View
230
Download
4
Category
Preview:
Citation preview
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGARUH VARIASI SUDUT SERAT PADA KUAT TUMPU
KAYU LAMINATED VENEER LUMBER (LVL)
(Influence of Loading Angle Variation to The Grain on Bearing Capacity of
Laminated Veneer Lumber (LVL) Wood)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
NIA DWI HANDAYANI NIM I 0107115
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
PENGARUH VARIASI SUDUT SERAT PADA KUAT TUMPU
KAYU LAMINATED VENEER LUMBER (LVL)
(Influence of Loading Angle Variation to The Grain on Bearing Capacity of
Laminated Veneer Lumber (LVL) Wood)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
NIA DWI HANDAYANI NIM I 0107115
Persetujuan :
Dosen Pembing I Dosen Pembimbing II Achmad Basuki, ST, MT Stefanus Adi Kristiawan ST, MSc, PhD NIP. 19710901 199702 1 001 NIP. 19690501 199512 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
HALAMAN PENGESAHAN
PENGARUH VARIASI SUDUT SERAT PADA KUAT TUMPU
KAYU LAMINATED VENEER LUMBER (LVL)
(Influence of Loading Angle Variation to The Grain on Bearing Capacity of
Laminated Veneer Lumber (LVL) Wood)
SKRIPSI
Disusun Oleh :
NIA DWI HANDAYANI NIM I 0107115
Dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima guna memenuhi
persyaratan untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Pada hari : Rabu
Tanggal : 13 April 2011
1. Achmad Basuki, ST, MT __________________
NIP. 19710901 199702 1 001
2. Stefanus Adi Kristiawan ST, MSc, PhD __________________ NIP. 19690501 199512 1 001
3. Ir. Bambang Santosa, MT __________________ NIP. 19590823 198601 1 001
4. Ir. Slamet Prayitno, MT __________________ NIP. 19531227 198601 1 001
Mengetahui, Disahkan, a.n Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19561112 198403 2 007 NIP. 19590823 198601 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
MOTTO
“Allah mengangkat derjat orang-orang yang beriman diantara kamu dan orang
yang berilmu dengan beberapa derajat’’
(QS.Al-Mujadalah : 11)
Buatlah karyamu seakan ini hanya sekali seumur hidup dan tak akan ada lagi
kesempatan kedua.
There’s always gonna be another mountain.
I’m always gonna wanna make it move.
Always gonna be an uphill battle
Sometimes I’m gonna have to lose.
Ain’t about how fast I get there.
Ain’t about what’s waitin’ on the other side.
It’s the climb.
(The Climb, Miley Cyrus)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
PERSEMBAHAN
Alhamdulillahi rabbil’aalamin..
Rasa syukur dan terimakasih yang tak terhingga saya ucapkan kepada Allah SWT
atas hidayah-Nya, dan dengan segala kerendahan hati serta rasa terima kasih saya
persembahakan karya ini kepada:
1. Bapak, Ibu dan Kakak
Terimakasih atas segala doa dan dukungannya serta kasih saying yang tak
akan tergantikan oleh apapun juga.
2. Keluarga besarku
Terimakasih atas kasih sayang dan semangat untuk segera menyelesaikan
pendidikan ini.
3. Pembimbing
Bapak Achmad Basuki, ST, MT dan Bapak Stefanus Adi Kristiawan ST, MSc,
PhD.
4. Alfian Noor Ridho
Terimakasih atas dukungan serta bantuan disetiap kesulitanku.
5. Rekan-rekan seperjuangan sipil angkatan 07
Lydia Fitrina, Muhammad Mubarok, Muhsin Finadi, dan teman-teman lain
yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.
6. Teman-teman Kost Az-Zahra
Terimakasih telah menemaniku sepanjang perkuliahan ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRAK Nia Dwi Handayani, 2011. Pengaruh Variasi Sudut Serat Pada Kuat Tumpu Kayu Laminated Veneer Lumber (LVL). Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penggunaan kayu sebagai bahan bangunan telah banyak digunakan dan paling lama dikenal oleh masyarakat. Kayu ditinjau dari segi arsitektur memiliki nilai estetika yang tinggi dan dapat dimanfaatkan untuk rumah tahan gempa. Adanya fenomena global warming membuat kayu sebagai bahan bangunan perlu ditingkatkan eksistensinya. Kebutuhan kayu yang terus meningkat akan menyebabkan penurunan jumlah kayu yang ada di alam. Terobosan kayu olahan seperti Laminated Veneer Lumber (LVL) diperlukan untuk mengisi kebutuhan produksi kayu. Dikarenakan persamaan empiris untuk menghitung sambungan baru dikembangkan pada kayu alam maka perlu penelitian untuk menguji kegunaan persamaan tersebut pada kayu LVL. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi sudut serat pada kuat tumpu kayu LVL dan memberikan alternative rumus yang dapat digunakan untuk desain sambungan kayu LVL. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen di laboratorium dengan mengadaptasi pengujian Ali Awaludin yaitu double-shear bearing test dengan alat sambung baut berdiameter 7 mm. Kayu yang dipilih adalah kayu LVL jenis Falcata atau sengon. Jumlah benda uji yang digunakan adalah 30 buah dengan variasi sudut 0°, 30°, 45°, 60°, 90°. Setiap variasi sudut dibuat 6 benda uji dengan dimensi 52,5 mm x 35 mm x 21 mm. Pengujian kuat tumpu kayu menggunakan mesin UTM. Persamaan empiris dirumuskan melalui kurva efek sudut pembebanan terhadap serat pada kuat tumpu kayu dengan berat jenis tertentu. Dari pengujian diketahui nilai kuat tumpu sejajar terhadap serat dan tegak lurus terhadap serat masing-masing 28,841 N/mm2 dan 17,361 N/mm2. Nilai kuat tumpu menurun seiring dengan pertambahan tingkat sudutnya. Hasil pengujian menunjukkan bahwa persamaan untuk kuat tumpu kayu LVL mendekati Persamaan Hankinson. Namun perlu adanya modifikasi dalam Persamaan Hankinson dengan menambahkan konstanta untuk mendapatkan akurasi yang lebih tinggi. Konstanta 0,97 adalah konstanta yang paling mewakili data-data hasil pengujian. Hal tersebut dibuktikan dengan koefisien penyimpangan sebesar 0,573610534. Kata kunci: kuat tumpu, variasi sudut, Laminated Veneer Lumber.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
ABSTRACT
Nia Dwi Handayani, 2011. Influence of Loading Angle Variation to The Grain on Bearing Capacity of Laminated Veneer Lumber (LVL) Wood. Final Report. Department of Civil Engineering, University of Sebelas Maret, Surakarta.
The use of wood as building material is mostly used and has long been known by people. Wood observed from architectural side has high aesthetics price and applicable to make earthquake endurance house. The global warming phenomenon make wood as building material has to develop its existence. The requirement of wood which is always getting high will give occasion to decline the amount of wood in the nature. The technological development of manufacture wood such as Laminated Veneer Lumber (LVL) is needed to fill wood product requirement. Because the empirical equations to design connection just developed in natural wood, it is a matter of great importance to verify the applicability of these equations for LVL wood. The aim of this research are to identify influence of loading angle variation to the grain on bearing capacity of Laminated Veneer Lumber (LVL) wood and gives an alternative equation that capable for connection design for LVL wood. This research use experiment method in laboratory with adopted Ali Awaludin’s double-shear bearing test configuration and 7 mm diameter bolt were used in this study. Type of LVL wood that used is Falcata type. The amount of the test object is 30 sample that have five different loading angle to the grain which are 0°, 30°, 45°, 60°, 90°. Each loading angle variation to the grain made to 6 test objects in 52,5 mm x 35 mm x 21 mm dimension. Bearing capacity configuration test used UTM machine. The empirical equation defined by effect of loading angle to the grain on bearing capacity curve with certain specific gravity. The result of the experiment shows that the bearing capacity for parallel loading to the grain is 28,841 N/mm2 and perpendicular loading to the grain is 17,361 N/mm2. Bearing capacity value is getting decline as the increasing of the degree. The test result also shows that equation for LVL bearing capacity approaching empirical equation proposed by Hankinson. However, it needs a modification in Hankinson’s equation by adding a constant to get higher accuration. 0,97 constant is the closest constant that representative test result data. It proved by deviation coefficient about 0,573610534. Keywords: bearing capacity, loading angle variation, Laminated Veneer Lumber
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user 1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Kebutuhan bangunan rumah dan gedung sebagai tempat tinggal, beraktifitas dan
bersosialisasi bagi masyarakat terus meningkat sejalan dengan pertumbuhan penduduk
sehingga kebutuhan bahan bangunan akan terus meningkat. Kayu sebagai bahan
konstruksi yang masih banyak digunakan di Indonesia, antara lain untuk keperluan rumah
tinggal, jembatan dan lain-lain.
Keuntungan dari kayu yaitu sebagai bahan struktur bangunan yang tahan terhadap
gempa. Disamping itu ditinjau dari segi arsitektur, bangunan dari kayu memiliki nilai
estetika yang tinggi. Jika sumber daya alam sebagai sumber bahan bangunan tidak
dikelola dengan baik maka kerusakan lingkungan hidup tidak akan terhindarkan.
Disamping kerugian lingkungan alam seperti tersebut diatas, tentunya akan menurunkan
produksi kayu dan pada giliran berikutnya akan menaikkan harga bahan kayu bangunan
yang semakin tidak terjangkau oleh masyarakat. Pada kondisi tersebut, maka kayu olahan
akan dapat berfungsi untuk mengisi kebutuhan kayu, dan arena kayu olahan dapat
diproduksi dari kayu cepat tumbuh dengan kualitas yang rendah dan ukuran yang tidak
terlalu besar yang diperoleh dari kayu hasil Hutan Tanaman Industri (HTI) dan hutan
rakyat sebagai bahan baku. Kayu olahan dapat menggantikan fungsi kayu gergajian
dalam berbagai penggunaan seperti : komponen furniture, pintu, kusen, dapat pula
ditingkatkan untuk struktur rangka kuda-kuda dan komponen struktur bangunan kayu,
yaitu untuk kolom dan balok.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
Laminated Veneer Lumber (LVL) adalah kayu olahan yang terdiri dari lapisan tipis atau
veneers kayu yang direkatkan menjadi satu dan kayu gergajian untuk membuat dimensi
dalam ukuran mulai dari 2 x 4 inch atau lebih besar sesuai fabrikasinya.
Tidak ada struktur yang tidak menggunakan sambungan. Semua bagian struktur saling
berhubungan karena semua bagian tersebut bersambungan menjadi satu kesatuan.
Sambungan meneruskan beban dalam struktur dari yang satu ke yang lainnya sampai
berakhir pada pondasi. Sambungan harus dirancang untuk menahan setidaknya aksi dari
bagian-bagian dan unsur-unsur yang diikat.
