BAB II STUDI PUSTAKA
2.3. Kekuatan Lentur Balok
Menurut Haygreen dan Bowyer, 1989 kuat lentur merupakan sifat kekuatan dengan mengetahui kuat lentur dari suatu gelagar dapat ditentukan beban yang dapat dipikul oleh gelagar tersebut.
Metode pengujian ada 2 cara yaitu menggunakan model dan ukuran sebenarnya (berukuran struktural). Pengujian lentur dengan menggunakan model dengan ASTM D 143 – 52 ukuran benda uji 5 x 5 x 76 cm, dengan jarak antar tumpuan 70 cm, pembebanan diberikan ditengah-tengah bentang secara statis.
Sedangkan ukuran sebenarnya (struktural), pengujian sesuai dengan SNI 03-3975-1995 dengan panjang total 6h +1m + 2h, dengan jarak antar tumpuan 6h + 1m, pembebanan menggunakan metode third point loading. Perhitungan kekuatan lentur kayu dapat dihitung berdasarkan rumus (Rochadidkk, 1996):
………...……….. (2.1)
………...…... (2.2)
………. (2.3)
……… (2.4)
dimana:
lt = keteguhan lentur maksimum (MPa) M = momen (mm4)
W = tahanan momen (mm3) P = beban maksimum (N) a = jarak tumpu (mm) b = lebar benda uji (mm) h = tinggi benda uji (mm)
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Flowchart Penelitian
Penarikan kesimpulan dan saran
Selesai
Perhitungan lentur balok kayu sebelum dan sesudah di awetkan
hasil eksperimen
Pengujian Lentur Balok Kayu sebelum diawetkan dan sesudah
diawetkan
Perhitungan Physical dan Mechanical Properties kayu sebelum dan sesudah
di awetkan hasil analisis Pengujian Physical Properties dan Mechanical Properties kayu sebelum
diawetkan dan sesudah diawetkan .
Mulai
Pengawetan kayu metode rendaman dingin selama 10 hari
Kayu Pengawet
Boraks Penyediaan Bahan
Persiapan Alat
Secara Eksperimen Secara Analisis
Perbandingan hasil pengujian tekuk kolom kayu sebelum dan sesudah diawetkan secara analitis dan eksperimen
3.2 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Uji Mekanis Hasil Hutan Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Beton Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara untuk pengujian sifat-sifat fisis dan mekanis kayu. Sedangkan pengujian kuat lentur balok dilakukan di Laboratorium Struktur Magister (S2) Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
3.3 Bahan dan Alat Penelitian 3.3.1 Bahan Penelitian
Bahan penelitian yang digunakan adalah:
a. Balok kayu mahoni ukuran 3” x 4” mm dengan panjang ± 2 m berjumlah 12 buah.
b. Kayu mahoni berukuran 50 mm x 50 mm dengan panjang 760 mm berjumlah 20 buah.
c. Kayu mahoni berukuran 50 mm x 50 mm x 50 mm berjumlah 8 buah.
d. Boraks
3.3.2 Alat Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
a. Penggaris atau mistar.
b. Neraca digital dengan ketelitian 0,05 gram.
c. Oven dengan kapasitas 200° C untuk menentukan berat kering oven pada pengujian kadar air, berat jenis, dan penyusutan kayu mahoni.
d. UTM (Universal Testing Machine) Tensilon RTF-1350 merk AND (A&D Company, Limited) untuk pengujian kuat lentur kayu.
e. Loading Frame digunakan dalam pengujian kuat lentur balok kayu. Sebagai penahan benda uji secara horizontal pada dudukan ini, dirancang dari pelat yang didukung oleh baut.
3.4 Persiapan dan Pelaksanaan Pengujian 3.4.1 Persiapan Pengujian
Sebelum dilakukan pengujian terlebih dahulu benda uji disiapkan untuk diawetkan dengan boraks. Selanjutnya adalah dilakukan pengujian kadar air, kuat lentur kayu, elastisitas lentur kayu dan pengujian kuat lentur balok kayu struktural. Adapun dilakukannya pengujian kadar air, berat jenis, kuat lentur kayu, elastisitas lentur kayu adalah untuk mendapatkan nilai karakteristik kayu yang diperlukan sebagai acuan pada perhitungan. Pengujian dan perhitungan kadar air, kuat lentur kayu, elastisitas lentur kayu pada penelitian ini mengacu pada SNI-03.
