commit to user
18
2.5. Pengujian Kuat Tumpu
Pengujian kuat tumpu kayu telah dilakukan oleh beberapa peneliti untuk mendapatkan persamaan empiris baru untuk perhitungan kayu. Salah satunya adalah
penelitian Ali Awaludin 2007 yang meneliti kuat tumpu kayu jenis Shorea obtusa dengan memvariasikan sudut pembebanan terhadap serat dalam 5 sudut: : 0°, 30°,
45°, 60°, dan 90°.
Pengujian kuat tumpu dari pembebanan sejajar atau tegak lurus terhadap serat terdiri dari enam spesimen kayu. Namun, hanya tiga benda uji kayu yang disiapkan sebagai
tumpuan pengujian dari setiap sudut pembebanan terhadap serat. Konfigurasi pengujian rongga penuh dengan pendekatan Eurocode 5 yang dilakukan dengan
diameter lubang baut 13 mm dan plat baja buhul setebal 4 mm. Spesimen kayu yang dipotong dari potongan kayu yang sama sesuai dengan contoh teknik pada Gambar
2.5 dikarenakan jumlah replika setiap muatan sudut terhadap serat kecil.
Gambar 2.5. Fabrikasi spesimen kayu
Dimensi spesimen kayu dari penelitian ini lebih kecil daripada dimensi spesimen Eurocode 5 yang ditunjukan oleh Gambar 2.6 a karena keterbatasan ukuran kayu
yang dimiliki. Hal ini membuktikan bahwa spesimen kayu semua sudut pembebanan yang berbeda terhadap serat bias dibuat dari sepotong kayu yang sama. Kuat tumpu
ditentukan sebagai beban tumpu yang terbagi dengan proyeksi daerah baut. Kadar air dan berat jenis berdasarkan berat kering oven dan volume spesimen diukur dengan
menggunakan potongan-potongan kecil dasi spesimen kayu yang digunakan dalam uji tumpu.
commit to user
19
Pengujian rongga penuh yang diusulkan oleh Whale dan Smith dan diterima dalam Eurocode 5 diilustrasikan pada Gambar 2.6. a.
Fe =821-0.01dG Nmm
2
2.5 F
e
=
ƴb R R R
R R
Nmm
2
2.6 Persamaan di atas diusulkan untuk menetapkan kuat tumpu pada pembebanan sejajar
Fe dan tegak lurus serat Fe
.
Gambar 2.6. a-d. Beberapa konfigurasi uji kuat tumpu. a. Konfigurasi pengujian Eurocode 5; b. Pengujian setengah rongga National
Design and Specification NDS; c. Konfigurasi pengujian
Hirai; d. pengujian rongga penuh berdasarkan pengujian Ali Awaludin.
commit to user
20
Dimensi yang dipakai dalam satuan millimeter. d adalah diameter baut;
a
adalah pembebanan sudut terhadap serat. LVDT adalah Linear Variable Differential
Transducer . Orientasi serat ditunjukan dengan dua anak panah pada gambar.
Kuat tumpu diestimasikan dengan persamaan empiris dan diperoleh dari pengujian Ali Awaludin dkk tentang Sifat Kuat Tumpu Shorea obtusa bermuatan baut lateral
yang disajikan pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.7. Perbandingan pengujian dan estimasi kuat tumpu untuk pembebanan sejajar arah serat
Meskipun ketiga persamaan empiris berasal dari hasil uji kayu yang berbeda spesies, dimensi spesimen, dan konfigurasi uji, kuat tumpu sejajar terhadap serat persamaan
empiris tersebut mendekati satu sama lain dari pada kuat tumpu tegak lurus terhadap serat. Gambar 2.7 menunjukan bahwa estimasi kuat tumpu yang diberikan NDS lebih
tinggi daripada Eurocode 5 atau hasil pengujian.
commit to user
21
Ketidakcocokan ini berhubungan dengan metode pengujian yang berbeda-beda. Sepanjang baut dibebani merata sehingga memproduksi tekanan merata yang
berdistribusi melewati proyeksi area tumpuan dalam metode pengujian setengah rongga yang digunakan NDS.
Sementara itu, pada pengujian rongga penuh yang diadopsi Eurocode 5 dan experimen Ali Awaludin, beban diaplikasikan hanya pada kedua ujung baut, jadi
aplikasi yang tidak merata beban pada ujung baut memungkinkan penurunan sumbu baut atau menginduksi kelenturan baut.
Pengujian dan estimasi kuat tumpu untuk pembebanan tegak lurus terhadap serat terlihat pada Gambar 2.8. Hasil pengujian pada gambar tersebut mengindikasikan
bahwa pengujian kuat tumpu yang diperoleh dengan metode offset 5 lebih rendah dari pada kuat tumpu yang diberikan NDS.
