uji kuat lentur kayu dengan tambalan serbuk …/uji-kuat... · perpustakaan.uns.ac.id...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

UJI KUAT LENTUR KAYU DENGAN TAMBALAN SERBUK GERGAJI, SERBUK KETAM DAN

SERBUK AMPLASAN KAYU

Flexural Strength Test Of Wood With Patches Of Sawdust, Shavings, and Powder Sandpaper Wood

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Disusun Oleh :

PUJIANTO I 1110036

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013


commit to user

HALAMAN PERSETUJUAN




Disusun Oleh :

PUJIANTO I 1110036

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Univesitas Sebelas Maret Surakarta

Disetujui,

Dosen Pembimbing I : Dosen Pembimbing II :

Achmad Basuki, ST, MT Ir. Budi Utomo, MT NIP : 19710901 199702 1 001 NIP : 19600629 198702 1 002


commit to user

HALAMAN PENGESAHAN




Disusun Oleh :

PUJIANTO I 1110036

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Univesitas Sebelas Maret pada: Hari : Rabu Tanggal : 13 Februari 2013.

1. Achmad Basuki, ST, MT _______________________ NIP : 19710901 199702 1 001

2. Ir. Budi Utomo, MT _______________________ NIP : 19600629 198702 1 002

3. Agus Setiya Budi, ST, MT _______________________ NIP : 19700909 199802 1 001

4. Ir. Slamet Prayitno, MT _______________________ NIP : 19531227 198601 1 001

Disahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik UNS

Ir. Bambang Santosa, MT. NIP. 19590823 198601 1 001

Disahkan, Ketua Program S1 Non-Reguler

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Edy Purwanto, ST, MT NIP. 19680912 199702 1 001


commit to user

v

ABSTRAK

PUJIANTO, 2013, Uji Kuat Lentur Kayu dengan Tambalan Serbuk Gergaji, Serbuk Ketam dan Serbuk Amplasan Kayu. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Kebutuhan akan kayu di Indonesia semakin meningkat dengan bertambahnya jumlah penduduk. Dalam hal ini terutama penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi utama, bahan mewah, maupun pelengkap. Kayu yang bermutu baik dapat mengalami penurunan kualitas, terutama dari segi kekuatan kayu. Banyak hal yang menyebabkan berkurangnya kekuatan kayu, diantaranya lubang pada kayu. Lubang pada kayu baik yang berukuran besar maupun kecil mengurangi kekuatan kayu bila digunakan sebagai bahan konstruksi. Maka dari itu timbullah suatu gagasan bagaimana cara meningkatkan kembali kualitas kayu yang sudah berkurang tersebut, dalam hal ini kuat lentur kayu. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya kuat lentur kayu yang ditambal dengan campuran serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplasan kayu dengan resin dan hardener sebagai perekat.

Penelitian yang dilakukan menggunakan metode eksperimen, yaitu dengan mencampur serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplas kayu jati dengan resin dan hardener dengan perbandingan kadar hardener 100% dari resin. Sedangkan filler 75% dari serbuk kayu. Campuran yang telah tercampur merata kemudian dimasukan ke dalam kayu yang telah dilubangi untuk pengujian kuat lentur kayu.

Dari penelitian yang telah dilakukan didapatkan hasil tegangan lentur kayu pada serat terluar sebagai berikut: Tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu utuh adalah 52,869 N/mm2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu lubang atas adalah 63,213 N/mm2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu lubang bawah adalah 69,479 N/mm2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu lubang tengah adalah 45,634 N/mm2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu dengan tambalan atas adalah 96,001 N/mm2 dan 64,207 N/mm2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu dengan tambalan bawah adalah 56,247 N/mm2 dan 83,922 N/mm2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu dengan tambalan tengah adalah 57,588 N/mm2. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa tegangan lentur kayu berlubang dan kayu yang ditambal, lebih besar dari kayu utuh karena luas penampangnya lebih kecil akibat perbedaan modulus elastisitas.

Kata kunci: kayu, tambalan, serbuk gergaji, serbuk ketam, serbuk amplas, resin,

hardener, kuat lentur.


commit to user

vi

ABSTRACT

PUJIANTO, 2013, Flexural Strength Test Of Wood With Patches Of Sawdust, Shavings, and Powder Sandpaper Wood. Thesis, Civil Engineering Department of Surakarta Sebelas Maret University.

Demand for the wood in Indonesia has increased with the increase of population. In this case mainly the use of wood as the main construction material, luxurious materials, or the complement. Wood of good quality can suffer decreased quality, mainly in terms strength of the wood. Many things that cause reduced strength of wood, including holes in wood. Holes in wood well large or small to reduce the strength wood when used as construction materials. Therefore arises a notion how to increase the quality again is wood that has been reduced, in this case the bending strength of wood. This research aims to find out the amount of bending strength the wood that was patched with a mixture of sawdust, shavings and sandpaper powder of wood with resin and hardener as an adhesive.

The method used in this research was experimental one, namely by mixing the sawdust, shavings and sandpaper powder of teak wood with resin and hardener by comparison level of 100% hardener of the resin. Whereas a filler 75% of the wood powder. The mixture was mixed evenly later put into a wood that has been perforated for testing flexural strength of wood.

Of research conducted we got the result bending stress of wood on the outermost fiber were the bending stress on fiber top and bottom of beams intact is 52.869 N/mm2, the compressive bending stress on fiber top and bottom of wooden beams above the hole is 63.213 N/mm2, the bending stress on fiber top and bottom of wooden beams under the hole is 69.479 N/mm2, the bending stress on fiber top and bottom of centre hole is 45.634 N/mm2, the bending stress on fiber top and bottom of with patches above are 96.001 and 64.207 N/mm2, the bending stress on fiber top and bottom of with patches below are 56.247 and 83.922 N/mm2, the bending stress on fiber top and bottom of with patches middle is 57.588 N/mm2. Of results of research concluded that the bending stress of wood perforated and wood patched, more than wood intact because broad cross-section is smaller due to differences in the modulus of elasticity.

Keywords: wood, patch, sawdust, shavings, sand paper, resin, hardener, flexural strength.


commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah S.W.T atas segala limpahan rahmat

dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan skripsi yang

berjudul “Uji Kuat Lentur Kayu Dengan Tambalan Serbuk Gergaji, Serbuk

Ketam dan Serbuk Amplasan Kayu”. Skripsi ini merupakan salah satu syarat

untuk memperoleh gelar kesarjanaan Strata-1, di Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa banyak hambatan dan rintangan yang

penyusun temui dalam penyusunan laporan ini. Akan tetapi, bantuan, dukungan,

semangat dan kerja sama dari berbagai pihak, semua rintangan tersebut dapat

teratasi. Penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf.

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta beserta staf.

3. Pimpinan Program S-1 Non-Reguler Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret Surakarta beserta staf.

4. Yang terhormat Bapak Achmad Basuki, ST, MT, Dan Bapak Ir. Budi Utomo, MT

selaku Dosen Pembimbing I dan II, yang selalu memberikan arahan dan

bimbingan kepada penyusun dalam penyelesaian laporan ini.

5. Tim penguji pendadaran

6. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

Penyusun menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan

saran yang bersifat membangun selalu penyusun terima, demi kesempurnaan laporan

skripsi yang akan datang.

Surakarta, Februari 2013

Penyusun


commit to user

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................... iv

ABSTRAK .................................................................................................... v

ABSTRACT .................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................. viii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... x

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xiii

DAFTAR NOTASI ....................................................................................... xiv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1

1.2.Rumusan Masalah ..................................................................................... 2

1.3.Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2

1.4.Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.5. Manfaat Penelitian ................................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. TinjauanPustaka ....................................................................................... 4

2.2. LandasanTeori ......................................................................................... 6

2.2.1. Pengertian Kayu ......................................................................... 6

2.2.2. Kriteria Perencanaan Balok Kayu .............................................. 6

2.2.3. Mutu Kayu ................................................................................. 7

2.2.4. Sifat-sifat Kayu .......................................................................... 9

2.2.5. Kerusakan/Cacat Pada Kayu ...................................................... 17

2.2.6. Campuran Untuk Menambal Kayu ............................................ 19


commit to user

ix

2.2.7. Hasil Penelitian Campuran Serbuk Kayu .................................. 20

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Kriteria Metode Penelitian ....................................................................... 22

3.1.1. Umum .......................................................................................... 22

3.1.2. Bahan Penelitian .......................................................................... 23

3.1.3. Peralatan Penelitian ..................................................................... 23

3.1.4. Standar dan Kualifikasi Benda Uji .............................................. 26

3.2. Tahapan Metodologi Penelitian ............................................................... 28

3.3. Diagram Alir Penelitian ........................................................................... 35

BAB 4 ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Pengujian .............................................................................. 36

4.1.1. Data Pengujian Kadar Air dan Berat Jenis ................................ 36

4.1.2. Data Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas ............... 37

4.2. Analisa Data Hasil Pengujian ................................................................. 38

4.2.1. Data Pengujian Kadar Air dan Berat Jenis Kayu ....................... 39

4.2.2. Data Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas Kayu ...... 41

4.3. Pembahasan ............................................................................................ 67

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan .............................................................................................. 68

5.2. Saran ....................................................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 70

LAMPIRAN


commit to user

1 1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara kepulauan, yang didalamnya terdapat berbagai jenis

hutan. Hutan merupakan sumber daya alam yang dapat diperbarui dan mempunyai

nilai ekonomis yang tinggi. Kayu merupakan salah satu hasil hutan yang jenisnya

sangat banyak, sehingga kayu mudah didapat dan harganya relatif murah. Kayu

merupakan salah satu bahan konstruksi yang mempunyai berat jenis ringan dan

cukup mudah dikerjakan dengan peralatan yang sederhana.

Saat ini kebutuhan akan kayu di Indonesia semakin meningkat dengan

bertambahnya jumlah penduduk. Sebagai bahan dari alam, kayu dapat terurai

secara sempurna sehingga tidak ada istilah limbah pada konstruksi kayu.

Penggunaan kayu kini telah meluas dalam berbagai fasilitas manusia baik itu

dalam skala besar maupun kecil. Dalam hal ini terutama penggunaan kayu sebagai

bahan konstruksi utama, bahan mewah, maupun pelengkap. Dengan semakin

berkembangnya pemakaian kayu saat ini, maka persediaan kayu yang berkualitas

baik semakin berkurang, imbasnya kayu dengan kualitas yang baik sulit

ditemukan dan harganya menjadi mahal.

Penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi bangunan disyaratkan mempunyai

kekuatan tertentu, terutama pada sifat fisik dan mekaniknya. Kayu yang bermutu

baik dapat mengalami penurunan kualitas, terutama dari segi kekuatan kayu.

Banyak hal yang menyebabkan berkurangnya kekuatan kayu. diantaranya adalah

retak dan lubang pada kayu. Lubang pada kayu baik yang berukuran besar

maupun kecil sangat berpengaruh terhadap kualitas kayu bila digunakan sebagai

bahan konstruksi. Terutama bila kayu tersebut memiliki lubang yang berukuran

besar, luas tampang kayu akan menjadi berkurang sehingga kekuatan kayu

menjadi berkurang pula.


commit to user

2

Lubang pada kayu terjadi karena beberapa faktor, diantaranya karena faktor biotis

dan faktor abiatis. Faktor biotis merupakan faktor dari alam yaitu suhu, cuaca, air

tanah, kelembaban dan angin. Sedangkan faktor abiotis adalah kerusakan kayu

akibat serangan rayap, jamur, dan serangga perusak lainya. Lubang pada kayu

juga bisa terjadi karena faktor manusia, biasanya terjadi pada proses pengerjaanya.

Dari hal tersebut diatas, maka timbulah suatu gagasan bagaimana cara

meningkatkan kembali kualitas kayu yang sudah menurun tersebut. Ada beberapa

faktor yang mempengaruhi kualitas kayu, diantaranya adalah kuat tekan, kuat

tarik kuat geser dan kuat lentur kayu tersebut.

