PENGARUH JUMLAH KLOS TERHADAP KUAT TEKAN KOLOM LAMINATED VENEER LUMBER (LVL) BERSPASI

Transkripsi

1 PENGARUH JUMLAH KLOS TERHADAP KUAT TEKAN KOLOM LAMINATED VENEER LUMBER (LVL) BERSPASI The Influence of The Number of Klos to The Strength of Spaced Column Laminated Veneer Lumber (LVL) SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : RIZALDI GUNAWAN NIM. I JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 i

2 HALAMAN PERSETUJUAN PENGARUH JUMLAH KLOS TERHADAP KUAT TEKAN KOLOM LAMINATED VENEER LUMBER (LVL) BERSPASI (The Influence of The Number of Klos to The Strength of Spaced Column Laminated Veneer Lumber (LVL)) SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : RIZALDI GUNAWAN NIM. I Telah disetujui dan dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Persetujuan: Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Achmad Basuki, ST, MT Stefanus Adi Kristiawan, ST, MSc, PhD NIP NIP ii

3 HALAMAN PENGESAHAN PENGARUH JUMLAH KLOS TERHADAP KUAT TEKAN KOLOM LAMINATED VENEER LUMBER (LVL) BERSPASI (The Influence of The Number of Klos to The Strength of Spaced Column Laminated Veneer Lumber (LVL)) SKRIPSI Disusun Oleh : RIZALDI GUNAWAN NIM. I Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Selasa, 11 Desember 2012 : 1. Achmad Basuki, ST, MT NIP Stefanus Adi Kristiawan, ST, MSc, PhD NIP Ir. Budi Utomo, MT NIP Agus Setiya Budi, ST, MT NIP Disahkan oleh, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Ir. Bambang Santosa, MT NIP iii

4 ABSTRAK Rizaldi Gunawan, Pengaruh Jumlah Klos Terhadap Kuat Tekan Kolom Laminated Veneer Lumber (LVL) Berspasi. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Kayu merupakan bahan material yang banyak digunakan di Indonesia. Menurut penggunaannya kayu dapat digunakan sebagai material struktural dan non struktural. Salah satu aplikasi penggunaan kayu sbagai material struktural adalah sebagai kuda-kuda pada atap atau sebagai kolom. Kuda-kuda dan kolom didesain agar dapat menahan beban diatasnya. Oleh sebab itu faktor yang paling diperhatikan dalam penggunaan material kayu tersebut adalah kekuatan tekuk batang. Penggunaan material kayu secara besarbesaran dan masa produksi kayu yang cukup lama membuat ketersediaan kayu di alam sangatlah memprihatinkan dan juga dapat mempengaruhi keseimbangan alam. Sehingga penggunaan material alternatif yang pantas diaplikasikan. Kayu Laminated Veneer Lumber (LVL) berbahan dasar kayu sengon merupakan alternatif pemanfaatan kayu yang baik karena menggunakan bahan dasar kayu yang mempunyai masa produksi relatif cepat yaitu 5 tahun. LVL merupakan kayu lapis atau veneer yang diharapkan dapat mempunyai kekuatan seperti kayu masiv non laminasi. Penggunaan klos pada batang ganda kayu LVL diharapkan dapat meningkatkan kekakuan, untuk itu perlu adanya penelitian mengenai hal tersebut. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji 24 buah. Mengacu pada kekuatan aktual hasil uji yang telah dilakukan dengan hanya memakai 2 klos pada seluruh dimensi panjang batang, maka dari hasil pengujian tersebut diambil 3 dimensi panjang 93,65 cm, 112,38 cm dan 146 cm, dan tiap dimensi panjang dilakukan penambahan jumlah klos dengan mengacu pada jarak minimum antar klos yaitu panjang batang maksimal dalam menerima desak yaitu 28 cm. Didapat variasi jumlah klos pada tiap dimensi panjang, dimensi 93,65 cm dan 112,38 cm mempunyai variasi jumlah klos yaitu sebanyak 3 dan 4 klos sedangkan dimensi 146 cm mempunyai variasi jumlah klos yaitu 3, 4, 5 dan 6 klos. Dengan masing-masing variasi sebanyak 3 benda uji. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan klos mampu menaikkan kuat tekuk batang. Terjadi peningkatan kuat tekuk pada batang pada dimensi 93,65 cm dengan variasi jumlah klos 3 dan 4 sebesar 15% dan 31,34%, pada dimensi 112,38 cm dengan variasi jumlah klos 3 dan 4 sebesar 13,08% dan 54.83%, pada dimensi 146 cm dengan variasi jumlah klos 3,4,5 dan 6 sebesar 20,3%, 73,73%, 107,05% dan 139,9%. Dari hasil yang didapatkan terlihat peningkatan kekuatan yang paling besar pada pada pemakaian klos maksimal pada tiap dimensi panjang Kata kunci: laminated veneer lumber, kuat tekuk batang,,klos v

5 ABSTRACT Rizaldi Gunawan, The Influence of The Number of Klos to The Strength of Spaced Column Laminated Veneer Lumber (LVL). Department of Civil Engineering, University of Sebelas Maret, Surakarta Wood is a material that is widely used in Indonesia. According to the use, wood can be used as structural and non-structural material. One application of wood as structural material is Truss of the roof or as a column. Truss and the columns are designed to support the weight above it. Therefore, the factors that mostly considered in the use of wood materials are rod buckling strength. The use of wood materials on a large scale and a long time production of wood,makes the availability of wood in nature is very alarming and can also affect the balance of nature. So the appropriate use of alternative materials is applied. The Laminated Veneer Lumber Wood (LVL) based on sengon is a good alternative application because it used base materials that have fast production period (5 years). LVL is a plywood or veneer that expected to be as strong as nonlaminated massive wood. The use double rod Klos LVL wood is expected to increase stiffness, so it should be research. This study used an experimental method with a total of 24 pieces of the test specimen. Based on the actual strength of the test results that have been done by not wearing Klos in the drawn, we choose three-dimensional lenght with cm, cm and 146 cm lenght variety of Klos. Dimensions cm and cm have many variations three and four variations klos while the dimensions of 146 cm has three, four, five and six variety klos. Each variation have 3 specimen. The test results showed that the addition of Klos was able to raise a strong bend rods. There is a significant increasing on the rod buckling with the length of cm in dimension with the four number of klos and the space between klos is cm, The lenght of cm dimension with the four number of klos and the space between klos is 34.8 cm and a length dimension of 146 cm with the six number of klos and the space between klos is 27.6 cm. Determining the optimum number Klos can be retrieved from the effective distance between Klos is 30 cm so that the use can be effective. Key word: laminated veneer lumber, buckling,,klos vi

6 vii

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan YME atas segala rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul Pengaruh Jumlah Klos Terhadap Kuat Tekan Kolom Laminated Veneer Lumber (LVL) Berspasi guna memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Banyak hambatan dan rintangan yang penyusun temui dalam penyusunan laporan ini. Akan tetapi, bantuan, dukungan, semangat dan kerja sama dari berbagai pihak, semua rintangan tersebut dapat teratasi. Penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta semua staf dan karyawan. 2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta semua staf dan karyawan. 3. Ir. JB Sunardi Widjaja MSi. selaku Pembimbing Akademik yang selalu memberikan masukan dan arahan kepada penyusun. 4. Achmad Basuki, ST, MT selaku Dosen Pembimbing I dan Stefanus Adi Kristiawan, S.T, M.Sc,Ph.D selaku Dosen Pembimbing II yang selalu memberikan arahan dan bimbingan kepada penyusun dalam penyelesaian laporan ini. 5. Dosen Penguji Tugas Akhir atas segala saran yang telah diberikan demi kesempurnaan penelitian ini 6. Semua staf Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 7. Semua staf pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 8. Rekan-rekan tim skripsi ( Tiara dan Akbar ), Teman-teman, satu bimbingan yaitu tim Fly Ash dan tim UPR commit terima to kasih user atas kerja sama dan bantuannya, vii

8 teman teman sepermainan,dan juga teman teman angkatan 2008 yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. 9. Keluarga tercinta (Mama, Papa, Kakak) dan Annisa Kusumawaty yang selalu memberikan semangat, perhatian dan dukungan penuh. 10. Semua pihak yang telah membantu selama pelaksanaan tugas akhir hingga selesai. Penyusun menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih banyak kesalahan. Kritik dan saran yang bersifat membangun selalau penyusun terima. Meskipun demikian, semoga laporan ini mampu menjadi tambahan kekayaan ilmu dan wacana bagi penyususn pada khususnya dan bagi keluarga besar Teknik Sipil UNS pada umumnya serta pihak lain yang membutuhkan. Surakarta, November 2012 Penyusun viii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR MOTTO... iv LEMBAR PERSEMBAHAN... iv ABSTRAK... v KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv DAFTAR NOTASI... xvi BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Manfaat Teoritis Manfaat Praktis... 4 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka Landasan Teori Kayu Glulam/ Laminasi LVL Sifat Fisis Laminated Veneer Lumber (LVL) Kayu Sengon Sifat Mekanis Laminated Veneer Lumber (LVL) Tekuk Kolom ix

