adalah juga adanya deformasi-deformasi atau pregeseran-pergeseran pada sambungan-sambungan. Maka untuk sambungan-sambungan konstruksi kayu tidak cukup memandang beban patah dan mengambil suatu safety factor (factor keamanan), tetapi perlu diketahui pergeseran-pergeseran, yang juga harus dibatasi.

      Berdasarkan hasil penyelidikan-penyelidikan, untuk tiap alat penyambung kayu ditetapkan syarat-syarat sambungan, seperti izin, jarak-jarak dan sebagainya. Menganggap efisiensi suatu konstruksi kayu tanpa sambungan sama dengan 100% maka, “overall efficiency” konstruksi-konstruksi dengan bermacam-macam alat penyambung dalat dinilai sebagai berikut :

·         Dengan sambungan baut         30%

·         Dengan sambungan paku        50%

·         Dengan sambungan pasak       60%

·         Dengan sambungan perekat    100%

Dari angka-angka efisiensi di atas dapat dilihat bahwa hanya sambungan dengan perekat dapat mencapai efisiensi 100%. Ini berarti bahwa untuk sambungan-sambungan yang lain sering kali ukuran-ukuran batang konstruksi kayu ditetapkan oleh tempat yang dibutuhkan untuk menempatkan alat-alat penyambung.

B.     Sambungan Dengan Baut

Baut sebagai alat penyambung yang dibebani, banyak dipakai meskipun sebetulnya tidak begitu baik karena :

·         Efisiensi rendah

·         Deformasi besar

Tegangan-tegangan dalam arah sambungan maupun pada penampang baut diambang rata dalam perhitungan. Indonesia telah menetapkan syarat-syarat dan cara perhitungan serta perencanaan berdasarkan penyelidikan-penyelidikan sendiri, yang telah ditetapkan dalam PKKI Pasal 14 oleh Ir. Suwarno Wirjomarto (Universitas Gadjah Mada), syarat-syarat tersebut sebagai berikut :

1.      Alat penyambung baut harus dibuat dari baja St. 37 atau dari besi yang mempunyai kekuatan paling sedikit seperti St. 37.

2.      Lubang baut harus dibuat secukupnya saja dan kelongggaran tidak boleh lebih daari 1,5 mm.

3.      Garis tengah baut paling kecil harus 10 mm (3/8”), sedang untuk sambungan, baik bertampang satu maupun bertampang dua, dengan tebal kayu lebih besar dari 8 cm, harus dipakai baut dengan garis tengah paling kecil 12,7 mm (1/2”).

4.      Baut harus di sertai pelat ikutan yang tebalnya minimum 0,3 d dan maksimum 5 mm dengan garis tengah 3 d, atau mempunyai bentuk persegi empat, lebarnya 3 d, dimana d = garis tengah baut. Jika bautnya sebagai pelengkap, maka tebal pelat ikutan dapat diambil minimum 4 mm.

5.      Sambungan dengan baut dibagi dalam 3 golongan menurut kekuatan kayu, yaitu golongan-golongan I, II dan III. Agar sambungan dapat memberi hasil kekuatan yang sebaik-baiknya (uitgenut), hendaknya λ_b =  diambil dari angka-angka yang tertera di bawah ini (Gambar 9).

Golongan I ;
Sambungan bertampang satu : S = 50 db₁ (1 – 0,6 sin α) atau

            λ_b = 4,8                       S = 240 d² (1 – 0,35 sin α)

Sambungan bertampang dua : S = 125 db₃ (1 – 0,6 sin α) atau

            λ_b = 3,8                       S = 250 db₁ (1 – 0,6 sin α) atau

                                                S = 480 d² (1 – 0,35 sin α)

Golongan II :

Sambungan bertampang satu : S = 40 db₁ (1 – 0,6 sin α) atau

            λ_b = 5,4                       S = 215 d² (1 – 0,35 sin α)

Sambungan bertampang dua : S = 100 db₃ (1 – 0,6 sin α) atau

            λ_b = 4,3                       S = 200 db₁ (1 – 0,6 sin α) atau

                                                S = 4830 d² (1 – 0,35 sin α)

Golongan III :

Sambungan bertampang satu : S = 25 db₁ (1 – 0,6 sin α) atau

            λ_b = 6,8                       S = 170 d² (1 – 0,35 sin α)

Sambungan bertampang dua : S = 60 db₃ (1 – 0,6 sin α) atau

            λ_b = 5,7                       S = 120 db₁ (1 – 0,6 sin α) atau

                                                S = 340 d² (1 – 0,35 sin α)

S = kekuatan sambungan dalam kg

α = sudut antara gaya dan arah serat kayu

b_{1 ­}= tebal kayu tepi dalam cm

b₃ = tebal kayu tengah dalam cm

d = garis tengah baut dalam cm.

