UJI KUAT LENTUR KAYU DENGAN TAMBALAN SERBUK GERGAJI, SERBUK KETAM DAN SERBUK AMPLASAN KAYU

Transkripsi

1 UJI KUAT LENTUR KAYU DENGAN TAMBALAN SERBUK GERGAJI, SERBUK KETAM DAN SERBUK AMPLASAN KAYU Flexural Strength Test Of Wood With Patches Of Sawdust, Shavings, and Powder Sandpaper Wood SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : PUJIANTO I JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013

2 HALAMAN PERSETUJUAN UJI KUAT LENTUR KAYU DENGAN TAMBALAN SERBUK GERGAJI, SERBUK KETAM DAN SERBUK AMPLASAN KAYU Flexural Strength Test Of Wood With Patches Of Sawdust, Shavings, and Powder Sandpaper Wood Disusun Oleh : PUJIANTO I Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Univesitas Sebelas Maret Surakarta Disetujui, Dosen Pembimbing I : Dosen Pembimbing II : Achmad Basuki, ST, MT Ir. Budi Utomo, MT NIP : NIP :

3 HALAMAN PENGESAHAN UJI KUAT LENTUR KAYU DENGAN TAMBALAN SERBUK GERGAJI, SERBUK KETAM DAN SERBUK AMPLASAN KAYU Flexural Strength Test Of Wood With Patches Of Sawdust, Shavings, and Powder Sandpaper Wood Disusun Oleh : PUJIANTO I Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Univesitas Sebelas Maret pada: Hari : Rabu Tanggal : 13 Februari Achmad Basuki, ST, MT NIP : Ir. Budi Utomo, MT NIP : Agus Setiya Budi, ST, MT NIP : Ir. Slamet Prayitno, MT NIP : Disahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Disahkan, Ketua Program S1 Non-Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Ir. Bambang Santosa, MT. NIP Edy Purwanto, ST, MT NIP

4 ABSTRAK PUJIANTO, 2013, Uji Kuat Lentur Kayu dengan Tambalan Serbuk Gergaji, Serbuk Ketam dan Serbuk Amplasan Kayu. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Kebutuhan akan kayu di Indonesia semakin meningkat dengan bertambahnya jumlah penduduk. Dalam hal ini terutama penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi utama, bahan mewah, maupun pelengkap. Kayu yang bermutu baik dapat mengalami penurunan kualitas, terutama dari segi kekuatan kayu. Banyak hal yang menyebabkan berkurangnya kekuatan kayu, diantaranya lubang pada kayu. Lubang pada kayu baik yang berukuran besar maupun kecil mengurangi kekuatan kayu bila digunakan sebagai bahan konstruksi. Maka dari itu timbullah suatu gagasan bagaimana cara meningkatkan kembali kualitas kayu yang sudah berkurang tersebut, dalam hal ini kuat lentur kayu. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya kuat lentur kayu yang ditambal dengan campuran serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplasan kayu dengan resin dan hardener sebagai perekat. Penelitian yang dilakukan menggunakan metode eksperimen, yaitu dengan mencampur serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplas kayu jati dengan resin dan hardener dengan perbandingan kadar hardener 100% dari resin. Sedangkan filler 75% dari serbuk kayu. Campuran yang telah tercampur merata kemudian dimasukan ke dalam kayu yang telah dilubangi untuk pengujian kuat lentur kayu. Dari penelitian yang telah dilakukan didapatkan hasil tegangan lentur kayu pada serat terluar sebagai berikut: Tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu utuh adalah 52,869 N/mm 2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu lubang atas adalah 63,213 N/mm 2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu lubang bawah adalah 69,479 N/mm 2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu lubang tengah adalah 45,634 N/mm 2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu dengan tambalan atas adalah 96,001 N/mm 2 dan 64,207 N/mm 2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu dengan tambalan bawah adalah 56,247 N/mm 2 dan 83,922 N/mm 2, tegangan lentur pada serat atas dan serat bawah balok kayu dengan tambalan tengah adalah 57,588 N/mm 2. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa tegangan lentur kayu berlubang dan kayu yang ditambal, lebih besar dari kayu utuh karena luas penampangnya lebih kecil akibat perbedaan modulus elastisitas. Kata kunci: kayu, tambalan, serbuk gergaji, serbuk ketam, serbuk amplas, resin, hardener, kuat lentur. v

