41 Nilai karakteristik kayu merupakan penentuan nilai tegangan lentur yang didapat
dari data hasil pengujian. Keragaman kekuatan kayu dapat ditinjau dari beberapa pengujian sifat fisis dan sifat mekanis kayu tersebut. Hasil pengujian sifat dasar
merupakan data primer ukuran CKBC dan FS pada penelitian tegangan ijin dan kelas mutu kayu Mangium. Untuk konversi nilai tegangan ijin dari data CKBC menjadi FS
diperlukan faktor-faktor penyesuaian berupa nilai SR, KA dan Special Factor yang meliputi nilai ukuran benda uji size effect, lama pembebanan duration of load,
pengawetan treated wood dan luas penampang tumpuhansambungan jika berbentuk komponen.
2. Penelitian Tegangan Ijin dan Pengkelasan Mutu Kayu Mangium sebagai
Kayu Konstruksi dalam Format ASDLRFD a.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah data-data primer dan sekunder hasil pengujian sifat fisis dan mekanis kayu Mangium pada ukuran CKBC dan FS. Data primer berasal dari
pengujian langsung pada ukuran CKBC berupa destructive test DT dan ukuran FS berupa non destructive test NDT. Data sekunder berupa data-data hasil penelitian
sebelumnya. Pada ukuran CKBC berupa NDT dengan alat Sylvatest duo dan berupa DT dengan alat UTM AmslerInstron. Pada ukuran skala pemakaian berupa NDT
dengan MPK Panter dan berupa DT dengan UTM BaldwinShimadzu. Pengujian telah dilakukan sejak tahun 1997 sampai 2008 di Laboratorium Penelitian dan
Pengembangan Hasil Hutan Bogor dan Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu FAHUTAN IPB, Bogor.
Alat yang diperlukan untuk perhitungan dan analisis data adalah seperangkat komputer pada software MS Office 2003 dan Minitab Release 14,xx.
b. Metode Pengolahan Data
Ada dua format untuk menghitung tegangan ijin kayu, yaitu dengan metode Allowable Stress Design
ASD dan Load and Resistance Factor Design LRFD. Dalam menentukan tegangan ijin dan pengkelasan mutu menggunakan acuan standar
RSNI 2002 berdasarkan format LRFD ukuran Full Scale FS. Untuk menghitung kekuatan kayu ini berdasarkan data-data yang tersedia, dapat ditentukan dari format
ASD dan format LRFD yang dikonversi menjadi format LRFD ukuran FS. Sehingga tegangan ijin dapat diperoleh dengan 2 cara, yaitu penyusunan tegangan ijin dari
42 format ASD CKBCFS menjadi format LRFD FS dan dari format LRFD
CKBCFS menjadi format LRFD FS. Prosedur penelitian yang dilakukan melalui pentahapan sebagai berikut :
1 Penyusunan Tegangan Ijin dari Format ASD CKBCFS Menjadi Format
LRFD FS
Allowable Stress bagi tiap-tiap kelas mutu dihitung sesuai dengan standar ASTM
D 245-05 untuk CKBC dan ASTM D 2915-03 untuk Full Scale lumber. Prosedur ini
dibedakan menjadi 2 macam berdasarkan ukuran contoh ujinya.
a Penyusunan Tegangan Ijin dari Format ASD CKBC menjadi Format LRFD
FS
Prinsip analisis penyusunan Allowable Stress dari format ASD ukuran CKBC menjadi format LRFD FS adalah sebagai berikut :
1 Menggunakan metode statistik sesuai dengan ASTM D 245-05 untuk menyusun Allowable Stress
kayu Mangium dengan cara data disusun distribusinya sebagai distribusi normal dan dicari kekuatan karakteristiknya R
0,05
14 yaitu berupa nilai 5
EL Exclusion Limit dengan rumus sebagai berikut :
Nilai karakteristik merupakan penentuan nilai tegangan lentur yang didapat dari data primer dan sekunder. Keragaman kekuatan kayu ditinjau dari beberapa
pengujian sifat fisis dan sifat mekanis kayu tersebut. 2 Tegangan ijin ASD dalam bentuk CKBC Fx.
