Ace Amirudin Mansur
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
RINGKASAN
Ace Amirudin Mansur. E24102074. Kekuatan Sambungan Tarik Tiga Jenis Kayu Menurut Kombinasi Jumlah dan Diameter Paku. Dibimbing Oleh Ir. Sucahyo Sadiyo, MS
Kayu telah lama dikenal sebagai bahan baku utama dalam konstruksi. Dalam pemakaiannya, sambungan atau buhul pada kayu terutama muncul karena alasan geometrik dan keterbatasan ukuran panjang kayu yang tersedia. Sambungan merupakan titik terlemah dalam konstruksi bangunan. Maka harus diupayakan agar titik sambungan hanya menerima gaya tarik atau tekan aksial saja. Kekuatan tarik sambungan perlu mendapat perhatian karena kekuatannya yang kecil, sehingga sulit untuk menyamai kekuatan balok atau batang utamanya.
Sambungan pada kayu dengan menggunakan paku menjadi populer karena sifat sambungannya yang kaku dan mudah dikerjakan. Pada sambungan jenis ini, jumlah dan diameter paku adalah beberapa faktor yang menentukan nilai kekuatan sambungannya. Mengingat hal-hal di atas, maka perlu dicari nilai kekuatan tarik sambungan pada berbagai kombinasi jumlah dan diameter paku sehingga penggunaannya menjadi efisien.
Dilakukan pengujian sifat fisik yang meliputi kadar air, kerapatan, dan berat jenis serta pengujian sifat mekanis yang meliputi kekuatan tekan sejajar serat dan kekuatan sambungan tarik. Untuk pembuatan contoh uji kekuatan sambungan tarik, kayu dibor terlebih dahulu agar tidak pecah pada saat disambung. Lubang bor pada kayu harus lebih kecil daripada diameter paku yang digunakan agar penetrasi paku mudah tapi tidak berpengaruh pada kekuatan sambungannya. Proses penyambungan dilakukan dengan mengapit kayu dengan pelat baja yang sesuai pada kedua sisinya kemudian dipaku dengan jumlah dan diameter paku tertentu.
Umumnya, pemakaian paku berdiameter 5,2 mm memberikan nilai kekuatan beban total dan beban ijin per paku tertinggi dibanding paku diameter 4,1 mm ataupun 5,5 mm. Pada diameter paku 4,1 mm dan 5,2 mm penambahan jumlah paku memberikan kenaikan nilai pada kekuatan sambungan tarik dan beban ijin per pakunya, sedangkan pada paku diameter 5,5 mm kecenderungan tersebut hanya berlaku sampai jumlah paku 8 batang dan nilai kekuatannya mulai berkurang pada penambahan paku berikutnya, ini menunjukan bahwa pemakaian paku diameter besar dengan jumlah banyak dapat menyebabkan kerusakan pada kayu yang disambung.
Diameter paku dan jumlah paku yang digunakan serta interaksi keduanya memberikan pengaruh sangat nyata terhadap kekuatan sambungan yang dihasilkan pada tiga jenis kayu yang diuji. Dilihat dari kecenderungan yang terjadi diantara ketiga jenis kayu yang digunakan, diduga ada pengaruh dari sifat fisik yang dimiliki ketiga jenis kayu tersebut terhadap kekuatan sambungan.
Oleh :
ACE AMIRUDIN MANSUR
E24102074
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian : Kekuatan Sambungan Tarik Tiga Jenis Kayu Menurut Kombinasi Jumlah dan Diameter Paku
Nama Mahasiswa : Ace Amirudin Mansur
NRP : E24102074
Menyetujui: Dosen pembimbing
Ir. Sucahyo Sadiyo, MS NIP. 131 411 834
Mengetahui:
Dekan Fakultas Kehutanan IPB,
Dr. Ir. Hendrayanto, MAgr NIP.131 578 788
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kekuatan Sambungan Tarik Tiga Jenis Kayu Menurut Kombinasi Jumlah dan Diameter Paku adalah benar-benar hasil karya saya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga 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 di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Juli 2009
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puja dan puji hanya untuk Allah yang dengan ridho-Nya lah penulis mampu menyelesaikan tugas akhir ini dan menamatkan masa studinya.
Terima kasih penulis ucapkan kepada:
Mamah, Ema, Bapak, Teteh, Aa, Mamang, Bibi dan seluruh keluarga besar untuk semua dukungannya.
Ir. Sucahyo Sadiyo, MS yang telah membimbing penulis dengan penuh kesabaran.
Ir. Suwarno Sutaraharja dan Ir. Rachmad Hermawan, MS sebagai dosen penguji dari Manajemen Hutan dan Konservasi Sumberdaya Hutan.
Seluruh laboran, staf, dan pegawai di Departemen Hasil Hutan. Teman-teman Fahutan dan Non-Fahutan atas semua bantuannya. Frithjof Schuon untuk sebagian jawaban atas pencarian intelektualku. Temen-temen warkop dan sobat-sobatku di kost-an.
Semoga Allah mencatat semua kebaikan kalian menjadi amal soleh di sisi-Nya. Amin.
Bogor, Agustus 2009
merupakan anak kedua dari pasangan bapak Arudin dan Ibu Teti Kurniawati. Riwayat pendidikan penulis dimulai dari pendidikan dasar di SD Negeri Cikondang tahun 1990-1996. Selanjutnya pendidikan menengah pertama di SLTP Negeri 1 Cikijing pada tahun 1996-1999, kemudian melanjutkan ke SMU Negeri 1 Majalengka 1999-2000 dan SMU Negeri 1 Curup dari tahun 2000-2002. Pada 2003 penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor (IPB) pada Program Studi Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Tahun 2003 penulis mengambil Sub Program Studi Pengolahan Hasil Hutan dan tahun 2004 memilih Keteknikan Kayu Sebagai bidang keahlian.
Selama kuliah di Institut Pertanian Bogor, penulis telah mengikuti PUPH (Praktek Umum Pengelolaan Kehutanan) di KPH Ngawi, Jawa timur dan PUK (Praktek Umum Kehutanan) di KPH Banyumas Barat dan KPH Banyumas Timur, selain itu penulis juga telah mengikuti program KKN (Kuliah Kerja Nyata) di Desa Petir Kecamatan Dramaga, Kabupaten Bogor.
Penulis menyusun karya ilmiah yang berjudul "Kekuatan Sambungan Tarik Tiga Jenis Kayu Menurut Kombinasi Jumlah dan Diameter Paku"
DAFTAR ISI
Paku sebagai alat sambung ... 4
Gambaran umum kayu yang digunakan ... 5
Meranti Merah (Shorea spp) ... 5
Kapur (Dryobalanops lanceolata Gaertner f. ) ... 6
Bangkirai (Shorea laevis Ridl.) ... 6
BAHAN DAN METODE
Kekuatan tekan maksimum sejajar serat ... 15
1. Hasil pengukuran sifat fisik dari tiga jenis kayu yang diuji ... 14 2. Rata-ratakekuatan tekan maksimum sejajar serat ... 15 3. Rata-ratabeban total sambungan tarik kayu meranti merah ... 17 4. Analisis ragam beban total sambungan tarik meranti merah menurut
berbagai sesaran ... 20 5. Rata-ratabeban ijin per paku kayu meranti merah ... 21 6. Rata-ratabeban total sambungan tarik kayu kapur ... 23 7. Analisis ragam beban total sambungan tarik kapur menurut
berbagai sesaran ... 26 8. Rata-ratabeban ijin per paku kayu kapur ... 27 9. Rata-ratabeban total sambungan tarik kayu bangkirai ... 29 10. Analisis ragam beban total sambungan tarik kayu bangkirai
pada berbagai sesaran ... 31 11. Rata-ratabeban ijin per paku kayu bangkirai ... 32 12. Rata-rata beban total sambungan tarik (kg) pada tingkat sesaran tertentu
untuk tiga jenis kayu ... 34 13. Rata-rata beban ijin per paku (kg) pada tingkat sesaran tertentu
DAFTAR GAMBAR
No. Halaman
1. Tiga ukuran paku tampang bulat ... 8
2. Contoh uji sifat fisik ... 9
3. Contoh uji kekuatan tekan ... 9
4. Contoh uji kekuatan tarik ... 10
5. Pengujian tekan maksimum sejajar serat ... 16
6. Hubungan jumlah paku dan diameter paku dengan beban total sambungan tarik kayu meranti merah pada berbagai sesaran ... 18
7. Beban ijin per paku meranti merah pada sesaran 0,8 mm ... 21
8. Hubungan jumlah paku dan diameter paku dengan beban total sambungan tarik kayu kapur pada berbagai sesaran ... 24
9. Beban ijin per paku kapur pada sesaran 0,8 mm ... 26
10. Hubungan jumlah paku dan diameter paku dengan beban total sambungan tarik kayu bangkirai pada berbagai sesaran ... 29
11. Beban ijin per paku bangkirai pada sesaran 0,8 mm ... 31
12. Hubungan antara beban total sambungan tarik dengan sesaran ... 34
Lampiran 1 Sifat fisis kayu meranti merah ... 41
Lampiran 2 Sifat fisis kayu kapur ... 44
Lampiran 3 Sifat fisis bangkirai ... 47
Lampiran 4 Kekuatan tekan meranti merah ... 50
Lampiran 5 Kekuatan tekan kapur ... 52
Lampiran 6 Kekuatan tekan bangkirai ... 54
Lampiran 7 Hasil pengujian kekuatan sambungan tarik kayu meranti merah ... 56
Lampiran 8 Hasil pengujian kekuatan sambungan tarik kayu kapur ... 59
Lampiran 9 Hasil pengujian kekuatan sambungan tarik kayu bangkirai ... 62
Lampiran 10 Analisis ragam beban total meranti merah ... 65
Lampiran 11 Analisis ragam beban total kapur ... 66
Lampiran 12 Analisis ragam beban total bangkirai ... 67
Lampiran 13 Analisis ragam beban ijin per paku meranti merah ... 68
Lampiran 14 Analisis ragam beban ijin per paku kapur ... 69
Lampiran 15 Analisis ragam beban ijin per paku bangkirai ... 70
Lampiran 16 Foto alat, bahan dan proses penelitian ... 71
Latar belakang
Kayu telah lama dikenal dan merupakan bahan yang pertama kali dikenal manusia sebagai bahan bangunan tempat tinggalnya. Sampai sekarang pun, kayu masih digunakan sebagai bahan baku utama pada struktur kuda-kuda, struktur bangunan komersial, jembatan, dan struktur lainnya. Selain relatif ringan, kayu memiliki keunggulan lain yaitu dalam hal penampilan, kemudahan dalam pengerjaan walau dengan alat sederhana, dan berasal dari bahan baku terbaharui.
