BAB IV ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN
4.1.3. Hasil Perhitungan Tegangan Lentur Balok kayu Sebelum Pengawetan
Untuk melakukan pengujian balok kayu, diperlukan beban maksimum estimasi yang dapat dipikul oleh balok tersebut. Adapun data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan beban maksimum estimasi adalah:
o b penampang = 7,5 cm = 75 mm
o Elastisitas balok kayu =11930,405 MPa
o section modulus (w) = o momen lentur =
Gambar 4.34. Pembebanan Pada Saat Pengujian Balok
Beban maksimum estimasi didapatkan dari perhitungan momen maksimum sesuai dengan pembebanan yang diberikan pada saat pengujian.
Pembebanan dengan third point loading menghasilkan momen maksimum sebesar:
( ) ( ( )) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
Mmax= Momen Lentur
( ) ( )
Dari perhitungan diatas, diperoleh bahwa beban maksimum estimasi yang dapat dipikul oleh balok kayu adalah 5,724 Ton.
Analisis lendutan menggunakan metode momen sebagai muatan:
Gambar 4.35. Bidang Momen balok dan metode momen sebagai muatan
o o o ( )
( )
∑
(
Lendutan dihitung dengan menggunakan rumus:
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
Tegangan lentur balok kayu dihitung berdasarkan SNI-03-3975-1995 Sedangkan untuk lendutan balok kayu adalah:
a. Hasil Pengujian Tegangan lentur Balok Kayu Sebelum Diawetkan Tabel 4.13.
Tabel 4.14. Hasil Pengujian Tegangan lentur Benda Uji 2 (BKU 2)
Tegangan lentur balok kayu dihitung berdasarkan SNI-03-3975-1995 dengan menggunakan rumus:
Dimana:
Pmaks = beban maksimum yang dapat dipikul balok kayu (N) a = 400 mm
w = bh2/6 = 125000 mm3
Beban maksimum yang dapat dipikul oleh balok kayu merupakan akumulasi dari beban maksimum yang didapatkan dari eksperimen ditambah dengan berat alat pembebanan third point loading. Adapun berat alat pembebanan adalah 68,05 kg.
Untuk benda uji 1 sebelum diawetkan (BKU 1), beban maksimum (Pmaks) yang dapat dicapai balok adalah 3653,6529 kg. Maka tegangan lentur benda uji 1 (BKU 1) adalah:
Dari pengujian didapat P maksimum untuk benda uji 2 (BKU 2) sebesar 3548,193 kg. Maka tegangan lentur benda uji 2 (BKU 2) adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Maka, tegangan lentur balok kayu rata-rata sebelum diawetkan adalah 57,6147 Mpa.
Lendutan
Lendutan balok kayu dihitung menggunakan rumus:
Untuk benda uji 1 sebelum diawetkan (BKU 1), lendutan yang dihasilkan adalah:
Lendutan balok kayu benda uji 1 (BKU 2) dihitung menggunakan rumus:
Rata-rata sampel:
̅
0
Gambar 4.36. Grafik Beban-Lendutan Balok Sebelum Diawetkan
Adapun hasil regresi grafik beban lendutan untuk kedua balok yang belum diawetkan adalah:
Gambar 4.37. Grafik Beban-Lendutan Balok Sebelum Diawetkan (BKU 1)
Gambar 4.38. Grafik Beban-Lendutan Balok Sebelum Diawetkan (BKU 2)
b. Hasil Pengujian Tegangan lentur Balok Kayu Sesudah Diawetkan Tabel 4.15. Hasil Pengujian Tegangan lentur Benda Uji 1 (BKP 1)
No. Tekanan (psi)
Tekanan
(kg/cm2) Beban (kg) Pembacaan Dial (mm) Dial 1 Dial 2 Dial 3
1 100 7,030692 527,30191 0,94 2,08 1,15
2 200 14,06138 1054,60382 2,38 3,91 2,1
3 300 21,09208 1581,90573 6,39 8,82 6,65
4 400 28,12277 2109,20764 12,85 14,7 12,15 5 500 35,15346 2636,50955 17,56 21,4 17,78 6 600 42,18415 3163,81146 26,54 28,91 26,63
7 700 49,21484 3691,11337 PATAH
Tabel 4.16. Hasil Pengujian Tegangan lentur Benda Uji 2 (BKP 2)
Dari pengujian didapat P maksimum untuk benda uji 1 sesudah diawetkan (BKP 1) sebesar 3759,113 kg. Maka tegangan lentur benda uji 1 sesudah diawetkan (BKP 1) adalah:
Dari pengujian didapat P maksimum untuk benda uji 2 sesudah diawetkan (BKP 2) sebesar 4286,415 kg. Maka tegangan lentur benda uji 2 sesudah
Maka, tegangan lentur balok kayu rata-rata sesudah diawetkan adalah 64,3642 Mpa.
