KAJIAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS PANEL
CROSS
LAMINATED TIMBER
KAYU MANII (
Maesopsis eminii
Engl.)
MENGGUNAKAN PEREKAT ISOSIANAT
AGNES SAMUEL LUMBANRAJA
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kajian Sifat Fisis dan Mekanis Panel Cross Laminated Timber Kayu Manii (Maesopsis eminii Engl.) Menggunakan Perekat Isosianat adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
ABSTRAK
AGNES SAMUEL LUMBANRAJA. Kajian Sifat Fisis dan Mekanis Panel Cross Laminated Timber Kayu Manii (Maesopsis eminii Engl.) Menggunakan Perekat Isosianat. Dibimbing oleh SUCAHYO SADIYO.
Cross Laminated Timber (CLT) adalah produk rekayasa kayu yang disusun bersilangan antar lamina biasanya direkat dengan perekat atau paku. Tujuan penelitian ini adalah untuk membandingkan sifat fisis dan mekanis panel CLT Kayu Manii (Maesopsis eminii Engl.) lapisan 2 dan 4 yang dibuat dengan orientasi sudut 45⁰ dan 90⁰ terhadap serat lapisan permukaan. Panel CLT dibuat dengan ketebalan 15 cm sebanyak lima lapis dari papan yang berukuran 3 cm x 13 cm x 200 cm. Perekat yang digunakan adalah perekat isosianat dengan berat labur 280 g/m². Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian sifat fisis (kadar air, kerapatan, kembang susut, dan delaminasi) dan sifat mekanis (keteguhan rekat dan uji dinding geser). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat fisis dan orientasi sudut lamina penyusun sangat berpengaruh dalam uji dinding geser. Hasil uji dinding geser menginformasikan bahwa kekakuan dinding geser panel CLT 90⁰ dua kali lebih besar dibandingkan CLT 45⁰ namun berbanding terbalik pada kekuatannya, dimana panel CLT 45⁰ lebih kuat dibandingkan CLT 90⁰.
Kata kunci: Cross Laminated Timber, Kayu Manii, perekat isosianat, orientasi sudut
ABSTRACT
AGNES SAMUEL LUMBANRAJA. Study of Physical and Mechanical Properties Cross Laminated Timber Panels made from Manii Wood (Maesopsis eminii Engl.) Using Isocyanate. Supervised by SUCAHYO SADIYO.
Cross Laminated Timber (CLT) is a wood engineering product with cross laminae which bonded by adhesive or nails. The aim of this research was to compare the physical and mechanical properties of CLT panels made from Manii wood (Maesopsis eminii Engl.) layers 2 and 4 were made with laminae orientation angle of the fiber 45⁰ and 90⁰ toward surface layer. The CLT panel was made in 15 cm thickness with five layers from the board with 3 cm x 13 cm x 200 cm in size. Adhesive used was isocyanate with surface weight 280 g/m2. Testing conducted were physical properties (moisture content, density, thickness swelling, and delamination test) and mechanical properties (bonding strength and racking test). Physical properties and angle orientation of CLT were affected significantly in racking test. Results of racking test showed that CLT with 90⁰ orientation angle were higher twice in stiffness than CLT with orientation angle 45⁰. In vice- versa, the strength of CLT 45⁰ higher than 90⁰.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada
Departemen Hasil Hutan
KAJIAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS PANEL
CROSS
LAMINATED TIMBER
KAYU MANII (
Maesopsis eminii
Engl.)
MENGGUNAKAN PEREKAT ISOSIANAT
AGNES SAMUEL LUMBANRAJA
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Kajian Sifat Fisis dan Mekanis Panel Cross Laminated Timber Kayu Manii (Maesopsis eminii Engl.) Menggunakan Perekat Isosianat
Nama : Agnes Samuel Lumbanraja NIM : E24100001
Disetujui oleh
Prof. Dr. Ir. Sucahyo Sadiyo, MS Pembimbing
Diketahui oleh
Prof. Dr. Ir. Fauzi Febrianto, MS Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang berjudul Kajian Sifat Fisis dan Mekanis Panel Cross Laminated Timber Kayu Manii (Maesopsis eminii Engl.) Menggunakan Perekat Isosianat ini dilaksanakan mulai dari awal September 2013 sampai dengan akhir Januari 2014.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof Dr Ir Sucahyo Sadiyo, MS selaku pembimbing yang berkontribusi besar dalam memberi solusi kepada penulis, serta Fengky S Yoresta, ST, MT yang telah banyak memberi saran. Terimakasih kepada Bapak Kadiman dan Suhada selaku laboran yang setia membantu dalam pengerjaan penelitian. Terimakasih kepada yang terkasih teman-teman THH 47. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak, Mama, Adik-adik, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan dukungannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR LAMPIRAN x
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 1
Tujuan Penelitian 1
Manfaat Penelitian 2
METODE 2
Waktu dan Tempat 2
Bahan 2
Alat 2
Prosedur Penelitian 2
Analisis Data 7