Dalam penelitian ini akan meneliti besarnya kekuatan kayu berlubang yang

ditambal dengan campuran serbuk kayu dan perekat, dengan harapan tambalan

tersebut dapat meningkatkan kembali kekuatan kayu, dalam hal ini kuat lentur

kayu, sehingga kayu tersebut bisa digunakan kembali. Bahan yang digunakan

untuk memperbaiki kayu dalam penelitian ini adalah serbuk kayu jati sisa dari

penggergajian, sisa pasahan kayu (ketam) jati, sisa amplasan kayu jati dan bahan

perekat berupa lem dengan merk epoxy yang terdiri dari resin dan hardener.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahan yaitu:

Berapa besar kuat lentur kayu yang ditambal dengan campuran serbuk gergaji,

serbuk ketam dan serbuk amplasan kayu?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

a. Kayu yang di pakai adalah kayu Keruing.

b. Serbuk gergaji, serbuk pasahan (ketam), dan serbuk amplasan kayu yang

digunakan berasal dari kayu jati.

c. Perekat yang digunakan untuk membuat campuran dalam penelitian ini adalah

lem epoxy yang terdiri dari resin dan hardener.


commit to user

3

d. Penelitian ini menguji kuat lentur kayu utuh, kayu berlubang dan kayu yang

ditambal.

e. Benda uji untuk pengujian kuat lentur berbentuk balok dengan dimensi (5 cm

x 7 cm x 50 cm).

f. Lubang berbentuk persegi dengan ukuran (1,5 cm x 10 cm x 5 cm), dan

berbentuk trapesium dengan ukuran ( dua sisi sejajar 10 cm dan 7 cm, lebar 5

cm, tinggi 1,5 cm) dengan kemiringan 450. di tengah bentang pada posisi

tegak.

g. Komposisi campuran yang di pakai untuk menambal adalah Serbuk gergaji +

ketam + filler (75% serbuk gergaji dan ketam) + hardener (100% resin)

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui besarnya kuat lentur kayu

yang ditambal dengan campuran serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk

amplasan kayu.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfat dari penelitian ini adalah:

a. Dengan adanya penelitian ini, maka dapat diketahui besarnya kekuatan kayu

sebelum dilakukan dan setelah dilakukan penambalan.

b. Memberikan petunjuk praktis dalam penggunaan campuran untuk keperluan

penambalan kayu, sehingga diharapkan tambalan tersebut mempunyai

kekuatan yang hapir sama dengan kayu yang akan ditambal.


commit to user

44

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Kayu merupakan hasil hutan dan merupakan sumber kekayaan alam, merupakan

bahan mentah 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 tekan yang hampir seimbang, kayu

mudah dibentuk dan diperoleh dimana saja (Dumanauw, 1993)

Kayu memiliki beberapa jenis tegangan, pada jenis tegangan tertentu nilainya

besar tetapi pada jenis tegangan yang lain nilainya kecil. Jenis-jenis tegangan

yang berbeda tersebut berperan secara bersama-sama. Tegangan tekan akan

berusaha memperpendek kayu, tegangan tarik akan memperpanjang kayu,

tegangan geser akan berusaha menggeser serat-serat kayu. Biasanya kayu sering

mengalami kombinasi dari beberapa tegangan di atas secara bersamaan walaupun

salah satu tegangan diantaranya akan mendominasi (Ali Awaludin, 2005).

Menurut Benny Puspantoro (1992), kayu sebagai bahan bangunan mempunyai

sifat yang menguntungkan dan merugikan. Sifat yang menguntungkan dari kayu

antara lain:

a. Mudah didapat dan relatif murah harganya dibandingkan bahan bangunan lain

seperti beton dan baja.

b. Mudah dikerjakan tanpa alat-alat berat khusus, misalnya mudah dipotong,

dihaluskan, diukir ataupun disambung sebagai suatu konstruksi.

c. Bentuknya indah alami sehingga sering diexpose 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.


commit to user

5

f. Ringan sehingga mengurangi berat sendiri dari bangunan dan dapat

menghemat ukuran fondasinya.

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.

Sedangkan sifat yang merugikan dari kayu antara lain:

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.

e. Dapat berubah bentuknya, menyusut atau memuai, tergantung kadar air yang

dikandungnya. Bila kandungan airnya banyak kayu akan memuai, sebaliknya

kalau kering kayu akan menyusut.

Kekuatan dan ketahanan terhadap perubahan bentuk suatu bahan disebut sebagai

sifat mekaniknya. Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk memikul

beban/gaya yang mengenainya. Ketahan terhadap perubahan bentuk menetukan

banyaknya bahan yang dimampatkan, terpuntir atau terlengkung akan oleh suatu

beban yang mengenainya. Sifat-sifat mekanik merupakan ciri-ciri penting produk-

produk kayu yang akan digunakan untuk bahan bangunan (Haygreen, 1986).

Kayu sebagai bahan konstruksi bangunan harus mampu menahan beban-beban

yang bekerja dalam jangka waktu yang telah direncanakan dan mempunyai

ketahanan serta kekuatan sesuai dengan perencanaannya. (Petunjuk Teknis

Perawatan Benda Cagar Budaya Bahan Kayu, 2006) menyatakan bahwa

perbaikan adalah upaya merawat benda cagar budaya yang telah rusak dengan

cara merekat, menambal, mengisi lubang, menginjeksi, menyambung,

mengganti dan menyelaraskan warna (kamuflase).


commit to user

6

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Pengertian Kayu

Kayu merupakan salah satu bahan material struktur yang sudah lama dikenal oleh

masyarakat. Kayu merupakan hasil hutan dan akan tetap terjaga kelestarianya

selama hutan dikelola dengan baik. Bila dibandingkan dengan struktur lain, kayu

mempunyai berat jenis yang ringan dan dapat dikerjakan dengan peralatan yang

sederhana. Sebagai bahan dari alam, kayu dapat terurai secara sempurna sehingga

tidak ada istilah limbah pada konstruksi kayu.

2.2.2 Kriteria Perencanaan Balok Kayu

Berdasarkan teori mekanika untuk tegangan geser balok tampang segi empat

yang dibebani gaya tranfersal statik akan timbul tegangan dan ragangan internal,

sebagai perilaku perlawanan balok (Thimosenko dan Gere, 2000). Untuk mencari

besarnya tegangan lentur harus memperhatikan momen yang terjadi pada saat

dilakukan pembebanan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.1 dan

gambar 2.2

12P 1

2P

13L 1

3L 13L

M m ax = 16 PL

Gambar 2.1 Kondisi Pembebanan dan Bidang Momen

h

b

y

(a) (b) (c)

Gambar 2.2 (a) Penampang Balok, (b) Diagram Tegangan Lentur,

(c) Distribusi Tegangan Geser


commit to user

7

Perhitungan kesetimbangan statis balok tertumpu sederhana untuk kondisi

pembebanan seperti pada gambar 2.1 menggunakan persamaan 2.1 – 2.6.

RA = ½ P dan RB = ½ P (2.1)

M maks = ½ P.a (2.2)

Hubungan tegangan regangan terhadap perilaku balok yang dibebani beban

dengan arah tranversal sumbu longitudional diperoleh:

IyM .

=s (2.3)

yI

LP.

. 61 s

= (2.4)

yLI

P..

61

s= (2.5)

bIQP..

=t (2.6)

dengan:

s = Tegangan normal akibat lentur (Mpa)

M = Momen lentur (Nmm)

y = Jarak titik tinjau dalam penampang terhadap garis netral tampang (mm)

I = Momen inersia penampang (mm4)

t = Tegangan geser akibat lentur (MPa)

b = Lebar balok (mm)

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

2.2.3 Mutu kayu

Berdasarkan Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu Untuk Bangunan Gedung (SNI

-5, 2002), kayu di Indonesia dibagi dalam tiga mutu, yaitu mutu A, mutu B dan

mutu C, dengan batasan berbagai macam cacat seperti tertera dalam Tabel 2.1


commit to user

8

Tabel 2.1 Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu

Macam cacat Kelas Mutu A Kelas Mutu B Kelas Mutu C

Mata kayu: Terletak dimuka lebar Terletak dimuka sempit Retak Pingul Arah serat Saluran damar Gubal Lubang serangga Cacat lain (lapuk, hati rapuh, retak melintang)

1/6 lebar kayu 1/8 lebar kayu

1/5 tebal kayu

1/10 tebal atau

lebar kayu

1 : 13

1/5 tebal kayu eksudasi tidak diperkenankan Diperkenankan

Diperkenankan asal terpencar

dan ukuran dibatasi dan

tidak ada tanda-tanda serangga

hidup

Tidak diperkenankan


1/6 tebal kayu

1/6 tebal atau

lebar kayu

1 : 9

2/5 tebal kayu

Diperkenankan




hidup

Tidak diperkenankan


1/2 tebal kayu

1/4 tebal atau

lebar kayu

1 : 6

1/2 tebal kayu

Diperkenankan




hidup

Tidak diperkenankan

Sumber: Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu Untuk Bangunan Gedung (SNI

Kayu 2002)

Sedangkan penggolongan mutu kayu berdasarkan kelas kuat secara masinal

(grading machine) pada kandungan air air standar (15 %) menurut SNI-5, 2002

dapat dlihat pada Tabel 2.2


commit to user

9

Tabel 2.2 Nilai kuat acuan (Mpa) berdasarkan atas pemilahan secara masinal pada kadar air 15%

Kode

Mutu Ew Fb Ft// Fc// Fv Fc

E 26 25000 66 60 46 6,6 24

E 25 24000 62 58 45 6,5 23

E 24 23000 59 56 45 6,4 22

E 23 22000 56 53 43 6,2 21

E 22 21000 54 50 41 6,1 20

E 21 20000 50 47 40 5,9 19

E 20 19000 47 44 39 5,8 18

E 19 18000 44 42 37 5,6 17

E 18 17000 42 39 35 5,4 16

E 17 16000 38 36 34 5,4 15

E 16 15000 35 33 33 5,2 14

E 15 14000 32 31 31 5,1 13

E 14 13000 30 28 30 4,9 12

E 13 12000 27 25 28 4,8 11

E 12 11000 23 22 27 4,6 11

E 11 10000 20 19 25 4,5 10

E 10 9000 18 17 24 4,3 9

Sumber: Konstruksi kayu, edisi kedua, Ali Awaludin dan Linggar Septhia Irawati.

dengan :

Ew : modulus elastisitas lentur Fc// : kuat tekan sejajar serat

Fb : kuat lentur Fv : kuat geser

Ft// : kuat tarik sejajar serat Fc┴ : kuat tekan tegak lurus serat


commit to user

10

2.2.4 Sifat-Sifat Kayu

a. Sifat Fisik Kayu

1. Kadar air

Kadar air adalah kandungan air yang terdapat dalam kayu, biasanya dinyatakan

sebagai persen dari berat kayu kering oven (SNI 03-6850-2002). Dalam

penggunaan kayu sebagai bahan baku bangunan, kekuatan kayu dipengaruhi oleh

kadar air. Semakin tinggi kadar air maka kekuatan kayu akan berkurang atau

semakin rendah kekuatan kayu. Apabila kadar air dalam kayu

berkurang/mengering maka kekuatan kayu akan meningkat. Oleh karena itu

kandungan kadar air pada kayu perlu diketahui.

Kayu yang baru saja ditebang biasanya masih mengandung banyak air, sehingga

kayu perlu dikeringkan sebelum dikerjakan lebih lanjut. Kadar air akan

mempengaruhi nilai kuat lentur dan modulus elastisitas. Kayu yang mempunyai

kadar air rendah akan semakin kuat dari pada kayu yang kadar airnya besar.

Kadar air kayu dapat dihitung dengan persamaan 2.7

%100)(

xW

WWm

d

dg -= (2.7)

dengan :

m = kadar air (%)

Wg = berat benda uji sebelum dikeringkan (gram)

Wd = berat benda uji setelah dikeringkan (gram)

2. Kerapatan kayu

Kerapatan kayu dinyatakan sebagai berat per unit volume, pengukuran kepadatan

bertujuan untuk mengetahui porositas atau persentase rongga yang terdapat pada

kayu. Kerapatan dan volume bergantung pada kandungan air. Adapun cara

menghitung kerapatan yaitu dengan persamaan 2.8


commit to user

11

g

g

V

W=r (2.8)

dengan :

r = kerapatan kayu (kg/m3)

Wg = berat kayu basah (gram)

Vg = volume kayu basah (gram)

3. 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. Faktor tempat tumbuh dan iklim, letak geografis dan spesies dapat

berpengaruh terhadap berat jenis, demikian pula letak bagian kayunya

berpengaruh terhadap berat jenis kayu (Haygreen dan Bowyer, 1996).

Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), kemungkinan kondisi kayu yang dipakai

untuk menyatakan berat jenis adalah:

a) Volume basah, yaitu volume dimana dinding sel sama sekali basah atau jenuh

dengan air atau berada pada kondisi titik jenuh serat atau diatasnya.

b) Volume pada keadaan seimbang, yaitu kayu pada kondisi kadar air dibawah

titik jenuh serat.

c) Volume kering tanur, yaitu kondisi berat konstan setelah dikeringkan dalam

tanur pada suhu ± 103°C.

Dengan metode perhitungan volume yang menggunakan cara pengukuran, berat

jenis kayu pada kadar air m% dapat dihitung dengan persamaan 2.9

)]100

1(000.1[m

Gm

+=

r (2.9)

dengan :

Gm = berat jenis

r = kerapatan kayu

m = kadar air (%)


commit to user

12

Setiap jenis kayu mempunyai berat jenis yang berbeda-beda, dikarenakan tempat

tumbuh kayu yang tidak sama, umur, dan suhu udara. Berdasarkan berat jenisnya,

jenis-jenis kayu digolongkan ke dalam kelas-kelas seperti dalam tabel 2.3

Tabel 2.3 Hubungan antara berat jenis kayu dengan kelas berat kayu

Kelas Berat Kayu Berat Jenis

Sangat berat Lebih besar dari 0,90

Berat 0,75 - 0,90

Agak berat 0,60 - 0,75

Ringan Lebih kecil dari 0,60

Sumber: Dumanauw (1993)

4. Higroskopik

Kayu mempunyai sifat higroskopik, yaitu dapat menyerap atau melepaskan air

atau kelembaban. Suatu petunjuk, bahwa kelembaban kayu sangat dipengaruhi

oleh kelembaban dan suhu udara disekitarnya. Yang termasuk dalam sifat

higroskopik kayu adalah kadar lengas kayu dan kembang susut kayu (Dumanauw,

1993).