Pada struktur yang bahan utamanya kayu, sambungan atau buhul muncul disebabkan karena alasan geometrik (bentuk struktur) dan keterbatasan ukuran panjang kayu yang tersedia. Oleh sebab itu, maka batang-batang kayu perlu disambung untuk mencapai bentang struktural yang dikehendaki. Pada struktur dengan bahan baku kayu, sambungan merupakan bagian yang paling lemah sehingga banyak kegagalan atau kerusakan struktur terjadi akibat gagalnya sambungan daripada kegagalan material kayu itu sendiri (Awaludin 2005). Oleh karena itu, pada bangunan struktural, sistem perangkaannya harus diupayakan agar sambungan pada elemen atau titik-titik hubungnya hanya bekerja beban/gaya tarik atau tekan aksial saja. Khusus untuk sambungan tarik, kekuatan sambungan biasanya rendah sehingga sulit untuk menyamai besar kekuatan batang/balok utamanya, maka jenis sambungan yang menerima beban ini perlu mendapat perhatian yang lebih besar.
2
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh dari jumlah paku dan diameter paku terhadap kekuatan tarik sambungan pada tiga jenis kayu perdagangan Indonesia.
Hipotesis Penelitian
Sambungan Kayu
Sambungan kayu adalah sambungan yang mengikat dua atau labih papan kayu secara bersamaan dengan menggunakan alat sambung mekanik seperti paku, baut, konektor atau menggunakan alat sambung berupa perekat struktural. Tipe sambungan dengan alat sambung mekanik tersebut dikenal sebagai mechanical joint dan tipe sambungan dengan alat sambung perekat disebut glued joint. Sambungan kayu berperan penting dalam konstruksi kayu, seperti bangunan gedung, rumah, menara ataupun jembatan. Hal ini dikarenakan struktur kayu terbuat dari komponen yang harus disambungkan secara bersama-sama untuk memindahkan beban yang diterima oleh komponen kayu tersebut (Pun 1987).
Fungsi alat sambung adalah penyambung dan penghantar gaya yang bekerja pada satu bagian ke bagian lain dalam sambungan. Satu bagian bagian ke bagian lain merupakan satu kesatuan (Brown et al 1952).
Tular dan Idris (1981), menyatakan bahwa pada konstruksi bangunan kayu akan timbul gaya-gaya yang bekerja padanya. Karena sambungan merupakan titik terlemah dari suatu batang tarik, maka dalam membuat sambungan harus diperhitungkan cara menyambung dan menghubungkan kayu sehingga sambungan dapat menerima dan menyalurkan gaya yang bekerja padanya.
Kekuatan sambungan tergantung pada kekuatan komponen penyusunnya, yaitu kayu yang disambung dan alat sambungnya. Sesuai dengan teori mata rantai, kekuatan sambungan banyak ditentukan oleh komponennya yang terlemah. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan sambungan adalah kerapatan kayu, besarnya beban yang diberikan dan keadaan alat sambungnya (Surjokusumo 1984).
4
Yap (1964) menyatakan bahwa bila kekuatan kayu tanpa sambungan dianggap 100% maka penggunaan alat sambungan kayu mengakibatkan perlemahan sehingga kekuatannya berubah menjadi 30% jika menggunakan alat sambung baut; 50% jika menggunakan alat sambung paku; 60% jika bentuk tergantung pada tujuan khusus paku tersebut digunakan. Beberapa macam paku yang ada (Wirjomartono 1977)
1. Paku tampang segitiga, tidak banyak digunakan di Indonesia.
2. Paku tampang persegi, banyak digunakan di Eropa terutama sebagai pendukung beban. .
3. Paku alur spiral, untuk keperluan khusus terutama sebagai pendukung beban cabut (withdrawal load),paku ini mempunyai keteguhan geser yang besar, sebab bentuknya tidak rata.
4. Paku alur lurus, banyak digunakan di Eropa sebagai pendukung beban. 5. Paku sisik, digunakan untuk keperluan khusus.
Di Indonesia, paku sudah digunakan sebagai alat sambung pada konstuksi kuda-kuda. Walau daya dukungnya kecil, ternyata sambungan dengan paku adalah kaku, karena sesarannya sangat kecil terutama jika dibandingkan dengan sambungan yang menggunakan baut.(Yap 1984)
Selanjutnya dijelaskan pula bahwa kelebihan paku dari alat sambung yang lain adalah
1. Harga paku murah, sehingga biaya konstruksi secara keseluruhan relatif kecil.
2. Konstuksi kaku, karena sesaran dalam sambungan kecil.
4. Pekerjaan dapat dilakukan dengan cepat. 5. Perlemahan kayu karena paku kecil.
Kekuatan paku tergantung pada bahan baku penyusunnya (besi, baja, seng, atau aluminium). Menurut Wirjomartono (1977), paku biasanya dibuat dari baja Thomas yang mempunyai kokoh desak 6000-8000 kg/cm2 dan tegangan lentur maksimum 8000-12000 kg/cm2.
Walaupun sambungan paku merupakan tipe sambungan yang paling mudah tapi tidak semua kayu dapat mudah untuk dipaku, karena cenderung akan pecah dan membelah ketika dipaku. Pembelahan bisa menarik perhatian dalam bangunan kayu karena dapat mengurangi keefektifan sambungan. Tetapi pembelahan dan pembengkokan dari paku bisa diminimumkan atau dikurangi dengan menggunakan jarak spasi minimum atau perlakuan awal yaitu dilakukan pengeboran lubang paku terlebih dahulu dengan catatan lubang paku tersebut tidak melebihi ukuran diameter paku yang akan digunakan.
Paku sebagai alat sambung dapat digunakan pada konstruksi sementara maupun permanen. Paku memberikan kekuatan sambung lebih besar apabila dimasukkan tegak lurus daripada dimasukkan sejajar serat. Sedangkan ketahanan cabut paku dipengaruhi oleh:
1. kondisi permukaan paku. 2. tipe kepala dan ujung paku. 3. arah masuk paku.
4. pengelingan atau tanpa pengelingan.
Gambaran Umum Kayu yang Digunakan Meranti Merah (Shorea spp)
6
Kapur (Dryobalanops lanceolata Gaertner f. )
Pohon Kapur berukuran besar atau sangat besar dan kadangkala berukuran sedang. Pohonnya dapat tumbuh sampai mencapai ketinggian 60-75 m. batang utamanya lurus, berbentuk seperti tugu dengan diameter 150-200 cm.Kayu ini mempunyai pori soliter dan ada beberapa yang berisi tilosis (Mandang dan Pandit 2002). Pandit dan Ramdan (2002) mengatakan bahwa Kapur mempunyai rata-rata berat jenis 0,76 dan masuk dalam kelas kuat I-II. Kayu Kapur berwarna merah dan bila segar berbau kamper. Menurut Martawijaya (1981) Kayu ini dapaaat dimanfaatkan sebagai balok, tiang, rusuk dan papan pada bangunan perumahan, dan jembatan serta perkapalan. Penyusutan kering tanur pada arah radial 2,1% sedangkan tangensial 3,8%.
Bangkirai (Shorea laevis Ridl.)
