Analisis dan Eksperimen Pengujian Balok Kayu yang Diawetkan Terhadap Kuat Lentur Balok Kayu Chapter III V
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Flowchart Penelitian
Mulai
Pengujian di
laboratorium
Perhitungan
secara
Perhitungan beban
maksimum, tegangan
lentur dan lendutan
maksimum balok
Perhitungan Bahan
Penyediaan Bahan
Kayu
Pengawet
Boraks
Pengujian Physical Properties dan
Mechanical Properties kayu
Pengawetan dengan rendaman dingin selama 10
Pengujian Lentur Balok Kayu meliputi:
Pengujian lentur balok kayu sebelum diawetkan
Pengujian lentur balok kayu sesudah diawetkan
Perhitungan lentur balok kayu sebelum dan
sesudah diawetkan hasil eksperimen
Penarikan kesimpulan dan saran
Selesai
22
Universitas Sumatera Utara
3.2 Persiapan dan Pelaksanaan Pengujian
3.2.1. Persiapan Pengujian
Persiapan pengujian dilakukan dengan terlebih dahulu menyiapkan benda
uji. Tahapan selanjutnya ialah dilakukan pengujian physical properties kayu,
mechanical properties kayu dan pengujian kuat lentur balok struktural. Adapun
dilakukannya pengujian physical properties dan mechanical properties kayu
adalah untuk mendapatkan nilai karakteristik kayu yang diperlukan sebagai acuan
pada perhitungan. Pengujian dan perhitungan physical properties dan mechanical
properties kayu pada penelitian ini mengacu pada SNI-03.
3.2.2 Pengujian Physical Properties dan Mechanical Properties
3.2.2.1 Pengujian Kadar Air
Standar pengujian
: SNI 03-6850-2002
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 50 mm
Jumlah benda uji
: 8 (delapan) sampel
Gambar 3.1. Sampel Pengujian Kadar Air
Masing-masing benda uji sampel ditimbang dan dicatat sebagai berat awal.
Penimbangan dilakukan setiap hari. Pengeringan bahan dilakukan berdasarkan
kering udara yaitu bahan dibiarkan dalam ruangan dengan suhu kamar, terlindung
23
Universitas Sumatera Utara
dari pengaruh cuaca seperti panas dan lembab sehingga benda uji menunjukkan
berat yang stabil atau disebut juga dengan berat kering udara. Persentase angka
kadar air adalah:
....................................................................(3.1)
Dimana:
KA
= kadar air (m%)
BA
= berat kayu basah (gr)
BKO = berat kayu kering-oven (gr)
3.2.2.2 Pemeriksaan Berat Jenis
Standar pengujian
: SNI 03-6844-2002
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 50 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.2. Sampel Pengujian Berat Jenis
24
Universitas Sumatera Utara
Sampel ditimbang dan dicatat beratnya. Perhitungan akhir berat jenis
sampel dengan mengambil rata-ratanya. Untuk mencari berat jenis kayu
digunakan rumus sebagai berikut:
.............................................................................................(3.2)
Dimana:
BJ
= berat jenis
K
= konstanta (1000)
BA
= berat awal benda uji (gr)
L
= panjang benda uji (mm)
KA
= kadar air benda uji (%)
B
= lebar benda uji (mm)
H
= tinggi benda uji (mm)
3.2.2.3. Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3958-1995
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 200 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.3. Sampel Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat
25
Universitas Sumatera Utara
Sampel yang telah tersedia dimasukkan ke dalam mesin tekan. Sisi
ujung bagian atas dan bawahnya berada pada mesin penekan. Penekanan
dilakukan secara perlahan dengan kecepatan sekitar 1 mm/menit. Pengujian
diberhentikan apabila jarum pembacaan dial berhenti dan menunjukkan angka
yang tetap, yaitu pada saat keruntuhan pada sampel terjadi.
Besar nilai pembacaan akhir dicacat sebagai beban tekan (nilai P).
Kekuatan tekan kayu pada arah sejajar serat dihitung dengan menggunakan
rumus:
.......................................................................(3.3)
Dimana:
=tegangan tekan sejajar serat (Mpa)
P= beban tekan maksimum (N)
A= luas bagian yang tertekan (mm2)
3.2.2.4. Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3958-1995
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 150 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.4. Sampel Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
26
Universitas Sumatera Utara
Sampel yang telah tersedia dimasukkan ke dalam mesin tekan..
Penekanan dilakukan secara perlahan dengan kecepatan 0,3 mm/menit. Pengujian
diberhentikan apabila jarum pembacaan dial berhenti dan menunjukkan angka
yang tetap, yaitu pada saat keruntuhan pada sampel terjadi.
Besar nilai pembacaan akhir dicacat sebagai beban tekan (nilai P).
Kekuatan tekan kayu pada arah tegak lurus serat dihitung dengan menggunakan
rumus:
......................................................................(3.4)
Dimana:
=tegangan tekan tegak lurus serat (Mpa)
P
= beban tekan maksimum (N)
A
= luas bagian yang tertekan (mm2)
3.2.2.5. Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3399-1994
Ukuran sampel
: 10 mm x 10 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
.
Gambar 3.5. Sampel Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat
27
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan pembebanan pada saat pengujian adalah 20 MPa/ menit.
Kekuatan tarik kayu sejajar arah serat dihitung dengan menggunakan rumus
sebagai berikut:
..........................................................................(3.5)
Dimana:
= tegangan tarik sejajar serat (Mpa)
= beban tarik maksimum (N)
= luas bagian yang ditarik (mm2)
A
3.2.2.6. Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3399-1994
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.6. Sampel Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
28
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan pembebanan pada saat pengujian adalah 1 MPa/ menit.
Kekuatan tarik kayu sejajar arah serat dihitung dengan menggunakan rumus
sebagai berikut:
..........................................................................(3.6)
Dimana:
= tegangan tarik sejajar serat (Mpa)
= beban tarik maksimum (N)
A
= luas bagian yang ditarik (mm2)
3.2.2.7 Pengujian Kuat Lentur
Standar pengujian
: SNI 03-3959-1995
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 760 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.7. Sampel Pengujian Kuat Lentur
29
Universitas Sumatera Utara
Sampel dengan panjang 76 cm diletakkan pada dua perletakan sendi-sendi
dan diberi gaya (P) terpusat secara bertahap pada bagian tengah bentang. Pada
saat pembebanan dilakukan maka besar gaya yang diberikan sudah langsung
terbaca pada dial. Setiap penambahan beban yang diberikan nilai penurunan (f)
dicatat sampai pada kondisi sampel patah. Dari parameter diatas maka nilai kuat
lentur yang dihitung dengan menggunakan rumus:
...........................................................................(3.7)
Dimana:
P= beban uji maksimum (N)
L= jarak tumpuan (mm)
h= lebar benda uji (mm)
b= lebar benda uji (mm)
fb= kuat lentur (Mpa)
3.2.2.8 Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3400-1994
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 60 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.8. Sampel Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat
30
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan kuat geser kayu sejajar serat menggunakan rumus:
......................................................................(3.8)
Dimana:
= kuat geser (Mpa)
P
= beban maksimum (N)
B
= lebar benda uji (mm)
H
= tinggi benda uji (mm)
3.3. Pengawetan Balok Kayu
Balok kayu diawetkan dengan bahan pengawet boraks konsentrasi 10%.
Metode pengawetan pada penelitian ini adalah metode rendaman dingin (SNI 033233-1998) selama 10 hari. Benda uji yang diawetkan berjumlah 2 buah dengan
ukuran masing-masing 2 m x 0,1 m x 0,075. Pelaksanaan pengawetan kedua balok
kayu dilakukan di dalam sebuah bak berukuran 2,5 m x 0,65 m x 0,45 m.
Sebelum balok kayu diawetkan, dilakukan pengujian kadar air pada balok
kayu dengan mengambil sampel pada balok kayu yang akan diawetkan. Nilai
kadar air yang didapatkan pada balok kayu adalah:
Berikut merupakan jumlah boraks yang diperlukan untuk proses
pengawetkan balok kayu:
31
Universitas Sumatera Utara
Jumlah boraks = 10% x volume air yang dibutuhkan
= 10% x 475 liter
= 27,625 kg.
Adapun tahapan pengawetan adalah sebagai berikut:
1. Benda uji diletakkan diletakkan di dalam bak perendam yang berisi larutan
boraks
2. Tahan balok kayu yang sedang diawetkan agar tidak tersembul ke atas
dengan meletakkan batu-batu di atas balok kayu.
3. Boraks sebanyak 10% dilarutkan di dalam air dalam sebuah bak
perendam.
4. Benda uji didinginkan selama 10 hari di dalam campuran boraks
5. Setelah 10 hari, benda uji dikeringkan di udara
3.4. Pengujian kuat lentur balok kayu
Setelah dua buah benda uji diawetkan, dilakukan pengujian kuat lentur
balok kayu di Laboratorium Struktur, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara. Pada penelitian ini, terdapat 4 buah benda uji, 2 buah benda uji tanpa
pengawetan, dan 2 benda uji dengan pengawetan. Pengujian kuat lentur balok
kayu dilakukan dengan menggunakan Jack Hydraulic berkapasitas 100 Ton.
1. Pengujian lentur balok kayu
Berikut langkah-langkah yang dilakukan dalam pelaksanaan pengujian
lentur balok kayu:
a. Balok kayu diletakkan di atas perletakan sendi dan rol
b. Benda uji harus diletakkan pada posisi sumbu kuat dan dibebani
dengan cara third point loading, atau dengan dua beban titik pada
panjang bendtangnya, yang masing-masing berjarak a≥3 kali tinggi
penampang balok uji, dari tumpuan terdekatnya
32
Universitas Sumatera Utara
c. Panjang bentang total L sama dengan 18 kali tinggi nominal
penampang benda uji
Gambar 3.9. Letak Beban dan Tumpuan
d. Untuk mengukur lendutan yang terjadi pada balok, pasang 3 buah dial
indikator dimana dengan dial pertama diletakkan 40 cm dari perletakan
sendi, dial kedua diletakkan di tengah-tengah bentang, dan dial ketiga
diletakkan 40 cm dari perletakan rol. Dial ini dipasang tepat
menyentuh dasar balok kayu, dan sebelum dibebani Dial Indikator
harus berada pada posisi angka nol.
e. Setelah semua perangkat alat pengujian disiapkan, kemudian dilakukan
pembebanan secara berangsur dengan kenaikan setiap 100 psi atau
setara dengan 527 kg pada pembacaan manometer jack.
f. Setiap tahapan pembebanan, dilakukan pembacaan lendutan serta
mengamati deformasi yang terjadi pada balok.
g. Selama pembebanan berlangsung, diperhatikan dan dicatat mulai
terjadinya retak pertama
h. Pembacaan dilakukan hingga balok kayu mencapai keruntuhan
33
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1 Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties Kayu
Pengujian dan perhitungan hasil physical properties dan mechanical
properties dilakukan berdasarkan SNI-03.
4. 1.1.1 Pengujian Kadar Air
Pengujian kadar air kayu menggunakan 8 buah. Penelitian ini dilakukan
hingga sampel mencapai kondisi kering udara (kadar air 15 %), yaitu pada saat
berat sampel menunjukkan angka yang tetap dan tidak berubah lagi.
Sebagai contoh, digunakan sampel 1:
Kadar air sampel KA 1 :
Rata-rata sampel :
̅
Standar Deviasi :
√
̅
Kadar air rata-rata :
Maka, kadar air rata-rata dari 8 sampel kayu tersebut adalah 10,087%.
34
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4. 1. Hasil Pengujian Kadar Air
No.