0
Lendutan balok kayu benda uji 1 (BKP 1) dihitung menggunakan rumus:
Lendutan balok kayu benda uji 2 (BKP 2) adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Maka, lendutan balok kayu rata-rata sesudah diawetkan adalah 40,8219 mm.
Gambar 4.39. Grafik Beban-Lendutan Balok Sesudah Diawetkan
Adapun hasil regresi grafik beban lendutan untuk kedua balok yang sudah diawetkan adalah:
Gambar 4.40. Grafik Beban-Lendutan Balok Sesudah Diawetkan (BKP 1)
Gambar 4.41. Grafik Beban-Lendutan Balok Sesudah Diawetkan (BKP 2)
4.2. Pembahasan Hasil Pengujian
Berikut adalah tabel hasil perhitungan kekuatan balok kayu secara analisi dan eksperimen:
Tabel 4.17. Hasil perbandingan analisis dan eksperimen tegangan lentur balok kayu sebelum diawetkan
perbandingan Fb
balok kayu sebelum diawetkan balok kayu sesudah diawetkan BKU 1 (Mpa) BKU 2 (Mpa) BKP 1 (Mpa) BKP 2 (Mpa)
analisis 91,5879
eksperimen 58,4584 56,7710 60,1458 68,5826
rata-rata 57,6147 64,3642
Tabel 4.18. Hasil perbandingan analisis dan eksperimen lendutan balok kayu sesudah diawetkan
perbandingan lendutan
balok kayu sebelum diawetkan balok kayu sesudah diawetkan BKU 1 (mm) BKU 2 (mm) BKP 1 (mm) BKP 2 (mm)
analisis 58,08814621
eksperimen 36,7699 35,6998 37,8401 43,1910
rata-rata
eksperimen 36,23489389 40,51563269
Dari pengujian yang dilakukan di laboratorium, didapatkan bahwa pada balok kayu 1( BKU 1) sebelum diawetkan, balok kayu mengalami patah pada pembebanan sebesar 3653,6529 kg. Lendutan yang dihasilkan oleh balok kayu pada beban maksimum 3653,6529 kg tepat saat kayu mengalami patah adalah 37,076 mm. Bentuk patah dari balok kayu 1 (BKU 1) ialah retak miring pada tengah bentang. Pembebanan yang diberikan pada balok kayu 1 yang belum diawetkan tidak membuat balok kayu sampai terbelah menjadi dua.
Pada benda uji 2 balok kayu sebelum diawetkan (BKU 2), balok kayu mengalami patah pada pembebanan sebesar 3548,193 kg. Lendutan yang
dihasilkan oleh balok kayu pada beban maksimum 3548,193 kg tepat saat kayu mengalami patah adalah 36,006 mm. Pada benda uji balok kayu sebelum diawetkan (BKU 2), patahan terjadi pada tengah bentang . Pembebanan yang dihasilkan sebelum balok kayu patah adalah 3163,81 kg dengan lendutan terbesar pada beban tersebut adalah 21,49 mm yang ditunjukkan pada tabel 4.13.
