Sifat Fisis Kayu
Hasil perhitungan nilai rata-rata sifat fisis dari kayu terap (Artocarpus odoratissimus) dapat dilihat pada Tabel 3. Nilai berat jenis kayu terap
dihitung dengan kondisi berat kering oven (BKO).
Tabel 3. Nilai rata-rata sifat fisis
Jenis Pengujian Nilai Rata-Rata
Kadar Air (%) 12,66
Berat Jenis 0,33
Kerapatan (g/cm3) 0,35
Kadar air (KA) kayu merupakan banyaknya air yang terdapat dalam kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanurnya (Sari, 2013).
Berdasarkan hasil pengujian kadar air kayu, diperoleh nilai rata-rata kadar air kayu terap yaitu sebesar 12,66% dengan nilai kadar air paling tinggi yaitu sebesar 15,01% dan yang paling rendah yaitu sebesar 11,5%. Dari hasil penelitian yang dilakukan menunjukkan nilai kadar air kayu terap telah mencapai kadar air kering udara yaitu sebesar 5 – 20% (Susanto, 2017). Kondisi seperti ini akan membuat kekuatan kayu meningkat karena saat air dikeluarkan dari dinding sel, molekul-molekul berantai panjang bergerak saling mendekat dan menjadi terikat lebih kuat (Idris et al., 2019).
Nilai kerapatan kayu dapat menggambarkan kekuatan kayu dimana nilai tersebut berbanding lurus, dengan semakin besarnya nilai kerapatan suatu kayu maka kayu tersebut akan semakin kuat (Sadiyo et al., 2012). Berdasarkan hasil pengujian berat jenis kayu, diperoleh nilai rata-rata berat jenis kayu terap yaitu sebesar 0,33 dengan nilai berat jenis paling tinggi yaitu sebesar 0,38 dan yang paling rendah yaitu sebesar 0,26. Dari penelitian yang dilakukan Andara (2014) nilai rata-rata berat jenis kayu terap sebesar 0,31. Berdasarkan nilai berat jenis kayu, kayu terap masuk ke dalam kelas kuat IV, hal ini tidak jauh berbeda dengan pernyataan P3HH et al (2008) bahwa kayu terap masuk ke dalam kelas kuat III-IV.
Berdasarkan hasil pengujian kerapatan kayu, diperoleh nilai rata-rata kerapatan kayu terap yaitu sebesar 0,35 g/cm3 dengan nilai kerapatan paling tinggi yaitu sebesar 0,40 g/cm3 dan yang paling rendah yaitu sebesar 0,26 g/cm3. Dari
21
penelitian yang dilakukan Andara (2014) nilai rata-rata kerapatan kayu terap sebesar 0,35 g/cm3. Haygreen dan Bowyer (1996) menjelaskan bahwa dua ciri fisik kerapatan dan berat jenis digunakan untuk menerangkan massa suatu bahan persatuan volume. Ciri-ciri ini umumnya digunakan dalam hubungannya dengan semua tipe bahan. Pada kayu kecil bebas cacat umumnya peningkatan berat jenis dan kerapatan kayu berbanding lurus dengan kekuatannya.
Sifat Mekanis Kayu
Berdasakan penelitian yang dilakukan hasil perhitungan nilai rata-rata sifat mekanis kayu terap (Artocarpus odoratissimus) yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4. menahan beban searah sejajar serat kayu (FPL, 2010). Berdasarkan hasil pengujian kuat tekan sejajar serat kayu, diperoleh nilai rata-rata kuat tekan sejajar serat kayu terap yaitu sebesar 207 kgf/cm2 dengan nilai yang paling rendah sebesar 129 kgf/cm2 dan yang paling tinggi sebesar 257 kgf/cm2. Berdasarkan petunjuk praktis sifat-sifat dasar jenis kayu Indonesia P3HH et al (2008) bahwa kayu terap masuk ke dalam kelas kuat III-IV. Nilai kekuatan tekan sejajar serat kayu yang diperoleh pada penelitian ini umumnya tidak mencapai pada nilai yang terdapat dalam petunjuk praktis sifat-sifat dasar jenis kayu Indonesia yaitu 225,35 - 339,23 kgf/cm2 (P3HH et al., 2008). Hal ini disebabkan karena nilai berat jenis kayu terap pada penelitian ini rataannya lebih rendah dibandingkan yang terdapat dalam petunjuk praktis sifat-sifat dasar jenis kayu Indonesia P3HH et al (2008).