Kode
p
(mm)
l
t
(mm) (mm)
Volume
(mm³)
BA
(gr)
BB
(gr)
BKO
(gr)
KA
(%)
KA 1
50
50
50
125000
87,56
78,73
78,73
11,216
KA 2
48
49
50
117600
87,94
75,35
75,35
16,709
KA 3
49
50
50
122500
85,43
74,26
74,26
15,042
KA 4
48
50
48
115200
74,01
62,18
62,18
19,025
KA 5
48
48
50
115200
81,78
70,73
70,73
15,623
KA 6
50
49
50
122500
81,53
71,69
71,69
13,726
KA 7
50
50
50
125000
89,12
77,12
77,12
15,560
KA 8
49
50
49
120050
78,77
68,05
68,05
15,753
Rata-rata
15,332
SD
2,251
Kadar air rata-rata
10,087
4.1.1.2 Pengujian Berat Jenis
Pemeriksaan berat jenis dilakukan terhadap 6 ( enam) buah sampel
berukuran 2,5 cm x 5 cm x 7,5 cm. Pengujian ini juga dilakukan pada saat kondisi
kayu kering udara dan didapat hasil sebagai berikut.
Perhitungan berat jenis kayu berdasarkan berat dan volume sebagai berikut ;
Kadar air sampel BJ 1 :
35
Universitas Sumatera Utara
Berat jenis sampel :
Rata-rata sampel :
̅
Standar Deviasi :
̅
√
Berat jenis rata-rata :
Maka, berat jenis rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut adalah 0,981.
Tabel 4. 2. Hasil Pengujian Berat Jenis
No.
p
l
t
Volume
Kode (mm) (mm) (mm) (mm³)
BA
(gr)
BB
(gr)
BKO
(gr)
KA
(%)
BJ
BJ 1
50
48
50
120000 132,78 115,45 115,45 15,011 1,107
BJ 2
48
50
50
120000 128,85 109,12 109,12 18,081 1,074
BJ 3
49
50
50
122500 126,46 110,76 110,76 14,175 1,032
BJ 4
50
49
50
122500 131,92 114,25 114,25 15,466 1,077
BJ 5
50
47
50
117500 120,03 103,8
103,80 15,636 1,022
Rata-rata
1,062
SD
0,035
Berat Jenis Rata-Rata
0,981
36
Universitas Sumatera Utara
4.1.1.3 Pengujian Susut
Pengujian susut arah radial dan tangensial kayu menggunakan sampel
berukuran 25 mm x 25 mm x 100 mm berjumlah 10 buah.
Perhitungan susut kayu sebagai berikut ;
Persen susut sampel SU 1 :
Rata-rata sampel :
̅
Standar Deviasi :
√
̅
Persen susut rata-rata :
Maka, persen susut rata-rata dari 10 sampel kayu tersebut adalah 4,073%
37
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4. 3. Hasil Pengujian Susut
Dimensi Awal
No.
Kode
Jenis
Kayu
Berat
Awal
p
l
t
(mm) (mm) (mm) (gr)
Arah Susut
Kondisi Kayu
SU 1 Mahoni
100
25
24,5
56,3
Tangensial dan radial
Kering Udara
SU 2 Mahoni
100
24
25
60,2
Tangensial
Kering Udara
SU 3 Mahoni
100
25
25
58,4
Tangensial dan radial
Kering Udara
SU 4 Mahoni
100
24
23,5
55,65
Tangensial
Kering Udara
SU 5 Mahoni
100
24
23
54,1
Longitudinal dan radial
Kering Udara
SU 6 Mahoni
100
24
23,5
53,05
Tangensial dan radial
Kering Udara
SU 7 Mahoni
100
24,5
25
SU 8 Mahoni
100
24,5 25,5
58,6
Tangensial dan radial
Kering Udara
SU 9 Mahoni
100
24,5
25
58,45
Tangensial
Kering Udara
SU 10 Mahoni
100
24,5
24
54,7
Tangensial dan radial
Kering Udara
58,65 Longitudinal dan tangensial Kering Udara
38
Universitas Sumatera Utara
Dimensi Akhir
No.
Kode
Jenis
Kayu
Berat Akhir
(gr)
Kadar Air
(%)
Persen Susut
(%)
23,5
50,75
10,936
10,910
23,5
25
53,81
11,875
2,128
100
23,5
24,5
52,52
11,196
8,554
SU 4 Mahoni
100
23,5
23,5
47,01
18,379
2,128
SU 5 Mahoni
95,5
23
23,5
45,51
18,875
6,940
SU 6 Mahoni
100
23,5
23
44,15
20,159
4,348
SU 7 Mahoni
95,5
23,5
25
52,55
11,608
9,168
SU 8 Mahoni
100
23,5
25
52,47
11,683
6,340
SU 9 Mahoni
100
23,5
25
52,60
11,123
4,255
SU 10 Mahoni
100
23,5
23,5
49,66
10,149
6,474
P
(mm)
l
(mm)
t
(mm)
SU 1 Mahoni
100
23,5
SU 2 Mahoni
100
SU 3 Mahoni
Rata-rata
6,124
SD
2,934
Persen Susut Rata-Rata
4,073
4.1.1.4. Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat
Hasil pemeriksaan kuat tekan sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel berukuran 5 cm x 5 cm x 20 cm adalah sebagai berikut.
Perhitungan kuat tekan sejajar serat kayu sebagai berikut ;
Kuat tekan sejajar serat sampel TE 1 S, sebagai berikut;
39
Universitas Sumatera Utara
Rata-rata sampel :
̅
Standar Deviasi :
√
̅
Kuat tekan sejajar serat rata-rata :
Maka, kuat tekan sejajar serat rata-rata adalah
.
Tabel 4. 4. Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat
Ukuran
No. Kode
Jenis Kayu
B
(mm)
H
(mm)
Beban
Maksimum
(N)
TE 1 S
Mahoni
48
50
56087
23,36958
TE 2 S
Mahoni
49
50
67664
27,61796
TE 3 S
Mahoni
48
50
57252
23,85500
TE 4 S
Mahoni
48
50
62199
25,91625
TE 5 S
Mahoni
48
50
60050
25,02083
Kuat Tekan
(Mpa)
Rata-Rata
25,15593
SD
1,6986
Kuat Tekan Sejajar Serat
21,19812
40
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.1. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat tekan sejajar serat)
Gambar 4.2. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat tekan sejajar serat)
41
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat tekan sejajar serat)
Gambar 4.4. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat tekan sejajar serat)
42
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.5. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat tekan sejajar serat)
4.1.1.5. Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
Hasil pengujian kuat tekan tegak lurus serat dengan ukuran sampel 50 mm
x 50 mm x 150 mm berjumlah lima buah adalah sebagai berikut:
Perhitungan kuat tekan tegak lurus serat kayu sebagai berikut ;
Kuat tekan tegak lurus serat sampel TE 1 TL :
Rata-rata sampel :
̅
43
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat tekan tegak lurus serat rata-rata :
Maka, kuat tekan tegak lurus serat rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut
adalah
.
Tabel 4. 5. Hasil Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
Ukuran
No. Kode
Jenis Kayu
B
(mm)
H
(mm)
Beban
Maksimum
(N)
TE 1 TL
Mahoni
48
50
78805
32,83542
TE 2 TL
Mahoni
48
50
38414
16,00583
TE 3 TL
Mahoni
49
50
71241
29,07796
TE 4 TL
Mahoni
48
50
62623
26,09292
TE 5 TL
Mahoni
48
50
101736
42,39000
Kuat Tekan
(Mpa)
Rata-Rata
29,28043
SD
9,62958
Kuat Tekan Tegak Lurus Serat Rata-Rata
6,84351
44
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.6. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat tekan tegak lurus serat)
Gambar 4.7. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat tekan tegak lurus serat)
45
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat tekan tegak lurus serat)
Gambar 4.9. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat tekan tegak lurus serat)
46
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat tekan tegak lurus serat)
4.1.1.6. Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat
Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel dengan ukuran penampang 10 mm x 10 mm ialah sebagai berikut.
Perhitungan kuat tarik sejajar serat kayu sebagai berikut ;
Kuat tarik sejajar serat pada sampel TA S 1, sebagai berikut;
Rata-rata sampel :
̅
47
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat tarik sejajar serat rata-rata :
Maka, kuat tarik sejajar serat rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut adalah
.
Tabel 4. 6. Hasil Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat
Ukuran
No.
Kode
Jenis Kayu
B
(mm)
H
(mm)
Beban
Maksimum (N)
Kuat Tarik
(Mpa)
TA S 1
Mahoni
10
10
6959,492
69,595
TA S 2
Mahoni
10
10
4624,408
46,244
TA S 3
Mahoni
10
10
5804,130
58,041
TA S 4
Mahoni
10
10
6221,446
62,214
TA S 5
Mahoni
10
10
6608,524
66,085
Rata-Rata
60,43600
SD
9,02923
Kuat Tarik Rata-Rata
39,39790
48
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.11. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat tarik sejajar serat)
Gambar 4.12. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat tarik sejajar serat)
49
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.13. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat tarik sejajar serat)
Gambar 4.14. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat tarik sejajar serat)
50
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.15. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat tarik sejajar serat)
4.1.1.7. Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel dengan ukuran penampang 25 mm x 50 mm ialah sebagai berikut.
Perhitungan kuat tekan tegak lurus serat kayu sebagai berikut ;
Kuat tarik tegak lurus serat kayu pada sampel TA TL 1, sebagai berikut;
Rata-rata sampel :
̅
51
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat tarik tegak lurus serat rata-rata :
Maka, kuat tarik tegak lurus serat rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut
adalah
.
Tabel 4. 7. Hasil Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
Ukuran
No.
Kode
Jenis Kayu
B
(mm)
H
(mm)
Beban
Maksimum (N)
Kuat Tarik
(Mpa)
TA TL
1
Mahoni
25
50
2482,165
1,98573
TA TL
2
Mahoni
25
50
3690,764
2,95261
TA TL
3
Mahoni
25
50
2621,312
2,09705
TA TL
4
Mahoni
25
50
3670,806
2,93665
TA TL
5
Mahoni
25
50
2870,733
2,29659
Rata-Rata
2,45372
SD
0,46180
Kuat Tarik Rata-Rata
1,37774
52
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.16. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat tarik tegak lurus serat)
Gambar 4.17. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat tarik tegak lurus serat)
53
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.18. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat tarik tegak lurus serat)
Gambar 4.19. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat tarik tegak lurus serat)
54
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.20. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat tarik tegak lurus serat)
4.1.1.8. Pengujian Kuat Lentur
Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 760 mm ialah sebagai berikut.
Perhitungan kuat lentur kayu sebagai berikut ;
Kuat lentur sampel L1, sebagai berikut;
Rata-rata sampel :
̅
55
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat lentur rata-rata :
Maka,
kuat lentur rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut
adalah
.
Tabel 4. 8. Hasil Pengujian Kuat Lentur
Ukuran
No.
Kode
Jenis
Kayu
Beban Maksimum
(N)
Kuat Lentur
(Mpa)
L1
Mahoni
49
50
11205,420
97,419
L2
Mahoni
50
50
11412,707
97,236
L3
Mahoni
50
50
12188,840
103,849
L4
Mahoni
50
50
11393,988
97,077
L5
Mahoni
48
49
11156,283
103,095
B (mm) H (mm)
Rata-Rata
99,735
SD
3,424
Kuat Lentur Rata-Rata
91,758
56
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.21. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat lentur)
Gambar 4.22. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat lentur)
57
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.23. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat lentur)
Gambar 4.24. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat lentur)
58
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.25. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat lentur)
4.1.1.9. Pengujian Elastisitas Lentur
Pengujian elastisitas kayu dilakukan terhadap 3 sampel kayu yang
diambil secara acak dari sampel pengujian kuat lentur kayu untuk pencatatan dial
penurunan setiap penambahan beban 500 N. Hasil penelitian elastisitas dapat
dilihat pada Tabel 4.9 dibawah ini.