Tegangan ijin Fx merupakan kekuatan karakteristik kayu yang telah direduksi dengan faktor keamanan berdasarkan Tabel 8. Adjustment Factors to Be Applied
to the Clear Wood Properties ASTM D 245-05, yakni sebesar 12,1 untuk
softwood dan 12,3 untuk hardwood karena pertimbangan keamanan. Faktor
keamanan untuk kayu Mangium yaitu 12,3 karena termasuk hardwood. Adapun rumus Tegangan Ijin adalah :
Fx = R
0,05
3 Tegangan ijin ASD dalam bentuk FS dengan cara konversi dari data CKBC
ASD ke FS ASD x faktor keamanan
15
Berdasarkan point 7. Modification of Allowable Propertis for Design Use dan Tabel 12. Allowable Properties for the Sample Stress Grade dari ASTM D 245-05
43 Rumusnya :
16 17
Dimana : = Tegangan ijin lentur ASD dalam bentuk FS kgcm
2
= Tegangan ijin lentur ASD dalam bentuk CKBC kgcm
2
AF = Adjustment Factors = untuk bending strength pada Tabel 8. Adjustment Factors to Be Applied to the Clear Wood Properties
. Hardwood =
SR = Strength Ratio = rasio kekuatan antara kayu lengkap dengan cacatnya terhadap kekuatan kayu tersebut apabila tanpa cacat .
Nilai yang digunakan adalah nilai SR yang terendah. KA = Kadar Air pada saat pengujian .
SF = Special Factors, tergantung dari nilai-nilai berikut : • Size Effect SE
• Duration of load, jika pembebanan 10 tahun • Treated woodpengawetan, jika diawetkan
• Luas penampang tumpuansambungan, jika berbentuk
komponen Nilai SF yang dipakai biasanya adalah nilai SE saja, dengan rumus :
18 Dimana :
d = tinggitebal netto, berlaku pada pembebanan terpusat in Jika SE bernilai lebih besar dari 1 maka SE bernilai = 1, tetapi jika nilai SE
1 maka digunakan nilai SE itu sendiri. 4 Konversi dari ASD ke LRFD menggunakan format conversion.
Format conversion berupa Reference stress R
n
diperoleh dengan mengalikan tegangan ijinallowable stress dalam format ASD dalam bentuk FS
dengan faktor konversi kf sebesar 2,16
ɸ. Nilai resistance faktor ɸ tergantung dari macam uji property yang dilakukan, diperoleh dari ASTM D 5457-04 Tabel 2.
44 Specified LRFD Resistance Factors,
ɸ
s
19 . Rumus selengkapnya adalah sebagai
berikut :
b Penyusunan Tegangan Ijin dari Format ASD FS Menjadi Format LRFD
FS
Prinsip analisis penyusunan Allowable Stress dari Format ASD ukuran FS menjadi format LRFD FS adalah sebagai berikut :
1 Menggunakan metode statistik sesuai dengan standar ASTM D 2915-03 untuk menyusun Allowable Stress kayu Mangium dengan cara data disusun distribusinya
sebagai distribusi normal dan dicari kekuatan karakteristiknya R
0,05
2 Tegangan ijin ASD dalam bentuk FS .
sebagaimana persamaan 14. Nilai karakteristik dalam penelitian ini merupakan penentuan
nilai tegangan lentur yang didapat dari data sekunder hasil pengujian.
Tegangan ijin merupakan kekuatan karakteristik kayu yang telah direduksi
dengan faktor keamanan sebesar 12,3 untuk hardwood kayu Mangium karena pertimbangan keamanan berdasarkan Tabel 5. Reduction Factor to Related Test
Statistic to Allowable Properties ASTM D 2915-03.
Adapun rumus Tegangan ijin adalah : = R
0,05
3 Konversi dari ASD ke LRFD menggunakan format conversion. x faktor keamanan 20
Format conversion yang berupa Reference stress R
n
diperoleh dengan mengalikan tegangan ijinallowable stress dalam format ASD
dengan faktor konversi kf sebesar 2,16
ɸ. Nilai resistance faktor ɸ tergantung dari macam uji property yang dilakukan, diperoleh dari ASTM D 5457-04 Tabel 2. Specified
LRFD Resistance Factors, ɸ
s
2 Penyusunan Tegangan Ijin dari Format LRFD CKBCFS Menjadi Format
LRFD FS
. Rumusnya sebagaimana persamaan 19 di atas.