10 Mekanisme Tekuk Batang Berganda Dengan Klos Beban Kritis Tekuk Euler Tegangan Tekuk Kritis Panjang Efektif Kolom Tahanan Kolomm Prismatis Kayu Kolom Berspasi BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1. Tinjauan Umum Tinjauan Umum Benda Uji Penelitian Variabel yang digunakan Tahapan Metodologi Penelitian Peralatan Penelitian Diagram Alir Penelitian BAB 4. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Perhitungan Data Pengujian Pengujian Tekuk Batang Ganda LVL Hasil Pengujian Tekuk Dan Defleksi Dimensi 93,65 cm Hasil Pengujian Tekuk Dan Defleksi Dimensi 112,38 cm Hasil Pengujian Tekuk Dan Defleksi Dimensi 146 cm Perbandingan Beban Maksimum Antara Hasil Pengujian Tiap Jumlah Klos dan Teoritis Pada Batang Ganda Serta Defleksi Yang Terjadi Perbandingan Beban Maksimum Hasil Pengujian dan Teoritis Contoh Perhitungan Pembahsan Defleksi pada beban maksimum BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran x

11 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

12 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Pembangunan yang berlangsung dari waktu ke waktu berlangsung semakin pesat, seiring dengan kebutuhan manusia akan terus meningkat maka pembangunanpun juga akan semakin pesat. Sehingga material bangunan yang dibutuhkan akan semakin besar dan menuntut pemenuhannya yang kontinu agar pembangunan dapat tetap berlangsung dan berkembang. Umumnya pembangunan yang berlangsung membutuhkan material dari alam yang bila dimanfaatkan terus menerus tanpa memperhatikan ketersediaanya dikemudian hari. Untuk itu para pelaku pembangunan dalam hal ini kita termasuk di dalamnya harus turut serta ikut dalam upaya menjaga keberadaan material konstruksi atau mencari alternatif bahan material yang bersahabat dengan lingkungan. Salah satu material konstruksi dalam hal ini adalah kayu. Penggunaan kayu sebagai material konstruksi saat ini masih banyak digunakan. Baik sebagai struktural maupun non struktural karena kayu merupakan bahan material yang mempunyai nilai estetika yang tinggi sehingga masih banyak digunakan. Kayu bersifat renewable yaitu sumbernya menjamin ketersediaan sepanjang masa selama pengelolaan sumberdaya alamnya dilakukan dengan baik dan sesuai aturan lingkungan yang berlaku sehingga keberadaannya akan dapat lestari. Dapat dikatakan kayu saat ini merupakan satusatunya material struktur yang ramah lingkungan jika dibandingkan dengan penggunaan logam. Pada pemaanfaatannya material kayu yang pesat pada saat ini menyebabkan sultnya untuk mendapatkan kayu dengan kualitas yang baik dan jika bisa didapatkan itupun dengan harga yang mahal karena untuk menghasilkan kayu dengan kualitas yang baik 1

13 2 masa tanam pohon bisa mencapai puluhan tahun, itu jelas tidak sebanding dengan pemakaiannya yang pesat. Dampak yang sangat terasa akan hal itu tentu saja pada masalah lingkungan. Penebangan kayu secara terus menerus tersebut dalam upaya mendapatkan kayu dengan kualitas yang baik namun kenyataannya untuk mendapatkan kualitas kayu yang baik memerlukan waktu yang lama. Hal ini menuntut upaya untuk menanggulangi krisis akan ketersediaan kayu tersebut. Dan upaya yang dilakukan dalam mengatasi masalah tersebut yaitu dengan menggunakan Laminated Veneer Lumber (LVL). Laminated Veneer Lumber (LVL) kayu sengon merupakan kayu yang diproduksi dari kayu yang masa tumbuhnya singkat sehingga dapat terjamin ketersediaannya. Laminated Veneer Lumber (LVL) kayu sengon dibuat dengan cara merekatkan lembaran-lembaran kayu dengan menggunakan adhesive sehingga terbentuk kayu utuh. Kayu LVL mempunyai kekuatan yang setara dengan kayu konvensional sehingga layak digunakan sebagai material bangunan. Pengembangan kayu olahan seperti Laminated Veneer Lumber (LVL) dengan bahan dasar kayu sengon ini memang sangat gencar dilakukan khususnya dalam pengembangan rumah praktis atau semacam backlog rumah yang memungkinkan dibangun dengan waktu singkat dan memanfaatkan kayu olahan dengan bahan dasar kayu yang memang dapat diproduksi dengan waktu yang singkat. Pada beberapa konstruksi misalnya rangka batang, banyak batang yang dibebani desak seperti kolom, rangka kuda-kuda atap dan tidak dibuat tunggal melainkan ganda dikarenakan batang tunggal tidak cukup kuat untuk menerima gaya aksial desak yang cukup besar sehingga akan dapat terjadi tekuk (buckling). Untuk menghindari bahaya tekuk tersebut maka digunakan batang ganda dan juga diperkuat dengan penggunaan pengaku lateral atau disebut klos, dengan demikian momen inersia akan menjadi lebih besar dan dapat lebih kuat.

14 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, dapat dirumuskan suatu masalah sebagai berikut: a. Bagaimana pengaruh variasi jumlah klos terhadap kuat tekan kolom Laminated Veneer Lumber (LVL)? b. Bagaimana perbandingan hasil uji dengan teori tekuk pada kolom Laminated Veneer Lumber (LVL)? 1.3. Batasan Masalah Untuk membatasi penelitian agar penelitian ini lebih terarah dan tidak meluas maka perlu adanya batasan sebagai berikut: a. Jenis kayu yang digunakan adalah kayu Laminated Veneer Lumber (LVL) dengan bahan dasar kayu sengon atau falcata. b. LVL kayu sengon yang digunakan merupakan hasil kayu laminasi dengan perekat lem. c. LVL kayu sengon ditujukan penggunaannya untuk struktur indoor. d. Ukuran penampang sampel pengujian 8 cm x 1,8 cm. e. Menggunakan sampel dengan panjang batang yang mewakili batang pendek medium dan panjang 1.4. Tujuan Penelitian Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah: a. Mengetahui pengaruh variasi jumlah klos terhadap kuat tekan pada kolom Laminated Veneer Lumber (LVL) kayu sengon. b. Mengetahui perbandingan hasil uji dengan teori tekuk pada LVL kayu sengon.

15 Manfaat Penelitian Manfaat teoritis Pengembangan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil khususnya dalam penggunaan kayu LVL dalam konstruksi dengan variasi jumlah klos pada kolom Laminated Veneer Lumber (LVL) kayu sengon Manfaat praktis Memberikan informasi tentang jumlah klos optimum kolom LVL kayu sengon dalam menerima beban desak.

16 BAB 2 DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka Kayu dikenal sebagai bahan konstruksi yang telah lama dikenal di Indonesia. Kemudahan mendapatkan kayu menjadikannya sebagai salah satu bahan konstruksi yang penting. Dengan perkembangan dan teknologi kayu (Timber Engineering) dewasa ini manusia cenderung membuat bahan-bahan kayu lebih terarah dengan memanfaatkan bahan kayu menjadi kayu lapis yang sangat berguna di dalam berbagai penggunaan kayu umumnya dan kehidupan manusia khususnya. Potensi kayu bermutu tinggi terus mengalami penurunan, berhubungan dengan hal tersebut teknologi kayu terus dikembangkan. Salah satu produk yang dapat menggantikan kayu berkekuatan tinggi sebagai struktur suatu konstruksi dikenal dengan Laminated Veneer Lumber (LVL). LVL adalah kayu olahan yang terdiri dari lapisan tipis atau veneers kayu yang direkatkan menjadi satu. LVL pertama kali digunakan pada baling-baling pesawat udara dan bagian lain dari pesawat yang mempunyai tegangan yang tinggi, pada masa perang dunia kedua. Pada umumnya LVL diproduksi dengan ketebalan seragam yang terdiri dari 19 lapis dengan tebal nominal individu venir-venirnya 2,55 mm (Baldwin, 1995). Selanjutnya (Achmad Basuk, 2012) Dimensi LVL yang sudah umum diproduksi di Indonesia untuk elemen konstruksi rangka mempunyai ukuran tebal 8 12 mm, lebar mm, dan panjang cm. Sedangkan untuk elemen balok mempunyai ketebalan sekitar mm. 5