Dari tiap-tiap golongan yang diambil adalah harga yang terkecil.

Yang termasuk di dalam golongan I ialah semua kayu dengan kelas kuat I ditambah dengan kayu rasamala.

Yang termasuk dalam golongan II ialah semua kayu degan kelas kuat II. Yang termasuk di dalam golongan III ialah semua kayu dengan kelas kuat III.

6.      Jika pada sambungan bertampang satu, salah satu batangnya adalah dari besi (baja) atau pada sambungan bertampang dua pelat-pelat penyambungnya dari besi (baja), maka harga-harga Sdalam rumus-rumus tersebut dapat dinaikan 25%.

7.      Apabila baut tersebut dipergunakan pada konstruksi dalam keadaan selalu terendam dalam air untuk bagian konstruksi yang tidak terlindungi dan kemungkinan besar kadar lengas kayu akan selalu tinggi, maka di dalam perhitungan, kekuatannya harus dikalikan dengan angka 2/3. Apabila baut tersebut dipergunakan untuk konstruksi yang tidak terlindung tetapi kayu itu dapat mongering dengan cepat, maka di dalam perhitungan, kekuatannya harus dikalikan dengan angka 5/6.

8.      Untuk bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan muatan angin atau untuk bagian-bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan muatan tidak tetap, maka kekuatan sambungan dapat dinaikan dengan 25%.

C.    Sambungan Dengan Paku

Di banding dengan sambungan baut maka sambungan dengan paku :

Ø  Mempunyai efisiensi yang lebih besar

Ø  Memberi perlemahan yang lebih kecil yaitu kira-kira 10%, yang sering kali diabaikan saja

Ø  Kekuatan tidak tergantung arah serat dan pengaruh cacat-cacat kayu juga kurang

Ø  Lebih kaku

Ø  Beban-beban pada penampang lebih merata

Ø  Untuk kayu yang tidak terlalu keras dan bila kayu harus disambung tidak terlalu tebal, maka tidak perlu dibor, sehingga dikerjakan oleh setengah tukang

Dalam PPKI syarat-syarat serta cara-cara perhitungan dan perencanaan sambungan paku telah ditetapkan, yaitu sebagai berikut:

1.      Paku yang dipergunakan dapat mempunyai tampang melintang yang berbentuk bulat persegi atau beralur lurus.

2.      Kekuatan paku bertampang bulat tidak tergantung dari besar sudut yaitu sudut antara arah gaya dan arah serat kayu.

3.      Ujung paku yang keluar dari sambungan sebaiknya dibengkokkan tegak lurus arah serat, asal pembengkokan tersebut tidak dapat merusakkan kayu.

4.      Apabila dalam satu barisan terdapat lebih dari 10 batang paku, maka kekuatan paku harus dikurangi dengan 10% dan jika lebih dari 20 batang harus dikurangi 20%.

5.      Pada sambungan dengan paku paling sedikit harus digunakan 4 batang paku.

6.      Jarak paku minimum harus memenuhi syarat-syarat seperti ditunjukkan dalam gambar 2 :

a.       Dalam arah gaya.

12 d untuk tepi kayu yang dibebani

5 d untuk tepi kayu yang tidak dibebani

10 d jarak antara paku dalam satu barisan

b.      Dalam arah tegak lurus arah gaya

5 d untuk jarak sampai tepi kayu

5 d untuk jarak barisan paku.

7.      Apabila ada banyak kemungkinan, bahwa paku akan berkarat, maka hendaknnya dipakai paku yang disepuh seng atau cadmium.