5. Kekerasan kayu

Pada umumnya terdapat hubungan langsung antara kekerasan kayu dan berat jenis

kayu. Kayu-kayu yang keras juga termasuk kayu-kayu yang berat. Sebaliknya

kayu ringan adalah juga kayu yang lunak (Dumanauw, 1993).

b. Sifat Mekanik Kayu

Sifat-sifat mekanik kayu atau kekuatan kayu adalah kemampuan kayu untuk

menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari luar ialah gaya-

gaya diluar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan

besarnya benda. Untuk lebih jelasnya sifat-sifat mekanik dari kayu dan betapa

pentingnya sifat mekanik kayu tersebut, dapat dilihat pada Tabel 2.4


commit to user

13

Tabel 2.4 Sifat-sifat mekanik kayu yang penting

Sifat-sifat Bagaimana atau dimana sifat ini penting A. Sifat Kekuatan Kekuatan lentur Kekuatan tekan sejajar serat Kekuatan tekan tegak lurus serat Kekuatan tarik sejajar serat Kekuatan geser sejajar serat B. Sifat Elastik Modulus elastisitas

Menentukan beban yang dapat dipikul suatu gelagar Menentukan beban yang dapat dipikul suatu tiang atau pancang yang pendek Penting dalam rancangan sambungan-sambungan antara suku-suku kayu dalam suatu bangunan dan pada penyangga gelagar Penting untuk suku bawah (busur) pada penopang kayu dan dalam rancangan sambungan antara suku-suku bangunan Sering menentukan kapasitas beban yang dapat dipikul oleh gelagar pendek Ukuran ketahanan terhadap pembengkokan, yaitu berhubungan langsung dengan kekakuan gelagar juga suatu faktor untuk kekuatan atau tiang panjang

Sumber: US. Forest Products Laboratory (1974)

Menurut Suwarno Wiryomartono (1976), kayu bersifat anisotrop maka sifat

mekaniknya ke berbagai arah serat berbeda, antara lain disebutkan:

1. Kayu lebih kuat mendukung gaya tarik sejajar serat daripada tarik menurut

arah tegak lurus serat ( Ft // > Ft ^ ).

2. Kayu lebih kuat mendukung gaya desak sejajar serat daripada desak menurut

arah tegak lurus serat (Fc // > Fc ^ ).

3. Kayu lebih kuat mendukung gaya tarik sejajar serat daripada gaya desak pada

arah sejajar serat (Ft // > Fc // ).

4. Kayu lebih kuat mendukung gaya geser tegak lurus arah serat daripada geser

searah arah serat ( Fv ^ > Fv // ).

5. Kayu mempunyai dukungan lentur yang lebih besar daripada dukungan desak.


commit to user

14

Adapun sifat-sifat mekanik yang ditinjau dalam penelitian ini, yaitu:

a) Kuat Lentur

Kuat lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha

melengkungkan kayu atau untuk menahan beban-beban mati maupun hidup selain

beban pukulan yang harus dipikul oleh kayu tersebut (Dumanauw, 1990).

Untuk mencari besarnya kuat lentur perlu diperhatikan momen yang terjadi pada

pembebanan. Gambar 2.3 berikut ini menggambarkan bidang geser dan bidang

momem yang terjadi akibat bekerjanya beban pada balok kayu.

12P

12P

a=13L

M max

a=13L a=1

3LLs

SFD

BMD

q

Gambar 2.3 Kondisi pembebanan beserta diagram bidang geser dan momen

Dari gambar 2.3 dapat dilihat bahwa momen mencapai maksimum pada tengah

bentang, keat lentur yang dicari adalah kuat lentur yang terjadi pada momen

maksimum, sehingga persamaan yang digunakan adalah persamaan 2.10

Kuat lentur (Fb) = I

aP

qLy

IyM s ÷

øö

çèæ +

= 281

.2

(N/mm2) (2.10)

Dengan :

P = beban maksimum (N) M = momen maksimum (N.mm)

Ls = jarak tumpuan (mm) I = momen inersia penampang(mm4)

q = berat sendiri (N/mm) y = ordinat titik berat (mm)

a = jarak (1/3 Ls)


commit to user

15

b) Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas merupakan sifat elastik kayu yang penting sebagai ukuran

ketahanan kayu terhadap perpanjangan apabila kayu mengalami tarikan, atau

pemendekan apabila kayu mengalami tekanan selama pembebanan berlangsung

dengan kecepatan pembebanan konstan. Dalam hal ini yang menjadi tolak ukur

adalah besaran modulus elastisitas.

Menurut Felix Yap (1964) pada pembebanan tekan biasanya kayu bersifat elastis

sampai batas proposional. Terhadap tarikan, sifat-sifat elastisitas untuk kayu

tergantung dari keadaan lengas. Kayu yang berkadar lengas rendah

memperlihatkan batas elastisitas yang agak rendah sedangkan kayu yang berkadar

lengas tinggi terdapat perubahan bentuk yang permanen pada pembebanan.

Berdasarkan penelitian kekuatan tarik kayu lebih tinggi daripada kekuatan tekan

yaitu 2 – 3 kali lebih besar. Gambar 2.4 berikut ini menggambarkan perubahan

bentuk kayu atau defleksi yang terjadi akibat bekerjanya beban pada balok kayu.

12P

12P

a=13L a=1

3L a=13L

Ls

q

Gambar 2.4 Kondisi pembebanan dan defleksi yang terjadi

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa defleksi maksimum terjadi ditengah

bentang, dan untuk mencari modulus elastisitas berdasarkan defleksi maksimum

dapat dihitung dengan persamaan 2.11


commit to user

16

Modulus Elastisitas (E) = ( )dd ..384

543

..242

422

I

qLaL

I

aP

ss +-

÷øö

çèæ

(N/mm2) (2.11)

dengan :

P = beban maksimum (N) I = momen inersia (mm4)

Ls = jarak tumpuan (mm) d = defleksi balok (mm)

q = berat sendiri (N/mm) a = jarak 1/3 L

Perhitungan modulus elastisitas juga dapat dilakukan dengan menggunakan rumus

estimasi. Perhitungan modulus elastisitas lentur (Ew) dapat menggunakan

persamaan 2.12 – 2.15

Ew = 16500G0.7 Mpa. (2.12)

dimana:

G = berat jenis pada kadar air 15 % = ).133,01( b

b

G

G

- (2.13)

Gb = berat jenis dasar = ).256,01( m

m

Ga

G

+ (2.14)

a = 30

)30( m- (2.15)

c. Sifat Kimia Kayu

Komponen kimia di dalam kayu mempunyai arti yang penting, karena

menentukan kegunaan suatu jenis kayu dan digunakan untuk memebedakan jenis-

jenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu

terhadap serangan makhluk perusak kayu. Selain itu dapat pula menentukan

pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal

(Dumanauw, 1993)

Senyawa-senyawa hasil pirolisis serbuk kayu jati mengandung p-guaiakol, 2

metoksi 4 propenil fenol, 2 metoksi 4 metil fenol, 3,4,5 trimetoksi toluene dan 1,3

dimetoksi siringol (Fatimah & Nugraha Jaka, 2005)


commit to user

17

2.2.5 Keruskan/Cacat Pada Kayu

Cacat atau kerusakan kayu dapat mengurangi kekuatan dan bahkan kayu yang

cacat tersebut tidak dapat dipergunakan sebagai bahan konstruksi. Cacat kayu

yang sering terjadi adalah retak, mata kayu, dan kemiringan serat. Retak pada

kayu terjadi karena proses penyusutan akibat penurunan kadar air (pengeringan).

Mata kayu merupakan sambungan cabang pada batang utama kayu. Pada mata

kayu ini terjadi pembelokan arah serat, sehingga kekuatan kayu menjadi

berkurang. Untuk keperluan konstruksi, dihindari penggunaan batang kayu yang

memiliki mata kayu. Kemiringan serat menunjukkan sudut miring serat kayu.

Kemiringan serat pada batang kayu terjadi disebabkan tidak sesuainya sumbu

batang kayu dengan sumbu pohon pada saat pemotongan atau penggergajian (Ali

Awaludin, 2005).

Cacat kayu dibagi kedalam dua bagian, yakni pertamacacat yang ditimbulkan dari

pengaruh lingkungan sepanjang pohon itu hidupantara lain penyimpangan bentuk

pohon, serat terpilin, kayu reaksi (kayu tekandan kayu tarik), pertumbuhan lingkar

tahun yang abnormal, warna yangabnormal dan lain-lain. Kelompok cacat kedua

adalah cacat yang disebabkanoleh pertumbuhan alami seperti mata kayu dan

empelur. (Bearly, 2001)

Penyimpangan atau abnormalitas dari struktur normal dalam kayu tidak

diperhatikan apabila kayu dianggap sebagai bagian dari organisme hidup dan

sebagai subjek yang dipengaruhi oleh berbagai faktor sepanjang hidupnya. Namun

ketika kayu dilihat dari sudut pandang sebagaibahan baku maka abnormalitas

dalam struktur kayu sangat diperhatikan karena dapat menurunkan nilai fungsinya.

Abnormalitas tersebut biasa dikenal dengan sebutan cacat kayu. (Karlinasari,

2006)

Karlinasari (2006), menyatakan bahwa Cacat kayu (defect) adalah penyimpangan

atau kelainan pada kayu yang dapat mempengaruhi mutu kayu. Berdasarkan

penyebabnya cacat kayu dapat dibagi menjadi :


commit to user

18

1. Cacat alami (natural defects), karena lingkungan dan serangan makhluk

biologis. Contohnya mata kayu (knots), kantung damar (pitch poket), saluran

damar (resin streaks), cacat mineral, kayu reaksi, dan fungi.

2. Cacat badan yaitu penyimpangan atau kelainan yang terdapat pada keempat

sisi kayu dan bukan merupakan cacat bentuk. Contonya adalah mata kayu

(knots), retak (checks), pecah (shakes), dan lubang serangga

3. Cacat bontos yaitu penyimpangan atau kelainan yang terdapat pada bagian

bontos kayu dan bukan merupakan cacat bentuk dan cacat badan. Contohnya

adalah hati kayu.

Persyaratan cacat adalah cara persyaratan mutu berdasarkan kepada jenis , jumlah ,

dan atau besarnya cacat maksimal yang diperkenankan, dengan memperhatikan

lokasi dan hubungannya dengan cacat-cacat lain.

Beberapa deinisi cacat yang sesuai acuan normatif Standar Nasional Indonesia

(SNI 01-5007.1-2003), antara lain :

1. Alur adalah suatu lekukan pada permukaan batang kayu

2. Buncak-buncak (Bc) adalah cacat kayu berupa benjolan atau bukan benjolan

> 3 titik pada badan kayu bundar tetapi tidak berupa mata kayu yang

mempengaruhi permukaan.

3. Gabeng (Gg) merupakan keadaan kayu yang menyerupai rapuh yang dapat

dilihat pada bontos kayu.

4. Gerowong (Gr) : lubang besar pada bontos kearah panjang kayu, baik tembus

maupun tidak tembus tanpa atau dengan tanda-tanda pembusukan.

5. Gubal (Gu) adalah bagian dari kayu yang terdapat diantara kulit dan kayu

teras, pada umumnya berwarna lebih terang dari kayu terasnya serta kurang

awet.

6. Kebundaran adalah bentuk kayu yang ditetapkan dengan cara

membandingkan diameter terkecil dengan diameter terbesar pada setiap

bontosnya dalam persen

7. Kesilindrisan merupakan bentuk kayu yang ditetapkan dengan cara

membandingkan selisih dp dan du dengan panjang kayu dalam persen.


commit to user

19

8. Kunus adalah cacat pada bontos kayu berupa cabang akibat dari kesalahan

teknis menebang.

9. Mata kayu (Mk) adalah bekas cabang atau ranting pada permukaan kayu

dengan penampang lintang berbentuk bulat atau lonjong.

10. Pakah : bontos kayu dipotong pada pertemuan antara 2 (dua) cabang ditandai

dengan adanya 2 (dua) hati dan terpisahnya lingkaran tumbuh.

11. Pecah belah (Pe/be) adalah terpisahnya serat kayu melebar sehingga

merupakan celah dengan lebar 2 mm atau lebih dan menembus teras.

12. Pecah banting (Pebt) adalah pecah yang tidak beraturan terjadi pada waktu

penebangan.

13. Pecah busur (Pb) adalah pecah yang sejajar dengan busur bontos kayu atau

searah dengan lingkaran tumbuh sehingga merupakan busur lingkaran ≤

setengah lingkaran.

14. Pecah gelang (Pg) adalah pecah yang sejajar dengan busur bontos kayu atau

searah dengan lingkaran tumbuh sehingga merupakan busur lingkaran >

setengah lingkaran.

15. Pecah hati adalah terpisahnya serat dimulai dari hati memotong terhadap

lingkaran tumbuh.

16. Pecah lepas adalah akibat bagian dari badan kayu yang hilang / lepas ke arah

ke arah memanjang.

17. Pecah slemper adalah pecah sejajar pada bontos yang tidak menembus badan

kearah memanjang, tetapi sebagian kayunya masih menyatu

2.2.6 Campuran Untuk Menambal Kayu

a. Serbuk Kayu

Serbuk kayu adalah sisa dari proses pengerjaan kayu. Serbuk kayu yang

dihasilkan dari proses pengerjaan biasanya terkumpul dalam jumlah yang banyak

dan tidak terbuang sia-sia. Pemanfaatan serbuk kayu di Indonesia belum begitu

banyak selain untuk bahan kerajinan dan bahan bakar.