Namun pada kenyataannya saat ini belum ada persamaan empiris untuk menghitung
sambungan kayu LVL yang berhubungan dengan kuat tumpu (bearing capasity) dengan
variasi sudut.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang masalah diatas, maka dapat dirumuskan suatu
masalah sebagai berikut :
a. Bagaimana pengaruh variasi sudut serat pada kuat tumpu kayu LVL.
b. Apakah persamaan empiris yang dapat digunakan untuk mencari kuat tumpu kayu
LVL dengan variasi sudut.
1.3. Batasan Masalah
Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak meluas
maka perlu adanya pembatasan sebagai berikut:
1. Jenis kayu yang digunakan adalah kayu Laminated Veneer Lumber (LVL) dengan
bahan dasar kayu sengon atau falcata.
2. Kayu LVL yang digunakan merupakan hasil produksi dari PT. Sumber Graha
Sejahtera.
3. Kayu LVL ditujukan penggunaannya untuk struktur indoor.
4. Ukuran sampel pengujian kayu 52,5 mm x 35 mm x 21 mm.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
5. Variasi sudut terhadap serat yang digunakan 0°, 30°, 45°, 60°, 90°.
6. Jumlah sampel untuk pengujian 30 buah.
7. Kadar air dibatasi pada rentang 12% sampai 18%.
8. Kuat tarik dan kuat lentur kayu tidak diselidiki dalam penelitian.
9. Pengaruh kekuatan lem tidak diselidiki.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
a. Mengetahui pengaruh variasi sudut serat pada kuat tumpu kayu LVL.
b. Mengetahui desain sambungan pada kayu LVL.
1.5. Manfaat Penelitian
1.5.1 Manfaat teoritis
Pengembangan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil khususnya dalam
penggunaan kayu LVL dalam konstruksi dengan variasi sudut serat.
1.5.2 Manfaat praktis
Memberikan informasi tentang bagaimana desain sambungan pada kayu Laminated
Veneer Lumber (LVL).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user 4
BAB 2
DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Sulitnya mencari kayu solid saat ini, telah mendorong peneliti untuk dapat
memanfaatkan kayu olahan yang dibuat dari jenis kayu yang berasal dari tanaman
cepat tumbuh seperti sengon, relatifnya kita dapat memanen pohon setelah pohon
berusia sekitar 10 tahun. Oleh karena itu inovasi dalam pengembangan kayu olahan
sangat diperlukan.
Sifat kayu yang rentang dan mutu yang sangat rendah dapat disiasati dengan
teknologi laminasi (LVL) sehingga kekuatan kayu sengon atau albasia dapat setara
dengan kayu kamper atau kayu borneo, setidaknya naik kelas ke kayu kelas III atau
bahkan sampai kelas II.
Ali Awaludin (2007) dalam penelitiannya dipakai kayu spesies Shorea obtusa (jenis
kayu keras tropis) untuk menguji kuat tumpu dengan konfigurasi rongga penuh
dalam lima variasi sudut serat berbeda pada kayu. Kurva tegangan tumpu diperoleh
dari uji dengan pendekatan diagram linear plastis yang menunjukan kekakuan awal
dan akhir dari kurva. Pengujian menunjukan rata-rata tegangan tumpu sejajar serat
adalah 7,25% lebih rendah dari prediksi yang diberikan dalam Eurocode 5. Kuat
tumpu tegak lurus terhadap serat dievaluasi berdasarkan beban tumpu pada retakan
awal dengan hasil berbeda jauh dari prediksi yang diberikan oleh penyelidikan
sebelumnya atau desain standar. Selain itu, kuat tumpu dan kurva kekakuan awal
tumpu untuk sudut diantara sejajar dan tegak lurus terhadap serat sesuai dengan
prediksi rumus Hankinson.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
Tegangan tumpu kayu tergantung pada diameter pengikat, berat jenis, dan sudut
pembebanan terhadap serat. Persamaan empiris untuk menentukan tegangan tumpu
kayu dibuat berdasarkan eksperimen.
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Material Kayu
Kayu adalah bahan dari alam yang tidak homogen. Perilaku ini disebabkan oleh pola
pertumbuhan batang dan kondisi lingkungan pertumbuhan yang sering tidak sama.
Oleh karena itu, sifat-sifat fisik dan sifat-sifat mekanik pada arah longitudinal, radial,
dan tangensial tidak sama. Kekuatan kayu pada arah longitudinal lebih besar bila
dibanding dengan arah radial maupun tangensial, dan angka kembang susut pada arah
longitudinal jauh lebih kecil dari pada arah radial maupun arah tangensial.
Senyawa utama penyusun kayu adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin dengan
komposisi kasar 50% selulosa, 25% hemiselulosa, dan 25% Lignin (Awaludin, 2005).
Sel-sel kayu ini kemudian secara berkelompok membentuk pembuluh, parenkim,dan
serat. Pembuluh memiliki bentuk seperti pipa yang berfungsi untuk saluran air dan
unsur-unsur hara. Parenkim berbentuk kotak dengan dinding tipis dan berfungsi
sebagai tempat penyimpanan sementar hasil fotosintesis. Serat memiliki bentuk
panjang langsing dan berdinding tebal serta berfungsi sebagai penguat pohon.
Gambar 2.1. Potongan melintang pohon kayu (Somayaji, 1995)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
Salah satu sifat mekanik kayu yang sangat penting dalam analisis tahanan sambungan
adalah kuat tumpu kayu disekitar alat sambung (dowel bearing strength). Kuat tumpu
kayu dipengaruhi oleh kandungan air, berat jenis kayu, dan diameter alat sambung.
Hasil pengujian Rammer dan Winistrofer (2001) menunjukkan bahwa kuat tumpu
kayu pada kandungan air 15%, 12%, 6%, dan 4% adalah berturut-turut sebesar 1,23;
1,36; 1,63; 1,72 kali kuat tumpu kayu pada kandungan air 20%. Smith (1988)
melakukan pengujian kuat tumpu kayu dengan beberapa macam nilai berat jenis yang
tergolong pada kayu lunak (soft woods) dan kayu keras (hardwoods). Hasil yang
diperoleh menunjukkan bahwa kuat tumpu kayu meningkat seiring dengan
peningkatan berat jenis kayu. Wilkinson (1991) mengusulkan Persamaan (2.1). �ŧ = 114,45剐囊,ƴ5 (2.1)
Dengan:
Fe = kuat tumpu kayu
G = berat jenis kayu
2.2.2. Alat Sambung
Analisis tahanan sambungan dengan menggunakan teori model kelelehan seperti pada
SNI-5 Tata Cara Perancangan Konstruksi Kayu (2002) menjelaskan bahwa salah satu
sifat mekanik alat sambung baut atau paku yang perlu diketahui adalah tegangan
lentur (Bending yield stress). Pengujian tegangan lentur alat sambung paku atau baut
dapat dilakukan sesuai ASTM F 1575-03. Sketsa pengujian tegangan lentur alat
sambung ditentukan sebagai titik perpotongan garis offset (0,05D) pada kurva beban
lendutan.
2.2.2.1. Jenis-jenis Alat Sambung
Salah satu sifat atau karakteristik yang dapat dibandingkan dari berbagai macam alat
sambung kayu yang pernah dipergunakan adalah kurva beban vs sesaran/slip. Kurva
ini menunjukan besarnya dukungan sambungan dan sesaran yang terjadi antara alat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
sambung dengan kayu yang disambungnya. Hasil pengujian yang dilakukan Racher
(1995) untuk beberapa macam alat sambung dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Kurva beban sesaran alat sambung (Racher,1995)
2.2.2.2. Grading System
Klasifikasi kekuatan kayu dilakukan secara masinal melalui pengujian kuat lentur
kayu sehingga modulus elastisitas lentur kayu (Ew) dapat diperoleh. Kemudian sifat
mekanik lainnya seperti kuat tarik (Ft), kuat desak (Fc), dan kuat geser (Fv)
ditentukan berdasarkan nilai modulus elastisitas lentur yang telah diperoleh.
Tabel 2.1. Nilai kuat acuan (MPa) berdasarkan atas penilaian secara maksimal pada
kadar air 15%
Kode
Mutu Ew Fb Ft// Fc// Fv Fc^
E26 25000 66 60 46 6,6 24
E25 24000 62 58 45 6,5 23
E24 23000 59 56 45 6,4 22
Sumber: SNI-5 (2002).
Jenis alat sambung:
a) Lem (12,5. 103 mm2) b) Cincin belah 100 mm c) Kokot Buldog 62 mm d) Dowel 14 mm e) Baut 14 mm f) Punched plate 104
mm2 g) Paku 4,4 mm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Tabel 2.1. (Lanjutan)
Kode
Mutu Ew Fb Ft// Fc// Fv Fc^
E23 22000 56 53 43 6,2 21
E22 21000 54 50 41 6,1 20
E21 20000 56 47 40 5,9 19
E20 19000 47 44 39 5,8 18
E18 17000 42 39 35 5,4 16
E17 16000 38 36 34 5,4 15
E16 15000 35 33 33 5,2 14
E15 14000 32 31 31 5,1 13
E14 13000 30 28 30 4,9 12
E13 14000 27 25 28 4,8 11
E12 13000 23 22 27 4,6 11
E11 12000 20 19 25 4,5 10
E10 11000 18 17 24 4,3 9
Sumber: SNI-5 (2002)
Dimana:
Ew: modulus elastisitas lentur
Fb : kuat lentur
Ft//: kuat tarik sejajar serat
Fc//: kuat tekan sejajar serat
Fv : kuat geser
Fc^: kuat tekan tegak lurus serat
Ew = 16500 G0,7
G = berat jenis kayu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
Semakin besar nilai berat jenis suatu kayu, maka semakin besar pula nilai kuat tumpu
kayunya. Umumnya alat sambung paku digunakan pada kayu dengan berat jenis tidak
tinggi mengingat mudahnya paku untuk tekuk (buckling). Tekuk pada paku juga
disebabkan oleh tingginya nilai banding antara panjang dan diameter paku (angka
kelangsingan) sebagai ciri khas alat sambung paku.
Tabel 2.2. Kuat tumpu paku (Fe) untuk berbagai nilai berat jenis kayu
Berat Jenis Kayu (G)
0,4 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70
Nilai Fe (N/mm2) 21,21 26,35 31,98 38,11 44,73 51,83 59,40
Sumber: Awaludin (2005)
2.3. Analisis Sambungan Baut
Alat sambung baut umumnya terbuat dari baja lunak (mild steel) dengan kepala
berbentuk hexagonal, square, dome, atau flat seperti pada Gambar 2.3. Diameter baut
berkisar antara ¼“ sampai dengan 1,25”. Untuk kemudian pemasangan, lubang baut
diberi kelonggaran 1 mm. Alat sambung baut biasanya digunakan pada sambungan
dua irisan dengan tebal minimum kayu samping adalah 30 mm dan kayu tengah
adalah 40 mm dan dilengkapi cicin penutup.