HASIL DAN PEMBAHASAN 8
Pembahasan 8
SIMPULAN DAN SARAN 16
Simpulan 16
Saran 16
DAFTAR PUSTAKA 17
LAMPIRAN 18
DAFTAR TABEL
1 Hasil Rata-rata Pengujian Sifat Fisis panel CLT Manii 8
2 Hasil Uji Dinding Geser panel CLT Manii 8
DAFTAR GAMBAR
1 Pola susunan lamina panel CLT Manii 90⁰(a) dan 45⁰(b) 3 2 Pengambilan contoh uji sifat fisis dan mekanis serta uji dinding geser
panel CLT Manii 4
3 Delaminasi rendaman air panas (a) dan rendaman dingin (b) 6 4 Contoh uji geser rekat (a) dan pengujian keteguhan geser rekat (b) 6 5 Grafik prosedur uji dinding geser terhadap waktu 7 6 Kadar air panel CLT Manii menurut orientasi sudut lamina 9 7 Kerapatan panel CLT Manii menurut orientasi sudut lamina 9 8 Kembang dan susut volume panel CLT Manii menurut orientasi sudut
lamina 10
9 Delaminasi air panas dan air dingin panel CLT Manii menurut orientasi
sudut lamina 11
10 Keteguhan rekat panel CLT Manii menurut orientasi sudut lamina 12 11 Displacement stiffness panel CLT Manii 45⁰ 14 12 Displacement stiffness panel CLT Manii 90⁰ 14 13 Displacement strengthtest panel CLT Manii 45⁰ 15 14 Displacement strengthtest panel CLT Manii 90⁰ 15 15 Posisi tranduser (titik-titik tinjauan deformasi) pada panel CLT Manii 15
DAFTAR LAMPIRAN
1 Rekaman data sifat fisis panel CLT Manii 18
2 Rekaman data uji delaminasi panel CLT Manii 18
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kayu dari hutan alam dewasa ini semakin sulit diperoleh karena tidak seimbangnya antara pemanfaatan hutan dengan pelestariannya. Masalah kehutanan yang semakin kompleks membuat timbulnya pemikiran mengenai bagaimana mempertahankan nilai hutan tetap lestari, namun tetap dapat dimanfaatkan. Teknologi rekayasa kayu merupakan salah satu cara memodifikasi kayu agar dapat mengurangi pemanfaatan kayu dari hutan alam.
Cross laminated timber (CLT) merupakan salah satu produk rekayasa kayu yang dibuat dengan cara menyusun sejumlah lapisan kayu (lamina) secara bersilangan satu dengan yang lainnya dan kemudian direkat. Keunggulan dari produk CLT adalah dimensinya yang stabil, kuat, dan sifatnya yang seragam sehingga mampu menyalurkan beban secara merata (Wood Naturally Better 2010). Kayu Manii termasuk kelas awet V dengan kelas kuat III/IV yang banyak dimanfaatkan sebagai sumber kayu bakar, bahan bangunan, pulp, papan partikel, tiang lantai, dan bangunan kapal (Orwa et al. 2009).
Teknologi rekayasa kayu yang semakin berkembang diharapkan dapat menghasilkan produk yang memiliki kualitas yang sepadan. Orientasi sudut antar lamina CLT merupakan salah satu cara pengembangan kualitas panel CLT. Perbedaan orientasi sudut antar lamina diduga akan memberikan informasi ilmiah mengenai sifat-sifat panel CLT Kayu Manii, sehingga dapat memberikan nilai tambah pada pemanfaatan Kayu Manii dari hutan rakyat.
Perumusan Masalah
Kayu Manii merupakan salah satu kayu cepat tumbuh dapat berasal dari hutan rakyat dan digunakan sebagai bahan bangunan. Kekuatan yang rendah dari jenis kayu ini karena berat jenisnya rendah sehingga membatasi kualitas penggunaannya untuk menahan beban yang sangat besar. Rekayasa kayu menjadi panel CLT merupakan suatu teknologi kayu dengan menyusun serta merekatkan papan-papan dengan arah yang bersilangan sehingga dapat mendistribusi kekuatan panel CLT secara merata pada keempat sisinya. Papan-papan pada panel CLT disusun bersilangan dengan orientasi sudut lamina 45⁰ dan sudut lamina 90⁰. Panel CLT yang akan menjadi komponen konstruksi harus diketahui karateristiknya sehingga perlu dilakukan pengujian sifat fisis dan mekanis pada panel CLT.
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mengenai pengaruh orientasi sudut lamina terhadap sifat fisis dan mekanis panel CLT Kayu Manii sehingga bermanfaat bagi masyarakat sebagai bahan pertimbangan penggunaan panel CLT sebagai komponen dinding geser.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan mulai Bulan September 2013 - Januari 2014. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Pengerjaan Kayu Bagian Teknologi Peningkatan Mutu Kayu (TPMK) dan Laboratorium Pengujian Bahan Bagian Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu (RDBK), Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor serta di Badan Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Kementerian Pekerjaan Umum, Bandung.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Kayu Manii dan perekat isosianat. Kayu Manii diperoleh dari daerah Tancik RT 04 RW 03, Desa Petir, Kecamatan Dramaga Bogor. Perekat dengan tipe PI BOND 120 dan hardener H3 diperoleh dari PT. Polychemie Asia Pasifik Permai dengan perbandingan base dengan resinnya adalah 100 : 15.
Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah Universal Testing Machine (UTM) merek Instron series IX version 8.27.00 dengan kapasitas 5 ton untuk uji sifat mekanis berupa keteguhan geser rekat serta UTM dengan load cell kapasitas 100 ton untuk uji dinding geser. Pengujian sifat fisis (kadar air, kerapatan, dan kembang-susut) menggunakan alat berupa kaliper, timbangan, oven, dan desikator. Pada pengujian delaminasi digunakan alat-alat berupa water bath, wadah penampungan, gegep, dan penggaris. Selain peralatan utama digunakan juga peralatan pendukung diantaranya circular saw sebagai alat pemotong contoh uji, sendal jepit sebagai alat pelabur perekat, mesin ketam serta mesin kempa dingin (cold press).
Prosedur Penelitian
3 ukuran tebal x lebar x panjang adalah 15cm x 90cm x 150cm dan masing-masing dengan orientasi sudut lamina 45⁰ dan 90⁰ pada lapisan 2 dan 4.
Persiapan bahan baku
Sortimen papan Kayu Manii dibuat dengan ukuran tebal x lebar x panjang adalah 3cm x 13cm x 200cm untuk lapisan lamina yang ganjil (1,3, dan 5). Sedangkan untuk lapisan genap (2 dan 4) pada sudut 90⁰ ukuran tebal x lebar x panjang adalah 3cm x 13cm x 90cm dan lapisan genap sudut 45⁰ ukurannya menyesuaikan luasan lapisan.
Penyusunan lamina
Pada penyusunan lamina, tahap awal yang dilakukan adalah pembentukan lembaran lapisan lamina yang dibuat sesuai ukuran panel CLT. Lamina disusun berdasarkan orientasi sudut 45⁰ dan 90⁰ pada lapisan yang genap dan orientasi sudut 0⁰ atau sejajar untuk lapisan yang ganjil (Gambar 1).
Gambar 1 Pola susunan lamina panel CLT Manii 90⁰(a) dan 45⁰(b)
Perekatan Cross Laminated Timber
Lembaran lamina dilabur dengan perekat isosianat dengan berat labur 280 g/m² (double spread) secara merata menggunakan sendal jepit. Perekatan CLT dilakukan bertahap dengan menyelesaikan lapisan demi lapisan kemudian dilakukan penggabungan 5 lapisan lamina.
Pengempaan dan Pengkondisian Cross Laminated Timber
Pengempaan panel CLT dilakukan dengan mesin kempa dingin dengan tekanan kempa 10kg/cm² dan lama waktu kempa selama 3 jam. Setelah dikempa panel CLT dibiarkan selama ± 1 minggu untuk pengkondisian pada kelembaban udara relatif berkisar 60% - 70% dan suhu ruangan 25oC - 32oC. Pengujian sifat fisis dan mekanis panel CLT dilakukan setelah panel mengalami kondisi kesetimbangan dengan RH dan suhu ruangan.
4
Pembuatan Contoh Uji
Contoh uji dinding geser dibuat dengan memotong panel CLT menjadi panel dengan ukuran tebal x lebar x panjang sebesar 15cm x 90cm x 150cm diambil dari bagian tengah panel CLT. Contoh uji sifat fisis dan mekanis diambil dari sisa pemotongan panel uji dinding geser. Gambar 2 menunjukkan pola pengambilan contoh uji dinding geser, uji sifat fisis, dan uji sifat mekanis.
keterangan :
a1-4 : contoh uji sifat fisis (kadar air, kerapatan, dan kembang-susut) dengan ukuran dimensi 5cm x 5cm x 15cm bx1-4: contoh uji sifat fisis (delaminasi air panas) dengan ukuran dimensi 10cm x 10cm x 15cm
by1-4: contoh uji sifat fisis (delaminasi air dingin) dengan ukuran dimensi 10cm x 10cm x 15cm c1-4 : contoh uji sifat mekanis (keteguhan rekat) dengan ukuran dimensi 5cm x 5cm x 15cm
d : contoh uji sifat mekanis (uji dinding geser panel CLT) dengan ukuran dimensi 15cm x 90cm x 150cm
Gambar 2 Pengambilan contoh uji sifat fisis dan mekanis serta uji dinding geser panel CLT Manii
Pengujian Sifat Fisis
Pengujian sifat fisis dinding geser panel CLT dilakukan berdasarkan modifikasi ASTM D 143 tahun 2005 tentang standard methods of testing small clear specimen of timber yang dimodifikasi dengan ukuran contoh uji 5cm x 5cm x 15cm. Berdasarkan standar tersebut, sifat fisis yang diuji adalah kerapatan, kadar air, delaminasi dan kembang susut.
