PENENTUAN KARAKTERISTIK MEKANIS LENTUR LAMINA DAN BALOK LAMINASI KAYU EUKALIPTUS MENGGUNAKAN BEBERAPA METODE PENGUJIAN NON DESTRUKTIF

Transkripsi

1 PENENTUAN KARAKTERISTIK MEKANIS LENTUR LAMINA DAN BALOK LAMINASI KAYU EUKALIPTUS MENGGUNAKAN BEBERAPA METODE PENGUJIAN NON DESTRUKTIF HANIEF SALAHUDDIN AL ADEN DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

2 i PENENTUAN KARAKTERISTIK MEKANIS LENTUR LAMINA DAN BALOK LAMINASI KAYU EUKALIPTUS MENGGUNAKAN BEBERAPA METODE PENGUJIAN NON DESTRUKTIF HANIEF SALAHUDDIN AL ADEN Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

3 ii RINGKASAN HANIEF SALAHUDDIN AL ADEN. E Penentuan Karakteristik Mekanis Lentur Lamina dan Balok Laminasi Kayu Eukaliptus Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif. Dibimbing oleh Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.Sc, F.Trop dan Prof(R). Dr. Ir. Anita Firmanti, MT Metode pengujian non destruktif merupakan sebuah metode untuk mengidentifikasi sifat fisis dan mekanis bahan tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti yang dapat mengubah manfaat akhir dari bahan tersebut. Walaupun aplikasi atau penggunaan metode pengujian non destruktif pada bahan kayu sudah banyak dipakai dan terbilang sukses, namun di Indonesia penelitian dan aplikasi dari metode tersebut sangatlah terbatas. Tujuan dari penelitian ini ialah membandingkan nilai kekakuan (MOE) menggunakan beberapa metode pengujian non destruktif pada lamina dan balok laminasi, membandingkan nilai kekakuan (MOE) lamina dengan balok laminasi, membandingkan nilai kekuatan lentur maksimum (MOR) balok laminasi, membandingkan hubungan antar nilai kekakuan (MOE) serta nilai kekuatan lentur maksimum (MOR). Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu Eukaliptus (Eucalyptus urophylla) umur 4 tahun. Perekat yang digunakan adalah Isosianat. Log kayu Eukaliptus diproses menjadi lembaran-lembaran lamina dengan panjang 110 cm, lebar 8 cm dan tiga tipe ukuran ketebalan lamina yakni 1 cm; 1,5 cm; dan 2 cm dan kemudian dibuat menjadi balok laminasi (glulam) dari ketiga jenis ketebalan lamina yang berbeda tersebut, yakni GA (ketebalan lamina 1 cm), GB (ketebalan lamina 1,5 cm), dan GC (ketebalan lamina 2 cm). Lamina dan balok laminasi diuji dengan menggunakan beberapa metode pengujian non destruktif yaitu metode defleksi dan metode gelombang suara. Metode defleksi menggunakan alat Deflektometer dan UTM Instron, sedangkan metode gelombang suara menggunakan Metriguard (gelombang sonik) dan SylvatestDuo (gelombang ultrasonik). Nilai kekakuan (MOE) yang diperoleh dari keempat alat uji non destruktif tersebut kemudian dibandingkan secara deskriptif dan diuji secara statistik. Parameter pengujian yang didapatkan adalah nilai kekakuan menggunakan deflektometer (MOE def ), nilai kekakuan menggunakan UTM (MOE UTM ), nilai kekakuan menggunakan metriguard (MOE sn ), dan nilai kekakuan menggunakan sylvatestduo (MOE usn ). Selanjutnya untuk mengetahui kekuatan lentur maksimum glulam dilakukan pengujian destruktif menggunakan UTM Instron untuk menentukan nilai MOR. Pada perbandingan MOE lamina, nilai MOE usn merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOE UTM, MOE sn, dan MOE def. Sedangkan pada perbandingan MOE balok laminasi, nilai MOE usn juga merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOE sn, MOE UTM, dan MOE def. Untuk perbandingan antara MOE lamina dengan MOE glulam, pada semua alat uji non destruktif nilai MOE lamina selalu

4 iii lebih besar dari nilai MOE glulam. Pada perbandingan nilai MOR, rata-rata nilai MOR terbesar pada glulam dengan tebal lamina penyusun 1 cm (GA) kemudian disusul oleh glulam dengan tebal lamina penyusun 1,5 cm (GB) dan yang terkecil pada glulam dengan tebal lamina penyusun 2 cm (GC). Analisis regresi linier pada balok laminasi menunjukkan hanya MOE def sebagai peubah x yang dapat digunakan untuk menjelaskan keragaman total dari peubah y (MOE UTM ) pada selang kepercayaan 95%. Selanjutnya pada persamaan regresi dimana MOR sebagai peubah y, hanya MOE def dan MOE UTM sebagai peubah x yang dapat digunakan untuk menjelaskan keragaman total dari MOR sebagai peubah y. Kata Kunci : pengujian non destruktif, MOE, MOR, lamina, glulam.

5 iv DHH ABSTRACT Mechanical Properties Determination of Laminae and Glued Laminated Timber using Several Non-Destructive Testing Methods Hanief Salahuddin Al Aden 1, Lina Karlinasari 2, Anita Firmanti 3 1 Student of Forest Product Department, Faculty of Forestry IPB 2 Lecturer of Forest Product Department, Faculty of Forestry IPB 3 Lecturer of Forest Product Department, Faculty of Forestry IPB INTRODUCTION. There are many types of non-destructive evaluation on lumber, such as visual evaluation (color and defect on wood), chemical test (composition, chemical treatments), physical test (electricity resistence, dielectricity, lateral vibration, tension wave, sonic wave, accoustic emition, x-ray, and microwave ground penetration radar), and mechanical test (deflection method). The objective was to compare the MOE values of laminae and glulam and then to obtain the relationship amongs them defined by linier regression. MATERIALS AND METHOD. Non-destructive testing (NDT) methods of deflection and sonic based method were carried out on laminae and Glued Laminated Timber (glulam) made from Eucalyptus wood (Eucalyptus urophylla) and Isosianat Glue. There were three types of laminae thickness, that is 1 cm, 1.5 cm, and 2 cm. The dimension of Glued Laminated Timber (glulam) was 6 x 8 x 110 cm and conditioned to achieve moisture content (MC) about 12%. There were three types of glulam according to the width of lamine composer. Those were GA that made of 1 cm s lamine composer, GB that made of 1.5 cm s lamine composer, and GC that made of 2 cm s lamine composer. These laminae and glulam was tested on two basic non-destructive testing methods, those are deflection method and wave method. Deflection methods were conventional method using deflectometer and tested at Universal Testing Machine (UTM) until load at below proportional point. Meanwhile, sonic based methods applied were sonic stress wave method using metriguard and ultrasonic wave method using sylvatestduo. From those four device, we were be able to determine four different values of MOE (modulus of elasticity) both for laminae and glulam then compare it with each other. MOR value of glulam were carried out at destructive tests to know those bending strength. RESULT. The results for laminae showed that MOE value from sylvatestduo (ultrasonic wave) is the highest then followed by universal testing machine (UTM), metriguard (sonic wave), and the lowest is deflectometer. The results for glulam showed that MOE value from sylvatestduo (ultrasonic wave) is the highest then followed by metriguard (sonic wave), universal testing machine (UTM), and the lowest is deflectometer. Highly significant relationship (α = 0.05) was found between MOE value of deflectometer (as x variable) and MOE value of UTM (as y variable). The highest MOR value was GA that made of 1 cm s lamine composer, followed by GB that made of 1.5 cm s lamine composer, and the lowest was GC that made of 2 cm s lamine composer. Keywords : non-destructive testing, MOE, MOR, laminae, glulam.