Produksi total kayu gergajian Indonesia mencapai 2,6 juta m3 per tahun (Forestry

Statistics of Indonesia 1997/1998). Dengan asumsi bahwa jumlah limbah yang


commit to user

20

terbentuk 54,24 % dari produksi total maka dihasilkan limbah penggergajian

sebanyak 1,4 juta m3 per tahun. Angka ini cukup besar karena mencapai sekitar

separuh dari produksi kayu gergajian

Bahan campuran yang dipakai pada penelitian ini adalah sebuk sisa

penggergajian, pengetaman kayu dan serbuk amplasan kayu. Jenis kayu yang

digunakan adalah jenis kayu jati. Serbuk kayu sebagai bahan dasar material

pembuatan sampel dalam penelitian ini dibedakan menjadi tiga macam, yaitu

1. Serbuk Gergaji

Yaitu serbuk yang berasal dari sisa pengergajian kayu.

2. Sisa Pasahan Kayu (Ketam)

Yaitu serbuk yang berasal dari sisa pemasahan kayu, tekstur serbuk ini lebih

kasar dan lebih besar dari serbuk gergaji.

3. Sisa Amplasan

Yaitu sebuk yang berasal dari sisa pengamplasan/penghalusan pemukaan

kayu, tektur serbuk ini sangat halus sehingga sangat cocok sebagai pengisi

(filler).

b. Perekat

Dalam penelitian ini perekat yang digunakan adalah lem epoxy. Lem epoxy terdiri

dari dua macan komponen yaitu komponen perekat (resin) dan komponen

pengeras (hardener). Komponen resin adalah cairan bening tidak berbau, lebih

cair dibandingkan dengan hardener yang berwarna kuning transparan dan liat.

Keunggulan dari perekat ini adalah sebagai berikut:

1. Lem tidak menyusut dan mengisi rongga rongga pada lubang kayu.

2. Tahan terhadap air dan beberapa bahan kimia.

Dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya bahwa, 90 gram campuran

serbuk kayu membutuhkan kadar resin 97 cc (Nikho Sunartanto, 2012).

2.2.7 Hasil Penelitian Campuran Serbuk Kayu

Hasil penelitian kuat tekan dan kuat tarik campuran antara serbuk gergaji, serbuk

ketam dan serbuk amplas kayu jati dengan lem epoxy sebagai bahan untuk


commit to user

21

menambal kayu yang berlubang (Nikho Sunartanto, 2012), dan hasil pengujian

kuat tekan, kuat lekat dan kuat geser yang dilakukan sebelumnya dengan

menggunakan serbuk kayu jati dan perekat yang sama yaitu, resin dan hardener

dengan merk epoxy. Pengujian yang dilakukan menggunakan beberapa

perbandingan yaitu, variasi kadar filler 25%, 50% dan 75%, sedangkan variasi

kadar hardener 75% dan 100%.

Berdasarkan hasil pengujian didapat campuran yang mempunyai kuat tarik paling

tinggi adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 50% (TSM -

F50/H100), dengan nilai kuat tarik sebesar 9,31 MPa. Sedangkan benda uji

dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CST – F75/H100), dengan

nilai kuat tekan sebesar 6,03 MPa hanya mempunyai selisih yang tidak terlalu

besar dengan (CST – F50/H100).

Berdasarkan hasil pengujian didapat campuran yang mempunyai kuat tekan paling

tinggi adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 25% (CST -

F25/H100), dengan nilai kuat tekan sebesar 31,79 MPa, sedangkan benda uji

dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CST – F75/H100), dengan

nilai kuat tekan sebesar 29,66 MPa hanya mempunyai selisih yang kecil dengan

(CST - F25/H100). Campuran yang mempunyai modulus elastisitas paling tinggi

adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CST –

F75/H100), dengan nilai modulus elastisitas sebesar 388,30 MPa.

Berdasarkan hasil pengujian didapat campuran yang mempunyai kuat geser paling

tinggi adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CSG -

F75/H100), dengan nilai kuat tarik sebesar 18,42 MPa.

Berdasarkan hasil pengujian didapat campuran yang mempunyai kuat lekat paling

tinggi adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CSK -

F75/H100), dengan nilai kuat tarik sebesar 8,94 MPa.

Berdasarkan hasil pengujian tersebut maka campuran yang digunakan untuk

menambal kayu adalah campuran dengan kadar hardener 100% dan kadar filler

75% (CSG - F75/H100).


commit to user

22

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Kriteria Metodologi Penelitian

3.1.1 Umum

Dalam suatu penelitian ada dua macam metode yaitu kuantitatif dan kualitatif.

Metode penelitian kuantitatif adalah metode penelitian yang dipakai untuk

meneliti pada populasi atau sampel yang spesifik, teknik pengambilan sampel

biasanya dikerjakan dengan random, pengumpulan data menggunakan instrumen

penelitian, kajian data berbentuk kuantitatif/statistik dengan tujuan untuk menguji

hipotesis yang sudah ditetapkan. Sedangkan metode penelitian kualitatif adalah

metode penelitian yang digunakan untuk meneliti pada kondisi objek yang

alamiah (sebagai lawannya adalah eksperimen) dimana peneliti adalah sebagai

instrument kunci, pengambilan sampel dan data dilakukan secara sengaja, teknik

pengumpulan data dilakukan dengan gabungan analisis data bersifat induktif /

kualitatif, dan hasil penelitian kualitatif lebih menekankan pada makna daripada

generalisasi.

Sebagai karya tulis ilmiah, metodologi penelitian perlu ditentukan terlebih dahulu.

agar penelitian yang dilakukan dapat berjalan secara sistematis dan dari penelitian

yang dilakukan memperoleh data yang akurat. Metode yang digunakan dalam

penelitian ini adalah metode kuantitatif atau eksperimen. Penyajian data hasil

penelitian ini berupa diagram atau grafik.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kuat lentur sampel yang terbuat dari

balok kayu yang berlubang yang ditambal dengan campuran serbuk kayu dengan

perekat resin dan hardener, yang nantinya akan digunakan sebagai bahan

perbaikan kayu.


commit to user

23

3.1.2 Bahan Penelitian

a. Kayu

Kayu digunakan untuk sampel adalah kayu keruing karena kayu keruing mudah

didapat di pasaran dengan harga yang cukup terjangkau, kayu keruing yang

digunakan sebagai sampel penelitian berukuran 5/7 x 50 cm, dengan jarak antar

tumpuan 45 cm.

b. Serbuk Kayu

Bahan material yang digunakan sebagai bahan sampel berasal dari serbuk kayu

jati. Serbuk kayu ini diperoleh dari sisa pengolahan kayu, yaitu serbuk sisa

penggergajian, serbuk sisa pemasahan dan serbuk sisa pengamplasan. Alasan

dipilihnya serbuk kayu jati ini karena kayu tersebut termasuk jenis kayu dengan

mutu baik dan selain itu serbuk kayu dengan jenis ini mudah diperoleh.

c. Perekat

Bahan perekat dalam penelitian ini menggunakan lem epoxy yang terdiri dari dua

macam konponen yaitu resin sebagai komponen perekat dan hardener sebagai

bahan pengeras serbuk kayu. Alasan dipilihnya lem epoxy karena lem jenis ini

memiliki daya rekat yang kuat dan lebih cepat mengeras.

3.1.3 Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian dibedakan menjadi tiga kelompok

yaitu :

a. Peralatan Pembuatan Benda Uji

Peralatan yang digunakan untuk pembuatan benda uji terdiri dari meteran,

gergaji, pahat, siku-siku besi, spidol, mistar, gelas ukur, timbangan, gelas

ukur, skrap, palu, alat pencampur material perekat dan serbuk kayu.


commit to user

24

b. Peralatan Pengujian Sifat Fisik Kayu

1. Oven, digunakan untuk mengeringkan kayu saat pengujian kadar air.

2. Timbangan dengan ketelitian 0,5 gram, digunakan untuk pengukuran

berat benda uji dalam pengujian kerapatan dan kadar air kayu pada saat

uji pendahuluan.

3. Jangka sorong dengan ketelitian 0,05 mm, digunakan untuk mengukur

kayu benda uji pendahuluan.

c. Peralatan Untuk Pengujian Balok Kayu

1. Loading Frame

Alat ini digunakan untuk menguji kuat lentur benda uji kayu. Loading

Frame brupa portal segi empat yang terbuat dari baja dengan balok portal

yang dapat diatur ketinggianya dan berdiri diatas lantai. Untuk lebih

jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Loading frame

2. Alat Pembebanan

Alat yang digunakan untuk pembebanan adalah Hidraulic Jack merk Hi-

Force model HP 227 serial No.AH5614, untuk memberikan tekanan pada

pengujian lentur secara tekan sampai batas kerutuhan sampel. Alat ini

dapat memberikan tekanan sampai dengan 50 ton dengan menggunakan

sistem hidraulik dan dioperasikan dengan tenaga manusia. Untuk lebih



commit to user

25

Gambar 3.2 Hidraulic jack dan Hidraulic pump

3. Load cell dan Transducer Indicator

Alat ini digunakan untuk mengetahui besarnya beban yang dipikul oleh

benda uji maka dipasang load cell (sel beban) selanjutnya dihubungkan

dengan Transducer Indicator merk Showa type DS-1300, yang berfungsi

untuk tempat pembacaan digital beban yang sedang bekerja. Untuk lebih


Gambar 3.3 Load cell dan Transducer indicator


commit to user

26

4. Dial Indicator

Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya lendutan yang terjadi saat

pengujian. Kapasitas alat ini adalah 50 mm dengan ketelitian 0,01 mm.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.4

Gambar 3.4 Dial indicator

3.1.4 Standar dan Kualifikasi Benda Uji

a. Pembuatan benda uji, yaitu membuat benda uji yang berasal dari balok kayu

keruing berukuran 5 cm x 7 cm x 50 cm yang di berikan lubang berbentuk

persegi dengan ukuran (1,5 cm x 10 cm x 5 cm), dan berbentuk trapesium

dengan ukuran ( dua sisi sejajar 10 cm dan 7 cm, lebar 5 cm, tinggi 1,5 cm)

dengan kemiringan 450. dan campuran antara serbuk kayu jati dengan perekat

yang dimasukan kedalam balok kayu yang berlubang tersebut.

b. Berdasarkan dari standar dan kualifikasi benda uji jumlah sampel yang

digunakan berupa benda uji kayu keruing dengan jumlah 21 buah, dengan

klasifikasi seperti dalam Tabel 3.1


commit to user

27

Tabel 3.1 Bahan penelitian untuk pengujian kuat lentur kayu Keruing.

Jenis Benda Uji Kode Dimensi Jumlah

Benda Uji (cm) Benda Uji

BU - 1

Balok Kayu Utuh BU - 2 5/7 x 50 3

BU - 3

BLA - 1

Balok Kayu Lubang Atas BLA - 2 5/7 x 50 3

BLA - 3

BLB - 1

Balok Kayu Lubang Bawah BLB - 2 5/7 x 50 3

BLB - 3

BLT - 1 Balok Kayu Lubang Tengah BLT - 2 5/7 x 50 3

BLT - 3

BTA - 1

Balok Kayu Tambalan Atas BTA - 2 5/7 x 50 3

BTA - 3

BTB - 1

Balok Kayu Tambalan Bawah BTB - 2 5/7 x 50 3

BTB - 3

BTT - 1

Balok Kayu Tambalan Tengah BTT - 2 5/7 x 50 3

BTT - 3

Keterangan:

1. BU : Balok Kayu Utuh

2. BLA : Balok Kayu Lubang Atas

3. BLB : Balok Kayu Lubang Bawah

4. BLT : Balok Kayu Lubang Tengah

5. BTA : Balok Kayu Tambalan Atas

6. BTB : Balok Kayu Tambalan Bawah

7. BTT : Balok Kayu Tambalan Tengah


commit to user

28

3.2 Tahapan Metodologi Penelitian

Tahapan meodologi penelitian merupakan urutan-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 pemeriksaan kadar air.

c. Tahap III : Tahap pembuatan benda uji

d. Tahap IV : Tahap pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas.

e. Tahap V : Tahap analisa data dan pembahasan.

f. Tahap VI : Tahap pengambilan kesimpulan dan saran.

a. Tahap Persiapan Awal

Tahap persiapan merupakan tahap untuk mempersiapkan segala sesuatu yang

terkait dengan masalah penelitian yang akan dilakukan, baik yang menyangkut

bahan maupun peralatan penelitian sehingga penelitian akan berjalan lancar.