3.4.2 Pengawetan Kayu
Kayu diawetkan dengan bahan pengawet boraks dengan konsentrasi 10%, 20%, dan 30%. Metode pengawetan pada penelitian ini adalah metode rendaman dingin (SNI 03-3233-1998) selama 10 hari. Benda uji yang diawetkan berjumlah 3 buah untuk setiap konsentrasi boraks dengan ukuran masing-masing 2 m x 76,2 cm x 101,6 cm dan benda uji berukuran 50 mm x 50 mm x 760 mm berjumlah 5 buah untuk setiap konsentrasi boraks. Pelaksanaan pengawetan balok kayu dilakukan di dalam sebuah bak berukuran 2,06 m x 0,36 m x 0,20 m.
Sebelum balok kayu diawetkan, dilakukan pengujian kadar air pada balok kayu dengan mengambil sampel pada balok kayu yang akan diawetkan.
Nilai kadar air yang didapatkan pada balok kayu adalah.
Berikut merupakan jumlah boraks yang diperlukan untuk proses pengawetkan balok kayu:
Untuk Boraks Konsentrasi 10%
= 14,832 kg Untuk Boraks Konsentrasi 20%
= 29,664 kg Untuk Boraks Konsentrasi 30%
= 44,496 kg
Adapun tahapan pengawetan adalah sebagai berikut:
a. Larutkan boraks konsentrasi 10% dengan air terbih dahulu dalam sebuah bak perendam.
b. Letakkan benda uji ke dalam bak perendam yang berisi larutan boraks.
c. Tahan balok kayu yang sedang diawetkan dengan meletakkan batu-batu di atas balok kayu agar tidak tersembul ke.
d. Benda uji didinginkan selama 10 hari di dalam campuran boraks e. Setelah 10 hari, benda uji dikeringkan di udara
f. Ulangi percobaan a – e untuk konsentrasi boraks 20% dan 30%.
3.4.3 Pelaksanaan Pengujian
3.4.3.1 Pengujian Physical Properties 3.4.3.1.1 Pengujian Kadar Air
Standar Pengujian : SNI 03-6850-2002
Ukuran Sampel : 50 mm x 50 mm x 50 mm
Jumlah Sampel : 8 (delapan) sampel
Gambar 3.1 Sampel Pengujian Kadar Air
Masing-masing benda uji sampel ditimbang dan dicatat berat awalnya. Penimbangan dilakukan setiap hari. Pengeringan bahan dilakukan
berdasarkan kering udara yaitu bahan dibiarkan dalam ruangan dengan suhu kamar, terlindung dari pengaruh cuaca seperti panas dan lembab sehingga benda uji menunjukkan berat yang stabil atau disebut juga dengan berat kering udara. Persentase angka kadar air adalah:
... (3.1) Dimana:
KA = kadar air (m%)
BA = berat kayu kering udara (gr) BKO = berat kayu kering-oven (gr)
3.4.3.1.2 Pengujian Berat Jenis
Standar Pengujian : SNI 03-6844-2002
Ukuran Sampel : 50 mm x 50 mm x 50 mm
Jumlah Sampel : 5 (lima) sampel
Gambar 3.2 Sampel Pengujian Berat Jenis
Sampel ditimbang dan dicatat beratnya. Perhitungan akhir berat jenis sampel dengan mengambil rata-ratanya, dan perbedaan antara berat jenis tertinggi tidak boleh lebih dari 100% berat yang terendah. Untuk mencari berat jenis kayu digunakan rumus sebagai berikut:
………. (3.2)
Dimana:
BJ = berat jenis K = konstanta (1000)
BA = berat awal benda uji (gr) L = panjang benda uji (mm) B = lebar benda uji (mm) H = tinggi benda uji (mm)
3.4.3.2 Pengujian Mechanical Properties 3.4.3.2.1 Pengujian Kuat Lentur
Standar Pengujian : SNI 03-3959-1995
Ukuran Sampel : 50 mm x 50 mm x 760 mm
Jumlah Sampel : 5 (lima) sampel
Gambar 3.3 Sampel Pengujian Kuat Lentur
