BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Pendahuluan
Pada penelitian ini kayu yang dipakai sebagai tulangan adalah kayu panggoh dengan mutu beton yang digunakan adalah K-225. Sifat-sifat fisis dan mekanis bahan-
bahan yang dipakai tersebut akan diteliti agar diperoleh jenis karakteristik yang dipergunakan dalam percobaan nantinya.
Dalam hal ini, beberapa tahapan pengerjaan penelitian yang dilakukan terdiri dari pengujian sampel kayu, perancangan dudukan alat uji tekuk baru Buckling Test dari
profil dan plat baja, pengujian kuat tekan beton silinder, dan pengecoran kolom komposit beton-kayu panggoh serta pengujian sampel menggunakan alat uji tekuk.
3.2. Pengujian Physical dan Mechanical Properties Kayu Panggoh
3.2.1.Persiapan Pengujian
Kayu yang digunakan adalah kayu panggoh yang ditebang dari pohon yang sudah tua. Kayu panggoh tersebut dipotong dari kulit luar batang pohon aren dengan panjang
bentang bersih 3 m. Kayu tersebut akan diteliti sifat-sifat mekanis dan fisisnya sehingga diperoleh karakteristik yang diperlukan untuk pengujian komposit.
Kayu batangan tersebut dibiarkan kering udara sampai mencapai kadar air ± 15 , selanjutnya dilakukan pengujian sesuai dengan masing-masing jenis pengujian
karakteristik dan pengujian komposit.
3.2.2. Pelaksanaan Pengujian
Pengujian dan pemeriksaan yang akan dilakukan pada kayu tersebut mengacu kepada metode pengujian di Inggris BS 373 1957 “Metode Pengujian Contoh Kecil
Kayu” Desch, 1981. Pengujian tersebut meliputi: 1. Pemeriksaan kadar air
2. Pemeriksaan berat jenis 3. Pengujian kuat tekan sejajar serat
4. Pengujian kuat tarik sejajar serat 5. Pengujian lentur dan elastisitas
6. Pengujian kuat geser
3.2.2.1.Pemeriksaan Kadar Air
Pemeriksaan kadar air pada kayu panggoh dilakukan sedemikian rupa sehingga sifat dari benda uji itu mendekati sifat rata-rata dari kayu yang akan diperiksa. Oleh
sebab itu, kayu yang akan digunakan diambil dari batang yang sama tetapi diambil secara acak dari masing-masing bagian kayu bagian bawah, atas, atau tengahnya.
Sampel dibuat dengan ukuran 3 cm x 6 cm x 6 cm yang telah kering udara dengan kadar air ± 15 sebanyak 5 sampel berdasarkan SNI 03-6848-2002.
Gambar 3.1 Sampel pengujian kadar air Setelah benda uji dipotong sesuai ukuran, maka dilakukan penimbangan berat
masing-masing benda uji dan dicatat sebagai data berat awal sampel. Metode
6 cm
6 cm
pengeringan yang dilakukan adalah metode pengeringan oven berdasarkan peraturan SNI 2002, yaitu dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam kemudian ditimbang.
Angka kadar air kayu dalam persentase yang dipakai adalah angka kadar air menurut SNI 2002, yaitu:
ω=
Dimana: ω = Kadar air
Wm = Berat sampel mula-mula kg Wd
= Berat sampel kering oven kg
3.2.2.2.Pemeriksaan Berat Jenis
Dalam pemeriksaan berat jenis kayu, sampel yang digunakan masing-masing diambil beragam yaitu dari bagian atas, tengah dan bawah batang kayu. Sampel dibuat
dengan ukuran 3cm x 6 cm x 6 cm yang telah kering udara dengan kadar air ± 15
sebanyak 5 sampel berdasarkan SNI 03-6848-2002.
Gambar 3.2 Sampel pengujian berat jenis Sampel kemudian ditimbang dan dicatat berat masing-masing. Untuk perhitungan
sebagai berat jenis kayu diambil angka rata-rata dari semua sampel dan perbedaan antara berat jenis yang tertinggi dan terendah tidak boleh lebih dari 100 berat yang
terendah. Kesimpulannya adalah berat jenis kayu adalah perbandingan berat kayu pada
keadaan kering udara dengan volume kayu pada kondisi tersebut dalam satuan grcm
3
.
6 cm 6cm
3 cm
Berat jenis dapat dihitung dengan rumus berikut :
Kerapatan Kayu ρ
=
Berat Jenis BJ
=
Dimana: BJ = Berat jenis kayu grcm
3
Wx = Berat sampel kayu kering udara gr
V = Volume sampel cm
3
m = Kadar air kayu
3.2.2.3.Pengujian Kuat Tekan
Pengujian kuat tekan dilakukan dengan menggunakan alat mesin tekan dan dilakukan untuk mendapatkan nilai kuat tekan yang mampu diterima oleh kayu tersebut
sampai batas keruntuhan. Pengujian kuat tekan yang akan diuji adalah pengujian kuat tekan kayu sejajar
serat, dimana sampel kayu yang diambil berukuran 2 cm x 2 cm x 6 cm berdasarkan SNI 03-3958-1995
dengan arah serat sejajar dengan memanjang sampel. Pengujian dilakukan pada sampel kering udara kadar air
± 15 sebanyak 5 sampel.