Waktu dan Tempat
Pemotongan bahan dan pengeringan kayu hingga kering udara dilakukan di workshop. Pembuatan contoh uji kekuatan tarik dan pengujian dilakukan di Laboratorium keteknikan kayu, sedangkan pengovenan dan penimbangan dilakukan di Laboratorium pengeringan kayu, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan untuk tahap pembuatan contoh uji antara lain circular saw untuk memotong balok kayu hingga mencapai ukuran yang diinginkan, mesin serut untuk meratakan sisi tebal pada kayu untuk contoh uji tarik, dan bor kayu untuk melubangi kayu sehingga paku lebih mudah mengalami penetrasi pada kayu.
Dalam pengujian kadar air, kerapatan, dan berat jenis, digunakan timbangan elektrik untuk mengukur berat kering udara dan berat kering tanur pada contoh uji, kaliper untuk mengukur dimensi kayu dan oven listrik untuk mengeringkan kayu hingga mencapai berat kering tanur.
Dalam pembuatan contoh uji untuk uji kekuatan sambungan tarik, digunakan palu untuk membantu proses penetrasi paku kedalam kayu dan klem penjepit untuk menjaga posisi lubang pada kayu supaya tetap lurus dengan lubang pada pelat baja. Sedangkan alat yang digunakan dalam proses pengujian adalah universal testing Machine merk Baldwin untuk pengujian kekuatan tarik sambungan dan universal testing Machine merk instron untuk pengujian kekuatan tekan maksimum sejajar serat. Untuk melepaskan pelat baja dari contoh uji kekuatan tarik yang telah diuji digunakan gergaji besi. Selain itu digunakan juga alat pendukung antara lain alat tulis, kalkulator dan komputer.
8
dengan diameter paku 4,1 mm, 5,2 mm,dan5,5 mm. Pelat sambung yang digunakan berukuran 1,5 cm x 12 cm x 30 cm sebanyak 12 pasang (24 lempeng) yang telah dilubangi dengan ukuran, jumlah, dan jarak tertentu.
Gambar 1 tiga ukuran paku tampang bulat
Metode Penelitian
Pengujian yang dilakukan meliputi sifat fisik yang terdiri dari kerapatan, berat jenis, dan kadar air, serta pengujian sifat mekanik yang terdiri dari pengujian kekuatan tekan maksimum sejajar serat menggunakan mesin Universal Testing Machine merk Instron dan pengujian kekuatan tarik sambungan kayu menggunakan Universal Testing Machine merk Baldwin. Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini terdiri atas pembuatan dan pengujian contoh uji.
Pembuatan Contoh Uji
a. Penyiapan bahan
Gambar 2 Contoh uji sifat fisik
Contoh uji tekan maksimum sejajar serat dibuat dengan ukuran 2 cm x 2 cm x 6 cm. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya kekuatan kayu dalam menahan beban tekan sampai batas maksimumnya pada arah longitudinal atau sejajar dengan arah serat. Pembuatan contoh uji ini diusahakan bebas cacat karena adanya cacat pada contoh uji akan berpengaruh terhadap nilai kekuatan tekannya.
Gambar 3 Contoh uji kekuatan tekan
Kayu yang digunakan untuk pembuatan contoh uji sifat fisik dan kekuatan tekan maksimum sejajar serat diambil dari ujung contoh uji kekuatan tarik pada semua perlakuan.
Contoh uji untuk sambungan tarik dibuat dengan ukuran 6 cm x 12 cm x 38 cm. Sama seperti pada contoh uji tekan maksimum sejajar serat, pada contoh uji sambungan tarik juga diperiksa terlebih dulu cacatnya sebelum dilakukan pengujian.
b. Pembuatan pelat sambung
10
mm. Pada masing-masing ukuran diameter tersebut dibuat lubang sebanyak 4, 6, 8, dan 10 buah dengan posisi yang tidak berada dalam satu garis lurus.
c. Penyambungan kayu dengan paku dan pelat baja
Penyambungan dilakukan secara mekanik dengan meletakkan pelat baja pada kedua sisi lebar balok yang akan disambung. Sebelum dilakukan penyambungan, kayu dan pelat baja dibor. Pengeboran pada baja disesuaikan dengan ukuran diameter paku, sedangkan pada kayu menggunakan diameter bor yang lebih kecil dari diameter paku. Hal ini dimaksudkan untuk membatasi perlemahan tanpa mengurangi daya ikat paku terhadap kayu dan pelat sambung, sehingga kekuatannya tetap dapat dipertahankan. Pemakuan dilakukan dengan palu dan klem penjepit agar tidak terjadi pergeseran.
Gambar 4 Contoh uji kekuatan tarik
Pengujian Contoh Uji
a. Kadar air
dengan :
KAKU = kadar air kering udara (%)
BKU = berat kering udara (g)
BKT = berat kering tanur (g)
b. Kerapatan dan berat jenis
Contoh uji ditimbang untuk mengetahui berat awal (berat kering udara), kemudian diukur volumenya dengan mengalikan panjang, lebar dan tebalnya. Nilai kerapatan dan berat jenis contoh uji dapat dihitung berdasarkan rumus :
Kerapatan (g/cm3) =
Kerapatan benda standar adalah kerapatan air dengan nilai sebesar 1 g/cm3
c. Kekuatan tekan maksimum sejajar serat atau Maksimum Crushing Strength (MCS)
Pengujian tekan maksimum sejajar serat dilakukan dengan memberikan beban secara perlahan-lahan pada arah sejajar serat sampai contoh uji mengalami kerusakan. Beban tersebut merupakan beban maksimum yang dapat diterima oleh contoh uji. Nilai kekuatan tekan maksimum sejajar serat dihitung dengan rumus :
MCS= Pmaks / A ... (4)
dengan :
MCS = kekuatan tekan maksimum sejajar serat kayu (kg/cm2) Pmaks = beban maksimum sampai terjadi kerusakan (kg)
12
d. Kekuatan sambungan dengan pembebanan lateral (lateral resistance)
Pengujian sambungan tarik dengan pembebanan lateral (arah gaya tegak lurus terhadap alat sambung) dilakukan sampai contoh uji mengalami kerusakan. Perhitungan beban ijin per paku dan beban total sambungan tarik dilakukan pada beberapa tingkat sesaran yaitu :
1. Sesaran 0,35 mm, yang merupakan sesaran maksimum yang diperbolehkan pada sambungan menurut wood handbook 1999.
2. Sesaran 0,80 mm, yang merupakan sesaran maksimum yang diperbolehkan pada sambungan menurut standar Australia.
3. Sesaran 1,50 mm, yaitu batas maksimum sesaran yang diperbolehkan menurut standar PKKI 1961.
4. Sesaran 5,00 mm, sesaran dimana sambungan telah dianggap mengalami kerusakan.
besarnya rata-rata kekuatan ditentukan oleh rumus:
... (5)
Besarnya rata-rata beban ijin per paku ditentukan dengan rumus:
... (6)
dengan:
P = rata-rata kekuatan per paku (kg) = rata-rata beban ijin per paku (kg)
B = beban total pada tingkat sesaran tertentu (kg) n = jumlah paku (batang)
ns = faktor keamanan sambungan (2,75)
Hasil dari keseluruhan data pengujian kekuatan tarik, dalam hal ini nilai beban ijin per paku dan beban total sambungan tarik pada tingkat sesaran tertentu disajikan dalam model regresi. Kerusakan yang terjadi pada contoh uji sambungan tarik dan uji tekan maksimum sejajar serat, juga diamati.
Rancangan percobaan
Dalam penelitian ini hanya faktor jumlah dan diameter paku yang diperhitungkan, data sifat fisik dicari dan ditampilkan hanya sebagai data pelengkap yang menerangkan kondisi kayu yang diuji pada waktu dilakukan pengujian sehingga tidak dimasukkan kedalam faktor dalam rancangan percobaan.
Rancangan percobaan yang dipakai dalam penelitian ini adalah rancangan acak faktorial dua faktor 4 x 3 untuk tiap jenis kayu, faktor A adalah jumlah paku yang terdiri dari A1(4 batang), A2(6 batang), A3(8 batang), A4(10 batang) dan faktor B adalah diameter paku yang terdiri dari B1(4,1 mm), B2(5,2 mm), B3(5,5 mm).dari 12 kombinasi yang ada, dilakukan ulangan sebanyak tiga kali untuk setiap kombinasi sehingga diperoleh 36 satuan percobaan.
Yijk = µ + Ai + Bj + ABij + Eijk ... (7)
Dimana:
Yijk = Beban ijin per paku pada diameter paku (faktor A) ke-i, jumlah paku
(faktor B) ke-j pada ulangan ke-k µ = Rataan umum
Ai = Pengaruh jumlah paku ke-i
Bj = Pengaruh diameter paku ke-j
ABij = Interaksi diameter paku ke-i dan jumlah paku ke-j
Eijk = Pengaruh acak yang menyebar normal (pengaruh acak pada
diameter paku ke-i, jumlah paku ke-j, dan ulangan ke-k)
Pengolahan Data
Data hasil penelitian ini kemudian diolah dengan menggunakan Minitab.14 untuk mendapatkan nilai analisis ragamnya dan melihat perbedaan pengaruh dari tiap faktor maupun interaksi antar faktor. Sementara untuk melihat hubungan antara sesaran dengan beban total dan beban ijin per paku dilakukan analisis regresi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisik Kayu
Kadar air kayu adalah banyaknya air yang terdapat dalam kayu, dinyatakan dengan persentase terhadap berat kering tanurnya. Kadar air ini bervariasi pada berbagai posisi kayu dalam pohon yang sama dan antar pohon sejenis itu sendiri (Brown et al 1952) dalam Pandit dan Ramdan (2002).Selanjutnya dikatakan bahwa pada kayu yang masih segar atau baru ditebang, kadar air kayu berkisar antara 40 – 200 persen.
