pengaruh jumlah pelat baja claw nailplate …/pengaruh... · dalam pekerjaan konstruksi kayu, ......
TRANSCRIPT
PENGARUH JUMLAH PELAT BAJA CLAW NAILPLATE DAN
PEREKAT TERHADAP KUAT LENTUR BALOK KAYU
PADA SAMBUNGAN JARI TEGAK (FINGER BUTT JOINT)
The Influence of Claw Nailplate and Adhesive Amounts on Timber Beam Elastic
Strength of Finger Butt Joint
SKRIPSI
Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
Disusun oleh :
WAHYU JOKO TRIYANTO I 1106530
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
LEMBAR PERSETUJUAN
PENGARUH JUMLAH PELAT BAJA CLAW NAILPLATE DAN
PEREKAT TERHADAP KUAT LENTUR BALOK KAYU
PADA SAMBUNGAN JARI TEGAK ( FINGER BUTT JOINT )
The Influence Amount of Steel Plate is Claw Nailplate and Glue Toward Limber Strength of Log Wood at Extension Finger Butt Joint
Disusun Oleh :
WAHYU JOKO TRIYANTO I 1106530
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Persetujuan Dosen Pembimbing 1
Dosen pembimbing
Purnawan Gunawan, ST., MT. NIP. 19731209 199802 1 001
Persetujuan Dosen Pembimbing 2
Dosen pembimbing
Ir. Budi Utomo, MT NIP. 19600629 198702 1 002
HALAMAN PENGESAHAN
PENGARUH JUMLAH PELAT BAJA CLAW NAILPLATE DAN
PEREKAT TERHADAP KUAT LENTUR BALOK KAYU PADA
SAMBUNGAN JARI TEGAK( FINGER BUTT JOINT )
The Influence Amount of Steel Plate is Claw Nailplate and Glue Toward Limber Strength of Log Wood at Extension Finger Butt Joint
SKRIPSI
Disusun Oleh :
WAHYU JOKO TRIYANTO I 1106530
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari : Kamis 8 April 2010
1. Purnawan Gunawan, ST., MT __________________
NIP. 19731209 199802 1 001
2. Ir. Budi Utomo, MT. __________________ NIP. 19600629 198702 1 002
3. Achmad Basuki, ST.,MT. __________________ NIP. 19700909 199802 1 001
4. Agus Setiya Budi, ST.,MT __________________ NIP. 19700909 199802 1 001
Disahkan,
Ketua Program S1 Non Reguler Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
Ir. Agus Sumarsono, MT.
NIP. 19570814 198601 1 001
Mengetahui, Disahkan, a.n. Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS Ir. Noegroho Djarwanti, MT. Ir. Bambang Santosa, MT. NIP. 19561112 198403 2 007 NIP. 19590823 198601 1 001
ABSTRAK
Wahyu Joko Triyanto 2010. “PENGARUH JUMLAH CLAW NAIL PLATE DAN PEREKAT TERHADAP KUAT LENTUR BALOK KAYU PADA SAMBUNGAN JARI TEGAK ( FINGER BUTT JOINT )”. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam dunia kontruksi perumahan bentang kayu yang cukup panjang sangat penting sekali terutama dalam pekerjaan kuda – kuda, gording, atap, lisplang, bekisting. Pada umumnya bentang kayu yang panjang memiliki satu, dua bahkan lebih sambungan, padahal sambungan itu sendiri merupakan titik terlemah dari sambungan kayu. Dengan cara menyambung beberapa kayu menjadi satu kesatuan bentang yang utuh dan panjang sesuai dengan bentang kayu yang direncanakan sehingga masalah bentang kayu dapat teratasi, oleh karena itu pemilihan macam sambungan harus sesuai dengan penggunaanya sehingga mudah dikerjakan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat mekanik sambungan jari tegak (finger butt joint) kayu yang meliputi kuat lentur. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental. Dalam Penelitian ini dilakukan uji pendahuluan untuk mengetahui sifat fisik dan mekanika kayu kruing. Uji pendahuluan meliputi uji : kadar air, uji lentur dan uji geser. Kemudian dari hasil uji pendahuluan dapat digunakan untuk menentukan panjang kritis (Lcr) benda uji. Jumlah benda uji kuat lentur adalah 12 buah balok kayu dengan tiga variasi, masing-masing variasi dibuat 3 balok uji yaitu balok tanpa sambungan dan sambungan jari tegak (finger butt joint) 1 ; 2 dan 3. Pengujian dilakukan dengan memberikan beban statik pada jarak sepertiga bentang, pembebanan dihentikan apabila balok telah mengalami kerusakan. Hasil pengujian kayu kruing diperoleh nilai kadar air 13,54 %, berat jenis 0,69 gr/cm3, kuat geser sejajar serat 65,23 kg/cm2, kuat lentur 1142,6 kg/cm2. Hasil pengujian kuat lentur kayu tanpa sambungan dan kuat lentur dengan sambungan jari tegak (finger butt joint)1 ; 2 dan 3 adalah berturut turut sebagai berikut : 720,196 kg/cm2 ; 145,660 kg/cm2 ; 192,530 kg/cm2 ; 255,154 kg/cm2. Hasil dari analisis modulus elastisitas kayu tanpa sambungan dan modulus elastisitas dengan sambungan jari tegak (finger butt joint) 1 ; 2 dan 3 adalah berturut turut sebagai berikut : 132681,276 kg/cm2 ; 81147386 kg/cm2 ; 87325,429 kg/cm2 ; 102760,709 kg/cm2. Sehingga dapat disimpulkan bahwa sambungan jari tegak (finger butt joint) 3 menjadi alternatif yang lebih baik dibandingkan dengan sambungan jari tegak (finger butt joint) 1 dan sambungan jari tegak (finger butt joint) 2. Hal ini disebabkan sambungan jari tegak (finger butt joint) 3 menggunakan jumlah pryda claw nailplate lebih banyak sehingga mempunyai nilai kuat lentur yang lebih besar dibandingkan sambungan jari tegak (finger butt joint) 1 dan sambungan jari tegak (finger butt joint) 2. Kata kunci : kuat lentur, sambungan jari tegak (finger butt joint), modulus elastisitas
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di negara kita Indonesia penggunaan kayu pada bangunan konstruksi banyak
digunakan antara lain untuk pekerjaan kusen, pintu, jendela, kuda – kuda, gording,
atap, stager, bekesting, plafon. Karena di negara kita kayu mudah didapat, maka
dari itu menyebabkan tereksplorasinya hutan secara besar – besaran yang
berdampak terhadap keseimbangan ekosistem alam, hutan mejadi gundul, yang
menyebabkan banjir dan tanah longsor pada musim hujan .
Kebutuhan kayu untuk konstrusi perumahan tetap besar bahkan semakin
berkebang pesat, karena kayu merupakan salah satu bahan konstruksi yang
mempunyai berat jenis ringan dan dapat dikerjakan menggunakan alat yang
sederhana, sehingga tiap pekerjaan konstrusi rumahan tidak terlepas penggunaan
bahan baku kayu.
Semakin berkembangnya pemakaian kayu, sehingga menyebabkan harga kayu
semakin mahal terutama kayu yang berdimesi besar dan panjang, sedangkan
panjang kayu yang tersedia dipasaran sangatlah terbatas. Sehingga timbul
pemikiran untuk nengatasi masalah panjang bentang tersebut menggunakan
sambungan.
Dalam dunia kontruksi perumahan bentang kayu yang cukup panjang sangat
penting sekali terutama dalam pekerjaan kuda – kuda, gording, atap, lisplang,
bekisting. Pada umumnya bentang kayu yang panjang memiliki satu, dua bahkan
lebih sambungan, padahal sambungan itu sendiri merupakan titik terlemah dari
sambungan kayu. Dengan cara menyambung beberapa kayu menjadi satu kesatuan
bentang yang utuh dan panjang sesuai dengan bentang kayu yang direncanakan
sehingga masalah bentang kayu dapat teratasi, oleh karena itu pemilihan macam
sambungan harus sesuai dengan penggunaanya sehingga mudah dikerjakan
Dengan adanya sambungan tersebut nasalah panjang bentang pada konstruksi kayu
dapat reratasi dari segi ekonomisnya sangatlah menguntungkan. Dalam menyusun
sambungan konstruksi kayu umumnya terdiri dari dua batang kayu atau lebih yang
masing - masing saling disambungkan hingga kokoh. Sambungan adalah dua
batang kayu atau lebih yang saling disambungkan satu sama lain, sehingga
menjadi batang kayu yang panjang. Jenis sambungan yang sering digunakan dalam
pekerjaan tersebut antara lain: sambungan jari tegak (butt Joint), sambungan
miring (Scraf Joint), sambungan jari (Finger Joint). Dalam penelitian ini hanya
meninjau untuk jenis sambungan jari tegak (Finger Butt Joint)
Sambungan pada konstruksi bangunan, baik itu beton, baja ataupun kayu
merupakan hal penting yang harus diperhatikan pada konstrusi tersebut. Oleh
karena itu dalam penelitian ini diharap dapat diketahui kuat lentur dari kekuatan
sambungan jari tegak (Finger Butt Joint) dengan perbandingan panjang arah
horisontal karena sambungan tersebut sangat mudah dikerjakan dan biasa dipakai
dalam pekerjaan konstruksi kayu, sehingga baik untuk diteliti.
1.2 Rumusan Masalah
Kebutuan akan kayu dengan bentang yang panjang memerlukan akan sambungan
dengan kekuatan yang tinggi maka perlu dilakukan penelitian terhadap jenis
sambungan yang digunakan sehingga memperoleh kekuatan yang diinginkan.
Dalam penelitian ini dipilih sambungan jari tegak (finger butt joint) mengunakan
alat sambung pryda jenis Claw naillplate dan perekat penol epoxy untuk
mengetahui seberapa besar kuat lentur yang dihasilkan.
1.2 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
a. Bahan yang digunakan adalah kayu kalimantan jenis Kruing.
b. Alat sambung yang digunakan adalah plat Pryda jenis Claw Naillplate dengan
tipe 6C2 dengan panjang 15,42 cm dan lebar 5,14 cm tebal 0,1 cm dan perekat
penol epoxy
c. Jenis sambungan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sambungan jari
tegak (finger butt joint) dengan perbandingan : 1 : 8 dari lebar kayu.
1.3 Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitihan mengetahui sifat mekanik pelat baja yang dapat
menghasilkan kuat lentur maksimum pada sambugan jari tegak (Finger Butt Joint)
mengunakan pelat baja claw nailplate dengan penambahan perekat Penol Epoxy.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfat dari penelitian ini adalah:
a. Manfaat Teoritis:
Dapat mengetahui pengaruh sifat mekanik kayu meranti berupa kuat lentur
dengan menggunakan sambungan jari tegak (Finger Butt Joint) mengunakan
alat sambung plat claw nailplate, dengan penambahaan perekat Penol Epoxy.
b. Manfaat Praktis:
Memberi alternatif pertimbangan pengunaan alat sambung pelat baja claw
nailplate dari sambungan jari tegak (Finger butt joint), kususnya dalam
penyediaan bentang yang ada.