6 v LEMBAR PENGESAHAN Judul Skripsi : Penentuan Karakteristik Mekanis Lentur Lamina dan Balok Laminasi Kayu Eukaliptus Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif Nama Mahasiswa : Hanief Salahuddin Al Aden NIM : E Program Studi : Teknologi Hasil Hutan Menyetujui, Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2 Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.Sc.F.Trop Prof(R). Dr. Ir. Anita Firmanti, MT NIP : NIP : Mengetahui, Ketua Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor Prof. Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc NIP: Tanggal Lulus :

7 vi PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi Penentuan Karakteristik Mekanis Lentur Lamina dan Balok Laminasi Kayu Eukaliptus Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif adalah benarbenar 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, Maret 2013 Hanief Salahuddin Al Aden NIM E

8 vii RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Semarang, Jawa Tengah pada tanggal 5 Juni 1989 dari ayah H. Yakub Firdaus dan ibu Hj. Umiyati. Penulis merupakan anak pertama dari empat bersaudara. Penulis memulai pendidikannya di SD Negeri Pedurungan Kidul 01 Semarang pada tahun 1995, kemudian melanjutkan pendidikan pada tahun 2001 di SLTP Negeri 9 Semarang. Tahun 2007 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Semarang dan pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama mengikuti pendidikan di Fakultas Kehutanan IPB, penulis aktif di dua organisasi kemahasiswaan yakni anggota Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Kehutanan (BEM Fahutan) tahun , serta anggota Paguyuban Putra Atlas Semarang (PATRA Atlas Semarang) tahun Selain itu penulis juga melakukan Praktek Kerja Lapang di KBM Brumbung Perum PERHUTANI Unit 1 Jawa Tengah pada tahun 2011, dan PT. Maitland-Smith Indonesia pada tahun Untuk memperoleh gelar sarjana Kehutanan IPB, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul Penentuan Karakteristik Mekanis Lentur Lamina dan Balok Laminasi Kayu Eukaliptus Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif. Selama penyelesaian skripsi penulis dibimbing oleh Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.Sc.F.Trop dan Prof(R). Dr. Ir. Anita Firmanti, MT.

9 viii KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah menganugerahi segala limpahan rahmat dan kasih sayang-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan menyusun skripsi yang berjudul Penentuan Karakteristik Mekanis Lentur Lamina dan Balok Laminasi Kayu Eukaliptus Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan skripsi. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan. Penulis juga berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat terutama bagi penulis dan pihak-pihak yang membutuhkan. Wassalamu alaikum Wr. Wb Bogor, Maret 2013 Penulis

10 ix UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan kontribusi kepada penulis dalam melakukan penelitian ini dan selama menempuh pendidikan di Fakultas Kehutanan IPB. Untuk itu, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada : 1. Kedua orang tua dan segenap keluarga besar yang selalu memberikan motivasi dan semangat bagi penulis dalam menyelesaikan studi. 2. Dr. Lina Karlinasari S.Hut, M.Sc.F.Trop dan Prof(R). Dr. Ir. Anita Firmanti, MT selaku Dosen Pembimbing I dan II atas segala bimbingan dan pengarahannya. 3. Dr. Ir. Ahmad Budiaman, M.Sc selaku dosen penguji dan Effendi Tri Bahtiar, S.Hut, M.Sc selaku ketua sidang komprehensif. 4. Segenap jajaran para Dosen dan Staf Departemen Hasil Hutan IPB yang telah memberikan ilmu dan pelayanan terbaik selama kuliah. 5. Teman-teman seperjuangan terutama Husnul yang telah banyak membantu penelitian ini. 6. Keluarga besar Fakultas Kehutanan IPB atas kebersamaannya selama ini. 7. Seluruh pihak yang namanya tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat terutama bagi penulis dan pihak lain yang membutuhkan untuk memajukan kehutanan Indonesia.

11 i DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI... i DAFTAR TABEL... iii DAFTAR GAMBAR... iv DAFTAR LAMPIRAN... v 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Manfaat TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengujian Non Destruktif Metode Defleksi Metode Gelombang Suara Balok Laminasi atau Glulam (Glued Laminated Timber) Eukaliptus (Eucalyptus urophylla S.T. Blake) Sifat Mekanis Kayu Eukaliptus METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Bahan dan Alat Metode Pembuatan dan Pengujian Glulam Pembuatan Lamina Pemilahan Lamina Menggunakan Deflektometer Menggunakan Universal Testing Machine Menggunakan Metriguard Menggunakan SylvatestDuo Penyusunan Lamina Perekatan dan Pengempaan Pengkondisian dan Finishing Pengujian Balok Laminasi... 16

12 ii Pengujian Non Destruktif Pengujian Destruktif Pengolahan Data HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Kekakuan (MOE) Lamina Nilai Kekakuan (MOE) Balok Laminasi Perbandingan Nilai Kekakuan (MOE) Lamina dan Balok Laminasi Nilai Kekuatan Lentur Maksimum (MOR) Balok Laminasi Hubungan antara Nilai-nilai MOE serta MOR pada Lamina dan Balok Laminasi KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 36

13 iii DAFTAR TABEL No Halaman 1 Rata-rata waktu dan kecepatan gelombang suara pada lamina Rata-rata MOE lamina pada setiap metode pengujian Rata-rata waktu dan kecepatan gelombang suara pada balok laminasi Rata-rata MOE balok laminasi pada setiap metode pengujian Model regresi linier MOE dan MOR pada glulam... 29

14 iv DAFTAR GAMBAR No Halaman 1 Urutan proses penelitian Pengujian lamina menggunakan deflektometer dengan satu titik pembebanan (one point loading) Pengujian lamina menggunakan metriguard Pengujian lamina menggunakan sylvatesduo Susunan glulam Pembebanan arah flatwise pada salah satu tipe glulam Posisi titik pengujian metode gelombang suara Perbandingan MOE lamina dan glulam pada deflektometer Perbandingan MOE lamina dan glulam pada UTM Perbandingan MOE lamina dan glulam pada metriguard Perbandingan MOE lamina dan glulam pada sylvatestduo Rata-rata nilai MOR glulam... 27