Semakin tinggi nilai kerapatan dan berat jenis kayu maka nilai kekuatan
tekan dan tarik maksimum dan sejajar serat akan semakin tinggi pula (Susanto, 2017), hal ini disebabkan karena perbedaan tempat tumbuh suatu pohon
dapat membuat kayu memiliki berat jenis dan kerapatan kayu yang berbeda walaupun pada jenis kayu yang sama. Banyak faktor yang dapat mempengaruhi
22
perbedaan berat jenis antara lain adalah tempat tumbuh, iklim, lokasi geografis, dan spesies. Faktor-faktor yang berhubungan dengan tempat tumbuh sebagian besar ditentukan oleh tinggi tempat tumbuh, kemiringan, tipe tanah, komposisi tegakan, dan garis lintang. Semua faktor ini dapat mempengaruhi ukuran dan ketebalan dinding sel sehingga nilai berat jenis dapat berbeda apabila tempat tumbuh pohon suatu jenis kayu berbeda (Shmulsky dan Jones, 2011).
Kuat tarik sejajar serat kayu adalah tegangan maksimum yang diterima oleh kayu dari pengujian dengan gaya tarik yang diterapkan pada arah sejajar serat kayu (FPL, 2010). Berdasarkan hasil pengujian kuat tarik sejajar serat kayu, diperoleh nilai rata-rata kuat tarik sejajar serat kayu terap yaitu sebesar 365 kgf/cm2 dengan
nilai yang paling rendah sebesar 144 kgf/cm2 dan yang paling tinggi sebesar 586 kgf/cm2. Pada pengujian ini nilai tarik sejajar serat kayu terap tidak tersedia
dalam petunjuk praktis sifat-sifat dasar jenis kayu Indonesia P3HH et al (2008) sehingga tidak dapat dibandingkan. Berdasarkan hasil penelitian yang didapatkan bahwa nilai kuat tarik sejajar serat memiliki hubungan dengan nilai kuat tekan sejajar serat. Sehingga, semakin tinggi nilai berat jenis dan kerapatan kayu maka kekuatan pada kayu dalam menahan beban tarik dan tekan sejajar serat akan semakin tinggi begitu juga sebaliknya, akan tetapi pernyataan tersebut tidak selalu berbanding lurus. Hal tersebut dibuktikan oleh Sucahyo (2010) dalam penelitiannya pada kayu rasmala bahwa berat jenis bukanlah merupakan satu-satunya variabel utama semata dalam menentukan kekuatan suatu jenis kayu. Walaupun secara umum terdapat tendensi yang sangat kuat bahwa kerapatan berbanding lurus dengan kekuatan kayu. Oleh karena itu dapat dinyatakan bahwa kekuatan tarik dan tekan sejajar serat kayu dapat juga dipengaruhi oleh kadar air, struktur anatomi, dan kuat tidaknya ikatan antar sel-sel penyusun kayu.
