NILAI DESAIN ACUAN SAMBUNGAN DOUBLE SHEAR BALOK KAYU PELAT BAJA EMPAT JENIS KAYU PADA TIGA DIAMETER PAKU MENURUT BERBAGAI ANALISIS PENDEKATAN

Transkripsi

1 NILAI DESAIN ACUAN SAMBUNGAN DOUBLE SHEAR BALOK KAYU PELAT BAJA EMPAT JENIS KAYU PADA TIGA DIAMETER PAKU MENURUT BERBAGAI ANALISIS PENDEKATAN Oleh VIVIN ZIANNITA DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

2 NILAI DESAIN ACUAN SAMBUNGAN DOUBLE SHEAR BALOK KAYU PELAT BAJA EMPAT JENIS KAYU PADA TIGA DIAMETER PAKU MENURUT BERBAGAI ANALISIS PENDEKATAN VIVIN ZIANNITA E SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

3 RINGKASAN Vivin Ziannita. Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear Balok Kayu-Pelat Baja Empat Jenis Kayu pada T iga Diameter Paku menurut Berbagai Analisis Pendekatan. Dibimbing oleh Ir. Sucahyo Sadiyo, MS Sambungan kayu adalah sambungan yang mengikat dua atau lebih papan kayu secara bersamaan dengan menggunakan alat sambung mekanik seperti paku, baut, konektor atau menggunakan alat sambung berupa perekat struktural. T ujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh diameter paku dan berat jenis kayu terhadap kekuatan sambungan double shear pelat baja - empat jenis kayu perdagangan Indonesia. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui nilai desain acuan sambungan double shear balok kayu pelat baja empat jenis kayu pada tiga diameter paku menurut berbagai analisis pendekatan. Analisa dilakukan terhadap empat nilai yang akan dibandingkan, yaitu pada hasil pengujian yang dilakukan yang selanjutnya disebut sebagai pendekatan A, hasil penelitian Sriyanto, Manshur dan Sadiyo (2009) yang selanjutnya disebut sebagai pendekatan B, nilai-nilai yang merujuk pada literatur yang selanjutnya disebut sebagai pendekatan C, serta hasil beban total sambungan tarik yang dibagi perjumlah paku dan factor keamanan yang selanjutnya disebut sebagai pendekatan D. Sambungan dilakukan dengan menggunakan empat jenis kayu perdagangan Indonesia yaitu kayu meranti merah (Shorea leprosula), kayu mabang (Shorea pachyphylla), kayu kempas ( Koompasia malaccensis ) dan kayu bangkirai ( Shorea laevifolia ). Paku yang digunakan adalah paku dengan diameter 4.1 mm dengan panjang 10 cm, paku dengan diameter 5.2 mm dengan panjang 12.5 cm dan paku dengan diameter 5.5 mm dengan panjang 15 cm. Perhitungan nilai desain acuan sambungan double shear balok kayu pelat baja berdasarkan pada National Design Specification for Wood Contrsuction. Hasil analisa menunjukkan bahwa berat jenis kayu mempengaruhi kekuatan sambungan, semakin tinggi berat jenis kayu akan menghasilkan kekuatan sambungan yang tinggi pula. Hal ini bisa dipengaruhi oleh sifat mekanis dari kayu itu sendiri seperti keteguhan tekan maksimum sejajar seratnya. Kayu bangkirai mempunyai berat jenis yang tinggi dibandingkan tiga jenis kayu lainnya namun hasil analisa pendekatan D melihatkan bahwa nilai desain acuan sambungannya lebih rendah dibandingkan ketiga kayu lainnya. Kemudian, penggunaan paku berdiameter lebih besar menghasilkan kekuatan sambungan yang besar pula, namun hal ini tergantung pula dengan keadaan dari paku dan bahan pembuat paku tersebut. Kata kunci : Kayu, Paku, Sambungan, Double Shear, Pelat Baja.

4 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear Balok Kayu Pelat Baja Empat Jenis Kayu pada Tiga Diameter Paku menurut Berbagai Analisis Pendekatan adalah hasil karya saya sendiri di bawah bimbingan dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau kutipan dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, Agustus 2009 Vivin Ziannita NRP E

5 Judul Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi : Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear Balok Kayu Pelat Baja Empat Jenis Kayu pada Tiga Diameter Paku menurut Berbagai Analisis Pendekatan. : Vivin Ziannita : E : Teknologi Hasil Hutan Menyetujui: Dosen Pembimbing, Ir. Sucahyo Sadiyo, MS NIP Mengetahui, Dekan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr NIP : Tanggal lulus:

6 RIWAYAT HIDUP Penulis bernama lengkap Vivin Ziannita, dilahirkan di Bukittinggi, Provinsi Sumatera Barat pada tanggal 14 Januari 1988 dari pasangan Erizal dan Yefniazita. Penulis adalah anak kedua dari lima bersaudara, memiliki kakak yang bernama Edo Yefirian dan adik-adik bernama Vikry Ahmad, Nailatul Fadhillah dan Yola Sofenti. Penulis mengawali pendidikan formal di Tk Jammiyatul Hujjaj Bukittinggi, SD Negeri 15 Belakang Balok Bukittinggi pada tahun 1993 dan menyelesaikan pendidikan pada tahun Pada tahun yang sama penulis diterima di MTsN (Model) I Gulai Bancah Bukittinggi dan menyelesaikan pendidikannya pada tahun Penulis melanjutkan pendidikan ke SMUN 2 Bukittinggi dan menyelesaikan pendidikan pada tahun Pada tahun yang sama, penulis diterima menjadi mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui Program USMI dan pada tahun 2006 penulis diterima di Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Penulis aktif menjadi pengurus dan anggota Organisasi Taekwondo Institut Pertanian Bogor mulai tahun 2005 hingga Pada bulan Maret 2009 penulis melaksanakan praktek lapang di PT Toba Pulp Lestari Tbk, Porsea, Sumatera Utara. Penulis melakukan penelitian dan menyusun skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor dengan judul Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear Balok Kayu Pelat Baja Empat Jenis Kayu pada Tiga Diameter Paku menurut Berbagai Analisis Pendekatan, di bawah bimbingan Ir. Sucahyo Sadiyo, MS.