Reliability normalization merupakan salah satu prosedur LRFD dalam menghitung
ketahanan referensi reference resistance dari keterandalan struktural dengan tepat. Prosedur ini dibedakan menjadi 2 macam berdasarkan ukuran contoh ujinya dengan
standar ASTM D 5457-04.
45
a Penyusunan Tegangan Ijin dari Format LRFD CKBC Menjadi LRFD FS
Prosedur penelitian dilakukan melalui pentahapan sebagai berikut : 1 Data disusun distribusinya berupa distribusi weibull
2 Dihitung kekuatan karakteristik kayu Mangium yaitu 5 EL Exclusion Limit R
0,05
21 dengan rumus sebagai berikut :
Dimana : R
0,05
= = parameter skala weibull
Kekuatan karakteristik kayu, berupa nilai 5 EL Exclusion Limit
p = persentil 5 EL α = parameter bentuk weibull
3 Nilai reference resistance dicari dengan prosedur ASTM D 5457-04 Nilai reference resistance R
n
dihitung dengan mengalikan dugaan fifth percentile
dari populasi R
0,05
dengan data confidence factor Ω dan reliability
normalization factor K
R
Dimana
:
. Rumus selengkapnya adalah sebagai berikut : 22
Ω = data confidence factor K
R
Data confidence factor Ω dapat diperoleh dengan mencari nilai Coeffıcient of
Variation CVw dengan jumlah data yang digunakan n berdasarkan ASTM D
5457-04 Tabel 1. Data Confidence Factor,
Ω on R = reliability normalization factor
.
0.05
23 , for Two-Parameter Weibull
Distribution with 75 Confidence. Nilai
Coeffıcient of Variation CVw dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut :
K
R
merupakan perbandingan sederhana antara faktor keterandalan hasil perhitungan dengan faktor konstanta yang telah ditetapkan dalam buku pegangan
desain ɸ
c
ɸ
s
. Nilai K
R
ini telah ditetapkan dalam ASTM D 5457-04 Tabel 3. Fifth-Percentile Based Realibility Normalization Factors,
K
R
4 Konversi dari data CKBC LRFD ke FS LRFD .
Konversi dilakukan berdasarkan point 7. Modification of Allowable Properties for Design Use
dan Tabel 12. Allowable Properties for the Sample Stress Grade pada ASTM D 245-05.
46
b Penyusunan Tegangan Ijin dalam Format LRFD Ukuran FS
Prosedur penelitian dilakukan melalui pentahapan sebagai berikut : 1 Data disusun distribusinya berupa distribusi weibull
2 Dihitung kekuatan karakteristik kayu Mangium R
0,05
3 Dihitung nilai reference resistance R sebagaimana persamaan
21.
n
3 Pengkelasan Mutu Berdasarkan Standar RSNI 2002.
dengan prosedur ASTM D 5457-04 sebagaimana persamaan 22.
Berdasarkan hasil nilai tegangan ijin dari perhitungan tersebut, dilakukan pengkelasan mutu berdasarkan standar RSNI 2002 berupa nilai kekuatan kayu
MOR yang diwujudkan dalam bentuk kuat acuan seperti terlihat pada Tabel 2.
c. Analisis Data
Hasil penelitian meliputi nilai risalah cacat berupa identifikasi cacat hasil optimasi penggergajian dan pengolahan kayu, kekuatan karakteristik, tegangan ijin dan kelas
mutu kayu Mangium sebagai dasar untuk desain struktur rumah kayu prefabrikasi. Beberapa analisa yang dilakukan meliputi :
1. Distribusi kelenturan dan kekuatan Kayu Mangium 2. Penyusunan dan perbandingan kekakuan dan kekuatan Kayu Mangium dari data
primer dan data sekunder dalam format ASD dan LRFD 3. Kelas Mutu kayu
D. Hasil dan Pembahasan
1. Pengujian Sifat Dasar untuk Menentukan Karakteristik Kayu Mangium