Sampel dengan panjang 76 cm diletakkan pada dua perletakan sendi-sendi dan diberi gaya (P) terpusat secara bertahap pada bagian tengah bentang. Pada saat pembebanan dilakukan maka besar gaya yang diberikan sudah langsung terbaca pada dial. Setiap penambahan beban yang diberikan nilai penurunan (f) dicatat sampai pada kondisi sampel patah. Dari parameter diatas maka nilai kuat lentur yang dihitung dengan menggunakan rumus:
………... (3.3)
Dimana:
P = beban uji maksimum (N)
L = jarak tumpuan (mm) h = lebar benda uji (mm) b = lebar benda uji (mm) fb = kuat lentur (Mpa)
3.4.3.3 Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu
Setelah semua buah benda uji diawetkan, dilakukan pengujian kuat lentur balok kayu di Laboratorium Struktur, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Pada penelitian ini, terdapat 12 buah benda uji, 3 buah benda uji tanpa pengawetan, dan 9 benda uji dengan pengawetan. Pengujian kuat lentur balok kayu dilakukan dengan menggunakan Jack Hydraulic berkapasitas 100 Ton.
Berikut langkah-langkah yang dilakukan dalam pelaksanaan pengujian lentur balok kayu:
a. Balok kayu diletakkan di atas perletakan sendi dan rol
b. Benda uji harus diletakkan pada posisi sumbu kuat dan dibebani dengan cara “third point loading”, atau dengan dua beban titik pada panjang bendtangnya, yang masing-masing berjarak a≥3 kali tinggi penampang balok uji, dari tumpuan terdekatnya
c. Panjang bentang total L sama dengan 18 kali tinggi nominal penampang benda uji.
Gambar 3.4 Letak Beban dan Tumpuan
d. Untuk mengukur lendutan yang terjadi pada balok, pasang 3 buah dial indikator dimana dengan dial pertama diletakkan 40 cm dari perletakan sendi, dial kedua diletakkan di tengah-tengah bentang, dan dial ketiga diletakkan 40 cm dari perletakan rol. Dial ini dipasang tepat menyentuh dasar balok kayu, dan sebelum dibebani Dial Indikator harus berada pada posisi angka nol.
e. Setelah semua perangkat alat pengujian disiapkan, kemudian dilakukan pembebanan secara berangsur dengan kenaikan setiap 100 psi atau setara dengan 527 kg pada pembacaan manometer jack.
f. Setiap tahapan pembebanan, dilakukan pembacaan lendutan serta mengamati deformasi yang terjadi pada balok.
g. Selama pembebanan berlangsung, diperhatikan dan dicatat mulai terjadinya retak pertama.
h. Pembacaan dilakukan hingga balok kayu mencapai keruntuhan.
BAB IV
ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
4.1.1 Pengujian Kadar Air
Pengujian kadar air kayu menggunakan 8 buah. Penelitian ini dilakukan hingga sampel mencapai kondisi kering udara (kadar air 15 %), yaitu pada saat berat sampel menunjukkan angka yang tetap dan tidak berubah lagi.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kadar Air No
Berdasarkan SNI 03-6850-2002, perhitungan kadar air kayu sebagai berikut ; ( )
Sebagai contoh, digunakan sampel 1:
Kadar air sampel KA 1 :
( )
Rata-rata sampel :
̅ Standar Deviasi :
√ ( ̅)
Kadar air rata-rata :
( )
Maka, kadar air rata-rata dari 8 sampel kayu tersebut adalah 11,642%.