15 v DAFTAR LAMPIRAN No Halaman 1 Nilai Kerapatan Lamina Penyusun Balok Laminasi Nilai MOE Lamina pada Deflektometer Nilai MOE Lamina pada Universal Testing Machine Nilai MOE Lamina pada Metriguard Nilai MOE Lamina pada SylvatestDuo Analisis Statistik pada Lamina Menggunakan Software SPSS Nilai Kerapatan Balok Laminasi (Glulam) Nilai MOE Balok Laminasi (Glulam) pada Semua Alat Uji Analisis Statistik pada Glulam Menggunakan Software SPSS

16 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pengujian sifat mekanis bahan perlu sekali dilakukan untuk mengetahui secara pasti kapasitas atau kekuatan sebuah bahan terutama pada bahan yang dipakai untuk keperluan struktural. Dalam pengujian sifat mekanis, terdapat dua jenis metode yang sering digunakan, yakni metode pengujian destruktif dan metode pengujian non destruktif. Metode pengujian non destruktif merupakan sebuah metode untuk mengidentifikasi sifat fisis dan mekanis bahan tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti yang dapat mengubah manfaat akhir dari bahan tersebut (Ross 1992 dalam Karlinasari 2007). Pada bahan kayu dan turunannya terdapat beberapa tipe pengujian non destruktif yang telah dikembangkan, antara lain : teknik mekanis, vibrasi, akustik/ gelombang tegangan (stress waves), gelombang ultrasonik, gelombang elektromagnetik, dan nuklir (IUFRO 2006). Walaupun aplikasi atau penggunaan metode pengujian non destruktif pada bahan kayu sudah banyak dipakai dan terbilang sukses, namun di Indonesia penelitian dan aplikasi dari metode tersebut sangatlah terbatas. Karena itulah di dalam penelitian ini dilakukan pengujian non destruktif pada lamina dan balok laminasi yang berasal dari kayu Eukaliptus dengan menggunakan beberapa metode pengujian yang berbeda. Selain sebagai alternatif untuk mengevaluasi kualitas kayu, metode pengujian non destruktif ini juga dinilai efektif, efisien, serta obyektif. Tren pasokan kayu saat ini ialah penggunaan kayu dari hutan tanaman untuk menggantikan kayu-kayu dari hutan alam. Hal ini terjadi karena degradasi hutan alam secara besar-besaran selama beberapa tahun belakangan ini. Pasokan kebutuhan bahan baku pun kemudian dialihkan sumbernya ke hutan tanaman termasuk untuk kebutuhan komponen struktural yang memerlukan syarat kualitas dan dimensi tertentu. Salah satu jenis kayu hutan tanaman yang potensial untuk

17 2 digunakan sebagai bahan baku kayu konstruksi ialah kayu Eukaliptus (Eucalyptus urophylla) Tujuan Tujuan dari penelitian ini ialah membandingkan nilai kekakuan lentur (MOE) menggunakan beberapa metode pengujian non destruktif pada lamina dan balok laminasi, membandingkan nilai kekakuan lentur (MOE) lamina dengan balok laminasi, membandingkan nilai kekuatan lentur maksimum (MOR) balok laminasi, mengetahui hubungan antar nilai kekakuan (MOE) serta nilai kekuatan lentur maksimum (MOR) Manfaat Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai metode pengujian non destruktif mana yang baik dilakukan pada lamina dan balok laminasi serta dapat memberikan informasi mengenai hubungan nilai kekakuan (MOE) serta kekuatan lentur maksimum (MOR) pada balok laminasi.

18 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengujian Non Destruktif Pengujian non destruktif atau sering juga disebut Non Destructive Testing/ Evaluation (NDT/E) merupakan sebuah metode untuk mengidentifikasi sifat fisis dan mekanis bahan tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti yang dapat mengubah manfaat akhir dari bahan tersebut (Ross 1992 dalam Karlinasari 2007). Beberapa metode yang dapat dikategorikan sebagai evaluasi/ pengujian non destruktif pada kayu adalah : 1. Evaluasi secara visual : warna dan cacat pada kayu. 2. Tes kimia : dekomposisi (melalui kehilangan berat, contohnya akibat serangan jamur), adanya perlakuan pengawetan, dan ketahanan terhadap api. 3. Tes fisis : tahanan listrik, sifat dielektrik, sifat vibrasi lateral, gelombang tegangan, gelombang bunyi, emisi akustik, sinar x, serta microwave ground penetration radar. 4. Tes mekanis : metode defleksi Pada penelitian ini metode pengujian non destruktif yang akan digunakan ialah metode defleksi yang menggunakan deflektometer dan Universal Testing Machine (UTM), serta metode gelombang suara yang menggunakan Metriguard dan SylvatestDuo. Kedua metode tersebut dapat memperlihatkan nilai kekakuan (MOE) pada balok yang dijadikan sebagai contoh uji Pengujian Non Destruktif : Metode Defleksi Surjokusumo 2003 dalam Pradipto 2005 menjelaskan ada dua cara atau prinsip yang dipakai untuk mengukur kekakuan kayu pada metode defleksi, yaitu : 1. Dengan memberikan suatu beban uji yang tetap pada kayu dan mengukur lenturan (defleksi) yang terjadi. 2. Dengan memberikan defleksi yang tetap pada kayu dan mengukur beban yang timbul.

19 4 Pengujian secara manual menggunakan deflektometer merupakan salah satu cara pemilahan kayu yang menganut prinsip di atas Pengujian Non Destruktif : Metode Gelombang Gelombang adalah suatu simpangan yang membawa energi melalui tempat dalam suatu benda yang tergantung pada posisi dan waktu (Mc Intyre et al. 1991). Secara umum gelombang dapat dibagi menjadi dua golongan besar yaitu gelombang elektromagnetik dan gelombang mekanik. Dalam perantaraannya, gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium perantara, misalnya sinar matahari yang dapat memancar dari matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa. Sedangkan gelombang mekanik dalam penjalarannya memerlukan medium perantara, misalnya gelombang bunyi. Ada dua teknik yang dapat dilakukan dalam mengukur kecepatan perambatan gelombang bunyi, yakni teknik pencelupan (contoh uji dicelupkan dalam cairan) dan teknik transmisi langsung (contoh uji dihubungkan dengan transduser). Teknik pencelupan lebih cocok untuk pengujian skala laboraturium. Sedangkan teknik transmisi langsung cocok untuk pengujian skala laboraturium dan lapangan. Pada prinsipnya keuntungan kedua teknik ini adalah kemudahan dalam pengukuran kecepatan dan perlemahan gelombang bunyi yang merambat. Bahan kayu yang diuji dengan gelombang ultrasonik dibagi menjadi tiga kelompok besar yaitu pohon dan kayu bulat, contoh kecil bebas cacat dan kayu utuh, serta kayu komposit. Teknik transmisi langsung pada umumnya cocok untuk pengujian semua tipe bahan kayu (Hanipah 2001). Mc Intyre et al (1991) menjelaskan bahwa parameter gelombang suara yang merambat dalam struktur padat bisa dipengaruhi oleh sifat fisis substrat, karakter geometri spesimen di bawah uji, kondisi lingkungan (suhu, kelembaban, muatan mekanis), dan kondisi pengukuran (respon frekuensi dan kepekaan transduser, ukuran dan lokasinya, coupling media, karakter dinamik dari peralatan elektronik). Gelombang suara dihasilkan oleh permukaan material yang diuji. Prinsipnya adalah mengukur waktu yang dibutuhkan gelombang tegangan untuk

