METODE PENGUJIAN KUAT LENTUR KAYU KONSTRUKSI BERUKURAN STRUKTURAL BAB I DESKRIPSI 1.1 Maksud dan Tujuan 1.1.1 Maksud

METODE PENGUJIAN KUAT LENTUR KAYU KONSTRUKSI

BERUKURAN STRUKTURAL

BAB I

DESKRIPSI

1.1 Maksud dan Tujuan

1.1.1 Maksud

Metode Pengujian Kuat Lentur Kayu Konstruksi Berukuran Struktural, dimaksudkan untuk

dipakai sebagai acuan dan pegangan dalam pengujian kuat lentur kayu konstruksi berukuran

struktural.

1.1.2 Tujuan

Tujuan metode pengujian ini adalah untuk menentukan kuat lentur dan kelas kayu

konstruksi.

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-cacad termasuk balok kayu berlapis majemuk.

.

1.3 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 kekuatan kayu, tetapi tidak membahayakan konstruksi, seperti retak, mata

kayu, serat miring dan gubal; cacat yang membahayakan konstruksi seperti lapuk,

keropos, termakan serangga (bubuk) dan bengkok atau melengkung, tidak diperlukan;

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)

defleksi atau lendutan

adalah deformasi lengkung akibat beban lentur yang diberikan

pada benda uji;

8)

deformasi

adalah

perubahan bentuk benda uji yang sedang dibebani;

10)

kadar air

adalah nilai perbandingan berat air yang terkandung dalam kayu terhadap

berat kayu kering oven, dinyatakan dalam persen;

11)

kayu gergajian

adalah hasil dari pemotongan kayu dengan ukuran yang ditentukan oleh

standar yang berlaku;

12)

kayu konstruksi

adalah kayu gergajian yang digunakan sebagai komponen struktur

bangunan; dan mempunyai dimensi penampang tidak kurang dari 50 mm;

13)

kelas kuat

adalah

pengelompokkan kayu berdasarkan berat jenis kering udara dan

kekuatannya;

14)

kenaikan tambahan beban

adalah besarnya tambahan beban pada setiap tahap

pembebanan, dinyatakan dalam Newton;

15)

kepadatan atau berat jenis

adalah perbandingan antara massa dan volume kayu dalam

keadaan kering udara, dinyatakan dalam gram/cm

3

atau kg/dm

3

;

16)

kekuatan batas

adalah batas kekuatan kayu mendekati saat patah atau rusak akibat

pembebanan;

17)

lekukan

adalah kerusakan lokal pada permukaan kayu yang diakibatkan tekanan beban

terpusat atau reaksi tumpuan;

18)

lendutan geser

adalah deformasi lentur yang terjadi akibat geser, dalam mm;

19)

mega pascal

adalah satuan tegangan, yang menyatakan besarnya gaya dalan Newton

persatuan luas dalam meter persegi; (1 Pa = 1 N/m

3

; 1 megapascal = 10

6

N/m

2

, atau

10

6

N/10

6

mm

2

, atau 1 N/mm

2

);

20)

metode bentang sederhana

adalah cara pengujian balok lentur yang diletakkan di atas

dua tumpuan, sendi dan rol bebas tanpa jepitan;

21)

modulus elastisitas

adalah nilai perbandingan antara besarnya beban dan lendutan

yang terjadi, setelah nilai tersebut dikalikan dengan faktor

φ

pada tahap pembebanan

belum mencapai beban batas proporsional Pp; nilai

φ

= L3 / (48xI) untuk beban terpusat

di tengah bentang, atau

φ

= a (L-2a)

2

/ 16xI) untuk balok dengan dua beban titik atau third

point loading;

22)

modulus elastisitas arah radial

adalah nilai modulus elastisitas balok kayu yang

diperoleh dari hasil pengujian arah radial atau terhadap sumbu kuat;

23)

modulus elastisitas arah tangensial

adalah modulus elastisitas yang dihitung

berdasarkan hasil pengukuran lendutan yang terjadi, termasuk lendutan akibat geser;

24)

modulus elastisitas semua

adalah modulus elastisitas yang dihitung berdasarkan hasil

pengukuran lendutan yang terjadi, termasuk lendutan akibat geser;

25) momen inersia

adalah

nilai sifat mekanik penampang kayu yang didapat dari

persamaan I = bh

2

/12, dimana b dan h masing-masing sama dengan lebar dan tinggi

penampang benda uji, dalam mm;

26)

pemilihan masinal

adalah metode pemilihan mutu kayu tanpa merusak dengan

menggunakan mesin, berdasarkan sifat mekanik kayu;

27)

radial, serat arah radial

adalah kayu gergajian yang gelang tahunnya membentuk sudut

45

°

atau lebih terhadap muka potongan;

