Perhitungan Data Pengujian
4.1 Perhitungan Data Pengujian
Data hasil pengujian benda uji yang dilakukan di laboratorium, kemudian di analisis dengan ketentuan yang disyaratkan dalam SNI Kayu 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu. Sehingga di dapat hasil perhitungan sebagai berikut:
a. Hasil Perhitungan Data Pengujian Kadar Air Kayu Kruing.
b. Hasil Perhitungan Data Pengujian Berat Jenis Kayu Kruing.
c. Hasil Perhitungan Data Pengujian Kuat Lentur dan Kuat Geser Uji Pendahuluan.
d. Hasil Perhitungan Data Pengujian Kuat Lentur Kayu Kruing Tanpa Sambungan, Sambungan Vertikal horisontal dengan pemasangan Claw Nail Plate pada kedua d. Hasil Perhitungan Data Pengujian Kuat Lentur Kayu Kruing Tanpa Sambungan, Sambungan Vertikal horisontal dengan pemasangan Claw Nail Plate pada kedua
e. Hasil Perhitungan Data Pengujian Modulus Elastisitas Kayu Kruing Tanpa Sambungan, Sambungan Vertikal horisontal dengan pemasangan pryda pada kedua sisi tinggi kayu (BJ 1), Sambungan Vertikal horisontal dengan pemasangan pryda pada kedua sisi tinggi kayu dan satu sisi lebar (BJ 2) dan Sambungan Vertikal horisontal dengan pemasangan pryda pada kedua sisi tinggi kayu dan kedua sisi lebar (BJ 3).
4.1.1 Perhitungan Data Pengujian Kadar Air
Nilai kadar air kayu kruing yang didapat merupakan nilai kadar air dari 3 (tiga) buah benda uji. Nilai kadar air kayu kruing dianggap dapat mewakili seluruh balok kayu meranti yang akan dibuat sambungan pada penelitian ini. Dari hasil pengujian di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta didapat data kadar air kayu kruing seperti tercantum pada Tabel 4.1 di bawah ini. Perhitungan kadar air kayu kruing menggunakan Persamaan (2.8), di bawah ini contoh perhitungan benda uji ke-1 kayu kruing. Diketahui data : l (panjang)
2,4 cm
t (tebal)
2,4 cm
b (lebar)
3,6 cm
Berat awal (W o )
18 gram
Berat stlh dioven (W d )
16 gram
Kadar air o W d
x 100 %
x 100 % 12 , 5 %
Selanjutnya data perhitungan kadar air kayu kruing dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Kadar Air Kayu Kruing.
Kadar No
b Awal/W o Air Sampel
Dioven/W Rata-rata (cm) (cm) ( cm ) ( gram )
d (%)
( gram )
4.1.2 Perhitungan Data Pengujian Berat Jenis
Nilai berat jenis kayu meranti yang didapat merupakan nilai berat jenis dari 3 (tiga) buah benda uji. nilai berat jenis kayu meranti dianggap dapat mewakili seluruh balok kayu meranti yang akan dibuat sambungan pada penelitian ini. Dari hasil pengujian di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, didapat data berat jenis kayu meranti seperti tercantum pada Tabel 4.2 di bawah ini.
Perhitungan berat jenis kayu kruing menggunakan Persamaan (2.9), di bawah ini contoh perhitungan benda uji ke-1 kayu kruing. Diketahui data : l (panjang)
2,4 cm
t (tebal)
2,4 cm
b (lebar)
3,6 cm
Kadar air (m)
Volume = l x t x b
20,74 cm 3
6 867,89 kg/m
V 20 , 74 . 10
Berat jenis (G m )=
1000 ( 1 m / 100 )
0 , 77 gram/cm
Selanjutnya data perhitungan berat jenis kayu kruing dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Berat Jenis Kayu Kruing.