20 5 merambat pada jarak tertentu. Jika dimensi material atau bahan diketahui, waktu gelombang suara yang didapatkan dapat digunakan untuk menghitung kecepatan gelombang suara. Hasil perhitungan kecepatan gelombang suara tersebut selanjutnya dipergunakan untuk menghitung sifat kekakuan dinamis yang dimiliki bahan tersebut. Penerapannya pada pengujian kayu adalah dengan memberikan getaran gelombang suara pada sampel yang diuji yakni dengan membangkitkan gelombang suara secara mekanis (dipukul menggunakan hammer atau benda sejenis) atau getaran dibangkitkan secara langsung oleh alat melalui transduser. Dua jenis gelombang yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelombang sonik (20 Hz > f > 20 KHz) dan gelombang ultrasonik (f > 20 KHz). Gelombang bunyi yang dibangkitkan merambat pada kayu melalui titik penghubung. Transmisi selalu terjadi pada kebanyakan bahan. Semakin solid dan keras bahan, semakin cepat gelombang bunyi dapat menyebar melalui titik-titik penghubung dan semakin cepat bunyi merambat melalui badan kayu (Diebold et al. 2002). Kayu merupakan bahan atau materi yang tidak homogen sehingga gelombang bunyi cenderung untuk berpencar-pencar pada bagian-bagian yang cacat (seperti : mata kayu, retak, serat miring, variasi kerapatan, dll) berdasarkan ketahanan yang berbeda-beda terhadap gelombang bunyi pada daerah-daerah penghubung. Akibat adanya hal demikian, waktu yang dibutuhkan oleh gelombang suara untuk merambat pada kayu yang mengalami cacat akan lebih lama dibandingkan dengan kayu tanpa cacat. Metode ultrasonik merupakan salah satu metode pengujian non destruktif yang banyak digunakan. Hal ini dikarenakan alat dan cara perhitungan yang digunakan cukup sederhana. Selain itu validitasnya telah teruji dimana menghasilkan korelasi yang cukup signifikan saat dibandingkan dengan hasil pengujian secara destruktif (Diebold et al. 2002). Menurut Olievera et al. (2002) beberapa variabel yang dapat mempengaruhi aliran gelombang bunyi pada kayu adalah karakteristik mikrostruktural kayu dan komposisi kimia yang disebabkan oleh perbedaan jenis kayu (softwood atau hardwood). Lebih dalam lagi, beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan gelombang suara ialah : kadar air, dimana

21 6 peningkatannya menyebabkan peningkatan kecepatan gelombang; arah serat, dimana kecepatan gelombang lebih cepat pada arah longitudinal (searah serat) diikuti arah radial dan kemudian pada arah tangensial, semakin panjang serat semakin cepat gelombang mengalir; dinding sel, dimana semakin tinggi porositas dan permeabilitas semakin lambat kecepatan gelombang ultrasonik; serta kerapatan kayu yang semakin besar membuat kecepatan gelombang semakin cepat Balok Laminasi atau Glulam (Glued Laminated Timber) Balok laminasi atau dikenal sebagai glulam (glued laminated timber) adalah salah satu produk kayu rekayasa tertua. Balok laminasi ini terbuat dari dua atau lebih sawn timber yang direkat dengan arah serat sejajar satu sama lain, berbentuk lurus atau lengkung tergantung peruntukannya (Moody et al. 1999). Serrano (2003) menyatakan bahwa pada dasarnya balok laminasi adalah produk yang dihasilkan dengan menyusun sejumlah papan atau lamina saling menumpuk satu dengan yang lainnya dan merekatkannya sehingga membentuk penampang balok yang diinginkan. Bodig dan Jayne (1982) menyatakan bahwa berdasarkan posisi pembebanan, balok laminasi dibedakan menjadi balok laminasi horisontal dan vertikal. Sedangkan berdasarkan penampangnya, balok laminasi dibagi menjadi balok I, balok T, balok I ganda, balok pipa/ kotak dan stressed-skin panel. Balok laminasi dapat juga dapat dibuat dari kayu bermutu rendah maupun tinggi yang berukuran kecil. Hal ini sesuai dengan tujuan pembuatan balok laminasi, yaitu memanfaatkan kayu-kayu yang bermutu rendah dan kayu-kayu berukuran kecil, sehingga diperoleh bentuk, ukuran, dan kekuatan yang diinginkan Eukaliptus (Eucalyptus urophylla S.T. Blake) Eukaliptus merupakan kayu dengan berat ringan hingga sedang. Kayu ini memiliki nama lokal ampupu atau leda. Eucalyptus ini sendiri merupakan sebuah genus yang memiliki lebih dari 500 spesies, yang kebanyakan merupakan endemik di Australia. Hanya dua spesies yang endemik dalam area Melayu (Papua, Maluku, Sulawesi, sebagian kecil kepulauan Sunda, dan Filipina).

22 7 Eucalyptus urophylla merupakan salah satu spesies Eucalyptus terpenting dalam wilayah lembah tropis dan merupakan sebuah sumber untuk kayu perkakas dan pertukangan serta juga sebagai salah satu jenis yang dimanfaatkan untuk produksi pulp. Selain itu kayunya juga digunakan untuk vinir dan kayu lapis, papan partikel, hardboard, dan wood-wool board. Kayu Eukaliptus dapat dikerjakan dengan baik menggunakan peralatan tangan maupun mesin, walaupun memiliki sedikit tendensi untuk sobek atau retak dalam pemesinan dan pengeboran serta dalam pemotongan pada sudut yang tajam. Semakin tinggi kualitas kayu yang digunakan semakin sulit pengerjaannya menggunakan peralatan tangan dan proses planing. Dengan kecermatan, hasil akhir berupa permukaan halus dapat dicapai. Kayu Eukaliptus dapat direkatkan dengan baik, tetapi pre-boring disarankan untuk proses penyekrupan dan pemakuan untuk mencegah terjadinya pecah pada kayu. Kayu ini dapat diwarnai atau dicat dengan baik. Kayu ini juga dapat disayat dengan baik ketika berada pada kadar air tinggi dan vinir yang dihasilkan seringkali memiliki corak yang menarik (Soerianegara 1994) Sifat Mekanis Kayu Eukaliptus Kayu Eukaliptus bervariasi beratnya dari ringan hingga sedang. Kerapatannya sangatlah bervariasi bergantung kepada tempat tumbuh (hutan alam atau hutan tanaman) dan umur pohon yang biasanya dapat mencapai 800 kg/m 3 untuk E. deglupta yang berasal dari tegakan hutan alam. Seratnya berbentuk lurus hingga interlock grain serta teksturnya tidak halus. Pada kadar air 12%, nilai MOR-nya N/mm 2, MOE N/mm 2, nilai tekan sejajar serat N/mm 2, nilai geser 7-17 N/mm 2, nilai belah (cleavage) radial N/mm dan tangensial N/mm, serta Janka side hardness N dan janka end hardness N (Soerianegara 1994).