4.1.2 Pengujian Berat Jenis
Pemeriksaan berat jenis dilakukan terhadap 5 ( enam) buah sampel berukuran 5 cm x 5 cm x 5 cm. Pengujian ini juga dilakukan pada saat kondisi kayu kering udara dan didapat hasil sebagai berikut.
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Berat Jenis No
Berdasarkan SNI 03-6844-2002, perhitungan berat jenis kayu berdasarkan berat dan volume sebagai berikut ;
Sebagai contoh, digunakan sampel 1:
Kadar air sampel 1 :
( ) Berat jenis rata-rata :
( )
Maka, berat jenis rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut adalah 0,593.
4.1.3 Pengujian Kuat Lentur
Hasil pemeriksaan kuat lentur kayu dengan 5 (lima) buah sampel dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 760 mm ialah sebagai berikut.
a. Tanpa Pengawetan
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kuat Lentur Tanpa Pengawetan
No
Berdasarkan SNI 03-3959-1995, perhitungan kuat lentur kayu sebagai berikut ;
( )
Sebagai contoh, digunakan sampel 1:
Kuat lentur sampel 1, sebagai berikut;
Kuat lentur rata-rata :
( )
Maka, kuat lentur rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut adalah .
b. Diawetkan dengan Kadar Boraks 10%
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Lentur Diawetkan dengan Kadar Boraks 10%
Berdasarkan SNI 03-3959-1995, perhitungan kuat lentur kayu sebagai berikut ;
( )
Sebagai contoh, digunakan sampel 1 10%:
Kuat lentur sampel 1 10%, sebagai berikut;
Kuat lentur rata-rata :
( )
Maka, kuat lentur rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut adalah .
c. Diawetkan dengan Kadar Boraks 20%
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Lentur Diawetkan dengan Kadar Boraks 20%
Kuat Lentur Rata - rata 110.346
Berdasarkan SNI 03-3959-1995, perhitungan kuat lentur kayu sebagai berikut ;
( )
Sebagai contoh, digunakan sampel 1 20%:
Kuat lentur sampel 1 20%, sebagai berikut;
Kuat lentur rata-rata :
( )
Maka, kuat lentur rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut adalah .
d. Diawetkan dengan Kadar Boraks 30%
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Lentur Diawetkan dengan Kadar Boraks 30%
Kuat Lentur Rata - rata 121.796
Berdasarkan SNI 03-3959-1995, perhitungan kuat lentur kayu sebagai berikut ;
( )
Sebagai contoh, digunakan sampel 1 30%:
Kuat lentur sampel 1 30%, sebagai berikut;
Rata-rata sampel :
̅ Standar Deviasi :
√ ( ̅)
Kuat lentur rata-rata :
( )
Maka, kuat lentur rata-rata dari 5 sampel kayu tersebut adalah 121,796 .
4.1.4 Pengujian Elastisitas Lentur
Pengujian elastisitas kayu dilakukan terhadap 3 sampel kayu yang diambil secara acak dari sampel pengujian kuat lentur kayu untuk pencatatan dial penurunan setiap penambahan beban 500 N.
a. Tanpa Pengawetan
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Elastisitas Kayu Tanpa Pengawetan
Dari tabel dan gambar beban - lendutan untuk setiap sampel (Tabel 4.7 dan Gambar 4.1 – 4.3) dapat dilihat beban batas proporsional masing-masing sampel, dimana Sampel 1, Sampel 2, dan Sampel 3 dengan beban secara berurutan yaitu 6000 N, 6500 N, dan 6000 N.
