METODE PENGUJIAN MODULUS ELASTISITAS TEKAN DAN KUAT TEKAN
SEJAJAR SERAT KAYU KONSTRUKSI BERUKURAN STRUKTURAL
BAB I
DESKRIPSI
1.1 Maksud dan Tujuan
1.1.1 Maksud
Metode Pengujian Modulus Elastisitas Tekan dan Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu Konstruksi Berukuran Struktural, dimaksudkan untuk dipakai sebagai acuan dan pegangan dalam menentukan kuat tekan dan modulus elastisitas tekan kayu kosntruksi, yang dipakai untuk komponen struktur bangunan.
1.1.2 Tujuan
Tujuan metode pengujian ini adalah untuk menentukan mutu dan kelas kuat kayu konstruksi terhadap beban tekan.
1.2 Ruang Lingkup
Metode pengujian ini mencakup persyaratan, ketentuan, cara pengujian dan pelaporan pengujian semua jenis kayu konstruksi berukuran struktural kering udara dan tidak bebas cacat.
1.2.1 Pengertian
Yang dimaksud dengan :
1) beban batas adalah beban maksimum yang masih dapat ditahan oleh benda uji sebelum mengalami patah dan atau pecah;
2) beban batas proporsional adalah kondisi pembebanan maksimum yang masih memberikan hubungan linear antara besarnya beban dengan deformasi yang terjadi; 3) benda uji adalah batang kayu berukuran struktural yang dianggap mewakili mutu dan
atau kelas kuat dari sekelompok kayu yang akan dipakai untuk konstruksi;
4) benda uji tidak bebas cacat adalah benda uji yang mempunyai cacat yang dapat melemahkan konstruksi seperti retak, mata kayu, serat miring dan gubal;
5) cacat kayu adalah kondisi alami atau buatan yang melemahkan kekuatan dan mengurangi mutu kayu konstruksi, seperti tersebut dalam butir 4 di atas;
6) kecepatan ujung penekan, adalah kecepatan gerak dari alat pemberi beban yang dipakai untuk menguji kekuatan atau mutu kayu, dinyatakan dalam mm/detik atau mm/menit;
7) deformasi adalah perubahan bentuk benda uji yang sedang dibebani;
8) dimensi benda uji adalah ukuran nyata penampang balok kayu benda uji, dalam milimeter, dan ukuran panjang dalam meter;
9) kadar air adalah nilai perbandingan berat air yang terkandung dalam kayu terhadap berat kayu kering oven, dinyatakan dalam persen;
11) kayu konstruksi adalah kayu gergajian yang digunakan sebagai komponen struktur bangunan, yang mempunyai ukuran penampang tidak kurang dari 50 mm;
12) kelas kuat adalah pengelompokkan kayu berdasarkan berat jenis kering udara dan kekuatannya;
13) kenaikan tambahan beban adalah besarnya tambahan beban pada setiap tahap pembebanan, dinyatakan dalam Newton;
14) kepadatan atau berat jenis adalah perbandingan antara massa dan volume kayu dalam keadaan kering udara, dinyatakan dalam gram/cm3 atau kg/dm3;
15) kekuatan batas adalah batas kekuatan yang mendekati saat patah atau rusak akibat pembebanan;
16) lekukan adalah kerusakan lokal pada permukaan kayu yang diakibatkan tekanan beban terpusat atau reaksi tumpuan;
17) mega pascal adalah satuan tegangan, yang menyatakan besarnya gaya dalan Newton persatuan luas dalam meter persegi; (1 Pa = 1 N/m3; 1 megapascal = 106 N/m2, atau 106N/106mm2, atau 1 N/mm2);
18) modulus elastisitas adalah nilai perbandingan antara besarnya tegangan tekan dan regangan yang terjadi;
19) pemilihan masinal adalah metode pemilihan mutu kayu tanpa merusak dengan menggunakan mesin, berdasarkan sifat mekanik kayu;
20) regangan serat adalah rasio besarnya nilai pertambahan panjang serat kayu terluar terhadap panjang semula, pada pembebanan elastis;
21) ruang penyesuaian adalah suatu ruangan yang berfungsi untuk mengubah kondisi sifat fisis kayu uji atau kadar air sehingga sesuai dengan persyaratan uji;
22) tekuk adalah perubahan bentuk terhadap sumbu lemah, akibat ketidak stabilan batang kayu uji yang sedang diberi beban (tekan aksial atau lentur);
BAB II
PERSYARATAN PENGUJIAN
2.1 Penanggung Jawab
Hasil pengujian harus disyahkan oleh pejabat yang berwenang yang ditunjuk sebagai penanggung jawab pengujian, dengan disertai nama, tanda tangan, dan cap pengesahan.