59
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Elastisitas Kayu
Penurunan (mm)
Beban
(N)
Sampel 1
Sampel 2
Sampel 3
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
10500
0
0,40
0,95
1,51
2,08
2,63
3,21
3,75
4,31
4,87
5,44
6,04
6,61
7,21
7,85
8,54
9,28
10,10
11,02
12,07
13,33
15,03
0
0,40
0,95
1,49
2,01
2,52
3,03
3,52
4,02
4,53
5,03
5,53
6,05
6,57
7,11
7,67
8,26
8,89
9,57
10,31
11,14
12,08
0
0,42
0,99
1,54
2,09
2,64
3,19
3,72
4,26
4,81
5,35
5,92
6,48
7,07
7,69
8,35
9,07
9,88
10,80
11,90
13,24
14,76
Dari tabel dan gambar beban-lendutan untuk setiap sampel (Tabel 4.9 dan
Gambar 4.26 – 4.28) dapat dilihat beban batas proporsional masing-masing
sampel, dimana Sampel 1, Sampel 2, dan Sampel 3 dengan
beban secara
berurutan yaitu 6000 N, 6500 N, dan 6000 N.
60
Universitas Sumatera Utara
GRAFIK BEBAN-LENDUTAN
SAMPEL KAYU 1
11000
10000
9000
8000
Beban (N)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16
Lendutan (mm)
Gambar 4.26 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Sampel Kayu 1
Modulus Elastistas Lentur Kayu (
Sampel 1
P = 6000 N; f P=6000N = 6,61 mm;f P=5500N = 6,04mm; p = 500 N; L = 710 mm;
B = 49 mm; H = 50 mm
61
Universitas Sumatera Utara
GRAFIK BEBAN-LENDUTAN
SAMPEL KAYU 2
11000
10000
9000
8000
BEBAN (N)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
LENDUTAN (mm)
Gambar 4.27 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Sampel Kayu 2
Modulus Elastistas Lentur Kayu (
Sampel 2
P = 6500 N; f P=6500N = 6,57 mm;f P=6000N = 6,05mm; p = 500 N; L = 710 mm;
B = 50 mm; H = 50 mm
62
Universitas Sumatera Utara
GRAFIK BEBAN-LENDUTAN
SAMPEL KAYU 3
11000
10000
9000
8000
BEBAN (N)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16
LENDUTAN (mm)
Gambar 4.28 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Sampel Kayu 3
Modulus Elastistas Lentur Kayu (
Sampel 3
P = 6000 N; f P=6000N = 6,48 mm;f P= 5500N = 5,92 mm; p = 500 N; L = 710 mm;
B = 50 mm; H = 50 mm
63
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10 Modulus Elastisitas Rata-Rata
B
H
Modulus Elastisitas
(mm)
(mm)
(MPa)
1
49
50
12909,557
2
50
50
13627,206
3
50
50
12687,526
Sampel
Rata -Rata
13074,763
SD
491,141
Modulus Elastisitas Rata-Rata
11930,405
Sehingga, modulus elastisitas lentur kayu adalah 11930,405 MPa.
4.1.1.10. Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat
Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel dengan ukuran penampang 50 mm x 50 mm ialah sebagai berikut.
Perhitungan kuat geser kayu sebagai berikut ;
Kuat geser sampel G1, sebagai berikut;
Rata-rata sampel :
̅
64
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat geser rata-rata :
Maka,
kuat geser rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut
adalah
.
Tabel 4.11. Hasil Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat
Ukuran
No.
Kode
Jenis
Kayu
G1
Beban Maksimum
(N)
Kuat Geser
Sejajar Serat
(Mpa)
B
(mm)
H
(mm)
Mahoni
50
50
9505,154
3,80206
G2
Mahoni
50
50
11071,488
4,42860
G3
Mahoni
50
50
10263,562
4,10542
G4
Mahoni
50
50
12659,431
5,06377
G5
Mahoni
50
50
17369,238
6,94770
Rata-Rata
4,86951
SD
1,25242
Kuat Geser Rata-Rata
1,95136
65
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.29. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat geser)
Gambar 4.30. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat geser)
66
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.31. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat geser)
Gambar 4.32. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat geser)
67
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.33. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat geser)
4.1.2 Kesimpulan Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties
Kayu
Dari hasil pengujianphysical dan mechanical properties yang telah dibahas
di atas, maka dapat ditabulasikan pada Tabel 4.12.
68
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.12. Rangkuman PengujianPhysical and Mechanical Properties (SNI-03)
Jenis Penelitian
Hasil Penelitian
Kadar Air
Berat Jenis
Kuat Tekan Sejajar Serat
Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
Kuat Tarik Sejajar Serat
Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
Mpa
Kuat Lentur
Elastisitas Lentur
11930,405 Mpa
Kuat Geser Sejajar Serat
Menurut ketentuan Tata Cara Perencanaan Kontruksi Kayu (PKKI 2002),
kuat acuan berdasarkan pemilahan secara mekanis diambil berdasarkan modulus
elastisitas lentur. Dari Tabel 4.11 dapat dilihat bahwa menurut Tata Cara
Perencanaan Konstruksi kayu (PKKI 2002), maka kayu yang digunakan dengan
modulus elastisitas 11930,405 MPa termasuk kayu dengan kode mutu E12.
69
Universitas Sumatera Utara
4.1.3 Hasil Perhitungan Tegangan Lentur Balok Kayu Sebelum Pengawetan
Secara Analisis
Untuk melakukan pengujian balok kayu, diperlukan beban maksimum
estimasi yang dapat dipikul oleh balok tersebut. Adapun data-data yang
dibutuhkan dalam perhitungan beban maksimum estimasi adalah:
o b penampang
= 7,5 cm = 75 mm
o h penampang
= 10 cm = 100 mm
o l= 180 cm
= 1800 mm
o q (beban sendiri balok)
=10,507 kg/2 m= 0,0525 N/mm
o
= 91,758 N/mm2
o momen inersia balok(I)
=
o Elastisitas balok kayu
=11930,405 MPa
o section modulus (w)
=
o momen lentur
=
Gambar 4.34. Pembebanan Pada Saat Pengujian Balok
Beban
maksimum
estimasi
didapatkan
dari
perhitungan
momen
maksimum sesuai dengan pembebanan yang diberikan pada saat pengujian.
70
Universitas Sumatera Utara
Pembebanan dengan third point loading menghasilkan momen maksimum
sebesar:
)
(
(
(
)
(
)
)
(
(
)
)
(
)
Mmax= Momen Lentur
(
)
(
)
Dari perhitungan diatas, diperoleh bahwa beban maksimum estimasi yang
dapat dipikul oleh balok kayu adalah 5,724 Ton.
71
Universitas Sumatera Utara
Analisis lendutan menggunakan metode momen sebagai muatan:
Gambar 4.35. Bidang Momen balok dan metode momen sebagai muatan
o
o
o
∑
72
Universitas Sumatera Utara
(
)(
)
(
)
)
(
⁄
⁄
Maka:
(
)
(
)
(
)(
)
Lendutan dihitung dengan menggunakan rumus:
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
73
Universitas Sumatera Utara
Tegangan lentur balok kayu dihitung berdasarkan SNI-03-3975-1995
dengan menggunakan rumus:
Sedangkan untuk lendutan balok kayu adalah:
4.1.4. Hasil Perhitungan Tegangan lentur dan Lendutan Balok Kayu
(Eksperimen)
a. Hasil Pengujian Tegangan lentur Balok Kayu Sebelum Diawetkan
Tabel 4.13.
Tekanan
(psi)
Tekanan
(kg/cm2)
Beban (kg)
1
100
7.030692
2
200
3
No.
Pembacaan Dial (mm)
Dial 1
Dial 2
Dial 3
527.30
1.35
1.72
1.45
14.06138
1054.60
3.65
4.48
3.85
300
21.09208
1581.91
5.66
6.95
6.2
4
400
28.12277
2109.21
9.67
10.57
9.54
5
500
35.15346
2636.51
14.85
15.32
14.65
6
600
42.18415
3163.81
18.32
20.54
18.47
7
680
47.80871
3585.653
PATAH
74
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.14. Hasil Pengujian Tegangan lentur Benda Uji 2 (BKU 2)
No.
Tekanan
(psi)
Tekanan
(kg/cm2)
Beban
(kg)
1
2
3
4
5
6
100
200
300
400
500
600
7.030692
14.06138
21.09208
28.12277
35.15346
42.18415
527.30
1054.60
1581.91
2109.21
2636.51
3163.81
7
660
46.40257
3480.19
Pembacaan Dial (mm)
Dial 1
Dial 2
Dial 3
1.57
1.94
1.75
3.36
5.31
3.70
7.49
10.54
6.94
11.54
14.53
10.80
14.74
17.32
14.85
18.23
21.49
18.247
PATAH
Tegangan Lentur
Tegangan lentur balok kayu dihitung berdasarkan SNI-03-3975-1995
dengan menggunakan rumus:
Dimana:
Pmaks = beban maksimum yang dapat dipikul balok kayu (N)
a
= 400 mm
w
= bh2/6 = 125000 mm3
Beban maksimum yang dapat dipikul oleh balok kayu merupakan
akumulasi dari beban maksimum yang didapatkan dari eksperimen ditambah
dengan berat alat pembebanan third point loading. Adapun berat alat pembebanan
adalah 68,05 kg.
Untuk benda uji 1 sebelum diawetkan (BKU 1), beban maksimum
(Pmaks) yang dapat dicapai balok adalah 3653,6529 kg. Maka tegangan lentur
benda uji 1 (BKU 1) adalah:
75
Universitas Sumatera Utara
Dari pengujian didapat P maksimum untuk benda uji 2 (BKU 2) sebesar
3548,193 kg. Maka tegangan lentur benda uji 2 (BKU 2) adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Maka, tegangan lentur balok kayu rata-rata sebelum diawetkan adalah
57,6147 Mpa.
Lendutan
Lendutan balok kayu dihitung menggunakan rumus:
Untuk benda uji 1 sebelum diawetkan (BKU 1), lendutan yang dihasilkan
adalah:
Lendutan balok kayu benda uji 1 (BKU 2) dihitung menggunakan rumus:
Rata-rata sampel:
̅
76
Universitas Sumatera Utara
Balok Kayu Sebelum Diawetkan
4000
3500
Beban (kg)
3000
2500
2000
BKU 1
1500
BKU 2
1000
500
0
0
10
20
30
40
Lendutan (mm)
Gambar 4.36. Grafik Beban-Lendutan Balok Sebelum Diawetkan
Adapun hasil regresi grafik beban lendutan untuk kedua balok yang belum
diawetkan adalah:
Gambar 4.37. Grafik Beban-Lendutan Balok Sebelum Diawetkan (BKU 1)
77
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.38. Grafik Beban-Lendutan Balok Sebelum Diawetkan (BKU 2)
b. Hasil Pengujian Tegangan lentur Balok Kayu Sesudah Diawetkan
Tabel 4.15. Hasil Pengujian Tegangan lentur Benda Uji 1 (BKP 1)
1
2
3
4
5
6
Tekanan
(psi)
100
200
300
400
500
600
Tekanan
(kg/cm2)
7,030692
14,06138
21,09208
28,12277
35,15346
42,18415
527,30191
1054,60382
1581,90573
2109,20764
2636,50955
3163,81146
Pembacaan Dial (mm)
Dial 1
Dial 2
Dial 3
0,94
2,08
1,15
2,38
3,91
2,1
6,39
8,82
6,65
12,85
14,7
12,15
17,56
21,4
17,78
26,54
28,91
26,63
7
700
49,21484
3691,11337
PATAH
No.