P
Gambar 3.3 Sampel kuat tekan sejajar serat
2 2
6
Sampel dimasukkan ke dalam mesin dengan sisi 2 cm x 2 cm menghadap ke atas dan ke bawah. Kemudian dilakukan penekanan secara perlahan pada sisi atas dan bawah
sampel secara bersamaan. Kecepatan penekanan yang dilakukan sekitar 0,01 mmdtk. Penekanan dilakukan sampai pembacaan dial berhenti dan menunjukkan angka yang
tetap, yaitu pada saat terjadi keruntuhan pada sampel. Besarnya nilai pembacaan akhir kemudian dicatat sebagai beban tekan dan
merupakan nilai P. Kekuatan tekan kayu dengan arah sejajar serat dihitung dengan rumus berikut :
σ
tekan = =
kg cm
2
Dimana : σtekan = Tegangan tekan sejajar serat kgcm
2
P max = Beban tekan maksimum kg A
= Luas bagian yang tertekan cm
2
3.2.2.4.Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat
Pengujian kuat tarik dilakukan dengan menggunakan mesin tarik, untuk mendapatkan nilai kuat tarik yang mampu diterima oleh kayu tersebut sampai patah.
Pengujian kuat tarik yang akan diuji adalah pengujian kuat tarik kayu sejajar serat dengan lebar 1,2 cm dan tebal 0,8 cm berdasarkan SNI 03-3399-1994. Pengujian
dilakukan pada sampel kering udara kadar air ± 15 sebanyak 3 sampel.
Gambar 3.4 Sampel kuat tarik sejajar serat Sampel dimasukkan ke dalam mesin dengan tiap ujung sampel diletakkan pada
kedua alat pemegang mesin. Kemudian dilakukan penarikan secara perlahan, penarikan
dilakukan sampai pembacaan dial berhenti dan menunjukkan angka yang tetap yaitu pada saat terjadi keruntuhan pada sampel. Kemudian pertambahan panjang sampel
diukur. Besarnya tegangan tarik kayu yang terjadi didapat dari :
ϵ =
Dengan ϵ
: Regangan tarik sejajar serat ΔL
: Pertambahan panjang mm Lo
: Panjang mula-mula mm Besarnya nilai pembacaan akhir kemudian dicatat sebagai beban tarik dan
merupakan nilai P. Kekuatan tarik kayu dengan arah sejajar serat dihitung dengan rumus berikut:
σ
tarik = =
kg cm
2
Dimana : σ tarik = Tegangan tarik sejajar serat kgcm
2
Pmax = Beban tarik maksimum kg
A = Luas bagian yang tertarik cm
2
3.2.2.5.Pengujian Kuat Lentur dan Elastisitas pada Penurunan Izin dan pada Kondisi Ultimate
Pada pengujian ini akan dikerjakan gaya transversal statis pada sampel kayu untuk mendapatkan tegangan lentur kayu yang terjadi pada saat penurunan yang
diizinkan tercapai. Sampel kayu berukuran 30 x 2 x 2 cm berdasarkan SNI 03-3959- 1995 dengan arah serat sejajar dengan arah memanjang sampel.
Gambar 3.5 Sampel pengujian kuat lentur
Sampel diletakkan pada dua perletakan dan diberi gaya P terpusat pada tengah bentang yang secara bertahap ditambah besarnya. Pada tengah bentang pada sampel
dipasang alat pengukur penurunan yang terjadi. Alat ini berupa dial yang berhubungan dengan jarum pengukur penurunan yang dapat menunjukkan pergerakan yang terjadi
sampai dengan ketelitian 0,01 mm. P
Dial Gauge
30 cm Gambar 3.6 Penempatan dial dan beban pada sampel
Beban P secara bertahap ditambah besarnya dan dicatat besarnya penurunan yang terjadi. Penurunan yang diizinkan f izin untuk dua perletakan sendi rol adalah 1200 L,
dimana L adalah panjang bentang sampel, yaitu 30 cm. Maka:
Penurunan f izin =
Besarnya P untuk memperoleh tegangan lentur adalah besarnya beban P yang diberikan pada saat dial penurunan menunjukkan angka 0,15 cm. Setelah penurunan izin
ini tercapai maka penambahan beban dihentikan. Besarnya tegangan lentur yang terjadi berdasarkan berdasarkan PKKI NI - 5 2002 adalah:
σ
lentur = =
Dimana: σlentur = Tegangan lentur yang terjadi P
= Beban pada saat tercapai penurunan izin 0,15 cm L
= Panjang bentang = 30 cm B
= Lebar sampel = 2 cm H
= Tinggi sampel = 2 cm
Setiap besar pembebanan yang bekerja diperoleh besarnya penurunan f. Dari kedua parameter ini, P beban maksimum dan f penurunan dapat diperoleh nilai
elastisitas material yang menurut persamaan berdasarkan PKKI NI - 5 2002 adalah sebagai berikut :
f =
Dimana: f = Penurunan cm L = Panjang bentang = 30 cm
P = Beban pada saat tercapai penurunan izin 0,15 cm E = Elastisitas kayu kgcm
2
I = Inersia cm
3
3.2.2.6.Pengujian Kuat Geser
Pengujian kuat geser dilakukan dengan menggunakan mesin tekan dan dilakukan untuk mendapatkan nilai kuat geser yang mampu diterima oleh kayu tersebut
sampai batas keruntuhan. Sampel kayu yang diuji berukuran seperti tergambar dengan arah sejajar serat. Pengujian dilakukan pada sampel kering udara kadar air 15
sebanyak 3 sampel.