5 ABSTRACT PUJIANTO, 2013, Flexural Strength Test Of Wood With Patches Of Sawdust, Shavings, and Powder Sandpaper Wood. Thesis, Civil Engineering Department of Surakarta Sebelas Maret University. Demand for the wood in Indonesia has increased with the increase of population. In this case mainly the use of wood as the main construction material, luxurious materials, or the complement. Wood of good quality can suffer decreased quality, mainly in terms strength of the wood. Many things that cause reduced strength of wood, including holes in wood. Holes in wood well large or small to reduce the strength wood when used as construction materials. Therefore arises a notion how to increase the quality again is wood that has been reduced, in this case the bending strength of wood. This research aims to find out the amount of bending strength the wood that was patched with a mixture of sawdust, shavings and sandpaper powder of wood with resin and hardener as an adhesive. The method used in this research was experimental one, namely by mixing the sawdust, shavings and sandpaper powder of teak wood with resin and hardener by comparison level of 100% hardener of the resin. Whereas a filler 75% of the wood powder. The mixture was mixed evenly later put into a wood that has been perforated for testing flexural strength of wood. Of research conducted we got the result bending stress of wood on the outermost fiber were the bending stress on fiber top and bottom of beams intact is N/mm 2, the compressive bending stress on fiber top and bottom of wooden beams above the hole is N/mm 2, the bending stress on fiber top and bottom of wooden beams under the hole is N/mm 2, the bending stress on fiber top and bottom of centre hole is N/mm 2, the bending stress on fiber top and bottom of with patches above are and N/mm 2, the bending stress on fiber top and bottom of with patches below are and N/mm 2, the bending stress on fiber top and bottom of with patches middle is N/mm 2. Of results of research concluded that the bending stress of wood perforated and wood patched, more than wood intact because broad cross-section is smaller due to differences in the modulus of elasticity. Keywords: wood, patch, sawdust, shavings, sand paper, resin, hardener, flexural strength. vi

6 KATA PENGANTAR Puji Syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah S.W.T atas segala limpahan rahmat dan hidayah-nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan skripsi yang berjudul Uji Kuat Lentur Kayu Dengan Tambalan Serbuk Gergaji, Serbuk Ketam dan Serbuk Amplasan Kayu. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan Strata-1, di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa 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 staf. 2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf. 3. Pimpinan Program S-1 Non-Reguler Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf. 4. Yang terhormat Bapak Achmad Basuki, ST, MT, Dan Bapak Ir. Budi Utomo, MT selaku Dosen Pembimbing I dan II, yang selalu memberikan arahan dan bimbingan kepada penyusun dalam penyelesaian laporan ini. 5. Tim penguji pendadaran 6. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penyusun menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran yang bersifat membangun selalu penyusun terima, demi kesempurnaan laporan skripsi yang akan datang. Surakarta, Februari 2013 Penyusun vii

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii DAFTAR NOTASI... xiv BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. TinjauanPustaka LandasanTeori Pengertian Kayu Kriteria Perencanaan Balok Kayu Mutu Kayu Sifat-sifat Kayu Kerusakan/Cacat Pada Kayu Campuran Untuk Menambal Kayu viii

8 Hasil Penelitian Campuran Serbuk Kayu BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Kriteria Metode Penelitian Umum Bahan Penelitian Peralatan Penelitian Standar dan Kualifikasi Benda Uji Tahapan Metodologi Penelitian Diagram Alir Penelitian BAB 4 ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Pengujian Data Pengujian Kadar Air dan Berat Jenis Data Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas Analisa Data Hasil Pengujian Data Pengujian Kadar Air dan Berat Jenis Kayu Data Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas Kayu Pembahasan BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix

9 1 1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara kepulauan, yang didalamnya terdapat berbagai jenis hutan. Hutan merupakan sumber daya alam yang dapat diperbarui dan mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Kayu merupakan salah satu hasil hutan yang jenisnya sangat banyak, sehingga kayu mudah didapat dan harganya relatif murah. Kayu merupakan salah satu bahan konstruksi yang mempunyai berat jenis ringan dan cukup mudah dikerjakan dengan peralatan yang sederhana. Saat ini kebutuhan akan kayu di Indonesia semakin meningkat dengan bertambahnya jumlah penduduk. Sebagai bahan dari alam, kayu dapat terurai secara sempurna sehingga tidak ada istilah limbah pada konstruksi kayu. Penggunaan kayu kini telah meluas dalam berbagai fasilitas manusia baik itu dalam skala besar maupun kecil. Dalam hal ini terutama penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi utama, bahan mewah, maupun pelengkap. Dengan semakin berkembangnya pemakaian kayu saat ini, maka persediaan kayu yang berkualitas baik semakin berkurang, imbasnya kayu dengan kualitas yang baik sulit ditemukan dan harganya menjadi mahal. Penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi bangunan disyaratkan mempunyai kekuatan tertentu, terutama pada sifat fisik dan mekaniknya. Kayu yang bermutu baik dapat mengalami penurunan kualitas, terutama dari segi kekuatan kayu. Banyak hal yang menyebabkan berkurangnya kekuatan kayu. diantaranya adalah retak dan lubang pada kayu. Lubang pada kayu baik yang berukuran besar maupun kecil sangat berpengaruh terhadap kualitas kayu bila digunakan sebagai bahan konstruksi. Terutama bila kayu tersebut memiliki lubang yang berukuran besar, luas tampang kayu akan menjadi berkurang sehingga kekuatan kayu menjadi berkurang pula.

10 2 Lubang pada kayu terjadi karena beberapa faktor, diantaranya karena faktor biotis dan faktor abiatis. Faktor biotis merupakan faktor dari alam yaitu suhu, cuaca, air tanah, kelembaban dan angin. Sedangkan faktor abiotis adalah kerusakan kayu akibat serangan rayap, jamur, dan serangga perusak lainya. Lubang pada kayu juga bisa terjadi karena faktor manusia, biasanya terjadi pada proses pengerjaanya. Dari hal tersebut diatas, maka timbulah suatu gagasan bagaimana cara meningkatkan kembali kualitas kayu yang sudah menurun tersebut. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas kayu, diantaranya adalah kuat tekan, kuat tarik kuat geser dan kuat lentur kayu tersebut. Dalam penelitian ini akan meneliti besarnya kekuatan kayu berlubang yang ditambal dengan campuran serbuk kayu dan perekat, dengan harapan tambalan tersebut dapat meningkatkan kembali kekuatan kayu, dalam hal ini kuat lentur kayu, sehingga kayu tersebut bisa digunakan kembali. Bahan yang digunakan untuk memperbaiki kayu dalam penelitian ini adalah serbuk kayu jati sisa dari penggergajian, sisa pasahan kayu (ketam) jati, sisa amplasan kayu jati dan bahan perekat berupa lem dengan merk epoxy yang terdiri dari resin dan hardener. 1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahan yaitu: Berapa besar kuat lentur kayu yang ditambal dengan campuran serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplasan kayu? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah: a. Kayu yang di pakai adalah kayu Keruing. b. Serbuk gergaji, serbuk pasahan (ketam), dan serbuk amplasan kayu yang digunakan berasal dari kayu jati. c. Perekat yang digunakan untuk membuat campuran dalam penelitian ini adalah lem epoxy yang terdiri dari resin commit dan hardener. to user

11 3 d. Penelitian ini menguji kuat lentur kayu utuh, kayu berlubang dan kayu yang ditambal. e. Benda uji untuk pengujian kuat lentur berbentuk balok dengan dimensi (5 cm x 7 cm x 50 cm). f. Lubang berbentuk persegi dengan ukuran (1,5 cm x 10 cm x 5 cm), dan berbentuk trapesium dengan ukuran ( dua sisi sejajar 10 cm dan 7 cm, lebar 5 cm, tinggi 1,5 cm) dengan kemiringan di tengah bentang pada posisi tegak. g. Komposisi campuran yang di pakai untuk menambal adalah Serbuk gergaji + ketam + filler (75% serbuk gergaji dan ketam) + hardener (100% resin) 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui besarnya kuat lentur kayu yang ditambal dengan campuran serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplasan kayu. 1.5 Manfaat Penelitian Manfat dari penelitian ini adalah: a. Dengan adanya penelitian ini, maka dapat diketahui besarnya kekuatan kayu sebelum dilakukan dan setelah dilakukan penambalan. b. Memberikan petunjuk praktis dalam penggunaan campuran untuk keperluan penambalan kayu, sehingga diharapkan tambalan tersebut mempunyai kekuatan yang hapir sama dengan kayu yang akan ditambal.