BAB 2
LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Pustaka
Pembangunan penyediaan fasilitas sarana fisik di Indonesia mengalami
peningkatan yang mengakibatkan semakin bertambahnya kebutuhan kegunaan
kayu sebagai bahan bangunan. Apabila ditinjau dari segi arsitektur bangunan kayu
mempunyai nilai estetika yang tinggi, dan ditinjau dari segi struktur bangunan
kayu lebih aman terhadap bahaya gempa. Disamping itu kayu sebagai bahan yang
dapat diremajakan, kayu juga menjadi bahan banguan yang relatif ekonomis.
Kayu merupakan hasil hutan dan salah satu sumber kekayaan alam bangsa
Indonesia, kayu merupakan bahan mentah dari alam yang mudah diproses untuk
digunakan sesuai dengan kemajuan teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat yang
tidak terdapat pada bahan-bahan lain, diantaranya memiliki kekuatan tarik dan
kekuatan tekan yang hampir seimbang, kayu mudah dibentuk dan dapat diperoleh
dimana saja (Dumanauw, 1993).
Menurut Benny Puspantoro (2002), Kayu sebagai bahan bangunan mempunyai
sifat yang menguntungkan dan merugikan. Sifat yang menguntungkan dari kayu
adalah :
a. Mudah didapat dan relatif murah harganya dibandingkan dengan harga bahan
bangunan lain seperti beton, dan baja.
b. Mudah dikerjakan tanpa alat-alat berat khusus, misalnya mudah dipotong,
dihaluskan, diukir ataupun disambung sabagai suatu konstruksi.
c. Bentuknya indah alami sehingga sering diekspose serat-seratnya sebagai hiasan
ruang.
d. Isolasi panas, sehingga rumah yang banyak menggunakan bahan kayu akan
terasa sejuk nyaman.
e. Tahan zat kimia, seperti asam atau garam dapur.
f. Ringan, mengurangi berat sendiri dari bangunan, sehingga dapat menghemat
ukuran pondasinya.
g. Serba guna, artinya dapat dipakai sebagai konstruksi bangunan, seperti kuda-
kuda atap, langit-langit, pintu jendela, tiang atau dinding, selain itu dapat juga
untuk alat bantu kerja sementara seperti bekesting untuk cor beton, bouwplank,
tangga kerja dan lain sebagainya.
Sifat yang merugikan dari kayu yaitu:
a. Mudah terbakar dan menimbulkan api, sehingga rumah yang banyak memakai
bahan kayu kalau terbakar sulit dipadamkan karena api mudah menjalar dari
satu tempat ke tempat lainnya melalui bahan kayu ini.
b. Kekuatan dan keawetan kayu sangat tergantung dari jenis dan umur pohonnya,
sedang kayu yang ada diperdagangan sulit ditaksir umurnya.
c. Cepat rusak oleh pengaruh alam, hujan/air menyebabkan kayu cepat lapuk,
panas matahari menyebabkan kayu retak-retak.
d. Dapat dimakan serangga-serangga kecil sepertai rayap, bubuk dan kumbang.
Dapat berubah bentuknya, menyusut atau memuai, tergantung kadar air yang
dikandungnya. Bila kandungan airnya banyak kayu akan memuai, sebaliknya
kalau kering kayu akan menyusut (Puspantoro, 1992).
2.1.1 Sifat Fisik Kayu
a. Higroskopis
Kayu dapat menyerap atau melepaskan kadar air (kelembaban) sebagai
akibat perubahan kelembaban dan suhu udara disekelilingnya. Makin
lembab udara disekitarnya makin tinggi pula kelembaban kayu sampai
tercapai keseimbangan dengan udara disekitarnya, Pada kondisi
kelembaban kayu sama dengan kelembaban udara disekelilingnya disebut
kandungan air keseimbangan (EMC = Equilibrium Moisture Content).
b. Arah Serat
Arah serat adalah arah umum sel-sel kayu terhadap sumbu batang
pohon. Arah serat dapat dibedakan menjadi serat lurus, serat berpadu,
serat berombak, dan serat diagonal (serat miring). Semua kayu bersifat
anisotropik, yaitu memperlihatkan sifat-sifat yang berlainan jika diuji
menurut arah seratnya.
c. Berat dan Berat Jenis
Berat suatu kayu tergantung dari jumlah zat kayu, rongga sel, kadar air
dan zat ekstraktif didalamnya. Berat jenis kayu berbanding lurus dengan
BJ-nya, yang berkisar antara BJ minimum 0,2 (kayu balsa) sampai BJ
1,28 (kayu nani), semakin tinggi BJ-nya, kayu semakin berat dan semakin
kuat pula. Berdasarkan berat jenisnya, jenis kayu dapat digolongkan ke
dalam kelas-kelas. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Hubungan antara berat jenis kayu dengan kelas berat kayu Kelas Berat Kayu Berat Jenis
Sangat berat
Berat
Agak berat
Ringan
Lebih besar dari 0,90
0,75 - 0,90
0,60 - 0,75
Lebih kecil dari 0,60
(Sumber : Dumanauw, 1993:18)
d. Keawetan
Keawetan adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari luar seperti
jamur, rayap, bubuk dll. Keawetan kayu tersebut disebabkan adanya zat
ekstraktif yang terbentuk pada saat kayu gubal berubah menjadi kayu
teras yang merupakan unsur racun bagi hewan perusak kayu.
e. Warna
Kayu yang beraneka warna macamnya disebabkan oleh zat pengisi warna
dalam kayu yang berbeda-beda.
f. Tekstur
Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam-macam dan
susunan dinding selnya terdiri dari senyawa kimia berupa selulosa dan
hemi selulosa (karbohidrat) serta lignin (non karbohidrat). Berdasarkan
teksturnya, kayu digolongkan kedalam kayu bertekstur halus (contoh:
giam, kulim dll), kayu bertekstur sedang (contoh: jati, sonokeling dll), dan
kayu bertekstur kasar (contoh: kempas, meranti dll).
2.1.2 Sifat Mekanik Kayu
Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu ialah kemampuan kayu untuk menahan
muatan dari luar. Maksud muatan dari luar ialah gaya-gaya diluar benda yang
mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda
(Dumanauw, 2001).
Dalam Wiryomartono (1976), karena kayu bersifat anisotrop maka sifat
mekaniknya ke berbagai arah serat berbeda, antara lain disebutkan :
a. Kayu lebih kuat mendukung gaya tarik sejajar serat daripada tarik menurut
arah tegak lurus serat ( Ft // > Ft ^ ).
b. Kayu lebih kuat mendukung gaya desak sejajar serat daripada desak menurut
arah tegak lurus serat (Fc // > Fc ^ ).
c. Kayu lebih kuat mendukung gaya tarik daripada gaya desak pada arah sejajar
serat (Ft // > Fc // ).
d. Kayu lebih kuat mendukung gaya geser tegak lurus arah serat daripada geser
searah arah serat ( Fv ^ > Fv // ).
e. Kayu mempunyai dukungan lentur yang lebih besar daripada dukungan desak.
2.1.3 Macam Penggunaan Kayu
Pengunaan kayu harus sesuai dengan sifat kayu tersebut dan memenuhi
persyaratan teknis yang diperlukan. Jenis-jenis kayu dan persyaratan untuk tujuan
pemakaian tertentu antara lain dapat dikemukan sebagai berikut :
a. Industri Kertas
Persyaratan teknis : lunak, mudah dikerjakan.
Jenis kayu : bambu, cemara, firs, pinus dan tumbuhan berdaun jarum lainnya.
b. Veneer biasa
Persyaratan teknis : kayu bulat berdiameter besar, bulat, bebas cacat dan
beratnya sedang.
Jenis kayu : kruing merah, kruing putih, nyatoh, ramin, agathis, benuang.
c. Bangunan (Konstruksi)
Persyaratan teknis : kuat, keras, berukuran besar dan mempunyai keawetan
alam yang tinggi.
Jenis kayu : balau, bangkirai, belangeran, cengal, giam, jati, kapur, kempas,
keruing, lara, rasamala.
d. Mebel
Persyaratan teknis : berat sedang,dimensi stabil, dekoratif, mudah dikerjakan,
mudah dipaku, dibubut, disekrup, dilem dan dikerat.
Jenis kayu : jati, eboni, mahoni, rengas, ramin, meranti, sonokeling.
e. Lantai
Persyaratan teknis : keras, daya abrasi tinggi, tahan asam, mudah dipaku dan
cukup kuat.
Jenis kayu : balau, bangkirai, belangeran, bintangur, bongin, bungur, jati,
kuku.
f. Bahan Bakar ( Arang )
Persyaratan teknis : Berat jenis tinggi.
Jenis Kayu : bakau, kesambi, walikukun, cemara, gelam, gofasa, johar, puspa.
2.1.4 Alat Sambung
Pengertian alat sambung adalah suatu bahan yang digunakan untuk menyatukan
dua permukaan kayu, dengan mengikat permukaan batang kayu menggunakan
berbagai jenis alat sambung. Berdasarakan jenisnya alat sambung dapat
digolongkan sebagai berikut :
a. Perekat, beberapa contoh perekat yaitu :
1). Perekat Termoplastis, yaitu : Cellulose Adhesive, Acrylie Resin Adhesive,
Polyvinyl Adhesive.
2). Perekat Termosetting, yaitu Urea Formaldehyde Resin, Phenolic Resin,
Resorsiol Resin.
3). Perekat yang diperoleh dari hasil exploitasi/pengolahan sumber daya alam,
contoh perekat alam seperti : glutin dan gassein.
4). Perekat sintesis terdiri dari :
a). VA-resinoid dispersion atau lem putih.
b). Perekat kondensasi, terdiri dari cairan dan zat pengeras.
5). Fenol Epoxy, penol epoxy terdiri dari dua macam komponen yaitu komponen
perekat (resin) dan komponen pengeras (hardener).
b. Sambungan baut
Baut sering digunakan sebagai penyambung karena mudah didapat, mudah
dalam pelaksanaanya, tersedia banyak ukuran, dan dapat dibongkar pasang.
c. Sambungan paku
Penggunaan paku sebagai alat sambung cukup efektif karena :
1). Perlemahan kekuatan lentur yang diakibatkan sambungan paku relatif kecil.
2). Ekonomis karena harga paku relatif murah.
3). Efisien dalam pergerjaan, karena mudah didapat, dan tidak perlu tenaga ahli
dalam pemasanganya.
d. Sambungan pasak
Beberapa jenis pasak adalah :
1). Pasak kayu
Salah satu jenis pasak kayu adalah pasak kubler, keuntungan pasak kubler
adalah pasak dapat memindahkan gaya yang lebih besar, dan deformasi
sambungan relatif kecil.
2). Pasak cincin bergigi
e. Sambungan Gigi
Bila pada kuda-kuda konvensional umum dipakai sambungan gigi, maka pada
kuda-kuda konstruksi saat ini menggunakan paku atau pelat baja penyambung
(pelat konektor) yang lain. Banyak ragam pelat paku dan sejenisnya seperti
”gang nail” oleh J. Celvit Juriet pada tahun 1955, dan dipatenkan pertama kali
pada tahun 1959. Dipasaran saat ini beredar pelat baja konektor yang diproduksi
oleh Pryda Australia yaitu Pryda Nailplate, yang merupakan pelat baja galvanis
berpaku dan bergerigi. Ada dua jenis pelat baja Pryda yaitu Knuckle Nailplate
yang pemasanganya cukup dipaku, dan Claw Nailplate pemasanganya dengan
cara memberikan tekanan pada pelat baja tersebut hingga gerigi terbenam
secara merata pada kedua permukaan kayu yang disambung, dengan
menggunakan peralatan khusus (Suhardjono, 1994).