(a) (b) (c) (d)
Gambar 2.3. Bentuk-bentuk alat sambung baut (ASCE, 1996)
Keterangan: (a) Hexagonal (b) Square (c) Dome (d) Flat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Alat sambung baut umumnya difungsikan untuk mendukung beban tegak lurus
sumbu panjangnya. Kekuatan sambungan baut ditentukan oleh kuat tumpu kayu,
tegangan lentur, dan angka kelangsingan (nilai banding antara panjang baut pada
kayu utama dengan diameter baut). Ketika angka kelangsingan kecil, baut menjadi
sangat kaku dan distribusi tegangan tumpu kayu di bawah baut akan terjadi secara
merata. Semakin tinggi angka kelangsingan abut, maka baut mulai mengalami tekuk
dan tegangan tumpu kayu terdistribusi secara tidak merata. Tegangan tumpu kayu
maksimum terjadi pada bagian samping kayu utama.
Gambar 2.4. Distribusi tegangan tumpu pada sambungan baut
2.3.1. Tahanan Lateral Acuan
Perencanaan sambungan dalam bahasan selanjutnya mengacu pada SNI-5 Tata Cara
Perencanaan Konstruksi Kayu (2002). Kekuatan/tahanan sambungan dianalisis
berdasarkan moda kelelehan sambungan yang mungkin terjadi. Tahanan yang
diperoleh kemudian disebut sebagai tahanan ultimit. Untuk mendapatkan tahanan ijin
sambungan, maka tahanan ultimit harus dikalikan dengan faktor koreksi yang sesuai
berdasarkan, jenis pembebanan, masa layan, dan jenis alat sambung itu sendiri.
Tahanan lateral sambungan dengan alat sambung baut atau paku ditentukan oleh
beberapa faktor seperti kuat lentur alat sambung, kuat tumpu kayu, dan geometri
sambungan yang meliputi: diameter alat sambung, ketebalan kayu, serta sudut
sambungan. Tahanan lateral acuan (Z) satu baut pada sambungan satu irisan dan dua
irisan menurut SNI-5 (2002) dapat dilihat pada Tabel 2.3 dan Tabel 2.4.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Tabel 2.3. Tahanan lateral acuan satu baut (Z) pada sambungan dengan satu irisan
yang menyambung dua komponen
Moda Kelelehan Tahanan Lateral (Z)
Im ò = 0,83雇棍3�ŧ3乖起
Is ò = 0,83雇棍6�ŧ6乖起
II ò = 0,93¾囊雇棍6�ŧ6乖起
IIIm ò = 1,04¾/雇棍3�ŧ3b1 + 2观ŧ邹乖起
IIIs ò = 1,04¾脑雇棍6�ŧ3b2 + 观ŧ邹乖起
IV ò = 组1,04雇/乖起 钻顺2�ŧ3�仆贫3b1 + 观ŧ邹 Sumber: SNI-5 (2002) ¾囊= 瞬片弱嫩/片弱潜试囊嫩片搔嫩片搔潜守嫩片搔潜片弱遣b囊嫩片弱邹 − 片弱b囊嫩片搔邹b囊嫩片弱邹
¾/ = b− 1邹+ 瞬2b1 + 观ŧ邹+ /毗色2b囊嫩/片弱邹劈潜脑毗弱 迫 潜
¾5 = b− 1邹+ 瞬/b囊嫩片弱邹片弱 + /毗色2b/嫩片弱邹劈潜脑毗弱 迫丧潜
Tabel 2.4. Tahanan lateral acuan satu baut (Z) pada sambungan dua irisan yang
menyambung tiga komponen
Moda Kelelehan Tahanan Lateral (Z)
Im ò = 0,83雇棍3�ŧ3乖起
Is ò = 1,66雇棍6�ŧ6乖起
IIIs ò = 2,08¾5雇棍6�ŧ3b2 + 观ŧ邹乖起
IV ò = 组2,08雇/乖起 钻顺2�ŧ3�仆贫3b1 + 观ŧ邹 Sumber: SNI-5 (2002)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
¾5 = b− 1邹+ 瞬/b囊嫩片弱邹片弱 + 毗色2b/嫩片弱邹劈潜脑毗弱 迫丧潜
Catatan:
Rt = 迫 迫丧
Re = 毗弱 毗弱丧
Kq = 1 + b. 360°⁄ 邹
tm dan ts adalah tebal kayu utama dan kayu sekunder (samping). G dan D berturut-
turut adalah berat jenis kayu dan diameter baut. q adalah sudut terbesar dari arah gaya
terhadap serat kayu. Sedangkan Fyb adalah tahanan lentur baut. Fem dan Fes adalah
kuat tumpu (N/mm2) kayu utama dan kayu samping. Nilai kuat tumpu kayu pada
sudut sejajar dan tegak lurus serat ditentukan dengan Persamaan (2.2) dan (2.3)
sedangkan untuk kuat tumpu kayu dengan sudut terhadap serat (Feq) dapat diperoleh
dengan Persamaan Hankinson (2.4).
Fe// = 77,25G (2.2)
Fe^ = 212G1,45D-0,5 (2.3) �硅.= 毗弱//毗弱̂毗弱//6平坡潜起嫩毗弱̂品泼6潜起 (2.4)
National Design and Specification (NDS) U.S untuk konstruksi kayu (2001)
mendefinisikan kuat lentur baut sebagai titik perpotongan pada kurva beban lendutan
dari pengujian lentur baut dengan garis offset pada lendutan 0,05D (D adalah
diameter baut). NDS juga mengusulkan metode lain untuk menghitung kuat lentur
baut yaitu nilai rerata antara tegangan leleh dan tegangan tarik ultimit pada pengujian
tarik baut. Dari metode kedua, kuat lentur baut umumnya sebesar 320 N/mm2.
Beberapa hal yang menyebabkan rendahnya kekuatan sambungan pada konstruksi
kayu menurut Awaludin (2005) adalah sebagai berikut:
1. Terjadinya pengurangan luas tampang
Pemasangan alat sambung seperti baut, pasak, dan gigi, menyebabkan
berkurangnya luas efektif penampang kayu yang disambung sehingga kuat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
dukung batangnya menjadi lebih rendah bila dibandingkan dengan batang yang
berpenampang utuh.
2. Terjadinya penyimpangan arah serat
Gaya yang sejajar serat pada satu batang seringkali terdapat pada buhul, tetapi
tidak sejajar serat dengan batang yang lain. Kekuatan sambungan harus
didasarkan pada kekuatan kayu yang tidak sejajar serat (kekuatan yang terkecil)
karena kekuatan kayu yang tidak sejajar serat lebih kecil dari pada yang sejajar
serat.
3. Terbatasnya luas sambungan
Kayu memiliki kuat geser sejajar serat yang kecil sehingga mudah pecah apabila
beberapa alat sambung dipasang berdekatan. Oleh karena itu, dalam penempatan
alat sambung diisyaratkan jarak minimal antar alat sambung agar kayu terhindar
dari kemungkinan pecah. Adanya ketentuan jarak tersebut menyebabkan luas
efektif sambungan (luas yang dapat digunakan untuk penempatan alat sambung)
menjadi berkurang dengan sendirinya.
2.4. Laminated Veneer Lumber (LVL)
Laminated Veneer Lumber (LVL) adalah salah satu hasil dari teknologi rekayasa
kayu yang dibuat oleh produsen dan dirancang untuk tujuan struktural tertentu.
Ketebalan kayu LVL mulai dari 1 ¾ inch dengan kedalaman antara lain 9 1 9 2 , 11 7 9 8
, 14, 16, 18, atau 24 inch, dan sering kali dua sampai tiga kali lipat lebih tebal.
LVL berfungsi sebagai balok untuk memberikan daya dukung atas bentang yang
besar, misalnya membuang dinding pendukung dan garasi pintu terbuka, tempat
dimana dimensi kayu tidak cukup, dan juga di daerah di mana beban berat tumpuan
dari dinding, lantai atau atap di atas suatu bentang pendek dimana dimensi kayu tidak
praktis. Kayu LVL terbuat dari bahan dasar kayu alami sengon (falcata), karet
(rubber), atau campuran sengon dan karet.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
Jenis kayu ini tidak dapat berubah oleh lubang atau takik baik di bentangnya maupun
di ujung kayu karena berhubungan dengan integritas balok, tetapi paku dapat
bergerak kemana pun diperlukan untuk menahan balok atau tambahan penggantung
untuk balok I atau balok kayu berdimensi yang bertumpu pada sebuah balok LVL.
Keunggulan teknologi kayu olahan LVL “Laminated Veneer Lumber” sangat banyak,
antara lain:
1. Eco settlement/ suistanable settlement.
2. Merupakan teknologi perumahan ramah lingkungan.
3. Proses produk kayu olahan ini memerlukan energi kecil dan menghasilkan CO2
kecil.
4. Mendukung program Green Building untuk menghadapi Global Warming.
5. Pada saat pemanfaatan bangunan yang berasal dari kayu akan menghemat
penggunaan AC karena kayu dapat mengatasi perubahan suhu yang ekstrim.
Kelemahan kayu Laminated Veneer Lumber ini adalah produsen di Indonesia yang
masih sedikit dan jaringan pemasaran yang belum berkembang.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Tabel 2.5. Tahapan pembuatan kayu lapis dan LVL
No Tahapan Keterangan Alat yang digunakan
1.
Persiapan Bahan Baku
(Log Preparation)
a. Vace veener :
- Diameter minimal 45 cm
- Log harus lurus, bulat dan silindris
- Tidak terdapat cacat kayu.
- Tidak terdapat mata kayu tidak sehat.
b. Core veener :
- Diameter minimal 45 cm,
- Log minimum 85% silindris,
- Diperbolehkan adanya bagian yang bengkok asal tidak parabola
- Kayu harus segar
- Boleh ada cacat kayu berupa mata kayu sehat, lapuk hati asalkan
diameternya kurang dari 1/3 diameter.
2.
Log Precondition
Untuk memudahkan pemotongan kayu berkerapatan tinggi harus dipanaskan
terlebih dahulu suhu bergantung diameter, biasanya sekitar 60ºC.
Pemanasan bisa menggunakan air panas, uap panas, uap panas bertekanan
tinggi, listrik, memaksa air/uap panas masuk dari arah longitudinal.
Sumber: Tahapan Pembuatan Kayu Lapis dan LVL (2010)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
No Tahapan Keterangan Alat yang digunakan
3.
Debarking
Pengupasan kulit dilakukan sesegera mungkin setelah dilakukan log
precondition.
Mechanical barkers,
ring debarker
4.
Peeling
Log yang telah dibersihkan dari kulit dikupas dan dihasilkan veener.
Veener lathe/ machine
5.
Clipping
Memotong bagian pinggir veneer untuk merapihkan dan menyeragamkan
dimensi veneer.
Cliper
6.
Drying
Proses pengeringan veneer hingga kadar air kurang dari 10%. Waktu
pengeringan berbeda pada setiap veneer bergantung pada ketebalannya.
Untuk veener berukuran 1/28 inchi selama 12 menit, 1/8 inchi sekitar 30
menit. Suhu yang digunakan di atas 225 º F. Pada umumnya lama dan suhu
pengeringan veneer bergantung pada jenis dan ketebalan.
Band dryer, roller dryer,
continous dryer,
unloader dryer
7.
