V. ANALISA DAN PEMBAHASAN
5.1.2 Hasil Pengujian Kayu pada Kondisi Kering Udara
Pemeriksaan dilakukan terhadap sampel kayu sebanyak 19 (sembilan belas) buah yang diambil dalam kondisi kering udara dan secara acak, baik dari batang kayu kelapa bagian bawah, maupun dari batang kayu kelapa bagian tengah. Hasil pemeriksaan secara keseluruhan adalah :
Tabel 5.14 Hasil pemeriksaan keseluruhan kadar air kayu kondisi kering udara
NO. NO.
Dari tabel hasil pengujian di atas, hasil pengujian dikelompokkan menjadi dua kelompok bahan, yaitu:
Tabel 5.15 Hasil pemeriksaan kadar air kayu kondisi kering udara kelompok I
NO. NO.
Jumlah sampel kelompok I = 12 sampel Kadar air rata – rata =
Maka didapat kadar air rata – rata dari 12 (dua belas) sampel kayu kondisi kering udara yang dikelompokkan sebagai kelompok I adalah 14,48 %
Tabel 5.16 Hasil pemeriksaan kadar air kayu kondisi kering udara kelompok II
Jumlah sampel kelompok II = 7 sampel Kadar air rata – rata =
Maka didapat kadar air rata – rata dari 7 (tujuh) sampel kayu kondisi kering udara yang dikelompokkan sebagai kelompok II adalah 9,58 %
Dari proses pemeriksaan untuk mendapatkan kadar air pada kayu, maka didapat hasil:
a. Kadar air rata – rata untuk kelompok I; 14,48%
b. Kadar air rata – rata untuk kelompok II; 9,58%
5.1.2.2. Pemeriksaan Berat Jenis Kayu
Pemeriksaan kadar air kayu dilakukan bersamaan dengan pemeriksaan berat jenis kayu. Pemeriksaan dilakukan terhadap sampel kayu sebanyak 19 (sembilan belas) buah yang diambil pada kondisi kering udara secara acak, baik dari batang kayu kelapa bagian bawah, maupun dari batang kayu kelapa bagian tengah.
Hasil pemeriksaan secara keseluruhan adalah :
Tabel 5.17 Hasil pemeriksaan keseluruhan berat jenis kayu kondisi kering udara
NO. NO.
Dari tabel hasil pengujian di atas, hasil pengujian dikelompokkan menjadi dua kelompok bahan, yaitu:
Tabel 5.18 Hasil pemeriksaan berat jenis kayu kondisi kering udara kelompok I
NO. NO.
Jumlah sampel kelompok I = 12 sampel Berat jenis rata – rata =
Maka didapat berat jenis rata – rata dari 12 (dua belas) sampel kayu kondisi kering udara yang dikelompokkan sebagai kelompok I adalah 0,62 gr/cm3
Tabel 5.19 Hasil pemeriksaan berat jenis kayu kondisi kering udara kelompok II
NO. NO. Jumlah sampel kelompok II = 7 sampel
Berat jenis rata – rata =
Maka didapat berat jenis rata – rata dari 7 (tujuh) sampel kayu kondisi kering udara yang dikelompokkan sebagai kelompok II adalah 0,34 gr/cm3
Dari proses pemeriksaan untuk mendapatkan berat jenis pada kayu kondisi kering udara, maka didapat hasil:
a. Berat jenis rata – rata untuk kelompok I; 0,62 gr/cm3 b. Berat jenis rata – rata untuk kelompok II; 0,34 gr/cm3 5.1.2.3. Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu
Pemeriksaan dilakukan terhadap sampel kayu sebanyak 17 (tujuh belas) buah yang diambil pada kondisi kering udara dan secara acak, baik dari batang kayu kelapa bagian bawah, maupun dari batang kayu kelapa bagian tengah. Hasil pemeriksaan secara keseluruhan adalah :
Tabel 5.20 Hasil pemeriksaan keseluruhan kuat tekan sejajar serat kayu kondisi kering udara
UKURAN NO. KODE JENIS
KAYU b (cm) h (cm)
BEBAN MAKS.