2.1.5 Pengertian Sambungan Jari Tegak (finger Butt joint)
Sambungan jari tegak (finger butt joint) merupakan salah satu jenis sambungan
yang digunakan untuk menyatukan dua atau lebih batang balok kayu, agar
diperoleh batang balok kayu yang sesuai dengan panjang bentang yang
direncanakan.
Menurut Tyas Nugroho (2008). Dari hasil pengujian kuat lentur sambungan jari
tegak (finger butt joint) 1:2, 1:4, 1:8 berturut-turut sebagai berikut: 115,541
kg/cm2; 151,014 kg/cm2; 282,791 kg/cm2. dan besarnya modulus elastisitas
berturut-turut sebagai berikut: 78122,62 kg/cm2 ;79257,39 kg/cm2; 80333,91
kg/cm2. Berdasarkan hasil pengujian disimpulkan bahwa sambungan jari tegak 1:8
menjadi alternatif yang lebih baik dibandingkan dengan sambungan jari tegak 1:2,
sambungan jari tegak 1:4.
Berdasarkan hasil penelitian terdahulu maka dalam penelitian ini menggunakan
sambungan jari tegak (finger butt joint) dengan panjang kemiringan 1:8, dan akan
dicari jumlah pelat pryda claw nailplate yang efektif yang dapat menghasilkan
kuat lentur maksimum.
2.1.6 Pryda Claw Nailplate
Pryda Australia merupakan pabrik industri dibidang konstruksi atap bangunan
yang berasal dari Australia. Pryda telah mengembangkan teknologi rangka atap
baja ringan dan penggunaan pelat baja galvanis bergigi runcing yang disebut
Pryda Claw Nailplate sebagai alat sambung balok kayu.
Dalam Pryda Training Manual (2008). Ukuran claw nailplate untuk sambungan
batang kayu lurus tersedia dalam 30 ukuran, yang disajikan dalam bentuk kode
angka dan huruf. Misalnya 4C3 ; 4 (empat) menyatakan panjang 4 inch ; C
merupakan kode dari claw nailplate ; dan 3 (tiga) menyatakan lebar 3 inch.
Dalam penelitian ini digunakan claw nailplate 6C2 disesuaikan dengan dimensi
kayu yang digunakan yaitu ; 6 cm x 10 cm.
Keunggulan dari pelat ini adalah :
a. Penyebaran beban lebih merata karena luasnya menyamai muka kayu.
b. Lebih awet dan tidak memerlukan perawatan karena terbuat dari baja.
c. Perlemahan akibat alat sambung relatif kecil, karena mengunakan gigi-gigi
kecil seperti paku.
d. Konstruksi lebih kaku, dan berkekuatan tinggi karena terbuat dari baja.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Kriteria Perencanaan Balok
Berdasarkan teori mekanika untuk tegangan geser balok tampang segi empat yang
dibebani gaya tranversal statik akan timbul tegangan dan regangan internal.
Sebagai bentuk perilaku perlawanan balok (Timoshenko dan Gere,1996).
Untuk mencari besarnya kuat lentur perlu diperhatikan momen yang terjadi pada
saat pembebanan. Gambar 2.1 berikut menggambarkan momen yang terjadi pada
saat pembebanan.
1/3 L 1/3 L
p/2 p/2
Mmax = 1/6 pl
1/3 L
BMD
SFD
Gambar 2.1 Kondisi Pembebanan
Sedangkan pada Gambar 2.2 berikut menggambarkan distribusi tegangan.
Gambar 2.2 Distribusi tegangan
Perhitungan kesetimbangan statis balok bertumpu sederhana untuk kondisi
pembebanan seperti pada Gambar 2.1 menggunakan Persamaan 2.1-2.6.
RA = DA = 1/2P dan RB = DB 1/2P ……………………………….…………..(2.1)
Mmaks = 1/6.P.L .……………………………………………………………....(2.2)
Hubungan tegangan-regangan terhadap perilaku balok yang dibebani beban
dengan arah tranversal sumbu longitudinal diperoleh :
IyM .
=s ……………………………………………………………………...(2.3)
yI
LP.
6/1.s
= …...………………………………………………………..…..(2.4)
yLI
P.6/1
.s= ……………………………………………………………….…..(2.5)
Tegangan geser dinyatakan dalam bentuk rumus sebagai berikut :
bIQV..
=t ……………………………………………………………….………(2.6)
dengan :
V = gaya geser
σ = tegangan normal akibat lentur (Mpa)
M = momen lentur (Nmm)
Y = jarak titik tinjau dalam penampang terhadap garis netral tampang (mm)
I = momen inersia penampang (1/12 bh3) (mm4)
τ = tegangan geser akibat lentur (Mpa)
Q = momen pertama pada kedalaman yang ditinjau terhadap garis netral (mm3)
= b . ½ h . ½ y = b ½ h . ¼ h = 1/8 b h2
b = lebar balok (mm)
2.2.2 Panjang Kritis Balok
Pada kondisi pembebanan terpusat dengan jarak 1/3 dari jarak tumpuan maka
perhitungan panjang kritis balok terjadi kegagalan lentur dan geser secara
bersamaan ditentukan dengan Persamaan 2.7.
ts.8..6 h
Lcr = ……………………………...........…………………………….....(2.7)
dengan Lcr = panjang kritis balok terjadi lentur dan geser (mm), σ = tegangan
lentur (Mpa), h = tinggi balok (mm), dan τ = tegangan geser (Mpa).
2.2.3 Kadar Air
Kadar air kayu merupakan kandungan banyaknya air didalam kayu, yang
dinyatakan sebagai persentase dari berat kayu kering oven. Kadar air berdasarkan
Tata cara Perencanaan Stuktur Kayu Untuk Bangunan Gedung dihitung
menggunakan Persamaan 2.18.
( )%100x
W
WWm
d
do -= ...................……………………………....……........ ...(2.8)
dengan : m = kadar air benda uji (%)
oW = berat benda uji sebelum dikeringkan (gram)
dW = berat benda uji setelah dikeringkan (gram)
2.2.4 Kerapatan
Kerapatan adalah perbandingan berat kadar air awal dengan volume. Berdasarkan
Tata cara Perencanaan Stuktur Kayu Untuk Bangunan Gedung dihitung
menggunakan Persamaan 2.9.
wr = w
w
V
m...................…................…………………………………...............(2.9)
dengan:
wr = kerapatan pada benda uji pada kadar air w (g/cm³)
m w = massa benda uji pada kadar air w (g)
V w = volume benda uji pada kadar air w (cm³)
2.2.5 Berat Jenis
Berat jenis kayu adalah perbandingan berat kayu terhadap volume air yang sama
dengan volume kayu tersebut dengan menggunakan berat kayu kering sebagai
dasar. Setiap jenis kayu mempuyai berat yang berbeda, berkisar antara 0,2-1,28.
Berdasarkan Tata cara Perencanaan Stuktur Kayu Untuk Bangunan Gedung
dihitung menggunakan Persamaan 2.10.
Gm = ( )[ ]100/11000 mp+
............…………………………………...…...........(2.10)
dengan :
Gm = berat jenis
p = kerapatasn kayu
m = kadar air
2.2.6 Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas merupakan sifat elastis kayu yang penting sebagai ukuran
ketahanan terhadap perpanjangan apabila kayu mengalami tarikan, atau
pemndekan apabila kayu mengalami tekanan selama pembebanan berlangsung
dengan kecepatan pembebanan konstan. Dalam hal ini yang menjadi tolak ukur
adalah besaran modulus elastisitas. Nilai modulus elastisitas (MOE) dapat dihitung
dengan Persamaan 2.11.
IELP
MOE..48
. 3
= …………………………………...........……………..…….(2.11)
dengan :
MOE = modulus elastisitas (Mpa)
P = beban maksimum (N)
L = panjang balok (mm)
δ = lendutan balok (mm)
I = momen inersia (mm4)
Untuk mencari modulus elastisitas berdasarkan defleksi maksimum, sehingga
modulus elastisitas dapat dicari menggunakan Persamaan 2.12.
Modulus Elastisitas (E) dd ..384
..5)43(
..24..2/1 4
22
t
ss
t I
LqaL
IaP
+-= (kg/cm2) .........(2.12)
dengan: P = beban maksimum (kg)
Ls = jarak tumpuan (cm)
q = berat sendiri sampel (kg/m)
It = momen inersia total penampang (cm4)
δ = defleksi balok (cm)
Perhitungan modulus elastisitas juga dapat dilakukan dengan menggunakan rumus
empiris. Perhitungan modulus elastisitas lentur (Ew) dilakukan dengan Persamaan
2.13-2.16 yaitu rumus estimasi kuat acuan :
7.016500GEw = MPa........................................................................................(2.13)
dimana :
G = berat jenis pada kadar air 15 % = ( )b
b
G
G
33,11-.......................................(2.14)
Gb = berat jenis dasar = ( )m
m
aG
G
265,011+......................................................(2.15)
( )30
30 ma
-= .....................................................................................................(2.16)
2.2.7 Lendutan Balok
Pembebanan lateral pada balok mengakibatkan terjadinya lendutan. Besarnya
lendutan maksimum yang terjadi akibat pembebanan terpusat dengan jarak 1/3 dari
jarak tumpuan, ditinjau dalam persamaan 2.17.
)43.(..24
. 22 aLIE
aPmak -=d ………………………………………..…………(2.17)
dengan :
δmak = lendutan maksimum (mm)
P = beban pada balok (N)
a = jarak beban terhadap tumpuan (mm)
L = panjan balok (mm)
E = modulus elastisitas balok (Mpa)
I = momen inersia (mm4)
2.2.8 Kuat Lentur
Kuat lentur adalah kekuatan untuk menahan beban mati maupun hidup selama
beban pukulan yang harus dipikul oleh kayu tersebut. (Dumanauw, 1990).
Kuat lentur (MOR) ditentukan dengan menggunakan persamaan 2.18-2.19.
untuk kondisi pembebanan terpusat ditengah bentang :
2..2
..3
tb
LPMOR mak= ..................…………………………………………............(2.18)
untuk kondisi pembebanan terpusat dengan jarak 1/3 dari jarak tumpuan :
2...3
hbap
MOR = .......................……………………………………..........…......(2.19)
dengan :
MOR = kuat lentur benda uji (MPa)
Pmak = beban maksimum yang bekerja pada benda uji (N)
L = panjang benda uji (mm)
b = lebar benda uji (mm)
t = tebal benda uji (mm).
a = jarak tumpuan terhadap baban (mm)
h = tinggi balok (mm)
Untuk mencari besarnya kuat lentur perlu diperhatikan momen yang terjadi pada
saat pembebanan. Gambar 2.3 berikut menggambarkan bidang geser dan bidang
momen yang terjadi pada saat pembebanan.