28)

regangan serat

adalah rasio besarnya nilai pertambahan panjang serat kayu terluar

terhadap panjang semula, pada pembebanan elastis;

29)

ruang penyesuaian

adalah suatu ruangan yang berfungsi untuk mengubah kondisi sifat

fisis kayu uji atau kadar air sehingga sesuai dengan persyaratan uji;

31)

tangensial, serat arah tangensial

adalah kayu gergajian yang gelang-tahunnya

membentuk sudut kurang dari 45

°

terhadap muka potongan;

32)

tekuk

adalah perubahan bentuk terhadap sumbu lemah, akibat ketidak stabilan batang

kayu uji yang sedang diberi beban (tekan aksial atau lentur);

33)

third point loading

adalah metode pengujian lentur pada balok dengan tiga beban-titik

pada bentangnya yang berjarak kira-kira sepertiga bentang, dan berjarak simetris dari

tumpuan terdekatnya;

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

2.3.1 Dimensi Benda Uji

Lebar dan tinggi benda uji harus diukur dalam milimeter, di tiga posisi pengukuran. Panjang

benda uji harus diukur dalam meter di tiga posisi pengukuran.

2.3.2 Cacat Kayu dan Penampang Kritis

Benda uji tidak perlu bebas cacat. Untuk pengujian kuat karakteristik, boleh mempunyai

penampang lemah (penampang kritis) pada arah panjangnya, sedangkan pada uji lentur

terdapat penampang kritis ditengah bentangnya. Penampang kritis tersebut boleh diuji tidak

rusak atau dengan cara pemilihan masinal.

2.3.3 Kadar

Air

Kadar air benda uji harus diukur dan dihitung dari potongan batang benda uji yang sama,

dan bebas dari mata kayu, dan kantong getah.

2.3.4 Berat Jenis

Berat jenis benda uji harus dihitung dari potongan batang benda uji, bebas dari mata kayu

dan kantong getah.

2.3.5 Penyesuaian Benda Uji

Sebelum diuji beban, benda uji harus dipersiapkan dan disesuaikan terhadap kondisi berikut

benda uji :

1) benda uji harus disesuaikan terhadap persyaratan persiapan benda uji, yaitu :

mempunyai berat yang konstan

1)

, pada kelembaban relatif udara

±

5% dan suhu udara

25

±

5

°

C

2)

;

2) bila ketentuan dalam butir 1 tidak dapat dipenuhi, maka pengujian dapat dilaksanakan

dalam kondisi kadar air seperti adanya, dengan syarat nilai kadar air sebenarnya dalam

kayu dilaporkan dalam hasil uji;

2.3.6 Nomor Kode Uji

2.3.7 Jumlah Benda uji

Jumlah benda uji tidak kurang dari tiga untuk setiap jenis kayu yang diuji.

2.4 Peralatan

Peralatan yang dipakai untuk pengujian, harus memenuhi ketentuan berikut :

1) peralatan uji yang dipakai harus telah dikalibrasi dan masih berlaku;

2) untuk pengujian kuat lentur 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 lendutan;

(5) alat ukur kadar air dan atau timbangan;

(6) batang gauge, panjang 5 kali 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

Untuk menguji kuat lentur kayu konstruksi berukuran struktural, ketentuan-ketentuan harus

diikuti :

3.1 Benda Uji

Benda uji harus memenuhi ketentuan berikut :

1) benda uji harus mempunyai panjang tidak kurang dari 20 kali tinggi nimonal penampang,

seperti diperlihatkan dalam Gambar 1;

Gambar 1 Bentuk dan dimensi benda uji

2) tinggi dan lebar penampang diukur dalam milimeter dan panjang diukur dalam meter;

3.2 Prosedur Pengujian

Uji kuat lentur harus dilaksanakan dengan mengikuti ketentuan berikut :

1) benda uji harus ditumpu di atas tumpuan sendi dan tumpuan-rol (bebas), yang terbuat

dari baja, atau dengan cara lain yang dapat mendekati tercapainya kondisi tumpuan

sendi dan rol;

2) benda uji harus diletakkan pada posisi sumbu kuat dan dibebani dengan cara “third point

loading”, atau dengan tiga beban titik pada panjang bentangnya, yang masing-masing

berjarak a

≥

3 kali tinggi penampang balok uji, dari tumpuan terdekatnya;

3) panjang bentang total L sama dengan 18 kali tinggi nominal penampang benda uji,

seperti dijelaskan pada gambar;

4) bila alat uji yang ada tidak memungkinkan pelaksanaan demikian secara akurat, mak

ajarak antar dua titk harus ditambah dengan 1,5 kali tinggi nominal penampang, dan

panjang benatang juga harus diperbesar dengan tiga kali nominal penampang, dan

posisi pembebanan tetap simetris;