7 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, karunia serta hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear Balok Kayu Pelat Baja Empat Jenis Kayu pada Tiga Diameter Paku menurut Berbagai Analisis Pendekatan. Shalawat beriring salam semoga tetap tercurah kepada junjungan Nabi Muhammad SAW beserta keluarga sahabat dan pengikutnya sampai akhir zaman. Tujuan penyusunan skripsi ini adalah sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penulisan skripsi ini, terutama kepada: 1. Bapak Ir. Sucahyo Sadiyo, MS selaku dosen pembimbing, atas segala bimbingan dan pengarahan yang diberikan kepada penulis. 2. Ayah dan Ibu tercinta atas semua dukungan dan kasih sayang yang diberikan, baik moril maupun materil serta doa yang selalu mengalir tanpa henti kepada penulis. 3. Kakak-kakakku tercinta Edo Yefirian dan adik-adikku Vikry Ahmad, Nailatul Fadhillah dan Yola Sofenti atas kasih sayang yang diberikan, baik moril maupun materil serta doa yang selalu mengalir tanpa henti kepada penulis. 4. Prof. Dr. Ir. IGK Tapa Darma M.Sc selaku dosen penguji perwakilan dari Departemen Silvikultur, Dr. Ir. Agus Hikmat M.Sc selaku dosen penguji perwakilan dari Departemen Konservasi dan Ekowisata dan Dr. Ir. Ahmad Budiaman M.Sc selaku dosen penguji perwakilan dari Departemen Manajemen Hutan yang telah memberikan saran dan masukan untuk perbaikan skripsi ini. 5. Dony Habsoro atas do a, kasih sayang, dukungan dan semangat yang diberikan kepada penulis. 6. Seluruh Laboran dan Staf Departemen Hasil Hutan yang banyak memberikan dukungan dan bantuannya selama ini kepada penulis.

8 7. Teman-teman program studi hasil hutan angkatan 42, dan semua mahasiswa THH yang tidak bisa disebutkan satu per satu atas dukungan semangat dan kerjasamanya selama menempuh kuliah di Fakultas Kehutanan IPB. 8. Teman-teman satu bimbingan: Riva Fachrurrazi. Terima kasih atas kebersamaan dan bantuannya kepada penulis selama melaksanakan penelitian. 9. Teman-teman Regina Home: Citra Sari, Dhieka Avrillia Lantana, Vani Pravita, Ratih Esanawati dan Hamigia Zulkhair. 10. Semua pihak yang telah membantu penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu Semoga Allah SWT memberikan limpahan rahmat-nya dan membalas kebaikan semua pihak yang telah membantu penulis, baik yang tersebutkan maupun yang tidak tersebutkan. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya. Bogor, Agustus 2009 Penulis

9 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ini sebagai tugas akhir yang berjudul Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear Balok Kayu Pelat Baja Empat Jenis Kayu pada Tiga Diameter Paku menurut Berbagai Analisis Pendekatan. Karya ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan pada beberapa laboratorium, yaitu Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu serta Laboratorium Peningkatan Mutu Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor dari awal Mei hingga akhir Juli Yield Limit Equation merupakan suatu bentuk perhitungan yang menyatakan persamaan batas kekuatan yang masih dapat diterima oleh sebuah paku dengan diameter dan panjang paku tertentu. Dengan usaha ini diharapkan diperoleh nilai desain acuan sambungan double shear balok kayu pelat baja empat jenis kayu pada tiga diameter paku menurut berbagai analisis pendekatan untuk praktek konstruksi kayu di Indonesia. Akhirnya penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari sempurna. Walaupun demikian, semoga hasil-hasil yang dituangkan dalam skripsi ini bermanfaat bagi mereka yang memerlukannya. Bogor, Agustus 2009 Penulis

10 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR TABEL... iv DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR LAMPIRAN... vi BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Penelitian Hipotesis Manfaat Penelitian... 2 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sambungan Kayu Paku sebagai Alat Sambung Embedding Strength (Fe) Bentuk Kerusakan Double Shear Connections Mode Im Mode Is Mode IIIs Mode IV Gambaran Umum Jenis-Jenis Kayu yang Diuji Meranti Merah...` Mabang Kempas Bangkirai BAB III BAHAN DAN METODE 3.1 Waktu dan Tempat Alat dan Bahan Alat Bahan Metode Penelitian... 13

11 3.3.1 Pembuatan Contoh Uji Pengujian Sifat Fisis Kadar Air Kerapatan dan Berat Jenis Kayu Pengujian Sifat Mekanis Pengujian Kekuatan Lentur Paku Pengujian Pembenaman Paku Kedalam Balok Kayu Analisis Data Model Matematis BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sifat Fisis Kayu Kerapatan Kadar Air Berat Jenis Sifat Mekanis Kayu Kekuatan Lentur Paku Embedding Strength BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 40

12 DAFTAR TABEL No. Halaman 1. Kuat lentur paku untuk berbagai diameter paku bulat Model Yield Limit Equation untuk Double Shear Nilai F yb berdasarkan Ukuran Diameter Paku Faktor Reduksi, Rd Kekuatan Alat Sambung berdasarkan Berat Jenis Kayu yang Dimasuki oleh Alat Sambung Kerapatan rata rata empat jenis kayu yang diteliti Rata-rata kadar air empat jenis kayu yang diteliti Rata-rata berat jenis kayu Rata-rata nilai MOE dan MOR tiga jenis paku menurut ukuran diameternya Rata-rata kekuatan alat sambung yang masuk kedalam main member (F em ) Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear (Z) kayu Meranti Merah Pelat Baja Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear (Z) kayu Mabang Pelat Baja Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear (Z) kayu Kempas Pelat Baja Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear (Z) kayu Bngkirai Pelat Baja... 33

13 DAFTAR GAMBAR No. Halaman 1. Mode Kerusakan Im Mode Kerusakan Is Mode Kerusakan IIIs Mode Kerusakan IV Paku uji kekuatan lentur Contoh uji sifat fisis kayu (ukuran 5 cm x 5 cm x 5 cm) Plat steel untuk uji pembenaman paku kedalam balok Contoh uji pembenaman paku kedalam balok (ukuran 5.5cm x 5cm x 20cm)15 9. Pengujian Kekuatan Lentur Paku Pengujian Pembenaman Paku Kedalam Balok Diagram Batang Kerapatan Rata Rata Empat Jenis Kayu Diagram Batang Kadar Air (Kering Udara) Rata-Rata Empat Jenis Kayu Diagram Batang Berat Rata Rata Empat Jenis Kayu... 27

14 DAFTAR LAMPIRAN No. Halaman 1. Hasil Pengukuran Sifat Fisis (KA, BJ dan Kerapatan) Empat Jenis Kayu Hasil Perhitungan Yield Mode (Z) untuk Data Pendekatan A Hasil Pengukuran Sifat Fisis (KA, BJ dan Kerapatan) Kayu Kempas Hasil Pengukuran Sifat Fisis (KA, BJ dan Kerapatan) Kayu Mabang Hasil Pengukuran Sifat Fisis (KA, BJ dan Kerapatan) Kayu Meranti Merah Hasil Pengukuran Sifat Fisis (KA, BJ dan Kerapatan) Kayu Bangkirai Hasil Perhitungan Yield Mode (Z) untuk Pendekatan B Hasil Perhitungan Yield Mode (Z) untuk Data Pendekatan C Rata-rata Beban per Paku Berdasarkan Empat Macam Sesaran Hasil Perhitungan Yield Mode (Z) untuk Data Pendekatan D Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear (Z) kayu Meranti Merah Pelat Baja pada Beberapa Diameter Paku menurut Model Kerusakan Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear (Z) kayu Mabang Pelat Baja pada Beberapa Diameter Paku menurut Model Kerusakan Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear (Z) kayu Kempas Pelat Baja pada Beberapa Diameter Paku menurut Model Kerusakan Nilai Desain Acuan Sambungan Double Shear (Z) kayu Bngkirai Pelat Baja pada Beberapa Diameter Paku menurut Model Kerusakan... 74