Gluing
Cara melapisi perekat bisa dilakukan dengan menggunakan semprotan udara
untuk menyemprotkan perekat. Perekat yang biasa digunakan adalah UF
(urea formaldehida), MF (Melamine Formaldehida), dan PF (Phenol
Formaldehida) dan lain-lain.
Untuk Plywood lembaran-lembaran veneer yang direkat dengan arah serat
bersilangan sedangkan untuk LVL lembaran-lembaran veneer yang direkat
dengan arah sejajar serat.
Glue spreader
Sumber: Tahapan Pembuatan Kayu Lapis dan LVL (2010)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
No Tahapan Keterangan Alat yang digunakan
8.
Pressing
a. Cold press
Kadar air diusahakan sekecil mungkin sekitar 3-5% suhu ruangan sekitar 90
F. Bila menggunakan perekat resin kadar air berkisar antara 6-9%.
b. Hot Press
Kadar air dijaga sekitar 3-5%. Tekanan maksimum antara 300-3.000 pound,
selama 2-4 jam.
Cold press : hand
operated screw, motor
driven schrew press,
hydraulic press
Hot press : strain road,
one piece steel frame
9. Conditioning Produk hasil press didiamkan selama 24 jam.
10. Trimming Merapihkan dan menyeragamkan dimensi panjang dari produk. Double saw
11.
Finishing
Kadar Air Kayu lapis penggunan umum sebesar 14%
Nilai keteguhan rekat 7kg/cm2
12.
Sanding
Pengampelasan dilakukan untuk menghaluskan dan merapihkan permukaan. Sadle and cradle for
sanding.
13.
.
Packaging
Produk ditandai dengan identitasa seperti nama pabrik, ukuran nominal
(panjang, lebar dan tebal), tipe dan mutu penampilan.
Produk yang akan diekspor atau diperdagangkan harus dikemas sesuai
dengan cara pengemasan yang ditetapkan.
Sumber: Tahapan Pembuatan Kayu Lapis dan LVL (2010)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
2.5. Pengujian Kuat Tumpu
Pengujian kuat tumpu kayu telah dilakukan oleh beberapa peneliti untuk
mendapatkan persamaan empiris baru untuk perhitungan kayu. Salah satunya adalah
penelitian Ali Awaludin (2007) yang meneliti kuat tumpu kayu jenis Shorea obtusa
dengan memvariasikan sudut pembebanan terhadap serat dalam 5 sudut: : 0°, 30°,
45°, 60°, dan 90°.
Pengujian kuat tumpu dari pembebanan sejajar atau tegak lurus terhadap serat terdiri
dari enam spesimen kayu. Namun, hanya tiga benda uji kayu yang disiapkan sebagai
tumpuan pengujian dari setiap sudut pembebanan terhadap serat. Konfigurasi
pengujian rongga penuh dengan pendekatan Eurocode 5 yang dilakukan dengan
diameter lubang baut 13 mm dan plat baja buhul setebal 4 mm. Spesimen kayu yang
dipotong dari potongan kayu yang sama sesuai dengan contoh teknik pada Gambar
2.5 dikarenakan jumlah replika setiap muatan sudut terhadap serat kecil.
Gambar 2.5. Fabrikasi spesimen kayu
Dimensi spesimen kayu dari penelitian ini lebih kecil daripada dimensi spesimen
Eurocode 5 yang ditunjukan oleh Gambar 2.6 (a) karena keterbatasan ukuran kayu
yang dimiliki. Hal ini membuktikan bahwa spesimen kayu semua sudut pembebanan
yang berbeda terhadap serat bias dibuat dari sepotong kayu yang sama. Kuat tumpu
ditentukan sebagai beban tumpu yang terbagi dengan proyeksi daerah baut. Kadar air
dan berat jenis berdasarkan berat kering oven dan volume spesimen diukur dengan
menggunakan potongan-potongan kecil dasi spesimen kayu yang digunakan dalam
uji tumpu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Pengujian rongga penuh yang diusulkan oleh Whale dan Smith dan diterima dalam
Eurocode 5 diilustrasikan pada Gambar 2.6. (a).
Fe//=82(1-0.01d)G (N/mm2) (2.5)
Fe^=ƴ/b囊能RノR囊聘邹啤Rノ内嫩RノR囊闹聘 (N/mm2) (2.6)
Persamaan di atas diusulkan untuk menetapkan kuat tumpu pada pembebanan sejajar
(Fe//) dan tegak lurus serat (Fe^).
Gambar 2.6. (a-d). Beberapa konfigurasi uji kuat tumpu. a. Konfigurasi
pengujian Eurocode 5; b. Pengujian setengah rongga National
Design and Specification (NDS); c. Konfigurasi pengujian
Hirai; d. pengujian rongga penuh berdasarkan pengujian Ali
Awaludin.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
Dimensi yang dipakai dalam satuan millimeter. d adalah diameter baut; a adalah
pembebanan sudut terhadap serat. LVDT adalah Linear Variable Differential
Transducer. Orientasi serat ditunjukan dengan dua anak panah pada gambar.
Kuat tumpu diestimasikan dengan persamaan empiris dan diperoleh dari pengujian
Ali Awaludin dkk tentang Sifat Kuat Tumpu Shorea obtusa bermuatan baut lateral
yang disajikan pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.7. Perbandingan pengujian dan estimasi kuat tumpu untuk pembebanan
sejajar arah serat
Meskipun ketiga persamaan empiris berasal dari hasil uji kayu yang berbeda spesies,
dimensi spesimen, dan konfigurasi uji, kuat tumpu sejajar terhadap serat persamaan
empiris tersebut mendekati satu sama lain dari pada kuat tumpu tegak lurus terhadap
serat. Gambar 2.7 menunjukan bahwa estimasi kuat tumpu yang diberikan NDS lebih
tinggi daripada Eurocode 5 atau hasil pengujian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
Ketidakcocokan ini berhubungan dengan metode pengujian yang berbeda-beda.
Sepanjang baut dibebani merata sehingga memproduksi tekanan merata yang
berdistribusi melewati proyeksi area tumpuan dalam metode pengujian setengah
rongga yang digunakan NDS.
Sementara itu, pada pengujian rongga penuh yang diadopsi Eurocode 5 dan
experimen Ali Awaludin, beban diaplikasikan hanya pada kedua ujung baut, jadi
aplikasi yang tidak merata beban pada ujung baut memungkinkan penurunan sumbu
baut atau menginduksi kelenturan baut.
Pengujian dan estimasi kuat tumpu untuk pembebanan tegak lurus terhadap serat
terlihat pada Gambar 2.8. Hasil pengujian pada gambar tersebut mengindikasikan
bahwa pengujian kuat tumpu yang diperoleh dengan metode offset 5% lebih rendah
dari pada kuat tumpu yang diberikan NDS.
Gambar 2.8. Perbandingan pengujian dan estimasi kuat tumpu untuk pembebanan
tegak lurus arah serat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
Jumlah benda uji yang relatif kecil menyebabkan hanya kecenderungan pasti dan
nilai rata-rata yang dibahas. Kuat tumpu spesimen kayu secara nyata dipengaruhi oleh
sudut pembebanan terhadap serat.
Spesimen kayu dengan pembebanan sejajar terhadap serat leleh setelah mencapai
pembebanan maksimum sehingga beban yang digunakan untuk evaluasi kuat tumpu
menggunakan beban terbesar yang dapat dicapai. Beban tersebut berada pada posisi
Ultimate Load setelah itu garis kurva mengalami penurunan secara drastis. Untuk
spesimen pembebanan tegak lurus terhadap serat, kegagalan mekanisme berbeda
sepenuhnya. Setelah awal keretakan yang diindikasikan dengan Load Decerase pada
kurva beban yang teraplikasikan meningkat dengan baik. Jadi, data beban yang dapat
diambil dari kurva tersebut adalah beban tertinggi tepat sebelum mengalami
penurunan pertama. Hal tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Kurva pengujian pembebanan sejajar dan tegak lurus terhadap serat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Nilai kuat tumpu sejajar arah serat dan tegak lurus arah serat yang dihasilkan dari
pengujian Ali Awaludin masing-masing 57,30 N/mm2 dan 34,37 N/mm2. Data
tersebut diplotkan pada kurva efek sudut pembebanan terhadap serat pada kuat tumpu
yang diilustrasikan pada Gambar 2.10. Terjadi penurunan kuat tumpu seiring dengan
perubahan sudut pembebanan terhadap serat berubah dari sejajar menjadi tegak lurus
dan dapat diperkirakan seperti rumus yang ditemukan oleh Hankinson dengan
ketergantungan konstan m setara 2,0.
Gambar 2.10. Efek sudut pembebanan terhadap serat pada kuat tumpu
Persamaan kuat tumpu yang diberikan oleh Ehlbeck dan Werner jauh dari nilai-nilai
kuat tumpu yang didapatkan oleh Ali Awaludin. Jadi, untuk pengujian Ali Awaludin
digunakan Persamaan Hankinson untuk mewakili garis persamaan data-data hasil
pengujian kayu Shorea Obtusa.
Pengujian Ali Awaludin
Ehlbeck dan Werner
Hankinson, m=2.0
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
Kurva tipikal kuat tumpu dari penelitian tersebut dapat diperkirakan dengan diagram
linear plastis yang berdasar pada asumsi hasil teori. Di samping kuat tumpu ultimit,
beberapa titik kuat tumpu penting seperti batas proporsional, offset 5%, dan tegangan
lentur terinvestigasi untuk melengkapi deskripsi yang jelas dari kurva pengujian kuat
tumpu. Point tegangan ditunjukkan pada Gambar 2.11.
Rasio tegangan sesuai dengan kuat tumpu ultimit pada point ini tinggi ketika sudut
pembebanan terhadap serat 0°, 30°, dan 45°, dan mengecil untuk sudut yang lainnya.
Gambar 2.11. Kurva tipikal kuat tumpu dan parameter definisi. ko awal kekakuan; kf
`akhir kekakuan
Kekakuan awal pada kurva kuat tumpu (ko) juga suatu property yang penting
disamping kekuatan tumpuan karena banyak peneliti telah mengidentifikasinya
dengan berbagai nama: bearing constant atau modulus dasar. Properti mekanikal ini,
dalam kondisi tertentu, diperlukan untuk analisa hubungan load-slip dari sambungan
baut menggunakan balok pada teori dasar elastic.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Situasi yang serupa terlihat pada Gambar 2.12 dimana kekakuan awal berkurang pada
perubahan sudut pembebanan dari sejajar ke tegak lurus terhadap serat.
Gambar 2.12. Efek sudut pembebanan terhadap serat pada kekakuan awal (ko)
Selain kekakuan awal, kurva kekakuan akhir pada kuat tumpu diperlukan untuk
inelastic design pada sambungan paku. Dari hasil penelitian Ali Awaludin ini,
ditemukan bahwa maksud dari kekakuan akhir pada setiap sudut pembebanan
terhadap serat dapat dengan bebas diganti dengan angka rata-rata diantara angka
kekakuan akhir untuk pembebanan sejajar dan tegak lurus terhadap serat yang
ditunjukkan Gambar 2.13.