Dimensi Berat
Berat No
Berat Kadar
Jenis l
Volume
Jenis Sampel
b 3 Awal
Air
Rata-rata (cm) (cm) (cm)
(cm )
(gram) (%) (gr/cm 3 ) ( gr/cm 3 )
4.1.3 Perhitungan Data Pengujian Kuat Lentur dan Kuat Geser Pada Uji Pendahuluan
Sebelum menentukan panjang balok dan jarak tumpuan pada pengujian kuat lentur terlebih dahulu dilakukan pengujian pendahuluan. Uji pendahuluan yang dilakukan meliputi uji kuat lentur dan uji geser sejajar serat. Dari hasil pengujian di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, didapat data kuat geser dan kuat lentur kayu kruing seperti tercantum pada Tabel 4.3 dan Tabel 4.4 di bawah ini.
a. Berikut ini contoh perhitungan kuat geser benda uji ke-1 kayu kruing. Diketahui data : t (tebal)
28 mm
b (lebar)
24 mm
A (luas)
= 672 mm²
P (beban)
= 3400 N
P = 3400 = 5,06 MPa
A 672 Selanjutnya data perhitungan kuat geser kayu kruing dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Kuat Geser Kayu Kruing.
No Kode
Kuat geser benda uji
Lebar Tebal
Hasil Rata-rata
(mm) (mm) (mm²)
(N)
(MPa) (MPa)
1 MBK GS-1
2 MBK GS-2
3 MBK GS-3
Keterangan benda uji MBK GS x M
: Uji Mekanik BK
: Balok Kayu GS
: Geser Sejajar Serat x
: Benda Uji ke
b. Berikut ini contoh perhitungan kuat lentur benda uji ke-1 kayu kruing. Diketahui data : t (tebal)
28 mm
b (lebar)
24 mm 24 mm
= 270 mm
P (beban)
= 2000 N
3 . P . L 3 . 2000 . = 270
2 = 96,67 MPa
2 . b . h 2 . 19 . 21
Selanjutnya data perhitungan kuat lentur kruing dapat dilihat pada Tabel 4.4. Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Kuat Lentur Kayu Kruing.
No Kode
3 . P . L benda uji
Ukuran penampang
Lebar Tebal Panjang Hasil Rata-rata
(N)
(mm) (mm)
(mm)
(MPa) (MPa)
1 MBK LT-1
2 MBK LT -2 19,5
Keterangan benda uji MBK LT x M
: Uji Mekanik BK
: Balok Kayu LT
: Lentur x
: Benda Uji ke
c. Perhitungan panjang kritis balok (Lcr) Balok kayu kruing yang digunakan untuk pengujian kuat lentur berukuran 6/10, maka panjang kritis balok tersebut adalah :
4.1.4 Perhitungan Data Pengujian Kuat Lentur
Berdasarkan hasil pengujian di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, maka didapat data-data berupa beban maksimum dan Berdasarkan hasil pengujian di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, maka didapat data-data berupa beban maksimum dan
Perhitungan kuat lentur kayu kruing menggunakan Persamaan (2.11), di bawah ini contoh perhitungan benda uji ke-1. Diketahui data : p (panjang balok)
221,40 cm
h (tinggi balok)
9,80 cm
b (lebar balok)
5,80 cm
L s (jarak tumpu)
200,00 cm
y (ordinat titik berat)
= 4,90 cm
P max (beban maksimum) =
1450 kg
A (jarak P ke tumpuan) =
66,67 cm
q (berat sendiri)
0,06 kg/cm
I t (Momen inersia) = x 5 , 80 x 9 , 80 = 454,9095 cm
12 1 2 P
y qL s a
Kuat Lentur ( F )
( kg/cm )
x 0 , 06 x 200
x 66 , 67 x 4 , 90
2 524 , 00 kg / cm
Selanjutnya data perhitungan kuat lentur kayu kruing tercantum pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Kuat Lentur Kayu Kruing.
Kuat Kuat No
Lentur lentur Sampel (cm)
(cm) (cm) (kg) (kg/cm)
kg/cm 2 rata-rata kg/cm 2
4 BJ 1-1 10,00 5,70
5 BJ 1-2 10,00 5,50
6 BJ 1-3 10,60 5,40
7 BJ 2-1 9,80
8 BJ 2-2 9,80
9 BJ 2-3 9,90
10 BJ 3-1 9,90
11 BJ 3-2 9,80
12 BJ 3-3 10,10 6,20
Setelah menghitung kuat lentur rata-rata dari masing-masing benda uji, kemudian dibuat grafik perubahan kuat lentur. Grafik perubahan kuat lentur digunakan untuk melihat perbedaan perubahan kuat lentur yang terjadi antara Balok Tanpa Sambungan dengan ketiga jenis sambungan vertikal horisontal (butt joint). Agar lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Grafik Kuat Lentur balok kayu tanpa sambungan dan sambungan Vertikal horisontal (Butt Joint) dengan Alat Sambung Pryda Claw Nailplate dan Perekat.