Tegangan lentur yang dihasilkan (Fb) adalah 56,7710 Mpa.
Berdasarkan perhitungan secara analisis, terdapat perbedaan hasil beban maksimum yang dicapai oleh balok kayu yang belum diawetkan. Perhitungan secara analisis menunjukkan bahwa balok kayu mampu menahan beban sebesar 5724,244 kg sementara hasil eksperimen menunjukkan bahwa beban yang dapat dipikul hanya sekitar 3500 kg. Dari grafik beban lendutan pada gambar 4.37 dan gambar 3.38, batas elastis terjadi mulai dari balok diberi pembebanan sampai balok mengalami retak untuk pertama kalinya, setelah balok mengalami retak hingga balok mengalami patah hingga mencapai lendutan maksimum disebut dengan batas plastis.
Pada benda uji 1 balok kayu sesudah diawetkan (BKP 1), balok kayu mengalami patah pada pembebanan sebesar 3759,113 kg. Lendutan yang dihasilkan oleh balok kayu pada beban maksimum 3759,113 kg tepat saat kayu mengalami patah adalah 36,1465 mm. Pada benda uji balok kayu sebelum diawetkan (BKP 1), patahan terjadi pada salah satu titik pembebanan. Berbeda dengan balok kayu sebelum diawetkan, pada balok kayu sesudah diawetkan (BKP 1), balok mengalami patah hanya pada serat bawah balok. Pengawetan yang dilakukan pada balok kayu membuat balok kayu berubah warna menjadi merah kecokelatan. Pengawetan membuat kayu tidak termakan oleh rayap sehingga kayu menjadi lebih kuat saat diberikan pembebanan. Pengaruh pengawetan juga terlihat dari pola retak yang terjadi pada balok kayu 1 sesudah diawetkan. Balok kayu tersebut mengalami patah hanya pada 1 titik pembebanan yang berjarak 40 cm dari perletakan rol saat dilakukan pengujian. Balok kayu tidak sampai mengalami patah yang membuat serat atas dan serat bawah balok kayu terlepas. Pembebanan yang dihasilkan sebelum balok kayu patah adalah 3163,81 kg dengan lendutan
terbesar pada beban tersebut adalah 28,91 mm yang ditunjukkan pada tabel 4.14.
Tegangan lentur yang dihasilkan (Fb) adalah 60,1458 Mpa.
Pada benda uji 2 balok kayu sesudah diawetkan (BKP 2), balok kayu mengalami patah pada pembebanan sebesar 4286,415 kg. Balok kayu 2 sesudah diawetkan (BKP 2), pembebanan maksimum yang dihasilkan meningkat cukup besar dibandingkan benda uji 1 sesudah diawetkan. Lendutan yang dihasilkan oleh balok kayu pada beban maksimum 4286,415 kg tepat saat kayu mengalami patah adalah 43,4974 mm. Pada benda uji balok kayu sebelum diawetkan (BKP 2), patahan terjadi pada tengah bentang. Pembebanan yang dihasilkan sebelum balok kayu patah adalah 3691,11337 kg dengan lendutan terbesar pada beban tersebut adalah 2829,34 mm yang ditunjukkan pada tabel 4.15. Tegangan lentur yang dihasilkan (Fb) adalah 68,5826 Mpa.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
1. Dari hasil perhitungan secara analisis balok kayu diperoleh:
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 5724,244 kg
Tegangan lentur (Fb) = 91,5879 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 58,088 mm 2. Dari hasil pengujian di laboratorium diperoleh:
Balok kayu 1 sebelum diawetkan (BKU 1)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 3653,6529 kg
Tegangan lentur (Fb) = 58,4584 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 37,076 mm
Balok kayu 2 sebelum diawetkan (BKU 2)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 3548,193 kg
Tegangan lentur (Fb) = 56,771 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 36,006 mm
Balok kayu 1 sesudah diawetkan (BKP 1)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 3759,113 kg
Tegangan lentur (Fb) = 60,1458 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 38,1465 mm
Balok kayu 2 sesudah diawetkan (BKP 2)
Beban maksimum (Pmaks) yang dapat dipikul = 4286,415 kg
Tegangan lentur (Fb) = 68,5826 Mpa
Lendutan maksimum (δ)= 43,4974 mm
3. Hasil perhitungan secara analisis menghasilkan tegangan lentur kayu yang lebih besar dibandingkan dengan hasil perhitungan di laboratorium. Adapun persentase penurunan beban maksimum yang dapat dicapai balok kayu di laboratorium terhadap perhitungan secara analisis adalah 36,172 %. Adapun persentasi penurunan tegangan lentur balok kayu di laboratorium terhadap perhitungan secara analisis adalah 36,172
%.