8.      Apabila baut tersebut dipergunakan pada konstruksi dalam keadaan selalu terendam dalam air untuk bagian konstruksi yang tidak terlindungi dan kemungkinan besar kadar lengas kayu akan selalu tinggi, maka di dalam perhitungan, kekuatannya harus dikalikan dengan angka 2/3. Apabila baut tersebut dipergunakan untuk konstruksi yang tidak terlindung tetapi kayu itu dapat mongering dengan cepat, maka di dalam perhitungan, kekuatannya harus dikalikan dengan angka 5/6.

9.      Untuk bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan muatan angin atau untuk bagian-bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan muatan tidak tetap, maka kekuatan sambungan dapat dinaikan dengan 25%.

D.    Sambungan Dengan Pasak

Pada prinsipnya suatu pasak adalah suatu benda yang dimasukkan sebagian, pada bidang sambungan, dalam tiap bagian-bagian kayu yang disambung, untuk memindahkan beban dari bagian yang satu kepada yang lain. Menurut pemasangannya pasak-pasak dapat dibagi dalam 3 macam sebagai berikut :

a.       Yang pada bidang sambungan dimasukkan ke dalam takikan-takikan di dalam bagian-bagian kayu yang disambung.

b.      Yang pada bidang sambungan dimasukkan di dalam bagian-bagian kayu dengan cara dipres.

c.       Kombinasi dari a dan b.

Peraturan mengenai pasak diberikan dalam PKKI pasal 13 hanya sebagai berikut :

1.      Yang disebut pasak ialah alat yang dimasukkan ke dalam takikan-takikan di dalam kayu, dan yang dibebani tekanan dan geseran. Pasak hanya boleh dibuat dari kayu keras, besi atau baja.

2.      Pasak kayu keras yang mempunyai tampang persegi empat panjang, memasangnya harus sedemikian sehingga serat-seratnya terletak sejajar dengan serat-serat batang-batang kayu yang disambung. Antara masing-masing pasak, demikian pula antara pasak dan ujung kayu harus diberi baut pelekap dengan garis tengah minimum 1,27 cm (1/2”). Ukuran-ukuran pasak itu harus diambil seperti dalam gambar 3.

            Pasak kayu yang agak modern dan yang sudah diselidiki dan banyak dipergunakan di Indonesia sebelum perang dunia ke-II adalah pasak kayu model Kubler, yang berbentuk bulat. Pasak kayu Kubler telah banyak dipakai dalam konstruksi-konstruksi kayu rangka batang. Dalam konstruksi kayu rangka batang dikenal prinsip pendukungan pada sambungan-sambungan, yang karena prinsip mana telah dilaksanakan untuk pertama kali oleh Kubler secara konsekuen, prinsio itu dibahas disini : prinsip pendukung dalam teknik sambungan batang-batang rangka batang kayu sekiranya menjadi cukup jelas dengan memandang kedua pemecahan rencana pada gambar 4 mengenai sambungan batang-batang tepi, vertikal dan diagonal.

Berikut ini pasak-pasak modern yang sudah biasa dipakai di luar negeri seperti Amerika dan Eropa anatara lain adalah :

1.      Split-ring Connector

Cincin dari baja dimasukkan ke dalam takikan yang berbentuk seperti cincinnya. Takikan dibuat dengan alat khusus.  Maksud daripada belahan (split) adalah untuk mendapatkan fleksibilitas sehingga memungkinkan adanya pemikulan yang bersamaan pada teras kayu di dalam cincin maupun pada kayu luar cincin.

2.      Toothed Ring

Macam connector ini yang juga dibuat dari baja memberikan kekuatan setinggi pasak cincin dan tidak membutuhkan takikan dalam kayu tetapi dimasukkan ke dalam bagian-bagian kayu dengan cara dipres dengan menggunakan alat khusus. Pasak cincin bergigi ini dipakai hanya untuk sambungan kayu pada kayu

3.      Bulldog connector

Pelat kokot Bulldog dari baja ini yang berbentuk bulat atau persegi, pelaksanaan penggunaannya sama seperti pasak cincin bergigi tetapi mempunya perbedaan sebagai berikut :

o   Pelatnya menjamin penetrasi yang rata ke dalam bidang-bidang kayu yang disambung.

o   Sambungan kayu pada logam (timber to metal connection) dapat dibuat dengan menggunakan single-sided Bulldog.