Beban (kg)
78
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.16. Hasil Pengujian Tegangan lentur Benda Uji 2 (BKP 2)
5
6
Tekanan
(psi)
100
200
300
400
500
600
700
7
800
No.
1
2
3
4
Tekanan
(kg/cm2)
7,030692
14,06138
21,09208
28,12277
35,15346
42,18415
49,21484
Beban (kg)
527,30191
1054,60382
1581,90573
2109,20764
2636,50955
3163,81146
3691,11337
56,24554 4218,41528
Pembacaan Dial (mm)
Dial 1
Dial 2
Dial 3
2,94
4,48
2,95
5,75
7,1
5,5
8,45
9,27
8,44
11,65
13,29
11,11
16,1
18,78
1610,8
21,235
23,1
21,7
28,53
29,34
28,97
PATAH
Tegangan lentur
Dari pengujian didapat P maksimum untuk benda uji 1 sesudah diawetkan
(BKP 1) sebesar 3759,113 kg. Maka tegangan lentur benda uji 1 sesudah
diawetkan (BKP 1) adalah:
Dari pengujian didapat P maksimum untuk benda uji 2 sesudah diawetkan
(BKP 2) sebesar 4286,415 kg. Maka tegangan lentur benda uji 2 sesudah
diawetkan (BKP 2) adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Maka, tegangan lentur balok kayu rata-rata sesudah diawetkan adalah
64,3642 Mpa.
79
Universitas Sumatera Utara
Lendutan
Lendutan balok kayu benda uji 1 (BKP 1) dihitung menggunakan rumus:
Lendutan balok kayu benda uji 2 (BKP 2) adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Maka, lendutan balok kayu rata-rata sesudah diawetkan adalah 40,8219
mm.
Balok Kayu Sesudah Diawetkan
4500
4000
3500
Beban (kg)
3000
2500
2000
BKP 1
1500
BKP 2
1000
500
0
0
10
20
30
40
50
Lendutan (mm)
Gambar 4.39. Grafik Beban-Lendutan Balok Sesudah Diawetkan
80
Universitas Sumatera Utara
Adapun hasil regresi grafik beban lendutan untuk kedua balok yang sudah
diawetkan adalah:
Gambar 4.40. Grafik Beban-Lendutan Balok Sesudah Diawetkan (BKP 1)
Gambar 4.41. Grafik Beban-Lendutan Balok Sesudah Diawetkan (BKP 2)
81
Universitas Sumatera Utara
4.2. Pembahasan Hasil Pengujian
Berikut adalah tabel hasil perhitungan kekuatan balok kayu secara analisi
dan eksperimen:
Tabel 4.17. Hasil perbandingan analisis dan eksperimen tegangan
lentur balok kayu sebelum diawetkan
perbandingan
Fb
balok kayu sebelum diawetkan
balok kayu sesudah diawetkan
BKU 1 (Mpa)
BKP 1 (Mpa)
BKP 2 (Mpa)
60,1458
68,5826
analisis
eksperimen
BKU 2 (Mpa)
91,5879
58,4584
rata-rata
56,7710
57,6147
64,3642
Tabel 4.18. Hasil perbandingan analisis dan eksperimen lendutan
balok kayu sesudah diawetkan
perbandingan
lendutan
analisis
balok kayu sebelum diawetkan
balok kayu sesudah diawetkan
BKU 1 (mm)
BKP 1 (mm)
BKP 2 (mm)
37,8401
43,1910
BKU 2 (mm)
58,08814621
eksperimen
36,7699
35,6998
rata-rata
eksperimen
36,23489389
40,51563269
Dari pengujian yang dilakukan di laboratorium, didapatkan bahwa pada
balok kayu 1( BKU 1) sebelum diawetkan, balok kayu mengalami patah pada
pembebanan sebesar 3653,6529 kg. Lendutan yang dihasilkan oleh balok kayu
pada beban maksimum 3653,6529 kg tepat saat kayu mengalami patah adalah
37,076 mm. Bentuk patah dari balok kayu 1 (BKU 1) ialah retak miring pada
tengah bentang. Pembebanan yang diberikan pada balok kayu 1 yang belum
diawetkan tidak membuat balok kayu sampai terbelah menjadi dua.
Pada benda uji 2 balok kayu sebelum diawetkan (BKU 2), balok kayu
mengalami patah pada pembebanan sebesar 3548,193
kg. Lendutan yang
82
Universitas Sumatera Utara
dihasilkan oleh balok kayu pada beban maksimum 3548,193 kg tepat saat kayu
mengalami patah adalah 36,006
mm. Pada benda uji balok kayu sebelum
diawetkan (BKU 2), patahan terjadi pada tengah bentang . Pembebanan yang
dihasilkan sebelum balok kayu patah adalah 3163,81 kg dengan lendutan terbesar
pada beban tersebut adalah 21,49 mm yang ditunjukkan pada tabel 4.13.
Tegangan lentur yang dihasilkan (Fb) adalah 56,7710 Mpa.
Berdasarkan perhitungan secara analisis, terdapat perbedaan hasil beban
maksimum yang dicapai oleh balok kayu yang belum diawetkan. Perhitungan
secara analisis menunjukkan bahwa balok kayu mampu menahan beban sebesar
5724,244 kg sementara hasil eksperimen menunjukkan bahwa beban yang dapat
dipikul hanya sekitar 3500 kg. Dari grafik beban lendutan pada gambar 4.37 dan
gambar 3.38, batas elastis terjadi mulai dari balok diberi pembebanan sampai
balok mengalami retak untuk pertama kalinya, setelah balok mengalami retak
hingga balok mengalami patah hingga mencapai lendutan maksimum disebut
dengan batas plastis.
Pada benda uji 1 balok kayu sesudah diawetkan (BKP 1), balok kayu
mengalami patah pada pembebanan sebesar 3759,113 kg. Lendutan yang
dihasilkan oleh balok kayu pada beban maksimum 3759,113 kg tepat saat kayu
mengalami patah adalah 36,1465 mm. Pada benda uji balok kayu sebelum
diawetkan (BKP 1), patahan terjadi pada salah satu titik pembebanan. Berbeda
dengan balok kayu sebelum diawetkan, pada balok kayu sesudah diawetkan (BKP
1), balok mengalami patah hanya pada serat bawah balok. Pengawetan yang
dilakukan pada balok kayu membuat balok kayu berubah warna menjadi merah
kecokelatan. Pengawetan membuat kayu tidak termakan oleh rayap sehingga kayu
menjadi lebih kuat saat diberikan pembebanan. Pengaruh pengawetan juga terlihat
dari pola retak yang terjadi pada balok kayu 1 sesudah diawetkan. Balok kayu
tersebut mengalami patah hanya pada 1 titik pembebanan yang berjarak 40 cm
dari perletakan rol saat dilakukan pengujian. Balok kayu tidak sampai mengalami
patah yang membuat serat atas dan serat bawah balok kayu terlepas. Pembebanan
yang dihasilkan sebelum balok kayu patah adalah 3163,81 kg dengan lendutan
83
Universitas Sumatera Utara
terbesar pada beban tersebut adalah 28,91 mm yang ditunjukkan pada tabel 4.14.
Tegangan lentur yang dihasilkan (Fb) adalah 60,1458 Mpa.
Pada benda uji 2 balok kayu sesudah diawetkan (BKP 2), balok kayu
mengalami patah pada pembebanan sebesar 4286,415 kg. Balok kayu 2 sesudah
diawetkan (BKP 2), pembebanan maksimum yang dihasilkan meningkat cukup
besar dibandingkan benda uji 1 sesudah diawetkan. Lendutan yang dihasilkan
oleh balok kayu pada beban maksimum 4286,415 kg tepat saat kayu mengalami
patah adalah 43,4974 mm. Pada benda uji balok kayu sebelum diawetkan (BKP
2), patahan terjadi pada tengah bentang. Pembebanan yang dihasilkan sebelum
balok kayu patah adalah 3691,11337 kg dengan lendutan terbesar pada beban
tersebut adalah 2829,34 mm yang ditunjukkan pada tabel 4.15. Tegangan lentur
yang dihasilkan (Fb) adalah 68,5826 Mpa.
84
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Dari hasil perhitungan secara analisis balok kayu diperoleh:
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 5724,244 kg
Tegangan lentur (Fb) = 91,5879 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 58,088 mm
2. Dari hasil pengujian di laboratorium diperoleh:
Balok kayu 1 sebelum diawetkan (BKU 1)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 3653,6529 kg
Tegangan lentur (Fb) = 58,4584 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 37,076 mm
Balok kayu 2 sebelum diawetkan (BKU 2)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 3548,193 kg
Tegangan lentur (Fb) = 56,771 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 36,006 mm
Balok kayu 1 sesudah diawetkan (BKP 1)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 3759,113 kg
Tegangan lentur (Fb) = 60,1458 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 38,1465 mm
Balok kayu 2 sesudah diawetkan (BKP 2)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 4286,415 kg
Tegangan lentur (Fb) = 68,5826 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 43,4974 mm
3. Hasil perhitungan secara analisis menghasilkan tegangan lentur kayu yang lebih besar
dibandingkan dengan hasil perhitungan di laboratorium. Adapun persentase
penurunan beban maksimum yang dapat dicapai balok kayu di laboratorium terhadap
perhitungan secara analisis adalah 36,172 %. Adapun persentasi penurunan tegangan
lentur balok kayu di laboratorium terhadap perhitungan secara analisis adalah 36,172
%.
4. Bentuk keretakan yang terjadi pada setiap balok kayu adalah:
85
Universitas Sumatera Utara
Balok kayu 1 sebelum diawetkan (BKU 1) = retak miring
Balok kayu 2 sebelum diawetkan (BKU 2) = retak miring
Balok kayu 1 sesudah diawetkan (BKP 1) = retak miring
Balok kayu 2 sesudah diawetkan (BKP 2) = retak miring
5. Pengawetan dengan metode rendaman dingin menggunakan bahan pengawet boraks
sebanyak 10% yang dilakukan pada balok kayu mempengaruhi beban maksimum
serta tegangan lentur yang dialami balok kayu. Tegangan lentur balok kayu
mengalami peningkatan setelah balok kayu diawetkan. Tegangan lentur balok kayu
rata-rata meningkat sebesar 11,715 %.
5.2. Saran
1. Perlu dilakukan pengujian physical properties dan mechanical properties kayu yang
sudah diawetkan untuk mendapatkan hasil perhitungan analisis setelah balok kayu
diawetkan.
2. Perlu dilakukan variasi persentase jumlah bahan pengawet pada balok kayu untuk
mendapatkan pengaruh bahan pengawet terhadap tegangan lentur balok kayu yang
lebih akurat dan variatif,
3. Perlunya alat-alat laboratorium yang memadai dan terbaru untuk mendapatkan hasil
pengujian yang lebih akurat.
4.
Pada saat melakukan pengujian di laboratorium bahan uji harus bebas dari getaran
atau berbagai gangguan luar karena memiliki dampak terhadap pembacaan dial.