(Kg)
K. TEKAN (Kg/cm2)
1 T.I.1 Kelapa 4,74 5,41 14.271,15 556,52
2 T.I.2 Kelapa 4,56 5,13 10.397,55 444,48
3 T.II.1 Kelapa 4,47 5,02 4.077,47 181,71
4 T.II.2 Kelapa 5,05 5,08 5.096,84 198,68
5 T.III.1 Kelapa 5,08 5,12 3.567,79 137,17
6 T.III.2 Kelapa 5,11 5,17 3.771,66 142,76
7 T.V.1 Kelapa 5,14 5,17 11.213,05 421,96
8 T.V.2 Kelapa 5,05 5,12 14.678,90 567,72
9 T.VI.1 Kelapa 5,21 5,23 12.742,10 467,63
10 T.VI.2 Kelapa 5,15 5,18 12.028,54 450,90
11 T.VI.3 Kelapa 5,17 5,23 11.213,05 414,70
12 T.VII.1 Kelapa 5,03 5,06 14.271,15 560,71 13 T.VII.2 Kelapa 4,95 5,11 16.106,01 636,74
15 T.VIII.2 Kelapa 4,89 5,35 5.402,65 206,51
16 T.IX.1 Kelapa 5,06 5,17 13.659,53 522,15
17 T.IX.2 Kelapa 5,16 5,37 12.334,35 445,14
Dari tabel hasil pengujian di atas, hasil pengujian dikelompokkan menjadi dua kelompok bahan, yaitu:
Tabel 5.21 Hasil pemeriksaan kuat tekan sejajar serat kayu kondisi kering udara kelompok I
Jumlah sampel kelompok I = 11 sampel Rata – rata sampel = Standar deviasi = 73,19
Kuat tekan = 498,97 - 2,33 x 73,19
= 328,54 Kg/cm2
Maka didapat kuat tekan dari 11 (sebelas) sampel kayu kondisi basah yang dikelompokkan sebagai kelompok I, adalah 328,54 Kg/cm2
Tabel 5.22 Hasil pemeriksaan kuat tekan sejajar serat kayu kondisi kering udara kelompok II
UKURAN NO. KODE JENIS
KAYU b (cm) H (cm)
BEBAN MAKS.
(Kg)
K. TEKAN (Kg/cm2) 3 T.II.1 Kelapa 4,47 5,02 4.077,47 181,71 4 T.II.2 Kelapa 5,05 5,08 5.096,84 198,68 5 T.III.1 Kelapa 5,08 5,12 3.567,79 137,17 6 T.III.2 Kelapa 5,11 5,17 3.771,66 142,76 14 T.VIII.1 Kelapa 4,6 5,24 4.485,22 186,08 15 T.VIII.2 Kelapa 4,89 5,35 5.402,65 206,51 TOTAL 1.052,91 Jumlah sampel kelompok II = 6 sampel
Rata – rata sampel = 6
91 , 052 . 1
= 175,49 Standar deviasi = 28,95
Kuat tekan = 175,49 - 2,33 x 28,95
= 108,04 Kg/cm2
Maka didapat kuat tekan dari 6 (enam) sampel kayu kondisi basah yang
Dari proses pemeriksaan untuk mendapatkan kuat tekan pada kayu, maka didapat hasil:
a. Kuat tekan karakteristik untuk kelompok I; 328,54 Kg/cm2 b. Kuat tekan karakteristik untuk kelompok II; 108,04 Kg/cm2 5.1.2.4 Pengujian Kuat Geser Langsung Baut – Kayu
Pemeriksaan dilakukan terhadap sampel kayu sebanyak 4 (empat) set. Satu set terdiri atas dua buah kayu yang mana kayu pertama diambil pada kondisi kering udara dari batang kayu kelapa bagian bawah dan kayu kedua diambil pada kondisi kering udara dari batang kayu kelapa bagian atas. Hasil pemeriksaan secara keseluruhan adalah :
Tabel 5.23 Hasil pemeriksaan geser langsung baut – kayu kondisi kering udara BEBAN MAKS
NO. KODE JENIS
KAYU (Kg)
1 G.1 Kelapa 41,794
2 G.2 Kelapa 54,027
3 G.3 Kelapa 59,123
4 G.4 Kelapa 48,930
TOTAL 203,874
Jumlah sampel = 4 sampel Rata – rata sampel =