1/3 L 1/3 L
p/2 p/2
Mmax = 1/6 pl
1/3 L
BMD
SFD
Gambar 2.3 Diagram Bidang Geser dan Bidang Momen
Dari Gambar 2.3 terlihat bahwa momen mencapai maksimum pada tengah
bentang, kuat lentur yang dicari merupakan kuat lentur yang terjadi pada momen
maksimum, sehingga digunakan Persamaan 2.20.
Kuat Lentur ( Fb )t
s
t I
yaPLq
IyM
÷øö
çèæ +
==..2/1..
81
.2
( kg/cm2 ) ......................(2.20)
dengan:
P = beban maksimum (kg)
M = momen maksimum (kg.cm)
Ls = jarak tumpuan (cm)
It = momen inersia total penampang (cm4)
q = berat sendiri sampel (kg/cm)
y = ordinat titik berat (cm)
2.2.9 Balok Komposit
Balok komposit adalah balok yang terdiri atas lebih dari satu bahan. Sebagai
contoh, balok sandwich yang terdiri atas dua muka tipis dari bahan berkekuatan
relatif tinggi yang dipisahkan oleh sebuah inti tebal dari bahan berkekuatan relatif
rendah. Karena pada bagian muka mempunyai jarak terbesar dari sumbu netral (
dimana tegangan lentur terbesar ), maka bagian tersebut berfungsi seperti flens
pada balok I. Inti berfungsi sebagai pengisi dan memberikan dukungan pada muka
serta menstabilkan terhadap kerut atau tekuk.
Modulus elastisitas bahan yang jauh lebih besar E2 > E1 ( sehingga n>1 ) akan
mempengaruhi momen inersia penampang. Hal ini mengakibatkan penampang
pada balok mengalami transformasi yang mana tegangan pada bahan sebanding
dengan modulus elastisitasnya, dan dapat diasumsikan bahwa tegangan normal di
inti dapat diabaikan sehingga bahan dapat beraksi sebagai kesatuan utuh untuk
menahan semua tegangan lentur.
Perhitungan tegangan tertransformasi pada balok komposit dapat menggunakan
Persamaan 2.21 sebagai berikut:
nI
yM
T
..
=s .......................................................................................................(2.21)
dengan:
σ = tegangan lentur (MPa)
M = momen lentur (Nmm)
y = jarak titik tinjau dalam penampang terhadap garis netral tampang (mm)
IT = momen inersia tertransformasi (mm4)
n = rasio modulus elastisitas bahan )(1
2
E
E
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Tinjauan Umum
Penelitian ini dilakukan untuk memberikan alternatif efektif dalam penempatan
dan penggunaan jumlah alat sambung pelat baja Pryda Claw Nailplate,
menggunakan sambungan jari tegak ( finger Butt joint ) yang diujikan untuk
mendapatkan kuat lentur maksimal, dan untuk mengetahui sifat kuat lentur
sambungan jari tegak ( finger Butt joint ) menggunakan alat sambung pelat baja
dari Pryda Australia jenis claw nail plate dengan penambahan Penol Epoxy
sebagai perekat.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental laboratorium. Metode
eksperimental laboratorium merupakan penelitian yang berusaha untuk mencari
pengaruh variabel tertentu terhadap variabel yang lain dalam kondisi terkontrol
secara ketat dan dilakukan di laboratorium dengan urutan kegiatan yang sistematis
dalam memperoleh data, sampai data tersebut berguna sebagai dasar pembuatan
keputusan/kesimpulan.
Dalam penelitian ini terdapat dua variabel, yaitu Variabel Terikat dan Variabel
bebas. Variabel terikat dari penelitian ini adalah nilai kuat lentur dari balok,
sedangkan Variabel bebasnya adalah varasi penempatan dan jumlah pelat baja
pada sambungan jari tegak (finger Butt joint)
3.2. Bahan Penelitian
3.2.1. kayu
Kayu yang digunakan untuk penelitian adalah kayu kruing. Kayu kruing ini
mudah didapat dipasaran dengan harga yang terjangkau dan permukaan
kayunya memiliki karakteristik halus. Kayu kruing yang digunakan sebagai
sampel penelitian berukuran 6/10 x 220 cm, dengan jarak antar tumpuan 200
cm.
3.2.2. Perekat
Bahan perekat yang digunakan jenis perekat Termosetting yang dapat mengeras
pada suhu kamar, yaitu : Penol epoxy.
Penol Epoxy terdiri dari dua macam komponen yaitu komponen perekat (resin)
dan komponen pengeras (hardener). Komponen resin adalah cairan bening tidak
berbau, lebih cair dibandingkan dengan komponen hardener. komponen hardener
adalah cairan berwarna kuning transparan liat.
3.2.3. Pelat Sambung
Pelat sambung yang digunakan adalah pelat baja yang diproduksi oleh Pryda
Australia jenis Claw Nail Plates yang terbuat dari pelat baja bergerigi. Gerigi pada
pelat ini berfungsi sebagai pengikat batang kayu, sehingga kayu dapat tersambung
dan terikat kuat satu dengan yang lainya, sehingga mampu menahan gaya tarik dan
gaya tekan.
3.3. Peralatan Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian dibedakan menjadi dua kelompok,
yaitu: Peralatan Pembuatan benda uji dan peralatan pengujian sifat fisika dan
mekanika balok.
3.3.1. Peralatan Pembuatan Benda Uji
a. Mesin gergaji (circular panel saw), untuk membelah dan memotong bahan
baku sesuai dengan ukuran yang direncanakan.
b. Meteran, digunakan untuk mengukur panjang, lebar, dan tinggi bahan baku.
c. Alat untuk pembuatan benda uji pendahuluan dan balok kayu dengan
sambungan jari tegak (finger butt joint) adalah : jangka sorong, penggaris siku,
spidol, pahat, palu, ketam. dan kikir.
d. Gergaji, digunakan untuk pembuatan benda uji pendahuluan dan balok kayu
dengan sambungan jari tegak (finger butt joint).
Peralatan pembuatan benda uji dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Palu, penggaris siku, pahat, kikir, gergaji
3.3.2 Peralatan Pengujian Sifat Fisika dan Mekanika Balok a. Jangka sorong dengan ketelitian 0,01 mm, digunakan untuk mengukur dimensi
kayu benda uji.
b. Timbangan Digital
Digunakan untuk pengukuran berat benda uji dalam pengukuran kerapatan dan
kadar air benda uji pendahuluan dengan ketelitian sampai 1 gram, Timbangan
elektrik dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Timbangan Elektrik
c. Oven
Untuk mengeringkan kayu pada uji pendahuluan digunakan oven dengan
kapasitas 200οC. Pengeringan benda uji dengan oven dihentikan setelah berat
kering benda uji telah stabil. Oven dapat dilihat pada Gambar 3.3
.
Gambar 3.3 Oven kapasitas 200 οC
d. Universal Testing Machine (UTM)
Digunakan untuk mengetahui sifat mekanika kayu dengan menguji kuat geser
kayu, alat ini menggunakan sistim hidrolis untuk memberikan gaya tekan pada
benda uji. Universal testing machine (UTM) dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Universal Testing Machine (UTM)
3.3.3 Peralatan Untuk Pengujian Balok Sambungan a. Hidraulic Jack dan Loading Frame
Alat ini digunakan untuk menguji kuat lentur benda uji kayu. Hidraulik jack
merupakan alat yang memberi beban pada benda uji, dengan kapasitas beban
maksimal yang mampu dihasilkan hidraulic jack adalah 25 ton. Loading frame
berupa portal segi empat yang terbuat dari baja dengan balok portal yang dapat
diatur ketinggiannya. Hidraulic jack dan loading frame dapat dilihat pada
Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Hidraulic Jack dan Loading Frame
b. Hidraulic Pump
Alat ini digunakan untuk memompa hidraulic jack agar menekan benda uji,
dengan cara menggerakan tuas tangkai hidraulic pump keatas dan kebawah,
hidraulic pump dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Hydraulic Pump
c. Load Cell
Alat ini digunakan untuk mengetahui interval pertambahan beban pada
pengujian kapasitas kuat lentur kayu kruing. Kapasitas alat ini adalah 20 ton
dan 50 ton. Load cell dapat dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Load Cell
d. Dial Gauge
Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya lendutan yang terjadi. Dial gauge
yang dipakai merek Mitutoyo dengan kapasitas maksimal 20 mm dengan
ketelitian 0,01 mm. Dial gauge dapat dilihat pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Dial Gauge
e. Tranducer
Alat ini digunakan untuk membaca secara digital data interval pertambahan
beban secara bertahap dengan penambahan beban 50 kg. Tranducer dapat
dilihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Tranducer
f. Jangka Sorong
Digunakan untuk mengukur dimensi batang kayu dengan ketelitian 0,05 mm,.
jangka sorong dapat dilihat pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Jangka Sorong ketelitian 0,05 mm
3.4. Benda Uji
3.4.1. Benda Uji Pendahuluan
Ukuran dan bentuk benda uji untuk pengujian sifat fisika dan mekanika kayu
mengikuti standar ISO (Internasional Standard Organization), meliputi benda uji
kerapatan dan kadar air, kuat tekan sejajar serat dan kuat tekan tegak lurus serat,
kuat geser sejajar serat, kuat lentur (MOR) dan Modulus elastisitas (MOE). setiap
pengujian dilakukan perulangan sebanyak 3 kali sehingga jumlah total pengujian
beban adalah 9 spesimen, seperti terlihat dalam Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Benda Uji Pendahuluan
No Jenis Pengujian Jumlah
1 Kerapatan dan Kadar air 3
2 Kuat Tekan Sejajar Serat 3
3 Kuat Geser 3
4 Kuat Lentur (MOR) dan Modulus Elastisitas (MOE) 3
Jumlah 12
3.4.2. Benda Uji Balok Kayu
Benda uji balok kayu dibuat sebanyak 12 buah dengan empat macam variasi dan
masing-masing variasi dibuat 3 buah balok uji., yaitu: balok tanpa sambungan
(BTS), dan balok dengan sambungan jari tegak (finger butt joint) kemiringan 1:8,
variasi 1 (FBJ 1), variasi 2 (FBJ 2), variasi 3 (FBJ 3).Benda uji dapat dilihat pada
gambar 3.11.
Variasi 2. Sambungan Jari menggunakan pelat claw nailplate pada samping, dan sisi bawah batang kayu
Variasi I. Sambungan Jari menggunakan pelat claw nailplate pada samping batang kayu
Variasi 3. Sambungan Jari menggunakan pelat claw nailplate pada samping, sisi bawah dan sisi atas batang kayu
Profil Sambungan Jari tegak ( finger butt joint )
Pelat claw nailplateTipe 6C2 (15,42cm x 5,14cm )
Gambar 3.9 Benda Uji
Dalam penelitian ini perlu pembanding, pembanding tersebut adalah balok tanpa
sambungan, hal ini perlu untuk mengetahui perbedaan kuat lentur antara balok
sambungan dengan tanpa sambungan. penamaan-penamaan atau kode balok sudah
disebutkan diatas. Unuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2. Jumlah benda uji balok
Jenis Balok Kode
Benda Uji
Dimensi
cm
Jumlah Benda
Uji
Balok tanpa sambungan BTS 6 x 10 3
Balok Variasi 1 FBJ 1 6 x 10 3
Balok Variasi 2 FBJ 2 6 x 10 3
Balok Variasi 3 FBJ 3 6 x 10 3
Keterangan :
1. BT : Balok Tanpa Sambungan
2. FBJ 1 : Variasi 1 yaitu sambungan jari tegak (finger butt joint) dengan
perbandingan 1:8 dengan penambahan pryda claw nailplate tipe
6C2 pada kedua sisi tinggi batang kayu.