2.2 Laporan Pengujian
Laporan pengujian yang disyahkan oleh pejabat yang berwenang, seperti tersebut dalam ayat 2.1, harus diberi nomor kode dan tanggal penerbitan.
2.3 Benda Uji
Sebelum diuji beban, benda uji harus memenuhi persyaratan berikut :
2.3.1 Dimensi Benda Uji
Lebar dan tinggi penampang serta panjang benda uji harus diukur dalam milimeter, di tiga posisi pengukuran.
2.3.2 Cacat Kayu dan Penampang Kritis
Benda kayu tidak perlu bebas cacat. Untuk pengujian kuat karakteristik, boleh mempunyai penampang lemah atau penampang kritis pada arah panjangnya.
2.3.3 Kadar Air
Kadar air benda uji harus diukur dan dihitung dari potongan batang benda uji, yang bebas dari mata kayu, dan kantong getah.
2.3.4 Berat Jenis
Berat jenis benda uji harus dihitung dari potongan batang benda uji sesuai dengan ketentuan ayat 2.3.5, serta bebas dari mata kayu dan kantong getah.
2.3.5 Penyesuaian Benda Uji
Benda uji harus disesuaikan terhadap persyaratan persiapan uji, yaitu : mempunyai berat yang konstan 1), pada kelembaban relatif udara 60 ± 5% dan suhu udara 25 ± 5° C2)
2.3.6 Nomor Kode Uji
Setiap benda uji harus diberi kode-uji dan nomor urut, dengan huruf dan angka, yang dapat mencerminkan sifat uji, jenis kayu dan urutan benda uji.
2.3.7 Jumlah Benda uji
Jumlah benda uji tidak kurang dari lima untuk setiap jenis kayu.
2.4 Peralatan
2) untuk pengujian modulus elastis geser diperlukan peralatan sebagai berikut : (1) mesin pemberi beban lentur;
(2) alat pengukur waktu; ketelitian dalam detik; (3) alat ukur panjang;
a) rol meter
b) penggaris skala mm atau jangka sorong; (4) alat pengukur deformasi atau perpendekan; (5) alat pengukur suhu dan kelembaban udara; (6) alat ukur kadar air dan atau timbangan;
(7) batang gauge, panjang 5 x tinggi nominal penampang balok-uji.
Keterangan :
1) Berat benda uji dianggap sudah konstan bila perbedaan berat hasil timbangan benda uji dalam jangka waktu 6 jam, tidak melebihi 0,1 % berat benda uji tersebut;
BAB III
KETENTUAN-KETENTUAN
3.1 Modulus Elastisitas Tekan
Untuk menguji Modulus Elastisitas Tekan Kayu Konstruksi berukuran struktural, ketentuan-ketentuan harus diikuti :
3.1.1 Benda Uji
Benda uji harus memenuhi ketentuan berikut :
1) benda uji harus mempunyai panjang tidak kurang dari 6 (enam) kali tinggi penampang benda uji, h, seperti diperlihatkan dalam Gambar 1;
2) bidang penampang pada kedua ujungnya harus benar-benar rata dan sejajar satu sama lain;
b = lebar penampang, mm h = tinggi penampang, mm h >b
L ≥ 6h
L = panjang benda uji tekan
Gambar 1 Bentuk dan dimensi benda uji
3.1.2 Prosedur Pengujian
Gambar 2 Posisi benda uji pada waktu dibebani dan alat ukur deformasi
1) benda uji harus dibebani secara sentris, memakai kepala penekan yang bertumpu pada dudukan berbentuk bola (sperikal), atau dengan cara lain yang dapat menjamin agar benda uji hanya dibebani tekan murni secara merata, tanpa disertai lentur;
2) pada kedua sisi-lebar batang benda uji, diberi penahan lateral, untuk mencegah timbulnya deformasi lateral yang dapat mengakibatkan tekuk terhadap sumbu lemahnya; 3) posisi alat-penahan tersebut dalam butir 2 ayat ini, harus diatur sehingga tidak terjadi
panjang bebas lebih besar dari enam kali sisi terkecil dari penampang benda uji; 4) alat uji beban mempunyai ketelitian tidak lebih besar dari 1%;
5) beban yang dipakai harus meningkat secara kontinyu, sehingga hubungan kenaikan beban deformasi pada setiap kenaikan tambahan beban, dapat dibuat dengan ketelitian tidak melebihi 1%.