86
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Flowchart Penelitian
Mulai
Pengujian di
laboratorium
Perhitungan
secara
Perhitungan beban
maksimum, tegangan
lentur dan lendutan
maksimum balok
Perhitungan Bahan
Penyediaan Bahan
Kayu
Pengawet
Boraks
Pengujian Physical Properties dan
Mechanical Properties kayu
Pengawetan dengan rendaman dingin selama 10
Pengujian Lentur Balok Kayu meliputi:
Pengujian lentur balok kayu sebelum diawetkan
Pengujian lentur balok kayu sesudah diawetkan
Perhitungan lentur balok kayu sebelum dan
sesudah diawetkan hasil eksperimen
Penarikan kesimpulan dan saran
Selesai
22
Universitas Sumatera Utara
3.2 Persiapan dan Pelaksanaan Pengujian
3.2.1. Persiapan Pengujian
Persiapan pengujian dilakukan dengan terlebih dahulu menyiapkan benda
uji. Tahapan selanjutnya ialah dilakukan pengujian physical properties kayu,
mechanical properties kayu dan pengujian kuat lentur balok struktural. Adapun
dilakukannya pengujian physical properties dan mechanical properties kayu
adalah untuk mendapatkan nilai karakteristik kayu yang diperlukan sebagai acuan
pada perhitungan. Pengujian dan perhitungan physical properties dan mechanical
properties kayu pada penelitian ini mengacu pada SNI-03.
3.2.2 Pengujian Physical Properties dan Mechanical Properties
3.2.2.1 Pengujian Kadar Air
Standar pengujian
: SNI 03-6850-2002
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 50 mm
Jumlah benda uji
: 8 (delapan) sampel
Gambar 3.1. Sampel Pengujian Kadar Air
Masing-masing benda uji sampel ditimbang dan dicatat sebagai berat awal.
Penimbangan dilakukan setiap hari. Pengeringan bahan dilakukan berdasarkan
kering udara yaitu bahan dibiarkan dalam ruangan dengan suhu kamar, terlindung
23
Universitas Sumatera Utara
dari pengaruh cuaca seperti panas dan lembab sehingga benda uji menunjukkan
berat yang stabil atau disebut juga dengan berat kering udara. Persentase angka
kadar air adalah:
....................................................................(3.1)
Dimana:
KA
= kadar air (m%)
BA
= berat kayu basah (gr)
BKO = berat kayu kering-oven (gr)
3.2.2.2 Pemeriksaan Berat Jenis
Standar pengujian
: SNI 03-6844-2002
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 50 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.2. Sampel Pengujian Berat Jenis
24
Universitas Sumatera Utara
Sampel ditimbang dan dicatat beratnya. Perhitungan akhir berat jenis
sampel dengan mengambil rata-ratanya. Untuk mencari berat jenis kayu
digunakan rumus sebagai berikut:
.............................................................................................(3.2)
Dimana:
BJ
= berat jenis
K
= konstanta (1000)
BA
= berat awal benda uji (gr)
L
= panjang benda uji (mm)
KA
= kadar air benda uji (%)
B
= lebar benda uji (mm)
H
= tinggi benda uji (mm)
3.2.2.3. Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3958-1995
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 200 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.3. Sampel Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat
25
Universitas Sumatera Utara
Sampel yang telah tersedia dimasukkan ke dalam mesin tekan. Sisi
ujung bagian atas dan bawahnya berada pada mesin penekan. Penekanan
dilakukan secara perlahan dengan kecepatan sekitar 1 mm/menit. Pengujian
diberhentikan apabila jarum pembacaan dial berhenti dan menunjukkan angka
yang tetap, yaitu pada saat keruntuhan pada sampel terjadi.
Besar nilai pembacaan akhir dicacat sebagai beban tekan (nilai P).
Kekuatan tekan kayu pada arah sejajar serat dihitung dengan menggunakan
rumus:
.......................................................................(3.3)
Dimana:
=tegangan tekan sejajar serat (Mpa)
P= beban tekan maksimum (N)
A= luas bagian yang tertekan (mm2)
3.2.2.4. Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3958-1995
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 150 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.4. Sampel Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
26
Universitas Sumatera Utara
Sampel yang telah tersedia dimasukkan ke dalam mesin tekan..
Penekanan dilakukan secara perlahan dengan kecepatan 0,3 mm/menit. Pengujian
diberhentikan apabila jarum pembacaan dial berhenti dan menunjukkan angka
yang tetap, yaitu pada saat keruntuhan pada sampel terjadi.
Besar nilai pembacaan akhir dicacat sebagai beban tekan (nilai P).
Kekuatan tekan kayu pada arah tegak lurus serat dihitung dengan menggunakan
rumus:
......................................................................(3.4)
Dimana:
=tegangan tekan tegak lurus serat (Mpa)
P
= beban tekan maksimum (N)
A
= luas bagian yang tertekan (mm2)
3.2.2.5. Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3399-1994
Ukuran sampel
: 10 mm x 10 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
.
Gambar 3.5. Sampel Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat
27
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan pembebanan pada saat pengujian adalah 20 MPa/ menit.
Kekuatan tarik kayu sejajar arah serat dihitung dengan menggunakan rumus
sebagai berikut:
..........................................................................(3.5)
Dimana:
= tegangan tarik sejajar serat (Mpa)
= beban tarik maksimum (N)
= luas bagian yang ditarik (mm2)
A
3.2.2.6. Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3399-1994
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.6. Sampel Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
28
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan pembebanan pada saat pengujian adalah 1 MPa/ menit.
Kekuatan tarik kayu sejajar arah serat dihitung dengan menggunakan rumus
sebagai berikut:
..........................................................................(3.6)
Dimana:
= tegangan tarik sejajar serat (Mpa)
= beban tarik maksimum (N)
A
= luas bagian yang ditarik (mm2)
3.2.2.7 Pengujian Kuat Lentur
Standar pengujian
: SNI 03-3959-1995
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 760 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.7. Sampel Pengujian Kuat Lentur
29
Universitas Sumatera Utara
Sampel dengan panjang 76 cm diletakkan pada dua perletakan sendi-sendi
dan diberi gaya (P) terpusat secara bertahap pada bagian tengah bentang. Pada
saat pembebanan dilakukan maka besar gaya yang diberikan sudah langsung
terbaca pada dial. Setiap penambahan beban yang diberikan nilai penurunan (f)
dicatat sampai pada kondisi sampel patah. Dari parameter diatas maka nilai kuat
lentur yang dihitung dengan menggunakan rumus:
...........................................................................(3.7)
Dimana:
P= beban uji maksimum (N)
L= jarak tumpuan (mm)
h= lebar benda uji (mm)
b= lebar benda uji (mm)
fb= kuat lentur (Mpa)
3.2.2.8 Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat
Standar pengujian
: SNI 03-3400-1994
Ukuran sampel
: 50 mm x 50 mm x 60 mm
Jumlah benda uji
: 5 (delapan) sampel
Gambar 3.8. Sampel Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat
30
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan kuat geser kayu sejajar serat menggunakan rumus:
......................................................................(3.8)
Dimana:
= kuat geser (Mpa)
P
= beban maksimum (N)
B
= lebar benda uji (mm)
H
= tinggi benda uji (mm)
3.3. Pengawetan Balok Kayu
Balok kayu diawetkan dengan bahan pengawet boraks konsentrasi 10%.
Metode pengawetan pada penelitian ini adalah metode rendaman dingin (SNI 033233-1998) selama 10 hari. Benda uji yang diawetkan berjumlah 2 buah dengan
ukuran masing-masing 2 m x 0,1 m x 0,075. Pelaksanaan pengawetan kedua balok
kayu dilakukan di dalam sebuah bak berukuran 2,5 m x 0,65 m x 0,45 m.
Sebelum balok kayu diawetkan, dilakukan pengujian kadar air pada balok
kayu dengan mengambil sampel pada balok kayu yang akan diawetkan. Nilai
kadar air yang didapatkan pada balok kayu adalah:
Berikut merupakan jumlah boraks yang diperlukan untuk proses
pengawetkan balok kayu:
31
Universitas Sumatera Utara
Jumlah boraks = 10% x volume air yang dibutuhkan
= 10% x 475 liter
= 27,625 kg.
Adapun tahapan pengawetan adalah sebagai berikut:
1. Benda uji diletakkan diletakkan di dalam bak perendam yang berisi larutan
boraks
2. Tahan balok kayu yang sedang diawetkan agar tidak tersembul ke atas
dengan meletakkan batu-batu di atas balok kayu.
3. Boraks sebanyak 10% dilarutkan di dalam air dalam sebuah bak
perendam.
4. Benda uji didinginkan selama 10 hari di dalam campuran boraks
5. Setelah 10 hari, benda uji dikeringkan di udara
3.4. Pengujian kuat lentur balok kayu
Setelah dua buah benda uji diawetkan, dilakukan pengujian kuat lentur
balok kayu di Laboratorium Struktur, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara. Pada penelitian ini, terdapat 4 buah benda uji, 2 buah benda uji tanpa
pengawetan, dan 2 benda uji dengan pengawetan. Pengujian kuat lentur balok
kayu dilakukan dengan menggunakan Jack Hydraulic berkapasitas 100 Ton.
1. Pengujian lentur balok kayu
Berikut langkah-langkah yang dilakukan dalam pelaksanaan pengujian
lentur balok kayu:
a. Balok kayu diletakkan di atas perletakan sendi dan rol
b. Benda uji harus diletakkan pada posisi sumbu kuat dan dibebani
dengan cara third point loading, atau dengan dua beban titik pada
panjang bendtangnya, yang masing-masing berjarak a≥3 kali tinggi
penampang balok uji, dari tumpuan terdekatnya
32
Universitas Sumatera Utara
c. Panjang bentang total L sama dengan 18 kali tinggi nominal
penampang benda uji
Gambar 3.9. Letak Beban dan Tumpuan
d. Untuk mengukur lendutan yang terjadi pada balok, pasang 3 buah dial
indikator dimana dengan dial pertama diletakkan 40 cm dari perletakan
sendi, dial kedua diletakkan di tengah-tengah bentang, dan dial ketiga
diletakkan 40 cm dari perletakan rol. Dial ini dipasang tepat
menyentuh dasar balok kayu, dan sebelum dibebani Dial Indikator
harus berada pada posisi angka nol.
e. Setelah semua perangkat alat pengujian disiapkan, kemudian dilakukan
pembebanan secara berangsur dengan kenaikan setiap 100 psi atau
setara dengan 527 kg pada pembacaan manometer jack.
f. Setiap tahapan pembebanan, dilakukan pembacaan lendutan serta
mengamati deformasi yang terjadi pada balok.
g. Selama pembebanan berlangsung, diperhatikan dan dicatat mulai
terjadinya retak pertama
h. Pembacaan dilakukan hingga balok kayu mencapai keruntuhan
33
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1 Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties Kayu
Pengujian dan perhitungan hasil physical properties dan mechanical
properties dilakukan berdasarkan SNI-03.
4. 1.1.1 Pengujian Kadar Air
Pengujian kadar air kayu menggunakan 8 buah. Penelitian ini dilakukan
hingga sampel mencapai kondisi kering udara (kadar air 15 %), yaitu pada saat
berat sampel menunjukkan angka yang tetap dan tidak berubah lagi.
Sebagai contoh, digunakan sampel 1:
Kadar air sampel KA 1 :
Rata-rata sampel :
̅
Standar Deviasi :
√
̅
Kadar air rata-rata :
Maka, kadar air rata-rata dari 8 sampel kayu tersebut adalah 10,087%.
34
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4. 1. Hasil Pengujian Kadar Air
No.