Gambar 2.13. Efek sudut pembebanan terhadap serat pada akhir kekakuan (kf)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tinjauan Umum
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui persamaan empiris yang dapat digunakan
untuk mencari kuat tumpu kayu Laminated Veneer Lumber (LVL) dengan variasi
sudut dan untuk membuat desain sambungan pada kayu Laminated Veneer Lumber
(LVL).
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental
laboratorium dan analisis. Dalam metode eksperimental, diadakan suatu percobaan
untuk mendapat suatu hasil yang menegaskan hubungan antara variabel-variabel
yang diselidiki dilakukan dalam metode eksperimental.
Dalam penelitian ini diadakan suatu percobaan berupa pengujian kuat tumpu kayu
LVL dengan variasi sudut 0°, 30°, 45°, 60°, 90°.
3.2. Bahan dan Alat Penelitian
a. Bahan penelitian ini berupa kayu olahan Laminated Veneer Lumber (LVL) yang
terbuat dari bahan 100% kayu sengon yang memiliki karakteristik permukaan
yang halus sehingga dipilih sebagai bahan penelitian. Ukuran kayu yang
digunakan 52,5 mm x 35 mm x 21 mm.
b. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Baut
Baut yang digunakan dalam penelitian ini berdiameter 7 mm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
2. Alat double-shear bearing test
Alat ini tebuat dari besi yang di las membentuk meja kecil untuk menopang
beban aksial. Alat ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Double-shear bearing test pada pengujian rongga penuh
3. Universal Test Machine (UTM)
Alat ini digunakan untuk melakukan pengujian kuat desak pada kayu.
4. Load Cell
Alat ini digunakan untuk mengetahui interval pertambahan beban pada
pengujian kapasitas aksial. Kapasitas alat ini adalah 25 ton.
5. Dial Gauge
Alat ini digunakan untuk membaca secara digital data interval pertambahan
beban yang diterima Load Cell.
6. Disamping alat-alat uji utama tersebut digunakan peralatan pembantu sebagai
berikut:
a) Mistar dan jangka sorong dengan ketelitian 0,05 mm.
b) Timbangan elektrik dengan ketelitian 0,1 gram.
c) Oven dengan kapasitas 100°C, untuk memperoleh berat kering oven benda
uji.
Dial Gauge
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
c. Standard dan kualifikasi benda uji
1. Pembuatan benda uji kayu LVL berdasarkan skala penuh (berdasarkan ukuran
sebenarnya) yaitu 52,5 mm x 35 mm x 21 mm.
2. Jumlah sampel yang digunakan berupa benda uji kayu LVL dengan klasifikasi
benda uji masing-masing 6 buah untuk setiap sudut pembebanan.
3. Jenis pengujian yang dilakukan pada penelitian ini antara lain: pengujian
kadar air, berat jenis air dan kuat tumpu.
3.3. Tahapan Metodologi Penelitian
Tahapan metodologi penelitian merupakan urutan-urutan kegiatan yang dilaksanakan
secara sistematis, logis dengan mempergunakan alat bantu ilmiah yang bertujuan
untuk memperoleh kebenaran suatu objek permasalahan.
Secara garis besar pelaksanaan penelitian dengan tahap-tahap sebagai berikut:
a. Tahap 1 : Tahap persiapan awal
b. Tahap 2 : Tahap pemilihan bahan dan peralatan
c. Tahap 3 : Tahap uji pendahuluan
d. Tahap 4 : Tahap pembuatan benda uji kayu LVL dengan variasi sudut 0°, 30°,
45°, 60°, 90°.
e. Tahap 5 : Tahap pemeriksaan kadar air sebelum pengujian.
f. Tahap 6 : Tahap pengujian
g. Tahap 7 : Tahap analisis pengujian
a. Tahap persiapan awal
Semua bahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian disiapkan terlebih
dahulu dalam tahap ini, antara lain: bahan, peralatan, maupun program kerjanya
sehingga penelitian yang akan dilakukan dapat berjalan dengan lancar. Peralatan yang
akan digunakan diperiksa sebelumnya untuk mengetahui kelayakan alat dalam
pelaksanaan penelitian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
b. Tahap Pemilihan Bahan dan Peralatan
Bahan utama penelitian ini adalah kayu Laminated Veneer Lumber (LVL) dengan
dimensi 52,5 mm x 35 mm x 21 mm yang telah dipilih permukaan yang halus, tidak
mempunyai cacat fisik dan tidak mempunyai mata kayu dengan ukuran yang
diisyaratkan. Peralatan yang digunakan adalah gergaji, mistar siku, busur, serta pensil
atau spidol.
c. Tahap Uji pendahuluan
Tahap uji pendahuluan meliputi: uji kuat tumpu. Tujuan dari tahap ini adalah untuk
menentukan kekakuan sampel kayu LVL.
d. Tahap pembuatan benda uji kayu LVL
Terdapat beberapa tahapan yang harus dilakukan untuk mendapatkan benda uji yang
sempurna untuk penelitian ini, antara lain:
1. Pembuatan Spesimen Kayu
Bentuk benda uji digambar pada papan kayu LVL yang telah disiapkan sesuai
pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Pembuatan spesimen kayu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
2. Pembuatan Lubang Sambungan
Setelah kayu dipotong-potong sesuai ukuran maka sampel-sampel kayu dilubangi
dengan mesin bor yang menggunakan mata bor sebesar 7 mm sesuai dengan
ukuran baut yang akan dipakai dalam pengujian. Pengeboran untuk lubang
dilakukan pada jarak 5d dari ujung kayu. d pada penelitian ini adalah diameter
baut yang berukuran 7 mm sehingga jarak 5d menjadi 35 mm.
Gambar 3.3. Proses pengeboran lubang sampel kayu LVL
e. Tahap Pemeriksaan Kadar Air dan Berat Jenis Sebelum Pengujian
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengetahui kadar air dan berat jenis kayu
sebelum pengujian adalah sebagai berikut:
1. Menyiapkan sampel benda uji dengan ukuran 53 mm x 32 mm x 21 mm.
2. Potongan kayu tersebut kemudian dihitung volumenya dan ditimbang sehingga
didapatkan berat awal (Wg)
3. Sampel kayu dikeringkan dalam oven selama 1 jam dengan suhu 100°C
4. Setelah 1 jam sampel kayu diambil dan ditimbang beratnya, didapat berat kayu
setelah kering oven (Wd)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
5. Kadar air dan berat jenis dihitung dengan mengacu pada Persamaan (3.1) dan
(3.2):
Kadar air *桂%邹= (票洒能票若)票若 × 100% (3.1)
Dengan: ω = kadar air (%)
Wo = berat benda uji sebelum dikeringkan (gram)
Wd = berat benda uji setelah kering oven (gram)
Berat jenis (Gm) = 迄揍Ϟ:::*Ϟ嫩屏/Ϟ::邹租 (3.2)
Dimana: 辉= 票洒瓢洒
Dengan: ρ = kerapatan kayu (kg/m3)
Wg = berat kayu basah (kg)
Vg = volume kayu basah (m3)
m = kadar air sampel (%)
f. Tahap Analisis dan Hasil Penelitian
Tahap selanjutnya setelah didapatkan hasil pengujian adalah analisis data untuk
mengetahui besarnya beban dan tegangan saat terjadi patah. Metode yang digunakan
dalap penelitian ini adalah metode eksperimental dan analisis.
Penelitian ini akan mencari besarnya kuat tumpu saat terjadi patah kayu LVL dengan
pembebanan variasi sudut 0°, 30°, 45°, 60°, 90°, setelah itu kekakuan awal dan sudut
pembebanan terhadap serat dibuat grafik hubungan antara kekakuan awal dan sudut
pemmbebanan terhadap serat masing-masing benda uji sehingga dari table tersebut
dapat diketahui alternatif penggunaan sambungan yang data menahan kuat lentur.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Kendala yang mungkin terjadi dalam pengujian antara lain:
1. Baut yang terlebih dahulu rusak dari pada benda uji yang digunakan.
2. Kurangnya ketelitian saat pengujian yang menyebabkan data-data yang
dihasilkan tidak sesuai harapan.
3. Pembuatan benda uji yang tidak sempurna seperti bentuk sudut sampel yang
tidak siku atau permukaan yang tidak merata dan halus.
Kendala-kendala tersebut dapat diantisipasi dengan beberapa langkah antara lain:
1. Memastikan baut yang dipakai masih bagus dan lurus. Berdasarkan jurnal
penelitian Bearing Properties of Shorea Obtusa Beneath a Laterally Loaded
Bolt karya Ali Awaludin (2007) baut tidak mengalami leleh dan benda uji
kayu yang mengalami keretakan awal.
2. Mempersiapkan pengujian dengan matang sesuai dengan dasar teori yang
dipelajari, fokus dan serius dalam penelitian.
3. Membuat bentuk benda uji secara mandiri atau mengamati langsung proses
pembuatan untuk memastikan agar tidak terjadi kesalahan.
Hasil yang diharapkan dalam penelitian ini adalah persamaan empiris dan data kuat
tumpu dengan variasi sudut 0°, 30°, 45°, 60°, 90°. Persamaan empiris dapat
dirumuskan melalui kurva efek sudut pembebanan terhadap serat pada kuat tumpu
kayu dengan berat jenis tertentu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Gambar 3.4. Diagram alir kerangka berpikir
Mulai
Selesai
Persiapan bahan dan peralatan penelitian:
1. Potongan kayu LVL 52,5 mm x 35 mm x 21 mm
2. Baut 7 mm 3. Mesin Bor 4. Alat double-shear bearing test 5. UTM 6. Dial Gauge 7. Timbangan digital dan oven
Pemilihan kayu:
1. Permukaan halus, tidak cacat fisik dan tidak ada mata kayu.
2. Ukuran 52,5 mm x 35 mm x 21 mm
Uji Pendahuluan: Uji Kuat Tumpu Kayu
Pengujian kuat tumpu pada kayu dengan pembebanan dengan variasi sudut: 0°, 30°, 45°,
60°, 90°.
Pemeriksaan kadar air dan berat jenis sebelum pengujian
Pengujian kuat tumpu akibat adanya beban luar dengan pembebanan bertahap
Analisis data hasil penelitian
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user 34
BAB 4
HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Perhitungan Data Pengujian
Data hasil pengujian benda uji yang dilakukan di laboratorium, kemudian di analisis
dengan ketentuan yang diisyaratkan dalam SNI Kayu 2002 tentang Tata Cara
Perencanaan Struktur Kayu Untuk Bangunan Gedung. Sehingga di dapat hasil
perhitungan sebagai berikut:
a. Hasil Perhitungan Data Pengujian Kadar Air Kayu LVL
b. Hasil Perhitungan Data Pengujian Berat Jenis Kayu LVL
c. Hasil Perhitungan Data Pengujian Kuat Tumpu Kayu LVL Dengan Variasi Sudut
Pembebanan 0°, 30°, 45°, 60°, 90° Terhadap Serat Kayu.