Gambar 2.8. Perbandingan pengujian dan estimasi kuat tumpu untuk pembebanan tegak lurus arah serat
commit to user
22
Jumlah benda uji yang relatif kecil menyebabkan hanya kecenderungan pasti dan nilai rata-rata yang dibahas. Kuat tumpu spesimen kayu secara nyata dipengaruhi oleh
sudut pembebanan terhadap serat. Spesimen kayu dengan pembebanan sejajar terhadap serat leleh setelah mencapai
pembebanan maksimum sehingga beban yang digunakan untuk evaluasi kuat tumpu menggunakan beban terbesar yang dapat dicapai. Beban tersebut berada pada posisi
Ultimate Load setelah itu garis kurva mengalami penurunan secara drastis. Untuk
spesimen pembebanan tegak lurus terhadap serat, kegagalan mekanisme berbeda sepenuhnya. Setelah awal keretakan yang diindikasikan dengan Load Decerase pada
kurva beban yang teraplikasikan meningkat dengan baik. Jadi, data beban yang dapat diambil dari kurva tersebut adalah beban tertinggi tepat sebelum mengalami
penurunan pertama. Hal tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Kurva pengujian pembebanan sejajar dan tegak lurus terhadap serat
commit to user
23
Nilai kuat tumpu sejajar arah serat dan tegak lurus arah serat yang dihasilkan dari pengujian Ali Awaludin masing-masing 57,30 Nmm
2
dan 34,37 Nmm
2
. Data tersebut diplotkan pada kurva efek sudut pembebanan terhadap serat pada kuat tumpu
yang diilustrasikan pada Gambar 2.10. Terjadi penurunan kuat tumpu seiring dengan perubahan sudut pembebanan terhadap serat berubah dari sejajar menjadi tegak lurus
dan dapat diperkirakan seperti rumus yang ditemukan oleh Hankinson dengan ketergantungan konstan m setara 2,0.
Gambar 2.10. Efek sudut pembebanan terhadap serat pada kuat tumpu Persamaan kuat tumpu yang diberikan oleh Ehlbeck dan Werner jauh dari nilai-nilai
kuat tumpu yang didapatkan oleh Ali Awaludin. Jadi, untuk pengujian Ali Awaludin digunakan Persamaan Hankinson untuk mewakili garis persamaan data-data hasil
pengujian kayu Shorea Obtusa.
Pengujian Ali Awaludin Ehlbeck dan Werner
Hankinson, m=2.0
commit to user
24
Kurva tipikal kuat tumpu dari penelitian tersebut dapat diperkirakan dengan diagram linear plastis yang berdasar pada asumsi hasil teori. Di samping kuat tumpu ultimit,
beberapa titik kuat tumpu penting seperti batas proporsional, offset 5, dan tegangan lentur terinvestigasi untuk melengkapi deskripsi yang jelas dari kurva pengujian kuat
tumpu. Point tegangan ditunjukkan pada Gambar 2.11.
Rasio tegangan sesuai dengan kuat tumpu ultimit pada point ini tinggi ketika sudut pembebanan terhadap serat 0°, 30°, dan 45°, dan mengecil untuk sudut yang lainnya.
Gambar 2.11. Kurva tipikal kuat tumpu dan parameter definisi. k
o
awal kekakuan; k
f
`akhir kekakuan Kekakuan awal pada kurva kuat tumpu k
o
juga suatu property yang penting disamping kekuatan tumpuan karena banyak peneliti telah mengidentifikasinya
dengan berbagai nama: bearing constant atau modulus dasar. Properti mekanikal ini, dalam kondisi tertentu, diperlukan untuk analisa hubungan load-slip dari sambungan
baut menggunakan balok pada teori dasar elastic.
commit to user
25
Situasi yang serupa terlihat pada Gambar 2.12 dimana kekakuan awal berkurang pada perubahan sudut pembebanan dari sejajar ke tegak lurus terhadap serat.
Gambar 2.12. Efek sudut pembebanan terhadap serat pada kekakuan awal k
o
Selain kekakuan awal, kurva kekakuan akhir pada kuat tumpu diperlukan untuk inelastic design
pada sambungan paku. Dari hasil penelitian Ali Awaludin ini, ditemukan bahwa maksud dari kekakuan akhir pada setiap sudut pembebanan
terhadap serat dapat dengan bebas diganti dengan angka rata-rata diantara angka kekakuan akhir untuk pembebanan sejajar dan tegak lurus terhadap serat yang
ditunjukkan Gambar 2.13.
Gambar 2.13. Efek sudut pembebanan terhadap serat pada akhir kekakuan k
f
commit to user
26
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tinjauan Umum
Kategori