Pendahuluan Perencanaan Komposit Kayu Panggoh – Beton Berdasarkan Kuat Lentur Pengujian Tekuk

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