Perhitungan Data Pengujian
4.1 Perhitungan Data Pengujian
Data hasil pengujian benda uji yang dilakukan di laboratorium, kemudian dianalisis dengan ketentuan yang disyaratkan dalam SNI Kayu 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu. Sehingga didapat hasil perhitungan sebagai berikut:
a. Hasil perhitungan data pengujian berat jenis kayu kruing.
b. Hasil perhitungan data pengujian kuat lentur dan kuat geser uji pendahuluan.
c. Hasil perhitungan data pengujian kuat lentur kayu kruing tanpa sambungan, sambungan miring dengan pemasangan claw nailplate pada kedua sisi tinggi kayu (SJ-1), sambungan miring dengan pemasangan claw nailplate pada kedua sisi tinggi kayu dan satu sisi lebar (SJ-2) dan sambungan miring dengan pemasangan claw nailplate pada kedua sisi tinggi kayu dan kedua sisi lebar (SJ-3 ) dengan penol epoxy.
d. Hasil perhitungan data pengujian modulus elastisitas kayu kruing tanpa sambungan, sambungan miring dengan pemasangan pryda pada kedua sisi tinggi kayu (SJ-1), sambungan miring dengan pemasangan pryda pada kedua sisi tinggi kayu dan satu sisi lebar (SJ-2) dan sambungan miring dengan pemasangan pryda pada kedua sisi tinggi kayu dan kedua sisi lebar (SJ-3 ) .
4.1.1 Perhitungan Data Pengujian Kadar Air
Perhitungan kadar air kayu kruing merupakan nilai kadar air dari 3 (tiga) buah benda uji yang didapat dari hasil pengujian di Laboratorium bahan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Nilai kadar air kayu kruing dianggap dapat mewakili seluruh balok kayu kruing yang akan dibuat sambungan pada penelitian 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)
2,40 cm t (tebal)
2,40 cm
b (lebar)
3,60 cm
Berat awal (W g )
18 gram
Berat setelah dioven (W d )=
16 gram
Wg W
Kadar air m d x 100 % ......................................................................(2.8) W d
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. Dimensi
Berat
Kadar
Kadar No
b Awal/W g Sampel l Dioven/W d Air Rata-rata (cm) (cm) ( cm ) ( gram ) ( gram )
4.1.2 Perhitungan Data Pengujian Berat Jenis
Berdasarkan nilai berat jenis kayu kruing yang didapat merupakan nilai berat jenis dari 3 (tiga) buah benda uji. Nilai berat jenis kayu kruing dianggap dapat mewakili seluruh balok kayu kruing yang akan dibuat sambungan pada penelitian ini. Dari hasil pengujian di Laboratorium bahan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, didapat data berat jenis kayu kruing seperti tercantum pada Tabel 4.2.
Perhitungan berat jenis kayu kruing menggunakan Persamaan (2.9), di bawah ini Contoh perhitungan benda uji ke-1 kayu kruing. Diketahui data : l (panjang)
= 2,40 cm
t (tebal)
= 2,40 cm
b (lebar)
= 3,60 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
Kadar Berat No
Berat
Jenis l
Volume
Jenis Sampel
(cm 3 )
b Awal
Air
3 Rata-rata (cm) (cm) (cm)
(gram) (%)
(gr/cm ) ( 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 kuat geser sejajar serat. Dari hasil pengujian di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, didapat data berat jenis kayu kruing seperti tercantum pada Tabel 4.3.
a. Berikut ini contoh perhitungan kuat lentur benda uji ke-1 kayu kruing. Diketahui data : t (tebal)
21 mm
19 mm l (panjang)
b (lebar)
= 270 mm P (beban)
= 2000 N
3 . P . L 3 . 2000 . 270
MOR =
2 = 96,67 MPa
2 . b . h 2 . 19 . 21
Selanjutnya data perhitungan kuat lentur kruing dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Kuat Lentur Kayu Kruing. No Kode
3 . P . L benda uji
tebal panjang
(N)
Hasil Rata-rata
(mm) (mm)
(mm)
(MPa) (MPa)
1 MBK LT-1
137,76 Keterangan benda uji MBK LT x
M : Uji Mekanik BK
: Balok Kayu LT
: Lentur x
: Benda Uji ke -
b. 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 τ 3400
= = 5,06 MPa
A 672
Selanjutnya data perhitungan kuat geser kayu kruing dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Kuat Geser Kayu Kruing. No
Kuat geser benda uji
Hasil Rata-rata
(mm) (mm) (mm²)
(N)
(MPa) (MPa)
1 MBK GS-1
2 MBK GS-2
11,73 Keterangan benda uji MBK GS x
3 MBK GS-3
M : Uji Mekanik BK
: Balok Kayu
GS : Geser Sejajar Serat 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 dari pengujian di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, maka diperoleh data-data berupa beban maksimum dan defleksi atau lendutan yang terjadi pada balok kayu kruing. Dari data-data tersebut dan dengan data lainnya dapat dihitung nilai kuat lentur yang terjadi pada balok kayu kruing tersebut.
Perhitungan kuat lentur kayu kruing menggunakan Persamaan (2.20), di bawah ini contoh perhitungan benda uji ke-1.
