DAFTAR SINGKATAN DAN KONVERSI CKBC = Contoh Kecil Bebas Cacat
C. Jenis Kegiatan Penelitian
Penelitian dilakukan 2 tahap yaitu pengujian sifat dasar untuk menentukan karakteristik kayu dan penentuan tegangan ijin beserta kelas mutu kayu Mangium. 1. Pengujian Sifat Dasar Kayu Mangium
a. Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang digunakan adalah kayu Mangium umur 8 tahun ukuran contoh kecil bebas cacat (CKBC) dan skala pemakaian (Full scale/FS) dari HTI PT INHUTANI II Pulau Laut, Kalimantan Selatan.
Alat yang digunakan adalah timbangan elektronik, oven, desikator, kaliper, deflektometer, alat tulis, UTM Instron, Mesin Pemilah Kayu (MPK) Panter dan komputer.
b. Metode Penelitian
Penelitian dilakukan melalui pentahapan sebagai berikut : 1) Persiapan Bahan
Dilakukan pemilahan secara visual pada balok bahan rangka shearwall ukuran (5 x 7 x 400) cm berupa identifikasi cacat terutama cacat mata kayu hasil optimasi penggergajian dan pengolahan kayu untuk memastikan kondisi papan kayu Mangium, berupa nilai strength ratio (SR) dengan standar pengujian ASTM D 245-05.
2) Pembuatan Contoh Uji
Pembuatan contoh uji CKBC mengacu pada ASTM D 143-00 metode sekunder ukuran (2,5 x 2,5 x 2,5) cm untuk pengujian sifat fisis kayu dan ukuran (2,5 x 2,5 x 41) cm untuk sifat mekanis lentur berjumlah masing-masing 100 buah. Pembuatan contoh uji skala pemakaian (Full scale) ukuran (1,8 x 10,5 x 210) cm untuk sifat mekanis lentur berjumlah 63 buah mengacu pada ASTM D 198-05.
3) Pengujian Benda Uji a). Uji Sifat Fisis
Pengujian sifat fisis dilakukan terhadap contoh uji berukuran (2,5 x 2,5 x 2,5) cm untuk kadar air (KA), kerapatan dan berat jenis (BJ).
Gambar 2. Contoh uji kadar air, kerapatan dan berat jenis (1). Kadar Air
Contoh uji ditimbang berat awal berupa berat kering udara (BKU), selanjutnya dioven selama 24 jam pada suhu (103 ± 2) ºC. Setelah pengovenan contoh uji diletakkan dalam desikator selama 20 menit, selanjutnya timbang berat kering tanur (BKT) nya. Contoh uji kembali dioven selama tiga jam dengan perlakuan yang sama sampai didapatkan berat yang konstan. Nilai KA didapat dengan cara membandingkan pengurangan berat kering udara dan berat kering tanur terhadap berat kering tanurnya menggunakan rumus :
(9) dimana:
KA = Kadar Air (%)
BKU = Berat Kering Udara (g) BKT = Berat Kering Tanur (g) (2). Kerapatan
Penentuan kerapatan menggunakan contoh uji yang sama dengan contoh uji yang 2,5 cm
2,5 cm 2,5 cm
menimbang berat kering tanur (BKT) nya dan diukur panjang (p), lebar (l) serta tebalnya (t) untuk menghitung volumenya. Nilai kerapatan diperoleh dari perbandingan berat kayu dengan volumenya dalam kondisi kering udara dengan menggunakan rumus :
(10)
dimana :
ρ = kerapatan kayu (g/cm3 BKT = berat kering tanur (g) )
VKU = volume kering udara (cm3 (3). Berat Jenis
)
Nilai BJ diperoleh dari perbandingan kerapatan kayu dengan kerapatan air :
(11)
dimana:
BJ = berat jenis
ρ = kerapatan kayu (g/cm3
ρ air = kerapatan air dianggap 1 (g/cm )
3
b). Uji Sifat Mekanis
)
Pengujian bertujuan untuk mencari nilai kekakuan lentur (Modulus of
Elasticity/MOE) dan keteguhan patah (Modulus of Rupture/MOR) kayu Mangium.
Besarnya nilai MOE menandakan sifat kelenturan atau kekakuan bahan, sedangkan MOR adalah besarnya nilai pembebanan lentur maksimal yang menyebabkan contoh uji patah.
Pengujian MOE dan MOR menggunakan CKBC ukuran (2,5 x 2,5 x 41) cm. Pengujian sesuai ASTM D 143-00 berupa pengujian satu pembebanan (one point
loading) dimana contoh uji diletakkan ujung-ujungnya pada bentang penyangga dan
beban diletakkan di tengah bentang (Gambar 3). Kecepatan pembebanan sebesar 1,3 mm/detik dengan panjang bentang (L) 36 cm, menggunakan UTM Instron. Posisi terbaik pembebanan adalah pada penampang papan tangensial yang mendapatkan beban yaitu posisi kayu rebah/baring/tidur (flat-wise).