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kayu sebagai bahan konstruksi memiliki keuntungan dibandingkan dengan bahan lain, yaitu kayu mudah untuk dikerjakan, lebih murah, cukup awet, mudah disambung dan memiliki nilai keindahan. Hal ini yang menyebabkan kayu dapat digunakan untuk pembuatan rumah, jembatan, pelabuhan, bantalan kereta api dan lain sebagainya. Kayu yang digunakan sebagai bahan konstruksi harus memiliki bentangan yang cukup panjang sedangkan kayu yang dijual di pasar sangat terbatas ukuran bentang panjangnya sehingga diperlukan suatu sambungan pada batang batang kayu untuk bisa mencapai bentang struktur yang dikehendaki. Sambungan pada suatu konstruksi merupakan titik kritis atau terlemah pada konstruksi tersebut. Titik kritis sebuah sambungan konstruksi harus mampu menerima dan menahan beban yang terjadi. Kekuatan sambungan kayu sangat dipengaruhi oleh komponen pembentuk sambungan, yaitu balok kayu yang akan disambung, alat sambung (paku atau pelat sambung) dan bentuk sambungan yang akan dibuat. Balok kayu yang digunakan dalam pembuatan sambungan akan mempengaruhi kekuatan karena adanya perbedaan sifat fisik maupun sifat mekanik dari setiap jenis kayu. Begitu pula dengan alat sambung yang digunakan, jumlah maupun ukuran alat sambung akan turut mempengaruhi kekuatan sambungan. Alat sambung yang dapat digunakan dalam penyambungan adalah berupa pelat sambung dan paku. Pelat sambung akan membentuk sambungan dengan mudah dan diharapkan dapat meningkatkan kekuatan sambungan. Paku merupakan salah satu alat sambung mekanik (mechanical joint) yang digunakan dalam membuat sambungan kayu. Keuntungan dalam menggunakan paku sebagai alat sambung adalah relatif murah dan mudah dikerjakan. Menurut Surjokusumo (1980),variabel yang digunakan untuk melihat dan menduga besarnya beban yang bekerja pada suatu sambungan adalah diameter paku, jumlah paku, dan berat jenis kayu. Berdasarkan uraian diatas, maka dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh variabel variabel diatas

16 terhadap kekuatan lentur paku dan kekuatan paku yang dibenamkan kedalam empat jenis kayu yang memiliki berat jenis yang berbeda dengan ukuran paku yang berbeda pula. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh diameter paku dan berat jenis kayu terhadap kekuatan sambungan double shear pelat baja - empat jenis kayu perdagangan Indonesia. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui nilai desain acuan sambungan double shear balok kayu pelat baja empat jenis kayu pada beberapa diameter paku menurut berbagai analisis pendekatan. 1.3 Hipotesis Hipotesis yang diajukan pada penelitian ini adalah diameter alat sambung paku dan berat jenis kayu akan mempengaruhi kekuatan sambungan double shear pelat baja - empat jenis kayu perdagangan Indonesia. Semakin besar diameter paku yang digunakan dalam penyambungan, maka kekuatan sambungan akan semakin tinggi. Serta berat jenis yang tinggi memberikan peluang kekuatan sambungan juga semakin tinggi. 1.4 Manfaat Penelitian Dengan diketahuinya beban yang mampu diterima oleh sambungan kayu dari suatu bangunan kayu, sehingga dapat memberikan keamanan bagi pekerja maupun penghuni bangunan tersebut.

17 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sambungan Kayu Penggunaan kayu sebagai bahan bangunan masih menjadi pilihan utama bagi sebagian besar masyarakat Indonesia. Hal ini mengingat lebih banyak keuntungan menggunakan kayu sebagai bahan bangunan dibandingkan dengan bahan lain, diantaranya kayu mudah dipotong, mudah disambung, mudah dikerjakan dengan alat sederhana, cukup kuat dengan berat relatif ringan, cukup awet dan memiliki estetika yang tinggi. Kekuatan suatu bangunan dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya jenis kayu yang digunakan, jenis atau macam rancang bangun dan faktor alam yang mempengaruhi (Sadiyo dan Agustina, 2004). Sambungan kayu adalah sambungan yang mengikat dua atau lebih papan kayu secara bersamaan dengan menggunakan alat sambung mekanik seperti paku, baut, konektor atau menggunakan alat sambung berupa perekat struktural. Tipe sambungan dengan alat sambung mekanik tersebut dikenal sebagai mechanical joint dan tipe sambungan dengan alat sambung perekat disebut glued joint. Sambungan paku berperan penting dalam konstruksi kayu, seperti bangunan gedung, rumah, menara ataupun jembatan. Hal ini dikarenakan struktur kayu terbuat dari komponen yang harus disambungkan secara bersama sama untuk memindahkan beban yang diterima oleh komponen kayu tersebut ( Pun, 1987 ). Tular dan Idris ( 1981 ) menyatakan bahwa pada konstruksi bangunan kayu akan timbul gaya gaya yang bekerja padanya. Sambungan merupakan titik terlemah dari suatu batang tarik, maka dalam membuat sambungan harus diperhitungkan cara menyambung dan menghubungkan kayu sehingga sambungan dapat diterima dan menyalurkan gaya yang bekerja padanya. 2.2 Paku sebagai Alat Sambung Penggunaan paku sebagai alat sambung memungkinkan untuk didapatkannya efisiensi sambungan yang tinggi yang selanjutnya dapat mengurangi penggunaan bahan konstruksi yang berlebihan serta memudahkan

18 pekerjaan pelaksanaannya. Menurut Soehendrodjati ( 1990 ) pemakaian paku sebagai alat sambung banyak digunakan, baik untuk alat sambung perabot rumah tangga, kusen, pintu, jendela maupun sambungan struktur bangunan. Beberapa keuntungan penggunaan paku adalah sebagai berikut : a. Paku merupakan alat sambung yang murah, sehingga harga struktur menjadi murah. b. Sambungan paku bersifat kaku, sesaran kecil, sehingga struktur menjadi lebih kokoh. c. Pelaksanaan pekerjaan cepat, mudah, tidak memerlukan tenaga ahli, peralatanya cukup dengan palu dan catut saja. d. Perlemahan kayu akibat sambungan paku kecil Berdasarkan PKKI-NI 61 ( 1979 ) syarat syarat dan cara perhitungan sambungan paku adalah sebagai berikut : a. Paku yang digunakan dapat mempunyai tampang melintang yang berbentuk bulat, persegi atau beralur lurus. b. Kekuatan paku tidak tergantung dari besar sudut antara gaya dan arah serat kayu. c. Ujung paku yang keluar dari sambungan sebaiknya dibengkokkan tegak lurus arah serat, asal pembengkokkan tersebut tidak akan merusak kayu. d. Apabila dalam satu baris lebih dari 10 batang paku maka kekuatan paku harus dikurangi dengan 10% dan jika lebih dari 20 batang harus dikurangi 20%. e. Pada sebuah sambungan paku, paling sedikit harus digunakan 4 batang paku. Hasil penelitian Surjokusumo et al. (1980) mengemukakan bahwa kekuatan sambungan kayu dipengaruhi oleh jenis kayu. Dengan demikian peranan jenis kayu dalam hal ini kerapatan kayu atau tebal dinding sel kayu sangat besar dalam mempengaruhi kekuatan sambungan kayu. Penelitian Surjokusumo et al. (1980) menyimpulkan bahwa semakin tinggi kerapatan kayu dan semakin banyak jumlah paku maka kekuatan sambungan akan meningkat, tetapi peningkatan ini tidak bersifat linier. Pemakaian jumlah paku yang besar pada kayu dengan kerapatan tinggi cenderung akan memperbesar perlemahan sambungan. Selanjutnya dikatakan bahwa rata rata kekuatan per paku akan meningkat dengan meningkatnya kerapatan kayu tetapi cenderung konstan dengan bertambahnya jumlah paku.