Kekuatan geser adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya - gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut turut bergeser dari bagian lain didekatnya (Malau et al., 2018). Berdasarkan hasil pengujian kekuatan geser sejajar serat kayu, diperoleh nilai rata-rata kekuatan geser sejajar serat kayu terap yaitu sebesar 67 kgf/cm2 dengan nilai yang paling rendah sebesar 56 kgf/cm2 dan yang paling tinggi sebesar 82 kgf/cm2. Nilai kekuatan geser sejajar serat yang diperoleh di atas nilai geser sejajar serat kayu terap dalam petunjuk praktis sifat-sifat dasar jenis kayu
23
Indonesia P3HH et al (2008) yaitu sebesar 58,97 kgf/cm2 dan kayu terap termasuk kelas kuat III-IV. Hal ini sama dengan kelas kuat kayu terap yang diperoleh berdasarkan berat jenisnya yaitu kelas kuat kayu III-IV. Berdasarkan hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi nilai berat jenis pada kayu, maka akan semakin tinggi pula nilai kekuatan geser sejajar seratnya. Berdasarkan penelitian Herawati (2018), dapat diketahui bahwa kekuatan geser sejajar serat memiliki hubungan yang positif dengan nilai kuat tumpu yang dihasilkan sehingga dapat menjadi salah satu parameter untuk menduga kekuatan sambungan kayu. Kekuatan geser kayu sangat berpengaruh terhadap kekuatan kayu dalam menopang beban terutama di daerah sambungan kayu. Agar kayu dapat menopang beban lebih besar maka kayu juga harus memiliki kuat geser yang besar.
Kekerasan kayu adalah ukuran kemampuan kayu untuk menahan indentasi (indentention) atau tekanan setempat atau pijitan pada permukaan kayu, beban yang digunakan adalah setengah bola baja (diameter 0,444 inci) yang dibenamkan pada permukaan contoh uji (Mardikanto et al., 2011). Berdasarkan hasil pengujian kekerasan kayu, diperoleh nilai rata-rata kekerasan kayu terap yaitu sebesar 119 kgf/cm2 dengan nilai yang paling rendah sebesar 87 kgf/cm2 dan yang paling tinggi sebesar 175 kgf/cm2. Menurut Mardikanto et al, (2011) pada dasarnya sifat kekerasan kayu dipengaruhi oleh kerapatannya, tetapi selain itu ditentukan pula oleh keuletan kayu, ukuran serat kayu, daya ikat antar serat kayu serta susunan serat kayunya. Penelitian yang dilakukan oleh Herawati (2018) membuktikan bahwa hubungan antara kuat tumpu baut dengan kekuatan tarik, tekan, geser dan kekerasan menunjukkan korelasi yang tinggi seperti halnya antara berat jenis dan sifat kekuatan kayu.
Kuat Tumpu Baut
Kuat tumpu baut (Bolt bearing strength) adalah suatu sifat mekanik bahan yang ditentukan berdasarkan hasil uji yang menggambarkan kuat batas dari kayu di sekeliling lubang yang terbebani tekan oleh baut (Tjondro dan Suryoatmono, 2004).
Hasil perhitungan nilai rata-rata kuat tumpu serat sejajar serat dapat dilihat pada tabel 5. Nilai kuat tumpu baut yang digunakan untuk menduga nilai kekuatan sambungan kayu pada penelitian ini adalah nilai kuat tumpu sejajar serat.
24
Tabel 5. Nilai kuat tumpu baut kayu terap, NDS 2015 dan SNI 7973 berdasarkan Berat jenis kayu.
Berdasarkan hasil pengujian kuat tumpu baut maksimum sejajar serat diperoleh nilai rata-rata kuat tumpu baut berdiameter 8,3 mm yaitu sebesar 228 kgf/cm2 dan pada nilai rata-rata kuat tumpu baut berdiameter 11,1 mm yaitu sebesar 185 kgf/cm2. Nilai kuat tumpu baut sejajar serat pada kayu terap yang diperoleh dalam penelitian ini umumnya masih berada dibawah kisaran NDS 2015 (AWC, 2014) dan SNI 7973 (BSN, 2013) ini disebabkan karena berat jenis pada penelitian ini lebih rendah. Namun pada nilai kuat tumpu 8,3 mm tidak berbeda jauh dengan nilai kuat tumpu pada SNI 7973 BJ = 0,33 dan berbeda nyata nilai kuat tumpu 11,1 mm dengan nilai kuat tumpu NDS 2015 BJ = 0,33. Nilai kuat tumpu baut pada beberapa kayu di Indonesia memiliki korelasi positif terhadap nilai berat jenis kayu, kekuatan tarik, kekuatan tekan, kekuatan geser dan nilai kekerasan kayu yang dihasilkan (Herawati et al., 2018).