4. Bentuk keretakan yang terjadi pada setiap balok kayu adalah:
Balok kayu 1 sebelum diawetkan (BKU 1) = retak miring
Balok kayu 2 sebelum diawetkan (BKU 2) = retak miring
Balok kayu 1 sesudah diawetkan (BKP 1) = retak miring
Balok kayu 2 sesudah diawetkan (BKP 2) = retak miring
5. Pengawetan dengan metode rendaman dingin menggunakan bahan pengawet boraks sebanyak 10% yang dilakukan pada balok kayu mempengaruhi beban maksimum serta tegangan lentur yang dialami balok kayu. Tegangan lentur balok kayu mengalami peningkatan setelah balok kayu diawetkan. Tegangan lentur balok kayu rata-rata meningkat sebesar 11,715 %.
5.2. Saran
1. Perlu dilakukan pengujian physical properties dan mechanical properties kayu yang sudah diawetkan untuk mendapatkan hasil perhitungan analisis setelah balok kayu diawetkan.
2. Perlu dilakukan variasi persentase jumlah bahan pengawet pada balok kayu untuk mendapatkan pengaruh bahan pengawet terhadap tegangan lentur balok kayu yang lebih akurat dan variatif,
3. Perlunya alat-alat laboratorium yang memadai dan terbaru untuk mendapatkan hasil pengujian yang lebih akurat.
4. Pada saat melakukan pengujian di laboratorium bahan uji harus bebas dari getaran atau berbagai gangguan luar karena memiliki dampak terhadap pembacaan dial.
Daftar Pustaka
Awaluddin, Ali dkk. 2005. Konstruksi Kayu. Yogyakarta: Biro Penerbit Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada
Yap. Ir. K.H. Felix. 1964. Konstruksi Kayu. Penerbit Binacipta
Metode, Spesifikasi dan Tata Cara bagian Kayu, Bahan Lain, Lain-Lain. 2002. Departemen Pemukiman dan Prasaraba Wilayah Badan Penelitian dan Pengembangan
Yosafat Aji Pranata, Johnny Gunawan Palapessy. 2014. Kekuatan Lentur, MOE, dan MOR Kayu Ulin (Eusiderodroxylon Zwageri). Jurnal Teknik Sipil. Volume 13, No. 1, October 2014: 25-31
Elia Hunggurami, Ruslan Ramang, Yuliana Djenmakani. 2014. Pengaruh Tindakan Pengawetan Terhadap Sifat Mekanis Kayu Kelapa. Jurnal Teknik Sipil Vol. III, No. 2, September 2014.
Darmono, Sri Atun. Suryadi Prasetyo. 2013. Pemanfaatan Campuran Boraks dan Asam Borat sebagai Bahan Pengawetan Kayu terhadap Serangan Rayap. Inotek, Volume 17, Nomor 1, Februari 2013.