19 Menurut Pun ( 1987 ), double shear mampu menahan beban lebih besar dibandingkan bentuk single shear. Pembebanan lateral yang dihasilkan dari sambungan kayu yang menggunakan paku jauh lebih besar dibandingkan pembebanan withdrawal, sehingga dijadikan dasar dalam pembuatan sambungan yang baik. Perkembangan terakhir studi sambungan kayu dikemukakan oleh Thelandersson dan Hans (2003) dalam Sadiyo (2008). Dikatakan bahwa terdapat tiga parameter utama yang cenderung mempengaruhi kekuatan sambungan menggunakan alat sambung tipe dowel ( paku atau baut ), yaitu : a. Kemampuan lentur alat sambung. Kemampuan melentur ini sangat tergantung dari diameter dan kekuatan bahan atau alat sambungnya. b. Kemampuan melekat atau mengikat alat sambung ke dalam kayu solid atau kayu komposit. Kekuatan mengikat tersebut terutama tergantung pada kerapatan kayu dalam mencengkeram paku dan baut. Dengan demikian terdapat kaitan langsung dengan luas permukaan (diameter dan panjang) alat sambung yang masuk ke dalam kayu. c. Kekuatan withdrawal terutama pada alat sambung yang memiliki permukaan tidak halus. Kuat lentur paku menurun dengan semakin meningkatnya diameter paku. Paku baja (hardened steel nail) memiliki kuat lentur yang lebih tinggi. Kekuatan paku tergantung pada bahan baku penyusunnya (besi, baja, seng, atau alumunium). Tabel 1 Kuat lentur paku untuk berbagai diameter paku bulat Diameter Paku Kuat Lentur Paku ( F yb ) 3.6 mm 689 N/mm mm < D 4.7 mm 620 N/mm mm < D 5.9 mm 552 N/mm mm < D 7.1 mm 483 N/mm mm < D 8.3 mm 414 N/mm 2 D > 8.3 mm 310 N/mm 2 Sumber : Awaludin (2005)

20 2.3 Embedding strength (F e ) Embedding strength merupakan suatu istilah yang di pakai untuk pengujian pembenaman paku kedalam balok, disimbolkan dengan (F e ). Nilainya didapatkan dari berat jenis jika contoh ujinya berupa kayu terdapat dalam National Design Spesification of Wood Construction (2005). Jika menggunakan alat sambung yang diberi perlakuan panas pada saat pembuatan alat sambung tersebut (hot-rolled steel side member) dengan rumus (F es = 1.5 F u ) biasanya digunakan untuk membuat baut dan penggunaan alat sambung yang diberi perlakuan dingin pada saat pembuatan alat sambung tersebut (cold-formed steel side member) dengan rumus (F es = F u ) biasanya digunakan untuk membuat paku. Pada penelitian menggunakan paku, oleh karena itu nilai Fes adalah sebesar psi. F u merupakan suatu simbol untuk menggambarkan kuatnya alat sambung paku pelat baja yang digunakan untuk menentukan perhitungan nilai desain sambungan kayu (Design of Wood Structures, 2007). 2.4 Bentuk Kerusakan Double Shear Connections Sambungan double shear merupakan sambungan yang terdiri atas dua buah side member yang terletak disamping main member. Side member bisa terbuat dari kayu atau sampel kayu yang akan diuji, plat besi atau baja, dan sebagainya. Sedangkan main member pada umumnya digunakan kayu dengan berat jenis tertentu. Ada empat macam tipe kerusakan yang akan dilihat dalam penelitian ini, yaitu : Mode Im Gambar 1 Mode kerusakkan Im.

21 Beban pada mode I merupakan beban yang merata karena dalam mekanisme ini alat sambung tidak memutar atu melentur. Kekuatan sambungan pada kayu sangat sederhana dibawah beban yang merata. Kemungkinan dari mode I dapat dibandingkan pada setiap kayu anggota member dari sambungan. Sehingga, mekanisme I diklasifikasikan menjadi Mode Im dan Is. Mode Im terjadi jika kekuatan sambungan berlebihan di main member sedangkan Is terjadi jika beban terlalu besar di side member. Mode Im ini merupakan model yang memperlihatkan kerusakan pada bagian main member jika terjadi tarik berlawanan arah pada side member dengan main member, sedangkan alat sambungnya tetap (tidak rusak) Mode Is Gambar 2 Mode kerusakkan Is. Mode Is ini memperlihatkan bahwa terjadi kerusakan pada bagian side member jika terjadi tarik berlawanan arah antara side member dengan main membernya, sedangkan alat sambungnya tidak rusak. Mode Is dalam penelitian ini diduga tidak akan terjadi karena side member yang digunakan terbuat dari plat baja Mode IIIs Gambar 3 Mode kerusakkan IIIs.

22 Mode IIIs memperlihatkan kerusakan yang terjadi pada bagian paku dan side membernya, sedangkan main membernya tetap mempertahankan sambungan. Mode IIIs dalam penelitian ini diduga juga tidak akan terjadi karena side member yang digunakan dari baja. Jadi tidak mungkin terjadi kerusakan pada side membernya Mode IV Gambar 4 Mode kerusakkan IV. Mode IV merupakan model yang menggambarkan kerusakan yang terjadi pada alat sambungnya, sedangkan pada side member dan main membernya tetap (tidak rusak). 2.5 Gambaran Umum Jenis Jenis Kayu yang Diuji Meranti Merah Kayu Meranti Merah (Shorea leprosula) memiliki ciri-ciri warna kayu terasnya bervariasi dari hampir putih, coklat pucat, merah jambu, merah muda, merah kelabu, merah-coklat muda dan merah sampai merah tua atau coklat tua. Kayu gubal berwarna lebih muda dan dapat dibedakan dengan jelas dari kayu teras, berwarna putih, putih kotor, kekuning-kuningan atau kecoklat-coklatan sangat muda, biasanya kelabu, tebal 2 8 cm. Tekstur kayu agak kasar sampai kasar dan merata, lebih kasar dari meranti putih dan kuning. Arah serat kayunya agak berpadu, kadang-kadang hampir lurus, bergelombang atau sangat berpadu. Permukaan kayu licin atau agak licin dan kebanyakan agak mengkilap.