12 4 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Kayu merupakan hasil hutan dan merupakan sumber kekayaan alam, merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk digunakan sesuai dengan kemajuan teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak terdapat pada bahan-bahan lain, diantaranya memiliki kekuatan tarik dan tekan yang hampir seimbang, kayu mudah dibentuk dan diperoleh dimana saja (Dumanauw, 1993) Kayu memiliki beberapa jenis tegangan, pada jenis tegangan tertentu nilainya besar tetapi pada jenis tegangan yang lain nilainya kecil. Jenis-jenis tegangan yang berbeda tersebut berperan secara bersama-sama. Tegangan tekan akan berusaha memperpendek kayu, tegangan tarik akan memperpanjang kayu, tegangan geser akan berusaha menggeser serat-serat kayu. Biasanya kayu sering mengalami kombinasi dari beberapa tegangan di atas secara bersamaan walaupun salah satu tegangan diantaranya akan mendominasi (Ali Awaludin, 2005). Menurut Benny Puspantoro (1992), kayu sebagai bahan bangunan mempunyai sifat yang menguntungkan dan merugikan. Sifat yang menguntungkan dari kayu antara lain: a. Mudah didapat dan relatif murah harganya dibandingkan bahan bangunan lain seperti beton dan baja. b. Mudah dikerjakan tanpa alat-alat berat khusus, misalnya mudah dipotong, dihaluskan, diukir ataupun disambung sebagai suatu konstruksi. c. Bentuknya indah alami sehingga sering diexpose serat-seratnya sebagai hiasan ruang d. Isolasi panas, sehingga rumah yang banyak menggunakan bahan kayu akan terasa sejuk nyaman. e. Tahan zat kimia, seperti asam commit atau garam to user dapur.

13 5 f. Ringan sehingga mengurangi berat sendiri dari bangunan dan dapat menghemat ukuran fondasinya. g. Serba guna, artinya dapat dipakai sebagai konstruksi bangunan, seperti kudakuda atap, langit-langit, pintu jendela, tiang atau dinding, selain itu dapat juga untuk alat bantu kerja sementara seperti bekesting untuk cor beton, bouwplank, tangga kerja dan lain sebagainya. Sedangkan sifat yang merugikan dari kayu antara lain: a. Mudah terbakar dan menimbulkan api, sehingga rumah yang banyak memakai bahan kayu kalau terbakar sulit dipadamkan karena api mudah menjalar dari satu tempat ke tempat lainnya melalui bahan kayu ini. b. Kekuatan dan keawetan kayu sangat tergantung dari jenis dan umur pohonnya, sedang kayu yang ada diperdagangan sulit ditaksir umurnya. c. Cepat rusak oleh pengaruh alam, hujan/air menyebabkan kayu cepat lapuk, panas matahari menyebabkan kayu retak-retak. d. Dapat dimakan serangga-serangga kecil sepertai rayap, bubuk dan kumbang. e. Dapat berubah bentuknya, menyusut atau memuai, tergantung kadar air yang dikandungnya. Bila kandungan airnya banyak kayu akan memuai, sebaliknya kalau kering kayu akan menyusut. Kekuatan dan ketahanan terhadap perubahan bentuk suatu bahan disebut sebagai sifat mekaniknya. Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk memikul beban/gaya yang mengenainya. Ketahan terhadap perubahan bentuk menetukan banyaknya bahan yang dimampatkan, terpuntir atau terlengkung akan oleh suatu beban yang mengenainya. Sifat-sifat mekanik merupakan ciri-ciri penting produkproduk kayu yang akan digunakan untuk bahan bangunan (Haygreen, 1986). Kayu sebagai bahan konstruksi bangunan harus mampu menahan beban-beban yang bekerja dalam jangka waktu yang telah direncanakan dan mempunyai ketahanan serta kekuatan sesuai dengan perencanaannya. (Petunjuk Teknis Perawatan Benda Cagar Budaya Bahan Kayu, 2006) menyatakan bahwa perbaikan adalah upaya merawat benda cagar budaya yang telah rusak dengan cara merekat, menambal, mengisi lubang, menginjeksi, menyambung, mengganti dan menyelaraskan warna commit (kamuflase). to user