3. FBJ 2 : Variasi 2 yaitu sambungan jari tegak (finger butt joint) dengan
perbandingan 1:8 dengan penambahan pryda claw nailplate tipe 6C2
pada kedua sisi tinggi kayu, dan satu sisi lebar batang kayu.
4. FBJ 3 : Variasi 3 yaitu sambungan jari tegak (finger butt joint ) dengan
perbandingan 1:8 dengan penambahan pryda claw nailplate tipe 6C2
pada kedua sisi tinggi kayu, dan kedua sisi lebar batang kayu.
3.5 Tahapan Metodologi Penelitian
Tahapan metodologi penelitian merupakan susunan urutan kegiatan yang
dilaksanakan secara sistematis, logis dengan mempergunakan alat bantu ilmiah
yang bertujuan untuk memperoleh kebenaran suatau objek permasalahan.
Secara garis besar pelaksanaan penelitian dengan tahap-tahap sebagai berikut :
a. Tahap I : Tahap persiapan awal.
b. Tahap II : Tahap pemilihan bahan dan peralatan.
c. Tahap III : Tahap uji pendahuluan
d. Tahap IV : Tahap pemeriksaan kadar air sebelum pengujian
e. Tahap V : Tahap pembuatan benda uji kayu kruing
f. Tahap VI : Tahap pengujian.
g. Tahap VII : Tahap analisis pengujian.
3.5.1 Tahap Persiapan Awal
Tahap persiapan merupakan tahap untuk mempersiapkan segala sesuatu yang
terkait dengan masalah penelitian yang akan dilakukan, baik yang menyangkut
peralatan maupun bahan penelitian. Peralatan yang akan digunakan sebelumnya
diperiksa terlebih dahulu untuk mengetahui kelayakan alat dalam pelaksanaan
penelitian.
3.5.1.1 Tahap Pemilihan Bahan dan Peralatan
Bahan utama penelitian ini adalah kayu kruing dengan batang yang lurus,
berdimensi 6cm x 10 cm x 220 cm, tidak mempunyai cacat fisik dan tidak
mempunyai mata kayu dengan ukuran yang disyaratkan.
Peralatan yang digunakan adalah gergaji, serut kayu, mistar siku, palu, serta pensil
atau spidol.
3.5.2 Tahap Uji Pendahuluan
Tujuan dari tahap ini adalah untuk menentukan panjang benda uji kayu Lcr.
Tahap uji pendahuluan meliputi :
3.5.2.1 Tahap Pemeriksaan Kadar Air dan Berat Jenis Sebelum Pengujian
Kayu kruing yang telah dipilih kemudian dikeringkan dengan cara diangin-
anginkan selama kurang lebih dua minggu agar diperoleh kayu kruing yang kering
udara.
a. Pengujian Kadar Air
Banyaknya kandungan air pada kayu bervariasi tergantung dari suhu dan
kelembaban udara disekitarnya dan tergantung dari jenis kayu. Kadar air
besarnya bervariasi menurut jenis kayu dan perbedaan umur kayu. Kayu dari
mulai ditebang sampai siap dibuat produk akan mengalami penurunan kadar air.
Kayu kruing yang telah mencapai kering udara diperiksa kadar airnya di
Laboratorium Bahan Struktur Fakultas Teknik UNS agar memenuhi syarat
kadar lengas antara 12 % - 18 % atau rata-rata 15 %. Setelah kayu kruing
tersebut memenuhi syarat maka kayu kruing dapat dibuat benda uji.
Untuk mengetahui kadar air dan berat jenis kayu sebelum pengujian dilakukan
langkah-langkah sebagai berikut:
1) Masing-masing benda uji dipotong dengan ukuran panjang, lebar, dan tebal
kira-kira 2,5 cm x 2,5 cm x 2,5 cm.
2) Potongan kayu terebut kemudian dihitung volumenya dan ditimbang
sehingga didapatkan berat awal (Wo).
3) Kayu dikeringkan dalam oven selama 24 jam dengan suhu 105 oC.
4) Setelah 24 jam potongan kayu diambil dan ditimbang beratnya, didapat
berat kayu setelah kering oven (Wd).
Pengujian kadar air kayu dilakukan dengan menggunakan oven, jangka sorong dan
timbangan. Benda uji kadar air dapat dilihat pada Gambar 3.12.
2 0 m m20m
m
2 0 ± 5 m m
Gambar 3.12 Benda Uji Kadar Air Kayu Kruing
b. Tegangan Lentur
Pengujian kuat lentur kayu dilakukan dengan menggunakan alat uji lentur.
Benda uji kuat lentur dapat dilihat pada Gambar 3.13.
1 3 5 m m 1 3 5 m m
P
Gambar 3.13 Benda Uji Kuat Lentur
c. Tegangan Geser
Pengujian kuat geser kayu dilakukan dengan menggunakan alat UTM
(Universal Testing Machine). Benda uji geser kayu dapat dilihat pada Gambar
3.14.
20-25 mm
20-25 mm
20-2
5 mm
Gambar 3.14 Benda Uji Kuat Geser Kayu
3.5.3 Tahap Pembuatan Benda Uji Kayu Kruing
Kayu kruing dipotong menggunakan gergaji dengan ukuran 6 x 10 x 220 cm.
Dengan menggunakan pensil permukaan kayu kruing digambar sambungan jari
tegak (finger butt joint) dengan perbandingan panjang sambungan 1 : 8, jadi
panjang sambungan 8 b = 10 cm, sebanyak 9 buah sampel. Untuk lebih jelasnya
gambar sambungan jari tegak (finger butt joint) perbandingan 1 : 8, dapat dilihat
pada Gambar 3.15.
Sambungan jari tegak (finger butt joint) dengan perbandingan panjang sambungan 1 : 8.
Kemudian kayu digergaji sesuai dengan garis lukisan yang telah diukur.
Permukaan kayu pada sambungan kemudian diserut supaya memudahkan pada
waktu penyambungan. Setelah permukaan kayu pada sambungan digergaji dan
diserut, kemudian permukaan kayu yang akan disambung dilapisi menggunakan
penol epoxy dan diikat sementara menggunakan strapless kayu.
Setelah distreplus kemudian batang kayu diletakan pada mesin tekan dengan posisi
pelat pryda claw nailplates berada diatas permukaan kayu dan ditekan
menggunakan mesin tekan sampai semua mata gerigi terbenam rata pada
permukaan kayu. Untuk mengetahui model benda uji dapat dilihat pada Gambar
3.16.
Gambar. 3.15
Gambar 3.16 Sambungan jari tegak (finger butt joint) 1:8, menggunakan pryda claw nailplate dan perekat penol epoxy.
3.5.4 Tahap Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas
Beban dari luar mengakibatkan balok mengalami deformasi dan regangan
sehingga menimbulkan retak lentur di sepanjang bentang balok. Pada pengujian
lentur kayu ini pemberian beban dilakukan secara bertahap menggunakan alat
loading frame.
Alur pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas adalah sebagai berikut :
a. Setting alat, meliputi :
1) Menyiapkan alat-alat pengujian yang terdiri atas dial gauge, load cell,
transducer dan hidraulic jack.
2) Memasang benda uji kayu pada loading frame.
3) Memasang alat-alat pengujian dengan langkah sebagai berikut :
a) Memasang hidraulic jack pada loading frame, dipastikan stabil dan
tidak bergoyang.
b) Memasang load cell diantara kayu dan hidraulic jack, dipastikan
kedudukan alat stabil dengan 2 titik pembebanan pada jarak sepertiga
bentang bebas.
c) Memasang transducer yang sudah terpasang dengan trafo step-down
dan dihubungkan dengan load cell.
d) Memasang 2 buah dial gauge di tengah balok.
Pengujian balok dilakukan pada tumpuan sederhana sendi-rol dengan 2 titik
pembebanan pada jarak sepertiga bentang bebas. Diatas balok dipasang 2 buah
dial gauge pada tengah bentang kanan dan kiri. Pengujian balok dimulai dengan
memberikan beban awal dari 0 - 10 % perkiraan beban maksimum yang dapat
dicapai masing-masing balok, kemudian diturunkan kembali perlahan-lahan
keposisi 0 hal ini dilakukan untuk mengontrol apakah pembacaan dial gauge,
posisi tumpuan dan benda uji balok serta komponen pembebanan berfungsi dengan
baik. Alat pengujian balok dapat dilihat pada Gambar 3.17.
107
9
2
5
3
4
1
68
Gambar 3.17 Alat Pengujian Balok
Keterangan :
1. Loading Frame 6. Balok kayu
2. Load cell 7. Perata beban
3. Tranducer 8. Penyalur beban
4. Hydraulic jack 9. Perletakan rol
5. Dial gauge 10.Perletakan sendi
b. Pengujian Kuat Lentur
Langkah pengujian adalah sebagai berikut:
1) Pembebanan benda uji dilakukan secara perlahan-lahan dengan hidraulic
pump. Pembacaan tahap pembebanan menggunakan transduser indikator
sebesar 50 kg secara teratur.
2) Pencatatan lendutan yang terjadi dengan membaca dial gauge pada tiap
penambahan beban.
3) Pencatatan beban maksimum yang mampu ditahan benda uji hingga benda
uji mengalami keruntuhan dan tidak mampu menahan beban lagi.
Secara sederhana pembebanan pada pengujian lentur dapat dijelaskan pada
Gambar 3.18.
-
1/2P
+
1/3L
L
1/3L
1/2P
1/3L
+ SFD
1/3L
M max
+
1/3L
L
1/2P
1/3L
1/2P
BMD
Gambar 3.18 Diagram Bidang Momen dan Bidang Geser
Rumus-rumus yang digunakan :
Kuat Lentur ( Fb )t
s
t I
yaPLq
IyM
÷øö
çèæ +
==..2/1..
81
.2
( kg/cm2 ) ......................(2.20)
dengan :
P = beban maksimum (kg) M = momen maksimum (kg.cm)
Ls = jarak tumpuan (cm) It = momen inersia total penampang (cm4)
q = berat sendiri sampel (kg/cm) y = ordinat titik berat (cm)
Modulus Elastisitas (E) dd ..384
..5)43(
..24..2/1 4
22
t
ss
t I
LqaL
IaP
+-= (kg/cm2) ..........(2.12)
dengan : P = beban maksimum (kg)
Ls = jarak tumpuan (cm)
q = berat sendiri sampel (kg/m)
It = momen inersia total penampang (cm4)
δ = defleksi balok (cm)
Tidak
3.3.5 Tahap Analisis Hasil Penelitian
Analisis data pengujian kuat lentur balok adalah beban dari luar yang
menyebabkan terjadinya deformasi, tegangan penampang, retak atau keruntuhan,
dan jenis kerusakan yang terjadi pada setiap benda uji dan pola keruntuhannya
sehigga dapat ditentukan jumlah penggunaan pelat pryda clawnailplate yang
paling efektif.