23 Kayu yang mempunyai arah serat berpadu menunjukkan gambar berupa pita pada bidang radial. Pada bidang tersebut terdapat juga gambar jari-jari, tetapi biasanya tidak jelas, karena perbedaan warna yang tidak menyolok. Pori sebagian besar soliter, sebagian kecil bergabung 2 3 dalam arah radial, kadang-kadang berkelompok dalam arah diagonal atau tangensial, diameter umumnya mikron kadang-kadang lebih dari 400 mikron, kadangkadang berisi tilosis, gom atau dammar coklat. Kayu meranti merah memiliki rata-rata berat jenis 0,52 (0,30 0,86), dengan kelas kuat III IV. Daya tahan kayu Shorea leprosula terhadap rayap kayu kering Cryptotermes cynocephalus Light termasuk kelas III (Anonim, 2009) Mabang Kayu mabang termasuk dalam kelompok meranti merah dengan nama latin Shorea pachyphylla dari suku Dipterocarpaceae. Nama lain dari kayu mabang ini adalah meranti kerucup. Penyebaran kayu ini hanya dapat dijumpai di daerah Kalimantan pada daerah tanah bergambut. Ciri umum kayu mabang antara lain, pohon besar, batang merekah dan bersisik, banir besar, dan pada umunya berdamar. Kulit luar dan dalam tebal, berurat-urat, kayu warna merah atau kemerah-merahan, gubalnya kuning pucat, isi kayu bewarna merah. Ciri anatomi kelompok kayu meranti merah ini antara lain memiliki pori yang sebagian besar soliter, sebagian kecil bergabung 2-3 dalam arah radial, kadang-kadang berkelompok dalam arah diagonal atau tangensial, diameter umumnya mikron kadang-kadang lebih dari 400 mikron, frekuensi 2-8 per mm 2, kadang-kadang berisi tilosis, gom atau damar coklat. Jari-jari hampir seluruhnya multiserat, berukuran sedang dengan lebar maksimum 75 mikron, tinggi bervariasi antara mikron, frekuensi 4-5 per mm, kadang-kadang berisi kristal Ca-oksala secara sporadic. Kayu mabang ini memiliki rata-rata berat jenis 0,77 (0,52 0,92), kelas kuat II-III dan kelas awet III. Kayu mabang dapat dipakai untuk venir dan kayu lapis, bahan konstruki (rangka, balok, galar, kaso, pintu, jendela, dinding, lantai), kayu perkapalan, peti pengepak, mebel murah, peti mati dan alat musik. Jenis kayu ini pada umumnya dapat dipaku dan disekrup dengan baik, tetapi cenderung pecah apabila menggunakan alat sambung yang cukup besar (Anonim, 2009).

24 2.5.3 Kempas Kayu kempas memiliki nama latin Koompassia malaccensis. Kayu kempas termasuk dalam family Fabaceae (Leguminosae) dengan daerah penyebaran Aceh, Bangka, Belitung, Kalimantan dan Sumatera. Nama lain dari kayu kempas adalah manggeris (Aceh, Bangka, Belitung, Kalimantan), hampas (Sumatera, Kalimantan). Ciri umum kayu kempas ini antara lain kayu teras bewarna merah seperti merah bata, bergaris garis kekuningan, mudah dibedakan dari gubal yang berwarna coklat sangat muda sampai kuning coklat muda. Memiliki tekstur kasar sampai sangat kasar. Arah serat lurus berombak sampai berpadu, permukaannya agak mengkilap, sering mempunyai kulit tersisip dan tingkat kekerasan sangat keras. Ciri anatomi kayu kempas yaitu berpori baur, beberapa soliter, sebagian besar berganda radial yang terdiri atas 2-3 pori, jumlahnya sekitar 2-6 per mm 2, diameter tangensialnya sekitar mikron, bidang perforasi sederhana. Jarijari kayu kempas tergolong sempit 1 2 seri, yang lebar 4 5 seri, jumlahnya sekitar 7 11 per mm arah tangensial dan pada bidang tangensial jari jari itu cenderung bertingkat. Sedangkan dari sifatnya, kayu kempas memiliki rata-rata berat jenis 0,95 (0,68 1,29), kelas awet III-IV dan kelas kuat I-II. Kayu kempas dapat digunakan sebagai bahan konstruksi berat, bantalan rel kereta api, tiang telepon/listrik, bangunan pelabuhan, rangka pintu dan jendela serta lantai rumah (Mandang dan Pandit, 1997) Bangkirai Kayu bangkirai memiliki nama daerah Anggelam, benuas (Kalimantan). Di negara lain seperti UK, USA, France, Spain, Italy, Serawak, Netherland, dan Jerman kayu ini disebut Bangkirai. Nama latinnya Shorea laevifolia Endert yang merupakan famili Dipterocarpaceae Daerah penyebarannya di Kalimantan. Bentuk pohonnya memiliki ketinggian hingga mencapai 40 m, panjang bebas cabang m, diameter dapat mencapai 120 cm. Kulit warna kelabu, merah atau coklat sampai merah tua, beralur dan mengelupas kecil-kecil. Warna kayu teras berwarna kuning coklat, kayu gubal coklat muda atau kekuning-kuningan. Tekstur halus sampai agak kasar. Berat jenis kayu 0.91 ( ) termasuk

25 dalam Kelas awet I Kelas kuat I II. Kembang susut kayu sangat besar. Daya retak sedang tinggi. Tempat tumbuh pada tanah liat, berpasir dan tanah podzolik. Kegunaan kayu biasanya untuk bangunan, jembatan, tiang listrik, bantalan rel kereta api, kayu perkapalan dan konstruksi berat lainnya (Anonim, 2009).

26 BAB III BAHAN DAN METODE 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian kekuatan sambungan menurut kekuatan lentur paku serta pembenaman paku ke dalam balok terhadap empat jenis kayu dilakukan selama kurang lebih tiga bulan yaitu dari bulan Mei hingga Juli Pembagian waktu didasarkan pada dua kelompok kegiatan yaitu penyiapan bahan baku dan pembuatan contoh uji untuk pembenaman paku kedalam balok yang dikerjakan kurang lebih dua bulan sedangkan pengujian dilakukan selama kurang lebih satu bulan. Penyiapan bahan baku dan contoh uji dilakukan di workshop penggergajian kayu laboratorium Peningkatan Mutu Hasil Hutan. Sedangkan pengujian contoh uji dilakukan di laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. 3.2 Alat dan Bahan Alat Alat-alat penelitian yang digunakan dalam penyiapan dan pembuatan contoh uji adalah table circular saw untuk memotong kayu menjadi balok-balok, penggaris untuk mengukur panjang bahan dan contoh uji. Alat yang digunakan untuk mengukur kadar air, kerapatan dan berat jenis kayu adalah kaliper untuk mengukur dimensi contoh uji, timbangan elektrik untuk mengukur berat contoh uji dan oven yang digunakan untuk mengeringkan contoh uji hingga kering oven. Pengujian kekuatan lentur paku dan pembenaman paku kedalam balok dilakukan dengan menggunakan alat Universal Testing Machine merk Instron series IX version Bahan Kayu yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas empat jenis kayu perdagangan Indonesia yang memiliki perbedaan kerapatan dan berat jenis. Jenis kayu yang digunakan adalah Meranti Merah, Mabang, Kempas dan Bangkirai.