Beban
Gambar 4.1 Grafik Beban - Lendutan Hasil Pengujian Sampel Kayu 1
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 1
Batas Elastis Batas Plastis
Gambar 4.2 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Sampel Kayu 2
Modulus Elastistas Lentur Kayu ( ) Sampel 2 P = 6500 N f P=6500N = 6,57 mm P = 7000 N f P=7000N = 7,11mm p = (7000 N – 6500 N) = 500 N
L = 710 mm B = 50 mm H = 50 mm
( )
( )( )( )
y = 902.63x + 298.66 R² = 0.9942
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Beban (N)
Lendutan (mm)
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 2
Batas Elastis Batas Plastis
Gambar 4.3 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Sampel Kayu 3
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 3
Batas Elastis Batas Plastis
Tabel 4.8 Modulus Elastisitas Rata-Rata Tanpa Pengawetan Sampel B
(mm)
H (mm)
Modulus Elastisitas (MPa)
1 49 50 12173,843
2 50 50 13255,963
3 50 50 12132,567
Rata -Rata 12520,794
SD 637,00929
Modulus Elastisitas Rata-Rata 11036,562
Sehingga, modulus elastisitas lentur kayu yang tidak diawetkan adalah 11036,562 MPa.
b. Diawetkan Dengan Kadar Boraks 10 %
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Elastisitas Kayu Diawetkan dengan Kadar Boraks 10% 4.9 dan Gambar 4.4 – 4.6) dapat dilihat beban batas proporsional masing-masing sampel, dimana Sampel 1 10%, Sampel 2 10%, dan Sampel 3 10%
dengan beban secara berurutan yaitu 6500 N, 6500 N, dan 7000 N.
Gambar 4.4 Grafik Beban - Lendutan Hasil Pengujian Kayu Sampel 1 10%
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 1 10%
Batas Elastis Batas Plastis
Gambar 4.5 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Kayu Sampel 2 10%
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 2 10%
Batas Elastis Batas Plastis
Gambar 4.6 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Kayu Sampel 3 10%
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 3 10%
Batas Elastis Batas Plastis
Tabel 4.10 Modulus Elastisitas Rata-Rata Diawetkan dengan Kadar Boraks 10%
Sampel B (mm)
H (mm)
Modulus Elastisitas (MPa)
1 10% 49 50 14035,726
2 10% 50 50 14608,612
3 10% 50 50 14906,747
Rata -Rata 14517,028
SD 442,674
Modulus Elastisitas Rata-Rata 13485,598
Sehingga, modulus elastisitas lentur kayu dengan boraks 10% adalah 13485,598 MPa.
c. Diawetkan Dengan Kadar Boraks 20 %
Tabel 4.11 Hasil Pengujian Elastisitas Kayu Diawetkan dengan Kadar Boraks 20% 4.11 dan Gambar 4.7 – 4.9) dapat dilihat beban batas proporsional masing-masing sampel, dimana Sampel 1 20%, Sampel 2 20%, dan Sampel 3 20%
dengan beban secara berurutan yaitu 7500 N, 8000 N, dan 7500 N.
Gambar 4.7 Grafik Beban - Lendutan Hasil Pengujian Kayu Sampel 1 20%
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 1 20%
Batas Elastis Batas Plastis
Gambar 4.8 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Kayu Sampel 2 20%
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 2 20%
Batas Elastis Batas Plastis
Gambar 4.9 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Kayu Sampel 3 20%
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 3 20%
Batas Elastis Batas Plastis
Tabel 4.12 Modulus Elastisitas Rata-Rata Diawetkan dengan Kadar Boraks 20%
Sampel B (mm)
H (mm)
Modulus Elastisitas (MPa)
1 20% 49 50 17565,896
2 20% 50 50 16986,758
3 20% 50 50 17815,381
Rata -Rata 17565,896
SD 503,148
Modulus Elastisitas Rata-Rata 16393,562
Sehingga, modulus elastisitas lentur kayu dengan kadar boraks 20%
adalah 16393,562 MPa.
d. Diawetkan Dengan Kadar Boraks 30 %
Tabel 4.13 Hasil Pengujian Elastisitas Kayu Diawetkan dengan Kadar Boraks 30% masing-masing sampel, dimana Sampel 1 30%, Sampel 2 30%, dan Sampel 3 30% dengan beban secara berurutan yaitu 9000 N, 8500 N, dan 8000 N.