Kerapatan
Kerapatan merupakan pembagian antara massa contoh uji dengan volumenya dalam satuan g/cm³. Contoh uji ditimbang massanya (BKU) ditimbangan serta diukur dimensinya (tebal,lebar, dan panjang) untuk mendapatkan volume (VKU). Nilai kerapatan dihitung dengan rumus :
Kerapatan (g/cm³) = KU KU
5 Kadar Air
Kadar air merupakan hasil pembagian kandungan berat air terhadap berat kering tanurnya dinyatakan dalam persen. Berat air adalah selisih antara berat contoh uji pada kondisi kadar air kering udara dengan berat contoh uji setelah dioven (berat kering tanurnya). Contoh uji kerapatan di gunakan sebagai contoh uji untuk menentukan kadar air. Contoh uji ditimbang terlebih dahulu untuk mendapatkan berat kering udara (BKU), kemudian dioven dalam suhu (103 ± 2) ºC sampai berat konstan (± 2 hari oven) untuk mendapatkan berat kering tanurnya (BKT). Nilai kadar air dihitung dengan rumus :
Kadar air (%) =
Pengujian pengembangan dapat dirumuskan sebagai selisih antara dimensi akhir (DB) dengan dimensi awal (DA) dibandingkan dengan dimensi awalnya (DA). Contoh uji diukur tebal, lebar, dan panjang dengan menggunakan kaliper sehingga diperoleh dimensi awal(DA) kondisi kering udara. Contoh uji direndam dalam air selama ± 1 minggu. Contoh uji dikeluarkan dari air kemudian diukur kembali dimensinya(DB). Nilai pengembangan volume dihitung dengan rumus:
Pengembangan volume (%) = uji kerapatan dan kadar air digunakan dalam menentukan nilai susut kayu. Contoh uji diukur dimensinya pada panjang, lebar, dan tebal pada kondisi titik jenuh serat sehingga diperoleh dimensi awal (DA). Contoh uji dioven pada suhu (103 ± 2ºC) sampai berat konstan. Contoh uji dikeluarkan dan diukur dimensinya untuk mengetahui dimensi akhir (DB). Nilai susut volume dihitung dengan rumus:
6
Gambar 3 Delaminasi rendaman air panas (a) dan rendaman air dingin (b)
Pengujian Sifat Mekanis
Sifat mekanis yang diuji adalah keteguhan rekat menggunakan standar JAS (2007) dan uji dinding geser berdasarkan international standard ISO/DIS 22452 tentang Timber Structures – Structural Insulated Panel Walls – Test Methods.
Keteguhan Rekat
Pengujian keteguhan rekat merupakan perbandingan antara beban maksimum dibandingkan dengan luas bidang rekat. Nilai keteguhan geser rekat dapat dihitung dengan rumus :
Keteguhan rekat (kg/cm2) =
Gambar 4 Contoh uji geser rekat (a) dan pengujian keteguhan geser rekat (b)
7
(1) (2) (3)
Dinding Geser
Dinding panel CLT diuji berdasarkan standar ISO/DIS 22452 (Timber structural insulated panel walls – Test methods) yaitu uji dinding geser dengan pembebanan horizontal sebesar 0,1 Fmax,est terhadap waktu. Pembebanan horizontal pada panel dilakukan dengan tiga langkah, yaitu : (1) stabilizing load cycle berupa pembebanan selama 120 detik sebesar 0,1 Fmax, est dengan kecepatan pembebanan (2±0,5) mm/min, (2) stiffness load cycle berupa penambahan beban sebesar 0,4 Fmax, est dengan (2±0,5) mm/min selama 300 detik, dan (3) strength test berupa pembebanan sampai mencapai Fmax dengan kecepatan pembebanan (4±1) mm/min.
Sumber:Pambayun(2011)
Gambar 5 Grafik prosedur uji dinding geser terhadap waktu
Analisis Data
Hasil penelitian pengujian komponen struktur dinding geser (shearwall) ini adalah nilai ketahanan gempa hasil uji lateral Kayu Manii berupa :
1. Kekakuan racking (racking stiffness) panel (R
k ), dihitung dengan rumus :
Keterangan:
F1 = pembebanan dari 0.1 x Fmax, est (Newton) ;V01 = deformasi(mm) F4 = pembebanan dari 0.4 x Fmax, est (Newton) ; V04= deformasi(mm) F21 = pembebanan dari 0.1 x Fmax, est (Newton) ;V21=deformasi(mm) F24 = pembebanan dari 0.4 x Fmax, est (Newton) ;V24=deformasi(mm)
2. Kekuatan racking (racking strength), yaitu berupa nilai maksimum beban racking (F max) yang diperoleh pada uji kekuatan.
3. Rekaman displacement dan kerusakan komponen pada panel shearwall
8
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Hasil rata-rata pengujian kadar air, kerapatan, kembang-susut volume, dan delaminasi panel CLT Kayu Manii disajikan pada Tabel 1. Hasil uji dinding geser panel CLT Manii disajikan pada Tabel 2.