17 6 LVL sebagai produk olahan mempunyai keunggulan dan kelemahan dibandingkan dengan kayu utuh. Pada kayu utuh pengaruh cacat-cacat alami kayu sangat mempengaruhi keteguhan kayu, tetapi pada produk LVL cacat-cacat alami kayu tersebut dapat disebar secara merata di antara lapisan vinir sehingga dapat meminimumkan pengaruh cacat-cacat tersebut terhadap kekuatan LVL. Hasilnya adalah produk serupa kayu gergajian dengan kekuatan yang lebih tinggi dan lebih seragam dibandingkan kayu utuh dengan kandungan cacat yang sama (Youngquist dan Bryant 1979). Menurut Bakar (1996) dibandingkan kayu utuh atau kayu lapis, papan LVL mempunyai nilai lebih, meliputi ukuran panjang end-less, dapat dilengkungkan, keteguhan lebih tinggi, persyaratan kualitas bahan baku rendah, pengawetan rendah dan efisiensi bahan baku tinggi. Salah satu perbedaan antara LVL dengan kayu lapis adalah adanya sambungan vinir pada arah tegak lurus serat. Sambungan pada arah tegak lurus serat ini tidak mengurangi keteguhan LVL asalkan posisi sambungan masing-masing lapisan tersebar merata dan jarak posisi sambungan vinir suatu lapisan tidak kurang dari 20 kali tebal vinir penyusunnya terhadap posisi sambungan lapisan di sebelahnya (Bakar, 1996). Dalam suatu sistem konstruksi bangunan biasanya terdapat batang-batang tegak yang kerap kali dibebani dengan beban desak. Penggunaan batang yang mengalami desak tersebut dapat dilihat pada kolom,kuda-kuda, pilar, dll. Beban desak yang berlebihan pada suatu batang dapat mengakibatkan terjadinya tekuk (buckling), dimana batang tidak mampu menahan beban desak yang berlebih tersebut, sehingga dikhawatirkan akan mengakibatkan kegagalan struktur secara total. Penggunaan kayu mutu tinggi yang banyak digunakan pada struktur tersebut kadang terbatas oleh ketersediaannya dan masalah dalam kelestarian limgkungan, namun pemanfaatan kayu LVL diupayakan dapat menganti masalah tersebut.

18 7 Kapasitas pikul-beban batas pada elemen struktur tekan tergantung pada kekuatan material yang digunakan. Dalam hal ini kapasitas pikul-beban pada elemen struktur tekan adalah besar beban yang menyebabkan elemen tersebut mengalami tekuk awal. Struktur yang telah mengalami tekuk tidak mempunyai kemampuan layan lagi (Daniel L. Schodek, 1999). Perilaku tekuk dipengaruhi oleh nilai kelangsingan elemen batang tekan yaitu nilai banding antara panjang efektif elemen batang tekan dengan jari-jari girasi penampang elemen batang tekan. Apabila nilai kelangsingan sangat kecil, maka serat-serat kayu pada penampang elemen akan gagal tekan (crushing failure). Tetapi bila angka kelangsingan sangat tinggi, maka elemen batang akan mengalami kegagalan tekuk dan serat-serat kayu belum mencapai kuat tekannya atau bahkan masih ada pada kondisi elastik (lateral buckling failure). (Ali Awaludin, 2005) Didalam menentukan dukungan terhadap bahaya tekuk dalam arah // (sejajar) sumbu bahan, maka batang-batang itu dapat dianggap sebagai satu kesatuan, dengan syarat bahwa bagian-bagian susunan cukup saling terikat dengan pertolongan klos-klos tekukan atau lazim disebut perangkai.( Suwarno Wiyomartono ). Spasi kolom dibentuk oleh dua atau lebih batang batang individu dengan arah longitudinalnya paralel, dipisahkan pada ujung dan tengah bentang dengan blok dan joint, yang mampu membentuk tahanan geser yang disyaratkan. Batang tunggal pada spasi kolom disatukan atau diikat bersama pada ujung dan tengah batang oleh suatu blok spasi. Blok spasi penting ditengah bentang pada kolom panjang dan dua spasi blok pada kedua ujungnya. Blok spasi harus memiliki ketebalan yang sama dan paling tidak sama dengan batang tunggalnya, arah seratnya harus sejajar dengan panjang kolomnya. Panjang minimum blok spasi ujung ditentukan oleh jarak ujung yang disyaratkan oleh penghubung, yaitu posisi pusat penghubung pada setiap blok ujung diukur oleh suatu jarak c. Kapasitas kolom tergantung pada jarak c, yang merupakan variabel yang penting. Sedangkan lebar bentang penghubung harus sama

19 8 dengan lebar batang tunggalnya. Penyambungan blok spasi dengan batang batang tunggal biasanya dilakukan dengan alat sambung baut atau paku. ( Gurfinkel, 1981 ). Spasi kolom dibentuk dari dua atau lebih batang-batang individu yang dipisahkan pada ujung-ujung dan pertengahan bentang oleh blok-blok spasi. Ujung blok-blok pemisah yang memisahkan batang-batang tunggal bertugas meningkatkan kestabilan batang individu penyusun. Meningkatnya kestabilan batang penyusun menyebabkan jarak antara, yang menjadi penyebab terjadinya bahaya tekuk menjadi berkurang. Oleh karena itu kekuatan batang ganda ini tidak hanya diharapkan meningkat dua kali lipat dari kekuatan batang tunggal tetapi mungkin bisa meningkat lebih besar. ( Stalnaker dan Haris, 1989 ). Spasi kolom terdiri dari dua atau lebih batang-batang individu dengan batang longitudinalnya paralel dan dipisahkan diujung serta ditengah bentang oleh blok. Batang-batang individu dihubungkan diujung-ujung batang dengan penghubung yang mampu meningkatkan kemampuan geser yang disyaratkan antara batang-batang penyusun dan balok atau klos. Jika hanya ada sebuah blok spasi yang tersedia di pusat bentang batang, hanya diperlukan baut. Apabila ada dua atau lebih blok spasi digunakan, disyaratkan menggunakan penghubung kayu ( paku, baut, dll ). Spasi kolom digunakan sebagai batang-batang desak dalam rangka batang dan sebagai pengaku kolom. ( Faherty,1989 ) Landasan Teori Kayu Glulam / Laminasi Kayu laminasi atau biasa juga disebut glulam ( glued-laminated timber ) merupakan salah satu produk rekayasa tertua dalam pengolahan kayu. Merupakan penggabungan dua atau lebih kayu gergajian yang direkatkan dengan arah sejajar serat satu sama lain ( Moody et al. 1999; Stark et al ). Kayu laminasi biasanya memiliki ketebalan 20 sampai dengan 45 mm. Sebelum dilakukan perekatan terlebih dahulu

20 9 papan-papan kayu dikeringkan hingga kandungan air pada kayu di bawah angka 16%. Kestabilan ukuran yang lebih baik dapat dicapai karena rendahnya kandungan air pada kayu dibanding dengan kayu masif. Pengecekan pada Laminasi: 1. Kayu yang akan dilaminasi harus kering (memiliki level MC yang baik). Bertujuan agar lem kayu bisa benar-benar meresap dengan baik ke dalam kayu. 2. Jangan lakukan laminasi pada jenis kayu yang berbeda untuk mendapatkan hasil terbaik. 3. Jangan lakukan laminasi pada jenis kekerasan kayu yang berbeda terlalu jauh ; kayu keras dengan kayu lunak ; kayu teras dengan kayu gubal. 4. Apabila memungkinkan, kayu yang dilaminasi sebaiknya memiliki ukuran lebar atau tebal yang sama. Susunan ini bisa membantu kayu dari resiko melengkung. 5. Permukaan bidang laminasi harus halus dan sama rata. Hal ini akan membantu perataan luas bidang lem dan ikatan antar komponen. 6. Viskositas lem kayu harus pada standar yang direkomendasikan oleh produsen lem. 7. Pressing sangat penting untuk laminasi. Lebih besar tekanan yang diberikan akan membantu 'penetrasi' lem ke kayu lebih baik sehingga jumlah lem yang meresap akan lebih banyak. 8. Drying time lem pada saat pressing juga sangat penting. Untuk lem normal, waktu untuk pressing bisa sekitar 3-4 jam. Setelah itu bisa diletakkan tanpa tekanan tinggi selama 24 jam sebelum laminasi tersebut memasuki proses pengerjaan selanjutnya.