Bahan utama penelitian ini adalah balok kayu keruing dengan dimensi (5/7 x 50

cm) yang telah dipilih batang lurus dan bebas dari mata kayu, serbuk kayu jati dan

perekat yaitu lem epoxy. Peralatan yang digunakan adalah alat uji utama dan

peralatan pembantu, seperti yang telah disebutkan di atas. Peralatan yang akan

digunakan diperiksa sebelumnya untuk mengetahui kelayakan alat dalam

pelaksanaan penelitian.

b. Tahap Pemeriksaan Kadar Air Sebelum Pengujian

Menimbang serbuk kayu jati yang telah dipilih dengan berat tertentu kemudian

dikeringkan dengan cara dioven, tujuan dari proses pengeringan ini adalah untuk

menghilangkan kandungan air dalam serbuk kayu supaya sampel tidak mengalami

kembang susut. Setelah dikeringkan serbuk kayu tersebut kemudian ditimbang

kembali. Selisih antara berat serbuk sebelum dan sesudah dioven tadi kemudian

dibandingkan dengan berat serbuk sebelum dioven, hasil dari perbandingan itulah

kadar air yang terkandung dalam serbuk. Pemeriksaan kadar air ditujukan untuk

mengetahui kadar kandungan air dalam kayu dan serbuk kayu.


commit to user

29

Untuk kayu yaitu dengan cara diangin-anginkan terlebih agar diperoleh kayu

keruing yang kering udara. Kayu keruing yang telah mencapai kering udara

kemudian diperiksa kadar airnya di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS

agar kayu tersebut memenuhi syarat kadar air antara 12% - 18% atau rata-rata

15%. sehingga kayu keruing dapat dipakai untuk benda uji. Pengujian kadar air

kayu dilakukan dengan menggunakan oven, jangka sorong dan timbangan. Untuk

lebih jelasnya, bentuk sampel uji kadar air kayu dapat dilihat pada gambar 3.5

25 mm

25

mm

25 mm

Gambar 3.5 Benda uji kadar air kayu

Untuk mengetahui kadar air dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Memotong kayu dengan ukuran kira-kira 25 mm x 25 mm x 25 mm,

kemudian kayu tersebut dihitung volumenya dan ditimbang, sehingga di

dapat berat awal (Wg).

2. Potongan kayu di keringkan dalam oven selama 24 jam dengan suhu 1030C.

3. Setelah 24 jam kayu diambil dan ditimbang beratnya, sehingga didapat berat

kayu setelah kering oven (Wd).

4. Kadar air dan berat jenis dapat dihitung dengan persamaan 2.7 – 2.9

Untuk lebih jelasnya proses pemeriksaan kadar air dapat dilihat pada gambar 3.6


commit to user

30

Tidak

Ya

Gambar 3.6 Bagan alir pemeriksaan kadar air sebelum pembuatan benda uji

c. Tahap Pembuatan Benda Uji

Siapkan balok kayu keruing, serbuk kayu dan perekat. Kayu keruing dipotong

dengan menggunakan gergaji dengan ukuran 5/7 x 50 cm, kemudian pada

permukaan kayu dilukis dengan pensil sehingga membentuk gambar sesuai

ukuran yang direncanakan untuk membuat lubang. Setelah itu membuat lubang

dengan menggunakan pahat sesuai dengan ukuran yang sudah dibuat usahakan

permukaan kayu dalam lubang tersebut halus dan rata. Setelah lubang selesai

dibuat dilanjutkan dengan pembuatan campuran serbuk kayu dan perekat sebagai

material pengisi lubang.

Mulai

Pemilihan kayu dan serbuk kayu: · Ukuran kayu 5/7 x 50 cm · Batang lurus dan tidak ada mata kayu atau cacat · Memilih serbuk kayu jati

Kayu diangin-anginkan agar mencapai keadaan kering udara

Pemeriksaan kadar air di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS

Kayu memenuhi syarat kadar air antara 12% - 18% atau rata-rata 15%

Pembuatan benda uji

Selesai


commit to user

31

Dari pengujian yang dilakukan sebelumnya, jika satu sampel dengan volume 282

cm3 membutuhkan serbuk kayu 118 gram. Maka kebutuhan serbuk kayu untuk

satu sampel lentur yang mempunyai lubang ditengah dengan volume 1,5 cm x 10

cm x 5 cm = 75 cm3 adalah (118/282) x 75 = 31,383 gram. Dalam hal ini kami

mengambil contoh untuk membuat benda uji dengan kadar hardener 100% dan

filler 75%. Untuk membuat sampel yang berjumlah 3 buah, total serbuk kayu

yang digunakan adalah sebanyak 31,383 x 3 = 95 gram, dengan rincian sebagai

berikut, filler (serbuk amplas) yang dibutuhkan sebanyak 75% x 95 = 72 gram.

Serbuk gergaji dan ketam yang dibutuhkan adalah masing-masing sebanyak (95 –

72)/2 = 12 gram. Untuk serbuk ketam, sebelum dicampur diremukan terlebih

dahulu hingga berukuran kira-kira 0,5 x 0,5 cm agar ukuranya lebih seragam. Dari

penelitian yang dilakukan sebelumnya, untuk 1 gram campuran serbuk kayu

membutuhkan kadar resin 1,08 cc, maka kadar resin 95 x 1,08 cc/gram = 103 cc

dan hardener sebanyak 100% x 103 cc = 103 cc,

Langkah-langkah yang dilakukan untuk membuat benda uji adalah sebagai

berikut:

1. Mencampur semua serbuk kayu yang sudah ditimbang ke dalam baskom.

2. Menakar Resin dengan menggunakan gelas ukur dituang kedalam baskom.

3. Aduk campuran serbuk kayu dengan resin hingga merata kurang lebih 15

menit, kemudian hardener yang sudah ditakar dengan menggunakan gelas ukur

dituang kedalam baskom yang berisi campuran tersebut.

4. Aduk kembali campuran serbuk kayu dengan resin dan hardener hingga

merata kurang lebih 15 menit.

5. Setelah campuran merata kemudian dimasukkan kedalam lubang pada kayu

dengan ukuran 1,5 cm x 10 cm x 5 cm, dengan cara dituang sedikit demi

sedikit sambil dipadatkan. Sampel akan mengeras antara 3-4 jam. Kemudian

lakukan proses yang sama untuk pembuatan sampel berikutnya.

Setelah pembuatan benda uji selesai, pengujian kuat lentur akan dilakukan setelah

campuran untuk perbaikan berumur 24 jam. Untuk lebih jelasnya, bentuk sketsa

sampel pengujian kuat lentur kayu dapat dilihat pada gambar 3.7


commit to user

32

7 c m

5 c m

5 0 c m

7 c m

5 c m

5 0 c m

1 ,5 c m

1 0 c m

7 c m

7 c m

5 c m

5 0 c m

7 c m

1 ,5 c m

1 0 c m

1 0 c m

1 ,5 c m7 c m

5 c m

5 0 c m

7 c m

5 c m

5 0 c m

1 ,5 c m

1 0 c m

7 c m

7 c m

5 c m

5 0 c m

7 c m

1 ,5 c m

1 0 c m

1 0 c m

1 ,5 c m7 c m

5 c m

5 0 c m

Gambar 3.7 Gambar benda uji kuat lentur


commit to user

33

d. Tahap Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas

Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah loading frame dan

perlengkapanya untuk mengetahui adanya lentur yang terjadi pada balok kayu

akibat adanya beban luar. Beban tersebut mengakibatkan balok mengalami

deformasi dan regangan sehingga menimbulkan retak lentur pada balok kayu

tersebut. Dalam pengujian lentur kayu ini pembebanan yang dilakukan adalah

pembebanan secara bertahap. Untuk lebih jelasnya gambar pembebanan benda uji

dapat dilihat pada gambar 3.8

10 cm

1,5 cmh

b

13LsLs

13Ls 1

3Ls

12P

12P

Gambar 3.8 Pembebanan Benda Uji

Pembebanan yang dilakukan merupakan pembebanan secara bertahap untuk

mengetahui kuat lentur maksimum dari kayu.

Tahapan pengujian kuat lentur adalah sebagai berikut:

1. Seting alat, meliputi:

a) Menyiapkan alat-alat pengujian yang terdiri atas load cell, , dial gauge,

dan hidraulic jack.

b) Memasang benda uji pada loading frame.

c) Memasang alat-alat pengujian dengan langkah sebagai berikut:

1) Memasang hidraulic jack pada loading frame, pastikan stabil dan

tidak bergoyang.

2) Memasang load cell diantara kayu dan hidraulic jack, pastikan alat

stabil dengan dua titik pembebanan pada jarak 1/3 bentang

3) Memasang transducer yang sudah terpasang dengan trafo step-down

dan dihubungkan dengan load cell, dan memasang dial gauge

dibawah balok kayu.


commit to user

34

2. Pengujian kuat lentur

Langkah pengujian kuat lentur adalah sebagai berikut:

a) Pembebanan benda uji dilakukan secara perlahan-lahan dengan hidraulic

pump, di atur dengan kenaikan beban sebesar 50 kg secara bertahap.

Mencatat lendutan yang terjadi dengan menggunakan dial gauge pada

setiap penambahan beban.

b) Pencatatan beban maksimum yang mampu ditahan oleh benda uji hingga

benda uji mengalami keruntuhan dan tidak mampu menahan beban lagi.

e. Tahap Analisis Hasil Pengujian

Dari hasil pengujian yang diperoleh yaitu besarnya beban dan lendutan

maksimum saat terjadi patah pada kayu, kemudian dilakukan analisa data, dan

dari data tersebut kemudian dibuat grafik hubungan antara beban dan lendutan

dari masing–masing benda uji sehingga dapat diketahui berapa besar beban yang

dapat ditahan oleh kayu yang telah dilakukan penambalan. Kemudian dapat

dihitung juga besarnya kuat lentur kayu tersebut dengan persamaan 3.1 dan 3.2.

Data hasil pengujian :

L = panjang balok kayu (mm) h = tinggi balok (mm)

Pmak = beban maksimum (N) b = lebar balok (mm)

d = defleksi balok (mm) Ls = jarak tumpuan (mm)

It = momen inersia penampang (mm4) q = berat sendiri (N/mm)

y = ordinat titik berat (mm) a = jarak (1/3 Ls)

Kuat lentur (Fb) = I

aP

qLy

I

yM s ÷øö

çèæ +

= 281

.2

(N/mm2) (3.1)

Modulus Elastisitas (E) = ( )dd ..384

543

..242

422

I

qLaL

I

aP

ss +-

÷øö

çèæ

(N/mm2) (3.2)

f. Tahap Pengambilan Kesimpulan dan Saran

Pada tahap ini, data yang telah dianalisa dibuat kesimpulan yang berhubungan

dengan tujuan penelitian dan memberilan saran.


commit to user

35

3.3 Diagram Alir Pengujian

Secara garis besar diagram alir penelitian dapat dilihat pada gambar 3.9

Gambar 3.9 Diagram alir penelitian

Mulai

Bahan penelitian · Balok kayu keruing ukuran 5/7 x 50 cm · Batang lurus dan tidak ada cacat kayu · Serbuk kayu jati · Perekat ( lem epoxy)

Pemeriksaan kadar air dan berat jenis sebelum pembuatan benda uji

Pembuatan lubang pada kayu kemudian mengisi lubang tersebut dengan campuran serbuk kayu dan perekat

Pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas akibat adanya beban luar dengan pembebanan bertahap

Analisis data hasil penelitian

Selesai

Kesimpulan dan saran

Peralatan penelitian · Loading frame dan perlengkapanya · Oven dan Timbangan · Gergaji, Palu, dan Pahat · Mistar, Skrap dan Gelas ukur · Wadah untuk mencampur

Persiapan


commit to user

36

BAB 4

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengujian

Pengujian yang dilakukan di laboratorium bertujuan untuk mendapatkan data

akurat. Dari hasil pengujian tersebut diperoleh data-data sebagai berikut:

4.1.1 Data Pengujian Kadar Air dan Berat Jenis

Nilai kadar air serbuk kayu diperoleh dari mengambil sebagian serbuk kayu

sedangkan untuk kayu keruing didapat dari pengujian 3 (tiga) buah benda uji.

Nilai kadar air dan berat jenis kayudianggap sudah dapat mewakili seluruh balok

kayu yang akan dibuat sebagai benda uji dalam penelitian ini. Pengujian kadar air

dilakukan di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS Surakarta. Dari pengujian

tersebut diperoleh data seperti dalam Tabel 4.1 dan 4.2

Tabel 4.1 Data pengujian kadar air serbuk kayu

No Nama Sampel

Berat Awal Berat Kering Sampel Wg Wd

(gram) (gram)

1 Serbuk Ketam 20 18

2 Serbuk Gergaji 100 96

3 Serbuk Amplas 60 58

Tabel 4.2 Data pengujian kadar air dan berat jenis kayu

No Dimensi Volume Berat Awal Berat Kering

Sampel l b t Wg Wd (cm) (cm) (cm) (cm3) (gram) (gram) 1 2.474 2.522 2.522 15.736 16.000 13.000 2 2.660 2.512 2.572 17.186 14.000 12.000 3 2.608 2.548 2.560 17.012 13.000 12.000


commit to user

37

4.1.2 Data Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas

Berdasarkan pengujian yang dilakukan di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik

UNS Surakarta, pengujian kuat lentur kayu keruing dilakukan dengan cara

memberikan beban desak pada kayu secara bertahap sampai batas kemampuan

benda uji dalam menerima beban desak. Batas kemampuan benda uji dalam

menerima beban desak diindikasikan dengan kondisi retak atau patah dan benda

uji tidak mampu lagi menerima penambahan beban. Beban pada kondisi tersebut

dianggap sebagai beban kritis dan lendutan yang terjadi pada beban tersebut

dianggap sebagai lendutan maksimum.

Gambar 4.1 Setting pengujian lentur kayu

Dari pengujian tersebut didapat data-data berupa beban dan lendutan yang

diterima oleh balok kayu keruing. Data-data hasil pengujian tersebut digabungkan

dengan data lainya sehingga dapat dihitung besarnya nilai kuat lentur dan modulus

elastisitas dari balok kayu keruing tersebut.