5) sepotong pelat baja dengan panjang tidak melebihi setengah tinggi benda uji dapat

disisipkan antara permukaan benda uji dan ujung penekan dari mesin-uji, demikian juga

pada sisi bawah balpok di titik tumpuan, untuk mengurangi terjadinya lekukan pada sisi

yang tertekan;

6) tebal pelat baja tersebut pada butir 5, tidak kurang sari 4 mm untuk balok yang

mempunyai tinggi penampang 120 mm, dan tidak kurang dari 13 mm untuk balok yang

mempunyai tinggi penampang 300 mm atau lebih; untuk balok yang mempunyai tinggi

penampang di antara dua nilai tersebut, tebal pelat dapat ditetapkan dengan inter polasi

linear;

7) bila rasio tinggi terhadap lebar penampang balok uji melebihi empat, maka penahan

lateral harus dipasang untuk mencegah terjadinya tekuk-lateral; alat penahan lateral

tersebut harus memungkinkan benda uji benda melendut tanpa menimbulkan tahan

gesek atau friksi yang berarti;

8) alat pemberi beban yang dipakai harus mempunyai ketelitian tidak melebihi 1%;

9) lendutan harus diukur di tengah-tengah alat ukur gauge lg sepanjang 5 kali tinggi

penampang balok uji atau 900 mm, dan alat ukur lendut dipasang di tengah tinggi sisi

balok;

10)

beban yang diberikan harus kontinu dan meningkat secara teratur, agar beban

maksimum dapat dicapai dalam waktu 300

±

120 detik; hubungan antara beban defleksi

harus dicatat, sehingga lendutan akibat penambahan beban dapat ditentukan dengan

tingkat ketelitian tidak melebihi 1%.

3.3 Hasil Uji

Kuat lentur benda uji harus dihitung dengan persamaan-1 berikut :

w

x

a

x

P

f

maks

b

2

=

(persamaan

1)

dimana :

fb

= kuat lentur, dalam N/mm

2

a

= jarak antara beban titik dan tumpuan terdekat, dalam mm.

w

= momen tahanan bh

3

/6 , dalam mm

3

P

maks

= beban maksimum, dalam N.

BAB IV

CARA UJI

Dalam pelaksanaan pengujian, langkah-langkah berikut harus dilaksanakan :

1) tentukan jenis kayu yang akan diuji;

2) tentukan dimensi penampang dan panjang benda uji sesuai dengan ayat 3.1 butir 1, dan

2;

3) ukur suhu dan kelembaban relatif udara di dalam ruangan uji, sesuai dengan ayat 2.3.5

butir 1 dan 2;

4) letakkan benda uji di atas tumpuan rol dan sendi yang berjarak 18 kali tinggi penampang

balok-uji, sesuai dengan pasal 3.2 butir 1, 2, 3 dan 4;

5) atur letak dua beban terpusat, yang masing-masing berjarak tidak kurang dari tiga kali

nominal penampang balok-uji terhadap tumpuan terdekat, sesuai dengan Pasal 3.2 butir

2;

6) sisipkan sepotong pelat baja tebal 4 mm atau lebih, diantara permukaan benda uji dan

cross head, sesuai pasal 3.2 butir 5 dan 6;

7) pasang penahan tekuk lateral di dua sisi kiri dan kanan balok-uji pada pertengahn

bentangnya, bila rasio h/b 2

≥

4,0 sesuai dengan pasal 3.2 butir 6;

8) periksa ketelitian alat pemberi beban, sesuai dengan ayat 3.2 butir 7 ;

9) ukur lendutan pada setiap penambahan beban, sesuai dengan ayat 3. 2 butir 8;

10) atur kecepatan cross head, sesuai dengan pasal 3.2 butir 9;

11) hitung hasil pengukuran dengan persamaan-1;

12) buat laporan sesuai dengan Bab V.

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;

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) semua informasi yang berguna pada pemakaian hasil uji, misalnya pertumbuhan

karakteristik atau parameter/indikasi pemilihan masinal pada penampang yang

patah/rusak.

5.3 Hasil Pengujian

Perhitungan hasil pengujian dilakukan berdasarkan metoda statistik yang berlaku.

LAMPIRAN A - DAFTAR ISTILAH

Arah radial, sumbu kuat

:

edgewise

Arah tangensial, sumbu lemah

:

flatwise

Balok berlapis majemuk

:

glued laminated timber (glulam)