(Tsoumis 1968) dalam Pandit dan Ramdan (2002) berat jenis kayu adalah perbandingan antara berat kayu terhadap berat air yang volumenya sama dengan volume kayu tersebut, sedangkan besarnya berat jenis kayu tersebut berbeda-beda sesuai dengan perbedaan dalam struktur kayu dan perbandingan antara jumlah dinding sel dan rongga kayu.
(Tsoumis 1968) dalam Pandit dan Ramdan (2002) variasi berat jenis terutama terjadi karena perbedaan banyaknya ruang-ruang kosong dari jenis kayu yang berbeda-beda. Berat jenis zat kayunya pada semua jenis kayu adalah sama yaitu rata-rata 1,5.
Tabel 1 Hasil pengukuran sifat fisik dari tiga jenis kayu yang diuji
Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa tidak terdapat perbedaan yang mencolok pada nilai kadar air rata bangkirai yang memiliki kandungan rata-rata kadar air terendah (17,26%) dengan kapur yang memiliki kandungan rata-rata-rata-rata kadar air tertinggi (18,25%). Hal ini menunjukkan bahwa penyimpanan kayu
Jenis Kayu Sifat Fisis Rata-rata
Meranti merah Kadar air (%) Kerapatan (g/cm3 17,60
) 0,61
Bangkirai Kadar air (%) Kerapatan (g/cm3 17,26
) 0,89
selama 10 minggu dianggap cukup untuk memperoleh nilai kadar air kering udara pada kayu sampel.
Dari tabel tersebut juga dapat dilihat bahwa bangkirai mempunyai rata-rata kerapatan dan berat jenis paling tinggi dengan nilai 0,89 g/cm3 untuk kerapatan dan 0,76 untuk berat jenis, sedangkan meranti merah memiliki rata-rata kerapatan dan berat jenis terendah dengan nilai 0,61 g/cm3 untuk nilai kerapatan dan 0,52 untuk nilai berat jenisnya.
Sifat Mekanik Kayu
Sifat mekanis merupakan sifat yang berhubungan dengan kemampuan kayu untuk menahan gaya luar yang bekerja padanya dan mempunyai kecenderungan untuk mengubah ukuran dan atau bentuk benda tersebut (Mardikanto 1979) dalam Samputra (2004).
Kekuatan tekan maksimum sejajar serat
Kekuatan tekan maksimum sejajar serat merupakan kekuatan kayu untuk menahan beban dengan arah pembebanan searah dengan arah seratnya, dinyatakan dengan besarnya gaya yang dapat dibebankan dibagi dengan luas permukaan pada bidang pembebanan.
Berikut ini adalah tabel yang memuat rata-rata kekuatan tekan maksimum sejajar serat pada tiga jenis kayu yang diuji.
Tabel 2 Rata-ratakekuatan tekan maksimum sejajar serat
Dalam pengujian ini, gaya diberikan secara perlahan-lahan pada arah longitudinal kayu atau contoh uji dalam keadaan berdiri sampai kayu mengalami kerusakan yang ditandai dengan menurunnya daya topang kayu terhadap beban yang diberikan. Tahapan kerusakan yang terjadi pada pengujian tekan maksimum sejajar serat adalah terjadinya patahan pada dinding sel pada tahap awal pengujian. Saat beban meningkat, patahan ini semakin besar dan membentuk garis yang lebih nyata pada permukaan kayu. Untuk tahap selanjutnya yaitu pada akhir
No Jenis Kayu Rata-Rata Kekuatan Tekan Maksimum Sejajar Serat (kg/cm2)
1 Meranti merah 404,25
2 Kapur 540,49
16
pengujian, serabut atau serat-serat kayu mengalami pelipatan (buckling) dan/atau pengerutan (crinkling) (Yeyet, 2008).
Dari tabel 2 di atas dapat dilihat bahwa nilai kekuatan tekan maksimum sejajar serat ini berbanding lurus dengan nilai berat jenis kayu. Kayu bangkirai dengan rata-rata nilai berat jenis tertinggi (0,76) juga mempunyai rata-rata nilai kekuatan tekan maksimum sejajar serat yang terbesar (636,75 kg/cm2), sedangkan meranti merah yang memiliki rata-rata berat jenis terendah (0,52) juga memiliki rata-rata nilai kekuatan tekan maksimum sejajar serat terendah (404,25 kg/cm2). Hal ini dikarenakan rasio jumlah dinding sel terhadap rongga kayu yang menyusun bangkirai lebih tinggi dibanding dua kayu lainnya yang menyebabkan kayu ini lebih padat dan berimplikasi pada nilai kekuatan tekan maksimum sejajar serat yang lebih tinggi dibanding kapur ataupun meranti merah.
Berikut ini adalah gambar yang memuat keadaan contoh uji sebelum dan setelah pengujian/pembebanan tekan sejajar serat.
(a) (b)
Gambar 5 pengujian kekuatan tarik sejajar serat (a) Sebelum pengujian. (b) Setelah pengujian
Kekuatan tarik sambungan
kerapatan tinggi cenderung akan memperbesar perlemahan sambungan. Selanjutnya dikatakan bahwa rata-rata kekuatan per paku akan meningkat dengan meningkatnya kerapatan kayu tetapi cenderung konstan dengan bertambahnya jumlah paku.
Awaludin (2005) mengatakan bahwa sesaran yang terjadi pada sambungan kayu terbagi menjadi dua. Sesaran yang pertama adalah sesaran awal yang terjadi akibat adanya lubang kelonggaran yang dipergunakan untuk mempermudah penempatan alat sambung. Selama sesaran awal, alat sambung belum memberikan perlawanan terhadap gaya sambungan yang bekerja. Pada sambungan dengan beberapa alat sambung, kehadiran sesaran awal yang tidak sama diantara alat sambung dapat menurunkan kekuatan sambungan secara keseluruhan. Setelah sesaran awal terlampaui, maka berikutnya akan disertai oleh gaya perlawanan (tahanan lateral) dari alat sambung.
A. Meranti merah (Shorea spp)
Berikut ini adalah tabel yang memuat rata-rata beban total sambungan tarik pada kayu meranti merah.
Tabel 3 Rata-ratabeban total sambungan tarik kayu meranti merah
Jumlah
beban total (kg) pada tingkat sesaran (mm)tertentu
rata-rata 473,56 882,45 1334,11 2350,89
6
4,1 804,67 1402,00 2080,00 3056,67
5,2 1135,33 2067,33 2989,33 4288,67
5,5 531,33 908,00 1432,00 3454,67
rata-rata 823,78 1459,11 2167,11 3600,00
8
4,1 1319,33 2155,00 2396,67 3581,33
5,2 1665,33 2762,67 4044,00 6013,33
5,5 1449,33 2449,00 3845,33 6029,67
rata-rata 1478,00 2455,56 3428,67 5208,11
10
4,1 1778,00 3125,67 4126,67 5403,67
5,2 1556,67 2570,00 3820,00 6474,67
5,5 803,33 1420,67 2784,67 5858,67
18
Dari tabel 3 di atas dapat dilihat bahwa beban total semakin meningkat seiring dengan semakin besarnya sesaran yang timbul, hal ini terjadi pada semua kombinasi jumlah dan diameter paku yang berbeda.
Selanjutnya adalah gambar yang menunjukan hubungan beban total yang dicapai dengan interaksi antara jumlah paku dan diameter paku pada kayu meranti merah untuk berbagai sesaran.
Gambar 6 Hubungan jumlah paku dan diameter paku dengan beban total sambungan tarik kayu meranti merah pada berbagai sesaran.
Dari gambar, pada paku diameter 4,1 mm, nilai beban total semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah paku yang digunakan, hal ini berlaku untuk semua sesaran, dan mencapai nilai maksimum pada jumlah paku 10 dengan nilai sebesar 5403,67 kg pada sesaran 5 mm.
batang, namun untuk penambahan paku dari 8 ke 10 batang, terlihat ada penurunan kekuatan tarik pada sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, dan 1,50 mm, sedangkan pada sesaran 5,00 mm, nilai kekuatan tariknya tetap meningkat. beban total maksimal dicapai ketika jumlah paku 10 dengan nilai 6474,67 kg.
Pada paku 5,5 mm, kemampuan menahan beban meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah paku yang digunakan dan mencapai kekuatan maksimal pada jumlah paku 8 batang dengan nilai 6029,67 kg untuk kemudian turun pada tingkat penambahan paku berikutnya atau ketika jumlah paku 10 batang. Hal ini disebabkan jumlah paku yang terlalu banyak dengan diameter paku yang besar justru mempermudah kerusakan pada kayu yang disambung yang berakibat pada berkurangnya nilai kekuatan sambungan.