Dari pengujian kuat lentur kayu keruing diperoleh data besarnya beban dan

lendutan yang terjadi pada saat pengujian. Data-data hasil pengujian tersebut

tertera dalam Tabel 4.3


commit to user

38

Tabel 4.3 Beban dan lendutan maksimum

No Kode P maks P rata-rata Lendutan maks Lendutan rata-rata

Sampel (N) (N) (mm) (mm) 1 BU-1 24000

26250 11.59

13.63 2 BU-2 25000 13.3

3 BU-3 29750 16

4 BLA-1 18000 18916.667

9.8 10.88 5 BLA-2 17750 10.3

6 BLA-3 21000 12.55

7 BLB-1 18250 21416.667

14.9 12.36 8 BLB-2 22000 10.22

9 BLB-3 24000 11.97

10 BLT-1 21750 23083.333

16.3 13.89 11 BLT-2 22000 12.81

12 BLT-3 25500 12.56

13 BTA-1 20500 21500

16.47 14.52 14 BTA-2 21000 15.65

15 BTA-3 23000 11.44

16 BTB-1 16500 18916.667

12.6 12.83 17 BTB-2 20000 8.46

18 BTB-3 20250 16.2

19 BTT-1 25000 28916.667

13.84 12.84 20 BTT-2 31500 13.8

21 BTT-3 30250 10.87

4.2 Analisa Data Hasil Pengujian

Setalah mendapatkan data hasil pengujian yang dilakukan di laboratorium. Data-

data tersebut kemudian dianalisis untuk mendapatkan tujuan yang ingin dicapai

dalam pengujian tersebut, yaitu mendapatkan besarnya kuat lentur kayu yang

diperbaiki dengan campuran serbuk kayu


commit to user

39

4.2.1 Analisa Data Pengujian Kadar Air dan Berat Jenis Kayu

a. Dari data hasil pengujian kemudian dilakukan, untuk perhitungan kadar air

kayu keruing digunakan Persamaan 2.7, berikut contoh perhitungan benda uji

ke-1 kayu keruing.

Diketahui data : l (panjang) = 2,474 cm

b (lebar) = 2,522 cm

t (tebal) = 2,522 cm

Wg (berat awal) = 16,00 gr

Wd (berat satelah dioven) = 13,00 gr

Kadar air : %100)(

xW

WWm

d

dg -=

%10000,13

)00,1300,16(xm

-= = 23,077 %

Hasil perhitungan serbuk kayu jati dan kadar air kayu keruing

selanjutnyatercantum dalam Tabel 4.4 dan Tabel 4.5

Tabel 4.4 Hasil perhitungan kadar air serbuk kayu jati

No Nama Sampel

Berat Awal Berat Kering Kadar Air Kadar Air Sampel Wg Wd Rata-rata

(gram) (gram) (%) (%) 1 Serbuk Ketam 20.000 18.000 11.111 2 Serbuk Gergaji 100.000 96.000 4.167 6.242 3 Serbuk Amplas 60.000 58.000 3.448

Tabel 4.5 Hasil perhitungan kadar air kayu keruing

Sampel Dimensi Berat

Awal Berat

Kering Kadar

Air Kadar Air l b t Wg Wd Rata-rata

(cm) (cm) (cm) (gram) (gram) (%) (%) 1 2,474 2,522 2,522 16,000 13,000 23,077 2 2,660 2,512 2,572 14,000 12,000 16,667 16,026 3 2,608 2,548 2,560 13,000 12,000 8,333


commit to user

40

b. Dari data hasil pengujian kemudian dilakukan untuk perhitungan berat jenis

kayu keruing digunakan Persamaan 2.8, berikut contoh perhitungan benda uji

ke-1 kayu keruing

Diketahui data : l (panjang) = 2,474 cm

b (lebar) = 2,522 cm

t (tebal) = 2,522 cm

m (kadar air) = 23,077 gr

Volume (l x b x t) = 15,736 cm3

Berat jenis : )]

1001(000.1[

mGm

+=

r

g

g

V

W=r =

6

3

10.736,15

10.00,16-

-

= 1016,787 kg/m3

)]100

077,231(000.1[

787,1016

+=mG = 0,826 gr/cm3

Hasil perhitungan berat jenis kayu keruing selanjutnya tercantum dalam Tabel 4.6

Tabel 4.6 Hasil perhitungan berat jenis kayu keruing

Dimensi Volume Berat Awal Kadar Berat Berat Jenis

No l b t Wg Air Jenis Rata-rata (cm) (cm) (cm) (cm3) (gram) (%) (gr/cm3) (gr/cm3) 1 2,474 2,522 2,522 15,736 16,000 23.077 0,826 2 2,660 2,512 2,572 17,186 14,000 16.667 0,698 0,743 3 2,608 2,548 2,560 17,012 13,000 8.333 0,705

c. Dari hasil perhitungan berat jenis kayu dapat dihitung besarnya modulus

elastisitas lentur kayu (Ew) dengan menggunakan rumus estimasi kuat acuan,

yaitu dengan persamaan 2.12 – 2.15

Ew = 16500G0,7 Mpa


commit to user

41

dengan:

G = berat jenis pada kadar air 15 % = ).133,01( b

b

G

G

-

Gb = berat jenis dasar = ).256,01( m

m

Ga

G

+

a = 30

)30( m-

Dari hasil pengujian diperoleh:

m = 16,026 %

Gm = 0,743 gr/cm3

a = 30

)30( m- =

30)026,1630( -

= 0,231

Gb = ).256,01( m

m

Ga

G

+ =

)743,0231,0256,01(743,0

xx+ = 0,712

G = ).133,01( b

b

G

G

- =

)712,0133,01(712,0

x- = 0,786

Ew = 16500G0,7

= 16500 x 0,7860,7 = 13946,425 MPa

Berdasarkan rumus estimasi kuat acuan didapat nilai modulus elastisitas lentur:

Ew = 13946,425 MPa

4.2.2 Analisa Data Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas Kayu

Dari data-data yang diperoleh pada saat pengujian kuat lentur diperoleh pula

grafik hubungan antara penambahan beban yang diterima oleh benda uji dengan

lendutan yang terjadi. Grafik yang menunjukan hubungan antara penambahan

beban dengan lendutan yang terjadi, seperti pada Gambar 4.2 sampai dengan

Gambar 4.9


commit to user

42

Gambar 4.2 Grafik hubungan penambahan beban dengan lendutan yang terjadi

pada Balok Kayu Utuh (BU)


pada Balok Kayu Lubang Atas (BLA

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 5 10 15 20 25 30

Beba

n (N

)

Lendutan (mm)

BU-1

BU-2

BU-3

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35

Beba

n (N

)

Lendutan (mm)

BLA-1

BLA-2

BLA-3


commit to user

43


pada Balok Kayu Lubang Bawah (BLB)


pada Balok Kayu Lubang Tengah (BLT)

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25

Beba

n (N

)

Lendutan (mm)

BLB-1

BLB-2

BLB-3

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 5 10 15 20 25

Beba

n (N

)

Lendutan (mm)

BLT-1

BLT-2

BLT-3


commit to user

44


pada Balok Kayu Tambalan Atas (BTA)


pada Balok Kayu Tambalan Bawah (BTB)

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Beba

n (N

)

Lendutan (mm)

BTA-1

BTA-2

BTA-3

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30

Beba

n (N

)

Lendutan (mm)

BTB-1

BTB-2

BTB-3


commit to user

45


pada Balok Kayu Tambalan Tengah (BTT)

Gambar 4.9 Grafik rata-rata hubungan penambahan beban dengan lendutan yang

terjadi pada semua benda uji

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 5 10 15 20 25 30

Beba

n (N

)

Lendutan (mm)

BTT-1

BTT-2

BTT-3

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 5 10 15 20 25 30 35

Beba

n (N

)

Lendutan (mm)

BU

BLA

BTA

BLB

BTB

BLT

BTT


commit to user

46

Gambar 4.9 Menunjukan bahwa adanya peningkatan beban yang mampu

diterima oleh balok kayu yang telah dilakukan penambalan pada bagian atas

walaupun tidak dapat menyamai beban yang diterima oleh balok kayu utuh. Pada

penambalan bagian bawah beban yang mampu diterima justru lebih rendah

daripada balok dengan lubang bagian bawah, sebaliknya pada penambalan bagian

tengah beban yang mampu diterima mengalami peningkatan yang sangat besar,

bahkan mampu melebihi beban yang diterima oleh balok kayu utuh.

a. Perbandingan beban maksimum antara perhitungan teoritis dan hasil

pengujian kuat lentur

1. Perhitungan beban maksimum yang dapat diterima benda uji Balok Kayu

Utuh ke-1 (BU-1)

Diketahui data : b (lebar balok) = 47,78 mm

h (tinggi balok) = 67,01 mm

Ls (jarak tumpu) = 450 mm

a (jarak P ke tumpuan) = 150 mm

y (ordinau titik berat) = ½ x h = 33,505 mm

q (berat sendiri) = 0,0238 N/mm

It (momen inersia) 121

b h3 = 1198074,303 mm4

Ew (elastisitas lentur) = 13946,425 Mpa

Fb (dari tabel kuat acuan E14) = 30 MPa

Fb = I

yM .

M = y

IFb . =

505,33303,119807430x

= 1071741,250 N.mm

M = ÷øö

çèæ + a

PqLs 28

1 2

P =

2

.81 2

a

qLM s ÷øö

çèæ-

=

2150

.4500238.081

250,1071741 2 ÷øö

çèæ- xx

= 14295,198 N


commit to user

47

2. Perhitungan beban maksimum yang dapat diterima benda uji balok kayu

keruing yang telah diberikan tambalan pada bagian atas. Berikut contoh

perhitungan benda uji Balok Kayu Tambalan Atas ke-1 (BTA-1) kayu

keruing.



Ls (jark tumpu) = 450 mm




Em (elastisitas material) = 388,30 MPa


a) Menentukan Sumbu Netral

b = 49,58

h =

67,

42 ya

yb

15

52,42

A1

A2kayu

material

n x b

h =

67,

42 ya

yb

15

52,42

A1

A2

b = 49,58

n = ÷÷ø

öççè

æ

w

m

EE

= ÷

ø

öçè

æ425,13946

30,388

= 0,028

n x b = 0,028 x 49,58 = 1,380 mm

ya = ÷÷ø

öççè

æ+

++)(

)))42,52(15(())15((

21

21

221

1

AA

xxAxxA

ya = ÷÷ø

öççè

æ+

++))42,5258,49()15380,1((

)))42,52(15()42,5258,49(())15()15380,1(( 21

21

xx

xxxxxx

ya = 40,944 mm

yb = (h – ya) = 67,42 – 40,944) = 26,476 mm


commit to user

48

b) Menentukan Momen Inersia

I1 = 1/12 . b . h13 + A1 . (ya – (1/2 . h1)2

= 1/12 x 1.380 x 153 + ((1.380 x 15) x ((40,944 – 7,5)2))

= 23547,632 mm4

I2 = 1/12 . b . h23 + A2 . (yb – (1/2 . h2)2

= 1/12 x 49,58 x 52,423 + ((49,58 x 52,42) x ((26,476 – 26,21)2))

= 595320,656 mm4

IT = I1 + I2

= 23547,632 + 595320,656 = 618868,287 mm4

c) Menentukan momen maksimum pada serat kayu terluar

Fb =TIyM .

M =y

IF Tb .

= 476,26

287,61886830x

= 701228,850 N.mm

d) Menentukan beban maksimum

M = ÷øö

çèæ + a

PqLs 28

1 2

P =

2

.81 2

a

qLM s ÷øö

çèæ-

=

2150

.4500248.081

850,701228 2 ÷øö

çèæ- xx

= 9341,333 N


commit to user

49


keruing yang telah diberikan tambalan pada bagian bawah. Berikut contoh

perhitungan benda uji Balok Kayu Tambalan Bawah ke-1 (BTB-1) kayu

keruing.










b = 49,45

h =

66,

36

yb

ya

15

51,36 A1

A2

kayu

material

b = 49,45

h =

66,

36

yb

ya

15

51,36 A1

A2

n x b

n = ÷÷ø

öççè

æ

w

m

EE

= ÷

ø

öçè

æ425,13946

30,388

= 0,028

n x b = 0,028 x 49,45 = 1,377 mm

ya = ÷÷ø

öççè

æ+

++)(

)))15(36,51(())36,51((

21

21

221

1

AA

xxAxxA

ya = ÷÷ø

öççè

æ+

++))15377,1()36,5145,49((

)))15(36,51()15377,1(())36,51()36,5145,49(( 21

21

xx

xxxxxx

ya = 25,948 mm

yb = (h – ya) = 66,36 – 25,948) = 40,412 mm


commit to user

50


I1 = 1/12 . b . h13 + A1 . (ya – (1/2 . h1)2

= 1/12 x 49,45 x 51,363 + ((49,45 x 51,36) x ((25,948 – 25,68)2))

= 558472,224 mm4

I2 = 1/12 . b . h23 + A2 . (yb – (1/2 . h2)2

= 1/12 x 1,377 x 153 + ((1,377 x 15) x ((40,412 – 7,5)2))

= 22757,970 mm4

IT = I1 + I2

= 558472,224 + 22757,970 = 581230,194 mm4


Fb =TIyM .

M =y

IF Tb .