Dari Gambar 4.1. Kemudian dianalisa berapa persen besar perubahan kekuatan yang terjadi antara balok tanpa sambungan dan ketiga jenis sambungan vertikal horisontal (butt joint) . Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Perubahan Kuat Letur balok kayu tanpa sambungan dan sambungan Vertikal horisontal. No Kode Sampel Kekuatan Lentur Rata-rata Perubahan kuat Lentur
(kg/cm 2 )
4.1.5 Perhitungan Data Pengujian Modulus Elastisitas
4.1.5.1 Perhitungan Modulus Elastisitas Berdasarkan Pengujian
Berdasarkan hasil pengujian di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, maka didapat data-data berupa beban bertahap dan defleksi/lendutan yang diderita oleh balok kayu kruing. Dengan data tersebut dan dengan data-data lain dapat dihitung nilai modulus elastisitas dari balok kayu kruing tersebut.
Perhitungan modulus elastisitas kayu kruing menggunakan Persamaan (2.12), di bawah ini contoh perhitungan modulus elastisitas Balok Tanpa Sambungan. Diketahui data : l (panjang balok)
221,40 cm
h (tinggi balok)
9,80 cm
b (lebar balok)
5,80 cm
L s (jarak tumpuan)
200,00 cm
y (ordinat titik berat)
= 4,90 cm
a (jarak P ke tumpuan) =
66.67 cm
q (berat sendiri)
0,06 kg/cm P (proporsional)
= 1250 kg
I t (Momen inersia) = x 5 , 80 x 11 , 80 = 454,9095 cm
Untuk menghitung nilai modulus elastisitas digunakan beban proposional dan lendutan proposional.
2 2 5 qL
Modulus Elastisitas (E)
(kg/cm2)
24 x 454 , 9095 x 4 , 4245 384 x 454 , 9095 x 4 , 4245 2 101770,54 kg / cm
Selanjutnya untuk data perhitungan modulus elastisitas kayu kruing tercantum pada Tabel 4.7 sebagai berikut :
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Kayu Kruing. No
Kode
H b Ls
Sampel
rata-rata (cm) (cm) (cm) (kg/cm)
Prop. prop.
(kg) (mm)
2 (kg/cm 2 ) (kg/cm )
4 BJ 1-1 10,00 5,70 200
0,06
5 BJ 1-2 10,00 5,50 200
0,07
6 BJ 1-3 10,60 5,40 200
0,06
7 BJ 2-1 9,80 5,70 200
8 BJ 2-2 9,80 5,60 200
9 BJ 2-3 9,90 5,50 200
10 BJ 3-1 9,90 6,00 200
11 BJ 3-2 9,80 5,50 200
12 BJ 3-3 10,10 6,20 200
Untuk mencari beban Proporsional maupun lendutan proporsional dapat menggunakan grafik hubungan beban dan lendutan kemudian dibuat garis linear, sehingga beban dan lendutan proposional dapat dibaca. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Beban dan Lendutan Proporsional pada Balok Tanpa Sambungan 1.
Tabel 4.8 Data pembacaan beban dan lendutan balok tanpa sambungan sampel1.
Lendutan (mm)
NO Beban Keterangan
Rata
Dial kiri Dial Kanan Defleksi
(kg) (N)
Batas Proporsional
Setelah menghitung Modulus Elastisitas rata-rata dari masing-masing benda uji, kemudian dibuat grafik perubahan Modulus Elastisitas. Grafik perubahan Modulus Elastisitas digunakan untuk melihat perbedaan perubahan Modulus Elastisitas yang terjadi antara Balok Tanpa Sambungan dengan ketiga jenis sambungan Vertikal Horisontal (Butt Joint). Agar lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Grafik Modulus Elastisitas balok kayu tanpa sambungan dan Sambungan vertikal horisontal (butt joint) dengan Alat Sambung
Pryda Claw Nailplate dan Perekat.
