BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.1 Pendahuluan
Dalam penelitian kali ini, pengujian dilakukan dengan beberapa tahapan yaitu pengujian sampel kayu, pra pengujian, dan pengujian kayu sambungan.
Kayu yang digunakan dalam penelitian ini adalah Kayu Panggoh. Kayu tersebut akan diteliti sifat-sifat fisis dan mekanisnya sehingga diperoleh data karakteristik
yang diperlukan sebagai acuan.
III.2 Pengujian Kayu
Pengujian kayu untuk mendapatkan sifat-sifat fisis dan mekanis perlu dilakukan, sebab kayu yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu kayu panggoh,
merupakan jenis kayu yang tidak biasa digunakan masyarakat umum.
III.2.1 Persiapan Pengujian
Kayu yang digunakan adalah kayu panggoh yang disambung dengan menuggunakan baut berdiameter 12.70 mm atau
1 2
′′. Besarnya ukuran kayu panggoh ini adalah 2 x 3 x 6 cm
2
dengan panjang bentang
bersih 2.0 m. Kayu tersebut akan diteliti sifat-sifat mekanis dan fisisnya
sehingga diperoleh karakteristik yang diperlukan untuk pengujian. Kayu
batangan tersebut dibiarkan kering udara sampai mencapai kadar air 15 untuk selanjutnya diambil pengujian sesuai dengan masing-masing jenis
pengujian karakteristik.
Universitas Sumatera Utara
III.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 geser, dan 6. Pengujian elastisitas
III.2.2.1 Pemeriksaan Kadar Air
Pemeriksaan kadar air dari kayu 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 tempat yang sama. Sampel dibuat dengan ukuran 3 cm x 6 cm x 6 cm yang
telah kering udara kadar air 15 sebanyak 5 sampel.
Gambar 3.1 Sampel Pemeriksaan Kadar Air
6 cm 6 cm
3 cm
Universitas Sumatera Utara
Setelah benda uji dibuat, maka dilakukan penimbangan berat masing-masing benda uji dicatat sebagai berat awal. Penimbangan dilakukan tiap hari sampai
berat benda uji tidak menurun lagi. Metode pengeringan yang dilakukan adalah metode pengeringan udara, yaitu dibiarkan dalam ruangan dengan suhu kamar dan
sampel terlindung dari pengaruh cuaca seperti panas dan benda uji menunjukkan berat yang tetap atau tidak turun lagi maka berat benda uji dapat dianggap sebagai
berat akhir dan kayu dapat dianggap telah kering udara. 1.
Kerapatan ρ pada kondisi basah berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnya lebih kecil dari 30 dihitung dengan
mengikuti prosedur baku. Gunakan satuan kgm³ untuk ρ. 2. Kadar air, m m 30, diukur dengan prosedur baku.
3. Hitung berat jenis pada m G dengan rumus : �� =
ρ �10001 + �
100� 4. Hitung berat jenis dasar G b dengan rumus :
�� = ��
[1 + 0,265 a � �]
Dengan � =
30 − �
30 5. Hitung berat jenis pada kadar air 15 G15 dengan rumus :
�15 = ��
[1 + 0,133 ��]
6. Hitung estimasi kuat acuan, dengan modulus elastisitas lentur Ew = 16500 G0.7, dimana G = Berat jenis kayu pada kadar air 15 = G 15 .
Universitas Sumatera Utara
III.2.2.2 Pemeriksaan Berat Jenis
Dalam pemeriksaan berat jenis kayu, sampel yang digunakan harus sedemikian rupa sehingga dapat mendekati sifat rata-rata dari kayu yang diteliti.
Sampel dibuat dengan ukuran 3 cm x 6 cm x 6 cm yang telah kering udara kadar air 15 sebanyak 5 sampel
.
Gambar 3.2 Sampel Pemeriksaan Berat Jenis
Sampel kemudian ditimbang dan dicatat beratnya. 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. Maka dapat dikatakan berat jenis kayu adalah perbandingan berat
kayu pada keadaan kering udara dengan volume kayu pada kondisi tersebut. Berat jenis dapat dihitung dengan rumus berikut:
� = ��
� � 100
Dimana: BJ = Berat jenis kayu grcm
3
Wu = Berat sampel kayu kering udara gr V = Volume sampel cm
3
III.2.2.3 Pengujian Kuat Tekan
Pengujian kuat tekan dilakukan dengan menggunakan mesin tekan, Universal Test Machine
dan dilakukan untuk mendapatkan nilai kuat tekan yang mampu diterima oleh kayu tersebut sampai batas keruntuhan. Pengujian kuat
6cm 6 cm
3 cm
Universitas Sumatera Utara
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 dengan arah serat
sejajar dengan memanjang sampel. Pengujian dilakukan pada sampel kering udara kadar air 15 sebanyak 5 sampel
Gambar 3.3 Sampel Kuat Tekan Sejajar Serat
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:
σtk= Pmax
� Dimana :
σ
tk
= Tegangan tekan sejajar serat kgcm
2
P
max
= Beban tekan maksimum kg A
= Luas bagian yang tertekan cm
2
2 cm 6 cm
2 cm
Universitas Sumatera Utara
III.2.2.4 Pengujian Kuat Tarik
Pengujian kuat tarik dilakukan dengan menggunakan mesin tarik, Universal Testing Machine
untuk mendapatkan nilai kuat tarik yang mampu diterima oleh kayu tersebut sampai patah. Pengujian kuat tarik yang akan diuji
adalah pengujian kuat tarik kayu serat dengan lebar 1.2 cm dan tebal 0.8 cm. Pengujian dilakukan pada sampel kering udara kadar air ±15 sebanyak 1
sampel.