Berdasarkan penelitian kuat tumpu kayu terap ini, semakin besar diameter baut maka semakin rendah nilai kuat tumpu yang diperoleh. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Sucahyo et al. (2017), bahwa nilai kekuatan tumpu baut pada diameter baut 1/2 inci, 5/4 inci dan 3/8 inci mengalami penurunan kekuatan seiring dengan bertambahnya ukuran diameter baut. Pengujian pada baut dengan diameter yang lebih besar luasan kayu yang harus dilubangi juga lebih besar sehingga batas kekuatannya menjadi lebih rendah. Nilai kekuatan tumpu baut dipengaruhi oleh ukuran dan jenis lubang baut tempat baut akan dimasukkan ke kayu. Lubang baut yang terlalu besar akan menyebabkan ketidakseragaman tumpuan baut sedangkan lubang baut yang terlalu kecil akan membuat kayu retak atau pecah saat baut akan dimasukkan atau diberi beban (FPL, 2010).
Dalam penelitian yang dilakukan oleh Sadiyo et al. (2017) kekuatan tumpu baut memiliki korelasi yang cukup positif dengan nilai kekuatan tekan sejajar serat.
Semakin tinggi nilai kekuatan tekan sejajar serat kayu maka nilai kekuatan tumpu baut yang dihasilkan semakin tinggi juga. Dengan demikian dapat dikatakan nilai
25
tekan sejajar serat dapat digunakan sebagai parameter untuk menduga nilai kekuatan tumpu baut yang dihasilkan.
Kuat Leleh Lentur Baut
Kuat leleh lentur baut adalah nilai yang digunakan untuk memprediksi kapasitas beban suatu baut yang dibentangkan dan diberikan beban tekan pada arah tegak lurus (Breyer et al., 2007). Pengujian kuat leleh baut pada penelitian ini berdasarkan pada standar ASTM F1575-03 (2014c), dengan memberikan beban tegak lurus arah bentang baut. Beban yang digunakan untuk menghitung kekuatan leleh lentur baut bukan didasarkan pada beban tertinggi namun pada beban leleh yang ditentukan dengan metode offset 5% diameter. Kuat leleh lentur baut menjadi parameter untuk menentukan kualitas baut sebagai alat sambung.
Tabel 6. Rataan beban leleh dan kekuatan leleh lentur baut (Fyb) Diameter
Berdasarkan hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin besar diameter baut maka nilai rata-rata kuat leleh lentur baut semakin rendah, hasil yang diperoleh Fyb untuk diameter 8,3 mm yaitu sebesar 5667 Kgf/cm2, dan diameter 11,1 mm yaitu sebesar 5306 Kgf/cm2. Nilai rata-rata beban leleh besi berturut-turut untuk diameter 8,3 mm dan 11,1 mm adalah 227 Kgf dan 378 Kgf. Berdasarkan penelitian ini, dapat dilihat bahwa ada kecenderungan menurunnya nilai kuat leleh lentur baut seiring dengan bertambahnya diameter baut. Hasil penelitian Utama (2017) menunjukkan bahwa berdasarkan uji beda rata-rata diketahui bahwa nilai leleh lentur baut setiap baut yang diuji memiliki nilai kuat leleh lentur baut yang berbeda nyata dibandingkan dengan diameter baut lainnya. Semakin besar baut maka nilai kuat leleh lentur baut yang dihasilkan semakin rendah. Pada penelitian Agussalim (2010) dengan menggunakan baut berdiameter 1/4 inci, 5/16 inci, dan 3/8 inci (6,4 mm, 7,9 mm, dan 9,4 mm) menghasilkan nilai kuat leleh lentur baut berturut-turut 5146 kg/cm2, 5422 kg/cm2, dan 5144 kg/cm2.