23 BAB III METODOLOGI 3.1. Waktu dan Tempat Kegiatan penelitian ini dilaksanakan selama enam bulan mulai November 2011 sampai dengan Mei Pelaksanaan kegiatan penelitian ini dilakukan di dua tempat, yakni Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Petanian Bogor; dan Laboratorium Pengujian Sifat Bahan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Kementrian PU di Cileunyi, Bandung Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu Eukaliptus (Eucalyptus urophylla) umur antara 4 sampai 5 tahun. Perekat yang digunakan adalah isosianat. Alat uji non destruktif yang digunakan adalah Deflektometer, universal testing machine (UTM) merk Instron, Metriguard, dan SylvatestDuo. Alat-alat lainnya adalah gergaji mesin, mesin serut, peralatan untuk aplikasi perekat (wadah plastik pengaduk dan pelabur), kempa dingin, oven, timbangan, meteran, moisture meter, klem, dan kaliper.

24 Metode Pembuatan dan Pengujian Glulam Urutan proses penelitian secara ringkas disajikan pada gambar 1. Persiapan bahan Pembuatan Lamina Pemilahan lamina secara non destruktif, dengan metode & alat yang digunakan sebagai berikut : Metode Defleksi Deflektometer UTM Metode Gelombang Metriguard SylvatestDuo Penyusunan Lamina Perekatan dan Pengempaan Pengkondisian dan Finishing Pengujian Balok Laminasi secara non destruktif, dengan metode & alat yang digunakan sebagai berikut : Metode Defleksi Deflektometer UTM Metode Gelombang Metriguard SylvatestDuo Pengujian MOR Balok Laminasi secara destruktif menggunakan UTM Gambar 1. Urutan proses penelitian 3.4. Pembuatan Lamina Log kayu Eukaliptus dengan diameter 30 cm digergaji menjadi lembaranlembaran lamina dengan panjang 110 cm, lebar 8 cm dan tiga tipe ukuran ketebalan lamina yakni 1 cm; 1,5 cm; dan 2 cm. Jumlah lamina yang dibuat : lamina tebal 1 cm sebanyak 30 buah, lamina tebal 1,5 cm sebanyak 20 buah, dan lamina tebal 2 cm sebanyak 15 buah. Lamina-lamina tersebut kemudian

25 10 dikeringkan di dalam kilang pengering dengan suhu dan kelembaban yang telah diatur hingga kadar air mencapai ± 12% Pemilahan Lamina Lamina dipilah dengan menggunakan beberapa metode pengujian non destruktif yaitu metode defleksi dan metode gelombang suara. Metode defleksi menggunakan alat Deflektometer dan UTM Instron, sedangkan metode gelombang suara menggunakan Metriguard dan SylvatestDuo. Selanjutnya parameter pengujian dari setiap alat digunakan untuk menentukan nilai MOE lamina. Nilai kekakuan (MOE) yang diperoleh dari keempat alat uji non destruktif tersebut kemudian dibandingkan secara deskriptif dan diuji secara statistik Pengujian Menggunakan Deflektometer P Contoh Uji L Tumpuan Deflektometer Tumpuan Gambar 2. Pengujian lamina menggunakan deflektometer dengan satu titik pembebanan (one point loading) Pengujian metode defleksi menggunakan deflektometer dilakukan dengan menempatkan lamina pada dua buah tumpuan. Panjang lamina sebesar 110 cm dengan jarak antar tumpuan sebesar 90 cm. Deflektometer diletakkan tepat pada titik tengah bentang lamina yang berfungsi untuk mengukur besarnya defleksi yang terjadi akibat pembebanan satu titik (one point loading). Kemudian dilakukan pemberian beban yang diikuti pembacaan defleksi yang dihasilkan. Pengujian dilakukan sebanyak dua kali ulangan. Ulangan kedua dilakukan dengan membalik sisi papan dari ulangan pertama dan melakukan pengujian pada sisi tersebut. Selanjutnya nilai defleksi dari ulangan pertama (Δ 1 ) dan defleksi dari

26 11 ulangan kedua (Δ 2 ) dirata-ratakan yang hasilnya disebut sebagai nilai defleksi rata-rata (Δ rata-rata ). Besarnya beban dan nilai defleksi rata-rata selanjutnya digunakan untuk menentukan nilai MOE lamina dengan rumus sebagai berikut : MOE def = P L 3 4 rata rata b 3 Keterangan MOE def : modulus elastisitas pada deflektometer (kg/cm 2 ) P L Δ rata-rata b h : beban (kg) : bentang / jarak sangga (cm) : nilai defleksi rata-rata (cm) : lebar lamina (cm) : tebal lamina (cm) Pengujian Menggunakan UTM (Universal Testing Machine) Pengujian metode defleksi menggunakan UTM Instron dilakukan tanpa merusak contoh uji, yakni dengan melakukan pembebanan hingga sebelum mencapai batas proporsi (proportional limit). Batas proporsi dapat dilihat pada grafik beban (P) dan defleksi (Δ) yang menunjukkan hubungan dalam batas elastis yakni pada garis linier hingga batas proporsi. Jika beban yang diberikan masih berada di bawah batas proporsi, maka perubahan bentuk yang terjadi pada contoh uji hanya bersifat sementara, artinya ketika beban dihilangkan contoh uji akan kembali ke bentuk semula. Dengan kata lain contoh uji tidak akan mengalami kerusakan ketika pembebanan yang dilakukan masih di bawah batas proporsi. Pada penelitian ini telah terlebih dahulu dilakukan penelitian pendahuluan untuk menentukan perkiraan batas proporsi sehingga beban yang beban yang diberikan pada saat pengujian diharapkan tidak merusak lamina. Pengujian dilakukan untuk memperoleh data besarnya beban (P) dan defleksi yang terjadi (Δ) yang terjadi selama pengujian berlangsung. Dari kedua