Gambar 3.4 Sampel Kuat Tarik Sejajar Serat
Sampel dimasukkan ke dalam mesin dengan sisi 1.2 cm x 0.8 cm menghadap ke atas dan ke bawah. Kemudian dilakukan penarikan secara
perlahan, penarikan 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 tarik dan merupakan nilai P. Kekuatan tarik kayu dengan arah sejajar serat dihitung dengan
rumus berikut: σtarik =
Pmax �
Dimana : σ
tarik
= Tegangan tarik sejajar serat kgcm
2
P
max
= Beban tarik maksimum kg A = Luas bagian yang tertarik cm
2
Universitas Sumatera Utara
III.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
diizinkan tercapai. Sampel kayu berukuran 30 x 2 x 2 cm
3
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.
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
30 cm 2 cm
2 cm
P Dial Gauge
30 cm
Universitas Sumatera Utara
sendi rol adalah 1200 L, dimana L adalah panjang bentang sampel, yaitu 30 cm. Maka:
penurunan f izin = 1
200 30 = 0.15
�� 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 adalah:
σlt = 1
4 �� 1
6 � ℎ
2
Dimana : σlt = 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 adalah sebagai berikut :
� = 1
��
3
48 ��
� = σ
ε Dimana :
f = Penurunan cm L = Panjang bentang = 30 cm
b = Lebar sampel = 2 cm
Universitas Sumatera Utara
h = Tinggi sampel = 2 cm σ = Tegangan lentur kgcm
2
ε = Regangan yang terjadi cm
III.2.2.6 Pengujian kuat geser
Pengujian kuat geser kayu dilakukan untuk memperoleh nilai kuat geser kayu sejajar serat. Berdasarkan SNI 03-3400-1994 sampel benda uji yang dipakai
dalam pengujian ini harus bebas dari cacat dan jumlah benda uji yang dipakai sebanyak 5 sampel dan pengujian dilakukan pada sampel kering udara kadar air ±
20 . Ukuran dan bentuk sampel benda uji terlihat pada Gambar 3.7 :
Gambar 3.7 Sampel Kuat Geser Kayu
Kayu sampel benda uji dimasukkan ke dalam alat bantu penjepit pengujian yang terbuat dari baja. Pembebanan pada benda uji dilakukan dengan meletakan
batang baja penekan tegak lurus permukaan serat. Pasang benda uji pada alat uji sedemikian rupa sehingga tidak longgar atau tidak bergerak. Dengan demikian
6,3 cm
5 cm 5 cm
5 cm 2 cm
3 cm
1,3 cm
Universitas Sumatera Utara
benda uji terjepit diantara pelat besi bagian B dan pelat besi bagian D lihat Gambar 3.8..
Gambar 3.8 Alat bantu penjepit pengujian
Sampel yang berada dalam alat bantu pengujian dimasukkan ke dalam mesin tekan dan diberi beban dengan pembebanan secara tetap. Pembebanan
dilakukan sampai pembacaan dial berhenti atau turun dan menunjukkan angka yang tetap, yaitu saat keretakan terjadi. Besarnya nilai pembacaan akhir dicatat
sebagai beban maksimum. Kuat geser kayu sejajar serat dapat dihitung dengan rumus:
�
�
= �
� � ℎ Dimana:
σ
c
= Kuat geser kayu sejajar serat kgcm
2
P = Beban maksimum kg b = lebar kayu cm
h = tinggi kayu cm
Universitas Sumatera Utara
III.3 Pengujian Tekuk Kolom Kayu Panggoh III.3.1 Perancangan Dudukan Uji Tekuk Modifikasi
Alat uji tekuk yang ada saat ini berada 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 kayu panggoh 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 vertikal demi keamanan pengujian karena sampel yang akan diuji memiliki panjang 200 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 270 cm. Sebagai penahan benda uji yang akan diletakkan secara horizontal pada dudukan ini, dirancang dari pelat yang
didukung oleh baut. Berikut ini gambar pemodelan alat uji tekuk modifikasi.