Sambungan Kayu
Sambungan kayu adalah dua batang kayu atau lebih yang disambung sehingga menjadi satu batang kayu yang panjang maupun tegak lurus dalam satu
26
bidang datar atau bidang dua dimensi. Ditinjau dari sudut konstruksi, sambungan merupakan bagian yang terlemah dari suatu konstruksi kayu (Siagian, 2014). Nilai kekuatan sambungan kayu terap dihitung berdasarkan NDS dengan menyesuaikan tipe kerusakan yang terjadi. Tipe kerusakan yang diamati disesuaikan dengan model kerusakan yang terdapat pada model leleh. Perbedaan tipe kerusakan pada sambungan menyebabkan perbedaan nilai formalisasi (Kc) atau faktor reduksi (Rd) yang digunakan dalam menentukan nilai kekuatan sambungan kayu dalam NDS.
Pada tipe IIIs menggunakan Kc sebesar 3,2 (AWC, 2014). Tipe kerusakan kayu terap secara umum termasuk kedalam tipe III. Tipe kerusakan III adalah suatu keadaan dimana baut berubah bentuk seperti engsel pada bagian tengah baut dan mengalami penghancuran serat kayu pada bagian samping (Breyer et al., 2007).
Tabel 7. Nilai rata-rata kekuatan sambungan kayu (Z) menurut diameter baut dan kombinasi tebal kayu berdasarkan model batas leleh dan Z eksperimental.
Tebal Kombinasi yang digunakan berdasarkan persamaan tipe kerusakan pada kayu yang lebih dominan. Berdasarkan penelitian ini nilai kekuatan sambungan kayu terap yang paling tinggi terdapat pada kombinasi 5-5-5 berdiameter 11,1 mm yaitu sebesar 399 kg dan paling rendah terdapat pada kombinasi 2,5-5-2,5 cm berdiameter baut 8,3 mm yaitu sebesar 171 kg.
Nilai perhitungan dari kekuatan Z eksperimental menurut diameter baut dan kombinasi tebal kayu dapat dilihat pada tabel 7. Berdasarkan penelitian ini Nilai Z eksperimental kayu terap yang paling tinggi terdapat pada kombinasi 5-5-5 berdiameter 11,1 mm yaitu sebesar 277 kg dan paling rendah terdapat pada kombinasi 2,5-5-2,5 cm berdiameter baut 8,3 mm yaitu sebesar 121 kg.
Berdasarkan hasil yang didapatkan pada diameter baut 11,1 mm, nilai Z eksperimental pada kombinasi 5-5-5 cm berbeda nyata dengan nilai Z
27
eksperimental 3,8-5-3,8 cm dan nilai Z eksperimental pada kombinasi 2,5-5-2,5 cm relatif sama dengan nilai Z eksperimental pada kombinasi 5-5-5 cm.
Berdasarkan hasil analisis statistik pada selang kepercayaan 95% pada model batas leleh menunjukkan bahwa perlakuan kombinasi ketebalan kayu (sig. = 0,36) dan interaksi kombinasi ketebalan kayu dengan diameter baut (sig. = 0,68) tidak berpengaruh nyata terhadap kekuatan sambungan kayu.
Tetapi,perlakuan diameter baut berpengaruh nyata terhadap kekuatan sambungan kayu (sig. = 0,00).Nilai rata-rata kekuatan sambungan kayu terap secara keseluruhan sebesar 201 kg.
Hal ini sesuai dengan penelitian Susanto (2017) mengenai sambungan geser tunggal pada kayu manii dan nangka yang menunjukkan hasil analisis keragaman pada selang kepercayaan 95% bahwa kelompok jenis kayu dan diameter baut memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai kekuatan sambungan kayu.
Namun, kombinasi tebal kayu dan interaksinya dengan diameter baut tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai kekuatan sambungan.