= 948,25

194,58123030x

= 672003,872 N.mm


M = ÷øö

çèæ + a

PqLs 28

1 2

P =

2

.81 2

a

qLM s ÷øö

çèæ-

=

2150

.4500244.081

872,672003 2 ÷øö

çèæ- xx

= 8951,820 N


commit to user

51


keruing yang telah diberikan tambalan pada bagian tengah. Berikut contoh

perhitungan benda uji Balok Kayu Tambalan Tengah ke-1 (BTT-1) kayu

keruing.










ya = 1/2.h

h =

66,7

4

15

25,87

25,87

b = 49,90

yb = 1/2.h

A2

A1

A3

kayu

kayu

material

ya = 1/2.h

h =

66,7

4

15

25,87

25,87

b = 49,90

yb = 1/2.h

A2

A1

A3

n x b

n = ÷÷ø

öççè

æ

w

m

EE

= ÷

ø

öçè

æ425,13946

30,388

= 0,028

n x b = 0,028 x 49,90 = 1,389 mm

ya = yb = ½ . h = ½ x 66,74 = 33,37 mm


commit to user

52


I1 = I3 = 1/12 . b . h13 + A1 . (ya – (1/2 . h1)2

= 1/12 x 49,90 x 25,873 + ((49,90 x 25,87) x ((33,37 – 12,935)2))

= 611067,395 mm4

I2 = 1/12 . b . h23

= 1/12 x 1,389 x 153

= 390,749 mm4

IT = I1 + I2

= 611067,395 + 390,749 = 611458,144 mm4


Fb =TIyM .

M =y

IF Tb .

= 370,33

144,61145830x

= 549707,651 N.mm


M = ÷øö

çèæ + a

PqLs 28

1 2

P =

2

.81 2

a

qLM s ÷øö

çèæ-

=

2150

.4500248.081

651,549707 2 ÷øö

çèæ- xx

= 7321,081N


commit to user

53

Berdasarkan analisa data perhitungan beban maksimum yang mampu diterima

oleh balok kayu diperoleh hasil perbandingan beban maksimum antara

perhitungan teoritis dan hasil pengujian yang tertera dalam Tabel 4.7

Tabel 4.7 Perbandingan beban maksimum teoritis dan hasil pengujian

No

b h Ls Teoritis Pengujian

Kode P maks P rata-rata P maks P rata-rata

Sampel (mm) (mm) (mm) (N) (N) (N) (N) 1 BU-1 47.78 67.01 450 14295.198

14870.881

24000

26250.000 2 BU-2 48.77 68.00 450 15025.846 25000

3 BU-3 48.19 69.01 450 15291.598 29750

4 BLA-1 47.21 66.73 450 8414.339

8997.393

18000

18916.667 5 BLA-2 49.00 69.11 450 9555.953 17750

6 BLA-3 48.55 67.82 450 9021.886 21000

7 BLB-1 49.62 66.59 450 8796.046

9222.144

18250

21416.667 8 BLB-2 48.11 69.41 450 9486.767 22000

9 BLB-3 47.78 69.30 450 9383.617 24000

10 BLT-1 49.31 67.24 450 14689.430

15176.911

21750

23083.333 11 BLT-2 48.51 69.85 450 15613.999 22000

12 BLT-3 47.71 69.56 450 15227.305 25500

13 BTA-1 49.58 67.42 450 9341.333

9618.803

20500

21500.000 14 BTA-2 49.21 68.76 450 9741.396 21000

15 BTA-3 47.93 69.58 450 9773.680 23000

16 BTB-1 49.45 66.36 450 8951.820

9650.246

16500

18916.667 17 BTB-2 47.99 70.63 450 10158.461 20000

18 BTB-3 47.81 69.84 450 9840.457 20250

19 BTT-1 49.90 66.74 450 7321.081

7513.279

25000

28916.667 20 BTT-2 48.77 68.90 450 7633.754 31500

21 BTT-3 48.16 69.11 450 7585.000 30250


commit to user

54

b. Perhitungan Modulus Elastisitas Balok Kayu Utuh, Balok kayu

Berlubang dan Balok Komposit

Perhitungan Modulus Elastisitas benda uji Balok Kayu Utuh ke-1 (BU-1)

Pengujian ini menggunakan 2 (dua) material yang berbeda yaitu material kayu dan

campuran serbuk kayu, oleh karena itu pada masing-masing material harus

dihitung modulus elastisitasnya. Dari pengujian kuat tekan campuran serbuk kayu

yang telah dilakukan sebelumnya, yaitu dengan kadar filler 75% dan Hardener

100%, telah diperoleh nilai modulus elastisitas sebesar 388,30 MPa.

Dalam perhitungan nilai modulus elastisitas digunakan beban dan lendutan

proposional. Untuk mencari beban dan lendutan proposional dapat menggunakan

grafik hubungan beban dan lendutan kemudian dibuat garis linear sehingga beban

dan lendutan proposional dapat dibaca. Grafik dan data hasil pengujian tersebut

dapat dilihat pada Gambar 4.10 dan Tabel 4.8

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Beban dengan Lendutan Proposional yang terjadi

Pada Benda Uji Balok Kayu Utuh ke-1 (BU-1)

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20

Beba

n (N

)

Lendutan (mm)

Beban dan…


commit to user

55

Tabel 4.8 Data Pembacaan Beban dan Lendutan Balok Kayu Utuh ke-1 (BU-1)

No Beban Lendutan

Keterangan (Kg) (N) (mm)

1 0 0 0 2 100 1000 0.19 3 200 2000 0.41 4 300 3000 0.65 5 400 4000 0.91 6 500 5000 1.15 7 600 6000 1.4 8 700 7000 1.63 9 800 8000 1.87 10 900 9000 2.12 11 1000 10000 2.43 12 1100 11000 2.69 13 1200 12000 2.96 14 1300 13000 3.25 Batas Proposional 15 1400 14000 3.6 16 1500 15000 3.9 18 1600 16000 4.19 20 1700 17000 4.56 22 1800 18000 4.92 24 1900 19000 5.3 26 2000 20000 5.89 27 2050 20500 6.32 28 2100 21000 6.78 29 2150 21500 7.29 30 2200 22000 7.78 31 2250 22500 8.25 32 2300 23000 8.98 33 2350 23500 10.25 34 2400 24000 11.59 35 1550 15500 17.65 36 1450 14500 17.83 37 1400 14000 17.94


commit to user

56

Berikut Perhitungan Modulus Elastisitas Balok Kayu Utuh ke-1 (BU-1)






P (beban proposional) = 13000 N

d (lendutan proposional) = 3,25 mm



b h3 = 1198074,303 mm4

Modulus Elastisitas E = ( )dd ..384

543

..242

422

t

ss

t I

qLaL

I

aP

+-÷øö

çèæ

(N/mm2)

= ( )25,3303,1198074384

4500238.0515044503

25,3303,119807424

1502

130004

22

xxxx

xxxx

x+-

÷øö

çèæ

= 5402,553 N/mm2


commit to user

57

Perhitungan modulus elastisitas benda uji selanjutnya disajikan pada Tabel 4.9

Tabel 4.9 Hasil perhitungan modulus elastisitas balok kayu utuh, balok kayu berlubang dan balok komposit dari pengujian kuat lentur kayu.

Tabel 4.9 menunjukkan nilai modulus elastisitas kayu utuh sebesar 5266,178

MPa, sedangkan dari pengujian kadar air dan barat jenis kayu keruing nilai

modulus elastisitas dapat dihitung dengan menggunakan rumus estimasi kuat

acuan , sehingga diperoleh nilai modulus elastisitas (Ew) sebesar 13946,425 MPa.

Dalam perhitungan kuat lentur, modilus elastisitas (E) yang dipakai adalah

modulus elastisitas dari hasil pengujian kuat lentur kayu, yaitu (5266,178 MPa)

No Kode Sampel

b h Ls q P prop d prop E E Rata-rata

(mm) (mm) (mm) (N/mm) (N) (mm) (N/mm2) (N/mm2) 1 BU-1 47.78 67.01 450 0.0238 13000 3.25 5402.553 2 BU-2 48.77 68.00 450 0.0246 13000 3.15 5225.968 5266.178 3 BU-3 48.19 69.01 450 0.0247 14000 3.32 5170.013 4 BLA-1 47.21 66.73 450 0.0234 10500 3.33 4365.248 5 BLA-2 49.00 69.11 450 0.0252 11500 4.45 3102.947 3996.404 6 BLA-3 48.55 67.82 450 0.0245 11000 3.12 4521.016

7 BLB-1 49.62 66.59 450 0.0246 10000 3.01 4403.960

8 BLB-2 48.11 69.41 450 0.0248 12000 3.52 4115.051 4265.985 9 BLB-3 47.78 69.30 450 0.0246 13000 3.71 4278.944

10 BLT-1 49.31 67.24 450 0.0246 13000 3.12 5397.392 11 BLT-2 48.51 69.85 450 0.0252 13000 3.28 4655.414 5026.399

12 BLT-3 47.71 69.56 450 0.0247 18500 4.45 5026.392

13 BTA-1 49.58 67.42 450 0.0248 12000 4.21 3643.047 14 BTA-2 49.21 68.76 450 0.0251 16500 5.82 3440.805 3455.600

15 BTA-3 47.93 69.58 450 0.0248 17500 6.41 3282.948

16 BTB-1 49.45 66.36 450 0.0244 7000 2.60 3619.764 17 BTB-2 47.99 70.63 450 0.0252 11000 4.00 3158.524 3459.435

18 BTB-3 47.81 69.84 450 0.0248 12500 4.14 3600.016 19 BTT-1 49.90 66.74 450 0.0248 14000 3.45 5311.838

20 BTT-2 48.77 68.90 450 0.0250 22000 5.42 4939.891 5177.117

21 BTT-3 48.16 69.11 450 0.0247 23000 5.32 5279.622


commit to user

58

c. Perhitungan Tegangan Lentur Balok Kayu Utuh, Balok kayu Berlubang

dan Balok Komposit

1. Berikut contoh perhitungan tegangan lentur benda uji Balok Kayu Utuh ke-1

(BU-1)






Pmak (beban maksimum) = 24000 N



b h3 = 1198074,303 mm4

lts = tIyM .

(N/mm2)

= t

s

I

yaP

qL ÷øö

çèæ +

281 2

= 303,1198074

505,331502

240004500238,0

81 2 xxxx ÷

øö

çèæ +

= 50,355 N/mm2


commit to user

59

2. Perhitungan tegangan lentur pada balok kayu keruing yang telah diberikan

tambalan pada bagian atas. Berikut contoh perhitungan benda uji Balok Kayu

Tambalan Atas ke-1 (BTA-1) kayu keruing.







Ew (elastisitas kayu pengujian)= 5266,178 MPa


a) Menentukan Jarak Sumbu Netral Keserat Terluar

a)

b = 49,58

h =

67,4

2 ya

yb

15

52,42

A1

A2kayu

material

n x b

h =

67,4

2 ya

yb

15

52,42

A1

A2

b = 49,58

n = ÷÷ø

öççè

æ

w

m

EE

= ÷

ø

öçè

æ178,5266

30,388

= 0,074

n x b = 0,074 x 49,58 = 3,656 mm

ya = ÷÷ø

öççè

æ+

++)(

)))42,52(15(())15((

21

21

221

1

AA

xxAxxA

ya = ÷÷ø

öççè

æ+

++))42,5258,49()15656,3((

)))42,52(15()42,5258,49(())15()15656,3(( 21

21

xx

xxxxxx

ya = 40,513 mm

yb = (h – ya) = 67,42 – 40,513) = 26,907 mm


commit to user

60

b) Menentukan Momen Inersia Penampang

I1 = 1/12 . b . h13 + A1 . (ya – (1/2 . h1)2

= 1/12 x 3,656 x 153 + ((3,656 x 15) x ((40,513 – 7,5)2))

= 60793,783 mm4

I2 = 1/12 . b . h23 + A2 . (yb – (1/2 . h2)2

= 1/12 x 49,58 x 52,423 + ((49,58 x 52,42) x ((26,907 – 26,21)2))

= 596397,150 mm4

IT = I1 + I2

= 60793,783 + 596397,150 = 657190,933 mm4

c) Menentukan Tegangan Lentur Pada Serat Terluar

1) Tegangan Pada Serat Atas (-)

lts = TIyM .

=

T

s

I

yaaP

qL .28

1 2 ÷øö

çèæ +

= 933,657190

513,401502

205004500248,0

81 2 xxxx ÷

øö

çèæ +

= 94,820 N/mm2

2) Tegangan Pada Serat Bawah (+)

lts = TIyM .

=

T

s

I

ybaP

qL .28

1 2 ÷øö

çèæ +

= 933,657190

907,261502

205004500248,0

81 2 xxxx ÷

øö

çèæ +

= 62,974 N/mm2


commit to user

61


tambalan pada bagian bawah. Berikut contoh perhitungan benda uji Balok

Kayu Tambalan Bawah ke-1 (BTB-1) kayu keruing.