21 LVL LVL adalah kayu olahan yang terdiri dari lapisan tipis atau veneers kayu yang direkatkan menjadi satu. Dimensi LVL yang sudah umum diproduksi di Indonesia untuk elemen konstruksi rangka mempunyai ukuran tebal 8-12 mm, lebar mm dan panjang cm. Sedangkan untuk elemen balok mempunyai ketebalan sekitar mm. Jenis kayu yang digunakan umumnya adalah kayu sengon dan karet, namun pada penelitian ini digunakan kayu LVL yang berasal dari kayu sengon. LVL mempunyai sifat khas dan keutamaan, antara lain : 1. Ukuran panjang tanpa batas (end-less). LVL mempunyai sambungan vinir pada arah tegak lurus serat, dimana sambungan tersebut tidak mengurangi keteguhan LVL asalkan posisi sambungan dari lapisan-lapisan vinir tersebar merata dan jarak posisi sambungan vinir suatu lapisan tidak kurang dari 20 kali tebal vinir penyusunnya dari posisi sambungan vinir lapisan di sebelahnya. Sehingga LVL dapat dibuat panjang tanpa batas (end-less) sesuai dengan tujuan pemakaian dengan keteguhan tetap tinggi (Bakar, 1996). 2. Dapat dilengkungkan. LVL dapat dilengkungkan karena bahan pembentuknya adalah vinir. Pelengkungan LVL dapat dilakukan dengan mudah sebelum perekat mengeras dan akan tetap dalam keadaan lengkung apabila pengerasan perekat dilakukan dalam kondisi cetakan lengkung. 3. Keteguhan tetap tinggi. Pengaruh cacat-cacat alami kayu sangat mempengaruhi keteguhan kayu, tetapi pada produk LVL, cacat-cacat alami kayu tersebut dapat disebar secara merata diantara lapisan vinir sehingga dapat meminimumkan pengaruh cacat-cacat tersebut terhadap kekuatan LVL. Hasilnya adalah produk serupa kayu gergajian dengan kekuatan yang lebih tinggi dan lebih seragam dibandingkan kayu utuh dengan kandungan cacat yang sama (Youngquist dan Bryant, 1979).

22 11 4. Persyaratan kualitas bahan baku rendah. Dalam pembuatan LVL, cacat alami kayu tidak perlu dikeluarkan karena akan tersebar merata. Oleh karena itu, LVL mampu memanfaatkan kayu berkualitas rendah dengan efisiensi dan pengolahan yang tetap tinggi. 5. Pengawetan lebih mudah. Pengawetan LVL dapat dilakukan terhadap vinir maupun dimasukkan kedalam campuran perekat sehingga penetrasi bahan pengawet akan lebih merata sampai ke bagian terdalam LVL. 6. Efisiensi bahan baku tinggi. Pengupasan vinir untuk pembuatan LVL dapat memberikan output yang lebih tinggi dibandingkan dengan proses penggergajian. Pembuatan LVL dapat memberikan rendemen hingga 47 % lebih tinggi dibandingkan proses penggergajian. Hal ini dikarenakan limbah yang berasal dari proses mempersegikan kayu bulat dari limbah penggergajian berupa serbuk gergaji dapat dihilangkan (Laufenberg, 1983). Tahapan-tahapan pembuatan LVL meliputi: 1. Pengupasan Vinir (Veneer Peeling) Pembuatan vinir dimulai dengan pemotongan kayu menjadi log block kemudian dilakukan pembuangan kulit kayu (debarking). Untuk pembuatan vinir maka log block dikupas dengan ketebalan tertentu dan seragam. Pada umumnya ketebalan vinir yang digunakan dalam pembuatan LVL adalah 3,20 mm (1/8 in). Baldwin (1995) mengemukakan bahwa LVL dapat terdiri dari 19 lapis dengan tebal nominal individu vinir-vinirnya 2,55 mm (0,10 in). 2. Pengeringan Vinir (Veneer Drying) Pengeringan vinir berguna untuk memperoleh kadar air vinir yang sesuai dengan perekatan dalam rangka memproduksi LVL (Baldwin, 1995). Vinir yang

23 12 digunakan dalam pembuatan LVL harus dikeringkan hingga kadar air < 5%. Feirer (1984) menambahkan bahwa perbedaan kadar air antar vinir tidak lebih dari 3% sehingga diperoleh ikatan retak yang baik. 3. Penyambungan Vinir (Veneer Scarfing) Dalam proses penyambungan, ujung lembaran-lembaran vinir terlebih dahulu dipotong sesuai dengan bentuk sambungan yang diinginkan, kemudian dilakukan penyambungan pada arah lebar atau memanjang. Menurut Feirer (1984) bentuk sambungan dalam pembuatan LVL, yaitu sebagai berikut : end joint, butt joint, edge joint, rabbel joint, dado joint, lap joint, miter joint, mortise and tenon joint serta dovetail joint. 4. Pelaburan Perekat (Gluing) Menurut Baldwin (1995) bahwa proses pelaburan perekat pada vinir dapat dilakukan dengan cara pelaburan pada satu permukaan (single spreader) atau pada kedua permukaan (double spreader). Perekat dapat dilaburkan pada permukaan vinir dengan berbagai alat labur (glue spreader) misalnya : bilah (stick), botol plastik, sikat pembersih (clean brush), roll (roller) dan pelabur mekanik (mechanical spreader). Menurut Feirer (1984) dalam kegiatan pelaburan perekat perlu diperhatikan waktu antara pelaburan perekat dengan saat pengempaan yang disebut dengan waktu pelaburan (assembly time). Waktu pelaburan ini dapat dibagi menjadi dua tahap yaitu : waktu pelaburan terbuka (open assembly time) dan waktu pelaburan tertutup (close assembly time). Waktu pelaburan terbuka adalah waktu antara pelaburan perekat hingga kayu berkontak satu sama lain, sedangkan waktu pelaburan tertutup adalah waktu setelah kayu yang sudah diberi perekat saling kontak hingga siap untuk menerima pengempaan.

24 13 5. Perakitan (Lay-up) Dalam rangka pembentukan lapisan LVL penyusunan vinir diawali dengan meletakkan lapisan permukaan bagian bawah pada sebuah meja belt conveyor kemudian diikuti oleh beberapa lapisan inti dan setelah mencapai jumlah lapisan tertentu, kemudian ditutup dengan lapisan permukaan bagian atas. Lembaranlembaran vinir yang telah disusun kemudian dikempa. 6. Pengempaan (Pressing) Lembaran-lembaran vinir yang telah dirakit kemudian dikempa dingin. Besarnya tekanan kempa dingin yang digunakan dalam pembuatan LVL berkisar antara kg/cm 2 selama 24 jam pada suhu o C selanjutnya dikondisikan (conditioning) selama jam (JIS K ). Phinney (1951) dalam Nugraha (2000) menerangkan bahwa fungsi tekanan dalam perkatan adalah untuk pembentukan ikatan rekat sehingga bahan yang direkat menjadi terikat satu dengan yang lainnya. Tekanan kempa yang berlebihan tidak hanya meningkatkan kecepatan aliran perekat dan penetrasi perekat yang berlebihan tetapi juga akan mengakibatkan terjadinya regangan. tekanan kempa dingin yang ideal untuk kayu yang mempunyai kerapatan tinggi (>0,56) adalah kg/cm 2, berkerapatan sedang (0,41-0,55) sebesar kg/cm 2 dan berkerapatan rendah (<0,41) sebesar 7-10 kg/cm Pemotongan Ujung dan Lebar (Cross Cutting and Rip Sawing) Setelah proses pengempaan dilanjutkan dengan pemotongan ujung dan lebar LVL sesuai dengan dimensi yang dikehendaki. Pada umumnya ukuran LVL disesuaikan dengan permintaan konsumen.

25 Sifat Fisis Laminated Veneer Lumber (LVL) Kayu LVL mempunyai sifat fisis berikut : 1. Kerapatan Kerapatan kayu adalah rasio antara massa atau berat kayu dengan volumenya sedangkan berat jenis merupakan perbandingan antara kerapatan kayu (atas dasar berat kering tanur dan volume pada kandungan air yang telah ditentukan) dengan kerapatan air pada suhu 4 0 C (Haygreen and Bowyer, 1982). Menurut Kelly (1977) kerapatan akhir panil dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti : jenis kayu (kerapatan kayu), besarnya tekanan kempa, jumlah lapisan penyusun panil, kadar perekat serta bahan tambahan lainnya. 2. Kadar Air Kadar air kayu adalah jumlah total kandungan air yang terdapat di dalam kayu yang dinyatakan dalam persentase dari berat kering oven kayu. Berat kering oven digunakan sebagai dasar karena memberikan indikasi dari jumlah substansi padat yang terkandung dalam kayu (Panshin and Zeuw, 1980). Kadar air berpengaruh terhadap perekatan kayu dan sifat fisis mekanis LVL akibat adanya perbedaan pengembangan dan penyusutan vinir. Menurut Anonymous (1989) bahwa kadar air vinir untuk pembuatan LVL diharapkan kurang dari 5%. Kadar air LVL seperti halnya dengan kayu lapis dipengaruhi oleh kadar air vinir yang direkat, perekat dan air yang dihasilkan dari proses perekatan (Vick, 1999). 3. Delaminasi Delaminasi merupakan proses terlepasnya kembali ikatan perekat antar bidang lamina sehingga kekuatan ikatan perekat merupakan faktor penentu terhadap mudah sukarnya LVL terlepas kembali. Menurut Ekawati (1998) bahwa nilai delaminasi dipengaruhi oleh bidang geser, jenis perekat serta interaksinya.