Daryanto, Drs. 2003. Pengetahuan Teknik Bangunan. Jakarta: PT. Rineka Cipta
Haygreen, Jhon G. dkk.1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Yosafat Aji Pranata, Bambang Suryoatmono. 2014. Kekuatan Tekan Sejajar Serat dan Tegak Lurus Serat Kayu Ulin (Eusideroxylon Zwageri). Jurnal Teknik Sipil Vol. 21 No. 2 April 2014.
G.Y, Jamala dkk. 2013. Physical and Mechanical Properties of Selected Wood Species in Tropical Rainforest Ecosystem, Ondo State, Nigeria. IOSR-JAVS e-ISSN: 2319-2380, p-ISSN: 2373. Volume 5, Issue 3c(Sep-Oct. 2013), PP 29-33.
Iswanto, Apri Heri. 2008. Sifat Fisis Kayu : Berat Jenis dan Kadar Air pada Beberapa Jenis Kayu (Karya Tulis). Medan: Fakultas Pertanian USU.
Wardhana, Nanda. 2011. Analisa Lendutan Balok Kayu Kelapa Non Prismatis Perletakan Sendi-Rol dengan Metode Plastis (Eksperimen) (Skripsi). Medan : Fakultas Teknik USU).
Rinaldi, Nizam Arjuna dkk. 2012. Pengawetan Metode Rendaman Panas Dingin Kayu Sengon dengan Ekstrak Buah Kecubung Terhadap Serangan Rayap Kayu Kering (Seminar
Tarigan, Joel Elpinta Pranata. 2016. Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Kemenyan (Styrax sp.) (Skripsi). Medan: Fakultas Kehutanan USU.
Verinita, Lizza. 2012. Ketahanan Tiga Jenis Kayu Hutan Rakyat Terhadap Serangan Rayap Tanah (Skripsi). Bogor: Fakultas Kehutanan IPB.
Record, Samuel J. 1914. The Mechanical Properties of Wood. New York : Publishers Printing Company.
Batubara, Ridwanti. 2006. Teknologi Pengawetan Kayu Perumahan dan Gedung dalam Upaya Pelestarian Hutan (Karya Tulis). Medan: Fakultas Pertanian USU.
Sutrisno, Hendro. 2011. Upaya Meningkatkan Daya Awet Kayu Waru (Hibiscus titialeceus) Dari Serangan Rayap Tanah (Coplotermes curvignathus) dengan Perendaman Larutan Boraks (Na2B4O7.10H2O) (Tugas Akhir II). Semarang: Universitas Negeri Semarang.
elisa.ugm.ac,id (diakses pada Minggu, 19 Februari 2017 pukul 20.36 WIB)
Gambar 1. Sampel Pengujian Kadar Air
Gambar 2. Sampel Pengujian Berat Jenis
Gambar 3. Sampel Pengujian Susut
Gambar 4. Sampel Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu
Gambar 5. Sampel Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat Kayu
Gambar 6. Sampel Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu
Gambar 6. Sampel Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat Kayu
Gambar 7. Pelaksanaan Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu
Gambar 8. Pelaksanaan Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat Kayu
Gambar 9. Pelaksanaan Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu
Gambar 10. Pelaksanaan Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat Kayu
Gambar 11. Pelaksanaan Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat Kayu
Gambar 12. Pelaksanaan Pengujian Kuat Lentur Kayu
Gambar 13. Balok Kayu yang Akan Diawetkan
Gambar 14. Bahan Pengawet Boraks
Gambar 15. Balok kayu yang Diawetkan dengan larutan Boraks 10%
Gambar 16. Balok kayu setelah diawetkan
Gambar 17. Manometer
Gambar 18. Pompa Hidrolik
Gambar 19. Pelaksanaan Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu 1 Sebelum Diawetkan (BKU 1)
Gambar 20. Pelaksanaan Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu 1 Sebelum Diawetkan (BKU 2)
Gambar 21. Pelaksanaan Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu 1 Sesudah Diawetkan (BKP 1)
Gambar 22. Pelaksanaan Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu 2 Sesudah Diawetkan (BKP 2)