4.1.1. Perhitungan Data Pengujian Kadar Air
Berdasarkan hasil pengujian di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta, maka didapat data kadar air kayu LVL seperti di bawah ini:
Diketahui data: p (panjang) = 5,3 cm
t (tebal) = 2,1 cm
b (lebar) = 3,2 cm
Berat awal (Wg) = 14 gram
Berat setelah dioven (Wd) = 12 gram
Kadar air = 2 = (票洒能票若)票若 果100% (4.1)
2 = (DǴ能Dʌ)Dʌ 果100% = 16,667%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
4.1.2. Perhitungan Data Pengujian Berat Jenis
Berdasarkan hasil pengujian di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta, maka didapat data berat jenis kayu LVL seperti di bawah
ini:
Diketahui data: p (panjang) = 5,3 cm
t (tebal) = 2,1 cm
b (lebar) = 3,2 cm
Berat awal (Wg) = 14 gram
Berat setelah dioven (Wd) = 12 gram
· Nilai kerapatan (ρ) 辉= 票洒瓢洒 (4.2) 辉= DǴ脑,ƒ˒ʌ D:呛遣瓶苹D:呛谴屏遣= 393,082诡龟/2脑
· Berat jenis pada kadar air m% 剐屏 = 迄揍D:::�D嫩屏/D::邹租 (4.3) 剐屏 = 脑内脑,:0ʌ揍D:::�D嫩D˒,˒˒I/D::邹租= 0,337 gr/cm3
Apabila nilai G yang diketahui bukan pada kadar air standar tetapi pada kadar air m%
(m lebih kecil dari pada 30), maka prosedur berikut ini dapat dilakukan untuk
menentukan berat jenis kayu pada kadar air 15% dengan Gm dari hasil perhitungan di
atas yaitu 16,667% (SNI-5,2002; ASTM D2395-02).
1. Menentukan berat jenis dasar (Gb) 剐贫= 啤三�D能:,ʌ˒ƒ频啤三邹 , dengan 逛= 脑:能屏脑: (4.4) 逛= 脑:能屏脑: =脑:能D˒,˒˒I脑: = 0,444 剐贫= 啤三�D能:,ʌ˒ƒ频啤三邹 =
:,脑脑I�D能:,ʌ˒ƒ铺:,ǴǴǴ铺:,脑脑I邹 = 0,351 gr/cm3
2. Menentukan berat jenis pada kadar air 15% (G) 剐= 啤闰�D能:,D脑脑啤闰邹 (4.5)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
剐= 啤闰�D能:,D脑脑啤闰邹 = :,脑ƒD�D能:,D脑脑铺:,脑ƒD邹 = 0,368 gr/cm3
Nilai G pada kadar air 15% digunakan untuk menentukan modulus elastisitas lentur
(Ew) dengan Persamaan 4.6. 刮扑 = 16000剐:,I (4.6) 刮扑 = 16000剐:,I = 16000x0,368:,I= 7950,031 MPa
Hasil perhitungan Ew yaitu 7950,031 MPa tidak tercantum dalam nilai kuat acuan
(MPa) berdasarkan atas penilaian secara maksimal pada kadar air 15% yang
ditunjukkan pada Tabel 2.1 sehingga kayu LVL dalam penelitian ini belum dapat
ditentukan klasifikasi kode mutunya dalam SNI-5,2002.
4.2. Pengujian Kuat Tumpu
4.2.1. Hubungan Antara Penurunan dan Beban
Awaludin (2007) dalam Bearing Properties of Shorea Obtusa Beneath a Laterally
Loaded Bolt menjelaskan bahwa kayu dengan pembebanan sejajar terhadap serat
leleh setelah mencapai pembebanan maksimum sehingga beban yang digunakan
untuk evaluasi kuat tumpu menggunakan beban terbesar yang dapat dicapai. Beban
tersebut berada pada posisi Ultimate Load setelah itu garis kurva mengalami
penurunan secara drastis. Sedangkan pada pembebanan tegak lurus sejajar serat
setelah awal keretakan yang ditunjukan dengan Load Decrease pada kurva beban
masih meningkat dengan baik. Gambar kurva tersebut ditunjukkan oleh Gambar 4.1.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
Gambar 4.1. Kurva pengujian pembebanan sejajar dan tegak lurus terhadap serat
Pada penelitian ini beban maksimum yang diperoleh dari pengujian dengan sudut
pembebanan 0° atau sejajar terhadap serat diperoleh dari Sampel E1 yang dapat
menerima beban sebesar 500 kg dengan Ultimate Load pada penurunan 0,015 mm
seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2. Grafik hubungan penurunan dan beban Sampel E1 (sudut 0°)
0
100
200
300
400
500
600
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
Beba
n (k
g)
Penurunan (mm)
Sampel E1
Ultimate Load
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
Sampel A3 dengan sudut pembebanan 90° atau tegak lurus terhadap serat
menunjukkan bahwa beban yang dapat diterima pada saat Load Decrease adalah
275kg dengan penurunan 0,015 mm seperti yang diilustrasikan pada Gambar 4.3.
Nilai beban yang meningkat setelah terjadi awal keretakan tidak dapat digunakan
untuk perhitungan kuat tumpu karena kenaikan nilai beban setelah awal keretakan
tergantung pada kondisi pengujian.
Gambar 4.3. Grafik hubungan penurunan beban Sampel A3 (sudut 90°)
4.2.2. Perhitungan Data Pengujian Kuat Tumpu
Berdasarkan hasil pengujian di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta, maka didapat data-data berupa beban maksimum dan
penurunan yang diderita benda uji kayu LVL. Dengan data tersebut dan dengan data-
data lain dapat dihitung nilai kuat tumpu dari benda uji kayu LVL. Perhitungan kuat
tumpu kayu LVL menggunakan Persamaan (4.7), di bawah ini contoh perhitungan
benda uji ke-1 (A1).
Diketahui data: P (beban) = 268,75 kg = 2687,5 N
d (diameter baut) = 7 mm
t (tebal kayu) = 21 mm
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
Beba
n (k
g)
Penurunan (mm)
Sampel A3
Load Decrease
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
Kuat Tumpu (Fe) = 6聘铺� 棺/22ʌ (4.7)
Fe = 6聘铺� = ʌ˒0I,ƒ屁I屏屏铺ʌD屏屏 = 18,282棺/22ʌ = 182,82诡龟/规2ʌ
Tabel 4.1. Hasil perhitungan kuat tumpu kayu LVL
No Jenis No
Sampel
Kuat Tumpu (Fe)
N/mm2
Kuat Tumpu Rata-rata N/mm2
1 Kayu LVL sudut pembebanan 90°
A1 18.282
17.361
A2 13.605 A3 18.707 A4 20.408 A5 16.156 A6 17.007
2 Kayu LVL sudut pembebanan 60°
B1 16.156
17.290
B2 17.857 B3 17.857 B4 16.156 B5 17.007 B6 18.707
3 Kayu LVL sudut pembebanan 45°
C1 23.810
21.259
C2 21.259 C3 22.109 C4 17.857 C5 21.259 C6 21.259
4 Kayu LVL sudut pembebanan 30°
D1 15.306
20.479
D2 22.109 D3 17.007 D4 22.109 D5 22.534 D6 23.810
5 Kayu LVL sudut pembebanan 0°
E1 34.014
28.841
E2 30.612 E3 21.684 E4 29.762 E5 28.061 E6 28.912
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
4.2.3. Perbandingan Hubungan Antara Pengujian dan Estimasi Kuat Tumpu
Gambar 4.4. Perbandingan pengujian dan estimasi kuat tumpu untuk pembebanan
sejajar arah serat
Kayu LVL ini mempunyai nilai kuat tumpu yang lebih tinggi dari pada kayu alami
dengan berat jenis yang sama dengan kayu LVL yaitu 0,337 gr/cm. Pada Gambar 4.4
di atas menunjukkan bahwa nilai kuat tumpu searah serat pada sampel kayu LVL
lebih tinggi dibandingkan estimasi yang diberikan oleh NDS, Eurocode 5, Hirai dan
pengujian Ali Awaludin. Nilai kuat tumpu yang dihasilkan mendekati estimasi kuat
tumpu dari NDS. NDS memberikan rumus kuat tumpu untuk pembebanan sejajar
arah serat dengan Persamaan (4.8) di bawah ini.
Fe// = 77,25G N/mm2 (4.8)
NDS Eurocode 5 Hirai Ali Awaludin Pengujian Kayu LVL
0,337
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
Gambar 4.5. Perbandingan pengujian dan estimasi kuat tumpu untuk pembebanan
tegak lurus arah serat
Pada gambar grafik di atas menunjukkan bahwa nilai kuat tumpu tegak lurus arah
serat pada sampel kayu LVL lebih tinggi dibandingkan estimasi yang diberikan oleh
NDS, Hirai dan pengujian Ali Awaludin. Namun nilai-nilai kuat tumpu tersebut lebih
rendah dibandingkan dengan nilai yang diberikan oleh Eurocode. Kuat tumpu yang
dihasilkan dari sampel pengujian penelitian ini berada diantara kuat tumpu yang
diestimasikan oleh Eurocode dan NDS. Persamaan (4.9) dan (4.10) di bawah ini
adalah persamaan yang disarankan oleh Eurocode dan NDS.
Fe^ = 0ʌ�D能:,:D聘邹啤�:,内嫩:,:Dƒ聘邹 N/mm2 (4.9)
Fe^ = 212G1,45d-0,5 N/mm2 (4.10)
NDS Eurocode 5 Hirai Ali- Initial crack Ali- 5 mm embedment Ali - Offset method Pengujian Kayu LVL
0,337
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
Gambar 4.6. Efek sudut pembebanan terhadap serat pada kuat tumpu
Nilai kuat tumpu sejajar serat (Fe//) dan tegak lurus serat (Fe^) yang diperoleh pada
pengujian Ali Awaludin masing-masing 57,30 N/mm2 dan 34,37 N/mm2. Pada Gambar
4.6 di atas menunjukkan bahwa kuat tumpu yang dihasilkan oleh kayu Laminated
Veneer Lumber (LVL) lebih kecil dibandingkan dengan nilai kuat tumpu kayu Shorea
Obtusa dalam pengujian Ali Awaludin. Hal ini disebabkan karena berat jenis dari
kayu LVL yaitu 0,337 gr/cm3 lebih kecil dari pada berat jenis kayu Shorea Obtusa
yaitu 0,86 gr/cm3. Titik-titik kuat tumpu yang dihasilkan kayu LVL menyerupai
bentuk garis Persamaan (4.11) dari Hankinson yaitu:
*乒崎� �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 N/mm2 (4.11)
Pengujian Ali Awaludin Ehlbeck dan Werner Hankinson, m=2.0 Pengujian LVL
FeLVL dengan rumus Ahlbeck dan Werner FeLVL dengan rumus Hankinson
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
Sekalipun garis Persamaan (4.8) mendekati titik-titik kuat tumpu kayu LVL namun
tingkat akurasi dari persamaan tersebut masih belum cukup. Oleh karena itu, perlu
adanya modifikasi dalam Persamaan Hankinson dengan penambahan konstanta untuk
mendapatkan hasil yang lebih akurat. Nilai konstanta yang dicoba dalam perhitungan
antara lain 0,96; 0,965; 0,97; 0,975; dan 0,98. Perhitungan untuk mendapatkan
konstanta diuraikan dengan cara berikut ini.