26 Kayu Sengon Kayu sengon (Paraserianthes falcataria) termasuk famili Leguminosae dan merupakan jenis pohon yang cepat tumbuh. Jenis kayu ini dapat tumbuh di dataran rendah hingga pegunungan dengan ketinggian mdpl. Pohon sengon dapat mencapai diameter sekitar 80 cm, tidak berbanir, kulit luar berwarna putih atau kelabu, tidak beralur dan tidak mengelupas. Penyusutan kayu sengon dari keadaan basah sampai kering tanur, pada arah radial sebesar 2,5% dan pada arah tangensial 5,2%. Kayu sengon mempunyai berat jenis antara 0,24-0,49 dengan rata-rata 0,33 dan termasuk dalam kelas kuat IV-V. Nilai MOE dan MOR kayu solidnya masing-masing sebesar kgf/cm 2 dan 483 kgf/cm Sifat Mekanis Laminated Veneer Lumber (LVL) Sifat mekanik kayu adalah sifat yang berhubungan dengan kekuatan dan kekakuan kayu. Sifat kekuatan merupakan ukuran kemampuan kayu untuk menahan beban atau gaya luar yang bekerja padanya dan cenderung untuk merubah bentuk dan ukuran kayu tersebut (Kollman et al, 1975). Selanjutnya Haygreen and Bowyer (1982) mengemukakan bahwa ketahanan terhadap perubahan bentuk menetukan banyaknya bahan yang dimanfaatkan, terpuntir atau terlengkungkan oleh beban yang mengenainya. Sifat kekakuan suatu panil merupakan kemampuan panil untuk menahan beban atau lenturan yang terjadi akibat adanya pembebanan sampai batas proporsi. Tegangan pada batas proporsi adalah tegangan maksimum untuk menerima sejumlah beban tanpa terjadi perubahan bentuk yang tetap. Sifat inilah yang dinyatakan dalam

27 16 Modulus of Elasticity (MOE). Sedangkan tegangan patah adalah tegangan yang terjadi pada saat benda menerima beban maksimum. Sifat ini merupakan ukuran kekuatan dan sifat kritis dari bahan yang diuji (Wangaard, 1950). Menurut Karnasudirdja (1989) bahwa kekuatan balok lamina dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu : jenis kayu, tebal lamina, macam sambungan lamina yang direkat, macam perekat dan kadar air kayu sebelum direkat. Sutigno dan Massano (1986) meneliti tentang pengaruh banyaknya lapisan (2,3,4 dan 5 lapis) terhadap sifat LVL. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa sifat mekanis LVL akan semakin menurun dengan meningkatnya jumlah lapisan Tekuk Kolom (Buckling) Tekuk kolom merupakan masalah kestabilan yang sering ditemukan pada kolom. Tekuk kolom timbul jika kolom mendapatkan gangguan kecil pada arah lateral. Sebagai ilustrasi kestabilan dapat dilihat pada Gambar 2.1 Gambar 2.1 stabilitas benda dalam kondisi berbeda Dari gambar tersebut dapat dipastikan bahwa bola pada Gambar 2.1 (a) dalam keadaan stabil, jika mendapatkan gangguan maka bola akan kembali pada keadaan semula. Pada Gambar 2.1 (b) bola dalam kondisi stabil, namun jika mendapatkan

28 17 gangguan baik dorongan atau gerakan lain akan menyebabkan bola menjadi tidak stabil. Sedangkan pada Gambar 2.1 (c) kondisinya tidak stabil dalam kondisi normal apalagi mendapatkan gangguan. P P P (a) (b) (c) Gambar 2.2 Perilaku kolom yang mengalami pembebanan Kondisi a (P<P cr ) Kolom memikul beban lebih kecil dari beban kolom. Apabila kolom mengalami defleksi kecil, masih dimungkinkan kembali ke konfigurasi semula apabila bebannya dihilangkan.(kondisi elastic). Kondisi b (P=P cr ) Kolom memikul beban mencapai beban tekuk kritis. Apabila kolom mengalami defleksi linier, maka akan tetap pada konfigurasi baru meskipun beban dihilangkan. Kondisi c (P>P cr ) Kolom memikul beban lebih besar dari beban tekuk. Kolom akan terus terdeformasi pada pembebanan konstan sampai mencapai keruntuhan total

29 18 Batas kemampuan batang untuk memikul beban tekan sangat bergantung pada panjang dan dimensi melintang penampang, selain itu juga sangat dipengaruhi sifat material yang digunakan.(dewi, Sri Murni, dkk, 2007) Elemen struktur tekan dan perilakunya terhadap beban tekan dapat diilustrasikan seperti Gambar 2.2 diatas. Apabila bebannya kecil elemen masih dapat mempertahankan bentuk linearnya, begitupula jika bebannya bertambah. Pada saat tertentu dimana batang atau elemen tersebut mengalami erubahan bentuk seperti pada gambar maka itulah yang dinamakan tekuk atau buckling. Banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk (P cr ) antara lain panjang kolom, perletakan kedua ujung kolom, ukuran dan bentuk penampang kolom. Kapasitas pikul kolom berbanding terbalik dengan kuadrat panjang kolom. Dan faktor lain yang menentukan besarnya (P cr ) adalah yang berhubungan dengan karakteristik kekakuan elemen struktur (jenis material, bentuk serta penampang) Mekanisme Tekuk a. Kesimbangan Stabil Gambar 2.3 Keseimbangan stabil kolom

30 19 Dalam gambar terlihat terdapat beban aksial yang menekan kolom sehingga kolom mengalami defleksi yang menimbulkan gaya lateral F yang mengarah pada sumbu terlemah. Jika gaya lateral F hilang maka defleksi akan hilang dan kolom kembali ke posisi semula. b. Keseimbangan Netral Gambar 2.4 Keseimbangan netral kolom Dalam gambar terlihat beban aksial P diberikan pada kolom yang mencapai beban kritis (Pcr). Saat kolom menahan beban tersebut hingga gaya lateral F menimbulkan defleksi tetap walaupun gaya lateral F dihilangkan, dikarenakan gaya elastis pada kolom tidak mampu mengembalikan kondisi kolom seperti semula. c. Keseimbangan Tidak Stabil Gambar 2.5 Keseimbangan tidak stabil pada kolom

31 20 Beban P yang diberikan pada kolom yang melebihi beban kritis (Pcr) dan gaya lateral F yang mengikutinya akan sangat mengalami defleksi yang besar sehingga gaya elastis tidak mampu un tuk menahan defleksi tersebut sehingga kolom akan mengalami tekuk atau Buckling. Terjadinya kondisi tekuk permanen ataupun mengalami cracking atau patah ditentukan oleh besarnya gaya aksial P yang diberikan kepada kolom Batang ganda Dengan Klos Batang berganda dapat terdiri atas beberapa batang tunggal yang dihubungkan satu sama lain pada beberapa tempat. Gambar 2.6 Bentuk penampang kolom ganda Pengertian sumbu : a. Sumbu utama adalah sumbu x dan y b. Sumbu bahan adalah sumbu yang memotong semua penampang kayu; yakni sumbu x-x pada gambar a dan b c. Sumbu bebas bahan adalah: - Sumbu yang tidak memotong semua penampang kayu, misalnya sumbu y-y pada gambar a dan c - Sumbu yang hanya memotong sebagian penampang misalnya sumbu y-y pada gambar b.

32 21 Pada penelitian yang saya lakukan hanya pada batang ganda seperti pada Gambar 2.6.(a) Klos berfungsi untuk mengusahakan agar semua bagian batang dapat bekerja sama sebagai satu kesatuan atau sebagai batang utuh. Konstruksi batang berganda biasa digunakan sebagai kolom sehingga stabilitas batang tehadap tekuk perlu diperhitungkan. Gambar 2.7 Bentuk kolom ganda dengan klos Beban Kritis Transisi antara kondisi stabil dan kondisi tidak stabil terjadi pada harga gaya aksial khusus yang disebut beban kritis (P cr ). Beban kritis merupakan satu-satunya beban yang memberikan kesetimbangan pada saat struktur berada dalam posisi terganggu. Pada harga beban ini, efek pemulihan dari momen di pegas tepat sama dengan efek tekuk yang ditimbulkan oleh beban aksial. Dengan demikian, beban kritis menunjukan batas antara kondisi stabil dan tidak stabil. Jika beban aksial kurang dari beban kritis, maka efek momen di pegas akan mendominasi dan struktur akan kembali ke posisi vertikal sesudah mengalami gangguan, jika beban aksial lebih besar dari beban kritis, maka efek gaya aksial akan mendominasi dan struktur akan menekuk.