Dari Gambar 4.3. Kemudian dianalisa berapa persen besar perubahan kekuatan yang terjadi antara Balok Tanpa Sambungan dan ketiga jenis Sambungan vertikal horisontal (butt joint). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9 Perubahan Modulus Elastisitas Balok Kayu Tanpa Sambungan dan Sambungan Vertikal Horisontal (Butt Joint). No Kode Sampel
Modulus Elastisitas
Perubahan Modulus
Rata-rata (kg/cm 2 )
4.1.5.2 Perhitungan Modulus Elastisitas dengan Rumus Estimasi Kuat Acuan
Perhitungan modulus elastisitas lentur (E w ) dilakukan dengan rumus estimasi kuat acuan:
0 . E 7 w 16000G MPa Dimana :
G = berat jenis pada kadar air 15 % =
1 1 , 33 G b
G = berat jenis dasar =
11 0 , 265 aG m
30 m
30 Dari hasil pengujian diperoleh data: m
3 G 3 m = 0,71 gr/cm = 7070000 kg/m
E 16000 G 0 , 7 16000 x 0 , 69 0 . w 7 12339 , 977 MPa 123399,77 kg/cm 2
Jadi berdasarkan rumus estimasi kuat acuan didapat nilai modulus elastisitas lentur:
E = 123399,77 kg/cm w 2
4.1.5.3 Perhitungan Momen Inersia Tertransformasi Akibat Komposit
a. Momen inersia tertransformasi sambungan vertikal horisontal (butt joint) 1-1 5,7 cm 0,1 cm
5,14cm 10 cm
Sambungan vertikal horisontal (butt joint) 1-1 Diketahui data :
E s ( plat ) = 200000 Mpa
E w ( kayu ) = 13000 Mpa
Es n ( )
Ew 13000 n (5,14) = 15,38 x 0,01 = 1,54 cm
b. Momen inersia tertransformasi sambungan vertikal horisontal (butt joint) 2-1 5,7 cm 0,1 cm
5,7 cm
1,54 cm
5,14cm 9,8 cm z
Sambungan vertikal horisontal (butt joint) 2-1
Diketahui data :
E s ( plat ) = 200000 Mpa
E w ( kayu ) = 13000 Mpa Es
Ew 13000 n (5,14) = 15,38 x 5,14 = 74,05 cm
1 y A x 9 , 8 ( 5 , 7 x 9 , 8 ) 2 4 , 9 ( 1 , 54 x 5 , 14 ) ( 9 , 85 ( 74 , 05 x 0 , 1 ) 1 1
1 5 , 36 cm
A 1 ( 6 x 9 , 8 ) 2 ( 1 , 54 x 5 , 14 ) ( 74 , 05 x 0 , 1 )
h 2 = h–h 1 = 9,9 – 5,36 = 4,54 cm h 2 = h–h 1 = 9,9 – 5,36 = 4,54 cm
5,14cm 9,9 cm
0,1 cm 5,14 cm
Sambungan vertikal horisontal (butt joint) 3-1
Diketahui data :
E s ( plat ) = 200000 Mpa
E w ( kayu ) = 13000 Mpa
Es n ( )
Ew 13000 n (5,14) = 15,38 x 5,14 = 74,05 cm
h 2 = h 1 = ½ x 10,1 = 5,05 cm
I T = I w +I s
1 3 2 1 3 2 = ( 6 x 9 , 9 ) ( 6 x 9 , 9 )( 0 ) + 2x( ( 1 , 54 x 5 , 14 ) ( 1 , 54 x 5 , 14 )( 0 ) )
1 + 2x(
3 ( 2 74 , 05 x 0 , 1 ) ( 74 , 05 x 0 , 1 )( 5 ) )
12 = 890,26 cm 4
890 , 26 2 9948 , 64 kg / cm
Dari hasil perhitungan diperoleh inersia tertransformasi sambungan vertikal horisontal (butt joint) variasi 1, 2, 3 berturut turut sebagai berikut 525,61 cm 4 :
4 640,83 cm 4 : 890,59 cm , sehingga perbandingannya adalah 1: 1,2: 1,7 .