Diketahui: Persamaan Hankinson *ƼĖ = �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎
G = 0,337
d = 7 mm
Fe//LVL = 28,841 N/mm2
Fe^LVL = 17,361 N/mm2
1. Contoh perhitungan kuat tumpu kayu LVL pada sudut 0°, 30°, 45°, 60°, 90°
dengan rumus Hankinson.
a. Kuat tumpu a = 0° *ƼĖ = �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 *Ƽ0° = ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜:嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜: *Ƽ0° = 28,841 N/mm2
b. Kuat tumpu a = 30° *ƼĖ = �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 *Ƽ30° = ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜脑:嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜脑: *Ƽ30° = 24,750 N/mm2
c. Kuat tumpu a = 45° *ƼĖ = �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 *Ƽ45° = ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜Ǵƒ嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜Ǵƒ *Ƽ45° = 21,675 N/mm2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
d. Kuat tumpu a = 60° *ƼĖ = �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 *Ƽ60° = ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜˒ :嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜˒ : *Ƽ60° = 19,270 N/mm2
e. Kuat tumpu a = 90° *ƼĖ = �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 *Ƽ90° = ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜内:嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜内: *Ƽ90° = 17,361 N/mm2
2. Contoh perhitungan kuat tumpu kayu LVL pada sudut 0°, 30°, 45°, 60°, 90°
dengan penambahan konstanta 0,96 pada rumus Hankinson.
a. Kuat tumpu a = 0° *ƼĖ = 0,96 �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 *Ƽ0° = 0,96 ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜:嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜: *Ƽ0° = 27,687 N/mm2 b. Kuat tumpu a = 30° *ƼĖ = 0,96 �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 *Ƽ30° = 0,96 ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜脑:嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜脑: *Ƽ30° = 23,759 N/mm2 c. Kuat tumpu a = 45° *ƼĖ = 0,96 �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 *Ƽ45° = 0,96 ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜Ǵƒ嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜Ǵƒ *Ƽ45° = 20,808 N/mm2
d. Kuat tumpu a = 60° *ƼĖ = 0,96 �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
*Ƽ60° = 0,96 ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜˒ :嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜˒ : *Ƽ60° = 18,508 N/mm2
e. Kuat tumpu a = 90° *ƼĖ = 0,96 �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎 *Ƽ90° = 0,96 ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜内:嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜内: *Ƽ90° = 16,667 N/mm2
Selanjutnya untuk data perhitungan konstanta persamaan kuat tumpu tercantum pada
Tabel 4.2 sebagai berikut:
Tabel 4.2. Data analisis konstanta persamaan kuat tumpu
No Sudut
(°)
Konstanta 0,96
(N/mm2)
Konstanta 0,965
(N/mm2)
Konstanta 0,97
(N/mm2)
Konstanta 0,975
(N/mm2)
Konstanta 0,98
(N/mm2) 1 0 27.687 27.831 27.975 28.120 28.264 2 5 27.549 27.692 27.836 27.979 28.123 3 10 27.146 27.287 27.429 27.570 27.711 4 15 26.513 26.651 26.789 26.927 27.065 5 20 25.699 25.833 25.967 26.101 26.235 6 25 24.763 24.892 25.021 25.150 25.279 7 30 23.759 23.883 24.007 24.131 24.254 8 35 22.740 22.859 22.977 23.096 23.214 9 40 21.746 21.859 21.973 22.086 22.199
10 45 20.808 20.916 21.025 21.133 21.241 11 50 19.947 20.051 20.155 20.259 20.363 12 55 19.178 19.278 19.378 19.478 19.578 13 60 18.508 18.605 18.701 18.798 18.894 14 65 17.942 18.036 18.129 18.223 18.316 15 70 17.481 17.572 17.663 17.754 17.845 16 75 17.123 17.212 17.302 17.391 17.480 17 80 16.869 16.957 17.045 17.133 17.221 18 85 16.717 16.804 16.891 16.978 17.065 19 90 16.667 16.753 16.840 16.927 17.014
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
4.2.4. Koefisien Penyimpangan Hasil Data
Untuk mengetahui tingkat akurasi tertinggi pada data-data yang disajikan dalam
Tabel 4.2 maka perlu dihitung nilai koefisien penyimpangan yang berbentuk
Persamaan (4.12) berikut:
怪= ∑ D仆呻平妮ú平妮D 释试仆腮能仆散守潜ú 恃D ʌ世 (4.12)
Dengan:
M = koefisien penyimpangan 裹呻 = Rata-rata hasil uji kuat tumpu kayu LVL
yi = Hasil uji kuat tumpu kayu LVL
yp = Kuat tumpu prediksi
n = jumlah hasil uji
Contoh perhitungan koefisien penyimpangan untuk konstanta 0,96 dilakukan dengan
menggunakan Tabel 4.3 sebagai berikut:
Tabel 4.3. Koefisien Penyimpangan Konstanta 0,96
No a yi yp (yi -yp) (yi -yp)2 试仆腮能仆散守潜ú 释试仆腮能仆散守潜ú 恃D ʌ世
1 0 34.014 27.687 6.327 40.025 1.334 1.155 2 0 30.612 27.687 2.925 8.557 0.285 0.534 3 0 21.684 27.687 -6.003 36.041 1.201 1.096 4 0 29.762 27.687 2.075 4.305 0.143 0.379 5 0 28.061 27.687 0.374 0.140 0.005 0.068 6 0 28.912 27.687 1.224 1.499 0.050 0.224 7 30 15.306 23.759 -8.453 71.459 2.382 1.543 8 30 22.109 23.759 -1.651 2.725 0.091 0.301 9 30 17.007 23.759 -6.753 45.599 1.520 1.233 10 30 22.109 23.759 -1.651 2.725 0.091 0.301 11 30 22.534 23.759 -1.225 1.502 0.050 0.224 12 30 23.810 23.759 0.050 0.003 0.000 0.009
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
47
Tabel 4.3 (Lanjutan)
No a yi yp (yi -yp) (yi -yp)2 试仆腮能仆散守潜ú 释试仆腮能仆散守潜ú 恃D ʌ世
13 45 23.810 20.808 3.002 9.011 0.300 0.548 14 45 21.259 20.808 0.451 0.203 0.007 0.082 15 45 22.109 20.808 1.301 1.693 0.056 0.238 16 45 17.857 20.808 -2.951 8.706 0.290 0.539 17 45 21.259 20.808 0.451 0.203 0.007 0.082 18 45 21.259 20.808 0.451 0.203 0.007 0.082 19 60 16.156 18.508 -2.352 5.532 0.184 0.429 20 60 17.857 18.508 -0.651 0.424 0.014 0.119 21 60 17.857 18.508 -0.651 0.424 0.014 0.119 23 60 17.007 18.508 -1.502 2.255 0.075 0.274 24 60 18.707 18.508 0.199 0.040 0.001 0.036 25 90 18.282 16.667 1.616 2.610 0.087 0.295 26 90 13.605 16.667 -3.061 9.371 0.312 0.559 27 90 18.707 16.667 2.041 4.165 0.139 0.373 28 90 20.408 16.667 3.741 13.999 0.467 0.683 29 90 16.156 16.667 -0.510 0.260 0.009 0.093 30 90 17.007 16.667 0.340 0.116 0.004 0.062 裹呻 21.046 Σ 12.111
Maka nilai M adalah:
怪= ∑ D仆呻平妮ú平妮D 释试仆腮能仆散守潜ú 恃D ʌ世 怪= DʌD,:Ǵ˒果12,111 = 0,575447596
Perkiraan yang sempurna dapat diketahui dengan nilai 0 < M < 1. Apabila M > 1
maka perkiraan suatu fungsi sangat jelek. Koefisien penyimpangan ini juga dapat
digunakan untuk memilih suatu persamaan dari beberapa alternative yang ada.
Persamaan yang dipilih dari beberapa alternative tersebut adalah persamaan yang
mempunyai nilai koefisien penyimpangan terkecil.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
48
Perhitungan koefisien penyimpangan pada konstanta persamaan yang lainnya
dilakukan dengan cara yang sama dan dihasilkan niali-nilai seperti pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4. Hasil perhitungan antara konstanta dan koefisien penyimpangan
No Konstanta, C Koefisien
Penyimpangan, M 1 0,960 0.575447596 2 0,965 0.574094988 3 0,970 0.573610534 4 0,975 0.575704038 5 0,980 0.579516986
Selanjutnya nilai konstanta dan koefisien penyimpangan yang telah didapatkan
disajikan dalam grafik pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7. Grafik hubungan koefisien penyimpangan dengan konstanta
Gambar 4.7 menunjukkan bahwa konstanta 0,97 memiliki koefisien penyimpangan
terkecil yaitu 0,573610534 maka konstanta 0,97 yang paling mendekati data-data
kuat tumpu kayu LVL. Jadi, konstanta yang dapat diambil untuk memodifikasi
persamaan Hankinson adalah 0,97.
0.572
0.573
0.574
0.575
0.576
0.577
0.578
0.579
0.58
0.96 0.965 0.97 0.975 0.98
Koef
isie
n Pe
nyim
pang
an, M
Konstanta, C
Nilai akurasi terhadapkonstanta
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
49
Gambar 4.8. Grafik hubungan kuat tumpu dan pembebanan sudut terhadap serat
Pada Grafik 4.8 ditunjukan bahwa nilai kuat tumpu mengalami penurunan
sebagaimana perubahan dari sudut sejajar serat ke sudut tegak lurus terhadap serat.
Nilai kuat tumpu yang didapatkan dari analisis diplotkan pada Gambar 4.8 untuk
mendapatkan perkiraan garis persamaan yang sesuai. Garis persamaan 0,97
Hankinson didapatkan dengan cara mengalikan persamaan Hankinson dengan
konstanta 0,97 yang merupakan nilai yang mewakili data-data Pengujian Kayu LVL.
Oleh karena itu, persamaan yang mewakili data pengujian kuat tumpu sampel kayu
LVL adalah:
*ƼĖ � e,nl �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂品泼ǎ潜崎 (4.13)
4.2.5. Contoh Perhitungan Desain Sambungan
Sambungan seperti gambar di bawah tersusun dari kayu LVL Falcata / sengon dengan
berat jenis 0,337 gr/cm3, Fe// = 28,841 N/mm2, Fe^ = 17,361 N/mm2. Penamaan
batang 1 sampai batang 5 menjelaskan letak batang yang disambung. Batang yang
terletak paling depan adalah batang 1, sedangkan yang paling belakang adalah batang
5. Apabila diameter baut yang dipergunakan adalah 7 mm sebanyak dua buah.
0
10
20
30
40
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Kuat
Tum
pu, F
e (N
/mm
2 )
Sudut Pembebanan Terhadap Serat , a, (Degree)
Kuat tumpusampel kayu LVL
Kuat tumpu kayuLVL dengan rumus0,97 HankinsonKuat tumpu kayuLVL dengan rumusHankinson
e,nl 健胶//健胶̂健胶//饺Ǯș弥疥十健胶̂礁侥饺弥疥
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
50
Cek apakah sambungan mampu mendukung beban-beban yang bekerja. Gunakan
faktor waktu l = 0,8 dan faktor koreksi sambungan bernilai satu.
