pengaruh variasi sudut serat pada kuat tumpu kayu laminated

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


commit to user

ii

HALAMAN PERSETUJUAN





SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :


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


commit to user

iii

HALAMAN PENGESAHAN





SKRIPSI

Disusun Oleh :


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


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)


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.


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.


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


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.


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.


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).


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.


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)


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


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


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


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


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.


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)


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


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.


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.


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)


commit to user

16


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



commit to user

17


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.



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.


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.


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.


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.


tegak lurus arah serat


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


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


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.


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)


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


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


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.


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


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)


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.


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.


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


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%


commit to user

35

4.1.2. Perhitungan Data Pengujian Berat Jenis


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)


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.


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


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


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


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


B1 16.156

17.290

B2 17.857 B3 17.857 B4 16.156 B5 17.007 B6 18.707


C1 23.810

21.259

C2 21.259 C3 22.109 C4 17.857 C5 21.259 C6 21.259


D1 15.306

20.479

D2 22.109 D3 17.007 D4 22.109 D5 22.534 D6 23.810


E1 34.014

28.841

E2 30.612 E3 21.684 E4 29.762 E5 28.061 E6 28.912


commit to user

40

4.2.3. Perbandingan Hubungan Antara Pengujian dan Estimasi Kuat Tumpu


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


commit to user

41


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


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


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


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


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


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


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.


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


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


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


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


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)


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.


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.


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.


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.

Documents

pengaruh variasi sudut serat pada kuat tumpu kayu laminated