(12)
(13) dimana:
MOR = Modulus of Rupture (kg/cm2 MOEs = Modulus of Elasticity static (kg/cm
)
2
F = beban hingga batas proporsi (kg) )
Fmax = beban maksimal hingga contoh uji rusak (kg) L = panjang bentang (cm)
y = defleksi (cm)
b = lebar contoh uji (cm) h = tinggi contoh uji (cm)
Pengujian MOE juga dilakukan dengan menggunakan contoh uji skala pemakaian (Full scale) ukuran (1,8 x 10,5 x 210) cm dengan satu pembebanan (one point loading) menggunakan MPK Panter. Data yang diperoleh berupa beban sampai batas proporsi dan defleksi.
c. Analisis Data
Hasil penelitian sifat dasar berupa sifat fisis (KA ; BJ) dan sifat mekanis berupa nilai MOEs dan MOR pada ukuran CKBC serta nilai MOE pada ukuran Full Scale (FS) kayu Mangium umur 8 tahun. Dari penelitian ini akan diperoleh nilai kekuatan karakteristik, tegangan ijin bentuk CKBC dan FS dalam format ASD, nilai reference
resistance dalam bentuk FS pada format ASD dan LRFD dan kelas mutu kayu
Mangium sebagai dasar untuk merancang struktur rumah kayu prefab. Hasil ini akan dibandingkan dengan kayu sejenis yang berbeda habitat, umur, cara pengujian dan ukuran contoh ujinya.
Gambar 3. Pengujian MOE dan MOR dengan one point loading
L
1/2L 1/2L
h b F
Nilai karakteristik kayu merupakan penentuan nilai tegangan lentur yang didapat dari data hasil pengujian. Keragaman kekuatan kayu dapat ditinjau dari beberapa pengujian sifat fisis dan sifat mekanis kayu tersebut. Hasil pengujian sifat dasar merupakan data primer ukuran CKBC dan FS pada penelitian tegangan ijin dan kelas mutu kayu Mangium. Untuk konversi nilai tegangan ijin dari data CKBC menjadi FS diperlukan faktor-faktor penyesuaian berupa nilai SR, KA dan Special Factor yang meliputi nilai ukuran benda uji (size effect), lama pembebanan (duration of load), pengawetan (treated wood) dan luas penampang tumpuhan/sambungan jika berbentuk komponen.
2. Penelitian Tegangan Ijin dan Pengkelasan Mutu Kayu Mangium sebagai Kayu Konstruksi dalam Format ASD/LRFD
a. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah data-data primer dan sekunder hasil pengujian sifat fisis dan mekanis kayu Mangium pada ukuran CKBC dan FS. Data primer berasal dari pengujian langsung pada ukuran CKBC berupa destructive test (DT) dan ukuran FS berupa non destructive test (NDT). Data sekunder berupa data-data hasil penelitian sebelumnya. Pada ukuran CKBC berupa NDT dengan alat Sylvatest duo dan berupa DT dengan alat UTM Amsler/Instron. Pada ukuran skala pemakaian berupa NDT dengan MPK Panter dan berupa DT dengan UTM Baldwin/Shimadzu. Pengujian telah dilakukan sejak tahun 1997 sampai 2008 di Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Bogor dan Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu FAHUTAN IPB, Bogor.
Alat yang diperlukan untuk perhitungan dan analisis data adalah seperangkat komputer pada software MS Office 2003 dan Minitab Release 14,xx.
b. Metode Pengolahan Data
Ada dua format untuk menghitung tegangan ijin kayu, yaitu dengan metode
Allowable Stress Design (ASD) dan Load and Resistance Factor Design (LRFD).
Dalam menentukan tegangan ijin dan pengkelasan mutu menggunakan acuan standar RSNI 2002 berdasarkan format LRFD ukuran Full Scale (FS). Untuk menghitung kekuatan kayu ini berdasarkan data-data yang tersedia, dapat ditentukan dari format ASD dan format LRFD yang dikonversi menjadi format LRFD ukuran FS. Sehingga tegangan ijin dapat diperoleh dengan 2 cara, yaitu penyusunan tegangan ijin dari
format ASD (CKBC/FS) menjadi format LRFD (FS) dan dari format LRFD (CKBC/FS) menjadi format LRFD (FS).
Prosedur penelitian yang dilakukan melalui pentahapan sebagai berikut :
1) Penyusunan Tegangan Ijin dari Format ASD (CKBC/FS) Menjadi Format LRFD (FS)
Allowable Stress bagi tiap-tiap kelas mutu dihitung sesuai dengan standar ASTM
D 245-05 untuk CKBC dan ASTM D 2915-03 untuk Full Scale (lumber). Prosedur ini dibedakan menjadi 2 macam berdasarkan ukuran contoh ujinya.
a) Penyusunan Tegangan Ijin dari Format ASD (CKBC) menjadi Format LRFD (FS)
Prinsip analisis penyusunan Allowable Stress dari format ASD ukuran CKBC menjadi format LRFD (FS) adalah sebagai berikut :
(1) Menggunakan metode statistik sesuai dengan ASTM D 245-05 untuk menyusun
Allowable Stress kayu Mangium dengan cara data disusun distribusinya sebagai
distribusi normal dan dicari kekuatan karakteristiknya (R0,05