Gambar 3.7 Sampel pengujian kuat geser berdasarkan SNI 03-3400-1994
6,3 cm
5 cm 5 cm
5 cm 2 cm
3 cm
1,3 cm
Gambar 3. 8 Alat bantu penjepit pengujian kuat geser kayu berdasarkan SNI 03-3400-1994
Sampel dimasukkan ke dalam mesin dengan sisi berbentuk siku menghadap ke atas dan sisi 5 cm x 5 cm ke bawah. Kemudian dilakukan penekanan secara perlahan
pada sisi atas dan bawah sampel secara bersamaan. Kecepatan penekanan yang dilakukan sekitar 0,01 mmdtk. Penekanan dilakukan sampai pembacaan dial berhenti
dan menunjukkan angka yang tetap, yaitu pada saat terjadi keruntuhan pada sampel. Besarnya nilai pembacaan akhir kemudian dicatat sebagai beban tekan dan
merupakan nilai P. Kekuatan geser kayu dengan arah sejajar serat dihitung dengan rumus berikut:
Dimana : Fv = kuat geser sejajar serat kgcm
2
Pmax = Beban tekan maksimum kg A
= Luas bagian yang tertekan cm
2
3.3. Pengujian Kuat Tekan Beton
Pengujian beton dilakukan untuk mengetahui karakteristik dari beton tersebut yaitu kuat tekan yang akan dipakai pada saat dilakukan pengujian balok beton bertulang
dan komposit balok kayu-beton dimana mutu beton yang akan dipakai adalah K-225.
3.3.1. Persiapan Pengujian 3.3.1.1.Semen
Semen yang yang dipakai adalah Semen Portland Tipe I dengan merek dagang Semen Padang.
3.3.1.2.Agregat Halus
Agregat halus adalah butiran mineral yang dapat lolos ayakan 4,76 mm. Agregat halus ini dapat berupa pasir alam sebagai hasil desintegrasi alami batu-batuan atau pasir
batuan yang dihasilkan alat pemecah batu stone crusher. Pengujian yang dilakukan untuk melakukan mix design adalah :
a Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi b Pemeriksaan gradasi dan modulus kehalusan
3.3.1.3.Agregat Kasar
Agregat kasar dapat berupa kerikil alam yang merupakan hasil dari disentigrasi alami batu-batuan dan kerikil buatan. Kerikil yang dipakai dalam percobaan adalah jenis
kerikil split. Bentuk butiran agregat kasar umumnya bulat dengan permukaan licin dan tersusun dari beberapa ukuran butiran, dimana ukuran butirannya minimum 4,76 mm.
Pemeriksaan yang dilakukan adalah: a. Pemeriksaan gradasi dan modulus kehalusan
b. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi
3.3.2. Pembuatan Beton
Benda uji yang dibuat adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dengan kekuatan K-225 sebanyak empat buah. Untuk mendapatkan kondisi pengadukan
yang sama dari benda uji maka digunakan molen kapasitas 200 liter. Langkah-langkah perencanaan pembuatan beton meliputi:
1. Ditentukan mutu yang ingin dicapai pada umur 28 hari 2. Bahan-bahan yang digunakan diolah untuk mendapatkan data berat jenis,
fineness modulus, absorbsi dan kadar air
3. Penentuan Ø maksimum dari agregat 4. Penentuan faktor air semen
5. Perhitungan volume air 6. Perhitungan volume semen
7. Perhitungan volume agregat halus 8. Perhitungan volume agregat kasar
9. Koreksi jumlah air yang dipakai terhadap kandungan air
3.3.3. Pengujian Kuat Tekan Beton Silinder
Pengujian Kuat Tekan Beton dilakukan dengan cara memberikan gaya tekan pada benda uji silinder beton dengan menggunakan alatmesin uji kuat tekan, sampai
benda uji itu hancur untuk menentukan kekuatan tekan beton karakteristik berdasarkan campuran yang direncanakan dari benda uji yang dibuat pada saat pengecoran. Setelah
silinder beton diuji, gaya tekan maksimum dicatat. Nilai kuat tekan beton dapat dihitung dan diperoleh dengan merata-ratakan nilai
kuat tekan semua benda uji.
P
Gambar 3.9 Model pengujian benda uji silinder beton Dari hasil pemeriksaan kekuatan tekan benda uji tersebut harus memenuhi :
SD =
Ke kuatan tekan beton karakteristik σbk dengan 5 kemungkinan adanya
kekuatan yang tidak memenuhi syarat, ditentukan dengan rumus berdasarkan SNI-03- 2847-2002 :
∑ σ’
bk
= ∑ σ’
bm
– 1,64 SD
Dimana :SD = Standard Deviasi σ
b
σ = Kekuatan tekan beton dari benda uji
bm
3.4. Pengujian Tekuk Kolom Komposit Kayu Panggoh-Beton
= Kekuatan tekan beton rata-rata
3.4.1. Perancangan Dudukan Uji Tekuk Modifikasi
Alat uji tekuk yang ada saat ini di Teknik Sipil Program Magister S-2 Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara sedang mengalami kerusakan sehingga perlu
diupayakan alat uji tekuk untuk melakukan pengujian tekuk kolom komposit kayu panggoh-beton ini. Oleh karena itu, untuk pengupayaanya dirancang suatu alat uji tekuk
modifikasi dengan menggunakan prinsip yang sama dengan alat uji tekuk yang ada. Akan tetapi, alat uji tekuk modifikasi ini akan dirancang untuk penggunaan secara
horizontal tidak seperti alat uji tekuk pada umumnya yang dirancang vertical demi keamanan pengujian karena sampel yang akan diuji memiliki panjang 250 cm.
Alat uji tekuk modifikasi ini terdiri dari dudukan benda uji sebagai tempat benda uji dan alat pemberi beban yaitu jack hydraulic serta dial gauge yang akan diletakkan di
tengah benda uji untuk membaca lendutan yang terjadi. Dudukan benda uji dirancang dari profil baja H 250 x 250 x 9 x 14 dengan panjang 290 cm. Sebagai penahan benda
uji yang akan diletakkan secara horizontal pada dudukan ini, dirancang dari pelat yang didukung oleh baut.