Selanjutnya dilakukan analisis ragam terhadap beban total meranti merah pada semua tingkat sesaran yang hasil rangkumannya disajikan pada tabel di
Berdasarkan hasil analisis ragam di atas, dapat dilihat bahwa pada sesaran 0,35 mm ada interaksi yang nyata antara jumlah paku dan diameter paku terhadap nilai beban total sambungan tarik. Sedangkan pada sesaran 0,8 mm, 1,5 mm dan 5,00 mm terlihat interaksi yang sangat nyata antara faktor jumlah paku dan diameter paku terhadap nilai beban total sambungan tariknya.
Berdasarkan data beban total sambungan tarik kayu meranti merah yang dihasilkan pada sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, dan 1,50 mm dapat dirumuskan persamaan matematis hubungan antara sesaran (x1) dan jumlah paku (x2) dengan
20
1150 x1 + 347 x2 dengan nilai R2 = 90,2%, untuk diameter paku 5,2 mm Y =
-1185 + 1616x1 273x2 dengan R2 = 87% dan untuk diameter paku 5,5 mm Y =
-1231 + 1328x1 + 221x2 dengan R2 = 64,3%. Hal ini berarti model di atas dapat menerangkan respon (Y) sebesar R2 untuk masing-masing diameter paku dimana respon (Y) tersebut merupakan nilai beban total sambungan tarik yang dihasilkan pada saat sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, 1,50 mm.
Penelitian kali ini, selain mencari nilai beban total sambungan tarik, juga mencari nilai beban ijin per paku dari masing-masing jenis kayu yang diteliti. Untuk beban ijin per paku pada kayu meranti merah, nilai rata-ratanya disajikan dalam tabel 5 berikut ini.
Tabel 5 Rata-ratabeban ijin per paku kayu meranti merah
Jumlah
beban ijin per paku (kg) pada tingkat sesaran(mm) tertentu
karena keadaan kayu yang disambung yang tidak sepenuhnya bebas cacat atau perlemahan karena hal lainnya. Dengan ditetapkannya beban ijin yang nilainya lebih rendah, maka bisa dikatakan bahwa sambungan yang dibuat aman secara konstruksi.
Untuk mengamati pengaruh jumlah paku dan diameter paku terhadap beban ijin per paku, hanya dilakukan pada saat sesaran 0,80 mm karena diasumsikan bahwa nilai beban ijin pada sesaran 0,35 mm sampai sesaran 1,50 mm berada dalan gradien garis yang sama sehingga pengambilan satu titik pada rentang sesaran tersebut dapat dianggap mewakili setiap titik pada garis tersebut.
Gambar 7 Beban ijin per paku meranti merah pada sesaran 0,80 mm
Dari gambar 7, secara umum dapat dilihat bahwa paku berdiameter 5,2 mm memberikan nilai beban ijin tertinggi pada jumlah paku 4, 6, 8, dibanding diameter paku lainnya. Nilai beban ijin tertinggi dicapai pada jumlah paku 8 dengan 125,58 kg/paku, dan menurun pada jumlah paku 10. Hal ini dikarenakan panggunaan paku yang berdiameter besar dengan jumlah banyak akan memperpendek jarak antar paku yang berakibat pada menurunnya kekuatan pada sambungan. Demi terjaminnya keamanan konstruksi, diambil nilai terendah dari tabel beban ijin per paku pada sesaran 0,80 mm untuk diameter paku 5,2 mm sebesar 93,45 kg/paku sebagai nilai beban ijin paku 5,2 mm pada sambungan kayu meranti merah yang memenuhi syarat kekuatan dan keamanan sambungan.
22
pada semua jumlah paku yang diteliti. Keadaan ini berbeda dengan diameter paku 5,2 mm, karena pada jumlah ini paku 4,1 mm belum menimbulkan kerusakan pada kayu sehingga penambahan jumlah paku menimbulkan kenaikan nilai beban ijin per paku pada sambungan. Nilai beban ijin tertinggi untuk diameter 4,1 mm dicapai pada jumlah paku 10 dengan nilai 113,66 kg/paku, sedangkan nilai beban ijin yang dianjurkan adalah 78,97 kg/paku.
Fenomena yang sedikit berbeda dijumpai pada paku diameter 5,5 mm, sebagaimana dapat dilihat pada tabel 6 kekuatan beban ijin per pakunya yang fluktuatif atau penambahan jumlah paku tidak meningkatkan nilai beban ijin per paku secara linier, hal ini diakibatkan kehadiran sesaran awal yang tidak sama diantara alat sambung yang digunakan, dengan kata lain ketika sambungan diberi beban ada beberapa alat sambung sudah menerima dan menahan beban yang diberikan sedangkan beberapa lainnya belum bersama-sama menahan beban sehingga menurunkan kekuatan sambungan secara keseluruhan. Penambahan paku dari 4 menjadi 6 justru sedikit menurunkan nilai beban ijinnya, sedangkan pada paku 8 beban ijinnya meningkat tajam untuk kemudian turun kembali pada jumlah paku 10 batang. Nilai beban ijin tertinggi diperoleh pada jumlah paku 8 dengan nilai 111,32 kg/paku, dan nilai yang dianjurkan untuk paku diameter 5,5 mm pada sambungan meranti merah adalah 51,66 kg/paku.
Berdasarkan data beban ijin per paku kayu meranti merah yang dihasilkan pada sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, dan 1,50 mm dapat dirumuskan persamaan matematis hubungan antara sesaran (x1) dan jumlah paku (x2) dengan beban ijin
B. Kapur (Dryobalanops lanceolata Gaertner f.)
Berikut ini adalah tabel yang memuat nilai rata-rata beban total sambungan tarik pada kayu kapur.
Tabel 6 Rata-ratabeban total sambungan tarik kayu kapur
Jumlah
beban total (kg) pada tingkat sesaran (mm)tertentu
rata-rata 623,33 1233,33 1925,34 3401,56
6
4,1 1006,67 1725,33 2472,00 3728,67
5,2 1083,33 1920,67 3071,33 4896,67
5,5 432,67 1067,33 2106,00 4838,67
rata-rata 840,89 1571,11 2549,78 4488,00
8
4,1 1268,67 2218,67 3212,00 5128,67
5,2 1693,67 2852,67 4528,67 6924,67
5,5 1317,33 2402,00 3764,67 6786,67
rata-rata 1426,56 2491,11 3835,11 6280,00
10
4,1 1187,33 2326,67 3680,67 5584,00
5,2 2074,67 3849,33 6170,67 9269,33
5,5 1230,00 2326,00 4068,67 9225,33
rata-rata 1497,33 2834,00 4640,00 8026,22 rata-rata total 1097,03 2032,39 3237,56 5548,95
Dari tabel 6, terjadi hal yang sama seperti pada pengujian kekuatan tarik kayu meranti merah, dimana nilai beban total pada semua kombinasi jumlah dan diameter paku pada sambungan kayu kapur semakin meningkat seiring dengan bertambahnya sesaran pada sambungan. Pertambahan kekuatan tarik juga terjadi ketika jumlah paku yang menyusun sambungan bertambah pada jenis paku 4,1 mm dan 5,2 mm, sedangkan untuk paku 5,5 mm pertambahan paku dari 8 batang ke 10 batang justru menurunkan nilai beban totalnya pada sesaran 0,35 mm dan sesaran 0,8 mm dan bertambah pada sesaran selanjutnya.
24
Gambar 8 Hubungan jumlah paku dan diameter paku dengan beban total sambungan tarik kayu kapur pada berbagai sesaran.
Pada paku diameter 4,1 mm, kenaikan kekuatan beban total terjadi pada setiap pertambahan sesaran dan pertambahan jumlah paku yang menyusun sambungan kecuali pada pertambahan jumlah paku 8 ke 10 batang saat sesaran 0,35 mm, hal ini disebabkan kurang lurusnya lubang pada kayu dan lubang pada pelat baja, hal ini menyebabkan beban yang diberikan tidak terdistribusi sempurna pada semua paku yang menyusun sambungan, karena ketika beberapa paku masih mengalami sesaran akibat adanya lubang bor, paku yang lain sudah mulai mendesak kayu yang menyebabkan gaya luar yang diberikan hanya ditopang oleh beberapa paku dan berakibat pada berkurangnya kekuatan sambungan dari nilai yang semestinya. Peristiwa ini hanya terjadi pada sesaran awal pembebanan. Kekuatan sambungan tarik tertinggi pada paku 4,1 mm terjadi pada jumlah paku 10 batang dimana nilai beban yang mampu ditopangnya mencapai 5584 kg.