Menurut penelitian Herawati et al. (2019) nilai Z NDS pada kayu merbau yang didapatkan berbeda dengan nilai Z eksperimental yang dihasilkan. Ratio untuk nilai Z prediksi pada kayu merbau berdasarkan nilai minimum NDS dengan nilai Z eksperimental berkisar dari 0,53 sampai 0,91.
Gambar 12. Grafik nilai rata-rata kekuatan sambungan kayu (Z) berdasarkan Kombinasi ketebalan kayu.
Berdasarkan gambar 12. menunjukkan bahwa nilai rata-rata kekuatan sambungan kayu yang paling tinggi terdapat pada kombinasi ketebalan kayu 5-5-5 cm. Sedangkan nilai rata-rata kekuatan sambungan kayu yang paling rendah
193 194
28
terdapat pada kombinasi ketebalan kayu 2,5-5-2,5 cm. Nilai selisih rata-rata kekuatan sambungan pada kombinasi ketebalan kayu 2,5-5-2,5 cm tidak berbeda nyata dengan kombinasi ketebalan kayu 3,8-5-3,8 cm yaitu sekitar 1 kg. Namun sebaliknya, nilai kekuatan sambungan kayu pada kombinasi ketebalan kayu 5-5-5 cm berbeda nyata dengan kombinasi ketebalan kayu 2,5-5-2,5 dan 3,8-5-3,8 cm berurutan sebesar 24 kg dan 27 kg. Secara umum kekuatan sambungan dengan kombinasi ketebalan kayu 5-5-5 cm menunjukkan nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan kombinasi ketebalan kayu 3,8-5-3,8 dan 2,5-5-2,5 cm.
Hal ini sama dengan penelitian Pratiwi (2017) tentang sambungan kayu menghasilkan kekuatan sambungan kayu tertinggi pada kombinasi tebal 3,8 cm dan 5 cm sebesar 210 kg dan terendah pada kombinasi tebal 3,8 cm dan 3,8 cm. Menurut hasil penelitian Herawati (2018), bahwa semakin tebal elemen kayu yang disambung semakin besar nilai desain empiris yang diperoleh. Hal ini disebabkan karena semakin tebalnya batang maka luas bidang kontak antara batang kayu dengan alat sambung semakin besar.
Gambar 13. Grafik nilai rata-rata kekuatan sambungan kayu berdasarkan diameter Baut
Berdasarkan gambar 13. hasil perhitungan nilai Z eksperimental pada kedua diameter baut memberikan pengaruh berbeda nyata terhadap kekuatan sambungan kayu, semakin bertambah diameter baut, maka semakin tinggi kekuatan sambungan kayu yang dihasilkan. Pada baut berdiameter 8,3 mm memiliki rata-rata Z eksperimental yaitu sebesar 139 kg dan pada baut berdiameter 11,1 mm memiliki rata-rata Z eksperimental yaitu sebesar 263 kg.
139
263
0 100 200 300
8,3 mm 11,1 mm
Kekuatan Sambungan(kg)
Diameter Baut
29
Menurut Irawanti (2011) nilai kekuatan sambungan kayu mengalami peningkatan dengan meningkatnya ukuran diameter baut. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Herawati (2018) menunjukkan bahwa diameter 1/2, 5/8 dan 3/4 inci berbeda nyata satu sama lain. Semakin besar diameter baut semakin besar nilai desain empiris yang diperoleh pada semua kombinasi ketebalan dan jenis kayu.
Selain pengaruh dari diameter baut, kekuatan sambungan juga dipengaruhi oleh KA, sifat anatomi dan kimia kayunya. Hal ini berbeda dengan penelitian yang dilakukan Agussalim (2010) yang menyatakan bahwa kekuatan sambungan kayu juga dipengaruhi oleh faktor kekuatan leleh lentur baut. Baut yang memiliki nilai kekuatan leleh lentur yang rendah cenderung merusak kayu sehingga menghasilkan beban yang lebih kecil saat disambung.
30