A. Perhitungan momen yang terjadi
Baut Pelat P = 25 Ton
M
Profil H 250x250x9x14
Perletakan pelat adalah jepit-bebas, model : P = 25 Ton
12,5 cm 12,5 cm M
Momen = P x s -312,5 Ton cm = 25 ton x 12,5 cm
= 312,5 ton cm = 312500 kg cm
D Besar gaya lintang D : - 25 Ton D = - P = - 25 Ton
Dan besar gaya normal yang terjadi adalah nol. Lendutan δ =
; x = L δ =
x 2-1,5+0,125 δ = 0,000595 cm = 0.00595 mm
Lendutan ijin = =
= 0,0833 cm = 0,833 mm Lendutan yang terjadi 0,00595mm lendutan ijin 0,833mm
σ
gs
= ≤ σ
=
gs ijin
≤ 2400 kgcm A
2
gs
≤ 5,208 cm A
2 gs
= ¼ πd
5,208 = ¼ x 3,14 x d
2
d = 2,575 cm; digunakan baut diameter d = 25 mm
2
P
gs
= ¼ πd
2
x σ
gs ijin
= ¼ x 3,14 x2,5
2
x 2400 kgcm
2
σ = 11715 kg
ds
= ≤ σ
ds ijin
σ ; dimana F = d x t = 2,5x14 = 3,5 cm
ds
= = 3571,429 kgcm
2
P
ds
= n x d x t x σ P
ds ijin ds
= 2 x 2,5 x 1,4 x 1600 kgcm P
2 ds
= 11200 kg 25000 kg
B. Perhitungan baut
Profil yang digunakan : H 250x250x9x14 I
x
= 10800 cm M = 312500 kgcm
4
D = 25000 kg N = 0
S
2
= 50 mm
S
1
= 100 mm
S
1
= 100 mm
S
2
= 50 mm
g
2
g
1
g
1
g Syarat :
2
1,5 d ≤ S ≤ 250 mm; diambil S
1
3 d ≤ S ≤ 250 mm; diambil S
= 100 mm
2
= ½ S
1
g = 50 mm
2
= 1,5 x 2,5 = 37,5 mm; diambil g
2
2g = 50 mm
1
g = 250 – 2x50 = 150
1
Tegangan yang terjadi pada baut : = 75 mm
σ
max
= =
= 361,6898 kgcm σ
2
N
= = 0
τ = =
= 322,3125 kgcm maka : σ
2
1
= ≤ σ
σ
baut 1
= ≤ σ
σ
baut 1
= 665,188 kgcm
C. Perhitungan tebal pelat
2
σ
ds
= = 1111,111 kgcm
P
2
ds
= 2,5 x 2 1600 = 8000 kg
Dicoba tebal pelat 10 mm 1 cm : M = x 1 x 1
2
Dicoba tebal pelat 20 mm 2 cm : x 1600 = 266,67 kgcm
M = x 1 x 2
2
Dicoba tebal pelat 25 mm 2,5 cm : x 1600 = 1066,67 kgcm
M = x 1 x 2,5
2
Karena ya ng lebih mendekati σ
x 1600 = 1666,7 kgcm
ds
3.4.2. Persiapan Pengujian Kolom
adalah tebal pelat 20 mm, maka digunakan pelat dengan ukuran 250 x 250 x 20 mm.
Kolom didesain dalam 1 model dan diuji secara elastis dan ultimate. Kayu panggoh akan dijadikan sebagai pengganti tulangan baja, terdiri dari 4 buah dan
dipasang sengkang lalu dilakukan pengecoran. Pengujian tekuk kolom dilakukan dengan cara meletakkan kolom pada dudukan benda uji dan dipasang dial gauge di
tengah bentang kolom. Kemudian diberi beban statis ditekan dengan mesin hydraulic jack sampai benda uji runtuh pecah.
Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan kolom komposit di atas 2 tumpuan sendi-sendi, kemudian diberi beban statik secara konstan dengan menggunakan alat
Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari sampai benda uji runtuh.
Beban P diberikan secara bertahap dan pada tiap tahap pembebanan dicatat deformasi yang terjadi pada titik-titik dimana dial gauge terpasang. Hubungan antara
beban P dan lendutan K dibuat dalam bentuk grafik dan akan memberikan informasi teknis berupa kekuatan dan kekakuan komponen struktur lentur.
Dimensi kolom komposit yang diuji adalah 10 x 13 x 250 cm dan dimensi tulangan kayu panggoh 2 x 2 cm.
Gambar 3.10 Pemberian beban pada struktur kolom komposit kayu panggoh- beton
A
A
P
P
250 cm
Sampel yang diuji Jack
Alat uji tekuk modifikasi
Dial
Kolom yang diuji
1 50
40
70
40 150
Ø dimensi kayu
3x3cm
potongan A-A
Gambar 3.11 Kolom komposit beton-kayu panggoh
3.4.3. Proses Pengujian Benda Uji
Ada dua hal yang perlu diperhatikan dalam pelaksanaan pengujian tekuk yaitu : a. Kolom harus benar-benar lurus, agar garis tengah bentang juga lurus, dan beban
yang bekerja akan tepat pada garis tengah bentang b. Beban harus tepat pada titik berat kolom
Kedua hal ini perlu diperhatikan agar tidak terjadi adanya momen akibat eksentrisitas. Pengujian benda uji dilakukan satu demi satu. Dalam proses pengujian
benda uji tersebut dilakukan beberapa langkah penelitian, antara lain: 1. Persiapan alat dudukan benda uji
2. Benda uji diletakkan di atas alat dengan posisi lurus dan diletakkan pelat tambahan pada ujung-ujung benda uji yang pada bagian tengah pelat dilas dengan
profil siku, agar benda uji tidak bergeser. 3. Hydraulic jack diletakkan pada salah satu ujung benda uji kolom.