Gambar 4.10 Grafik Beban - Lendutan Hasil Pengujian Kayu Sampel 1 30%
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 1 30%
Batas Elastis Batas Plastis
Gambar 4.11 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Kayu Sampel 2 30%
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 2 30%
Batas Elastis Batas Plastis
Gambar 4.12 Grafik Beban-Lendutan Hasil Pengujian Kayu Sampel 3 30%
GRAFIK BEBAN - LENDUTAN KAYU SAMPEL 3 30%
Batas Elastis Batas Plastis
Tabel 4.14 Modulus Elastisitas Rata-Rata Diawetkan dengan Kadar Boraks 30%
Sampel B (mm)
H (mm)
Modulus Elastisitas (MPa)
1 30% 49 50 19883,944
2 30% 50 50 20869,446
3 30% 50 50 20289,73
Rata -Rata 20347,707
SD 495,302
Modulus Elastisitas Rata-Rata 19193,652
Sehingga, modulus elastisitas lentur kayu dengan kadar boraks 30%
adalah 19193,652 MPa.
4.1.5 Rangkuman Hasil Pengujian Kadar Air, Berat Jenis, Kuat Lentur dan Elastisitas Lentur
Tabel 4.15. Rangkuman Pengujian (SNI-03) Jenis Penelitian Hasil Penelitian
Kadar Air
Berat Jenis
Kuat Lentur
Kuat Lentur Kadar Boraks 10%
Kuat Lentur Kadar Boraks 20%
Kuat Lentur Kadar Boraks 30%
Elastisitas Lentur
Elastisitas Lentur Kadar Boraks 10%
Elastisitas Lentur Kadar Boraks 20%
Elastisitas Lentur Kadar Boraks 30 %
Menurut ketentuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu (PKKI 2002), kuat acuan berdasarkan pemilahan secara mekanis diambil berdasarkan modulus elastisitas lentur. Dari table 4.15 dapat dilihat bahwa menurut ketentuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu (PKKI 2002), maka kayu yang digunakan dengan modulus elastisitas 11036,562 MPa termasuk kayu dengan kode mutu E11.
.
4.1.6 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Struktural Sebelum dan Sesudah Pengawetan
Adapun data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan adalah:
Lebar Penampang Balok Kayu (b) b = 7,5 cm = 75 mm
Tinggi Penampang Balok Kayu (h) h = 10 cm = 100 mm
Panjang Bentang Balok Kayu (L) L = ± 2000 mm
Modulus Elastisitas Balok Kayu = 11036,562 Mpa
Modulus Elastisitas Balok Kayu Diawetkan 10% = 13485,598 Mpa
Modulus Elastisitas Balok Kayu Diawetkan 20% = 16393,562 Mpa
Modulus Elastisitas Balok Kayu Diawetkan 30% = 19193,652 Mpa
Section Modulus (w)
w =
Momen Lentur (M) Sebelum Diawetkan
M =
Momen Lentur (M) Diawetkan 10%
M =
Momen Lentur (M) Diawetkan 20%
M =
Momen Lentur (M) Diawetkan 30%
M =
4.1.6.1 Perencanaan Pembebanan Maksimum (Estimasi)
Untuk melakukan pengujian balok kayu, diperlukan beban maksimum estimasi yang dapat dipikul oleh balok tersebut.
Gambar 4.13 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
Pembebanan Maksimum Untuk Balok Kayu yang Tidak Diawetkan
( ) ( )
Dari perhitungan diatas, diperoleh bahwa beban maksimum estimasi yang dapat dipikul oleh balok kayu yang tidak diawetkan adalah 5,726 Ton.
Pembebanan Maksimum Untuk Balok Kayu yang Diawetkan dengan Kadar Boraks 10%
( ) ( )
Dari perhitungan diatas, diperoleh bahwa beban maksimum estimasi yang dapat dipikul oleh balok kayu yang diawetkan dengan kadar boraks 10% adalah 6,2117 Ton.
Pembebanan Maksimum Untuk Balok Kayu yang Diawetkan dengan Kadar Boraks 20%
( ) ( )
Dari perhitungan diatas, diperoleh bahwa beban maksimum estimasi yang dapat dipikul oleh balok kayu yang diawetkan dengan kadar boraks 20% adalah 6,8876 Ton.