Kode
p
(mm)
l
t
(mm) (mm)
Volume
(mm³)
BA
(gr)
BB
(gr)
BKO
(gr)
KA
(%)
KA 1
50
50
50
125000
87,56
78,73
78,73
11,216
KA 2
48
49
50
117600
87,94
75,35
75,35
16,709
KA 3
49
50
50
122500
85,43
74,26
74,26
15,042
KA 4
48
50
48
115200
74,01
62,18
62,18
19,025
KA 5
48
48
50
115200
81,78
70,73
70,73
15,623
KA 6
50
49
50
122500
81,53
71,69
71,69
13,726
KA 7
50
50
50
125000
89,12
77,12
77,12
15,560
KA 8
49
50
49
120050
78,77
68,05
68,05
15,753
Rata-rata
15,332
SD
2,251
Kadar air rata-rata
10,087
4.1.1.2 Pengujian Berat Jenis
Pemeriksaan berat jenis dilakukan terhadap 6 ( enam) buah sampel
berukuran 2,5 cm x 5 cm x 7,5 cm. Pengujian ini juga dilakukan pada saat kondisi
kayu kering udara dan didapat hasil sebagai berikut.
Perhitungan berat jenis kayu berdasarkan berat dan volume sebagai berikut ;
Kadar air sampel BJ 1 :
35
Universitas Sumatera Utara
Berat jenis sampel :
Rata-rata sampel :
̅
Standar Deviasi :
̅
√
Berat jenis rata-rata :
Maka, berat jenis rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut adalah 0,981.
Tabel 4. 2. Hasil Pengujian Berat Jenis
No.
p
l
t
Volume
Kode (mm) (mm) (mm) (mm³)
BA
(gr)
BB
(gr)
BKO
(gr)
KA
(%)
BJ
BJ 1
50
48
50
120000 132,78 115,45 115,45 15,011 1,107
BJ 2
48
50
50
120000 128,85 109,12 109,12 18,081 1,074
BJ 3
49
50
50
122500 126,46 110,76 110,76 14,175 1,032
BJ 4
50
49
50
122500 131,92 114,25 114,25 15,466 1,077
BJ 5
50
47
50
117500 120,03 103,8
103,80 15,636 1,022
Rata-rata
1,062
SD
0,035
Berat Jenis Rata-Rata
0,981
36
Universitas Sumatera Utara
4.1.1.3 Pengujian Susut
Pengujian susut arah radial dan tangensial kayu menggunakan sampel
berukuran 25 mm x 25 mm x 100 mm berjumlah 10 buah.
Perhitungan susut kayu sebagai berikut ;
Persen susut sampel SU 1 :
Rata-rata sampel :
̅
Standar Deviasi :
√
̅
Persen susut rata-rata :
Maka, persen susut rata-rata dari 10 sampel kayu tersebut adalah 4,073%
37
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4. 3. Hasil Pengujian Susut
Dimensi Awal
No.
Kode
Jenis
Kayu
Berat
Awal
p
l
t
(mm) (mm) (mm) (gr)
Arah Susut
Kondisi Kayu
SU 1 Mahoni
100
25
24,5
56,3
Tangensial dan radial
Kering Udara
SU 2 Mahoni
100
24
25
60,2
Tangensial
Kering Udara
SU 3 Mahoni
100
25
25
58,4
Tangensial dan radial
Kering Udara
SU 4 Mahoni
100
24
23,5
55,65
Tangensial
Kering Udara
SU 5 Mahoni
100
24
23
54,1
Longitudinal dan radial
Kering Udara
SU 6 Mahoni
100
24
23,5
53,05
Tangensial dan radial
Kering Udara
SU 7 Mahoni
100
24,5
25
SU 8 Mahoni
100
24,5 25,5
58,6
Tangensial dan radial
Kering Udara
SU 9 Mahoni
100
24,5
25
58,45
Tangensial
Kering Udara
SU 10 Mahoni
100
24,5
24
54,7
Tangensial dan radial
Kering Udara
58,65 Longitudinal dan tangensial Kering Udara
38
Universitas Sumatera Utara
Dimensi Akhir
No.
Kode
Jenis
Kayu
Berat Akhir
(gr)
Kadar Air
(%)
Persen Susut
(%)
23,5
50,75
10,936
10,910
23,5
25
53,81
11,875
2,128
100
23,5
24,5
52,52
11,196
8,554
SU 4 Mahoni
100
23,5
23,5
47,01
18,379
2,128
SU 5 Mahoni
95,5
23
23,5
45,51
18,875
6,940
SU 6 Mahoni
100
23,5
23
44,15
20,159
4,348
SU 7 Mahoni
95,5
23,5
25
52,55
11,608
9,168
SU 8 Mahoni
100
23,5
25
52,47
11,683
6,340
SU 9 Mahoni
100
23,5
25
52,60
11,123
4,255
SU 10 Mahoni
100
23,5
23,5
49,66
10,149
6,474
P
(mm)
l
(mm)
t
(mm)
SU 1 Mahoni
100
23,5
SU 2 Mahoni
100
SU 3 Mahoni
Rata-rata
6,124
SD
2,934
Persen Susut Rata-Rata
4,073
4.1.1.4. Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat
Hasil pemeriksaan kuat tekan sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel berukuran 5 cm x 5 cm x 20 cm adalah sebagai berikut.
Perhitungan kuat tekan sejajar serat kayu sebagai berikut ;
Kuat tekan sejajar serat sampel TE 1 S, sebagai berikut;
39
Universitas Sumatera Utara
Rata-rata sampel :
̅
Standar Deviasi :
√
̅
Kuat tekan sejajar serat rata-rata :
Maka, kuat tekan sejajar serat rata-rata adalah
.
Tabel 4. 4. Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat
Ukuran
No. Kode
Jenis Kayu
B
(mm)
H
(mm)
Beban
Maksimum
(N)
TE 1 S
Mahoni
48
50
56087
23,36958
TE 2 S
Mahoni
49
50
67664
27,61796
TE 3 S
Mahoni
48
50
57252
23,85500
TE 4 S
Mahoni
48
50
62199
25,91625
TE 5 S
Mahoni
48
50
60050
25,02083
Kuat Tekan
(Mpa)
Rata-Rata
25,15593
SD
1,6986
Kuat Tekan Sejajar Serat
21,19812
40
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.1. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat tekan sejajar serat)
Gambar 4.2. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat tekan sejajar serat)
41
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat tekan sejajar serat)
Gambar 4.4. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat tekan sejajar serat)
42
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.5. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat tekan sejajar serat)
4.1.1.5. Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
Hasil pengujian kuat tekan tegak lurus serat dengan ukuran sampel 50 mm
x 50 mm x 150 mm berjumlah lima buah adalah sebagai berikut:
Perhitungan kuat tekan tegak lurus serat kayu sebagai berikut ;
Kuat tekan tegak lurus serat sampel TE 1 TL :
Rata-rata sampel :
̅
43
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat tekan tegak lurus serat rata-rata :
Maka, kuat tekan tegak lurus serat rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut
adalah
.
Tabel 4. 5. Hasil Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
Ukuran
No. Kode
Jenis Kayu
B
(mm)
H
(mm)
Beban
Maksimum
(N)
TE 1 TL
Mahoni
48
50
78805
32,83542
TE 2 TL
Mahoni
48
50
38414
16,00583
TE 3 TL
Mahoni
49
50
71241
29,07796
TE 4 TL
Mahoni
48
50
62623
26,09292
TE 5 TL
Mahoni
48
50
101736
42,39000
Kuat Tekan
(Mpa)
Rata-Rata
29,28043
SD
9,62958
Kuat Tekan Tegak Lurus Serat Rata-Rata
6,84351
44
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.6. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat tekan tegak lurus serat)
Gambar 4.7. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat tekan tegak lurus serat)
45
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat tekan tegak lurus serat)
Gambar 4.9. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat tekan tegak lurus serat)
46
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat tekan tegak lurus serat)
4.1.1.6. Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat
Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel dengan ukuran penampang 10 mm x 10 mm ialah sebagai berikut.
Perhitungan kuat tarik sejajar serat kayu sebagai berikut ;
Kuat tarik sejajar serat pada sampel TA S 1, sebagai berikut;
Rata-rata sampel :
̅
47
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat tarik sejajar serat rata-rata :
Maka, kuat tarik sejajar serat rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut adalah
.
Tabel 4. 6. Hasil Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat
Ukuran
No.
Kode
Jenis Kayu
B
(mm)
H
(mm)
Beban
Maksimum (N)
Kuat Tarik
(Mpa)
TA S 1
Mahoni
10
10
6959,492
69,595
TA S 2
Mahoni
10
10
4624,408
46,244
TA S 3
Mahoni
10
10
5804,130
58,041
TA S 4
Mahoni
10
10
6221,446
62,214
TA S 5
Mahoni
10
10
6608,524
66,085
Rata-Rata
60,43600
SD
9,02923
Kuat Tarik Rata-Rata
39,39790
48
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.11. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat tarik sejajar serat)
Gambar 4.12. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat tarik sejajar serat)
49
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.13. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat tarik sejajar serat)
Gambar 4.14. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat tarik sejajar serat)
50
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.15. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat tarik sejajar serat)
4.1.1.7. Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel dengan ukuran penampang 25 mm x 50 mm ialah sebagai berikut.
Perhitungan kuat tekan tegak lurus serat kayu sebagai berikut ;
Kuat tarik tegak lurus serat kayu pada sampel TA TL 1, sebagai berikut;
Rata-rata sampel :
̅
51
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat tarik tegak lurus serat rata-rata :
Maka, kuat tarik tegak lurus serat rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut
adalah
.
Tabel 4. 7. Hasil Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
Ukuran
No.
Kode
Jenis Kayu
B
(mm)
H
(mm)
Beban
Maksimum (N)
Kuat Tarik
(Mpa)
TA TL
1
Mahoni
25
50
2482,165
1,98573
TA TL
2
Mahoni
25
50
3690,764
2,95261
TA TL
3
Mahoni
25
50
2621,312
2,09705
TA TL
4
Mahoni
25
50
3670,806
2,93665
TA TL
5
Mahoni
25
50
2870,733
2,29659
Rata-Rata
2,45372
SD
0,46180
Kuat Tarik Rata-Rata
1,37774
52
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.16. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat tarik tegak lurus serat)
Gambar 4.17. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat tarik tegak lurus serat)
53
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.18. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat tarik tegak lurus serat)
Gambar 4.19. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat tarik tegak lurus serat)
54
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.20. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat tarik tegak lurus serat)
4.1.1.8. Pengujian Kuat Lentur
Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 760 mm ialah sebagai berikut.
Perhitungan kuat lentur kayu sebagai berikut ;
Kuat lentur sampel L1, sebagai berikut;
Rata-rata sampel :
̅
55
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat lentur rata-rata :
Maka,
kuat lentur rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut
adalah
.
Tabel 4. 8. Hasil Pengujian Kuat Lentur
Ukuran
No.
Kode
Jenis
Kayu
Beban Maksimum
(N)
Kuat Lentur
(Mpa)
L1
Mahoni
49
50
11205,420
97,419
L2
Mahoni
50
50
11412,707
97,236
L3
Mahoni
50
50
12188,840
103,849
L4
Mahoni
50
50
11393,988
97,077
L5
Mahoni
48
49
11156,283
103,095
B (mm) H (mm)
Rata-Rata
99,735
SD
3,424
Kuat Lentur Rata-Rata
91,758
56
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.21. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat lentur)
Gambar 4.22. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat lentur)
57
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.23. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat lentur)
Gambar 4.24. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat lentur)
58
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.25. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat lentur)
4.1.1.9. Pengujian Elastisitas Lentur
Pengujian elastisitas kayu dilakukan terhadap 3 sampel kayu yang
diambil secara acak dari sampel pengujian kuat lentur kayu untuk pencatatan dial
penurunan setiap penambahan beban 500 N. Hasil penelitian elastisitas dapat
dilihat pada Tabel 4.9 dibawah ini.