Ø6-125 mm
2 x 2 cm
10 cm 1
3
2 cm
9 cm
2 cm
4. Pada bagian tengah bentang benda uji diletakkan dua buah Dial indicator di bagian sisi kanan dan kiri.
5. Setelah semua peralatan pengujian terpasang sesuai dengan yang diinginkan, dilakukan pengujian dengan memberikan beban secara bertahap melalui hydarulic
jack kepada benda uji. Setiap pembebanan 500 kg dicatat besarnya lendutan yang
terjadi. 6. Pembebanan dilakukan terus sampai kolom mengalami kegagalan dan tidak
mampu menahan tekanan lagi.
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
4.1. Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties 4.1.1.Hasil Pemeriksaan Kadar Air
Pemeriksaan kadar air kayu dilakukan pada 5 buah sampel kayu dengan ukuran 3 x 6 x 6 cm. Hasil pemeriksaannya adalah sebagai berikut :
Tabel 4.1 Hasil pemeriksaan kadar air kayu
Sampel Berat Mula-Mula Wm
gr Berat Kering Oven
Wd gr
Kadar Air
1.
0,131 0,124
5,645
2.
0,135 0,129
4,651
3.
0,125 0,119
5,042
4.
0,125 0,129
4,651
5.
0,114 0,109
4,587 TOTAL
24,576
Sebagai contoh diambil sampel no.1 : Persamaan Kadar Air SNI 2002 =
x 100 Kadar Air
= x 100
= 5,645 Rata – rata sampel
= = 4,9152
Standart Deviasi =
=
= =
= 0,4461 Kadar air rata – rata = 4,9152 – 2,33 x 0,4461 = 3,8758
Maka kadar air rata – rata dari kelima sampel kayu tersebut adalah 3,8758 .
4.1.2. Hasil Pemeriksaan Berat Jenis
Pemeriksaan berat jenis kayu diteliti pada 5 buah sampel kayu dengan ukuran 3 x 6 x 6 cm. Hasilnya adalah sebagai berikut :
Tabel 4.2. Hasil pemeriksaan berat jenis kayu
Benda
Uji BeratWg
kg Volume Vg
m
3
ρ
kgm
3
m Berat
Jenis
G
m
a Berat
Jenis
Dasar
G G
b 15
1.
0,131 108 x 10
-6
1213 5,645
1,148 0,812
0,921 1,049
2.
0,135 108 x 10
1250
-6
4,651 1,194
0,845 0,942
1,077
3.
0,125 108 x 10
-6
1157 5,042
1,101 0,832
0,887 1,005
4.
0,135 108 x 10
1250
-6
4,651 1,194
0,845 0,942
1,077
5.
0,114 108 x 10
-6
1056 4,587
1,009 0,847
0,823 0,924
Total 5,133
Kerapatan kayu =
Berat jenis G
m
= Sebagai contoh perhitungan diambil sampel 1:
Volume kayu sampel 1 = p x l x t
= 6 cm x 3 cm x 6 cm = 108 cm
Kerapatan kayu ρ
=
3
= = 1213 kgm
Berat jenis pada m G
3 m
= =
= 1,148 Berat jenis dasar G
b
=
a =
= 0,812
Berat jenis dasar G
b
= = 0,921
Berat jenis pada kadar air 15 G
15
=
= = 1,049
Nilai rata-rata sampel = = 1,027
Standard deviasi SD =
=
=
= = 0,06458
Berat jenis rata-rata = 5,133 – 2,33 x 0,06458 = 0,876 Maka nilai berat jenis rata-rata dari kelima sampel kayu diatas adalah 0,876.
4.1.3. Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu
Benda uji untuk pengujian kuat tekan sejajar serat kayu digunakan kayu berukuran 2 x 2 x 6 cm sebanyak 5 sampel. Hasilnya adalah sebagai berikut :
Tabel 4.3 Hasil pemeriksaan kuat tekan sejajar serat kayu
Sampel P kg
Luas cm
2
Kuat Tekan Fc kgcm
2
1.
4000 4
1000
2.
3400 4
850
3.
3600 4
900
4.
3700 4
925
5.
3800 4
950
TOTAL 4625
Luas permukaan kayu A = 2 x 2 cm = 4 cm Sebagai contoh diambil sampel no.1 :
2
Kuat Tekan sejajar serat σ
tekan
= =
kgcm
2
σ
tekan
= = 1000 kgcm
2
Rata – rata sampel =
= 925 kgcm
2
Standart Deviasi =
=
= =
= 55,902 Tegangan tekan karakteristik = 925 – 2,33 x 55,902 = 794,748 kgcm
2
Maka tegangan tekan sejajar serat rata-rata sampel dalam SNI 2002 adalah 794,748 kgcm
2
, sedangkan berdasarkan PKKI 1961 adalah 794,7482,25 = 353,221 kgcm
2
4.1.4.Hasil Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu
.
Hasil Pengujian kuat tarik yang diteliti pada 3 buah sampel kayu dengan lebar 12 mm, tebal 8 mm dan luas 96 mm
2
Tabel 4. 4
Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar serat kayu adalah sebagai berikut :
Sampel Tebal mm
Lebar mm
Panjang Awal
Lo mm Panjang
Akhir L
u
∆ L mm
mm F
u
N σtarik
Nmm
2
Regangan ε
1.
7,15 8,2
150 157
7,0 8800
150,09 4,667
2.
