Pendekatan Teoritis dan Empiris

Percobaan II dalam penelitian ini merupakan hibrida antara pendekatan teoritis dengan uji empiris. Penentuan nilai disain lateral Z yang dilakukan pada percobaan II dibedakan atas 2 (dua) standar pendekatan, yaitu Amerika Serikat (AWC, 2005) dan Uni Eropa, Eurocode 5 (EC5) (Porteous dan Kermani, 2007). AWC (2005) menggunakan istilah nilai disain lateral rujukan Z dan pendekatan teoritis yang dimaksud pada percobaan II ini adalah tetap menggunakan 4 persamaan batas leleh (Z) sambungan geser ganda batang kayu dengan paku tunggal berpelat sisi baja pada berbagai diameter paku, namun beberapa variabel kunci diuji secara empiris. Variabel kunci yang dimaksud adalah kekuatan lentur paku (Fb), kekuatan tumpu paku pada batang utama kayu (Fem) dan kekuatan tumpu paku pada pelat sisi baja (F_es

Pengujian lentur paku adalah pengujian sifat mekanis atau kekuatan lentur paku yang dilakukan dengan memberikan beban terpusat ditengah bentang pada arah tegak lurus sumbu memanjang paku secara perlahan-lahan sampai contoh uji mengalami kerusakan. Beban tersebut merupakan beban maksimum yang dapat diterima oleh paku. Notasi F

).

yb pada percobaan I yang digunakan untuk menentukan persamaan batas leleh (Z) diasumsikan dapat digantikan oleh F_b pada percobaan II. Hal ini dilakukan dengan pertimbangan bahwa walaupun F_b > F_yb dan Fb

Sama seperti percobaan I (teoritis), nilai disain lateral Z pada percobaan II juga harus dikonversi dengan beberapa faktor penyesuaian untuk mendapatkan

diasumsikan dapat digunakan pada persamaan batas leleh, nilai disain lateral rujuka n Z yang dihasilkan dari percobaan II ini masih relevan untuk diperbandingkan dengan percobaan I (teoritis) dan III (empiris).

35 nilai disain Z’. Pada percobaan II juga sambungan didisain sedemikian rupa sehingga semua faktor penyesuaian nilainya = 1. Dengan demikian besar nilai disain lateral rujukan Z = nilai disain lateral yang disesuaikan Z’. Pengujian hibrida (II) ini dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine merk Instron series IX version 8.27.00. Gambar 5 memperlihatkan uji sifat mekanik atau kekuatan lentur paku.

Gambar 5 Pengujian kekuatan lentur paku

Modulus of Rupture (MOR) atau kekuatan lentur paku (Fb) dihitung dengan menggunakan rumus Fb = Pmax.L/πr³, dimana Pmax. = beban maksimum (kg), L = panjang bentang (cm) dan r = jari-jari penampang paku (cm). Nilai Fyb

menurut AWC (2005) ditetapkan pada batas leleh paku (5% offset diameter), namun dalam penelitian ini lebih mengacu pada beban atau batas maksimum (Fb

Pengujian kekuatan tumpu paku merupakan pengujian pembenaman paku pada batang utama kayu. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine merk Instron series IX version 8.27.00. Pengujian kekuatan tumpu pakutersebut dilakukan dengan memberikan beban merata pada arah tegak lurus sepanjang sumbu batang paku secara perlahan-lahan sampai paku terbenam atau tertanam dalam kayu. Beban tersebut merupakan beban maksimum yang dapat diterima oleh kayu. Ukuran penampang contoh uji kekuatan tumpu paku adalah 5,5 cm x 5,0 cm x 20 cm. Pengujian kekuatan tumpu paku pada batang utama kayu (F

).

em

F

) dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

36 dimana P_maks.= beban maksimum benam paku kedalam batang kayu (maximum embedding load)(kg), D = diameter paku (cm) dan t = tebal batang utama kayu (cm). Alat pendukung dan pengujian kekuatan tumpu paku disajikan pada Gambar 6.