59
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Elastisitas Kayu
Penurunan (mm)
Beban
(N)
Sampel 1
Sampel 2
Sampel 3
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
10500
0
0,40
0,95
1,51
2,08
2,63
3,21
3,75
4,31
4,87
5,44
6,04
6,61
7,21
7,85
8,54
9,28
10,10
11,02
12,07
13,33
15,03
0
0,40
0,95
1,49
2,01
2,52
3,03
3,52
4,02
4,53
5,03
5,53
6,05
6,57
7,11
7,67
8,26
8,89
9,57
10,31
11,14
12,08
0
0,42
0,99
1,54
2,09
2,64
3,19
3,72
4,26
4,81
5,35
5,92
6,48
7,07
7,69
8,35
9,07
9,88
10,80
11,90
13,24
14,76
Dari tabel dan gambar beban-lendutan untuk setiap sampel (Tabel 4.9 dan
Gambar 4.26 – 4.28) dapat dilihat beban batas proporsional masing-masing
sampel, dimana Sampel 1, Sampel 2, dan Sampel 3 dengan
beban secara
berurutan yaitu 6000 N, 6500 N, dan 6000 N.
60
Universitas Sumatera Utara
GRAFIK BEBAN-LENDUTAN
SAMPEL KAYU 1
11000
10000
9000
8000
Beban (N)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16
Lendutan (mm)
Gambar 4.26 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Sampel Kayu 1
Modulus Elastistas Lentur Kayu (
Sampel 1
P = 6000 N; f P=6000N = 6,61 mm;f P=5500N = 6,04mm; p = 500 N; L = 710 mm;
B = 49 mm; H = 50 mm
61
Universitas Sumatera Utara
GRAFIK BEBAN-LENDUTAN
SAMPEL KAYU 2
11000
10000
9000
8000
BEBAN (N)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
LENDUTAN (mm)
Gambar 4.27 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Sampel Kayu 2
Modulus Elastistas Lentur Kayu (
Sampel 2
P = 6500 N; f P=6500N = 6,57 mm;f P=6000N = 6,05mm; p = 500 N; L = 710 mm;
B = 50 mm; H = 50 mm
62
Universitas Sumatera Utara
GRAFIK BEBAN-LENDUTAN
SAMPEL KAYU 3
11000
10000
9000
8000
BEBAN (N)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16
LENDUTAN (mm)
Gambar 4.28 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Sampel Kayu 3
Modulus Elastistas Lentur Kayu (
Sampel 3
P = 6000 N; f P=6000N = 6,48 mm;f P= 5500N = 5,92 mm; p = 500 N; L = 710 mm;
B = 50 mm; H = 50 mm
63
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10 Modulus Elastisitas Rata-Rata
B
H
Modulus Elastisitas
(mm)
(mm)
(MPa)
1
49
50
12909,557
2
50
50
13627,206
3
50
50
12687,526
Sampel
Rata -Rata
13074,763
SD
491,141
Modulus Elastisitas Rata-Rata
11930,405
Sehingga, modulus elastisitas lentur kayu adalah 11930,405 MPa.
4.1.1.10. Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat
Hasil pemeriksaan kuat tarik sejajar arah serat kayu dengan 5 (lima) buah
sampel dengan ukuran penampang 50 mm x 50 mm ialah sebagai berikut.
Perhitungan kuat geser kayu sebagai berikut ;
Kuat geser sampel G1, sebagai berikut;
Rata-rata sampel :
̅
64
Universitas Sumatera Utara
Standar Deviasi :
̅
√
Kuat geser rata-rata :
Maka,
kuat geser rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut
adalah
.
Tabel 4.11. Hasil Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat
Ukuran
No.
Kode
Jenis
Kayu
G1
Beban Maksimum
(N)
Kuat Geser
Sejajar Serat
(Mpa)
B
(mm)
H
(mm)
Mahoni
50
50
9505,154
3,80206
G2
Mahoni
50
50
11071,488
4,42860
G3
Mahoni
50
50
10263,562
4,10542
G4
Mahoni
50
50
12659,431
5,06377
G5
Mahoni
50
50
17369,238
6,94770
Rata-Rata
4,86951
SD
1,25242
Kuat Geser Rata-Rata
1,95136
65
Universitas Sumatera Utara
Adapun grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji adalah:
Gambar 4.29. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 1
(kuat geser)
Gambar 4.30. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 2
(kuat geser)
66
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.31. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 3
(kuat geser)
Gambar 4.32. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 4
(kuat geser)
67
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.33. Grafik pembebanan terhadap perubahan panjang benda uji 5
(kuat geser)
4.1.2 Kesimpulan Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties
Kayu
Dari hasil pengujianphysical dan mechanical properties yang telah dibahas
di atas, maka dapat ditabulasikan pada Tabel 4.12.
68
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.12. Rangkuman PengujianPhysical and Mechanical Properties (SNI-03)
Jenis Penelitian
Hasil Penelitian
Kadar Air
Berat Jenis
Kuat Tekan Sejajar Serat
Kuat Tekan Tegak Lurus Serat
Kuat Tarik Sejajar Serat
Kuat Tarik Tegak Lurus Serat
Mpa
Kuat Lentur
Elastisitas Lentur
11930,405 Mpa
Kuat Geser Sejajar Serat
Menurut ketentuan Tata Cara Perencanaan Kontruksi Kayu (PKKI 2002),
kuat acuan berdasarkan pemilahan secara mekanis diambil berdasarkan modulus
elastisitas lentur. Dari Tabel 4.11 dapat dilihat bahwa menurut Tata Cara
Perencanaan Konstruksi kayu (PKKI 2002), maka kayu yang digunakan dengan
modulus elastisitas 11930,405 MPa termasuk kayu dengan kode mutu E12.
69
Universitas Sumatera Utara
4.1.3 Hasil Perhitungan Tegangan Lentur Balok Kayu Sebelum Pengawetan
Secara Analisis
Untuk melakukan pengujian balok kayu, diperlukan beban maksimum
estimasi yang dapat dipikul oleh balok tersebut. Adapun data-data yang
dibutuhkan dalam perhitungan beban maksimum estimasi adalah:
o b penampang
= 7,5 cm = 75 mm
o h penampang
= 10 cm = 100 mm
o l= 180 cm
= 1800 mm
o q (beban sendiri balok)
=10,507 kg/2 m= 0,0525 N/mm
o
= 91,758 N/mm2
o momen inersia balok(I)
=
o Elastisitas balok kayu
=11930,405 MPa
o section modulus (w)
=
o momen lentur
=
Gambar 4.34. Pembebanan Pada Saat Pengujian Balok
Beban
maksimum
estimasi
didapatkan
dari
perhitungan
momen
maksimum sesuai dengan pembebanan yang diberikan pada saat pengujian.
70
Universitas Sumatera Utara
Pembebanan dengan third point loading menghasilkan momen maksimum
sebesar:
)
(
(
(
)
(
)
)
(
(
)
)
(
)
Mmax= Momen Lentur
(
)
(
)
Dari perhitungan diatas, diperoleh bahwa beban maksimum estimasi yang
dapat dipikul oleh balok kayu adalah 5,724 Ton.
71
Universitas Sumatera Utara
Analisis lendutan menggunakan metode momen sebagai muatan:
Gambar 4.35. Bidang Momen balok dan metode momen sebagai muatan
o
o
o
∑
72
Universitas Sumatera Utara
(
)(
)
(
)
)
(
⁄
⁄
Maka:
(
)
(
)
(
)(
)
Lendutan dihitung dengan menggunakan rumus:
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
73
Universitas Sumatera Utara
Tegangan lentur balok kayu dihitung berdasarkan SNI-03-3975-1995
dengan menggunakan rumus:
Sedangkan untuk lendutan balok kayu adalah:
4.1.4. Hasil Perhitungan Tegangan lentur dan Lendutan Balok Kayu
(Eksperimen)
a. Hasil Pengujian Tegangan lentur Balok Kayu Sebelum Diawetkan
Tabel 4.13.
Tekanan
(psi)
Tekanan
(kg/cm2)
Beban (kg)
1
100
7.030692
2
200
3
No.
Pembacaan Dial (mm)
Dial 1
Dial 2
Dial 3
527.30
1.35
1.72
1.45
14.06138
1054.60
3.65
4.48
3.85
300
21.09208
1581.91
5.66
6.95
6.2
4
400
28.12277
2109.21
9.67
10.57
9.54
5
500
35.15346
2636.51
14.85
15.32
14.65
6
600
42.18415
3163.81
18.32
20.54
18.47
7
680
47.80871
3585.653
PATAH
74
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.14. Hasil Pengujian Tegangan lentur Benda Uji 2 (BKU 2)
No.
Tekanan
(psi)
Tekanan
(kg/cm2)
Beban
(kg)
1
2
3
4
5
6
100
200
300
400
500
600
7.030692
14.06138
21.09208
28.12277
35.15346
42.18415
527.30
1054.60
1581.91
2109.21
2636.51
3163.81
7
660
46.40257
3480.19
Pembacaan Dial (mm)
Dial 1
Dial 2
Dial 3
1.57
1.94
1.75
3.36
5.31
3.70
7.49
10.54
6.94
11.54
14.53
10.80
14.74
17.32
14.85
18.23
21.49
18.247
PATAH
Tegangan Lentur
Tegangan lentur balok kayu dihitung berdasarkan SNI-03-3975-1995
dengan menggunakan rumus:
Dimana:
Pmaks = beban maksimum yang dapat dipikul balok kayu (N)
a
= 400 mm
w
= bh2/6 = 125000 mm3
Beban maksimum yang dapat dipikul oleh balok kayu merupakan
akumulasi dari beban maksimum yang didapatkan dari eksperimen ditambah
dengan berat alat pembebanan third point loading. Adapun berat alat pembebanan
adalah 68,05 kg.
Untuk benda uji 1 sebelum diawetkan (BKU 1), beban maksimum
(Pmaks) yang dapat dicapai balok adalah 3653,6529 kg. Maka tegangan lentur
benda uji 1 (BKU 1) adalah:
75
Universitas Sumatera Utara
Dari pengujian didapat P maksimum untuk benda uji 2 (BKU 2) sebesar
3548,193 kg. Maka tegangan lentur benda uji 2 (BKU 2) adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Maka, tegangan lentur balok kayu rata-rata sebelum diawetkan adalah
57,6147 Mpa.
Lendutan
Lendutan balok kayu dihitung menggunakan rumus:
Untuk benda uji 1 sebelum diawetkan (BKU 1), lendutan yang dihasilkan
adalah:
Lendutan balok kayu benda uji 1 (BKU 2) dihitung menggunakan rumus:
Rata-rata sampel:
̅
76
Universitas Sumatera Utara
Balok Kayu Sebelum Diawetkan
4000
3500
Beban (kg)
3000
2500
2000
BKU 1
1500
BKU 2
1000
500
0
0
10
20
30
40
Lendutan (mm)
Gambar 4.36. Grafik Beban-Lendutan Balok Sebelum Diawetkan
Adapun hasil regresi grafik beban lendutan untuk kedua balok yang belum
diawetkan adalah:
Gambar 4.37. Grafik Beban-Lendutan Balok Sebelum Diawetkan (BKU 1)
77
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.38. Grafik Beban-Lendutan Balok Sebelum Diawetkan (BKU 2)
b. Hasil Pengujian Tegangan lentur Balok Kayu Sesudah Diawetkan
Tabel 4.15. Hasil Pengujian Tegangan lentur Benda Uji 1 (BKP 1)
1
2
3
4
5
6
Tekanan
(psi)
100
200
300
400
500
600
Tekanan
(kg/cm2)
7,030692
14,06138
21,09208
28,12277
35,15346
42,18415
527,30191
1054,60382
1581,90573
2109,20764
2636,50955
3163,81146
Pembacaan Dial (mm)
Dial 1
Dial 2
Dial 3
0,94
2,08
1,15
2,38
3,91
2,1
6,39
8,82
6,65
12,85
14,7
12,15
17,56
21,4
17,78
26,54
28,91
26,63
7
700
49,21484
3691,11337
PATAH
No.