7,15 7,15
150 158,5
8,5 11000
215,17 5,667
3.
6,3 8
150 155,5
5,5 6600
130,92 3.667
Total
496,18 14,001
Sebagai contoh perhitungan diambil sampel no.1 : Luas A = 7,15 x 8,2 = 58,63 mm
σ
2
maks
= =
= 150,09 Nmm
2
= 1500,9 kgcm
σ
2
maks
rata – rata =
= 165,393 Nmm
2
= 1653,93 kgcm
Maka teg angan tarik sejajar serat σ
2
tarik
= 1653,93 kgcm
2
Standard deviasi SD =
=
=
= = 441,61 kgcm
Panjang mula-mula L
2
o
Panjang akhir L = 150 mm
u
ΔL = L
= 157 mm
u
- L
o
= 157 mm – 150 mm = 7 mm
= 4,667 Rata – rata
= = 4,667
Standart Deviasi =
=
= =
= 1 Maka regangan ε = 4,667 – 2,33 x 1 = 2,337 .
Untuk nilai kuat tarik rata-rata sejajar serat dan regangan rata-rata dari ketiga sampel kayu diatas masing-masing adalah 624,978 kgcm
2
4.1.5.Hasil Pengujian Elastisitas dan Kuat Lentur Kayu
dan 2,337.
Penelitian elastisitas kayu dilakukan terhadap tiga sampel yang berukuran 30 cm x 2 cm x 2,1 cm. Pencatatan dial penurunan setiap penambahan beban 50 kg. Hasil
penelitian sebagai berikut:
Tabel 4.5a Hasil pemeriksaan elastisitas kayu
Beban Kg Sampel 1
Sampel 2 Penurunan x 0,01
50
13 13
100
26 27
150
40 40
200
54 55
250
68 69
300 83
84
350
97 98
400
112 113
450 127
127
500
141 140
550
155 152
600
169 168
650 186
188
660
191 197
670
198 211
675
242
680 680
PATAH 690
690
700
700
710
710
720 720
725
725
730 PATAH
Tabel 4.5b Perhitungan tegangan-regangan untuk kayu sampel 1
P kg
f x 0,01 mm σ kgmm
2
E lentur Mb kg mm
ε regangan
50 13
1.037742971 1461.77067
2000 0.000709922
100 26
2.075485943 1461.77067
4000 0.001419844
150
40 3.113228914
1425.226403 6000
0.002184375
200
54 4.150971885
1407.631015 8000
0.002948906
250 68
5.188714857 1397.280787
10000 0.003713437
300 83
6.226457828 1373.712196
12000 0.004532578
350
97 7.264200799
1371.351866 14000
0.005297109
400
112 8.30194377
1357.358479 16000
0.00611625
450
127 9.339686742
1346.670617 18000
0.006935391
500 141
10.37742971 1347.731823
20000 0.007699922
550
155 11.41517268
1348.601328 22000
0.008464453
600
169 12.45291566
1349.326772 24000
0.009228984
650
186 13.49065863
1328.167974 26000
0.010157344
660
191 13.69820722
1313.297628 26400
0.010430391
670
198 13.90575582
1286.062882 26800
0.010812656
680
204 14.11330441
1266.867914 27200
0.011140312
690
211 14.320853
1242.851461 27600
0.011522578 700
220 14.5284016
1209.283009 28000
0.012014062
710
238 14.73595019
1133.793553 28400
0.012997031
720
261 14.94349879
1048.442411 28800
0.014253047
725 286
15.04727308 963.4397597
29000 0.015618281
Sebagai contoh perhitungan untuk P = 50 kg terjadi penurunan f = 0,13 mm L = 160 mm, B = 21,30 mm, H = 23,30 mm
I = x BH
3
= x 21,30 x 23,30
3
= 22452,5731 mm W
4
b
= x BH
2
= x 21,30 x 23,30
2
= 1927,2595 mm M
3
b
= x PL = x 50 x 160 = 2000 kg mm σ
lt
= =
= 1,03774 kgmm E
2
lentur
= =
= 1461,77067 kgmm ε =
2
= = 0,000709922
Grafik 4.1 Grafik tegangan-regangan hasil pengujian elastisitas kayu sampel 1
Grafik 4.2 Grafik regresi linear tegangan – regangan kayu sampel 1
Tabel 4.5c Perhitungan tegangan - regangan untuk kayu sampel 2
P kg f x 0,01 mm σ kgmm2
E lentur Mb kg mm
ε regangan 50
13 1.16096196
1701.043162 2000
0.0006825
100
27 2.32192392
1638.041563 4000
0.0014175
150
40 3.48288588
1658.517083 6000
0.0021
200 55
4.643847839 1608.258989 8000
0.0028875
250
69 5.804809799 1602.431964
10000 0.0036225
300
84 6.965771759 1579.540079
12000 0.00441
350
98 8.126733719 1579.540079
14000 0.005145
400
113 9.287695679 1565.561848
16000 0.0059325
450
127 10.44865764 1567.102755
18000 0.0066675
500
140 11.6096196
1579.540079 20000
0.00735
550
152 12.77058156 1600.323501
22000 0.00798
600
168 13.93154352 1579.540079
24000 0.00882
650
188 15.09250548 1529.129225
26000 0.00987
660 197
15.32469787 1481.720845
26400 0.0103425
670 211
15.55689026 1404.368335 26800
0.0110775
675
242 15.67298646 1233.607747
27000 0.012705
Sebagai contoh perhitungan untuk P = 50 kg terjadi penurunan f = 0,13 mm L = 160 mm, B = 20,60 mm, H = 22,40 mm
I = x BH
3
= x 20,60 x 22,40
3
= 19294,34453 mm W
4
b
= x BH
2
= x 20,60 x 22,40
2
= 1722,70933 mm M
3
b
= x PL = x 50 x 160 = 2000 kg mm σ
lt
= =
= 1,16096196 kgmm E
2
lentur
= =
= 1701.043162 kgmm ε =
2
= = 0.0006825
Grafik 4.3 Grafik tegangan – regangan hasil pengujian elastisitas kayu sampel 2
Grafik 4.4 Grafik regresi linear tegangan-regangan kayu sampel 2
Tabel 4.5d Hasil regresi ketiga sampel
Sampel Persamaan Y
X Regangan Y Tegangan
Ew = YX 1
Y = 1206X 0.012014062
14.48895933 1206
2
Y = 1470X 0.0103425
15.20347503 1470
Total 29.69243435
2676
Perhitungan Elastisitas :
Rata – rata sampel = = 1329 kgmm
2
= 132900 kgcm
Perhitungan Kuat Lentur :
2
Kuat lentur kayu dihitung berdasarkan perhitungan tegangan sumbu y pada tabel perhitungan elastisitas kayu.