4 874 , 203
= 50,969 Standar deviasi = 7,398
Kuat geser = 50,969 - 2,33 x 7,398
= 33,732 Kg
Maka didapat kuat geser langsung baut – kayu dari 4 (empat) sampel adalah 33,732 Kg
5.1.2.5. Pengujian Elastisitas dan Kuat Lentur Kayu
Pemeriksaan Elatisitas kayu dilakukan bersamaan dengan pengujian kuat lentur kayu dengan benda uji yang sama. Hal ini dilakukan karena parameter pengujian dan hasil pengujian keduanya saling berhubungan. Pemeriksaan dilakukan terhadap sampel kayu sebanyak 17 (tujuh belas) buah yang diambil pada kondisi kering udara dan secara acak, baik dari batang kayu kelapa bagian bawah, maupun dari batang kayu kelapa bagian tengah. Pencatatan hasil penurunan dilakukan pada setiap selang kenaikan beban yang sama. Pembebanan diberikan melalui jack hydraulic yang dipompa dengan kecepatan yang konstan. Penambahan beban dan
pencatatan penurunan terus dilakukan sampai balok uji mengalami keruntuhan. Hasil pencatatan kemudian akan dimasukkan dalam lembar data dan kemudian digambarkan grafik hubungannya. Hasil pemeriksaan secara keseluruhan adalah
Sampel I.3Sampel I.4Sampel II.2Sampel II.3Sampel II.4Sampel III.1Sampel III.2Sampel III.3Sampel V.1Sampel V.2Sampel V.3Sampel VI.1Sampel VI.2Sampel VI.3Sampel VII.1Sampel VIII.1Sampel IX.1 0,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,0000 0,21800,23500,64000,53800,61000,89000,71800,61500,40000,32800,33000,30700,35400,41100,28800,53200,3080 0,41100,37501,28501,07701,29201,80001,46501,24900,62400,47500,52800,48200,55700,63500,45600,83800,4860 0,61200,51801,85001,83702,28202,24502,05900,87900,62500,74200,66000,76000,87300,63901,27300,6750 0,81300,66701,13400,80801,00600,84301,00401,11200,83001,63800,8720 1,02700,82201,46901,04301,31701,03501,25501,38501,02201,0810 1,27900,97801,86901,31801,81201,24801,59601,68001,23201,2950 1,50901,15002,10301,89802,30602,36201,45001,5200 1,82801,35001,72501,8750 2,27301,84002,2230
Penurunan ( x 0,01 cm)
sil Pemeriksaan Elastisitas Lentur Kayu Kondisi Kering
Grafik lendutan vs beban, tegangan vs regangan, dan grafik regresi tegangan vs regangan dari masing – masing sampel selengkapnya dapat dilihat pada lembar data pengujian elastisitas lentur kayu pada lampiran. Rangkuman data – data tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 5.25 Hasil pemeriksaan keseluruhan elastisitas lentur kayu kondisi kering udara
PERSAMAAN NO. KODE PERSAMAAN
REGRESI X Y (awal) Y (regresi)
ELASTISITAS (Kg/cm2)