4.      Claw-plate connector

Pasak pelat kuku ini yang dibuat dari besi dimasukkan ke dalam takikan yang dibuat dengan alat khusus tetapi lebih lanjut dipres kuku-kukunya ke dalam kayu, juga dengan alat khusus. Pasak-pasak dipergunakan dalam pasangan (male and famale) untuk sambungan kayu pada kayu. Untuk sambungan kayu pada logam dipakai sendiri. Pasak pelat kuku sangat cocok untuk sambungan batang-batang yang pembebannya utama berbolak-balik (tekan dan tarik).

5.      Shear-plate connector

Macam pasak pelat ini dibuat dari baja atau besi dan dapat dipakai untuk sambungan kayu pada kayu maupun sambungan kayu pada logam.  Karena kedua bagian pasak pada sambungan alat adalah rata pada bidang sambungan maka macam pasak ini sangat cocok konstruksi-konstruksi yang harus dapat dibongkar dan untuk komponen-komponen yang dibuat dalam pabrik yang kemudian dipasang setempat dalam hal mana pasak-pasak dipaku ke dalam takikannya untuk menghindarkan lepasnya dalam transport.

6.      Spike-gird

Pasak ini telah direncanakan untuk sambungan kayu pada kayu dimana bidang-bidang hubungan adalah rata atau melengkung. Pasak dipaksa ke dalam kayu dengan cara dipres dengan alat khusus. Macam pasak ini memberikan kekuatan tinggi pada sambungan bagian-bagian yang berukuran besar seperti dapat dipergunakan dalam pekerjaan jembatan, dok dan pelabuhan.

E.     Sambungan Dengan Perekat

Sambungan dengan perekat berlainan dengan sambungan-sambungan baut, paku atau pasak, bagian-bagiannya kayu tidak disambung pada titik melainkan pada bidang-bidang, sedangkan mempunyai kekakuan yang jauh lebih tinggi. Kekakuan tersebut merugikan dalam sambungan rangka batang karena timbulnya tegangan-tegangan sekunder yang besar. Akan tetapi untuk balok-balok tersusun, sambungan dengan perekat lebih menguntungkan.

Perekat-perekat yang terdapat untuk konstruksi kayu dapat dibagi dalam golongan sebagai berikut :

1.      Vegetable adhesives (perekat-perekat tumbuhan) dibuat dari starch (pati) atau suatu bahan yang banyak mengandung starch.

2.      Animal glues (perekat-perekat binatang) dibuat dari tulang, kulit dan ikan.

3.      Casein glue (perekat casein) dibuat dari casein yang dikeringkan dari susu.

4.      Blood albumen glues (perekat-perekat darah tercampur zat putih telur) dibuat dari darah binatang yang dikeringkan.

Vegetable dan animal adhesives dari tipe 1 dan 2 dapat memberikan kekuatan tinggi dalam keadaan-keadaan tertentu tetapi tidak tahan lengas dengan konsekuensi penurunan kekuatan. Dalam keadaan lembab dapat diserang jamur serta bakteria dan bila dalam keadaan kena air dapat larut. Perekat-perekat tersebut murah dan mudah penggunaannya, tetapi pemakaiaanya pada umumnya terbatas pada interior non-load bearing assemblies (pemasangan di bawah atap yang tidak dibebani primer) seperti mebel, dimana kadar lengas kayu biasanya rendah dan regluing dapat dilaksanakan tanpa banyak kesulitan.

Catatan di atas pada umumnya berlaku juga untuk casein, tetapi perekat ini dapat dibuat lebih banyak tahan air sedangkan dengan tambahan bahan pengawet seperti chlorinated phenols, perekat casein menjadi lebih tahan terhadap pembusukan oleh jamur dan bakteria. Perekat ini mempunyai kekuatan yang relatif rendah jika dalam keadaan basah, kembali mendapat kekuatan semula jika dalam keadaan kering.