33 Tekuk Euler Leonard Euler adalah orang yang pertama yang memformulasikan persamaan beban tekuk kritis pada kolom. Beban tekuk kritis untuk kolom yang ujung-ujungnya sendi, yang disebut sebagai beban tekuk Euler, adalah : Di mana E = modulus elastisitas (kg/cm 2 ) I = momen inersia (cm) L = panjang kolom di antara kedua ujung sendi (cm) π = konstanta pi = 3,1416 P cr = π2 EI L 2..(1) Persamaan (1) memperlihatkan bahwa kapasitas pikul-beban suatu kolom selalu berbanding terbalik dengan kuadrat panjang elemen, sebanding dengan modulus elastisitas material, dan sebanding dengan momen inersia penampang melintang. Momen inersia yang dimaksud adalah yang minimum terhadap sumbu berat penampang apabila kolom tersebut tidak dikekang secara khusus. Persamaan tekuk Euler dapat memprediksi bahwa apabila suatu kolom menjadi sangat panjang, beban yang dapat menimbulkan tekuk pada kolom menjadi sangat kecil menuju nol. Sebaliknya, apabila panjang kolom semakin kecil menuju nol, maka beban yang diperlukan untuk menyebabkan kolom itu menekuk semakin besar. Apabila kolom semakin pendek, ragam kegagalan yang terjadi bukanlah tekuk, melainkan hancurnya material. Dengan demikian, persamaan Euler tidak berlaku lagi untuk kolom pendek. Pada kolom pendek ini yang lebih menentukan adalah tegangan hancur material, bukan rumus Euler

34 23 Gambar 2.8 Grafik hubungan antara beban tekuk dan panjang kolom Tegangan Tekuk Kritis Beban tekuk kritis untuk kolom dapat dinyatakan dalam tegangan kritis (f cr ). Tegangan kritis pada kolom dapat dinyatakan dengan : f cr = π2 E L r 2..(2) Di mana E = modulus elastisitas (kg/cm 2 ) I = momen inersia (cm) L = panjang kolom di antara kedua ujung sendi (cm) π = konstanta pi = 3,1416 r = I A = jari-jari girasi Suku (L/r) disebut rasio kelangsingan kolom. Tegangan tekuk kritis berbanding terbalik dengan kuadrat rasio kelangsingan. Semakin besar rasio kelangsingan, akan semakin kecil tegangan kritis yang menyebabkan tekuk. Rasio kelangsingan (L/r) ini merupakan parameter yang sangat penting dalam peninjauan kolom karena pada parameter inilah tekuk kolom tergantung.

35 24 Jari-jari girasi dapat diinterpretasikan sebagai berikut. Momen inersia penampang kolom sama dengan hasil kali luas penampang dengan kuadrat jarak r (I = Ar 2 ). Dengan demikian, jari-jari girasi suatu luas terhadap suatu sumbu adalah jarak suatu titik yang apabila luasnya dipandang terpusat pada titk itu. Momen inersia terhadap sumbu akan sama dengan momen inersia luas terhadap sumbu itu. Semakin besar jari-jari girasi penampang, akan semakin besar pula tahanan penampang terhadap tekuk. Gambar 2.9 Grafik hubungan antara tegangan dan panjang kolom Panjang Efektif Kolom Panjang kolom tak-terkekang atau panjang bagian kolom tak-terkekang (L) harus diambil sebagai jarak pusat-ke-pusat pengekang lateral. Panjang kolom tak-terkekang harus ditentukan baik terhadap sumbu kuat maupun sumbu lemah dari kolom tersebut. Panjang efektif kolom untuk arah yang ditinjau harus diambil sebagai K e L t dimana K e adalah faktor panjang tekuk untuk komponen struktur tekan. K e tergantung pada kondisi ujung kolom dan ada atau tidak adanya goyangan.

36 25 Untuk kolom tanpa goyangan pada arah yang ditinjau, faktor panjang tekuk (K e ) harus diambil sama dengan satu kecuali jika analisis memperlihatkan bahwa kondisi kekangan ujung kolom memungkinkan digunakannya faktor panjang tekuk yang lebih kecil daripada satu. Untuk kolom dengan goyangan pada arah yang ditinjau, faktor panjang tekuk harus lebih besar daripada satu dan ditentukan berdasarkan analisis mekanika dengan memperhitungkan kondisi kekangan kondisi ujung kolom. Gambar 2.10 Nilai Ke untuk kolom-kolom dengan beberapa jenis kekangan ujung Tahanan Kolom Prismatis kayu Tahanan tekan kolom ditentukan berdasarkan kelangsingan penampang kolom pada arah yang paling kritis. Tahanan tekan kolom terkoreksi ditetapkan sebagai berikut : P = C p AF c..(3) = C P P o

37 26 Faktor kestabilan kolom (C p ) dihitung sebagai berikut : C P = 1 + α c 2c 1 + α c 2c 2 α c c..(4) Dengan α c = φ s P e λφ c P 0..(5) P e = π2 E 05 I K e L 2 = π2 E 05 L K e r A 2..(6) Keterangan : A F C : Luas Penampang bruto : Kuat tekan terkoreksi sejajar serat (setelah dikalikan semua faktor koreksi kecuali faktor stabilitas kolom, C P ) E 05 : Nilai modulus elatisitas lentur terkoreksi pada persentil ke-5 P e c P 0 : Tahanan tekuk kritis (Euler) pada arah yang ditinjau : Tahanan tekan aksial terkoreksi sejajar serat pada kelangsingan kolom sama dengan nol : 0,80 untuk batang massif φ c : Faktor tahanan tekan = 0,90 φ s : Faktor tahanan stabilitas = 0,85 Persamaan tahanan tekuk kritis Euler berpengaruh terhadap faktor kestabilan kolom (C p ) dimana C p merupakan parameter dalam menentukan tahanan prismatis kolom. Terdapat beberapa parameter baru dalam persamaan tahanan tekuk kritis Euler dalam menentukan faktor kestabilan kolom (C P ). Parameter tersebut yaitu Nilai modulus elastisitas lentur terkoreksi pada persentil ke lima (E 05 ) dan faktor tahanan stabilitas (ϕ s ).

38 27 Nilai modulus elastisitas lentur terkoreksi pada persentil ke lima (E 05 ) untuk balok masif dihitung berdasarkan Persamaan (6) dengan E w adalah modulus elastisitas lentur yang telah dikalikan dengan faktor koreksi C M, C t, C pt, dan C F. Sedangkan KV E adalah nilai banding antara standar deviasi/penyimpangan dengan nilai rata-rata dalam pengujian modulus elastisitas lentur. Dari hasil pengujian untuk beberapa jenis kayu (Hoyle, 1978), nilai KV E diperoleh sebesar 0,2. Apabila nilai KVE sebesar 0,2 disubstitusi pada persamaan (6), maka E 05 = 0,69 E w. E 05 = 1,03E w 1 1,645 KV E..(6) Keterangan : E 05 : Nilai modus elastisitas lentur terkoreksi pada persentil ke -5 E w : Nilai modulus elastisitas lentur rerata terkopreksi KV E : Koefisien variasi nilai E w Kolom Berspasi Pada kolom berspasi ada dua sumbu utama yang melalui titik berat penampang, yaitu sumbu bebas bahan dan sumbu bahan, sumbu bebas bahan adalah yang arahnya sejajar muka yang berspasi (muka yang lebih lebar) pada kolom. Pada kolom berspasi yang merupakan komponen struktur tekan dari suatu rangka batang, titik kumpul yang dikekang secara lateal dianggap sebagai ujung dari kolom berspasi, dan elemen pengisi pada titik kumpul tersebut dipandang sebagai klos tumpuan. l1 l2 l3 lce d1 d2 adalah panjang total dalam bidang sumbu bebas bahan adalah panjang total dalam bidang sumbu bahan adalah jarak yang terbesar dari pusat alat sambung pada klos tumpuan ke pusat klos berikutnya adalah jarak dari pusat alat sambung pada klos tumpuan ke ujung kolom terdekat adalah dimensi kolom tunggal pada bidang sumbu bahan pada kolom berspasi adalah dimensi kolom tungga pada bidang sumbu bebas bahan pada kolom berspasi

39 28 Klos tumpuan dengan ketebalan minimum sama dengan ketebalan kolom tunggal harus diadakan pada atau dekat dengan ujung kolom berspasi. Klos tumpuan harus mempunyai lebar dan panjang yang memadai sesuai dengan persyaratan sambungan. sedikitnya satu klos lapangan, klos yang terletak diantara klos-klos tumpuan, dengan lebar sama dengan lebar klos tumpuan harus dipasang di tengah atau di daerah tengah klom berspasi sedemikian sehingga l3 0,5 l3 Perbandingan panjang terhadap lebar maksimum ditentukan sebagai berikut: Pada bidang sumbu bahan, l1/ d1 tidak boleh melampaui 80 Pada bidang sumbu bahan, l3/ d1 tidak boleh melampaui 40 Pada bidang sumbu bebas bahan, l2/ d2 tidak boleh melampaui 50 Kolom berspasi yang tidak memenuhi ketentuan dalam butir ini harus direncanakan dengan meninjau masing-masing komponen struktur sebagai kolom berpenampang massif yang terpisah kecuali bila digunakan analisis rasional yang memperhitungkan kondisi penjepitan ujung kolom berspasi.