KUAT LENTUR (Kg/cm2) 1 L.I.3 y = 94623x + 106,24 0,0120 1.174,3529 1.238,3564 103.108,8229 1.238,3564 2 L.I.4 y = 140125x + 52,747 0,0084 1.188,7264 1.234,8171 146.377,7367 1.234,8171 3 L.II.2 y = 45836x + 59,426 0,0115 529,6844 584,2532 51.025,9942 584,2532 4 L.II.3 y = 40039x + 53,051 0,0119 492,0624 529,2910 44.499,1654 529,2910 5 L.II.4 y = 43600x + 77,386 0,0136 621,0448 670,6861 49.286,8854 670,6861 6 L.III.1 y = 42772x + 32,847 0,0103 443,3253 475,4494 45.946,2529 475,4494 7 L.III.2 y = 41729X + 64,892 0,0133 565,2856 617,9498 46.625,1936 617,9498 8 L.III.3 y = 46152x + 77,3 0,0121 573,2630 633,7761 52.562,9663 633,7761 9 L.V.1 y = 144389x + 50,051 0,0080 1.147,1368 1.198,7384 150.680,3669 1.198,7384 10 L.V.2 y = 104070x + 59,509 0,0072 1.309,1362 807,2324 112.352,6100 807,2324 11 L.V.3 y = 154868x + 70,945 0,0073 1.136,4645 1.199,7917 164.601,0401 1.199,7917 12 L.VI.1 y = 137311x + 29,935 0,0075 1.033,2650 1.059,9554 141.301,6050 1.059,9554 13 L.VI.2 y = 126277x + 65,186 0,0093 1.175,5684 1.242,9904 133.265,8449 1.242,9904 14 L.VI.3 y = 122463x + 39,14 0,0096 1.179,0882 1.217,0004 126.532,4143 1.217,0004 15 L.VII.1 y = 124440x + 70,03 0,0104 1.298,1024 1.360,2835 131.194,1250 1.360,2835 16 L.VIII.1 y = 57504x + 18,401 0,0083 470,8805 493,2522 59.732,3426 493,2522 17 L.IX.1 y =101841x + 40,748 0,0097 999,0138 1.026,4703 106.050,9252 1.026,4703
Dari tabel hasil pengujian di atas, hasil pengujian dikelompokkan menjadi dua
Tabel 5.26 Hasil pemeriksaan elastisitas lentur kayu kondisi kering udara kelompok I 17 L.IX.1 y =101841x + 40,748 0,0097 999,0138 1.026,4703 106.050,9252 1.026,4703
TOTAL 1.315.465,49 11.585,64
Jumlah sampel kelompok I = 10 sampel Rata – rata sampel = Standar deviasi = 20080,91
Elastisitas lentur = 131546,55 - 2,33 x 20080,91
= 84758,03 Kg/cm2
Maka didapat elastisitas lentur kayu dari 10 (sepuluh) sampel kayu kondisi kering udara yang dikelompokkan sebagai kelompok I adalah 84758,03 Kg/cm2
Untuk perhitungan Kuat lentur izin kayu, dilakukan berdasarkan perhitungan tegangan terkoreksi (sumbu Y) pada tabel perhitungan elastisitas kayu.
Rata – rata sampel =
= 1158,56 Standar deviasi = 155,40
Kuat lentur = 1158,56 - 2,33 x 155,40
= 796,45 Kg/cm2
Kuat lentur kayu yang dipergunakan dari 10 (sepuluh) sampel kayu kondisi kering udara yang dikelompokkan sebagai kelompok I adalah 796,45 Kg/cm2
Tabel 5.27 Hasil pemeriksaan elastisitas lentur kayu kondisi kering udara kelompokII
PERSAMAAN
Jumlah sampel kelompok II = 7 sampel Rata – rata sampel = Standar deviasi = 5178,72
Elastisitas lentur = 49954,11 - 2,33 x 5178,72
= 37887,69 Kg/cm2
Maka didapat elastisitas lentur kayu dari 7 (tujuh) sampel kayu kondisi kering udara yang dikelompokkan sebagai kelompok II, yaitu 37887,69 Kg/cm2
Untuk perhitungan Kuat lentur izin kayu, dilakukan berdasarkan perhitungan tegangan terkoreksi (sumbu Y) pada tabel perhitungan elastisitas kayu.