27 12 data tersebut dapat dihitung besarnya kekakuan (MOE) pada lamina yang diuji dengan menggunakan rumus : MOE UTM = PL 3 4 b 3 Keterangan MOE UTM : modulus elastisitas pada UTM (kg/cm 2 ) P L Δ b h : beban (kg) : bentang / jarak sangga (cm) : defleksi (cm) : lebar penampang (cm) : tebal penampang (cm) Pengujian Menggunakan Metriguard Metriguard merupakan sebuah alat uji non destruktif berbasis suara (gelombang yang digunakan berkisar antara 20 Hz sampai dengan 20 KHz). Pengujian dilakukan dengan menjepitkan kedua ujung lamina dan menempatkan dua buah transduser pada kedua ujungnya. Gelombang sonik dibangkitkan dengan cara menjatuhkan bandul pada salah satu ujung penampang lamina. Getaran yang ditimbulkan oleh palu dan waktu perambatan gelombang dari start accelerometer sebagai transduser pengirim kemudian diterima oleh penerima gelombang suara pada ujung yang lain sebagai stop accelerometer. Dari setiap gelombang yang dibangkitkan, waktu rambatan gelombang akan tercatat. Gambar 3. Pengujian lamina menggunakan metriguard

28 13 Dengan menggunakan data waktu perambatan gelombang, bisa dilakukan perhitungan kecepatan gelombang dengan rumus : V = d t dimana : V = kecepatan gelombang (m/detik) d = jarak tempuh gelombang antar dua transunder (cm) t = waktu tempuh gelombang antar dua transunder (µdetik) Selanjutnya dapat dilakukan perhitungan MOE dinamis dari pengujian menggunakan metriguard (MOE Mg ) dengan menggunakan rumus : MOE sn = ρv2 g dimana : MOE sn = modulus elastisitas dinamis metode gelombang sonik (kg/cm 2 ) ρ = kerapatan kayu (g/cm 3 ) V = kecepatan gelombang (cm/detik) g = konstanta gravitasi (981 cm/detik 2 ) Pengujian Menggunakan SylvatestDuo SylvatestDuo merupakan alat uji non destruktif berbasis gelombang ultrasonik (frekuensi 22 KHz) sebagai gelombang suara yang merambat pada bahan. Pengujian dilakukan dengan melakukan pelubangan pada kedua ujung lamina menggunakan bor. Diameter mata bor 1 cm dan kedalaman pengeboran hingga 3 cm. Kemudian ditempatkan transduser pada kedua ujung yang telah dilubangi tersebut, yakni transduser pengirim dan transduser penerima. Selanjutnya gelombang ultrasonik dibangkitkan dari transduser pengirim yang kemudian merambat sepanjang bentang lamina dan diterima di transduser penerima. Dari setiap gelombang yang dibangkitkan, akan tercatat waktu rambatan gelombang, kecepatan gelombang, dan besarnya energi yang dikeluarkan.

29 14 Gambar 4. Pengujian lamina menggunakan sylvatesduo Walaupun pengujian menggunakan SylvatestDuo berbeda dari Metriguard, namun parameter yang digunakan sama. Parameter tersebut adalah waktu perambatan gelombang antar transduser yang kemudian dapat digunakan untuk menghitung kecepatan gelombang serta dari data kecepatan gelombang tersebut dapat dilakukan perhitungan MOE dinamis. MOE usn = ρv2 g dimana : MOE usn = modulus elastisitas dinamis metode gelombang ultrasonik (kg/cm 2 ) ρ = kerapatan kayu (g/cm 3 ) V 3.6. Penyusunan Lamina = kecepatan gelombang (cm/detik) g = konstanta gravitasi (981 cm/detik 2 ) Dari proses pengujian yang telah dilakukan, didapatkan nilai kekakuan masing-masing lamina yang kemudian dikelompokkan ke dalam tiga rentang nilai yakni E1, E2, dan E3, dimana E1 > E2 > E3.

30 15 Gambar 5. Susunan glulam Lamina yang memiliki nilai MOE tertinggi diletakkan di bagian paling luar balok laminasi, sementara lamina yang memiliki nilai MOE terendah diletakkan pada bagian paling dalam balok laminasi. Susunan balok laminasinya dapat dilihat pada gambar 5 di atas. Masing-masing jenis susunan balok tersebut juga akan diuji kekakuan dan kekuatan lentur maksimumnya dengan ulangan sebanyak lima kali Perekatan dan Pengempaan Perekat yang digunakan adalah isosianat. Pemberian perekat dilakukan dengan berat labur 280 g/m 2 yang dilaburkan pada kedua permukaan antar lapis lamina (double spread). Pengempaan dilakukan dengan menempatkan lamina yang telah dilaburi perekat pada alat kempa dengan lama waktu pengempaan jam pada suhu ruangan (cold press). Tekanan kempa yang digunakan sebesar 10 kg/cm Pengkondisian dan Finishing Selanjutnya balok laminasi dikondisikan dengan menggunakan klem selama enam hari di tempat terbuka sebelum dilakukan pengujian. Hal ini bertujuan untuk menyesuaikan kondisi glulam dengan kondisi lingkungan. Finishing dilakukan dengan penyerutan bagian lebar glulam untuk membersihkan perekat sisa dari proses pengempaan dan pemotongan bagian sisi dan ujung untuk memperoleh ukuran yang diperlukan.

31 Pengujian Balok Laminasi Pengujian balok laminasi dilakukan secara non destruktif dengan dua metode dan dengan empat alat berbeda seperti pada pengujian lamina. Parameter pengujian yang didapatkan adalah sama, yakni nilai MOE def, MOE UTM, MOE sn, dan MOE usn. Selanjutnya untuk mengetahui kekuatan lentur maksimum glulam dilakukan pengujian destruktif menggunakan UTM Instron untuk menentukan nilai MOR Pengujian Non Destruktif Sama seperti pengujian non destruktif pada lamina, pengujian non destruktif pada balok laminasi juga menggunakan metode defleksi dan metode gelombang. Metode defleksi menggunakan Deflektometer dan UTM, sedangkan metode gelombang tegangan menggunakan Metriguard dan SylvatestDuo. Pada dasarnya tahapan pengujian yang dilakukan adalah sama, yang berbeda hanyalah spesimen yang diuji yakni sudah berupa balok laminasi. Untuk posisi arah pembebanan pada pengujian menggunakan deflektometer dan UTM, dilakukan pada arah flatwise. P 6 cm 8 cm Gambar 6. Pembebanan arah flatwise pada salah satu tipe glulam Untuk pengujian menggunakan Metriguard dan SylvatestDuo, titik pengujian yang dilakukan adalah pada bagian pada garis rekatnya. Hal ini dikarenakan besarnya nilai kekakuan pada bagian garis rekat lebih rendah daripada di luar garis rekat. Nilai MOE yang seharusnya diambil ialah nilai MOE yang lebih rendah, sehingga nilai MOE pada garis rekatlah yang diperhitungkan.