40 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Tinjauan Umum Tinjauan Umum Penelitian ini dilakukan untuk menentukan jumlah klos optimum kayu LVL pada suatu dimensi panjang dalam menahan beban desak dan membandingkan hasil uji laboratorium dan teori pada tekuk LVL kayu sengon. Dimensi panjang batang ditentukan berdasarkan kelangsingannya. Jumlah klos pada tiap dimensi batang divariasi berdasarkan jarak antar klos minimum, yaitu panjang maksimum batang ganda yang mengalami kegagalan desak (crushing failure). Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental laboratorium dan analisis. Sebuah percobaan untuk mendapatkan suatu hasil yang menegaskan hubungan antara variabel-variabel yang diselidiki dilakukan dalam metode eksperimental Benda Uji Penelitian Penelitian yang berjalan saat ini menggunakan benda uji tekuk berupa batang tekan ganda LVL kayu sengon dengan variasi panjang 93,6 cm, 112,28 cm dan 146 cm yang diambil dari data penelitian sebelumnya sebagai penentuan dimensi panjang dengan beberapa variasi jumlah klos, berdasarkan Gambar 3.2 hasil uji batang ganda berspasi sebagai berikut. 29

41 30 Gambar 3.1 Benda uji Gambar 3.2 Perbandingan Kuat Tekut Teoritis Terhadap Kuat Tekuk Aktual Hasil Uji Batang Ganda Dari Grafik ditentukan dimensi panjang pada kelangsingan 50, 60 dan 77,89. Berikut variasinya :

42 31 1 jumlah klos 3 ; L = 146 cm, jarak antar klos (L1) = 69 cm 2. jumlah klos 4 ; L = 146 cm, jarak antar klos (L1) = 46 cm 3. jumlah klos 5 ; L = 146 cm, jarak antar klos (L1) = 34,5 cm 4. jumlah klos 6 ; L = 146 cm, jarak antar klos (L1) = 27.6 cm 5. jumlah klos 3 ; L = 93,65 cm, jarak antar klos (L1) = 42,83 cm 6. jumlah klos 4 ; L = 93,65 cm, jarak antar klos (L1) = 28,55 cm 7. jumlah klos 3 ; L = 112,38 cm, jarak antar klos (L1) = 52,19 cm 8. jumlah klos 4 ; L = 112,38 cm, jarak antar klos (L1) = 34,8 cm Tabel 3.1 Properti yang dimiliki oleh LVL kayu sengon Jenis Kayu Ketebalan Veneer Jumlah & Persentase Veneer Total lembaran Modulus Elastisitas Kuat geser horizontal Berat Jenis Kuat tekan sejajar serat Ply % (N/mm 2 ) (N/mm 2 ) (g/cm 3 ) (N/mm 2 ) Falcata 2,2 mm ,12 3,05 0,33 22, Variabel yang Digunakan Variabel-variabel yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari variabel bebas (independent variable) dan variabel terikat (dependent variable). Variabel bebas dalam penelitian ini adalah variasi jumlah klos batang LVL kayu sengon. Variabel terikatnya adalah gaya tekan Tahapan Metodologi Penelitian Tahapan metodologi penelitian merupakan urutan-urutan kegiatan yang dilaksanakan secara sistematis, logis dengan mempergunakan alat bantu ilmiah yang bertujuan untuk memperoleh kebenaran suatu objek permasalahan.

43 32 Secara garis besar pelaksanaan penelitian dengan tahap-tahap sebagai berikut: a. Tahap 1 : Tahap persiapan awal b. Tahap 2 : Tahap pemilihan bahan dan peralatan c. Tahap 3 : Tahap pengujian kuat tekan LVL dengan beberapa variasi jumlah klos d. Tahap 4 : Tahap analisis pengujian a. Tahap persiapan awal Semua bahan dan peralatan yang akan digunakan dalam penelitian disiapkan terlebih dahulu dalam tahap ini, antara lain; bahan, peralatan, maupun program kerja sehingga penelitian yang akan dilaksanakan dapat berjalan dengan baik dan lancar. Peralatan yang akan digunakan diperiksa sebelumnya untuk mengetahui kelayakan alat dalam pelaksanaan penelitian. b. Tahap pemilihan bahan dan peralatan Bahan utama penelitian ini adalah Laminated Veneer Lumber (LVL) kayu sengon dengan dimensi tampang 80 mm 18 mm yang telah dipilih permukaan halus, tidak mempunyai cacat fisik, dan tidak mempunyai mata kayu dengan ukuran yang disyaratkan. Peralatan yang digunakan adalah gergaji, mistar siku, busur, serta pensil atau spidol. c. Tahap pengujian kuat tekan LVL kayu sengon dengan beberapa variasi panjang Setiap batang LVL kayu sengon dengan dimensi panjang yang berbeda dilakukan pengujian tekan. Kondisi perletakan ujung kolom yang digunakan dalam penelitian ini adalah sendi-sendi. Sehingga nilai faktor panjang tekuk (Ke) adalah 1,00. Variasi

44 33 dimensi panjang benda uji digunakan untuk mendapatkan beban maksimum dan panjang tekuk. d. Tahap analisis pengujian Tahap selanjutnya setelah didapatkan hasil pengujian adalah analisis data untuk mengetahui besarnya beban maksimum dan tekuk yang terjadi. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental dan analisis. Penelitian ini akan mencari jumlah klos yang paling optimal pada Laminated Veneer Lumber kayu sengon dengan variasi jumlah klos pada masing masing batang Peralatan Penelitian Penelitian ini menggunakan peralatan meliputi : 1. Loading Frame Sebagai tempat dudukan benda uji pada saat pembebanan tekan Gambar 3.3. Kondisi Loading Frame untuk Pengujian Tekan 2. Alat Pembebanan Alat yang digunakan untuk pembebanan adalah Hidraulic Jack merk Hi-Force model HP 227 serial No.AH5614, untuk memberikan tekanan pada pengujian

45 34 tekuk secara tekan sampai batas kerutuhan sampel. Alat ini dapat memberikan tekanan sampai dengan 50 ton dengan menggunakan sistem hidraulik dan dioperasikan dengan tenaga manusia. Gambar 3.4. Kondisi Hidraulic Jack merk Hi-Force 3. Load Cell Untuk mengetahui besarnya beban yang dipikul oleh benda uji maka dipasang load cell (sel beban) selanjutnya dihubungkan dengan Transducer Indicator merk Showa type DS-1300, yang berfungsi untuk tempat pembacaan digital beban yang sedang bekerja. Gambar 3.5. load cell dan Transducer Indicator

46 35 4. Waterpass Aluminium Magnet Waterpas digunakan untuk mengatur tegak lurus batang benda uji pada dudukan dan beban (load cell). 5. Dial Indicator Alat ini berfungsi untuk mengukur simpangan atau deformasi yang terjadi pada benda uji ketika pembebanan. Pengukuran dilakukan dari arah sumbu x dan sumbu y. Gambar 3.6. Penggunaan Dial Indicator 6. Perletakan Gambar 3.7. Perletakan Benda Uji

47 Diagram Alir Penelitian Mulai Persiapan bahan dan peralatan meliputi: 1. LVL kayu sengon 5. Waterpass 2. Loading Frame. 6. Dial Gauge 3. Hidraulic jack 7. Perletakan Benda Uji 4. Load cell 8. Bandul Persiapan benda uji Laminated Veneer Lumber : 1. Permukaan halus, tidak cacat fisik. 2. Dimensi tampang 80 mm 18 mm 3. Dimensi panjang batang yang termasuk dalam batang pendek, medium dan panjang (93,65 cm, 112,28 cm, 146 cm Pengujian tekan di laboratorium dengan beberapa variasi jumlah klos Data beban kritis dan deformasi maksimum pada masing-masing variasi panjang dan jumlah klos. Analisis data hasil penelitian Membuat kesimpulan Selesai Gambar 3.8. Diagram Alir Penelitian

48 BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan Data Pengujian Data hasil pengujian yang dilakukan di laboratorium lalu dianalisis sesuai dengan ketentuan pada metode yang dipakai dalam tiap benda uji, pengujian dilakukan bertujuan untuk mendapatkan variasi optimum jumlah klos pada masing masing dimensi dalam menerima beban maksimum aktual pada batang ganda berspasi dan dilakukan perbandingan terhadap teori batang ganda. Data yang didapat dari pengujian dilakukan analisi untuk dapat mengetahui perilaku yang terjadi pada masing masing diomensi panjang dan variasi jumlah klos. Variasi panjang benda uji ditentukan berdasarkan angka kelangsingan batang tunggal sehingga didapat dimensi panjang pada batang ganda dengan kelangsingan yang sama pada batang ganda Pengujian Tekuk Batang Ganda Kayu LVL Berspasi Proses pengujian pada batang ganda kayu LVL dilakukan dengan memberikan beban aksial sentris searah serat kayu hingga mencapai batas kemampuan maksimum batang dalam menahan beban desak tersebut. Kemampuan maksimum batang ganda tersebut dalam menerima beban dapat dilihat dari kondisi batang yang mulai tertekuk dan tidak dapat menahan beban yang masih bekerja, pada keadaan tesebut diambil sebagai kemampuan maksimum batang ganda kayu LVL dalam menerima beban dan deformasi pada beban maksimum tersebut sebagai deformasi maksimum batang. Pengujian tekuk di laboratorium di awali dengan penyetingan alat seperti pada Gambar