27 Bagian kayu yang digunakan adalah semua bagian kayu, tidak membedakan antara kayu gubal dan kayu teras. Sebelum kayu di gunakan untuk dibuat contoh uji, terlebih dahulu kayu dikeringkan untuk mendapatkan kadar air kering udara. Alat sambung yang digunakan berupa paku yang terdiri atas tiga ukuran yaitu diameter 4,1 mm dengan panjang 10 cm; diameter 5,2 mm dengan panjang 12 cm; dan diameter 5,5 mm dengan panjang 15 cm. Gambar 5 Paku uji kekuatan lentur. 3.3 Metode Penelitian Pengujian sifat fisis kayu yang diteliti meliputi kerapatan, berat jenis, kadar air, sedangkan untuk pengujian sifat mekanik meliputi kekuatan lentur paku dan pembenaman paku kedalam balok (embedding strength). Pengujian ini menggunakan Universal Testing Machine merk Instron series IX version Pelaksanaan penelitian ini terdiri dari pembuatan dan pengujian contoh uji Pembuatan Contoh Uji Pembuatan contoh uji yang dilakukan antara lain, penyiapan bahan dan pembuatan plat modifikasi (alat bantu untuk pengujian pembenaman paku kedalam balok). Pembuatan contoh uji adalah langkah awal yang dilakukan untuk memulai pengujian. Sebelumnya, bahan berupa balok kayu gergajian terlebih dahulu dikeringkan selama satu tahun untuk mendapatkan kadar air kering udara. Contoh uji kadar air, kerapatan dan berat jenis dibuat dari kayu yang sama dengan ukuran 5 cm x 5 cm x 5 cm. Pengujian kadar air, kerapatan dan berat jenis merupakan pengujian sifat fisis yang bertujuan untuk mengetahui kadar air, kerapatan dan berat jenis dari kayu yang digunakan karena sifat fisis tersebut

28 sangat berpengaruh terhadap sifat mekanis kayu dan tidak dapat dipisahkan antara keduanya. Gambar 6 Contoh uji sifat fisis kayu (ukuran 5 cm x 5 cm x 5 cm). Pembuatan plat sebagai alat bantu dalam pengujian pembenaman paku kedalam balok sangatlah bermanfaat. Plat terbuat dari steel yang berukuran 1 cm x 14 cm x 5 cm berjumlah 2 buah yang berfungsi untuk memegang paku pada kiri kanan sample yang akan diuji. Plat ini diberi lobang seukuran diameter paku yaitu 4.1 mm, 5.2 mm dan 5.5 mm pada jarak 7.5 cm dari bagian bawah plat, kemudian antar titik tengah lobang yang satu dengan lobang yang lain berjarak 2 cm. Plat yang berfungsi untuk membenamkan paku kedalam balok uji terbuat dari steel yang berukuran 1.5 cm x 8.5 cm x 6 cm berjumlah 1 buah. Gambar 7 Plat steel untuk uji pembenaman paku kedalam balok..contoh uji pembenaman paku kedalam balok, balok dibuat dari kayu yang sama dengan ukuran 5.5 cm x 5 cm x 20 cm. Pengujian pembenaman paku kedalam balok ini merupakan pengujian sifat mekanis yang bertujuan untuk

29 mengetahui nilai F em (kekuatan alat sambung yang masuk kedalam main member), dimana alat sambung yang dimaksud adalah paku dan main member yang dimaksud adalah balok kayu. Nilai F em ini yang nantinya menjadi salah satu faktor penentu nilai Z yang akan dihitung. Gambar 8 Contoh uji pembenaman paku kedalam balok (ukuran 5.5 cm x 5 cm x 20 cm) Pengujian Sifat Fisis Kadar Air Pengujian kadar air pada contoh uji dimaksudkan untuk mengetahui berapa besar persentase kadar air yang masih terkandung di dalam kayu atau mengetahui contoh uji sudah kering atau belum. Contoh uji ditimbang beratnya untuk mengetahui berat awal (kering udara) sebelum dimasukan kedalam oven. Selanjutnya contoh uji dimasukan kedalam oven dengan suhu (103±2) C hingga mendapatkan berat konstan (kering oven). Setelah contoh uji dikeringkan dalam oven, kemudian contoh uji ditimbang kembali untuk mengetahui berat akhir (berat kering oven). Perhitungan kadar air dilakukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Keterangan : KA KU = kadar air kering udara (%) B KU = berat kering udara (g) = berat kering oven (g) B KO

30 Kerapatan dan Berat Jenis kayu Kerapatan adalah perbandingan antara berat contoh uji saat kering udara terhadap besarnya volume contoh uji tersebut. Pengujian kerapatan kayu dilakukan dengan cara menimbang contoh uji untuk mengetahui berat awal (kondisi kering udara), kemudian volume contoh uji diukur dengan mengalikan panjang, lebar dan tebalnya dengan menggunakan caliper. Nilai kerapatan contoh uji dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut: Perhitungan berat jenis banyak disederhanakan karena 1 cm 3 air beratnya tepat 1 gram. Jadi berat jenis dapat dihitung secara langsung dengan membagi berat dalam gram dengan volume dalam centimeter kubik. Dengan angka, maka kerapatan dan berat jenis adalah sama. Namun berat jenis tidak mempunyai satuan karena berat jenis adalah nilai relative. Nilai berat jenis dapat diperoleh dengan rumus berikut: Pengujian Sifat Mekanis Pengujian kekuatan lentur paku Pengujian kekuatan lentur paku adalah pengujian sifat mekanis. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine merk Instron series IX version Pengujian sifat mekanis kekuatan lentur paku tersebut dilakukan dengan memberikan beban pada arah tegak lurus melintang paku, dengan pemberian beban perlahan sampai contoh uji mengalami kerusakan. Beban tersebut merupakan beban maksimum yang dapat diterima oleh contoh uji.