14 6 2.2 Landasan Teori Pengertian Kayu Kayu merupakan salah satu bahan material struktur yang sudah lama dikenal oleh masyarakat. Kayu merupakan hasil hutan dan akan tetap terjaga kelestarianya selama hutan dikelola dengan baik. Bila dibandingkan dengan struktur lain, kayu mempunyai berat jenis yang ringan dan dapat dikerjakan dengan peralatan yang sederhana. Sebagai bahan dari alam, kayu dapat terurai secara sempurna sehingga tidak ada istilah limbah pada konstruksi kayu Kriteria Perencanaan Balok Kayu Berdasarkan teori mekanika untuk tegangan geser balok tampang segi empat yang dibebani gaya tranfersal statik akan timbul tegangan dan ragangan internal, sebagai perilaku perlawanan balok (Thimosenko dan Gere, 2000). Untuk mencari besarnya tegangan lentur harus memperhatikan momen yang terjadi pada saat dilakukan pembebanan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.1 dan gambar P 1 2 P 1 3 L 1 3 L 1 3 L M m ax 1 6 PL Gambar 2.1 Kondisi Pembebanan dan Bidang Momen y h b (a) (b) (c) Gambar 2.2 (a) Penampang Balok, (b) Diagram Tegangan Lentur, (c) Distribusi commit Tegangan to user Geser

15 7 Perhitungan kesetimbangan statis balok tertumpu sederhana untuk kondisi pembebanan seperti pada gambar 2.1 menggunakan persamaan R A ½ P dan R B ½ P (2.1) M maks ½ P.a (2.2) Hubungan tegangan regangan terhadap perilaku balok yang dibebani beban dengan arah tranversal sumbu longitudional diperoleh: M.y s I (2.3) 1 s. I P. 6 L y (2.4) s. I P (2.5) 1 L. y 6 P. Q t (2.6) I. b dengan: s Tegangan normal akibat lentur (Mpa) M Momen lentur (Nmm) y Jarak titik tinjau dalam penampang terhadap garis netral tampang (mm) I Momen inersia penampang (mm 4 ) t Tegangan geser akibat lentur (MPa) b Lebar balok (mm) Q Momen pertama pada kedalaman yang ditinjau terhadap garis netral (mm 3 ) b. ½ h. ½ y b ½ h. ¼ h 1/8 b h Mutu kayu Berdasarkan Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu Untuk Bangunan Gedung (SNI -5, 2002), kayu di Indonesia dibagi dalam tiga mutu, yaitu mutu A, mutu B dan mutu C, dengan batasan berbagai macam cacat seperti tertera dalam Tabel 2.1

16 8 Tabel 2.1 Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu Macam cacat Kelas Mutu A Kelas Mutu B Kelas Mutu C Mata kayu: Terletak dimuka lebar Terletak dimuka sempit 1/6 lebar kayu 1/8 lebar kayu 1/4 lebar kayu 1/6 lebar kayu 1/1 lebar kayu 1/4 lebar kayu Retak 1/5 tebal kayu 1/6 tebal kayu 1/2 tebal kayu Pingul 1/10 tebal atau lebar kayu 1/6 tebal atau lebar kayu 1/4 tebal atau lebar kayu Arah serat 1 : 13 1 : 9 1 : 6 Saluran damar Gubal 1/5 tebal kayu eksudasi tidak diperkenankan Diperkenankan 2/5 tebal kayu Diperkenankan 1/2 tebal kayu Diperkenankan Lubang serangga Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tandatanda serangga hidup Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tandatanda serangga hidup Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tandatanda serangga hidup Cacat lain (lapuk, hati rapuh, retak melintang) Tidak diperkenankan Tidak diperkenankan Tidak diperkenankan Sumber: Tata Cara Perencanaan Struktur Kayu Untuk Bangunan Gedung (SNI Kayu 2002) Sedangkan penggolongan mutu kayu berdasarkan kelas kuat secara masinal (grading machine) pada kandungan air air standar (15 %) menurut SNI-5, 2002 dapat dlihat pada Tabel 2.2