32 17 Titik rambatan gelombang pada garis rekat Gambar 7. Posisi titik pengujian metode gelombang suara Pengujian Destruktif Pengujian destruktif pada glulam bertujuan untuk mendapatkan nilai kekuatan lentur maksimum (MOR). Pengujian kekuatan lentur dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine (UTM) merk Instron. Balok glulam diletakkan di atas perletakan sendi dan rol dengan bentang bersih 90 cm. Balok dibebani dengan satu buah beban terpusat terletak pada jarak 1/2 bentang. Pembebanan diberikan hingga terjadi keruntuhan pada balok dan diadakan pembacaan pertambahan besar beban dan defleksi yang terjadi di tengah bentang. Hasil uji lentur menghasilkan data defleksi ( ) dan beban terpusat (P) yang bekerja di tengah bentang. Kekuatan lentur maksimum atau MOR merupakan tegangan lentur merupakan tegangan lentur pada serat tepi atas atau bawah penampang balok yang paling jauh dari titik berat penampang akibat gaya maksimum yang bekerja pada saat terjadi kegagalan (failure). Persamaan untuk memperoleh MOR adalah : MOR = 3PL 2b 2 dimana : MOR = Modulus of Rupture (kg/cm 2 ) P L b h = beban maksimum (kg) = bentang / jarak sangga (cm) = lebar penampang (cm) = tebal penampang (cm)

33 Pengolahan Data Pengolahan data yang dilakukan ialah membandingkan secara deskriptif nilai rata-rata hasil pengujian untuk keempat metode non destruktif yang digunakan, menguji data secara statistik berupa rancangan acak lengkap pada nilai MOE setiap metode pengujian non destruktif, serta melihat hubungan regresi linier antar masing-masing alat uji non destruktif pada balok laminasi, dan hubungan regresi linier nilai MOE dan MOR pada balok laminasi. Data diolah menggunakan Microsoft Office Excel 2007 dan SPSS 16.

34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Nilai Kekakuan (MOE) Lamina Nilai MOE lamina ditentukan berdasarkan dua metode pengujian non destruktif, yaitu metode defleksi dan metode gelombang suara. Metode defleksi ditentukan menggunakan alat deflektometer dan juga berdasarkan perhitungan data pengujian pada UTM. Metode gelombang ditentukan menggunakan alat berbasis suara sonik (metriguard ) dan alat berbasis suara ultrasonik (sylvatestduo ). Parameter pengujian gelombang suara yang didapatkan adalah waktu perambatan gelombang dan kecepatan gelombang suara. Tabel 1 merupakan hasil waktu dan kecepatan gelombang suara menggunakan dua alat yang berbeda. Tabel 1. Rata-rata nilai waktu dan kecepatan gelombang suara pada lamina Alat Metriguard (Sonik) SylvatestDuo (Ultrasonik) Tebal Lamina 1 cm (LA) 1,5 cm (LB) 2 cm (LC) 1 cm (LA) 1,5 cm (LB) 2 cm (LC) n ρ (g/cm³) t (10 - ³) l V (detik) (cm) (m/detik) (0.007) (168) (0.009) (196) (0.009) (199) (0.007) (192) (0.007) (201) (0.006) (179) Keterangan : n = jumlah sampel, ρ = kerapatan balok laminasi, t = waktu rambat gelombang, l = panjang balok laminasi, V = kecepatan rambat gelombang suara, angka di dalam kurung menunjukkan nilai standar deviasi, huruf yang berbeda menunjukkan nilai yang berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%. Dari pengujian MOE lamina yang telah dilakukan, didapatkan nilai MOE rata-rata dari masing-masing alat uji MOE def = kg/cm 2 ; MOE UTM =

35 kg/cm 2 ; MOE sn = kg/cm 2 ; MOE usn = kg/cm 2 dengan ratarata kerapatan glulam sebesar 0,59 g/cm 3. Tabel 2 menunjukkan detail rata-rata nilai MOE lamina untuk pada setiap metode pengujian dan ketebalan lamina. Tabel 2. Rata-rata nilai MOE lamina pada setiap metode pengujian Tebal Lamina n ρ rata-rata (g/cm³) MOE (kg/cm²) MOE def MOE UTM MOE sn MOE usn t = 1 cm (LA) 35 0,61 t = 1,5 cm (LB) 25 0,61 t = 2 cm (LC) 18 0, a c d f (16.832) (15.544) (16.915) (23.686) a c d f (26.635) (26.107) (22.046) (30.360) b c e f (17.288) (22.196) (18.083) (21.625) Rata-rata 0, Keterangan : n = jumlah sampel, ρ = kerapatan lamina, MOE def = nilai modulus elastisitas menggunakan deflektometer, MOE UTM = nilai modulus elastisitas menggunakan UTM, MOE sn = nilai modulus elastisitas berbasis gelombang sonik, MOE usn = nilai modulus elastisitas berbasis gelombang ultrasonik, angka di dalam kurung menunjukkan nilai standar deviasi, huruf yang berbeda menunjukkan nilai yang berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa secara rata-rata, nilai MOE usn merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOE UTM, MOE sn, dan MOE def. Nilai rata-rata MOE usn 24% lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata MOE pengujian lainnya. Hal ini dikarenakan alat uji SylvatestDuo memanfaatkan gelombang ultrasonik untuk menduga waktu dan kecepatan perambatan. Dalam satu satuan panjang gelombang, gelombang ultrasonik memiliki jumlah gelombang yang lebih banyak dibandingkan gelombang sonik. Hal inilah yang menyebabkan pada alat uji SylvatestDuo getaran merambat dengan sangat cepat sehingga

36 21 menghasilkan nilai kecepatan rambat (v) yang juga besar. Implikasinya adalah nilai MOE usn yang didapatkan cenderung lebih besar dari nilai sesungguhnya. Jika dilihat berdasarkan ketebalan lamina, nilai MOE pada tebal lamina 2 cm (LC) adalah yang terkecil. Hasil analisis statistik menunjukkan perbedaan ketebalan lamina berpengaruh terhadap nilai MOE yang dihasilkan pada MOE def dan MOE sn. Sedangkan untuk MOE UTM dan MOE usn, dari semua jenis ketebalan nilainya tidak saling berbeda secara nyata satu sama lain. Meskipun demikian, dapat dikatakan ada kecenderungan menurunnya nilai MOE pada ketebalan lamina yang semakin besar, terutama pada lamina dengan ketebalan 2 cm (LC). Hal ini dikarenakan nilai kerapatan rata-rata LC lebih kecil daripada LA dan LB. Pada lamina dengan nilai kerapatan yang semakin kecil terdapat kandungan dinding sel yang juga semakin tipis sehingga berimbas pada nilai MOE-nya yang juga menurun Nilai Kekakuan (MOE) Balok Laminasi Nilai MOE balok laminasi ditentukan juga berdasarkan dua metode pengujian non destruktif, yaitu metode defleksi dan metode gelombang. Metode defleksi ditentukan menggunakan alat deflektometer dan UTM. Metode gelombang suara menggunakan alat metriguard dan sylvatestduo. Parameter pengujian gelombang suara yang didapatkan adalah waktu perambatan gelombang dan kecepatan gelombang suara. Tabel 3 merupakan hasil waktu dan kecepatan gelombang suara menggunakan dua alat yang berbeda.