Tabel 1 Hasil Rata-rata Pengujian Sifat Fisis panel CLT Manii
Uji Sifat Fisis CLT 45 CLT 90
Tabel 2 Hasil uji dinding geser panel CLT Manii Contoh uji CLT Racking
9 Kadar air akan berpengaruh terhadap sifat mekanis laminasi yang mensyaratkan kadar air ≤ 15% (JAS 2007). Hal ini didukung karena semakin kering kayu maka sel kayu akan mengeras dan kayu menjadi lebih kuat (Mardikanto et al. 2011). Berdasarkan sebaran data yang diperoleh (gambar 6), nilai masing-masing kadar air setiap sampel tidak jauh berbeda satu dengan yang lainnya. Hal ini dapat dilihat pada standar deviasinya yang sebaran nilainya tidak jauh dari nilai rata-rata masing-masing kadar air.
Gambar 6 Kadar air panel CLT Manii menurut orientasi sudut lamina Kerapatan
Menurut Tsoumis (1991) kerapatan kayu merupakan massa yang terkandung dalam satuan volume kayu tersebut. Kayu Manii merupakan kayu cepat tumbuh dengan nilai kelas kuat III/IV dengan kerapatan berkisar 0.38-0.48 g/cm³ (Orwa et al. 2009). Nilai rata-rata kerapatan panel CLT 45⁰ adalah 0.45 g/cm³ dengan kisaran data dari 0.42 g/cm³ sampai dengan 0.47 g/cm³. Nilai rata-rata kerapatan panel CLT 90⁰ adalah 0.43 g/cm³ dengan kisaran data dari 0.41 g/cm³ sampai dengan 0.5 g/cm³.
Nilai rata-rata kerapatan panel CLT Kayu Manii berada pada kisaran nilai kerapatan Kayu Manii yang mengacu pada pernyataan sebelumnya. Nilai kerapatan memiliki hubungan dengan nilai uji dinding geser karena semakin tinggi kerapatan panel CLT, maka kekuatan rackingnya akan semakin bertambah karena kayu semakin kuat. Nilai kerapatan panel CLT 45⁰ dan CLT 90⁰ dianggap sama karena relatif tidak berbeda nilainya.
Gambar 7 Kerapatan panel CLT Manii menurut orientasi sudut lamina
10
Pengembangan dan Susut Volume
Kembang dan susut kayu terjadi karena kayu memiliki sifat yang mampu melepaskan dan mengikat air (higroskopis). Menurut Tsoumis (1991) pengembangan dan penyusutan volume kayu dipengaruhi oleh banyak faktor seperti kadar air, kerapatan, struktur anatomi, ekstraktif, dan komposisi kimia. Nilai rata-rata pengembangan volume panel CLT 45⁰ dan CLT 90⁰ masing-masing adalah 6 % dan 5.56 % sedangkan nilai rata-rata penyusutan volumenya masing-masing adalah 2.8 % dan 2.63 % (Gambar 8).
Gambar 8 Kembang dan susut volume panel CLT Manii menurut orientasi sudut lamina
Gambar 8 memperlihatkan bahwa pengembangan volume panel CLT Manii lebih besar dibandingkan dengan penyusutannya. Disamping itu nilai pengembangan dan penyusustan volume panel CLT 45⁰ lebih besar dibandingkan dengan panel CLT 90⁰. Hal ini disebabkan oleh sifat anisotropis pada kayu dimana kayu dapat mengalami perubahan dimensi akibat perubahan kelembaban udara pada tiga arah orientasinya (Dumanauw 1982). Penyusunan lamina yang saling tegak lurus mengakibatkan susut dan pengembangan volume antar lamina-lamina yang berdekatan pada panel CLT Manii menjadi lebih kecil karena susut dan pengembangan volume kearah transversal dari lamina-lamina sejajar ditahan sepenuhnya oleh lamina-lamina yang tegak lurus dari arah longitudinalnya.
Delaminasi Air Panas dan Dingin
Astika (2012) menyatakan, delaminasi merupakan salah satu dari model kerusakan kritis yang terjadi pada komposit lamina. Mahdi dan Rinaldi (2007) menyatakan bahwa delaminasi merupakan pengujian untuk mengetahui kemampuan atau keutuhan garis perekat dari papan atau balok lamina terhadap pengaruh air dingin/normal.
Delaminasi terjadi karena beberapa faktor seperti tegangan interlaminar yang tinggi pada sudut-sudutnya dan konsentrasi tegangan pada lokasi retak atau kerusakan lain pada lamina. Berdasarkan uji delaminasi, nilai rata-rata delaminasi air panas jauh lebih tinggi dibandingkan dengan air dingin. Nilai rata-rata delaminasi air panas panel CLT 45⁰ dan CLT 90⁰ masing-masing adalah 38.75 %
11 dan 32 % sedangkan pada delaminasi air dingin, nilainya adalah 8.87 % dan 3.75%.