Ew (elastisitas kayu pengujian)= 5266,178 MPa


b) Menentukan Jarak Sumbu Netral Keserat Terluar

a)

b = 49,45

h =

66,

36

yb

ya

15

51,36 A1

A2

kayu

material

b = 49,45

h =

66,

36

yb

ya

15

51,36 A1

A2

n x b

n = ÷÷ø

öççè

æ

w

m

EE

= ÷

ø

öçè

æ178,5266

30,388

= 0,074

n x b = 0,074 x 49,45 = 3,656 mm

ya = ÷÷ø

öççè

æ+

++)(

)))15(36,51(())36,51((

21

21

221

1

AA

xxAxxA

ya = ÷÷ø

öççè

æ+

++))15646,3()36,5145,49((

)))15(36,51()15646,3())36,51()36,5145,49(( 21

21

xx

xxxxxx

ya = 26,379 mm

yb = (h – ya) = 67,42 – 26,379) = 39,981 mm


commit to user

62


I1 = 1/12 . b . h13 + A1 . (ya – (1/2 . h1)2

= 1/12 x 49,45 x 51,363 + ((49,45 x 51,36) x ((26,379 – 25,68)2))

= 559532,867 mm4

I2 = 1/12 . b . h23 + A2 . (yb – (1/2 . h2)2

= 1/12 x 3,646 x 153 + ((3,646 x 15) x ((39,981 – 7,5)2))

= 58725,509 mm4

IT = I1 + I2

= 559532,867 + 58725,509 = 618258,376 mm4



lts = TIyM .

=

T

s

I

yaaP

qL .28

1 2 ÷øö

çèæ +

= 376,618258

379,261502

165004500244,0

81 2 xxxx ÷

øö

çèæ +

= 52,827 N/mm2


lts = TIyM .

=

T

s

I

ybaP

qL .28

1 2 ÷øö

çèæ +

= 376,618258

981,391502

165004500244,0

81 2 xxxx ÷

øö

çèæ +

= 80,065 N/mm2


commit to user

63


tambalan pada bagian tengah. Berikut contoh perhitungan benda uji Balok

Kayu Tambalan Tengah ke-1 (BTT-1) kayu keruing.







Ew (elastisitas kayu) = 5266,178 MPa


a) Menentukan Jarak Sumbu Netral Keserat Terluar

ya = 1/2.h

h =

66,7

4

15

25,87

25,87

b = 49,90

yb = 1/2.h

A2

A1

A3

kayu

kayu

material

ya = 1/2.h

h =

66,7

4

15

25,87

25,87

b = 49,90

yb = 1/2.h

A2

A1

A3

n x b

n = ÷÷ø

öççè

æ

w

m

EE

= ÷

ø

öçè

æ178,5266

30,388

= 0,074

n x b = 0,074 x 49,90 = 3,679 mm

ya = yb = ½ . h = ½ x 66,74 = 33,37 mm


commit to user

64


I1 = I3 = 1/12 . b . h13 + A1 . (ya – (1/2 . h1)2

= 1/12 x 49,90 x 25,873 + ((49,90 x 25,87) x ((33,37 – 12,935)2))

= 611067,395 mm4

I2 = 1/12 . b . h23

= 1/12 x 3,679 x 153

= 1034,820 mm4

IT = I1 + I2

= 611067,395 + 1034,820 = 612102,216 mm4



lts = TIyM .

=

T

s

I

yaaP

qL .28

1 2 ÷øö

çèæ +

= 216,612102

370,331502

250004500248,0

81 2 xxxx ÷

øö

çèæ +

= 51,170 N/mm2


lts = TIyM .

=

T

s

I

ybaP

qL .28

1 2 ÷øö

çèæ +

= 216,612102

370,331502

250004500248,0

81 2 xxxx ÷

øö

çèæ +

= 51,170 N/mm2


commit to user

65

Hasil perhitungan tegangan lentur benda uji selanjutnya dusajikan dalam Tabel 4.10 dan Tabel 4.11

Tabel 4.10 Hasil perhitungan momen maksimum, jarak sumbu netral ke serat terluar dan momen inersia penampang

No Kode b h Ls P maks q Momen maks ya yb I1 I2 Sampel (mm) (mm) (mm) (N) (N/mm) (Nmm) (mm) (mm) (mm4) (mm4)

1 BU-1 47.78 67.01 450 24000 0.0238 1800602.369 33.505 33.505 1198074.303 2 BU-2 48.77 68 450 25000 0.0246 1875623.934 34.000 34.000 1277904.053 3 BU-3 48.19 69.01 450 29750 0.0247 2231875.670 34.505 34.505 1319811.057 4 BLA-1 47.21 66.73 450 18000 0.0234 1350592.696 25.865 25.865 544603.201 5 BLA-2 49 69.11 450 17750 0.0252 1331887.109 27.055 27.055 646915.320 6 BLA-3 48.55 67.82 450 21000 0.0245 1575619.475 26.410 26.410 596215.385 7 BLB-1 49.62 66.59 450 18250 0.0246 1369371.645 25.795 25.795 567769.550 8 BLB-2 48.11 69.41 450 22000 0.0248 1650628.252 27.205 27.205 645788.473 9 BLB-3 47.78 69.3 450 24000 0.0246 1800622.954 27.150 27.150 637476.806

10 BLT-1 49.31 67.24 450 21750 0.0246 1631873.791 33.620 33.620 617672.822 617672.822 11 BLT-2 48.51 69.85 450 22000 0.0252 1650637.491 34.925 34.925 682019.719 682019.719 12 BLT-3 47.71 69.56 450 25500 0.0247 1913124.375 34.780 34.780 662369.004 662369.004 13 BTA-1 49.58 67.42 450 20500 0.0248 1538128.886 40.513 26.907 60793.783 596397.150 14 BTA-2 49.21 68.76 450 21000 0.0251 1575636.599 41.187 27.573 62785.140 638432.749 15 BTA-3 47.93 69.58 450 23000 0.0248 1725627.435 41.599 27.981 62632.758 650670.732 16 BTB-1 49.45 66.36 450 16500 0.0244 1238117.375 26.379 39.981 559532.867 58725.509 17 BTB-2 47.99 70.63 450 20000 0.0252 1500637.700 28.503 42.127 689753.769 64635.578 18 BTB-3 47.81 69.84 450 20250 0.0248 1519378.203 28.110 41.730 658347.079 62947.972 19 BTT-1 49.9 66.74 450 25000 0.0248 1875626.561 33.370 33.370 611067.395 1034.820 20 BTT-2 48.77 68.9 450 31500 0.0250 2363132.192 34.450 34.450 657801.162 1011.387 21 BTT-3 48.16 69.11 450 30250 0.0247 2269376.187 34.555 34.555 655593.323 998.736


commit to user

66

Tabel 4.11 Hasil perhitungan tegangan lentur benda uji pada serat terluar

Tegangan Rata-rata Tegangan Rata-rata Tegangan Lentur Rata-rata Tegangan Lentur Rata-rata Kode Lentur Tegangan Lentur Tegangan Pada Batas Tegangan Pada Batas Tegangan

Sampel Serat Atas Lentur Serat Bawah Lentur Tambalan Atas Lentur Tambalan Bawah Lentur (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2)

BU-1 50.355 52.869

50.355 52.869

BU-2 49.903 49.903

BU-3 58.350 58.350 BLA-1 64.144

63.213 64.144

63.213

BLA-2 55.702 55.702 BLA-3 69.794 69.794 BLB-1 62.214

69.479 62.214

69.479

BLB-2 69.536 69.536 BLB-3 76.688 76.688 BLT-1 44.412

45.634 44.412

45.634

BLT-2 42.263 42.263 BLT-3 50.228 50.228 BTA-1 94.820

96.001 62.974

64.207 59.713

60.968

BTA-2 92.547 61.957 58.842 BTA-3 100.637 67.692 64.348 BTB-1 52.827

56.247 80.065

83.922

50.026

53.430 BTB-2 56.699 83.799 53.960 BTB-3 59.213 87.902 56.305 BTT-1 51.170

57.588 51.170

57.588 11.501

12.644 11.501

12.644 BTT-2 61.833 61.833 13.461 13.461 BTT-3 59.762 59.762 12.971 12.971


commit to user

67

4.3 Pembahasan

Berikut pembahasan berdasarkan dari hasil analisa data pengujian

a. Kadar air kayu kering udara di Indonesia berkisar antara 12 % sampai 18 %,

atau rata-rata 15 %. Tabel 4.4 dan Tabel 4.5 menunjukkan besarnya nilai

kadar air kayu keruing rata-rata adalah 16,026 %, dan nilai kadar air serbuk

kayu jati rata-rata adalah 6,242 %. Jadi kondisi kayu yang dipakai dalam

pengujian ini telah memenuhi syarat kering udara

b. Berat jenis kayu berkisar antara 0,2 gr/cm3 sampai 1,28 gr/cm3. Tabel 4.2

menunjukkan besarnya nilai berat jenis kayu keruing rata-rata adalah 0,743

gr/cm3. Jadi kayu tersebut termasuk dalam kategori kayu agak berat yaitu

antara (0,60 gr/cm3– 0,75 gr/cm3)

c. Gambar 4.9 Menunjukan bahwa adanya peningkatan beban yang mampu

diterima oleh balok kayu yang telah dilakukan penambalan pada bagian

atas, karena material tambalan mempunyai kuat tekan yang tinggi, walaupun

tidak dapat menyamai beban yang diterima oleh balok kayu utuh. Pada

penambalan bagian bawah beban yang mampu diterima justru lebih rendah

daripada balok dengan lubang bagian bawah karena kuat tarik dan kelekatan

material terhadap kayu cukup kecil. Sebaliknya pada penambalan bagian

tengah beban yang mampu diterima mengalami peningkatan yang sangat

besar, karena material pada tambalan tengah mengalami tekan dan tarik ,

walaupun kuat tariknya kecil karena letaknya ditengah maka material

tersebut tertahan oleh tepi lubang kayu sehingga kekuatanya meningkat

bahkan mampu melebihi beban yang diterima oleh balok kayu utuh .

d. Tabel 4.11 Menunjukan nilai tegangan lentur yang terjadi pada serat terluar

baik tekan maupun tarik dengan asumsi balok kesatuan atau menganggap

mempunyai modulus elastisitas yang sama menjadi (E komposit). Dari hasil

tersebut menunjukan besarnya nilai tegangan lentur kayu yang ditambal

lebih besar dari kayu utuh, akan tetapi beban yang mampu diterima tidak

dapat melebihi kayu utuh kecuali balok kayu dengan tambalan tengah.

Karena modulus elastisitas material lebih kecil dari kayu maka kontribusi

materialnya pun juga akan kecil begitu pula sebaliknya.


commit to user

6 6

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian kuat lentur yang telah dilakukan dalam penelitian ini,

dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Tegangan lentur di serat atas balok kayu utuh adalah -52,869 N/mm2

Tegangan lentur di serat bawah balok kayu utuh adalah +52,869 N/mm2

2. Tegangan lentur di serat atas balok kayu lubang atas adalah -63,213 N/mm2

Tegangan lentur di serat bawah balok kayu lubang atas adalah +63,213 N/mm2

3. Tegangan lentur di serat atas balok kayu lubang bawah adalah -69,479 N/mm2

Tegangan lentur di serat bawah balok kayu lubang bawah adalah +69,479 N/mm2

4. Tegangan lentur di serat atas balok kayu lubang tengah adalah -45,634 N/mm2

Tegangan lentur di serat bawah balok kayu lubang tengah adalah +45,634 N/mm2

5. Tegangan lentur di serat atas balok kayu tambalan atas adalah -96,001 N/mm2

Tegangan lentur di serat bawah balok kayu tambalan atas adalah +64,207 N/mm2

6. Tegangan lentur di serat atas balok kayu tambalan bawah adalah -56,247 N/mm2

Tegangan lentur di serat bawah balok kayu tambalan bawah adalah +83,922 N/mm2

7. Tegangan lentur di serat atas balok kayu tambalan tengah adalah -57,588 N/mm2

Tegangan lentur di serat bawah balok kayu tambalan tengah adalah +57,588 N/mm2

Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa tegangan lentur kayu berlubang dan

kayu yang ditambal lebih besar dari kayu utuh karena luas penampangnya lebih

kecil akibat perbedaan modulus elastisitas, akan tetapi kapasitas beban yang

mampu diterima balok kayu berlubang dan balok komposit tidak mampu melebihi

kapsitas beban yang diterima kayu utuh kecuali kayu dengan tambalan bagian

tengah.


commit to user

69

5.2 Saran

Ada beberapa saran yang dapat diberikan sehubungan dengan penelitian yang

telah dilakukan, antara lain:

1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan beberapa variasi bentuk lubang

pada kayu.

2. Perlu dikembangkan lagi beberapa variasi jenis campuran untuk menambal

kayu sehingga didapatkan hasil yang hampir sama bahkan melebihi kekuatan

kayu utuh.

3. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan memberikan shear connector pada

lubang yang ditambal agar daya lekat material tambalan dengan kayu

semakin kuat.

4. Perlu dilakukan penelitian lagi dengan menggunakan perekat lain dengan

harga yang lebih terjangkau dengan kekuatan yang hampir sama bahkan lebih

kuat dari lem epoxy.

5. Perlu ditingkatkan ketelitian dalam pembuatan benda uji antara lain:

a. dalam pembuatan lubang harus teliti agar ukuranya sesuai dengan

perencanaan,

b. dalam pencampuran material untuk menambal sebaiknya jangan terlalu

lama karena campuran cepat mengeras sehingga daya rekatnya berkurang

c. Perlunya konsentrasi dan ketelitian yang lebih pada saat pembacaan dial

gauge, sehingga dapat meminimalisir kesalahan yang yang mungkin

terjadi pada saat pembacaan. Karena ketelitian sangat berpengaruh dalam

keberhasilan suatu penelitian.

uji kuat lentur kayu dengan tambalan serbuk …/uji-kuat... · perpustakaan.uns.ac.id...

Documents