Pada paku 5,2 mm, kenaikan terjadi pada semua tingkat pertambahan paku dan pertambahan sesaran tanpa kecuali. Nilai kekuatan tarik maksimumnya dicapai ketika jumlah paku yang menyusun sambungan adalah 10 batang pada sesaran 5,00 mm sebesar 9269,33 kg.
dari 8 menjadi 10 batang menurunkan kekuatan tarik sambungan, sedangkan pada sesaran 1,50 mm dan 5,00 mm pertambahan paku dari 8 menjadi 10 batang meningkatkan nilai kekuatan tarik sambungannya. Nilai kekuatan tarik maksimum antara kayu kapur dengan paku 5,5 mm berdasarkan penelitian diperoleh ketika jumlah paku 10 batang dengan beban sebesar 9225,33 kg.
Dari data kekuatan tarik kayu kapur yang diperoleh, kemudian dianalisis nilai ragamnya pada semua tingkat sesaran dan hasilnya dapat dilihat pada tabel rangkuman analisis ragam di bawah ini.
Tabel 7. Analisis ragam beban total sambungan tarik kapur menurut berbagai berdasarkan analisis ragam yang dilakukan, baik itu pengaruh jumlah paku, diameter paku, maupun interaksi antara keduanya pada semua sesaran yang diukur.
Berdasarkan data beban total sambungan tarik kayu kapur yang dihasilkan pada sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, dan 1,50 mm dapat dirumuskan persamaan matematis hubungan antara sesaran (x1) dan jumlah paku (x2) dengan
beban total sambungan tarik (Y) pada tingkat diameter paku tertentu. Dengan regresi, untuk tingkat diameter paku 4,1 mm diperoleh persamaan Y = -743 + 1495x1 + 191x2dengan nilai R2 = 91,9%, untuk diameter paku 5,2 mm Y = -2257
+ 2294x1 + 414x2 dengan R2 = 92,1% dan untuk diameter paku 5,5 mm Y = -1959
26
Tabel 8 Rata-ratabeban ijin per paku kayu kapur
Jumlah
beban ijin per paku (kg) pada tingkat sesaran(mm) tertentu
Sama seperti pada kayu meranti, pada kapur juga hanya dilakukan analisis pada sesaran 0,80 mm dengan asumsi bahwa keadaan sambungan dari sesaran 0,35 mm sampai sesaran 1,50 mm berada pada gradien garis yang sama.
Gambar 9 adalah grafik yang menyajikan keadaan beban ijin per paku untuk kayu kapur pada saat sesaran 0,80 mm.
Secara umum, paku berdiameter 5,2 mm memberikan nilai beban ijin tertinggi pada saat sesaran 0,80 mm untuk semua kombinasi jumlah paku dan diameter paku yang dilakukan. Beban ijin mendapatkan nilai maksimum ketika jumlah paku 4 batang dengan nilai 143,70 kg/paku kemudian turun ketika jumlah paku ditambah menjadi 6 batang dan mulai naik kembali pada penambahan paku menjadi 8 dan 10 batang. Nilai beban ijin yang tinggi pada jumlah paku 4 batang dibanding jumlah paku lainnya disebabkan perbedaan nilai kerapatan yang tinggi diantara kayu yang digunakan pada sampel kombinasi pertama dengan sampel lainnya. Untuk keamanan konstruksi sambungan, maka ditetapkan nilai terendahnya yaitu sebesar 116,40 kg/paku sebagai nilai beban ijin paku 5,2 mm untuk sambungan kayu kapur.
Hal yang nyaris sama terjadi pada paku diameter 4,1 mm, sambungan dengan 4 batang paku memberikan nilai tertinggi dengan nilai sebesar 118,36 kg/paku. Nilai tadi terus turun pada penambahan-penambahan paku selanjutnya. Dengan alasan yang sama, maka ditentukan nilai terendah sebesar 84,61 kg/paku sebagai nilai beban ijin paku 4,1 mm pada sambungan kayu kapur.
Pada paku dengan diameter 5,5 mm, beban ijin per paku turun ketika jumlah paku ditambah dari 4 menjadi 6 batang, kemudian naik kembali dan mencapai nilai beban ijin tertinggi ketika jumlah paku dengan nilai beban ijin sebesar 129,67 kg/paku dan kembali turun pada penambahan paku menjadi 10 batang. Dan ditetapkan nilai terendah sebesar 64,69 kg/paku sebagai nilai beban ijin paku 5,5 mm pada sambungan kayu kapur.
Berdasarkan data beban total sambungan tarik kayu kapur yang dihasilkan pada sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, dan 1,50 mm dapat dirumuskan persamaan matematis hubungan antara sesaran (x1) dan jumlah paku (x2) dengan beban total
28
sebesar R2 untuk masing-masing diameter paku dimana respon (Y) tersebut merupakan nilai beban total sambungan tarik yang dihasilkan pada saat sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, 1,50 mm.
C. Bangkirai (Shorea laevis Ridl.)
Berikut ini nilai rata-rata beban total sambungan tarik berdasarkan jumlah paku dan diameter paku pada berbagai sesaran yang terjadi pada penelitian sambungan tarik paku dengan kayu bangkirai.
Tabel 9 Rata-ratabeban total sambungan tarik kayu bangkirai
Jumlah
beban total (kg) pada tingkat sesaran (mm)tertentu
rata-rata 706,67 1302,89 2060,00 3650,00
6
4,1 1196,67 2030,67 2881,33 4297,33
5,2 1466,00 2784,00 4288,00 6464,67
5,5 697,33 1326,00 2394,67 6634,00
rata-rata 1120,00 2046,89 3188,00 5798,67
8
4,1 1294,67 2265,33 3319,33 5348,67
5,2 2076,00 3566,67 5030,33 7414,00
5,5 2330,00 3965,33 6064,67 10799,33
rata-rata 1900,22 3265,78 4804,78 7854,00
10
4,1 2114,00 3636,00 5083,33 7791,33
5,2 2291,33 3923,33 5940,67 9098,67
5,5 1088,67 2251,33 3628,67 9680,00
rata-rata 1831,33 3270,22 4884,22 8856,67 rata-rata total 1389,56 2471,44 3734,25 6539,83
penambahan paku dari 8 ke 10 batang paku pada diameter paku 5,5 mm justru menurunkan nilai beban total sambungannya.
Gambar 10 Hubungan jumlah paku dan diameter paku dengan beban total sambungan tarik kayu bangkirai pada berbagai sesaran.
Pada paku 4,1 mm, kekuatan sambungan tarik paku semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah paku yang menyusun sambungan, kekuatan tarik juga semakin bertambah dengan semakin tingginya sesaran yang timbul akibat pembebanan. Nilai kekuatan tarik sambungan tarik terbesar pada kayu bangkirai dengan paku ini dicapai ketika jumlah paku 10 batang dengan nilai sebesar 7791,33 kg.
Hal yang sama terjadi pada paku 5,2 mm dimana pertambahan nilai kekuatan sambungan tarik mengikuti bertambahnya jumlah paku yang digunakan pada sambungan dan semakin besarnya sesaran yang timbul akibat pembebanan. Kekuatan tarik terbesar diperoleh ketika jumlah paku 10 batang dengan nilai sebesar 9098,67 kg.
30
diameter yang besar akan mengurangi spasi antar alat sambung yang berakibat pada penurunan kekuatan sambungan tariknya. Nilai kekuatan tarik terbesar yang terjadi antara paku 5,5 mm dengan kayu bangkirai diperoleh pada jumlah paku 8 batang dengan nilai sebesar 10799,33 kg.
Tabel 10 Analisis ragam beban total sambungan tarik kayu bangkirai pada
Hasil analisis ragam pada tabel 10 yang dilakukan pada sambungan kayu bangkirai dengan paku pada jumlah dan diameter paku tertentu menunjukkan pengaruh yang sangat nyata antara jumlah paku, diameter paku, maupun interaksi antara keduanya terhadap nilai kekuatan tarik sambungannya.
Berdasarkan data beban total sambungan tarik kayu bangkirai yang dihasilkan pada sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, dan 1,50 mm dapat dirumuskan persamaan matematis hubungan antara sesaran (x1) dan jumlah paku (x2) dengan
beban total sambungan tarik (Y) pada tingkat diameter paku tertentu. Dengan regresi, untuk tingkat diameter paku 4,1 mm diperoleh persamaan Y = -1523 + 1681x1 + 340x2dengan nilai R2 = 89,8%, untuk diameter paku 5,2 mm Y = -1738
+ 2388x1 + 382x2 dengan R2 = 94,5% dan untuk diameter paku 5,5 mm Y = -1971
+ 1986x1 + 346x2 dengan R2 = 58,8%. Hal ini berarti model di atas dapat menerangkan respon (Y) sebesar R2 untuk masing-masing diameter paku dimana respon (Y) tersebut merupakan nilai beban total sambungan tarik yang dihasilkan pada saat sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, 1,50 mm.
Tabel 11 Rata-ratabeban ijin per paku kayu bangkirai
beban ijin per paku(kg) pada tingkat sesaran(mm) tertentu dangan asumsi bahwa keadaan beban ijin per paku dari sesaran 0,35 mm sampai 1,50 mm berada pada gradien garis yang sama.