Data tersebut kemudian dianalisis dengan metode yang sesuai guna menentukan:
a. Kuat lentur yang paling tinggi antara balok yang menggunakan pelat pryda
claw nailplate.
b. Kuat lentur yang paling tinggi antara sambungan jari tegak (finger butt joint)
dengan perbedaan perletakan dan jumlah pelat baja claw nailplate.
3.6 Kerangka Pikir
Kerangka pikir merupakan ringkasan dari proses dilaksanakanya penelitian.
Dengan adanya kerangka pikir, penelitian yang dilakukan akan berjalan sesuai
dengan tahapan yang direncanakan. Penjelasan kerangka pikir dapat dilihat pada
tahapan-tahapan penelitian diatas. Secara garis besar bagan kerangka pikir tahapan
metode penelitian dapat dilihat dalam Gambar 3.19.
Pemilihan kayu: o Batang lurus, tidak cacat fisik dan
tidak ada mata kayu o Jenis kayu
Uji Pendahuluan: o Kadar air o Uji lentur o Uji geser
Mulai
Ya
Gambar 3.19 Bagan alur kerangka pikir penelitian
Pembuatan benda uji o Menentukan panjang balok
Lcr
pengujian
pembahasan
Analisis data
Selesai
BAB 4
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan Data Pengujian
Berdasarkan penelitian di Laboratorium Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta, diperoleh data hasil pengujian benda uji. Yang kemudian di
analisis dengan ketentuan dalam SNI Kayu 2002 tentang Tata Cara Perencanaan
Struktur Kayu. Sehingga di dapat hasil perhitungan sebagai berikut:
a. Hasil Perhitungan Data Pengujian Kadar Air Kayu Kruing.
b. Hasil Perhitungan Data Pengujian Berat Jenis Kayu Kruing.
c. Hasil Perhitungan Data Pengujian Kuat Lentur dan Kuat Geser Uji
Pendahuluan.
d. Hasil Perhitungan Data Pengujian Modulus Elastisitas dan Kuat Lentur Balok
Kayu Kruing Tanpa Sambungan (BTS), Balok Sambungan Jari Tegak (finger
butt joint) dengan pemasangan pryda claw nailplate pada kedua sisi tinggi kayu
(FBJ-1), Balok Sambungan Jari Tegak (finger butt joint) dengan pemasangan
pryda claw nailplate pada kedua sisi tinggi kayu dan satu sisi lebar (FBJ-2),
Balok Sambungan Jari Tegak (finger butt joint) dengan pemasangan pryda claw
nailplate pada kedua sisi tinggi kayu dan kedua sisi lebar (FBJ-3).
4.1.1 Perhitungan Data Pengujian Kadar Air
Dari Uji pendahuluan di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta, diperoleh data kadar air kayu kruing. Nilai kadar air yang didapat
merupakan nilai kadar air dari 3 (tiga) buah benda uji. Nilai kadar air kayu kruing
dianggap dapat mewakili seluruh balok kayu meranti yang akan dibuat sambungan
pada penelitian ini. Kadar air kayu kruing dapat dilihat pada Tabel 4.1 di bawah
ini.
Perhitungan kadar air kayu kruing menggunakan Persamaan (2.8), di bawah ini
contoh perhitungan benda uji ke-1 kayu kruing.
Diketahui data : l (panjang) = 2,4 cm
t (tebal) = 2,4 cm
b (lebar) = 3,6 cm
Berat awal (Wo) = 18 gram
Berat setelah dioven (Wd) = 16 gram
Kadar air = ( )
%100xW
WWm
d
do -= . ..................………………....…….......(2.8)
( )
%5,12%10016
1618=
-= xm
Data perhitungan kadar air kayu kruing tercantum pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Kadar Air Kayu Kruing.
Dimensi No
Sampel l
(cm) t
(cm) b
(cm)
Berat Awal/Wo
(gram)
Berat Setelah
Dioven/Wd (gram)
Kadar Air (%)
Kadar Air
Rata-rata (%)
1 2,4 2,4 3,6 18,00 16,00 12,50 2 2,5 2,5 3,6 18,00 16,00 12,50 3 2,6 2,7 3,8 18,50 16,00 15,62
13,54
4.1.2 Perhitungan Data Pengujian Berat Jenis
Dari hasil pengujian di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta, diperoleh data berat jenis kayu kruing. Nilai berat jenis kayu
kruing yang didapat merupakan nilai berat jenis dari 3 (tiga) buah benda uji, nilai
berat jenis kayu kruing dianggap dapat mewakili seluruh balok kayu kruing yang
akan dibuat sambungan pada penelitian ini. Berat jenis kayu kruing dapat dilihat
pada Tabel 4.2. di bawah ini.
Perhitungan berat jenis kayu kruing menggunakan Persamaan (2.10), di bawah ini
contoh perhitungan benda uji ke-1 kayu kruing merah.
Diketahui data : l (panjang) = 2,4 cm
t (tebal) = 2,4 cm
b (lebar) = 3,6 cm
Kadar air (m) = 13,54 %
Volume = l x t x b = 20,73 cm3
36
3
kg/m 868,051073,20
1018=== -
-
xx
VWor
Berat jenis (Gm) = [ ])100/1(1000 m+r
………………………...…...........(2.10)
( )[ ]3
, gram/cm 77,0100/54,1311000
05,868=
+=mG
Data perhitungan berat jenis kayu kruing tercantum pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Berat Jenis Kayu Kruing.
Dimensi No
Sampel l
(cm) t
(cm) b
(cm)
Volume (cm3)
Berat Awal
(gram)
Kadar Air (%)
Berat Jenis
(gr/cm3)
Berat Jenis Rata-rata (gr/cm3)
1 2,4 2,4 3,6 20,74 18,00 12,50 0,77 2 2,5 2,5 3,6 22,50 18,00 12,50 0,71 3 2,6 2,7 3,8 26,68 18,50 15,62 0,60
0,69
4.1.3 Perhitungan Data Pengujian Kuat Lentur dan Kuat Geser Pada Uji
Pendahuluan
Untuk menentukan panjang balok dan jarak tumpuan pada pengujian kuat lentur
terlebih dahulu dilakukan pengujian pendahuluan. Uji pendahuluan yang dilakukan
meliputi uji kuat lentur dan uji geser sejajar serat. Dari hasil pengujian di
Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,
didapat data kuat geser dan kuat lentur kayu kruing. Data kuat geser kayu kruing
dapat dilihat pada Tabel 4.3., dan data kuat lentur kayu kruing dapat dilihat pada
Tabel 4.4.
a. Berikut ini contoh perhitungan kuat geser benda uji pendahuluan ke -1 kayu
kruing.
Diketahui data : t (tebal) = 28 mm
b (lebar) = 24 mm
A (luas) = 672 mm²
P (beban) = 3400 N
t = 672
3400=
AP
= 5,06 MPa
Data perhitungan kuat geser kayu kruing dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Kuat Geser Kayu Kruing.
Ukuran
penampang Kuat geser No Sampel
Kode benda uji Lebar
(mm) Tebal (mm)
Luas
(mm²)
Beban maksimum
(N) Hasil (MPa)
Rata-rata (MPa)
1 MBK GS-1 24 28 672 3400 5,06 2 MBK GS-2 24 26,8 643,2 1800 2,79 3 MBK GS-3 24 27 648 7600 11,73
6,52
Keterangan benda uji MBK GS – x :
M : Uji Mekanik
BK : Balok Kayu
GS : Geser Sejajar Serat
x : Benda Uji ke -
b. Berikut ini contoh perhitungan kuat lentur benda uji pendahuluan ke -1 kayu
kruing.
Diketahui data : t (tebal) = 21 mm
b (lebar) = 19 mm
l (panjang) = 270 mm
P (beban) = 2000 N
s = 22 2119227020003
..2..3
xxxx
hbLP= = 96,67 MPa ……………………............(2.19)
Selanjutnya data perhitungan kuat lentur kruing dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Kuat Lentur Kayu Kruing.
Ukuran penampang
MOR = 2..2
..3hbLP
No Sampel
Kode
benda uji Lebar (mm)
Tebal (mm)
Panjang (mm)
Beban
maksimum (N)
Hasil (MPa)
Rata-rata (MPa)
1 MBK LT -1 19 21 270 2000 96,67 2 MBK LT -2 19,5 20 270 2300 108,32 3 MBK LT -3 20 21 270 3000 137,80
114,26
Keterangan benda uji MBK LT-x
M : Uji Mekanik
BK : Balok Kayu
LT : Lentur
x : Benda Uji ke –
c. Perhitungan Panjang Kritis Balok (Lcr)
Balok kayu kruing yang digunakan untuk pengujian kuat lentur berukuran 6 cm
x 10 cm, perhitungan panjang kritis balok menggunakan Persamaan (2.7), maka
panjang kritis balok tersebut adalah :
Lcr = ts.8..6 h
…..………...........…………………………….....(2.7)
= 52,68
10026,1146x
xx
= 1313,73 mm
4.1.4 Perhitungan Data Pengujian Kuat Lentur
Dari pengujian di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta, diperoleh data-data berupa beban maksimum dan
defleksi/lendutan yang diterima oleh balok kayu kruing, yang digunakan untuk
menghitung nilai kuat lentur dari balok kayu kruing tersebut. Data hasil
perhitungan kuat lentur kayu kruing dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Perhitungan kuat lentur kayu kruing menggunakan Persamaan (2.20), berikut ini
contoh perhitungan benda uji ke-1.
Diketahui data : p (panjang balok) = 221,40 cm
h (tinggi balok) = 9,80 cm
b (lebar balok) = 5,80 cm
Ls (jarak tumpu) = 200,00 cm
y (ordinat titik berat) = 4,90 cm
Pmax (beban maksimum) = 1450 kg
A (jarak P ke tumpuan) = 66,67 cm
q (berat sendiri) = 0,06 kg/cm
It (momen inersia) = 380,980,5121
xx
= 454,90 cm4
Kuat Lentur ( Fb ) t
s
t I
aP
qLy
IyM
÷øö
çèæ +
== 28
1.
2
( kg/cm2 ) …......................(2.20)
90,454
90,467,662
145020006,0
81 2 xxxx ÷
øö
çèæ +
=
2/99,523 cmkg= Data hasil perhitungan kuat lentur kayu kruing tercantum pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Kuat Lentur Balok Kayu Tanpa Sambungan Dan Sambungan Jari.