49 38 Gambar 4.1 Setting Alat Dan Benda Uji Penelitian Berikut hasil pengujian tekuk pada benda uji btang ganda kayu LVL berspasi dengan hubungan antara penambahan beban dengan defleksi yang terjadi pada benda uji tiap dimensi panjang

50 Hasil Pengujian Tekuk Dan Defleksi Dimensi 93,65 cm Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tekuk Pada Dimensi 93,65 cm dan jumlah klos 3 SAMPEL BEBAN MAX (KN) DEFLEKSI MAX (mm) A B C Rata2 (KN) (mm) Berikut adalah grafik hubungan antara penambahan beban dengan perubahan defleksi yang terjadi pada batang ganda kayu LVL BEBAN (Kg) A B C DEFLEKSI (mm) Gambar 4.2 Hubungan Penambahan Beban Dengan Defleksi yang terjadi Pada Dimensi Panjang 936,5 mm. Dengan Jarak Antar Klos 428,3 mm dan Jumlah Klos 3

51 40 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Tekuk Pada Dimensi 93,65 cm dan jumlah klos 4 SAMPEL BEBAN MAX (KN) DEFLEKSI MAX (mm) A B C Rata2 (KN) ( mm) BEBAN (Kg) ,5 A 936,5 B 936,5 C DEFLEKSI (mm) Gambar 4.3 Hubungan Penambahan Beban Dengan Defleksi yang terjadi Pada Dimensi Panjang 936,5 mm. Dengan Jarak Antar Klos 285,5 mm dan Jumlah Klos Hasil Pengujian Tekuk Dan Defleksi Dimensi 112,38 cm Tabel 4.3 Hasil Pengujian Tekuk Pada Dimensi 112,38 mm dan jumlah klos 3 SAMPEL BEBAN MAX (KN) DEFLEKSI MAX (mm) A B C Rata2 (KN) (mm)

52 BEBAN (Kg) SAMPEL A SAMPEL B SAMPEL C DEFLEKSI (mm) Gambar 4.4 Hubungan Penambahan Beban Dengan Defleksi yang terjadi Pada Dimensi Panjang 112,38 mm. Dengan Jarak Antar Klos 521,9 mm dan Jumlah Klos 3 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Tekuk Pada Dimensi 112,38 mm dan jumlah klos 4 SAMPEL BEBAN MAX (KN) DEFLEKSI MAX (mm) A B C Rata2 (KN) (mm)

53 BEBAN (Kg) SAMPEL A SAMPEL B SAMPEL C DEFLEKSI (mm) Gambar 4.5 Hubungan Penambahan Beban Dengan Defleksi yang terjadi Pada Dimensi Panjang 112,38 mm. Dengan Jarak Antar Klos 348 mm dan Jumlah Klos Hasil Pengujian Tekuk Dan Defleksi Dimensi 146 cm Tabel 4.5 Hasil Pengujian Tekuk Pada Dimensi 1460 mm dan jumlah klos 3 SAMPEL BEBAN MAX (KN) DEFLEKSI MAX (mm) A B C Rata2 (KN) ( mm)

54 BEBAN (kg) SAMPEL A SAMPEL B SAMPEL C DEFLEKSI (mm) Gambar 4.6 Hubungan Penambahan Beban Dengan Defleksi yang terjadi Pada Dimensi Panjang 1460 mm. Dengan Jarak Antar Klos 690 mm dan Jumlah Klos 3 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Tekuk Pada Dimensi 1460 mm dan jumlah klos 4 SAMPEL BEBAN MAX (KN) DEFLEKSI MAX (mm) A B C Rata2 (KN) ( mm)

55 44 BEBAN (kg) SAMPEL A SAMPEL B SAMPEL C DEFLEKSI (mm) Gambar 4.7 Hubungan Penambahan Beban Dengan Defleksi yang terjadi Pada Dimensi Panjang 1460 mm. Dengan Jarak Antar Klos 460 mm dan Jumlah Klos 4 Tabel 4.7 Hasil Pengujian Tekuk Pada Dimensi 1460 mm dan jumlah klos 5 SAMPEL BEBAN MAX (KN) DEFLEKSI MAX (mm) A B C Rata2 (KN) ( mm)

56 SAMPEL A SAMPEL B SAMPEL C BEBAN (kg) DEFLEKSI (mm) Gambar 4.8 Hubungan Penambahan Beban Dengan Defleksi yang terjadi Pada Dimensi Panjang 1460 mm. Dengan Jarak Antar Klos 345 mm dan Jumlah Klos 5 Tabel 4.8 Hasil Pengujian Tekuk Pada Dimensi 1460 mm dan jumlah klos 6 SAMPEL BEBAN MAX (KN) DEFLEKSI MAX (mm) A B C Rata2 (KN) ( mm)

57 BEBAN (Kg) SAMPEL A SAMPEL B SAMPEL C DEFLEKSI (mm) Gambar 4.9 Hubungan Penambahan Beban Dengan Defleksi yang terjadi Pada Dimensi Panjang 1460 mm. Dengan Jarak Antar Klos 276 mm dan Jumlah Klos Perbandingan Beban Maksimum Antara Hasil Pengujian Tiap Jumlah Klos dan Teoritis Pada Batang Ganda Serta Defleksi Yang Terjadi Perbandingan Hasil Uji Batang Ganda Dimensi 936,5 mm Perbandingan beban maks dan defleksi yang terjadi dengan nilai teori dilihat pada tabel 4.10

58 47 Tabel 4.9 Perbandingan Hasil Uji Batang Ganda Dimensi 936,5 mm dan Variasi Klos Dengan Teori Batang Ganda Dimensi (mm) Kelangsingan Teoritis (KN) Beban Rata2 2 Klos (KN) Dimensi (Jarak Antar Klos) (cm) GK (42.83) 2 Segmen 3 Klos GK (28.55) 3 Segmen 4 Klos Beban Max (KN) % Kenaikan AKTUAL Beban Rata 2 Beban ,00 37,90 Aktual 2 Klos Beban (KN) 30,00 20,00 10,00 15,93 18,32 20,93 Aktual 3 Klos Aktual 4 Klos Teoritis SNI 0,00 936,5 Dimensi Panjang (mm) Gambar 4.10 Perbandingan Kuat Tekuk Batang Ganda Dengan Variasi Jumlah Klos Terhadap Teori Kuat Tekuk

59 Perbandingan Hasil Uji Batang Ganda Dimensi 112,8 cm Perbandingan beban maks dan defleksi yang terjadi dengan nilai teori dilihat pada tabel 4.11 Tabel 4.10 Perbandingan Hasil Uji Batang Ganda Dimensi 112,8 cm dan Variasi Klos Dengan Teori Batang Ganda Dimensi (mm) Kelangsingan Teoritis (KN) Beban Rata2 2 Klos (KN) Dimensi (Jarak Antar Klos) (cm) GK (52.19) 2 Segmen 3 Klos GK (34.8) 3 Segmen 4 Klos Beban Max (KN) % AKTUAL Kenaikan Beban Rata 2 Beban ,32 Aktual 2 Klos Aktual 3 Klos Beban (KN) ,52 13,03 17,84 Aktual 4 Klos Teoritis SNI ,38 Dimensi Panjang (mm) Gambar 4.11 Perbandingan Kuat Tekuk Batang Ganda Dengan Variasi Jumlah Klos Terhadap Teori Kuat Tekuk

60 Perbandingan Hasil Uji Batang Ganda Dimensi 146 cm Perbandingan beban maks dan defleksi yang terjadi dengan nilai teori dilihat pada tabel 4.11 Tabel 4.11 Perbandingan Hasil Uji Batang Ganda Dimensi 1460 mm dan Variasi Klos Dengan Teori Batang Ganda Dimensi (mm) Kelangsingan Teoritis (KN) Beban Rata2 2 Klos (KN) Dimensi (Jarak Antar Klos) (cm) GK 146 (69) 2 Segmen 3 Klos GK 146 (46) 3 Segmen 4 Klos GK 146 (34.5) 4 Segmen 5 Klos GK 146 (27.6) 5 Segmen 6 Klos Beban Max (KN) % AKTUAL Kenaikan Beban Rata 2 Beban ,00 Beban (KN) 15,00 10,00 5,00 7,09 8,53 12,32 15,60 14,69 17,02 Aktual 2 Klos Aktual 3 Klos Aktual 4 Klos Teoritis SNI Aktual 5 Klos Aktual 6 Klos 0, Dimensi Panjang (mm) Gambar 4.12 Perbandingan Kuat Tekuk Batang Ganda Dengan Variasi Jumlah Klos Terhadap Teori Kuat Tekuk