6) deformasi yang terjadi diukur dengan alat ukur pada titik tengah rentang sepanjang lima kali lebar (sisi terbesar penampang) benda uji;
7) alat ukur deformasi tersebut pada butir 5, misalnya dial gauge atau electrical transducer, dipasang pada kedua bidang sisi benda uji yang saling berhadapan;
8) beban ditingkatkan secara bertahap dan kontinyu, dengan kecepatan ujung penekan tidak melebihi nilai berikut :
5 1
10
5
xL
x
R
=
(persamaan 1)di mana :
R = kecepatan ujung penekan (cross head), dalam mm/detik
L1 = panjang rentang pengukuran deformasi dari benda uji, dalam mm
3.1.3 Hasil Uji
Nilai Modulus Elastisitas tekan dihitung dengan persamaan berikut :
y
A
L
p
Ec
δ
δ
1
=
(persamaan 2)dimana :
Ec = Modulus elastisitas tekan, N/mm2 δp = pertambahan kenaikan beban tekan, N L1 = panjang rentang pengukuran deformasi, mm A = luas penampang aktual benda uji, b x h, mm2
δy = deformasi yang terjadi akibat tambahan beban δp, mm
Modulus elastisitas tekan harus dihitung dan dicatat terhadap tidak kurang dari tiga angka pengukuran yang penting.
3.2 Kuat Tekan
3.2.1 Benda Uji
Benda Uji kuat tekan, harus memenuhi ketentuan dan Gambar 3 berikut : 1) panjang benda uji adalah 6 kali lebar penampang benda uji, b;
2) permukaan kedua ujungnya harus benar-benar rata dan sejajar satu sama lain.
b = lebar penampang, mm h = tinggi penampang, mm h > b
L ≥ 6b
L = panjang benda uji tekan
3.2.2 Prosedur Pengujian
Prosedur pengujian dan peralatan yang dipakai harus memenuhi ketentuan dan Gambar 4 berikut :
Gambar 4 Posisi benda uji pada mesin uji dan alat ukur deformasi
1) benda uji harus dibebani secara sentris, memakai kepala penekan yang bertumpu pada dudukan berbentuk bola (sperikal), atau dengan cara lain yang dapat menjamin agar benda uji hanya dibebani tekan murni secara merata, tanpa disertai lentur;
2) alat uji tekan harus mampu mengukur kenaikan beban dengan ketelitian tidak melampaui 1%;
3) peningkatan beban yang dipakai harus bertahap dan meningkat secara kontinum dan diatur agar beban maksimum dicapai dalam waktu 300 ± 120 detik atau 3 sampai 7 menit.
3.2.3 Hasil Uji
Hasil uji harus dihitung sesuai dengan ketentuan berikut : 1) kuat tekan benda uji dihitung dengan persamaan berikut :
2
/
,
/
//
P
A
N
mm
fc
=
maks (persamaan 3)dimana :
fc// = kuat tekan sejajar serat, dalam N/mm2 Pmaks = beban maksimum, dalam N
A = luas penampang benda uji, diukur berdasarkan ukuran penampang yang sebenarnya, dalam mm2
2) kuat tekan harus diukur dan dicatat terhadap tiga angka pengukuran yang penting; pola retakan tiap benda uji juga harus dicatat;
BAB IV
CARA UJI
Dalam pelaksanaan pengujian, langkah-langkah berikut harus dilaksanakan : 1) tentukan jenis kayu yang akan diuji, dan diberi nomor kode setiap benda uji;
2) tentukan dimensi penampang dan panjang benda uji sesuai dengan ayat 3.1.1 dan ayat 3.2.1 masing-masing untuk diuji Modulus Elastisitas Tekan dan Kuat Tekan;
3) ukur suhu dan kelembaban relatif udara di dalam ruangan uji, sesuai dengan pasal 3.1 butir 3;
4) letakkan benda uji pada mesin uji, di antara alas dan kepala penekan; sesuai dengan ayat 3.1.2 butir 1;
5) atur letak benda uji agar konsentris terhadap sumbu kepala penekan;
6) pasang alat penahan lateral pada kedua sisi lebarnya untuk mencegah tekuk terhadap sumbu lemahnya; sesuai dengan ayat 3.1.2 butir 2;
7) pasang penahan tekuk di dua sisi kiri dan kanan balok-uji pada pertengahan tingginya, bila rasio panjang benda uji terhadap sisi penampang terkecil melebihi enam, sesuai dengan ayat 3.2.1 butir 2;
8) periksa ketelitian alat pemberi beban, sesuai dengan ayat 3.1.2 butir 4 dan 5;
9) ukur deformasi yang terjadi pada setiap penambahan beban, sesuai dengan pasal ayat 3.1.2 butir 6;
10) atur kecepatan cross head, sesuai dengan pasal ayat 3.1.2 butir 8; 11) hitung hasil pengukuran dengan persamaan 3;
BAB V
LAPORAN PENGUJIAN
Laporan pengujian harus mencakup penjelasan tentang : 1) bahan yang diuji;
2) prosedur pengujian; 3) hasil pengujian.