Rata – rata sampel = 7
66 , 004 . 4
= 572,09 Standar deviasi = 74,35
Kuat lentur = 572,09 - 2,33 x 74,35
= 398,85 Kg/cm2
Kuat lentur kayu yang dipergunakan dari 7 (tujuh) sampel kayu kondisi kering udara yang dikelompokkan sebagai kelompok II, yaitu 398,85 Kg/cm2
Dari proses pemeriksaan untuk mendapatkan elastisitas lentur dan kuat lentur pada kayu dengan kondisi kering udara, maka didapat hasil:
• Elastisitas lentur untuk kelompok I; 84758,03 Kg/cm2
• Elastisitas lentur untuk kelompok II; 37887,69 Kg/cm2
• Kuat lentur untuk kelompok I; 796,45 Kg/cm2
• Kuat lentur untuk kelompok II; 398,85 Kg/cm2
5.2. KESIMPULAN HASIL PENGUJIAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS KAYU
Dari seluruh pengujian sifat fisis dan mekanis kayu yang telah dibahas di atas, maka sifat fisis dan mekanis kayu dapat disimpulkan sebagai berikut:
Tabel 5.28 Rangkuman pengujian kayu kondisi basah HASIL PENGUJIAN JENIS PENGUJIAN
KONDISI BASAH KELOMPOK I KELOMPOK II
KADAR AIR 36,98 % 101,25 %
BERAT JENIS 0.66 gr/cm3 0.30 gr/cm3
KUAT TEKAN SEJAJAR SERAT 377,57 Kg/cm2 134,85 Kg/cm2 ELASTISITAS KAYU 71428,94 Kg/cm2 30958,41 Kg/cm2 TEGANGAN LENTUR IZIN 439,55 Kg/cm2 297,26 Kg/cm2
Tabel 5.29 Rangkuman pengujian kayu kondisi kering udara HASIL PENGUJIAN JENIS PENGUJIAN
KONDISI KERING UDARA KELOMPOK I KELOMPOK II
KADAR AIR 14,48 % 9,58 %
BERAT JENIS 0.61 gr/cm3 0.34 gr/cm3
KUAT TEKAN SEJAJAR SERAT 328,54 Kg/cm2 108,04 Kg/cm2 KUAT GESER LANGSUNG 3373,2 Kg/cm2
ELASTISITAS KAYU 84758,03 Kg/cm2 37887,69 Kg/cm2 TEGANGAN LENTUR IZIN 796,45 Kg/cm2 398,85 Kg/cm2
Menurut hasil perhitungan dan rangkuman pengujian di atas, dapat diambil
dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu kayu bagian bawah dan kayu bagian tengah.
Kayu bagian atas (pucuk) pohon biasanya tidak dipergunakan karena sangat lemah dan rapuh.
Pengujian dilakukan terhadap dua kondisi kadar air kayu, yaitu pada saat kayu dalam keadaan basah dan setelah kayu dikeringkan secara alami. Untuk pengujian berat jenis, hasil untuk pengujian basah dan kering menunjukan hasil yang tidak jauh berbeda. Hasil ini menunjukkan berat jenis kayu kelapa berada di sekitar 0.61 gr/cm3 s/d 0.66 gr/cm3 untuk kayu yg berasal dari bagian bawah dan sekitar 0.30 gr/cm3 s/d 0.34 gr/cm3 untuk kayu yg berasal dari bagian tengah. Untuk pengujian kadar air dalam keadaan basah, didapat kadar air pada kelompok kayu yang berasal dari kayu bagian bawah adalah 36,98%, dan kadar air pada kelompok kayu yang berasal dari kayu bagian tengah adalah 101,25%. Untuk pengujian kadar air dalam keadaan kering udara, didapat kadar air pada kelompok kayu yang berasal dari kayu bagian bawah adalah 14,48%, dan kadar air pada kelompok kayu yang berasal dari kayu bagian tengah adalah 9,58%.
Dari percobaan kadar air dan berat jenis diatas, dapat diambil kesimpulan bahwa bagian bawah pohon kelapa memiliki massa yang paling besar. Semakin ke atas maka massa tersebut semakin berkurang. Massa yang besar disebabkan oleh kerapatan dari sel dan serat penyusun kayu. Bagian bawah pohon kelapa yang lebih tua memiliki sel dan serat yang rapat, sedangkan bagian tengah dan atas sel dan serat kayunya lebih renggang. Serat yang rapat pada bagian bawah menyebabkan kadar air cenderung lebih stabil. Serat yang rapat menyebabkan air sulit keluar pada proses
pengeringan. Perubahan kadar air pada kayu bagian bawah dari keadaan basah ke keadaan kering udara sekitar 155,37%. Pada bagian tengah yang seratnya renggang, banyak terdapat pori yang diisi oleh air. Kadar air sebesar 101,25% menyatakan bahwa berat kayu pada kondisi basah lebih banyak disumbangkan oleh air. Namun serat yang renggang menyebabkan air mudah keluar pada proses pengeringan.
Perubahan kadar air pada kayu bagian tengah dari keadaan basah ke keadaan kering udara sekitar 956,89%.