Gambar 3.9. Pemodelan alat uji tekuk modifikasi
Universitas Sumatera Utara
III.3.2 Alat Pembeban Gaya Tekan
Gaya tekan yang diberikan pada benda uji yang dihasilkan oleh sebuah hydraulic hand pump dongkrak hidrolik yang dilengkapi dengan
proving ring. Proving ring ini berfungsi untuk menunjukkan besarnya gaya yang dihasilkan oleh hydraulic hand pump jack yang mempunyai
kapasitas 25 ton.
III.3.3 Alat Ukur
Untuk mengetahui besarnya gaya dan informasi yang terjadi pada kolom dibutuhkan alat ukur, antara lain :
a. Proving ring Alat ini berfungsi untuk menunjukkan gaya yang dihasilkan atau diberikan
oleh jack. b. Dial indicator
Fungsi alat ukur ini yakni menujukkan besarnya deformasi yang terjadi pada kolom. Dial indicator ini mempunyai tingkat ketelitian 0.01 mm.
III.3.4 Perhitungan Dudukan Benda Uji
A. Perhitungan momen yang terjadi
Profil H 250x250x9x14 Pmax = 25 Ton
Besi Ulir Pelat Baja
M
Universitas Sumatera Utara
Perletakan pelat adalah jepit-bebas, model :
Momen = P x s
= 25 ton x 12.5 cm = 312.5 ton cm
= 312500 kg cm
Besar gaya lintang D : D = - P = - 25 Ton
Dan besar gaya normal yang terjadi adalah nol. Lendutan
δ =
��
3
6 ��
�
2 −
3 �
�
+
�
3
�
3
� ; x =
1 2
L
δ =
25000 �� � 25
3
�� 6
�
2,1 � 10
6 ��
��2
�
�
1 12
�25�25
3
x 2 − 1,5 + 0,125
δ = 0.000595 cm = 0.00595 mm
P=25 Tom
12,5 cm 12,5 cm
312.5 ton cm M
-25 ton D
Universitas Sumatera Utara
Lendutan ijin =
� 300
=
25 �� 300
= 0.0833 cm = 0.833 mm
Lendutan yang terjadi 0.00595mm lendutan ijin 0.833mm
σgs =
� ���
��
≤ σgs ijin =
25000 �� 2��
��
≤ 2400 kgcm2 A
gs
≤ 5.208 cm
2
A
gs
= ¼ πd
2
5.208 = ¼ x 3.14 x d
2
d = 2.575 cm; digunakan baut diameter d = 25 mm P
gs
= ¼ πd
2
x σ
gs ijin
= ¼ x 3.14 x2.5
2
x 2400 kgcm
2
= 11715 kg σ
ds
=
� ���
��
≤ σ
ds ijin
; dimana F = d x t = 2.5x2.8 = 7 cm
2
σ
ds
=
25000 �� 2 � 7 ��
2
= 1785.714 ����
2
P
ds
= n x d x t x σ
ds ijin
P
ds
= 2 x 2.5 x 2.8 x 1600 kgcm
2
P
ds
= 22400 kg 25000 kg B. Perhitungan baut
Profil yang digunakan : H 250x250x9x14
I
x
= 10800 cm
4
M = 312500 kgcm D = 25000 kg
N = 0
Universitas Sumatera Utara
Syarat : 1,5 d
≤ S ≤ 250 mm; diambil S
1
= 100 mm 3 d
≤ S ≤ 250 mm; diambil S
2
= ½ S
1
= 50 mm g
2
= 1.5 x 2.5 = 37.5 mm; diambil g
2
= 50 mm 2g
1
= 250 – 2x50 = 150 g
1
= 75 mm Tegangan yang terjadi pada baut :
σ
max
=
�
′
�−� �
�
=
312500 25−12,5 10800��
4
= 361.6898 kgcm
2
σ
N
=
�′ � � �
= 0 τ =
�′ � � �+���
=
25000 2�
1 4
� 3,14 �2,5
2
�+2�25
= 417.9728 kgcm
2
maka : σ
1
= ��
���
+ �
� 2
+ 3 �
2
≤ σ
baut
σ
1
= �361,6898 + 0
2
+ 3417.9728
2
≤ σ
baut
σ
1
= 809.272 kgcm
2
S
2
= 50 mm
S
1
= 100 mm
S
2
= 50 mm S
1
= 100 mm
g
2
g
2
g
1
g
1
Universitas Sumatera Utara
C. Perhitungan tebal pelat σ
ds
=
25000 0.9 � 25
= 1111.111 kgcm
2
P
ds
= 2.5 x 2 1600 = 8000 kg Dicoba tebal pelat 10 mm 1 cm:
M =
1 6
x 1 x 1
2
x 1600 = 266.67 kgcm Dicoba tebal pelat 20 mm 2 cm:
M =
1 6
x 1 x 2
2
x 1600 = 1066.67 kgcm Dicoba tebal pelat 25 mm 2.5 cm :
M =
1 6
x 1 x 2.5
2
x 1600 = 1666.7 kgcm Karena yang lebih mendekati σ
ds
adalah tebal pelat 20 mm, maka digunakan pelat dengan ukuran 250 x 250 x 20 mm.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
Kategori