5.1 Bahan yang Diuji
Penjekasan berikut harus diberikan : 1) jenis kayu;
2) ukuran nominal; 3) daerah asal usul kayu; 4) metode pemilihan benda uji;
5) tingkat/kelas mutu atau keterangan lain yang perlu sebelum pemilihan benda uji;
6) metode pengkondisian/penyesuaian suhu dan kelembaban, untuk memenuhi persyaratan benda uji sebelum pengujian dilaksanakan;
7) informasi lain yang dapat mempengaruhi hasil pengujian, misalnya riwayat proses pengeringan, pengawetan, fabrikasi dan proses lain yang dapat mempengaruhi kekuatan benda uji.
5.2 Prosedur Pengujian
Penjelasan berikut harus diberikan :
1) tipe pengujian, (tekan, tarik, lentur dsb).
2) suhu dan kelembaban udara pada waktu pengujian 3) peralatan uji yang dipakai;
4) nilai kuat dan modul;
5) pola retak dan ragam keruntuhan/rusak/patah;
6) pola retak dan ragam keruntuhan/rusak/patah; hasil uji, misalnya pertumbuhan karakteristik atau parameter/indikasi pemilihan masinal pada penampang yang patah/ rusak.
5.3 Hasil Pengujian
LAMPIRAN A - DAFTAR ISTILAH
batas : ultimate load
Beban batas proporsional : proportional limit load
Benda uji : specimen
Kadar air : moisture content Kamar pengkondisian : conditioning chamber Kecepatan ujung penekan : cross head speed Kelembaban relatif : relative humidity Kenaikan tambahan beban : load increment Kepala pemberi beban : loading head
Kuat tekan : compressive strength Nomor kode uji : test code number Pemilihan mutu kayu : stress grading Penampang lemah : critical section
Perubahan bentuk : deformation
Regangan : strain
LAMPIRAN B - LAIN-LAIN
1. Simbol
A = luas penampang benda uji, b x h, atau b x d, dalam mm2 b = lebar (sisi terkecil) penampang balok uji, dalam mm Ec = elastisitas modulus tekan, N/mm2
Fc// = kuat tekan, N/mm2
h = sisi terbesar penampang balok uji, mm L1 = panjang rentang pengukuran deformasi, mm Ltot = panjang total balok uji, dalam mm.
P = beban tekan, dalam Newton
R = kecepatan cross head, dalam mm/detik. δp = tambahan kenaikan beban, dalam Newton δy = kenaikan lendutan akibat δp, dalam mm.
Daftar Konversi
Pa MPa atau N/mm2 Kgf/mm2 Kgf/cm2
1,0 1 x 10-6 1,0197 x 10-7 1,0197 x 10-5
1 x 106 1,0 1,0197 x 10-1 1,0197 x 10
9,80665 x 106 9,80665 1,0 1,0 x 102
DAFTAR ISI
BAB II PERSYARATAN PENGUJIAN... 3
2.1 Penanggung Jawab ... 3
2.2 Laporan Pengujian ... 3
2.3 Benda Uji ... 3
2.3.1 Dimensi Benda Uji... 3
2.3.2 Cacat Kayu dan Penampang Kritis ... 3
2.3.3 Kadar Air ... 3
2.3.4 Berat Jenis ... 3
2.3.5 Penyesuaian Benda Uji... 3
2.3.6 Nomor Kode Uji... 3
2.3.7 Jumlah Benda uji... 3
2.4 Peralatan... 3
BAB III KETENTUAN-KETENTUAN ... 5
3.1 Modulus Elastisitas Tekan ... 5
3.1.1 Benda Uji... 5
3.1.2 Prosedur Pengujian... 5
3.1.3 Hasil Uji ... 7
3.2 Kuat Tekan... 7
3.2.1 Benda Uji... 7
3.2.2 Prosedur Pengujian... 8
3.2.3 Hasil Uji ... 8
BAB IV CARA UJI... 9
BAB V LAPORAN PENGUJIAN ... 10
5.1 Bahan yang Diuji ... 10
5.2 Prosedur Pengujian ... 10
5.3 Hasil Pengujian ... 10
LAMPIRAN A - DAFTAR ISTILAH... 11