Diketahui data : p (panjang balok)
221,40 cm
h (tinggi balok)
9,80 cm
5,80 cm L s (jarak tumpu)
b (lebar balok)
200 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) =
Kuat Lentur ( MOR )
2 ( kg/cm ).........................(2.20)
Selanjutnya data perhitungan kuat lentur kayu kruing tercantum pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Kuat Lentur Kayu Kruing. Kuat
Kuat No Kode
h b Ls
P max q
Lentur lentur Sampel 2 (cm) (cm) (cm) (kg) (kg/cm) kg/cm rata-rata
kg/cm 2 1 BTS-1
874,32 4 SJ 1-1
5 SJ 1-2 9,80
6 SJ 1-3 9,90
164,88 7 SJ 2-1
211,59 8 SJ 2-2
228,46 218,09 9 SJ 2-3
214,22 10 SJ 3-1
218,77 11 SJ 3-2
242,52 238,67 12 SJ 3-3
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 miring (scarf joint) menggunakan pryda jenis claw nailplate dan penol epoxy. Agar lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Grafik Kuat Lentur balok kayu tanpa sambungan dan sambungan scarf joint menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy.
Dari Gambar 4.1. kemudian dianalisa berapa prosentase besarnya perubahan kekuatan yang terjadi antara balok tanpa sambungan dan ketiga jenis sambungan miring (scarf joint) menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Perubahan Kuat Letur balok kayu tanpa sambungan dan sambungan scarf joint menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy.
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
5,80 cm L s (jarak tumpuan)
b (lebar balok)
200 cm y (ordinat titik berat)
= 4,90 cm max (beban proposional) = P
1250 kg
Proposional
3,86 kg/cm²
a (jarak P ke tumpuan) =
66.67 cm 66.67 cm
0,06 kg/cm
I t (Momen Inersia) = x 5 , 80 x 11 , 80 3 = 454,91 cm 4
Untuk menghitung nilai modulus elastisitas digunakan beban proposional dan lendutan proposional.
s 2 2 5 qL
Modulus Elastisitas (E)
24 I t
384 I t
(kg/cm²)
2 101757 , 36 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
E E Sampel
h b Ls
rata-rata (cm) (cm (cm (kg/cm)
Prop. prop.
(kg) (mm) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) 1 BTS-1
158224,28 4 SJ 1-1
49048,76 5 SJ 1-2
99775,90 68918,88 6 SJ 1-3
57931,98 7 SJ 2-1
60339,06 8 SJ 2-2
76253,41 80824,67 9 SJ 2-3
105881,55 10 SJ 3-1
82556,38 11 SJ 3-2
92763,70 93714,26 12 SJ 3-3
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, sedangkan perhitungan dan pembacaan grafik yang lainnya terdapat pada daftar lampiran.
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 sampel 1
Lendutan (mm)
No Keterangan
kiri
Kanan
Rata Defleksi
(kg) (N)
38,62 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 variasi sambungan 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 variasi sambungan
Gambar 4.3 Grafik Modulus Elastisitas balok kayu tanpa sambungan dan miring (scarf joint) menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy.
Dari Gambar 4.3. Kemudian dianalisa berapa besar prosentase perubahan kekuatan yang terjadi antara balok tanpa sambungan dengan ketiga jenis variasi sambungan miring (scarf joint) menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy . Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9 Perubahan modulus elastisitas balok kayu tanpa sambungan dan sambungan miring (scarf joint) menggunakan pryda claw nailplate dan penol epoxy. No Kode Sampel
Modulus Elastisitas
Perubahan Modulus
Rata-rata (kg/cm 2 )
Elastisitas (%)
1 BTS
2 SJ 1
3 SJ 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 b = berat jenis dasar =
11 0 , 265 aG m
30 m
30 Dari hasil pengujian diperoleh data: m
G 3 m 3 = 0,69 gr/cm = 6900000 kg/m
E 0 w , 16000 G 7 16000 x 0 , 69 0 . 7 12339 , 976 MPa 123399,7 6 kg/cm 2
Jadi berdasarkan rumus estimasi kuat acuan didapat nilai modulus elastisitas lentur:
E = 123399,76 kg/cm w 2
4.1.5.3 Perhitungan Momen Inersia Tertransformasi Akibat Komposit
5,8 cm 0,1 cm
5,8 cm
h 1,54 cm 1
zo
9,8 cm
5,14cm 9,8 cm
Sambungan Miring Scarf 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
h 2 = h 1 = ½ x 9,8 = 4,9 cm
I T = I w +I s
1 3 2 1 3 2 = ( 5 , 8 x 9 , 8 ) ( 5 , 8 x 9 , 8 )( 0 ) +( ( 1 , 54 x 5 , 14 ) ( 1 , 54 x 5 , 14 )( 0 ) )x2
= 472,34 cm 4
1 2 P y qL s a
xn
xn
1 2 x 350 0 , 06 x 200 x 66 , 67
x 4 , 95
x 1,54
= 192,14 cm 4
5,14cm 9,8 cm
Sambungan Miring Scarf Joint 2-1
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
1 y A x 9 , 8 ( 6 x 9 , 8 ) 2 4 , 9 ( 1 , 54 x 5 , 14 ) ( 9 , 85 ( 74 , 05 x 0 , 1 ) 1 1
5 , 35 cm
A 1 ( 6 x 9 , 8 ) 2 ( 1 , 54 x 5 , 14 ) ( 74 , 04 x 0 , 1 )
h 2 = h–h 1 = 9,9 – 5,35 = 4,55 cm
1,54cm z
9,8 cm
5,14cm 9,8 cm
Sambungan Miring Scarf 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
868 , 34 2 8486 , 79 kg / cm
Dari hasil perhitungan diperoleh inersia rata-rata tertransformasi sambungan miring variasi 1, 2, 3 berturut turut sebagai berikut 475,49 cm 4 : 675,56 cm 4 : 842,43 cm 4 , sehingga perbandingannya adalah 1: 1,4: 1,8 .