Pembebanan Maksimum Untuk Balok Kayu yang Diawetkan dengan Kadar Boraks 30%
( ) ( )
Dari perhitungan diatas, diperoleh bahwa beban maksimum estimasi yang dapat dipikul oleh balok kayu yang diawetkan dengan kadar boraks 30% adalah 7,6026 Ton.
4.1.6.2 Perhitungan Kuat Lentur Dan Lendutan Secara Analisis Analisis lendutan menggunakan metode momen sebagai muatan:
Gambar 4.14 Bidang Momen balok dan metode momen sebagai muatan
o o o ( )
( )
∑
Lendutan dihitung dengan menggunakan rumus:
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
Kuat lentur balok kayu dihitung berdasarkan SNI-03-3975-1995 dengan menggunakan rumus:
Kuat Lentur dan Lendutan Balok Kayu yang Tidak Diawetkan
Kuat lentur balok kayu adalah:
Lendutan balok kayu adalah:
Maka, kuat lentur dan lendutan balok kayu yang tidak diawetkan berturut-turut adalah 91,614 MPa dan 62,794 mm.
Kuat Lentur dan Lendutan Balok Kayu yang Diawetkan dengan Kadar Boraks 10 %
Kuat lentur balok kayu adalah:
Lendutan balok kayu adalah:
Maka, kuat lentur dan lendutan balok kayu yang diawetkan dengan kadar boraks 10% berturut-turut adalah 99,388 MPa dan 55,77 mm.
Kuat Lentur dan Lendutan Balok Kayu yang Diawetkan dengan Kadar Boraks 20 %
Kuat lentur balok kayu adalah:
Lendutan balok kayu adalah:
Maka, kuat lentur dan lendutan balok kayu yang diawetkan dengan kadar boraks 20% berturut-turut adalah 110,202 MPa dan 50,865 mm.
Kuat Lentur dan Lendutan Balok Kayu yang Diawetkan dengan Kadar Boraks 30 %
Kuat lentur balok kayu adalah:
Lendutan balok kayu adalah:
Maka, kuat lentur dan lendutan balok kayu yang diawetkan dengan kadar boraks 30% berturut-turut adalah 121,642 MPa dan 47,955 mm.
Rangkuman Kuat Lentur dan Lendutan Balok Kayu Secara Analisis
Tabel 4.16 Kuat Lentur dan Lendutan Balok Kayu Secara Analisis
No Benda Uji Pmaks
(N)
Fb (MPa)
δ (mm) 1 Tanpa Pengawet 57258,6375 91,614 62,794 2 Diawetkan dengan
Kadar Boraks 10% 62117,3875 99,388 55,77 3 Diawetkan dengan
Kadar Boraks 20% 68876,1375 110,202 50,864 4 Diawetkan dengan
Kadar Boraks 30% 76026,1375 121,642 47,955
Gambar 4.15 Grafik Beban Maksimum Secara Analisis
0 20000 40000 60000 80000
Tanpa
Pengawet Diawetkan
Boraks 10% Diawetkan
Boraks 20% Diawetkan Boraks 30%
N
Beban Maksimum Secara Analisis
Gambar 4.16 Grafik Kuat Lentur Secara Analisis
Gambar 4.17 Grafik Lendutan Secara Analisis
0 50 100 150
Tanpa
Pengawet Diawetkan
Boraks 10% Diawetkan
Boraks 20% Diawetkan Boraks 30%
MPa
Kuat Lentur Secara Analisis
0 20 40 60 80
Tanpa
Pengawet Diawetkan
Boraks 10% Diawetkan
Boraks 20% Diawetkan Boraks 30%
mm
Lendutan Secara Analisis
4.1.6.3 Perhitungan Kuat Lentur dan Lendutan Balok Kayu Secara Eksperimen
a. Tanpa Pengawetan
Tabel 4.17 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Sampel 1
No Tekanan
Tabel 4.18 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Sampel 2
No Tekanan (Psi)
Tekanan
(kg/cm2) Beban (kg) Pembacaan Dial (mm) Dial 1 Dial 2 Dial 3
Tabel 4.19 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Sampel 3
No Tekanan (Psi)
Tekanan
(kg/cm2) Beban (kg) Pembacaan Dial (mm) Dial 1 Dial 2 Dial 3
Tabel 4.20 Hasil Perhitungan Kuat Lentur dan Lendutan Balok Kayu Tidak
Total 172.8467 118.5037
Rata-rata 57.6156 39.5012
SD 0.843684 0.578429
Fb dan δ 55.64976 38.15348
Kuat 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.