Gambar 4.9. Sambungan kayu LVL
Gambar 4.10. Potongan A-A
Penyelesaian:
Menghitung tahanan lateral acuan satu baut (Z)
a. Sambungan dua irisan antara batang 1 dengan batang 2 (1-2-1)
D = 7 mm a = 45° Fyb = 320 N/mm2
ts = 35 mm tm = 35 mm
Kuat tumpu kayu dengan berat jenis 0,337 gr/cm3.
Dengan rumus 0,97 Hankinson Fes45° : *Ƽ滚ij爱�e,nl �弱//�弱̂�弱//ǎ平ú潜崎嫩�弱̂ 品泼ǎ潜崎
A
A
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
51
*Ƽ滚45° = 0,97 ʌ0,0ǴD铺DI,脑˒Dʌ0,0ǴDǎ平ú潜Ǵƒ嫩DI,脑˒D品泼ǎ潜Ǵƒ *Ƽ滚45° = 0,97 ƒ::,I:内DǴ,ǴʌD嫩0,˒0D *Ƽ滚45° = 21,024 N/mm2
Fem// = 28,841 N/mm2
Tahanan lateral acuan satu baut (Z) pada sambungan dua irisan yang menyambung 3
komponen.
Rt = �三�丧 =
脑ƒ脑ƒ = 1
Re = �弱三�弱丧 =
ʌ0,0ǴDʌD,:ʌǴ = 1,372
Kq = 1 + �凰360°⁄ 邹 = 1 + �45 360°⁄ 邹 = 1,125
Mode kelelehan Im 广= :,0脑劈�三�弱三匹晌 = :,0脑铺I铺脑ƒ铺ʌ0,0ǴDD,Dʌƒ = 5213,171 N
Mode kelelehan Is 广= D,˒˒劈�丧�弱丧匹晌 = D,˒˒铺I铺脑ƒ铺ʌD,:ʌǴD,Dʌƒ = 7600,41 N
Mode kelelehan IIIs 诡Ǵ = �− 1邹+ 瞬ʌ�D嫩片弱邹片弱 + �色闰�ʌ嫩片弱邹劈潜脑�弱三�丧潜
诡Ǵ = �− 1邹+ 瞬ʌ�D嫩D,脑Iʌ邹D,脑Iʌ + 脑ʌ:�ʌ嫩D,脑Iʌ邹I潜脑铺ʌ0,0ǴD铺脑ƒ潜 诡Ǵ = 0,952 广= ʌ,:0瓶浅劈�丧�弱三�ʌ嫩片弱邹匹晌 = ʌ,:0铺:,内ƒʌ铺I铺脑ƒ铺ʌ0,0ǴD�ʌ嫩D,脑Iʌ邹D,Dʌƒ = 3111,385 N
Mode kelelehan IV 广= 足ʌ,:0劈潜匹晌 卒瞬ʌ�弱三�色闰脑�D嫩片弱邹 = 足ʌ,:0铺I潜D,Dʌƒ 卒瞬ʌ铺ʌ0,0ǴD铺脑ʌ:脑�D嫩D,脑Iʌ邹 = 4614,091 N
Z (N) Mode Kelelehan 5213,171 Im 7600,41 Is
3111,385 IIIs 4614,091 IV
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
52
b. Sambungan dua irisan antara batang 2 dengan batang 3 (2-3-2)
D = 7 mm a = 45° Fyb = 320 N/mm2
ts = 35 mm tm = 35 mm
Kuat tumpu kayu dengan berat jenis 0,337 gr/cm3.
Fem45° = 21,024 N/mm2
Fes// = 28,841 N/mm2
dengan cara yang sama pada perhitungan sambungan (a) maka didapatkan hasil:
Z (N) Mode Kelelehan 3800,205 Im 10426,342 Is 2923,109 IIIs
* 3939,478 IV
*moda kelelehan ini tidak mungkin terjadi
c. Sambungan dua irisan antara batang 3 dengan batang 2 (3-2-3)
D = 7 mm a = 45° Fyb = 320 N/mm2
ts = 35 mm tm = 35 mm
Kuat tumpu kayu dengan berat jenis 0,337 gr/cm3. *Ƽ滚45° = 21,024 N/mm2
Fem// = 28,841 N/mm2
dengan cara yang sama pada perhitungan sambungan (a) maka didapatkan hasil:
Z (N) Mode Kelelehan 5213,171 Im 7600,41 Is
3111,385 IIIs 4614,091 IV
*moda kelelehan ini tidak mungkin terjadi
Jadi, tahanan lateral acuan adalah 3111,385 N (Nilai terkecil diantara a, b, dan c)
Menentukan tahanan lateral acuan ijin sambungan (Zu)
Zu ≤ fZ.l.nf.Z
Zu ≤ 0,65 x 0,8 x 2 x 3111,385= 3235,84 N (> 3 kN atau 2 kN)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
53
4.3. Pembahasan
4.3.1. Kadar Air
Banyaknya kandungan air pada kayu bervariasi tergantung dari suhu dan kelembaban
udara disekitarnya dan tergantung dari jenis kayu. Kadar air besarnya bervariasi
menurut jenis kayu dan perbedaan umur kayu. Kayu dari mulai ditebang sampai siap
dibuat produk akan mengalami penurunan kadar air. Kadar air kering udara di
Indonesia berkisar antara 12% sampai 18% atau rata-rata 15%.
Berdasarkan hasil pengujian diperoleh nilai kadar air rata-rata kayu LVL adalah
16,667%. Sehingga dalam pengujian ini, kondisi kayu LVL yang digunakan dan telah
memenuhi syarat kering udara.
4.3.2. Berat Jenis
Faktor yang mempengaruhi berat jenis kayu antara lain tempat tumbuh dan iklim,
letak geografis dan spesies serta letak bagian kayu. Berat jenis kayu berkisar antara
0,2 gr/cm3 hingga 1,28 gr/cm3. Makin besar berat jenis kayu, umumnya makin kuat
pula kayunya dan semakin kecil berat jenis kayu, akan berkurang pula kekuatannya.
Berdasarkan hasil pengujian diperoleh nilai berat jenis kayu LVL 0,337 gr/cm3.
Sehingga kayu LVL yang digunakan termasuk kelas ringan.
4.3.3. Kuat Tumpu
Kuat tumpu kayu tergantung pada diameter pengikat, berat jenis, dan sudut
pembebanan terhadap serat. Kuat tumpu diperoleh dengan cara membagi beban
tumpu dengan luas bidang tekan yaitu diameter baut 7 mm dikalikan dengan tebal
kayu yaitu 35 mm.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
54
Berdasarkan hasil pengujian diperoleh nilai kuat tumpu kayu terbesar berada pada
sudut pembebanan 0° dengan rata-rata 28,841 N/mm2 dan menurun pada setiap
peningkatan sudutnya. Pengujian pada sudut pembebanan 30°, 45°, 60°, 90° dan nilai
kuat tumpu rata-ratanya masing-masing 20,479 N/mm2; 21,259 N/mm2; 17,290
N/mm2; 17,361 N/mm2. Penurunan nilai yang kurang sempurna disebabkan karena
kurang ketelitian dalam pengujian dan pembuatan benda uji yang belum sempurna
misalnya pemotongan sampel yang belum halus.
Garis persamaan dari data-data kuat tumpu mendekati persamaan Hankinson namun
perlu adanya modifikasi dalam persamaan Hankinson dengan menambahkan
konstanta untuk mendapatkan akurasi yang lebih tinggi. Alternative konstanta yang
dicoba antara lain 0,96; 0,965; 0,97; 0,975; 0,98 sehingga didapatkan konstanta 0,97
sebagai konstanta yang paling mewakili data-data hasil pengujian. Hal tersebut
dibuktikan dengan koefisien penyimpangan sebesar 0,573610534. Jadi, nilai kuat
tumpu terhadap sudut dapat dicari dengan persamaan : *ƼĖ = 0,97 *乒//*乒̂*乒//滚轨柜ʌĖ + *乒̂规跪滚ʌĖ
Nilai kuat tumpu terhadap sudut serat dinyatakan dengan Fea, a adalah sudut
pembebanan terhadap serat, Fe// adalah kuat tumpu sejajar arah serat, dan Fe^ adalah
kuat tumpu tegak lurus arah serat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user 55
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu
sebagai berikut:
1. Karakteristik sifat mekanik kayu LVL dengan bahan dasar 100% kayu sengon
adalah sebagai berikut:
a. Kayu LVL yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai kadar air
16,667%. Pada umumnya kayu alami Indonesia mempunyai kadar air antara
12% sampai 18% atau rata-rata 15%.
b. Dari hasil penelitian di laboratorium kayu LVL yang digunakan mempunyai
berat jenis 0,337 gr/cm3.
2. Karakteristik sifat mekanik kayu LVL pada pengujian kuat tumpu dengan variasi
sudut 0°, 30°, 45°, 60°, dan 90° adalah sebagai berikut:
a. Pola keretakan yang terjadi pada saat kayu mengalami desakan mengikuti
arah seratnya.
b. Kayu LVL mempunyai nilai berat jenis yang kecil yaitu 0,337 gr/cm3 namun
kayu ini mempunyai nilai kuat tumpu yang cukup tinggi.
c. Berdasarkan hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa nilai kuat tumpu
semakin menurun dengan perubahan sudut dari sejajar ke tegak lurus terhadap
arah serat sehingga sudut 0° memiliki nilai kuat tumpu tertinggi dibandingkan
dengan sudut serat lainnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
56
d. Nilai kuat tumpu terhadap serat dapat dicari dengan rumus: �Ǵú = 0,97 �乒//�乒̂�乒//滚轨柜挠ú + �乒̂规跪滚挠ú
5.2. Saran
Beberapa saran yang berhubungan dengan pelaksanaan penelitian yang telah
dilakukan yang mungkin dapat bermanfaat, antara lain:
1. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai teknik-teknik pengujian kuat tumpu dengan
metode Eurocode 5, NDS, dan Hirai.
2. Pada penelitian ini sudut pembebanan bervariasi antara 0°, 30°, 45°, 60°, dan 90°
maka perlu penelitian lebih lanjut mengenai sudut-sudut pembebanan terhadap
serat yang lainnya agar hasil penelitian menjadi lebih mendetail.
3. Kecepatan alat UTM yang dipakai dalam penelitian ini sebaiknya diatur terlebih
dahulu agar memudahkan dalam pengujian dan memberikan ketepatan angka
penurunan dengan lebih jelas pada saat pembacaan grafik hubungan antara beban
dan penurunan.
4. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai pengujian dengan bahan yang berbeda
misalnya ukuran baut yang lebih besar atau pengujian dengan bahan dasar kayu
LVL dari campuran kayu sengon dan karet atau 100% karet.
Recommended