32
Dari gambar 11, paku diameter 5,2 mm secara umum memberikan nilai beban ijin per paku yang paling tinggi dibanding diameter paku lainnya kecuali pada jumlah paku 8 batang. Nilai beban ijin tertinggi yang diberikan oleh paku jenis ini diperolah pada jumlah paku 6 batang dengan nilai 168,73 kg/paku, dan beban ijin yang ditetapkan dari nilai terendahnya adalah 142,67 kg/paku.
Pada diameter paku 1,4 mm, beban ijin per paku menurun pada penambahan paku dari 4 menjadi 6 dan 8 batang. Nilai beban ijin mulai meningkat dan mencapai nilai maksimum pada jumlah paku 10 batang dengan nilai 132,22 kg/paku, sementara nilai beban ijin diambil dari nilai terendahnya sebesar 102,97 kg/paku.
Sementara pada paku 5,5 mm, penambahan paku dari 4 menjadi 6 batang sedikit meningkatkan nilai beban ijinnya, penambahan paku berikutnya menjadi 8 batang mampu meningkatkan nilai beban ijin per paku secara drastis hingga mencapai nilai maksimal sebesar 180,24 kg/paku. Penambahan paku berikutnya malah menurunkan nilai beban ijinnya karena perlemahan yang terjadi akibat rusaknya kayu dan ditambah dengan rendahnya kerapatan kayu yang digunakan pada sampel ini. Nilai beban ijin paku 5,5 mm pada kayu bangkirai yang diambil adalah sebesar 75,15 kg/paku.
Berdasarkan data beban total sambungan tarik kayu bangkirai yang dihasilkan pada sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, dan 1,50 mm dapat dirumuskan persamaan matematis hubungan antara sesaran (x1) dan jumlah paku (x2) dengan
beban total sambungan tarik (Y) pada tingkat diameter paku tertentu. Dengan regresi, untuk tingkat diameter paku 4,1 mm diperoleh persamaan Y = 50,2 + 87,5x1 – 0,75x2dengan nilai R2 = 92,3%, untuk diameter paku 5,2 mm Y = 62,8 +
127x1 – 2,16x2 dengan R2 = 96,7% dan untuk diameter paku 5,5 mm Y = -17,2 +
103x1 + 5,29x2 dengan R2 = 55,9%. Hal ini berarti model di atas dapat menerangkan respon (Y) sebesar R2 untuk masing-masing diameter paku dimana respon (Y) tersebut merupakan nilai beban total sambungan tarik yang dihasilkan pada saat sesaran 0,35 mm, 0,80 mm, 1,50 mm.
rata-rata kerapatan terendah (0,61 g/cm3) tenyata juga menempati urutan terendah dalam hal nilai rata-rata beban total sambungan tariknya, sementara kayu bangkirai yang memiliki nilai kerapatan tertinggi (0,89 g/cm3) juga memiliki nilai rata-rata beban total tertinggi.
Berikut ini adalah tabel yang memuat nilai rata-rata total beban total sambungan tarik dari tiga jenis kayu yang diuji.
Tabel 12 Rata-rata beban total sambungan tarik (kg) pada tingkat sesaran tertentu untuk tiga jenis kayu
Jenis Kayu
Rata-rata Beban Total Sambungan Tarik (kg) Pada Tingkat Sesaran Tertentu (mm) 0,35 mm 0,80 mm 1,50 mm
Meranti 1038,67 1792,31 2626,75
Kapur 1097,03 2032,39 3237,56
Bangkirai 1389,56 2471,44 3734,25
34
besar untuk merusak struktur kayu itu dibandingkan dengan kayu yang memiliki kerapatan yang lebih rendah.
Gambar 12 Hubungan antara beban total sambungan tarik dengan sesaran
Gambar 12 diatas menyajikan persamaan regresi antara beban total sambungan tarik dengan sesaran 0,35 mm sampai sesaran 1,50 mm untuk masing-masing kayu yang diuji beserta nilai koefisien determinasi dari persamaan tersebut.
Nilai rata-rata total beban ijin per paku di sajikan pada tabel di bawah ini menunjukan hal yang serupa dengan nilai beban total sambungan tariknya, dimana urutannya mengikuti nilai kerapatan kayu yang diuji.
Tabel 13 Rata-rata beban ijin per paku (kg) pada tingkat sesaran tertentu untuk tiga jenis kayu
Jenis Kayu
Rata-rata Beban Ijin per Paku (kg) Pada Tingkat Sesaran Tertentu (mm) 0,35 mm 0,80 mm 1,50 mm
Meranti 52,58 91,63 134,64
Kapur 56,73 105,91 168,15
Bangkirai 72,89 127,46 194,12
Gambar 13 Hubungan antara beban ijin per paku dengan sesaran
Menurut Yeyet (2008) Kekuatan sambungan tergantung pada komponen penyusunnya, yaitu kayu yang akan disambung dan alat sambungnya. Sesuai dengan teori mata rantai, kekuatan sambungan banyak ditentukan oleh komponen yang terlemah. Agar diperoleh kekuatan sambungan yang maksimum, maka komponen penyusun sambungan harus mempunyai kekuatan yang merata. Pada penelitian ini komponen sambungan tidak mempunyai kekuatan yang merata, dimana pelat sambungnya (pelat baja) memiliki kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan paku dan kayu. Oleh karena itu, paku dan kayu sama-sama mengalami kerusakan terutama pada sesaran 5,00 mm, karena pada sesaran 5,00 mm ini sudah melampaui batas proporsional dan kemungkinan mendekati beban maksimum dari sambungan (batas plastis).
Dari paparan di atas, dapat dilihat bahwa ada beberapa faktor yang dianggap bertanggung jawab atas kekuatan tarik sambungan. Beberapa faktor tersebut antara lain jumlah paku, diameter paku, kadar air kayu yang disambung, dan kerapatan kayu yang disambung.
36
Kesimpulan yang diambil dari hasil penelitian ini antara lain:
a. Faktor diameter paku dan jumlah paku yang digunakan dalam pembuatan sambungan, berpengaruh terhadap kekuatan tarik yang dihasilkan oleh sambungan tersebut.
b. Pada sambungan kayu meranti merah, penggunaan paku diameter 5,2 mm dengan jumlah 10 batang paku memberikan nilai tertinggi untuk nilai beban total sambungan tarik dan nilai terendah untuk kekuatan ini diperoleh pada penggunaan paku diameter 5,5 mm dengan 4 batang paku. Untuk nilai beban ijin per paku, kekuatan tertinggi diperoleh pada penggunaan paku diameter 5,5mm dengan jumlah paku 8 batang dan kekuatan terendah pada penggunaan paku 5,5 mm dengan jumlah paku 4 batang paku.
c. Nilai beban total sambungan tarik tertinggi pada sambungan kayu kapur diperoleh pada penggunaan paku diameter 5,2 mm dengan jumlah 10 batang paku dan nilai terendah untuk kekuatan ini didapat pada penggunaan paku diameter 5,5 mm dengan jumlah paku 4 batang. Penggunaan paku diameter 5,2 mm dengan jumlah 4 batang paku memberikan nilai terbesar, dan penggunaan paku diameter 5,5 mm dengan jumlah 6 batang paku memberikan nilai terkecil untuk beban ijin per paku pada sambungan kayu kapur.
38
e. Secara rata-rata, sambungan kayu bangkirai dengan paku memberikan nilai tertinggi untuk beban total sambungan tarik ataupun beban ijin per paku dibanding kedua kayu lainnya, kemudian diikuti oleh kayu kapur dan meranti merah.
Saran
Saran dari penelitian ini adalah sebagai berikut
a. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai kekuatan sambungan tarik pada berbagai kayu tropis Indonesia yang lain dengan kerapatan yang berbeda. b. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai model kerusakan yang terjadi pada
sambungan akibat beban tarik.
Kesimpulan yang diambil dari hasil penelitian ini antara lain:
a. Faktor diameter paku dan jumlah paku yang digunakan dalam pembuatan sambungan, berpengaruh terhadap kekuatan tarik yang dihasilkan oleh sambungan tersebut.
b. Pada sambungan kayu meranti merah, penggunaan paku diameter 5,2 mm dengan jumlah 10 batang paku memberikan nilai tertinggi untuk nilai beban total sambungan tarik dan nilai terendah untuk kekuatan ini diperoleh pada penggunaan paku diameter 5,5 mm dengan 4 batang paku. Untuk nilai beban ijin per paku, kekuatan tertinggi diperoleh pada penggunaan paku diameter 5,5mm dengan jumlah paku 8 batang dan kekuatan terendah pada penggunaan paku 5,5 mm dengan jumlah paku 4 batang paku.
c. Nilai beban total sambungan tarik tertinggi pada sambungan kayu kapur diperoleh pada penggunaan paku diameter 5,2 mm dengan jumlah 10 batang paku dan nilai terendah untuk kekuatan ini didapat pada penggunaan paku diameter 5,5 mm dengan jumlah paku 4 batang. Penggunaan paku diameter 5,2 mm dengan jumlah 4 batang paku memberikan nilai terbesar, dan penggunaan paku diameter 5,5 mm dengan jumlah 6 batang paku memberikan nilai terkecil untuk beban ijin per paku pada sambungan kayu kapur.