Rata – rata sampel = = 14,8462 kgmm
Standart Deviasi =
2
= =
= 0,505 Elastis karakteristik = 14,8462 – 2,33 x 0,505 = 13,6695 kgmm
2
= 1366,95 kgcm Sehingga Kuat Lentur rata – rata dari kayu adalah 1366,95 kgcm
2 2
dalam SNI 2002, sedangkan berdasarkan PKKI 1961 adalah 1366,952,25 = 607,533 kgcm
2
4.1.6. Hasil Pengujian Kuat Geser Kayu
.
Pemeriksaan kuat geser sejajar serat kayu dilakukan terhadap 3 sampel dengan ukuran 50 mm x 50 mm. Hasil pemeriksaan kuat geser sejajar serat kayu ini adalah
sebagai berikut ini. Tabel 4.6 Hasil pemeriksaan kuat geser sejajar serat kayu Fv
No B cm
H cm Beban Maks N
Kuat Geser Nmm
2
1 50
50 32000
12,8
2
50 50
38000 15,2
3
50 50
34000 13,6
Total
41,6
Sebagai contoh perhitungan diambil sampel 1:
=
=
Maka kuat geser sejajar serat rata-rata sampel adalah 111,88 kgcm
2
dalam SNI 2002, sedangkan berdasarkan PKKI 1961 adalah 111,88 2,25 = 49,724 kgcm
2
4.1.7.Kesimpulan Hasil Penelitian Physical dan Mechanical Properties
.
Dari hasil penelitian physical dan mechanical properties, didapat hasil pengujian pada tabel 4.7.
Tabel 4.7a Hasil Penelitian Mechanical Properties SNI 2002
Jenis Penelitian Hasil Penelitian
Kadar Air m
3,876
Berat Jenis G
0,876
Kuat Tekan Sejajar Serat Fc
794,748 kgcm
2
Kuat Tarik Sejajar Serat Ft
624,978 kgcm
2
Kuat Geser Sejajar Serat Fv
111,888 kgcm
2
Elastisitas Lentur Kayu
132900 kgcm
2
Tegangan Lentur Kayu
1366,95 kgcm
2
Maka hasil yang didapat pada tabel di atas dapat disimpulkan bahwa dengan adanya kuat tarik yang besar dan modulus elastisitas kayu kelas I adalah 125000 kgcm
2
maka kayu Panggoh yang telah melewati proses pengujian termasuk jenis kayu kelas I. Kuat acuan kayu yang diperoleh berdasarkan PKKI 1961 pada tabel dibawah ini dapat
digunakan untuk perencanaan secara elastis.
Tabel 4.7b Hasil Penelitian Mechanical Properties PKKI 1961
Jenis Penelitian Hasil Penelitian
Kadar Air m 3,876
Berat Jenis G
0,876
Kuat Tekan Sejajar Serat Fc
353,221 kgcm
2
Kuat Tarik Sejajar Serat Ft
277,768 kgcm
2
Kuat Geser Sejajar Serat Fv
49,724 kgcm
2
Elastisitas Lentur Kayu
132900 kgcm
2
Tegangan Lentur Kayu
607,533 kgcm
2
Perhitungan berdasarkan SNI 2002, untuk kuat acuan kayu berdasarkan tegangan- tegangan izin atau tegangan ultimate yang dibagi safety factor sebesar 2,25 untuk hasil
perhitungan PKKI 1961. Menurut ketentuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu PKKI 1961, kuat acuan berdasarkan pemilahan secara mekanis diambil berdasarkan
modulus elastisitas lentur. Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa menurut ketentuan kuat acuan maka kayu yang digunakan dengan modulus elastisitas 132900 kgcm
2
4.2. Perencanaan Komposit Kayu Panggoh – Beton Berdasarkan Kuat Lentur
Kayu SNI 2002
termasuk kayu dengan kode mutu E15 = 14000 MPa.