Beban (kg)
78
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.16. Hasil Pengujian Tegangan lentur Benda Uji 2 (BKP 2)
5
6
Tekanan
(psi)
100
200
300
400
500
600
700
7
800
No.
1
2
3
4
Tekanan
(kg/cm2)
7,030692
14,06138
21,09208
28,12277
35,15346
42,18415
49,21484
Beban (kg)
527,30191
1054,60382
1581,90573
2109,20764
2636,50955
3163,81146
3691,11337
56,24554 4218,41528
Pembacaan Dial (mm)
Dial 1
Dial 2
Dial 3
2,94
4,48
2,95
5,75
7,1
5,5
8,45
9,27
8,44
11,65
13,29
11,11
16,1
18,78
1610,8
21,235
23,1
21,7
28,53
29,34
28,97
PATAH
Tegangan lentur
Dari pengujian didapat P maksimum untuk benda uji 1 sesudah diawetkan
(BKP 1) sebesar 3759,113 kg. Maka tegangan lentur benda uji 1 sesudah
diawetkan (BKP 1) adalah:
Dari pengujian didapat P maksimum untuk benda uji 2 sesudah diawetkan
(BKP 2) sebesar 4286,415 kg. Maka tegangan lentur benda uji 2 sesudah
diawetkan (BKP 2) adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Maka, tegangan lentur balok kayu rata-rata sesudah diawetkan adalah
64,3642 Mpa.
79
Universitas Sumatera Utara
Lendutan
Lendutan balok kayu benda uji 1 (BKP 1) dihitung menggunakan rumus:
Lendutan balok kayu benda uji 2 (BKP 2) adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Maka, lendutan balok kayu rata-rata sesudah diawetkan adalah 40,8219
mm.
Balok Kayu Sesudah Diawetkan
4500
4000
3500
Beban (kg)
3000
2500
2000
BKP 1
1500
BKP 2
1000
500
0
0
10
20
30
40
50
Lendutan (mm)
Gambar 4.39. Grafik Beban-Lendutan Balok Sesudah Diawetkan
80
Universitas Sumatera Utara
Adapun hasil regresi grafik beban lendutan untuk kedua balok yang sudah
diawetkan adalah:
Gambar 4.40. Grafik Beban-Lendutan Balok Sesudah Diawetkan (BKP 1)
Gambar 4.41. Grafik Beban-Lendutan Balok Sesudah Diawetkan (BKP 2)
81
Universitas Sumatera Utara
4.2. Pembahasan Hasil Pengujian
Berikut adalah tabel hasil perhitungan kekuatan balok kayu secara analisi
dan eksperimen:
Tabel 4.17. Hasil perbandingan analisis dan eksperimen tegangan
lentur balok kayu sebelum diawetkan
perbandingan
Fb
balok kayu sebelum diawetkan
balok kayu sesudah diawetkan
BKU 1 (Mpa)
BKP 1 (Mpa)
BKP 2 (Mpa)
60,1458
68,5826
analisis
eksperimen
BKU 2 (Mpa)
91,5879
58,4584
rata-rata
56,7710
57,6147
64,3642
Tabel 4.18. Hasil perbandingan analisis dan eksperimen lendutan
balok kayu sesudah diawetkan
perbandingan
lendutan
analisis
balok kayu sebelum diawetkan
balok kayu sesudah diawetkan
BKU 1 (mm)
BKP 1 (mm)
BKP 2 (mm)
37,8401
43,1910
BKU 2 (mm)
58,08814621
eksperimen
36,7699
35,6998
rata-rata
eksperimen
36,23489389
40,51563269
Dari pengujian yang dilakukan di laboratorium, didapatkan bahwa pada
balok kayu 1( BKU 1) sebelum diawetkan, balok kayu mengalami patah pada
pembebanan sebesar 3653,6529 kg. Lendutan yang dihasilkan oleh balok kayu
pada beban maksimum 3653,6529 kg tepat saat kayu mengalami patah adalah
37,076 mm. Bentuk patah dari balok kayu 1 (BKU 1) ialah retak miring pada
tengah bentang. Pembebanan yang diberikan pada balok kayu 1 yang belum
diawetkan tidak membuat balok kayu sampai terbelah menjadi dua.
Pada benda uji 2 balok kayu sebelum diawetkan (BKU 2), balok kayu
mengalami patah pada pembebanan sebesar 3548,193
kg. Lendutan yang
82
Universitas Sumatera Utara
dihasilkan oleh balok kayu pada beban maksimum 3548,193 kg tepat saat kayu
mengalami patah adalah 36,006
mm. Pada benda uji balok kayu sebelum
diawetkan (BKU 2), patahan terjadi pada tengah bentang . Pembebanan yang
dihasilkan sebelum balok kayu patah adalah 3163,81 kg dengan lendutan terbesar
pada beban tersebut adalah 21,49 mm yang ditunjukkan pada tabel 4.13.
Tegangan lentur yang dihasilkan (Fb) adalah 56,7710 Mpa.
Berdasarkan perhitungan secara analisis, terdapat perbedaan hasil beban
maksimum yang dicapai oleh balok kayu yang belum diawetkan. Perhitungan
secara analisis menunjukkan bahwa balok kayu mampu menahan beban sebesar
5724,244 kg sementara hasil eksperimen menunjukkan bahwa beban yang dapat
dipikul hanya sekitar 3500 kg. Dari grafik beban lendutan pada gambar 4.37 dan
gambar 3.38, batas elastis terjadi mulai dari balok diberi pembebanan sampai
balok mengalami retak untuk pertama kalinya, setelah balok mengalami retak
hingga balok mengalami patah hingga mencapai lendutan maksimum disebut
dengan batas plastis.
Pada benda uji 1 balok kayu sesudah diawetkan (BKP 1), balok kayu
mengalami patah pada pembebanan sebesar 3759,113 kg. Lendutan yang
dihasilkan oleh balok kayu pada beban maksimum 3759,113 kg tepat saat kayu
mengalami patah adalah 36,1465 mm. Pada benda uji balok kayu sebelum
diawetkan (BKP 1), patahan terjadi pada salah satu titik pembebanan. Berbeda
dengan balok kayu sebelum diawetkan, pada balok kayu sesudah diawetkan (BKP
1), balok mengalami patah hanya pada serat bawah balok. Pengawetan yang
dilakukan pada balok kayu membuat balok kayu berubah warna menjadi merah
kecokelatan. Pengawetan membuat kayu tidak termakan oleh rayap sehingga kayu
menjadi lebih kuat saat diberikan pembebanan. Pengaruh pengawetan juga terlihat
dari pola retak yang terjadi pada balok kayu 1 sesudah diawetkan. Balok kayu
tersebut mengalami patah hanya pada 1 titik pembebanan yang berjarak 40 cm
dari perletakan rol saat dilakukan pengujian. Balok kayu tidak sampai mengalami
patah yang membuat serat atas dan serat bawah balok kayu terlepas. Pembebanan
yang dihasilkan sebelum balok kayu patah adalah 3163,81 kg dengan lendutan
83
Universitas Sumatera Utara
terbesar pada beban tersebut adalah 28,91 mm yang ditunjukkan pada tabel 4.14.
Tegangan lentur yang dihasilkan (Fb) adalah 60,1458 Mpa.
Pada benda uji 2 balok kayu sesudah diawetkan (BKP 2), balok kayu
mengalami patah pada pembebanan sebesar 4286,415 kg. Balok kayu 2 sesudah
diawetkan (BKP 2), pembebanan maksimum yang dihasilkan meningkat cukup
besar dibandingkan benda uji 1 sesudah diawetkan. Lendutan yang dihasilkan
oleh balok kayu pada beban maksimum 4286,415 kg tepat saat kayu mengalami
patah adalah 43,4974 mm. Pada benda uji balok kayu sebelum diawetkan (BKP
2), patahan terjadi pada tengah bentang. Pembebanan yang dihasilkan sebelum
balok kayu patah adalah 3691,11337 kg dengan lendutan terbesar pada beban
tersebut adalah 2829,34 mm yang ditunjukkan pada tabel 4.15. Tegangan lentur
yang dihasilkan (Fb) adalah 68,5826 Mpa.
84
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Dari hasil perhitungan secara analisis balok kayu diperoleh:
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 5724,244 kg
Tegangan lentur (Fb) = 91,5879 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 58,088 mm
2. Dari hasil pengujian di laboratorium diperoleh:
Balok kayu 1 sebelum diawetkan (BKU 1)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 3653,6529 kg
Tegangan lentur (Fb) = 58,4584 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 37,076 mm
Balok kayu 2 sebelum diawetkan (BKU 2)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 3548,193 kg
Tegangan lentur (Fb) = 56,771 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 36,006 mm
Balok kayu 1 sesudah diawetkan (BKP 1)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 3759,113 kg
Tegangan lentur (Fb) = 60,1458 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 38,1465 mm
Balok kayu 2 sesudah diawetkan (BKP 2)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 4286,415 kg
Tegangan lentur (Fb) = 68,5826 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 43,4974 mm
3. Hasil perhitungan secara analisis menghasilkan tegangan lentur kayu yang lebih besar
dibandingkan dengan hasil perhitungan di laboratorium. Adapun persentase
penurunan beban maksimum yang dapat dicapai balok kayu di laboratorium terhadap
perhitungan secara analisis adalah 36,172 %. Adapun persentasi penurunan tegangan
lentur balok kayu di laboratorium terhadap perhitungan secara analisis adalah 36,172
%.
4. Bentuk keretakan yang terjadi pada setiap balok kayu adalah:
85
Universitas Sumatera Utara
Balok kayu 1 sebelum diawetkan (BKU 1) = retak miring
Balok kayu 2 sebelum diawetkan (BKU 2) = retak miring
Balok kayu 1 sesudah diawetkan (BKP 1) = retak miring
Balok kayu 2 sesudah diawetkan (BKP 2) = retak miring
5. Pengawetan dengan metode rendaman dingin menggunakan bahan pengawet boraks
sebanyak 10% yang dilakukan pada balok kayu mempengaruhi beban maksimum
serta tegangan lentur yang dialami balok kayu. Tegangan lentur balok kayu
mengalami peningkatan setelah balok kayu diawetkan. Tegangan lentur balok kayu
rata-rata meningkat sebesar 11,715 %.
5.2. Saran
1. Perlu dilakukan pengujian physical properties dan mechanical properties kayu yang
sudah diawetkan untuk mendapatkan hasil perhitungan analisis setelah balok kayu
diawetkan.
2. Perlu dilakukan variasi persentase jumlah bahan pengawet pada balok kayu untuk
mendapatkan pengaruh bahan pengawet terhadap tegangan lentur balok kayu yang
lebih akurat dan variatif,
3. Perlunya alat-alat laboratorium yang memadai dan terbaru untuk mendapatkan hasil
pengujian yang lebih akurat.
4.
Pada saat melakukan pengujian di laboratorium bahan uji harus bebas dari getaran
atau berbagai gangguan luar karena memiliki dampak terhadap pembacaan dial.
86
Universitas Sumatera Utara