Beban batas

:

ultimate load

Beban batas proporsional

:

proportional limit load

Beban terpusat di tengah bentang :

center loading

Benda uji

:

specimen

Bentang sederhana

:

simple span

Deformasi, perubahan bentuk

:

deformation

Modulus elastisitas

:

modulus of elasticity

Modulus elastisitas semu

:

apparent modulus of elasticity

Modulus elastisitas radial

:

edgewise modulus elasticity

Modulus elastisitas tangensial

:

flatwise modulus elasticity

Kadar air

:

moisture content

Kecepatan ujung penekan

:

cross head speed

Kelembaban relatif

:

relative humidity

Kenaikan beban

:

load increment

Kepala pemberi beban

:

loading head

Kuat tekan

:

compressive strength

Nomor kode uji

:

test code number

Pemilahan mutu kayu

:

stress

grading

Pemilihan masinal

:

mechanical stress grading

Penampang lemah

:

critical section

Regangan

:

strain

Regangan serat terluar

:

extreme fibre strain

Ruang pengatur kekeringan :

conditioning chamber

Tekuk

:

lateral buckling

Ujung penekan

:

cross head

Ukuran struktural

:

structural sizes

Tahan gesek

:

friction

LAMPIRAN B - LAIN-LAIN

1. Simbol

a

= jarak antar beban titik dan tumpuan terdekat, dalam mm

A

= luas penampang benda uji, b x h, atau b x d, dalam mm

2

b

= lebar (sisi terkecil) penampang balok uji edgewise ME, atau sisi penampang

tegak lurus arah beban lentur, dalam mm

d

= tebal (sisi terkecil) penampang balok uji flatwise ME, atau sisi penampang sejajar

dengan arah beban lentur, dalam mm

h

= tinggi (sisi terbesar) penampang balok uji, atau sisi penampang sejajar arah

beban lentur, dalam mm.

L

= jarak antar dua tumpuan, bentang balok, dalam mm

lg

= panjang gauge, dalam mm

Ltot

= panjang total balok uji, dalam mm.

P

= beban tekan, dalam Newton

R

= kecepatan cross head, dalam mm/detik.

δ

p

= tambahan kenaikan beban, dalam Newton

δ

y

= kenaikan lendutan akibat

δ

p, dalam mm.

2. Tebal Konversi

DAFTAR 1

Kilo

= 1000

Mega

= 1000000

1 Pa (Pascal)

= 1 N/M

2

1 MPa (Megapascal) = 10

6

Pascal = 106 N/m

2

1 m

2

= 10

6

mm

2

1 MPa

= 10

6

N/10

6

mm

2

= 1 N/m

2

Dibulatkan :

1 kg

= 10 Newton

1 kg/cm

2

= 10 N/100m

2

= 0,1 N/mm

2

1 N/mm

2

= 10 kg/cm

2

DAFTAR 2

Pa

MPa atau N/mm

2

Kgf/mm

2

Kgf/cm

2

1,0 1

x

10

-6

1,0197 x 10

-7

1,0197 x 10

-5

1 x 10

6

1,0

1,0197 x 10

-1

1,0197 x 10

9,80665 x 10

6

9,80665

1,0

1,0 x 10

2

3. Panjang dan bentang minimum benda uji kuat lentur terhadap sumbu kuat atau

arah radial balok kayu berukuran struktural.

BENTANG Lmin (meter)

TINGGI h

(mm)

6h+1,0 meter

18 h

PANJANG TOTAL

ltotal (meter)

50 1,300 0,900

1,400

83 1,500 1,500

1,660

100 1,600 1,800

2,000

120 1,720 2,160

2,400

140 1,840 2,520

2,800

150 1,900 2,700

3,000

180 2,080 2,440

3,600

200 2,200 3,600

4,000

220 2,320 3,960

4,400

240 2,440 4,320

4,800

250 2,500 4,500

5,000

280 2,680 5,040

5,600

300 2,800 5,400

6,000

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ...i

BAB I

DESKRIPSI ... 1

1.1

Maksud dan Tujuan ... 1

1.1.1 Maksud... 1

1.1.2 Tujuan ... 1

1.2 Ruang

Lingkup ... 1

1.3 Pengertian... 1

BAB II

PERSYARATAN PENGUJIAN ... 4

2.1 Penanggung

Jawab ... 4

2.2 Laporan

Pengujian ... 4

2.3 Benda

Uji ... 4

2.3.1

Dimensi Benda Uji... 4

2.3.2

Cacat Kayu dan Penampang Kritis ... 4

2.3.3 Kadar

Air ... 4

2.3.4 Berat

Jenis ... 4

2.3.5

Penyesuaian Benda Uji... 4

2.3.6

Nomor Kode Uji... 4

2.3.7

Jumlah Benda uji... 5

2.4 Peralatan... 5

BAB III KETENTUAN –KETENTUAN ... 6

3.1 Benda

Uji ... 6

3.2 Prosedur

Pengujian ... 6

3.3 Hasil

Uji ... 7

BAB IV CARA UJI ... 8

BAB V LAPORAN PENGUJIAN ... 8

5.1

Bahan yang Diuji ... 8

5.2 Prosedur

Pengujian ... 9

5.3 Hasil

Pengujian ... 9

LAMPIRAN A - DAFTAR ISTILAH... 10