Gambar 9 Delaminasi air panas dan air dingin panel CLT Manii menurut orientasi sudut lamina
Uji delaminasi air dingin dianggap memenuhi standar apabila nilai delaminasi rata-rata tidak lebih dari 10% (JAS 2007). Hal ini menunjukkan bahwa hasil delaminasi pada panel CLT Manii memenuhi standar pada perlakuan delaminasi air dingin. Berbeda dengan delaminasi air panas, delaminasi tidak memenuhi standar karena berdasarkan JAS (2007) delaminasi pada rendaman panas tidak boleh melebihi 5%. Hasil uji delaminasi yang cukup besar kemungkinan disebabkan oleh zat ekstraktif yang dimiliki kayu. Menurut Tsoumis (1991) ketika kayu dipanaskan (sebelum suhu BKT) maka dimensi kayu akan bertambah karena sel kayu membesar dan demikian sebaliknya. Delaminasi air panas jauh lebih besar dibandingkan delaminasi air dingin karena sel kayu yang semakin membesar membuat antar sel dalam kayu saling berdesakan sehingga terjadi delaminasi yang besar akibat perlakuan rendam panas. Hal lain yang mengakibatkan delaminasi yang cukup besar adalah sifat pengembangan perekat akibat perlakuan panas yang membuat perekat tidak tahan terhadap perubahan suhu yang ekstrim.
Berdasarkan orientasi sudut, panel CLT 45⁰ memiliki delaminsasi lebih besar dibandingkan dengan panel CLT 90⁰. Hal ini ada hubungannya dengan pengujian kembang-susut dimana tingginya kembang-susut pada panel CLT 45⁰ akan memudahkan contoh uji terdelaminasi akibat perendaman. Nilai delaminasi juga memberi pengaruh terhadap nilai racking karena semakin besar bagian yang terdelaminasi akan menyebabkan kecilnya nilai uji dinding geser yang diperoleh. Bagian yang terdelaminasi tersebut mengurangi luasan bidang rekat sehingga dapat melemahkan kekuatan racking pada panel CLT Manii.
12
Keteguhan Rekat
Uji keteguhan rekat bertujuan untuk mengetahui besarnya kekuatan perekat per satuan luas. Hasil rata-rata keteguhan rekat panel CLT 45⁰ dan CLT 90⁰ masing-masing adalah 32.55 kg/cm² dan 20.45 kg/cm² (Gambar 10).
Gambar 10 Keteguhan rekat panel CLT Manii menurut orientasi sudut lamina Kisaran data panel CLT 45⁰ berkisar dari 22.58 kg/cm² sampai dengan 46.23 kg/cm² sedangkan panel CLT 90⁰ berkisar dari 15.53 kg/cm² sampai dengan 23.99 kg/cm². Sugiarti (2010) menyatakan bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi keteguhan rekat antara lain adalah kadar zat ekstraktif kayu, keadaan permukaan yang direkat, kadar air kayu, tekanan, dan waktu kempa. Keseluruhan faktor tersebut perlakuannya sama kecuali pada keadaan permukaan yang direkat. Keadaan permukaan yang direkat diberi perlakuan berbeda pada penyusunan lamina yaitu sudut 45⁰ dan 90⁰. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat pengaruh orientasi sudut lamina terhadap nilai keteguhan rekat. Nilai keteguhan rekat panel CLT 45⁰ lebih besar dibanding panel CLT 90⁰ diduga karena panel CLT 45⁰ menghasilkan koefisien gesek statis (µs) yang lebih besar dibanding panel CLT 90⁰. Hasil nilai keteguhan rekat panel CLT Manii sejalan dengan penelitian Tjondro (2013) yang menyatakan kuat geser perekat dengan bidang kontak arah serat yang saling sejajar lebih besar dibandingkan jika kontak dengan arah serat saling tegak lurus. Nilai keteguhan rekat memiliki hubungan berbanding lurus dengan nilai uji dinding geser sehingga apabila semakin teguh nilai perekatannya maka semakin besar nilai rackingnya karena dibutuhkan beban yang semakin besar untuk menggeser lamina-lamina penyusun panel CLT Manii. Uji dinding geser
13
Racking Stiffness
Pengujian racking stiffness bertujuan untuk menguji kekakuan dari kedua panel CLT Manii. Mardikanto et al. (2011) menyatakan bahwa kekakuan (stiffness) merupakan kemampuan batang untuk menahan terjadinya defleksi akibat momen lentur. Berdasarkan pengujian diperoleh nilai racking stiffness panel CLT 45⁰ sebesar 3685 N/mm dan 6157 N/mm pada panel CLT 90⁰. Nilai racking stiffness panel CLT 90⁰ lebih besar hampir dua kali dibandingkan dengan panel CLT 45⁰. Hal ini menunjukkan bahwa panel CLT 90⁰ lebih kaku dibandingkan panel CLT 45⁰ karena menurut Dumanauw (1982) kekakuan merupakan suatu ukuran yang mampu menahan perubahan bentuk dan lengkungan. Besarnya nilai racking stiffness pada dinding geser menunjukkan besarnya beban yang dibutuhkan untuk menggeser panel dinding geser sejauh satu milimeter. Nilai racking panel CLT 45⁰ dan CLT 90⁰ menunjukkan bahwa dibutuhkan gaya sebesar 3685 N dan 6157 N untuk menggeser panel CLT Manii sejauh satu milimeter. Tahap racking stiffness adalah tahap suatu benda uji masih dalam batas proporsional karena dalam tahap ini panel CLT Manii tidak mengalami kerusakan dan perubahan bentuk akibat pembebanan yang diberikan. Pembebanan yang diberikan pada tahap ini mengakibatkan panel CLT akan mengalami deformasi namun setelah pembebanan dihilangkan, panel CLT akan kembali ke bentuk semula.