38
e. Secara rata-rata, sambungan kayu bangkirai dengan paku memberikan nilai tertinggi untuk beban total sambungan tarik ataupun beban ijin per paku dibanding kedua kayu lainnya, kemudian diikuti oleh kayu kapur dan meranti merah.
Saran
Saran dari penelitian ini adalah sebagai berikut
a. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai kekuatan sambungan tarik pada berbagai kayu tropis Indonesia yang lain dengan kerapatan yang berbeda. b. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai model kerusakan yang terjadi pada
sambungan akibat beban tarik.
Anonim. 1961. Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (PKKI) NI-1961. Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik. Yayasan Normalisasi Indonesia, Bandung.
Awaludin, A. 2005. Dasar-dasar Perencanaan Sambungan Kayu. Biro Penerbit Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Forest Products Society. 1999. Wood Handbook: Wood as an Engineering Material. USDA Forest Service. Forest Products Laboratory. USA. Martawijaya, A., I. Kartasujana, K. Kadir., dan P. A. Soewardi. 1981. Atlas Kayu
Indonesia Jilid I. Lembaga Penelitian Hasil Hutan. Bogor.
Pandit, I.K.N. dan H. Ramdan. 2002. Anatomi Kayu: Pengantar Sifat Kayu sebagai Bahan Baku. Yayasan Penerbit, Fakultas Kehutanan IPB. Bogor.
Pun, C.Y. 1987. Structural Timber Joints. Malayan Forest Record No. 32. Forest Research Institut Malaysia. Kuala Lumpur.
Samputra, P.J. 2004. Sifat Mekanis Kayu Rasamala pada Beberapa Bagian Lambung Kapal Gillnet. [skripsi]. Program Studi Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. IPB. Bogor.
Suryokusumo, S., Sucahyo, S., Marzufli., A.A. Bismo dan A. Ch. Setyo. 1980. Sistim Keteknikan Kayu. Studi Sambungan Gang Nail dan Sambungan Paku. Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Surjokusumo, S. 1984. Penggunaan Panel Kayu khususnya Kayu Lapis Ditinjau Dari Segi Keteknikan. Proceeding Seminar Fokus Kayu Lapis, 84. Jakarta.
Tular dan Idris. 1981. Sekilas Mengenai Struktur Bangunan Kayu di Indonesia. Proceeding Lokakarya Standarisasi Kayu Bangunan. Departemen Hasil Hutan, Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Wirjomartono, S. 1977. Konstruksi Kayu. Cetakan IV. Bahan-Bahan Kuliah Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Yap, F.K.H. 1984. Konstruksi Kayu. Bina Cipta. Bandung.
No.
Uji Ulangan Panjang Lebar Tebal (cm3) (gram) (gram) Air (%) (gr/cm3) Jenis
1 A1B1
1 4,91 4,83 4,91 116,3545 103,9450 87,4730 18,8083 0,8930 0,7516 2 4,91 4,86 4,89 116,6107 99,8347 83,9317 18,9417 0,8560 0,7197 3 4,92 4,85 4,86 116,1368 105,0140 87,6783 19,7683 0,9044 0,7551
Rataan 4,91 4,85 4,89 116,39 102,74 86,24 19,12 0,88 0,74
2 A1B2
1 5,06 5,11 5,07 130,9191 128,2073 105,7420 21,2404 0,9794 0,8078 2 4,92 4,84 4,86 115,6420 111,8393 92,6773 20,6698 0,9672 0,8015 3 4,92 4,90 4,91 118,2826 109,0953 91,4040 19,3426 0,9227 0,7730
Rataan 4,97 4,95 4,95 121,92 117,04 97,08 20,52 0,96 0,80
3 A1B3
1 4,95 4,88 4,87 117,6483 87,3553 74,0373 17,9926 0,7421 0,6290 2 4,96 4,88 4,89 118,2904 90,4183 76,6413 17,9772 0,7647 0,6482 3 5,10 5,16 5,02 131,8444 98,2707 82,6090 18,9589 0,7454 0,6266
Rataan 4,99 4,96 4,92 121,75 91,45 77,32 18,25 0,75 0,64
4 A2B1
1 4,93 4,88 4,77 114,6673 87,6623 73,4957 19,2758 0,7646 0,6410 2 4,99 4,83 4,91 118,4262 88,1490 73,9790 19,1529 0,7443 0,6246 3 4,66 4,86 4,88 110,3558 94,5163 80,0323 18,0960 0,8611 0,7292
Rataan 4,88 4,86 4,85 114,86 89,71 75,45 18,91 0,78 0,66
5 A2B2
1 4,94 4,82 4,89 116,3522 88,7463 75,7763 17,1136 0,7627 0,6513 2 4,94 4,88 4,88 117,5529 87,9710 74,3420 18,3336 0,7485 0,6326 3 4,93 4,89 4,92 118,6020 87,5587 74,3383 17,7837 0,7382 0,6268
Rataan 4,94 4,86 4,89 117,40 88,14 74,86 17,74 0,75 0,64
4
Uji Panjang Lebar Tebal (cm3) (gram) (gram) (%) (gr/cm3) Jenis
11 A4B2
1 5,00 4,99 4,89 122,2567 93,9030 80,5047 16,6334 0,7726 0,6622 2 4,95 4,93 4,93 120,0636 98,5080 83,5213 19,5756 0,8205 0,6957 3 4,93 4,90 4,88 117,7965 97,0360 82,3977 17,7654 0,8238 0,6995
Rataan 4,96 4,94 4,90 120,24 96,43 82,12 18,01 0,80 0,68
12 A4B3
1 4,90 4,86 4,86 115,7971 94,3290 80,1597 17,6821 0,8148 0,6924 2 4,95 4,93 4,93 120,1457 98,7833 84,3823 17,0643 0,8222 0,7023 3 4,97 4,86 4,89 117,9612 92,8427 79,4463 16,8630 0,7868 0,6733
Rataan 4,94 4,88 4,89 117,97 95,54 81,50 17,23 0,81 0,69
Maks 130,525 107,159 22,9299 0,9946 0,8191
Min 83,174 70,470 16,0536 0,6759 0,5824
Rataan 94,692 80,057 18,2535 0,8044 0,6802
Keterangan ;
A = jumlah paku (A1 = 4 batang, A2 = 6 batang, A3 = 8 batang, A4 = 10 batang) B = diameter paku ( B1 = 4,1mm, B2 = 5,2mm, B3 = 5,5mm)
BKT = berat Kering Tanur ( suhu oven 103 ± 2 °C)
4
No.
Contoh Uji Ulangan Panjang Lebar Tebal (cm3) (gram) (gram) Air (%) (gr/cm3) Berat Jenis
6 A2B3
1 5,10 5,07 5,07 131,02 136,1247 116,6690 16,6830 1,0384 0,8900 2 5,10 5,05 5,07 130,60 134,7757 115,0377 17,1680 1,0317 0,8806 3 5,11 5,09 5,07 132,01 133,1467 113,6973 17,1072 1,0089 0,8615
Rataan 5,11 5,07 5,07 131,21 134,68 115,13 16,99 1,03 0,88
7 A3B1
1 5,07 5,10 5,04 130,32 102,2363 87,4813 16,8730 0,7838 0,6706 2 5,05 5,05 5,05 128,80 94,6927 80,9513 16,9579 0,7355 0,6288 3 5,09 5,06 5,04 129,85 108,0753 92,1303 17,3206 0,8330 0,7101
Rataan 5,07 5,07 5,04 129,66 101,67 86,85 17,05 0,78 0,67
8 A3B2
1 5,10 5,01 5,10 130,48 109,3947 93,6690 16,7909 0,8382 0,7177 2 5,05 5,10 5,05 130,07 116,8410 99,7830 17,0918 0,8981 0,7670 3 5,09 5,02 5,01 128,18 122,2157 104,3030 17,1788 0,9533 0,8136
Rataan 5,08 5,04 5,06 129,58 116,15 99,25 17,02 0,90 0,77
9 A3B3
1 5,06 5,09 4,93 127,05 125,6537 107,4603 16,9568 0,9889 0,8459 2 5,10 5,12 5,13 133,88 131,7457 112,4273 17,1816 0,9842 0,8399 3 5,09 5,01 5,07 129,32 127,5627 108,6840 17,3735 0,9863 0,8404
Rataan 5,09 5,07 5,04 130,08 128,32 109,52 17,17 0,99 0,84
10 A4B1
1 5,11 5,07 5,05 130,84 127,8087 109,2537 16,9869 0,9769 0,8350 2 5,10 5,08 5,12 132,66 124,5630 106,6733 16,7731 0,9392 0,8043 3 5,07 5,10 5,11 132,13 123,2697 105,4613 16,8846 0,9330 0,7982
Rataan 5,09 5,08 5,09 131,88 91,38 107,13 16,88 0,95 0,81
4
Lampiran 6 Kekuatan tekan bangkirai
No Kode Contoh Uji Luas Penampang
55
Sambungan Lampiran 6
No Kode Contoh Uji Luas Penampang