37 22 Tabel 3. Rata-rata nilai waktu dan kecepatan gelombang suara pada balok laminasi Alat Metriguard (Sonik) SylvatestDuo (Ultrasonik) Jenis Glulam n ρ (g/cm³) GA GB GC GA GB GC t (10 - ³) l V (detik) (cm) (m/detik) (0.004) (69) (0.006) (112) (0.006) (116) (0.008) (204) (0.010) (224) (0.006) (157) Keterangan : GA = glulam dengan tebal lamina penyusun 1 cm, GB = glulam dengan tebal lamina penyusun 1,5 cm, GC = glulam dengan tebal lamina penyusun 2 cm, n = jumlah sampel, ρ = kerapatan balok laminasi, t = waktu rambat gelombang, l = panjang balok laminasi, V = kecepatan rambat gelombang suara, angka di dalam kurung menunjukkan nilai standar deviasi, huruf yang berbeda menunjukkan nilai yang berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%. Dari pengujian MOE lamina yang telah dilakukan, didapatkan nilai MOE rata-rata dari masing-masing alat uji MOE def = kg/cm 2 ; MOE UTM = kg/cm 2 ; MOE sn = kg/cm 2 ; MOE usn = kg/cm 2 dengan rata-rata kerapatan glulam sebesar 0,62 g/cm 3. Tabel 4 menunjukkan detail rata-rata nilai MOE lamina untuk pada setiap metode pengujian dan ketebalan lamina.

38 23 Tabel 4. Rata-rata nilai MOE balok laminasi pada setiap metode pengujian Glulam n ρ rata-rata (g/cm³) MOE (kg/cm²) MOE def MOE UTM MOE sn MOE usn GA 5 0,65 GB 5 0,63 GC 5 0, a b c d (9.008) (5.386) (7.585) (19.919) a b c d (27.389) (31.701) (7.854) (13.312) a b c d (7.178) (25.132) (8.171) (15.728) Rata-rata 0, Keterangan : GA = glulam dengan tebal lamina penyusun 1 cm, GB = glulam dengan tebal lamina penyusun 1,5 cm, GC = glulam dengan tebal lamina penyusun 2 cm, n = jumlah sampel, ρ = kerapatan lamina, MOE def = nilai modulus elastisitas menggunakan deflektometer, MOE UTM = nilai modulus elastisitas menggunakan UTM, MOE sn = nilai modulus elastisitas berbasis gelombang sonik, MOE usn = nilai modulus elastisitas berbasis gelombang ultrasonik, angka di dalam kurung menunjukkan nilai standar deviasi, huruf yang berbeda menunjukkan nilai yang berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa secara rata-rata, nilai MOE usn merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOE sn, MOE UTM, dan MOE def. Nilai rata-rata MOE sn 92% lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata MOE def dan MOE UTM. Alasannya, metode pengujian gelombang menggunakan getaran yang merambat pada bahan sebagai parameter pengukuran dimana hal ini mengabaikan sifat bahan lainnya yang berimbas pada nilai kekakuan yang didapatkan cenderung lebih besar dari nilai yang sesungguhnya. Selanjutnya nilai rata-rata MOE usn 136% lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata MOE pengujian lainnya. Hal ini disebabkan oleh alasan yang sama seperti perbandingan nilai MOE pada lamina, yakni gelombang ultrasonik menghasilkan nilai kecepatan rambat (v)

39 MOE def (10³) (kg/cm²) 24 yang sangat besar sehingga membuat nilai MOE usn yang didapatkan cenderung lebih besar dari nilai sesungguhnya. Jika dilihat berdasarkan jenis glulam, nilai MOE pada GC adalah yang terkecil. Namun hasil analisis statistik menunjukkan tidak adanya perbedaan nilai MOE yang nyata untuk semua jenis glulam, baik pada MOE def, MOE UTM, MOE sn, maupun MOE usn. Akan tetapi, sepintas dapat dikatakan bahwa kecenderungan nilai MOE-nya menurun pada jenis ketebalan lamina penyusun yang semakin besar, terutama pada ketebalan lamina penyusun 2 cm (GC). Hal ini juga dikarenakan nilai kerapatan rata-rata GC lebih kecil daripada GA dan GB sehingga berimbas pada nilai MOE-nya yang juga menurun Perbandingan Nilai Kekakuan (MOE) Lamina dan Balok Laminasi Grafik perbandingan rata-rata nilai kekakuan (MOE) lamina dan balok laminasi pada setiap alat uji dapat dilihat pada gambar 8, gambar 9, gambar 10 dan gambar LA-GA LB-GB LC-GC Gambar 8. Perbandingan MOE lamina dan glulam pada deflektometer

40 MOE sn (10³) (kg/cm²) MOE UTM (10³) (kg/cm²) LA-GA LB-GB LC-GC Gambar 9. Perbandingan MOE lamina dan glulam pada UTM LA-GA LB-GB LC-GC Gambar 10. Perbandingan MOE lamina dan glulam pada metriguard

41 MOE usn (10³) (kg/cm²) LA-GA LB-GB LC-GC Gambar 11. Perbandingan MOE lamina dan glulam pada sylvatestduo Berdasarkan keempat gambar tersebut (gambar 8, gambar 9, gambar 10 dan gambar 11), terlihat bahwa pada semua alat uji non destruktif nilai MOE balok laminasi selalu lebih rendah dari nilai MOE lamina. Hal ini disebabkan nilai MOE pada balok laminasi tidak hanya dipengaruhi oleh sifat mekanis dari kayu itu sendiri, tetapi juga dipengaruhi oleh bahan tambahan yang ada di dalamnya berupa perekat isosianat. Dalam hal ini perekat isosianat yang berada di dalam balok laminasi diduga memiliki nilai kekakuan yang lebih rendah dari bahan dasar kayu yang dipakai, dalam penelitian ini adalah kayu Eukaliptus. Pada gambar 8 (deflektometer), nilai rata-rata MOE lamina adalah 133% lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata MOE glulam. Pada gambar 9 (UTM) nilainya 90% lebih tinggi, gambar 10 (sonik) nilainya 7% lebih tinggi, dan gambar 11 (ultrasonik) nilainya 9% lebih tinggi. MOE sn dan MOE usn memiliki selisih nilai yang sangat kecil dikarenakan pengujian non destruktif metode gelombang berbeda prinsipnya dengan metode defleksi. Pengujian menggunakan metode gelombang cenderung tidak memberikan hasil yang berbeda untuk bahan yang berbeda. Sedangkan pada pengujian menggunakan metode defleksi sangat besar pengaruhnya untuk bahan yang berbeda. Penyebabnya diduga metode gelombang menggunakan getaran yang merambat pada bahan sebagai parameter pengukuran