Menurut Gagnon dan popovski (2011) hampir semua studi kasus di Eropa sejauh ini berfokus terutama pada prediksi kekakuan dan bukan pada kekuatan dari panel CLT. Berdasarkan hal tersebut, orientasi panel CLT Manii sudut 90⁰ lebih baik dibanding sudut 45⁰ karena kekakuannya dua kali lebih besar sehingga lebih sukar mengalami deformasi. Kekakuan berhubungan dengan ketahanan terhadap perubahan bentuk karena sama-sama menerima gaya dari luar. Menurut Jang (2008) ketahanan panel CLT sangat berhubungan erat dengan lebar panel CLT. Dimensi panel CLT dalam hal ini memiliki ukuran yang sama sehingga jelas bahwa, orientasi penyusunan lamina memberi pengaruh pada sifat kekakuan panel CLT Manii.
Racking Strength
14
load cell (arah beban datang) sehingga memiliki kekuatan yang lebih besar karena ada hubungannya dengan kekuatan tekan sejajar serat.
Displacement
Displacement adalah perubahan dan perpindahan benda uji akibat adanya gaya luar atau pembebanan yang diberikan kepada benda tersebut. Nilai displacement panel CLT 45⁰ baik pada tahap stiffness maupun maksimum lebih besar dibandingkan panel CLT 90⁰. Nilai displacement maksimum pada pengujian panel CLT 45⁰ dan CLT 90⁰ masing-masing sebesar 52.8 mm dan 31.8 mm. Sedangkan pada tahap stiffness, 12.5 mm untuk panel CLT 45⁰ dan 9.2 mm untuk panel CLT 90⁰. Hasil ini menunjukkan deformasi panel CLT 45⁰ lebih besar dibandingkan dengan panel CLT 90⁰.
Gambar 11 Displacement stiffness panel CLT Manii 45⁰
15
Gambar 13 Displacement strengthtest panel CLT Manii 45⁰
Gambar 14 Displacement strengthtest panel CLT Manii 90⁰
Gambar 15 Posisi tranduser (titik-titik tinjauan deformasi) pada panel CLT Manii
16
umumnya mengalami deformasi maksimal pada titik TR 5 (gambar 15). Hal ini disebabkan karena titik TR 5 memperoleh beban yang tersalurkan dari titik TR 1 koreksi tanpa ada penahan plat baja seperti pada titik TR 6 koreksi dan TR 8 sehingga mengakibatkan deformasi lebih besar pada titik TR 5. Berdasarkan ISO/DIS (2009) hubungan antara F maksimum dengan F maksimum estimasi adalah ketercapaian F maksimum apabila terjadi deformasi sebesar 100 mm. Deformasi yang terjadi pada panel CLT kedua orientasi sudut belum mencapai 100 mm namun sudah terjadi kerusakan pada rangka panel CLT. Apabila ditinjau berdasarkan nilai deformasi, nilai F maksimum estimasi belum sesuai dengan F maksimum yang seharusnya mampu ditahan oleh panel CLT Manii.
Rekaman Kerusakan
Kerusakan terjadi pada struktur pendukung kekuatan dibagian bawah panel CLT Manii yang merupakan bagian penyangga dekat plat baja. Kerusakan berupa pemadatan pori pori kayu menjadi berwarna hitam serta rusak pada bagian rangka penyangga. Kerusakan tidak terjadi pada bagian tengah panel CLT Manii (utuh atau tidak terjadi kerusakan yang berarti). Perubahan sedikit bentuk pada bagian bawah panel CLT diakibatkan oleh panas yang disalurkan oleh plat baja sebagai penyangga kepanel CLT Manii.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Panel CLT Manii memiliki kekuatan racking yang sangat besar karena kerusakan terjadi pada sistem pendukungnya dan bukan pada komponen utama dinding geser panel CLT Manii. Sifat fisis berpengaruh terhadap nilai uji dinding geser panel CLT Manii. Nilai kekuatan racking panel CLT 45⁰ lebih besar dibandingkan panel CLT 90⁰ namun bertolak belakang dengan nilai kekakuannya, dimana panel CLT 90⁰ hampir dua kali lebih kaku dibandingkan dengan panel CLT 45⁰. Kerusakan terjadi pada rangka pendukung dan tidak terjadi kerusakan yang berarti pada kedua panel CLT Manii.
Saran
17
DAFTAR PUSTAKA
Astika IM. 2012. Analisa delaminasi pada glass fiber reinforced polymer komposit laminat dengan pembebanan fatigue. Jurnal Dinamika Teknik Mesin. 2 (1): 7-14
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 2005. Annual Book of ASTM Standards Volume 04-10, Wood. D143 (2005). Standard Test Methods for Small Clear Specimen of Wood. USA.