Blood albumen glues adalah perekat-perekat yang paling tahan air dan awet. Dikombinir dengan formaldehyde, blood albumen memberikan perekat yang sangat tahan air tetapi membutuhkan hot-pressing untuk mendapatkan kekuatannya yang tinggi. Sekarang perakat ini dipakai dalam kombinasi dengan resins, pada umumnya berhubungan dengan penekanan harga resins glues.

Synthetic resin glues yang dipakai panas maupun dingin, semuanya memberikan kekuatan yang tinggi, sangat bertahan terhadap pengaruh lengas dan tidak diserang jamur. Akan tetapi perekat lebih mahal dari pada perekat lain, sedangkan membutuhkan jauh lebih banyak perhatian dalam penyimpanan, pencampuran dan penggunaan.

     Penggunaan perekat dalam konstruksi kayu dapat dibedakan sebagai berikut :

o   Sebagai alat penyambung batang-batang kayu

o   Untuk konstruksi kayu berlapis majemuk.

Contoh-contoh sebagai alat penyambung batang-batang kayu dapat dilihat pada gambar 5.

	Sambungan balok tersusun dengan perekat. Pengempaan dengan baut.
	Miring 1 : 5 – 1 : 8
	Sambungan tegak (butt joint) untuk tarikan jelek sekali
	Sambungan serong (plain scarf joint)
	Sambungan serong bertingkat (stepped scarf joint)
	Sambungan jari (finger joint kezingkung). Jari-jari dibuat dengan alat khusus.
	Lap joint (eksentris)

F.     Sambungan Gigi

Syarat-syarat dalam PKKI untuk sambungan gigi adalah sebagai berikut (gambar 6):

1.      Pada sambungan gigi, gerakan antara kayu dengan kayu di dalam perhitungan harus diabaikan. Untuk sambungan gigi tunggal dalamanya gigi tidak boleh melebihi sesuatu batas, yaitu :

            t_m    b  untuk  50^o

            t_m   b       untuk  60^o

                h adalah tinggi batang mendatar.

            Untuk harga antara 50^o dan 60^o besarnya gigi maksimum harus disisipkan lurus.

Gigi dibuat menurut garis bagi sudut luar.

Panjang kayu muka harus dihitung l_m =      tetapi juga l_m  5 cm, di sini b berarti lebar batang mendatar.

2.      Untuk sambungan dengan gigi rangkap dalamnya gigi kedua harus memenuhi syarat seperti pada sambungan gigi tunggal.

Untuk perhitungan sambungan gigi masih perlu ditambah penjelasan sebagai berikut :

1.      Sambungan gigi tunggal

S diuraikan dalam arah-arah tegak lurus bidang-bidang sambungan. Pemikulan Dtidak menjadi soal sehingga perhitungan meliputi pemikulan N pada bidang desak II. Dapat dibuktikan bahwa garis bagi II memberikan t_m yang pali ekonomis.

2.      Sambungan gigi rangkap dua

G.    Pelat Penyambung

Syarat-syarat menurut PKKI adalah sebagai berikut:

1.      Pada sambungan yang menahan gaya tarik, pelat-pelat penyambung harus diletakkan setangkup terhadap sumbu batang yang disambung. Lebarnya (atau tingginya) harus sama besar dengan lebar (atau tinggi) batang yang disambung.

Ukuran pelat penyambung didasarkan atas gaya yang besarnya 1,5 kali gaya tarik yang ditahannya.

2.      Pada sambungan yang menahan gaya tekan ujung-ujung kayu yang akan disambung harus melekat benar atau sama lain. Pelat-pelat penyambungnya harus diletakan setangkup untuk menahan gerakan batang ke samping. Pelat-pelat penyambung harus harus mempunyai momen lembam yang paling sedikit sama besarnya dengan momen lembam batang yang disambung.

3.      Bila sambungan itu berganti-ganti menahan gaya tarik dan gaya tekan, maka pelat penyambungnya harus diperhitungkan terhadap gaya yang besarnya sama dengan 1,3 kali gaya tarik atau tekan yang terbesar.

4.      Pada sambungan yang menahan momen lentur, momen penahan pelat penyambung paling sedikit harus sama dengan momen penahan balok yang disambung. Di samping itu pelat tersebut harus cukup kuat untuk menahan gaya melintang yang timbul pada sambungan tersebut.