Kerapatan serat pada kayu juga sangat berpengaruh pada kekuatan kayu tersebut. Kayu yang memiliki serat yang cukup rapat akan memiliki kekuatan yang lebih dari kayu dengan serat yang jarang. Hal ini dapat dilihat dari perbandingan antara sampel kelompok I dan sampel kelompok II dari kedua kondisi kadar air.
Sampel kelompok I, yaitu yang berasal dari kayu bagian bawah, memiliki kekuatan tekan dan lentur yang lebih besar dari sampel kelompok II yang berasal dari kayu bagian tengah.
Tingginya kadar air juga berpengaruh pada kekuatan kayu. Sampel kering udara, yaitu sampel yang telah dikeringkan secara alami memiliki kekuatan yang lebih besar dari sampel yang masih basah. Sampel basah memiliki kekuatan yang rendah, mudah retak, pecah, atau mengalami distorsi dan berbagai perubahan bentuk.
Untuk itulah disarankan bahwa kayu yang dipergunakan pada konstruksi adalah kayu dengan kadar air maksimum 20%.
maksimumnya adalah 636,74 Kg/cm2. Bila dilihat dari penampang melintang kayu, bagian inti memiliki kepadatan yang lebih tinggi dari bagian tepi, sehingga memiliki kekuatan yang lebih tinggi. Dapat disimpulkan bahwa nilai minimum yang didapat pada saat percobaan kuat lentur merupakan potongan sampel kayu yang berasal dari bagian luar, sedangkan nilai maksimum yang didapat pada saat percobaan kuat lentur merupakan potongan sampel kayu yang berasal dari bagian inti.
Untuk melihat korelasi yang jelas antara berat jenis dengan elastisitas lentur kayu, SNI kayu 2002 memberikan rumus yang dapat menghitung elastisitas lentur berdasarkan nilai berat jenis dan kadar air kayu. Berat jenis kayu kelompok 1 pada saat kering udara adalah 0,61 gr/cm2 dengan kadar air 14,48%. Dari nilai ini dapat dihitung elastisitas lentur dengan langkah – langkah berikut ini :
1. Hitung berat jenis dasar (Gb) dengan rumus :
= 11245,531 MPa
= 110318,662 Kg/cm2
Dari hasil diatas didapatkan elastisitas lentur hasil estimasi berdasarkan berat jenis dan kadar air. Hasil tersebut berbeda 30,16 % dari hasil yang didapat dari hasil pengujian elastisitas lentur di laboratorium. Hasil tersebut membuktikan adanya korelasi antara berat jenis dengan elastisitas lentur. Semakin tinggi berat jenis suatu sampel kayu menggambarkan serat penyusun kayu yang semakin rapat. Serat penyusun kayu merupakan komponen utama pada kayu untuk menahan lentur, sehingga semakin rapat serat penyusun akan membuat suatu batang kayu semakin kuat untuk menahan lentur.
5.3. IMPLEMENTASI HASIL PENGUJIAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS KAYU PADA ANALISA LENDUTAN DAN REGANGAN BALOK KOMPOSIT
Dari data hasil pengujian sifat fisis dan mekanis kayu yang telah diperoleh diatas, maka persamaan (3.29), (3.30), (3.31), dan (3.32) dapat diselesaikan.
Perhitungan dilakukan berdasarkan kayu kondisi kering udara. Nilai – nilai yang diambil dari hasil pengujian sifat fisis dan mekanis kayu antara lain; nilai elastisitas (E), Inersia (I), lebar kayu (b), tebal kayu (h), Tebal balok kayu gabungan (H), luas penampang kayu (A), panjang balok kayu (L), nilai kuat geser langsung (F), jumlah baut (n), serta jarak penghubung geser (s). Nilai – nilai dari properties balok adalah
besaran gaya (P) dilakukan secara bertahap. Setelah nilai – nilai tersebut di atas dimasukkan kedalam persamaan, maka akan didapat nilai lendutan / perpindahan vertikal dan perpindahan horizontal pada balok komposit pada setiap kondisi besar beban hingga pada kondisi beban maksimum.
5.3.1. Perhitungan Perpindahan Horizontal dan Vertikal pada Balok Komposit