No
Kode
Sampel
h
(cm)
b
(cm)
Ls
(cm)
Pmax
(kg)
q
(kg/cm)
Kuat
Lentur
(kg/cm2)
Kuat lentur
rata-rata
kg/cm2
1 BTS -I 9,80 5,80 200 1450 0,06 524,01
2 BTS -II 10,00 5,80 200 2200 0,07 762,27
3 BTS -III 9,50 5,60 200 2200 0,06 874,32
720,198
4 FBJ 1.1 9,85 5,90 200 450 0,06 160,60
5 FBJ 1.2 9,60 6,10 200 300 0,06 109,84
6 FBJ 1.3 9,90 6,20 200 500 0,06 166,54
145,660
7 FBJ 2.1 10,10 6,10 200 600 0,06 195,88
8 FBJ 2.2 10,10 6,10 200 600 0,06 195,94
9 FBJ 2.3 10,10 5,90 200 550 0,06 185,77
192,530
10 FBJ 3.1 10,10 6,00 200 700 0,06 231,79
11 FBJ 3.2 10,00 6,00 200 750 0,06 253,13
12 FBJ 3.3 9,90 5,90 200 800 0,07 280,54
255,154
Dari data Tabel 4.5 perhitungan kuat lentur diatas, diperoleh kuat lentur rata-rata
dari masing-masing benda uji. Kuat lentur rata-rata ini kemudian dibuat grafik
perubahan kuat lentur, agar dapat diketahui perbedaan perubahan kuat lentur yang
terjadi antara balok tanpa sambungan dengan ketiga jenis Sambungan Jari Tegak
(finger butt joint) yang telah dipasang pryda claw nailplate dan penol epoxy.
Perubahan kuat lentur balok kayu dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Grafik kuat lentur balok tanpa sambungan dan balok Sambungan Jari Tegak (finger butt joint) menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy.
Dari grafik diatas kemudian dianalisa berapa persentase perubahan kekuatan lentur
yang terjadi antara balok tanpa sambungan dan ketiga jenis Sambungan Jari Tegak
(finger butt joint) menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy. Persentase
perubahan kekuatan dapat dilihat pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Perubahan Kuat Lentur balok kayu tanpa sambungan dan balok kayu
sambungan jari tegak (finger butt joint).
No Kode Sampel
Kekuatan Lentur Rata-rata (kg/cm2)
Perubahan Kuat Lentur (%)
1 BTS 720,19 0
2 FBJ 1 145,66 79,774 3 FBJ 2 192,53 73,266 4 FBJ 3 255,154 64,571
4.1.5 Perhitungan Data Pengujian Modulus Elastisitas
4.1.5.1 Perhitungan Modulus Elastisitas Berdasarkan Pengujian
Dari pengujian di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta, diperoleh data-data berupa beban bertahap dan defleksi/lendutan
yang diderita oleh balok kayu kruing. Kemudian dari data tersebut dan dengan
data-data lain dapat dihitung nilai modulus elastisitas dari balok kayu kruing
tersebut.
Perhitungan modulus elastisitas kayu kruing menggunakan Persamaan (2.12), di
bawah ini contoh perhitungan modulus elastisitas Balok Tanpa Sambungan.
Diketahui data : l (panjang balok) = 221,40 cm
h (tinggi balok) = 9,80 cm
b (lebar balok) = 5,80 cm
Ls (jarak tumpuan) = 200,00 cm
y (ordinat titik berat) = 4,90 cm
a (jarak P ke tumpuan) = 66,67 cm
q (berat sendiri) = 0,06 kg/cm
P (proporsional) = 1250 kg
It (Momen inersia) = 380,1180,5121
xx = 454,91 cm4
Untuk menghitung nilai modulus elastisitas digunakan beban proposional dan
lendutan proposional.
Modulus Elastisitas (E) ( )dd t
ss
t I
qLaL
I
ap
384
543
24
.2
422 +-
÷øö
çèæ
= (kg/cm2) .........(2.12)
42,491,45438420006,05
)67,6642003(42,491,45424
67,662
12504
22
xxxx
xxxxx
x+-=
2/101770,54 cmkg=
Untuk data perhitungan modulus elastisitas kayu kruing tercantum pada Tabel 4.7,
sebagai berikut :
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Kayu Kruing.
h
b
Ls
q
P
Prop.
d
prop.
E
E
rata-rata
No
Kode
Sampel (cm) (cm) (cm) (kg/cm) (kg) (mm) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 )
1 BTS-I 9,80 5,80 200 0,06 1250 3,86 101771,88
2 BTS-II 10,00 5,80 200 0,07 1800 3,85 138047,67
3 BTS-III 9,50 5,60 200 0,06 1500 3,38 158224,28
132681,276
4 FBJ 1.1 9,85 5,90 200 0,06 250 0,65 121160,31
5 FBJ 1.2 9,60 6,10 200 0,06 200 1,10 59767,33
6 FBJ 1.3 9,90 6,20 200 0,06 300 1,40 62514,51
81147,386
7 FBJ 2.1 10,10 6,10 200 0,06 300 1,24 67682,23
8 FBJ 2.2 10,10 6,10 200 0,06 400 1,11 100389,48
9 FBJ 2.3 10,10 5,90 200 0,06 250 0,77 93904,58
87325,429
10 FBJ 3.1 10,10 6,00 200 0,06 350 1,01 97706,76
11 FBJ 3.2 10,00 6,00 200 0,06 350 0,99 102753,77
12 FBJ 3.3 9,90 5,90 200 0,07 350 1,00 107821,60
102760,709
Beban proporsional maupun lendutan proporsional dapat dicari menggunakan
grafik hubungan beban dan lendutan. Pada grafik tersebut kemudian dibuat garis
linear, sehingga beban dan lendutan proposional dapat dibaca. Untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Beban dan Lendutan Proporsional pada Balok
Tanpa Sambungan (BTS-1).
Data pembacaan beban dan lendutan pada balok tanpa sambungan sampel-1 (BTS-
1), dapat dilihat pada Tabel 4.8
Tabel 4.8 Data pembacaan beban dan lendutan balok tanpa sambungan sampel-1 (BTS-1).
Lendutan (mm) Keterangan NO
Beban
Dial kiri
Dial Kanan
Rata Defleksi
(kg) ( N ) (mm) (mm) (mm) 1 0 0 0 0 0
2 50 500 0,65 0,72 0,685
3 100 1000 1,31 1,66 1,485
4 150 1500 2,18 2,90 2,540
5 200 2000 3,83 4,74 4,285
6 250 2500 4,37 5,44 4,905
7 300 3000 5,05 6,34 5,695
8 350 3500 6,07 7,71 6,890
9 400 4000 6,94 8,74 7,840
10 450 4500 10,48 11,25 10,865
11 500 5000 12,04 12,97 12,505
12 550 5500 13,16 14,30 13,730
13 600 6000 14,52 15,91 15,215
14 650 6500 15,82 17,43 16,625
15 700 7000 17,20 19,04 18,120
16 750 7500 19,63 21,79 20,710
17 800 8000 20,95 23,28 22,115
18 850 8500 22,47 24,97 23,720
19 900 9000 23,92 26,42 25,170
20 950 9500 26,16 28,76 27,460
21 1000 10000 27,44 30,28 28,860
22 1050 10500 29,44 32,28 30,860
23 1100 11000 31,80 35,07 33,435
24 1150 11500 33,06 36,54 34,800
25 1200 12000 34,56 38,24 36,400
26 1250 12500 36,65 40,58 38,615 Batas Proporsional 27 1300 13000 39,51 43,81 41,660
28 1350 13500 42,03 46,46 44,245
29 1400 14000 45,02 49,84 47,430
30 1450 14500 47,62 52,79 50,205
Setelah menghitung modulus elastisitas rata-rata dari masing-masing benda uji,
kemudian dibuat grafik perubahan modulus elastisitas. Grafik perubahan modulus
elastisitas digunakan untuk melihat perbedaan perubahan modulus elastisitas yang
terjadi antara balok tanpa sambungan dengan ketiga jenis Sambungan Jari Tegak
(finger butt joint) menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy. Modulus
Elastisitas balok kayu tanpa sambungan dan Sambungan Jari Tegak (finger butt
joint) menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy dapat dilihat pada
Grafik 4.3.
Gambar 4.3 Grafik modulus elastisitas balok kayu tanpa sambungan dan
balok kayu Sambungan Jari Tegak (finger butt joint) yang telah dipasang pryda claw nailplate dan penol epoxy.
Dari grafik diatas kemudian dianalisa berapa persen perubahan kekuatan yang
terjadi antara balok tanpa sambungan dan ketiga jenis sambungan jari tegak (finger
butt joint). Persentase perubahan kekuatan yang terjadi dapat dilihat pada Tabel
4.9.
Tabel 4.9 Perubahan Modulus Elastisitas balok kayu tanpa sambungan dan Sambungan Jari Tegak ( finger butt joint ).