31 Gambar 9 Pengujian Kekuatan Lentur Paku. Pengujian kekuatan lentur paku menghasilkan nilai Modulus of Elasticity (MOE) dan Modulus of Rupture (MOR) dengan rincian sebagai berikut : a. Modulus of Elasticity (MOE) Rumus defleksi (lendutan) pada beban terpusat (center loading): Rumus momen inersia titik berat untuk penampang lingkaran (I) maka defleksi bahan dengan penampang lingkaran dan diberi beban terpusat : sehingga Modulus of Elasticity (MOE) dapat dirumuskan : b. Modulus of Rupture (MOR) Pengujian pembenaman paku kedalam balok kayu Pengujian pembenaman paku kedalam balok adalah pengujian sifat mekanis. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine merk Instron series IX version Pengujian sifat mekanis pembenaman paku kedalam balok tersebut dilakukan dengan memberikan beban

32 pada arah melintang paku, dengan pemberian beban perlahan sampai paku terbenam dalam kayu. Beban tersebut merupakan beban maksimum yang dapat diterima oleh kayu. Gambar 10 Pengujian pembenaman paku kedalam balok. 3.4 Analisis Data Pengolahan data menggunakan program Microsoft Office Excel. Pengujian ini dimaksudkan untuk melihat perbedaan nilai desain acuan sambungan double shear balok kayu pelat baja empat jenis kayu pada beberapa diameter paku menurut berbagai analisis pendekatan. Hasil pengujian ini nantinya akan dibandingkan dengan penelitian Sriyanto dan Sadiyo (2009), Manshur dan Sadiyo (2009) dan Literatur. Hasil pengujian dalam penelitian ini dilakukan melalui pendekatan sambungan double shear paku tunggal selanjutnya dinamakan sebagai pendekatan A, untuk penelitian Sriyanto dan Sadiyo (2009) dan Manshur dan Sadiyo (2009) yang dilakukan melalui sambungan double shear paku majemuk selanjutnya dinamakan sebagai pendekatan B, untuk literatur selanjutnya dinamakan sebagai pendekatan C dan untuk hasil beban total paku pada penelitian Sriyanto dan Sadiyo (2009) dan Manshur dan Sadiyo (2009) selanjutnya dinamakan sebagai pendekatan D. Nilai pendekatan A dalam penelitian ini diolah untuk mendapatkan nilai Z (Yield Mode, kg). Nilai D (diameter paku) adalah 0.16, 0.20 dan 0.22 inchi. Kemudian nilai F yb (kekuatan lentur alat sambung, psi.) diperoleh dari hasil pengujian kekuatan lentur paku. Nilai F yb ini didapat dari nilai MOR (Modulus of Rupture) uji kekuatan lentur paku. Selanjutnya lm (panjang paku yang masuk kedalam balok kayu) adalah 2.17 inchi diperoleh dari ukuran lebar kayu yang digunakan. Nilai ls (panjang paku yang masuk kedalam pelat baja) adalah 0.59

33 inchi didapatkan dari ukuran lebar plat yang digunakan pada pengujian pembenaman paku kedalam balok. Nilai F em (kekuatan paku yang masuk kedalam balok kayu, psi.) diperoleh dari beban maksimum paku (kg) dibagi dengan luasan daerah kayu yang terbenam oleh paku (cm 2 ) pada pengujian pembenaman paku kedalam balok yang selanjutnya dikonversi kedalam psi. Nilai F es (kekuatan paku yang masuk kedalam pelat baja) adalah psi. Nilai Rd merupakan factor reduksi, nilainya dapat dilihat dalam table 4. Kemudian nilai Re diperoleh dari hasil pembagian F em denga F es. Semua aspek ini dimasukkan kedalam rumus masing-masing Yield Mode, untuk mendapatkan nilai Z (lb.) yang kemudian dikonversi kedalam (kg). Nilai pendekatan B dalam penelitian ini diolah juga untuk mendapatkan nilai Z (Yield Mode, kg). Nilai D (diameter paku) adalah 0.16, 0.20 dan 0.22 inchi. Kemudian nilai F yb (kekuatan lentur alat sambung, psi.) diperoleh dari F yb from formula pada tabel 3 yang telah dikonversi ke psi. Selanjutnya lm (panjang paku yang masuk kedalam balok kayu) adalah 2.17 inchi diperoleh dari ukuran lebar kayu yang digunakan. Nilai ls (panjang paku yang masuk kedalam pelat baja) adalah 0.59 inchi diperoleh dari ukuran lebar plat yang digunakan pada pengujian. Nilai F em (kekuatan paku yang masuk kedalam balok kayu, psi.) nilainya bisa dilihat pada table 5, nilai ini didasarkan pada berat jenis kayu yang digunakan pada penelitian Sriyanto dan Sadiyo (2009) dan Manshur dan Sadiyo (2009). Nilai F es (kekuatan paku yang masuk kedalam pelat baja) adalah psi. Nilai Rd merupakan factor reduksi, nilainya dapat dilihat dalam table 4. Kemudian nilai Re diperoleh dari hasil pembagian F em denga F es. Semua aspek ini dimasukkan kedalam rumus masing-masing Yield Mode, untuk mendapatkan nilai Z (lb.) yang kemudian dikonversi kedalam (kg). Nilai pendekatan C dalam penelitian ini diolah juga untuk mendapatkan nilai Z (Yield Mode, kg). Nilai D (diameter paku) adalah 0.16, 0.20 dan 0.22 inchi. Kemudian nilai F yb (kekuatan lentur alat sambung, psi.) didapatkan dari F yb from formula pada tabel 3 yang telah dikonversi ke psi. Selanjutnya lm (panjang paku yang masuk kedalam balok kayu) adalah 2.17 inchi diperoleh dari ukuran lebar kayu yang digunakan. Nilai ls (panjang paku yang masuk kedalam pelat baja) adalah 0.59 inchi diperoleh dari ukuran lebar plat yang digunakan pada pengujian. Nilai F em (kekuatan paku yang masuk kedalam balok kayu, psi.)

34 nilainya bisa dilihat pada table 5, nilai ini didasarkan pada berat jenis kayu yang dirujuk dari referensi. Nilai F es (kekuatan paku yang masuk kedalam pelat baja) adalah psi. Nilai Rd merupakan factor reduksi, nilainya dapat dilihat dalam table 4. Kemudian nilai Re diperoleh dari hasil pembagian F em denga F es. Semua aspek ini dimasukkan kedalam rumus masing-masing Yield Mode, untuk mendapatkan nilai Z (lb.) yang kemudian dikonversi kedalam (kg). Nilai pendekatan D berbeda dengan yang lainnya. Nilai ini diperoleh dari beban total sambungan tarik pada beberapa sesaran, yaitu sesaran 0.35 mm, 0.8 mm, 1.5 mm dan 5 mm. Nilai beban total sambungan tarik ini diperoleh dari penelitian Sriyanto dan Sadiyo (2009) dan Manshur dan Sadiyo (2009). Nilai beban total sambungan tarik pada sesaran 0.35 mm, 0.8 mm dan 1.5 mm tidak dibagi dengan factor keamanan, hanya dibagi jumlah paku saja agar mendapatkan beban untuk satu paku. Tetapi untuk beban total sambungan tarik pada sesaran 5 mm setelah dibagi jumlah paku juga dibagi dengan factor keamanan, karena diduga pada sesaran 5 mm ini paku sudah mengalami kerusakan. Nilai yang dihasilkan masih tersusun dalam masing-masing diameter dan masing-masing sesaran. Dari masing-masing diameter dan masing-masing sesaran, dipilih nilai yang paling kecil. Nilai ini dikumpulkan dalam satu diameter dan masing-masing sesaran. Nilai yang terakhir ini yang merupakan nilai Z (kg) sebagai nilai pendekatan D yang nantinya akan dibandingkan dengan nilai pendekatan A, pendekatan B dan pendekatan C. 3.5 Model Matematis Data diolah dengan menggunakan rumus Yield Limit Equation untuk double shear menurut NDS ( National Design Spesification for Wood Contruction, 2005 ). Dalam NDS, dinyatakan bahwa tipe kerusakan untuk double shear dibagi menjadi 4 model.