Dumanauw JF. 1982. Mengenal Kayu. Jakarta (ID): Gramedia.
Gagnon S and Popovski M. 2011. CLT Handbook. Canada (US): FPInnovations. Hansen AT. 1985. Shear Resistance of Wood Frame Walls. Ottawa Canada (US):
National Research Council Canada.
Haygreen JG dan Bowyer JL. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Sutjipto AH, penerjemah. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada University Press.
[ISO] International Organization for Standardization. 2009. Timber Structures – Structural Insulated Panel Wall – Test Methods. ISO/DIS 22452. Geneva.
Jang SS. 2000. Racking resistance of shear walls with various sheating materials and openings. Journal Departement Forest Product : 305 - 764
[JAS] Japanese Agricultural Standard. 2007. Japanese Agricultural Standard for Glued Laminated Timber. Notification No. 1152
Mardikanto TR, Karlinasari L, Bahtiar ET. 2011. Sifat Mekanis kayu. Bogor (ID): IPB Press.
Mahdi MF dan Rinaldi A. 2007. Pengaruh pola susunan laminasi balok bambu tali (Gigantochloa apus Kurz) terhadap kerapatan, delaminasi, dan keteguhan patah. Jurnal Ilmu Kehutanan 1 (2): 22-29
Orwa C, Mutua A, Kindt R, Jamnadass R, Anthony S. 2009. Maesopsis eminii Engl – tree reference and selection. Agroforestry database 4.0
Pambayun IS. 2011. Pengujian Dinding Geser Dengan Variasi Batang Pengaku (Bresing) Untuk Rumah Tahan Gempa [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
Sugiarti. 2010. Kekuatan Lentur Glulam Struktural yang Terbuat dari Papan Sambung Kayu Tusam dan Kayu Manis [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
18
Tjondro JA. 2013. Kuat lentur dan rigiditas balok dan lantai papan kayu laminasi silang dengan perekat. Lembaga Penelitian dan Pengabdian Pada Masyarakat : Universitas Katolik Parahyangan. III/LPPM/2013-03/20-P Tsoumis G. 1991. Science and Technology of wood (Structure, Properties,
Utilization). New York (US): Van Nostrand Reinhold.
[USDA] United State Department of Agricultural. 1974. Wood Handbook : Wood as an Engineering Material. Agriculture Handbook No. 72 USDA, USA. Wood Naturally Better. 2010. (www.timber.org.au/structural timber). [05 Agustus
2010]
LAMPIRAN
Lampiran 1 Rekaman data sifat fisis panel CLT Manii
Contoh Uji Kadar Air
19 Lampiran 3 Rekaman data uji keteguhan rekat panel CLT Manii
Lampiran 4 Rekaman kegiatan persiapan contoh uji dan pengujian racking test
Contoh Uji Keteguhan Rekat 45⁰
Keteguhan Rekat 45⁰
(kg/cm²)
Contoh Uji Keteguhan Rekat 90⁰
Keteguhan Rekat 90⁰
(kg/cm²)
c 45 2 32.68 c 90 2 15.53
c 45 1 35.26 c 90 1 23.99
c 45 2 26.04 c 90 2 20.54
c 45 1 22.58 c 90 1 21.09
c 45 2 46.23 c 90 2 21.13
Rata-rata 32.55 Rata-rata 20.45
Contoh uji panel CLT Manii Persiapan pengujian racking test
20
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Porsea pada tanggal 18 Januari 1992 sebagai anak pertama dari lima bersaudara pasangan Bapak Pahala Lumbanraja dan Ibu Betaria Sinaga. Tahun 2010 penulis lulus dari SMA Katolik Cinta Kasih Tebing Tinggi dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur undangan resmi (USMI). Penulis memilih program studi Teknologi Hasil Hutan pada bagian Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, IPB Bogor.
Selama mengikuti perkuliahan di IPB, penulis menjadi anggota Himpunan profesi Mahasiswa Hasil Hutan sebagai anggota Bagian Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu pada tahun 2011-2012. Penulis juga aktif pada organisasi UKM PMK IPB komisi diaspora tahun 2011-2012 dan menjadi koordinator umum komisi diaspora PMK IPB pada tahun 2012-2013. Pada tahun 2013-2014 penulis menjadi Badan Peneliti dan Pengembangan UKM PMK IPB (BALITBANG PMK IPB) dan aktif dalam berbagai kepanitiaan dikegiatan kampus IPB.
Penulis telah mengikuti beberapa kegiatan praktek lapang, antara lain Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH) pada tahun 2012 di Taman Nasional Gunung Ciremai – Indramayu dan Praktek Pengelolaan Hutan (PPH) pada tahun 2013 di Hutan Pendidikan Gunung Walat, Sukabumi Jawa Barat. Penulis juga telah melaksanakan Praktek Kerja Lapang (PKL) di PGT SUKUN Ponorogo Jawa Timur pada tahun 2013.