Direncanakan kolom komposit kayu panggoh – beton dengan panjang 250 cm. Mutu beton yang digunakan adalah K - 225. Kayu panggoh dengan dimensi 2 cm x 2
cm karena akan digunakan sebagai pengganti tulangan utama kolom. Kapasitas jack hydraulik adalah 25 Ton sehingga untuk perencanaan dipakai P
cr
Mutu beton = K- 225
sebesar 6500 kg, maka perencanaan kolom adalah sebagai berikut :
Elastisitas kayu = 132900 kgcm Dimensi kayu = 2 cm x 2 cm
2
Kuat tekan beton f’c = 0,83 x 22,5 = 18,675 MPa
Elastisitas beton = 4700 = 4700
= 20310,853 MPa = 203108,53 kgcm
A kayu = 2 cm x 2 cm = 4 cm
2
I kayu = 112 b x h
2
= 112 x 2 x 2
3 3
= 1,333 cm
4
a = x + b-e = 2 +2-1
= 3 cm I kayu total = 4 I + A 0,5 x a
2
= 4 1,333 + 40,5 x 3 cm
2
= 41,332 cm
4
r =
= = 1,67 cm
λ = =
= 149,7 E
comp
= E
kayu
+ 0,2 E
beton
= 132900 kgcm
2
+ 0,2 x 203108,53 kgcm
2
x = 205257,414 kgcm
Pcr =
2
11000 = I
composite
= 339,715 cm
4
Persyaratan dimensi penampang : b h
Misal dipakai b = 10 cm I
composite
= r
m 2
x A
g comp
339,715 cm
4
= 1,67 cm
2
h = 12,181 cm
x 10 h
4
Jadi untuk perencanaan dimensi komposit kayu panggoh–beton berdasarkan kuat lentur kayu SNI 2002 dengan kapasitas jack hydraulik maksimum 25 Ton dan P
≈ 13 cm
cr
4.3. Pengujian Tekuk
sebesar 6500 kg, maka dimensi penampang kolom adalah 10 cm x 13 cm dengan sengkang Ø 6 – 125 mm ukuran tulangan minimum kolom.
Dalam pengujian tekuk yang dilakukan di laboratorium diperoleh nilai deformasi. Nilai deformasi yang terjadi diambil dari pembacaan dial. Deformasi yang terjadi
disebabkan oleh pemberian beban secara konstan yang diberikan pada sampel. Selama pemberian beban, kolom akan mengalami fenomena tekuk dimana akan terjadi
perubahan dari elastis hingga kolom mengalami kegagalankehancuran. Dalam pengujian ini kegagalan yang terjadi berupa retak pada ujung kolom yang diberi beban
melalui jack hydraulic. Waktu dari kolom mencapai batas elastisnya sampai mengalami kegagalankehancuran adalah ± 1 menit 40 detik 100 detik.
Melalui hasil pengujian tekuk inilah akan dapat melihat P
elastis
, P
kritis
, serta P
patah
dari kolom sampel. Nilai P dari kolom komposit tersebut dapat diperoleh nilainya setelah kita mengadakan pengujian dan memasukkan hasil pengujiannya ke dalam
grafik. Dari grafik akan terlihat deformasi yang terjadi linear atau tidak. Berikut ini adalah hasil dari pengujian tekuk kolom komposit kayu panggoh-beton yang dilakukan
di laboratorium.
Tabel 4. 8 Hasil pengujian tekuk kolom komposit kayu panggoh-beton
No. Beban kg
Pembacaan Dial mm
1. 2.
500 3.
1000 0.2
4. 1500
0.55 5.
2000 0.85
6. 2500
1.15 7.
3000 1.46
8. 3500
1.58 9.
4000 1.9
10. 4500
2.35 11.
5000 2.5
12. 5500
2.85 13.
6000 3.2
14. 6500
3.55 15.
7000 3.78
16. 7500
4.2 17.
8000 4.55
18. 8500
4.8 19.
9000 5.2
20. 9500
5.55 21.
10000 5.7
22. 10500
5.75 23.
11000 5.9
24. 11500
6.1 25.
12000 7
26. 12500
7.75 27.
13000 8.5
28. 13500
9.55 29.
14000 10.85
30. 14500
11.3 31.
15000 12.85
32. 15500
13.35 33.
16000 13.5
34. 16500
13.5
Dari table 4.8 di atas dapat diperoleh grafik deformasi terhadap beban berikut:
Grafik 4.5 Grafik pengujian tekuk kolom komposit kayu panggoh-beton Dari grafik 4.5 di atas diperoleh P
elastis
= 10500 kg dengan deformasi δ = 5,75 mm karena pada titik 5.75 ; 10500 deformasi yang terjadi masih linear dan batang kolom
masih dapat kembali ke konfigurasi semula bila beban dihilangkan, sementara pada titik 11.3 ; 14500 deformasi yang terjadi sudah tidak linear dan tampak kolom mulai tidak
stabil atau bergoyang. Dengan demikian, titik 11.3; 14500 adalah sebagai batas antara lendutan stabil dan tidak stabil dan merupakan titik kritis maka P
cr
= 14500. Titik 13.5 ; 16500 merupakan titik patah dimana pada beban 16500 kg kolom mengalami
kegagalanruntuh, maka P
ultimate
P = 16500 kg.
elastis
adalah banyaknya beban yang masih bisa diterima oleh kolom. Sifat elastis kolom akan membuat kolom kembali ke bentuknya semula apabila bebannya
dilepaskan. Sifat ini disebut sifat elastis suatu bahan.
P
elastis
σ = 10500 kg
elastis
= = = 80,770 kgcm
P
2
kritis
P adalah kondisi dimana beban yang diberikan terhadap kolom telah
mengganggu keseimbangan kolom yang dibebani. Hal ini akan membuat kondisi kolom menjadi tidak stabil dan cenderung akan mengalami patah jika masih diberikan beban
terus menerus.
kritis
σ = 14500 kg
kritis
= = = 111,538 kgcm
P
2
patah
P
ultimate
P adalah kondisi dimana kolom yang di uji telah mulai patah akibat
tidak mampu lagi menerima beban tekan yang diberikan.
patah
σ = 16500 kg
patah
= = = 126,923 kgcm
4.4. Perbandingan Hasil Pengujian di Laboratorium dengan Analisa Teori