Sebagai contoh sampel 1, beban maksimum (Pmaks) yang dapat dicapai balok adalah 3585,6548 kg + 68,05 kg = 3653,70475 kg. Maka kuat lentur sampel 1 adalah:
√ ( ̅)
Kuat Lentur rata-rata:
Maka, kuat lentur balok kayu rata-rata sebelum diawetkan adalah 55,649768 Mpa.
Lendutan balok kayu dihitung menggunakan rumus:
Sebagai contoh sampel 1, lendutan yang dihasilkan adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Standar Deviasi : √ ( ̅)
Lendutan rata-rata:
Maka, lendutan balok kayu rata-rata sebelum diawetkan adalah 38,1535 mm.
Gambar 4.18 Grafik Hubungan Beban dan Lendutan Tanpa Pengawet
b. Diawetkan dengan Kadar Boraks 10%
Tabel 4.21 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Sampel 1 10%
No Tekanan
Grafik Hubungan Beban dan Lendutan Sampel Tanpa Pengawet
Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3
Tabel 4.22 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Sampel 2 10%
Tabel 4.23 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Sampel 3 10%
No Tekanan
Tabel 4.24 Hasil Perhitungan Kuat Lentur dan Lendutan Balok Kayu Diawetkan Dengan Boraks 10 %
No
Total 201.5320 113.0781
Rata-rata 67.1773 37.6927
SD 2.435506 1.3665
Fb dan δ 61.50262 34.5087
Kuat 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.
Sebagai contoh sampel 1, beban maksimum (Pmaks) yang dapat dicapai balok adalah 4218,4178 kg + 68,05 kg = 4286,4678 kg. Maka kuat lentur sampel 1 adalah:
√ ( ̅)
Kuat Lentur rata-rata:
Maka, kuat lentur balok kayu rata-rata setelah diawetkan dengan boraks 10
% adalah 61,5026 Mpa.
Lendutan balok kayu dihitung menggunakan rumus:
Sebagai contoh sampel 1,lendutan yang dihasilkan adalah:
Rata-rata sampel:
̅
Standar Deviasi :
√ ( ̅)
Lendutan rata-rata:
Maka, lendutan balok kayu rata-rata setelah diawetkan dengan boraks 10 % adalah 34,5087 mm.
Gambar 4.19 Grafik Hubungan Beban dan Lendutan Diawetkan dengan Kadar Boraks 10%
c. Diawetkan dengan Kadar Boraks 20%
Tabel 4.25 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Sampel 1 20%
No Beban
Grafik Hubungan Beban dan Lendutan Sampel Diawetkan 10%
Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3
Tabel 4.26 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Sampel 2 20%
No Beban (kg)
Pembacaan Dial (mm) Dial 1 Dial 2 Dial 3
1 500 1.67 2.18 1.66
2 1000 3.74 4.22 3.75
3 1500 5.81 6.26 5.81
4 2000 6.88 8.32 6.88
5 2500 11.95 13.14 11.95
6 3000 17.02 19.88 17.02
7 3500 20.09 23.65 20.09
8 4000 23.19 27.66 23.19
9 4500 PATAH
Tabel 4.27 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Kayu Sampel 3 20%
No Beban (kg)
Pembacaan Dial (mm) Dial 1 Dial 2 Dial 3
Pembacaan Dial (mm) Dial 1 Dial 2 Dial 3