(a) (b)

Gambar 6 Disain alat pendukung uji kekuatan tumpu paku (a) dan pengujian kekuatan tumpu paku (b)

Pengujian kekuatan tarik ultimat/maksimum paku atau nail ultimate tensile strength (Fun) merupakan pengujian sifat mekanis paku untuk keperluan penentuan kekuatan tumpu paku pada pelat sisi baja (Fes). Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine merk LogTech kapasitas 15.000 kg. Pengujian kekuatan tarik maksimum paku tersebut dilakukan dengan memberikan beban tarik pada arah sejajar sumbu batang paku secara perlahan-lahan sampai paku mengalami kerusakan. Beban tersebut merupakan beban ultimat/maksimum (P_un) yang dapat diterima oleh paku. Ukuran luas penampang paku berdiameter 4,1 mm; 5,2 mm; dan 5,5 mm masing-masing adalah 0,1321 cm²; 0,2125 cm²; dan 0,2377 cm². Kekuatan tarik maksimum paku dihitung dengan menggunakan rumus F_un = P_un/A, dimana P_un = beban atau gaya tarik ultimat/maksimum paku (kg) dan A = luas penampang paku (cm²). Kekuatan tumpu paku pada pelat sisi baja (F_es) dihitung menurut asumsi bahwa pelat baja dibentuk pada proses dingin (cold-formed steel side members) yang menurut AWC (2005) besarnya Fes= 1,375 Fu. Menurut Breyer et al. (2005) sebenarnya

37 yang dimaksud variabel F_u dalam persamaan tersebut adalah kekuatan tarik ultimat dari material pelat bajanya (side member). Namun dalam penelitian ini karena tingkat kesulitan dan kerumitan pembuatan contoh uji tarik maksimum dari material pelat baja sangat tinggi termasuk didalamnya perangkat uji mekaniknya, maka sebagai pengganti digunakan paku sebagai contoh uji. Hal ini dilakukan dengan asumsi bahwa mutu material pelat baja dianggap sama dengan material paku. Mesin pengujian universal (UTM) untuk uji mekanik kekuatan tarik maksimum paku disajikan pada Gambar 7.

Gambar 7 Pengujian kekuatan tarik maksimum paku

Pada pendekatan standar Uni Eropa, Eurocode 5 (EC5) (Porteous dan Kermani, 2007) digunakan istilah kapasitas dukung beban karakteristik per paku per bidang geser (characteristic load-carrying capacity per nail per shear plane) (F_d.1

F

) sebagai pengganti nilai disain lateral Z sambungan geser ganda batang kayu dengan pelat baja. Rumus yang digunakan untuk menghitung nilai disain lateral Z adalah : d,1

= 2.3 √M

y,Rk

· f

h,2,k

· d + (0.25) F

ax,Rk dimana :

,

F_d,1 = kapasitas M

dukung beban karakteristik per paku per bidang geser (N)

y,Rk = f

momen leleh paku karakteristik (N/mm)

h,2,k =

d = diameter paku (mm)

kekuatanlekat/benam karakteristik paku kedalam batang kayu (MPa)

Fax,Rk

38 Rumus di atas berlaku untuk sambungan geser ganda batang kayu dengan paku tunggal berpelat sisi baja, dimana spesifikasi ukuran pelat baja tergolong pelat tebal. Momen leleh paku karakteristik atau characteristic nail yield moment untuk paku bulat permukaan halus/licin (diameter < 6,00 mm) dihitung dengan rumus M_y,Rk = 0,3 f_u d^2.6, dimana f_u adalah kekuatan tarik paku (N/mm²

Pada percobaan II tidak dilakukan pengujian kekuatan cabut paku, sehingga dalam perhitungan nilai F

) dan d adalah diameter paku (mm).

d,1 digunakan pendekatan penentuan Fax,Rk

kapasitas cabut paku karakteristik berdasarkan rumus F

ax,Rk atau P = 7.850 G^5/2DL pada sesaran sambungan 0,015 in., dimana P = beban maksimum (pounds); L = penetrasi paku kedalam kayu (in.); G = kerapatan atau berat jenis kayu berdasarkan berat per volume pada kadar air 12%; D = diameter paku (in.) (FPL, 1999). Berbeda dengan pendekatan standar Amerika (AWC, 2005), dimana pada percobaan II ini nilai kekuatan lentur leleh paku (Fyb) pada rumus Z digantikan dengan kekuatan lentur paku (Fb), sedangkan pada pendekatan standar Uni Eropa, EC5 (Porteous dan Kermani, 2007) penghitungan Z atau Fd,1 betul-betul menggunakan momen lentur pada batas leleh (My,Rk

).