No Kode Sampel Modulus Elastisitas
Rata-rata (kg/cm2)
Perubahan Modulus
Elastisitas (%)
1 BTS 132681,276 0
2 FBJ 1 81147,38 38,84
3 FBJ 2 87325,429 34,184
4 FBJ 3 102760,709 22,55
4.1.5.2 Perhitungan Modulus Elastisitas dengan Rumus Estimasi Kuat Acuan
Perhitungan modulus elastisitas lentur (Ew) dilakukan dengan rumus estimasi kuat
acuan:
7.016000GEw = MPa...................................................................................(2.13)
Dimana :
G = berat jenis pada kadar air 15 % = ( )b
b
G
G
33,11-..................................(2.14)
Gb = berat jenis dasar = ( )m
m
aG
G
265,011+..................................................(2.15)
( )30
30 ma
-= ................................................................................................(2.16)
Dari hasil pengujian diperoleh data:
m = 13,54 %
Gm = 0,69 gr/cm3 = 6900000 kg/m3
27.07,0 kg/cm 6 123399,7 MPa 976,1233969,01600016000
69,063,0133,01
63,0133,01
63,069,055,0265,01
69,0265,01
55,030
13,543030
30
====
=-
=-
=
=+
=+
=
=-
=-
=
xGE
xGG
G
xxaGG
G
ma
w
b
b
m
mb
Jadi berdasarkan rumus estimasi kuat acuan didapat nilai modulus elastisitas lentur
:
Ew = 2kg/cm 6 123399,7
5,9 cm 0,1 cm 5,9 cm
4.1.5.3 Perhitungan Momen Inersia Tertransformasi Akibat Komposit
Sambungan jari tegak (finger butt joint) 1-1
Diketahui data :
Es ( plat ) = 200000 Mpa
Ew ( kayu ) = 13000 Mpa
)(EwEs
n = = 38,1513000200000
=
n (5,14) = 15,38 x 0,01 = 1,54 cm
h2 = h1 = ½ x 9,85 = 4,9 cm
IT = Iw + Is
= 23 )0)(85,99,5()85,99,5(121
xx + + ( 23 )0)(14,554,1()14,554,1(121
xx + ) x 2
= 510,89 cm4
9,85 cm
y
0 z
1,54 cm
5,14 cm
h1
h2
z 9.85 cm
xnI
aP
qLyxn
IyM
T
s
T
÷øö
çèæ +
== 281
.2
s
89,510
95,467,662
25020006,0
81 2 xxxx ÷
øö
çèæ +
= x 1,54
= 178,56 cm4
5,14 cm
Sambungan jari tegak (finger butt joint) 2-1
Diketahui data :
Es ( plat ) = 200000 Mpa
Ew ( kayu ) = 13000 Mpa
)(EwEs
n = = 38,1513000200000
=
n (5,14) = 15,38 x 5,14 = 74,05 cm
{ }cm
xxx
xxxx
A
Ayh 29,6
)1,004,74()14,554,1(2)1,101,6(
)1,005,74(85,9()14,554,1(9,42)1,101,6(1,1021
1
111 =
++
++==
åå
h2 = h – h1 = 9,9 – 6,29 = 3,61 cm
IT = Iw + Is
= 23 )1,1021
29,6)(1,101,6()1,101,6(121
xxx -+ +2
23 )1,1021
29,6)(14,554,1()14,554,1(121
xxx -+
+ 23 )1,021
55,4)(1,005,74()1,005,74(121
xxx -+
= 555,58 cm4
6,1 cm 0,1 cm
10,1 cm
0,1 cm
z
y
O,1
h1
h2 z
0,1 cm
y
10,1 cm
74,05 cm
0
6,1 cm
0,1 cm
1,54 cm
5,14 cm
74,05 cm0,1 cm
6 cm
9,8 cm
y
z o
0,1 cm
h1
h2
5,14 cm0,1 cm
6 cm
9,8 cm
y
z o
0,1 cm 0,1 cm
1,54cm
5,14cm
0,1 cm
xnI
aP
qLyxn
IyM
T
s
T
÷øö
çèæ +
== 281
.2
s
58,555
45,467,662
300200057,0
81 2 xxxx ÷
øö
çèæ +
= x74,05
= 6785,93 cm4
Sambungan jari tegak (finger butt joint) 3.1
Diketahui data :
Es ( plat ) = 200000 Mpa
Ew ( kayu ) = 13000 Mpa
)(EwEs
n = = 38,1513000200000
=
n (5,14) = 15,38 x 5,14 = 74,05 cm
h2 = h1 = ½ x 10,3 = 5,15 cm
IT = Iw + Is
= 23 )0)(1,106()1,106(121
xx + + ( 23 )0)(14,554,1()14,554,1(121
xx + ) x 2
(+ 23 )95,4)(1,005,74()1,005,74(121
xx + ) x 2
= 989,33 cm4
T
s
T I
aP
qLyxn
IyM
÷øö
çèæ +
== 281
.2
s x n
33,989
05,567,662
30020006,0
81 2 xxxx ÷
øö
çèæ +
= x 74,05
2/45,4523 cmkg=
10,1 cm 10,1 cm
Dari hasil perhitungan diperoleh inersia rata-rata tertransformasi sambungan
miring variasi 1, 2, 3 berturut turut sebagai berikut 515,66 cm4 : 565,89 cm4:
1000,56 cm4,
4.2 Pembahasan
4.2.1 Kadar Air
Kandungan kadar air yang ada dalam kayu bervariasi tergantung jenis kayu,
perbedaan umur, suhu, dan kelembaban udara disekitarnya. Kadar air kering udara
di Indonesia berkisar antara 12 % sampai 18 %, atau rata-rata 15%. Berat air pada
kayu adalah perbedaan antara berat kayu sebelum dikeringkan (berat basah/berat
awal = Wb) dikurangi berat kayu sesudah dikeringkan dengan tanur/oven (berat
akhir = Wo).
Berdasarkan hasil pengujian diperoleh nilai kadar air rata-rata kayu kruing adalah
13,54%. Sehingga dalam pengujian ini, kondisi kayu yang digunakan dan telah
memenuhi syarat kering udara.
4.2.2 Berat Jenis
Kayu memiliki berat jenis (BJ) yang bebeda-beda, berkisar antara minimum 0,20
gr/cm3 (kayu balsa) hingga 1,28 gr/cm3 (kayu nani). Faktor yang mempengaruhi
berat jenis kayu antara lain tempat tumbuh dan iklim, letak geografis dan spesies
serta letak bagian kayu. Makin besar berat jenis kayu umumnya makin kuat pula
kayunya dan semakin kecil berat jenis kayu, akan berkurang pula kekuatannya.
Berdasarkan hasil pengujian diperoleh nilai berat jenis rata-rata kayu kruing adalah
0,69 gr/cm3. Sehingga kayu kruing termasuk kayu dengan berat sedang (0,6-0,75).
4.2.3 Kuat Lentur
Dari pengujian yang telah dilakukan diperoleh nilai kuat lentur rata-rata balok
kayu kruing tanpa sambungan adalah 720,19 kg/cm2, sedangkan balok kayu
sambungan jari tegak (fingert butt joint) menggunakan pryda claw nailplate dan
penol epoxy 1 ; 2 dan 3 adalah berturut-turut sebagai berikut : 145.66kg/cm2;
192.53 kg/cm2; 255.154 kg/cm2.
Kayu utuh memiliki kuat kentur yang paling tinggi daripada ketiga jenis
sambungan jari tersebut. Hal ini disebabkan karena serat-serat kayu pada kayu
kruing masih utuh baik sehingga mampu menahan gaya momen lentur yang
terjadi. Berbeda dengan yang terjadi pada ketiga jenis sambungan jari tersebut,
serat kayu banyak yang terpotong dan rusak pada proses penyambungan kayu.
Berdasarkan hasil kuat lentur dari Sambungan Jari Tegak (finger butt joint) 1,
Sambungan Jari Tegak (finger butt joint) 2, dan Sambungan Jari Tegak (finger butt
joint) 3, nilai kuat lentur mengalami peningkatan. Meningkatnya kuat lentur
dipengaruhi oleh jumlah Pryda Claw Nailplate dan Penol Epoxy pada sambungan,
sehingga mengakibatkan semakin besar nilai kuat lentur yang diperoleh.
Pada penelitian yang sudah dilakukan pada Sambungan Jari Tegak (finger butt
joint) menggunakan perekat penol epoxy menghasilkan kuat lentur maksimal pada
perbandingan 1:8 dengan nilai 146.888 kg/cm2, sedangkan pada penelitian ini
menghasilkan kuat lentur maksimal 255.154 kg/cm2, jadi penambahan alat
sambung pryda claw nailplate dapat meningkatkan kuat lentur kayu yang cukup
signifikan.
4.2.4 Modulus Elastisitas
Dari perhitungan modulus elastisitas berdasarkan pengujian di Laboratorium
Struktur Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, menunjukkan
bahwa modulus elastisitas balok tanpa sambungan lebih besar dari pada modulus
elastisitas balok sambungan dengan ketiga jenis sambungan jari tegak (finger butt
joint).
Berdasarkan hasil pengujian diperoleh nilai modulus elastisitas rata-rata kayu
kruing utuh adalah 132680,83 kg/cm2, nilai ini mendekati perhitungan modulus
elastisitas dengan rumus estimasi kuat acuan dengan nilai adalah Ew =
2kg/cm 6 123399,7
Berdasarkan Tabel 4.5. dapat dilihat hasil modulus elastisitas dari Sambungan Jari
Tegak (finger butt joint) 1, Sambungan Jari Tegak (finger butt joint) 2, dan
Sambungan Jari Tegak (finger butt joint) 3, mengalami peningkatan.
Meningkatnya modulus elastisitas dipengaruhi oleh jumlah pryda clawnailplate
yang digunakan.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan
yaitu sebagai berikut:
1. Karakteristik sifat mekanik kayu kruing utuh / tanpa sambungan adalah
sebagai berikut:
a. Kayu kruing yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai kadar air
13,54 %. Pada umumnya kayu di Indonesia mempunyai kadar air antara 12
% sampai 18 % atau rata-rata 15 %.
b. Dari hasil penelitian di labotatorium kayu kruing yang digunakan
mempunyai berat jenis rata-rata 0,69 gr/cm3
c. Besarnya nilai modulus elastisitas kayu kruing berdasarkan pengujian di
laboratorium yaitu 132686,83 kg/cm2.
d. Besarnya modulus elastisitas kayu kruing berdasarkan rumus estimasi
adalah Ew = 123399,76 kg/cm2.
e. Kayu kruing utuh / tanpa sambungan mempunyai nilai kuat lentur yaitu
720,19 kg/cm2.
2. Karakteristik sifat mekanik kayu kruing setelah dipasang pryda claw naillplate
dengan mengunakan sambungan finger butt joint 1, balok sambungan finger
butt joint 2, balok sambungan finger butt joint 3, adalah sebagai berikut:
a. Kapasitas lentur sambungan (fingerbutt joint ) 1 adalah 145,66 kg/cm2
b. Kapasitas lentur sambungan (fingerbutt joint ) 2 adalah 192,53 kg/cm2
c. Kapasitas lentur sambungan (fingerbutt joint ) 3 adalah 255,154 kg/cm2
d. Berdasar hasil pengujian dapat disimpulkan sambungan jari tegak (finger
butt joint) 3 mempunyai kuat lentur terbesar dibandingkan sambungan jari
tegak (finger butt joint) yang 1 dan 2. Hal ini disebabkan karena pada
sambungan jari tegak (finger butt joint) 3, mengunakan sambungan pyrda
claw naillplate lebih banyak dibandingkan yang lain nya sehinga lebih kuat
menahan gaya geser dari luar.
5.2 Saran
Beberapa saran yang berhubungan dengan pelaksanaan penelitian yang telah
dilakukan yang mungkin dapat bermanfaat, antara lain:
1. Dial Gauge yang dipakai dalam penelitian ini hanya dua yaitu diletakkan
ditengah bentang, sehingga hanya tengah bentang yang dapat diukur
defleksinya. Untuk itu dalam penelitian selanjutnya dial gauge yang dipakai
sebaiknya lebih dari dua agar tinjauan defleksinya pada titik-titik benda uji
lebih banyak.
2. Dalam penggunaan perekat sebagai alat sambung, sebaiknya perekat betul-
betul dioleskan secara merata pada bagian yang akan direkatkan agar
memperoleh hasil yang diharapkan.
3. Dalam pembuatan benda uji perlu diperhatikan ketelitian dan keahlian pekerja,
karena bentuk dan ketepatan benda uji mempengaruhi keberhasilan dari
penelitian.
4. Pada sambungan jari tegak (finger butt joint) perlu dikembangkan variasi
penempatan pryda claw nailplate, agar diperoleh kuat lentur yang lebih tinggi
sehingga bisa mendekati kuat lentur dari kayu utuh.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standarisasi Nasional (BSN), 2002. Tata Cara Perencanaan Konstruksi
Kayu. SNI. Jakarta.
Dumanauw J.F, 1990. Mengenal Kayu, Pendidikan Industri Kayu Atas. Semarang.
Departemen pkerjaan umum, 1987 Tata cara perencanaan pembebanan untuk
rumah dan gedung SNI 1727 – 1989F. Jakarta.
Gere J.M dan Timoshenko S, 1996. Mekanika Bahan. Edisi kedua. Erlangga.
Jakarta.
http://www.dephut.go.id, 2005. Jenis-jenis kayu dan pengunaannya.
Departemen kehutanan Republik Indonesia.
Pryda Product Training Manual [Online]. Tersedia di email :
[email protected] [2008, Juli].
Puspantoro,B. 1992. Sambungan Kayu Pintu dan Jendela, Penerbit Andi Offset
Yogyakarta.
Sinaga, M. 1994. Buletin Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Departemen
Kehutanan Badan Penelitian Dan Pengembangan Kehutanan Kupang.
Wiryomartono,S. 1976. Konstruksi Kayu Jilid I. Fakultas Teknik Universitas
Gajah Mada. Yogyakarta.