35 Tabel 2 Model Yield Limit Equation untuk Double Shear Yield Mode Im Double Shear Is IIIs IV Keterangan : Z = Yield limit equation (lb.) D = Diameter alat sambung (in.) F yb = Kekuatan lentur alat sambung (psi) (lihat table 3.) lm = Panjang alat sambung yang masuk kedalam main member (in.) ls = Panjang alat sambung yang masuk kedalam side member (in.) F em = Kekuatan alat sambung yang masuk kedalam main member (psi) F es = Kekuatan alat sambung yang masuk kedalam side member (psi) Rd = Faktor reduksi (lihat table 4.) k 3 = Re = Tabel 3 Nilai F yb berdasarkan Ukuran Diameter Paku Nail diameter (in.) F yb from formula (ksi) Truncated F yb used in NDS tables (ksi) Sumber : Design of Wood Structures ASD/LRFD Chapter 12. Nailed and Stapled Connections.

36 Bisa juga dengan menggunakan rumus : Tabel 4 Faktor Reduksi, Rd Ukuran Alat Sambung Model Kerusakan Faktor Reduksi, Rd 0.25 D 1 D < 0.25 Im, Is II IIIm, IIIs, IV Im, Is, II, IIIm, IIIs, IV 4 K ѳ K ѳ K ѳ 1 K D Sumber : National Design Spesification for Wood Construction Keterangan : K ѳ = (ѳ /90) Ѳ = sudut maksimum dari beban terhadap serat (0 o ѳ 90 o ) untuk berbagai macam alat sambung. D = diameter alat sambung (in.) K D = 2.2 untuk D 0.17 K D = 10 D untuk 0.17 D 0.25 Untuk F em dan F es sendiri memiliki nilai yang berbeda karena main member yang digunakan adalah balok kayu, sedangkan side membernya adalah gusset plate baja. Nilai F em sendiri dapat dilihat dalam NDS tahun 2005 berdasarkan berat jenis masing masing kayu dan untuk nilai F es dibagi menjadi dua yaitu, penggunaan alat sambung yang diberi perlakuan panas pada saat pembuatan alat sambung tersebut (hot-rolled steel side member) dengan rumus (F es = 1.5 F u ) biasanya digunakan untuk membuat baut dan penggunaan alat sambung yang diberi perlakuan dingin pada saat pembuatan alat sambung tersebut (cold-formed steel side member) dengan rumus (F es = F u ) biasanya digunakan untuk membuat paku. Pada penelitian menggunakan paku, oleh karena itu nilai F es adalah sebesar psi. Jika nilai berat jenisnya tidak terdapat dalam table 5 maka dapat menggunakan rumus :

37 Tabel 5 Kekuatan Alat Sambung berdasarkan Berat Jenis Kayu yang Dimasuki oleh Alat Sambung Berat Jenis, G Fe ( D < ¼ ) Sumber : National Design Spesification for Wood Construction Hasil perhitungan dibulatkan mendekati 50 psi. Dari semua data yang didapat diperolehlah nilai Z.

38 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sifat Fisis Kayu Sifat fisis kayu akan mempengaruhi kekuatan kayu dalam menerima dan menahan beban yang terjadi pada kayu itu sendiri. Pada umumnya kayu yang memiliki kadar air semakin rendah dibawah kadar air titik jenuh serat (TJS) yang secara teoritis ditetapkan 30%, maka kekuatan kayu akan semakin tinggi. Kerapatan atau berat jenis yang semakin rendah maka kekuatan kayu akan semakin rendah pula Kerapatan Kerapatan menunjukkan massa zat kayu per satuan volume. Nilai rata rata kerapatan dari empat jenis kayu yang diteliti dapat dilihat pada Tabel 6 Tabel 6 Kerapatan rata-rata empat jenis kayu yang diteliti Jenis Kayu Kerapatan Rata- Rata (g/cm 3 ) Meranti Merah Mabang Kempas Bangkirai Pendekatan A Pendekatan B Secara keseluruhan nilai rata-rata kerapatan empat jenis kayu tidak seragam. Kerapatan kayu tertinggi pada data pendekatan A pada kayu jenis bangkirai sebesar 0.89 g/cm 3. Hal ini juga terjadi pada data pendekatan B dimana kerapatan tertinggi terdapat pada kayu bangkirai sebesar 0.9 g/cm 3. Nilai kerapatan terendah dari kedua jenis data terdapat pada jenis kayu yang sama yaitu kayu meranti merah dimana nilainya masing-masing sebesar 0.51 g/cm 3 pada data pendekatan A dan 0.61 g/cm 3 pada data Pendekatan B. Nilai kerapatan kayu dapat menggambarkan kekuatan kayu dimana nilai tersebut berbanding lurus semakin besar nilai kerapatan suatu kayu maka semakin kuat kayu tersebut. Secara grafis nilai rata rata kerapatan kayu yang dihasilkan disajikan pada Gambar 11 dibawah dan data rata rata kerapatan kayu secara lengkap disajikan pada tabel Lampiran 1.

39 Gambar 11 Diagram batang kerapatan rata rata empat jenis kayu. Dua ciri fisis kerapatan dan berat jenis digunakan untuk menerangkan massa suatu bahan persatuan volume. Ciri-ciri ini umumnya digunakan dalam hubungannya dengan semua tipe bahan. Kerapatan didefinisikan sebagai massa atau berat persatuan volume. Berat jenis adalah perbandingan antara kerapatan kayu (atas dasar berat kering oven dan volume pada kandungan yag telah ditentukan) dengan kerapatan air pada keadaan standar (pada suhu 4ºC, air memiliki kerapatan 1 g/cm 3 ) Kadar Air Pada umumnya kekuatan kayu akan bertambah seiring dengan berkurangnya kadar air dibawah titik jenuh serat. Titik Jenuh Serat (TJS) adalah suatu titik di mana semua air cair di dalam rongga sel telah dikeluarkan tetapi dinding sel masih jenuh. Jumlah air yang ada di dalam kayu dan fluktuasi waktu akan mempengaruhi sifat-sifat fisis dan mekanis kayu tersebut. Kadar air kayu adalah berat air yang dinyatakan sebagai persen berat kayu bebas air atau kandungan air pada kayu dalam keadaan kering oven. Nilai rata rata kadar air dari empat jenis kayu tersebut dapat dilihat pada Tabel 7 Tabel 7 Rata-rata kadar air empat jenis kayu yang diteliti Jenis Kayu Kadar air Rata Rata (%) Pendekatan A Pendekatan B Meranti Merah Mabang Kempas Bangkirai