17 9 Tabel 2.2 Nilai kuat acuan (Mpa) berdasarkan atas pemilahan secara masinal pada kadar air 15% Kode Ew Fb Ft// Fc// Fv Fc Mutu E ,6 24 E ,5 23 E ,4 22 E ,2 21 E ,1 20 E ,9 19 E ,8 18 E ,6 17 E ,4 16 E ,4 15 E ,2 14 E ,1 13 E ,9 12 E ,8 11 E ,6 11 E ,5 10 E ,3 9 Sumber: Konstruksi kayu, edisi kedua, Ali Awaludin dan Linggar Septhia Irawati. dengan : Ew : modulus elastisitas lentur Fc// : kuat tekan sejajar serat Fb : kuat lentur Fv : kuat geser Ft// : kuat tarik sejajar serat Fc : kuat tekan tegak lurus serat

18 Sifat-Sifat Kayu a. Sifat Fisik Kayu 1. Kadar air Kadar air adalah kandungan air yang terdapat dalam kayu, biasanya dinyatakan sebagai persen dari berat kayu kering oven (SNI ). Dalam penggunaan kayu sebagai bahan baku bangunan, kekuatan kayu dipengaruhi oleh kadar air. Semakin tinggi kadar air maka kekuatan kayu akan berkurang atau semakin rendah kekuatan kayu. Apabila kadar air dalam kayu berkurang/mengering maka kekuatan kayu akan meningkat. Oleh karena itu kandungan kadar air pada kayu perlu diketahui. Kayu yang baru saja ditebang biasanya masih mengandung banyak air, sehingga kayu perlu dikeringkan sebelum dikerjakan lebih lanjut. Kadar air akan mempengaruhi nilai kuat lentur dan modulus elastisitas. Kayu yang mempunyai kadar air rendah akan semakin kuat dari pada kayu yang kadar airnya besar. Kadar air kayu dapat dihitung dengan persamaan 2.7 ( Wg Wd ) m - x100% (2.7) W d dengan : m kadar air (%) W g berat benda uji sebelum dikeringkan (gram) W d berat benda uji setelah dikeringkan (gram) 2. Kerapatan kayu Kerapatan kayu dinyatakan sebagai berat per unit volume, pengukuran kepadatan bertujuan untuk mengetahui porositas atau persentase rongga yang terdapat pada kayu. Kerapatan dan volume bergantung pada kandungan air. Adapun cara menghitung kerapatan yaitu dengan persamaan 2.8

19 11 Wg r (2.8) V g dengan : r kerapatan kayu (kg/m 3 ) W g berat kayu basah (gram) V g volume kayu basah (gram) 3. Berat jenis Berat jenis kayu adalah perbandingan berat kayu terhadap volume air yang sama dengan volume kayu tersebut dengan menggunakan berat kayu kering sebagai dasar. Faktor tempat tumbuh dan iklim, letak geografis dan spesies dapat berpengaruh terhadap berat jenis, demikian pula letak bagian kayunya berpengaruh terhadap berat jenis kayu (Haygreen dan Bowyer, 1996). Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), kemungkinan kondisi kayu yang dipakai untuk menyatakan berat jenis adalah: a) Volume basah, yaitu volume dimana dinding sel sama sekali basah atau jenuh dengan air atau berada pada kondisi titik jenuh serat atau diatasnya. b) Volume pada keadaan seimbang, yaitu kayu pada kondisi kadar air dibawah titik jenuh serat. c) Volume kering tanur, yaitu kondisi berat konstan setelah dikeringkan dalam tanur pada suhu ± 103 C. Dengan metode perhitungan volume yang menggunakan cara pengukuran, berat jenis kayu pada kadar air m% dapat dihitung dengan persamaan 2.9 dengan : r G m m [1.000(1+ )] 100 Gm berat jenis r kerapatan kayu m kadar air (%) (2.9)

20 12 Setiap jenis kayu mempunyai berat jenis yang berbeda-beda, dikarenakan tempat tumbuh kayu yang tidak sama, umur, dan suhu udara. Berdasarkan berat jenisnya, jenis-jenis kayu digolongkan ke dalam kelas-kelas seperti dalam tabel 2.3 Tabel 2.3 Hubungan antara berat jenis kayu dengan kelas berat kayu Kelas Berat Kayu Berat Jenis Sangat berat Lebih besar dari 0,90 Berat 0,75-0,90 Agak berat 0,60-0,75 Ringan Lebih kecil dari 0,60 Sumber: Dumanauw (1993) 4. Higroskopik Kayu mempunyai sifat higroskopik, yaitu dapat menyerap atau melepaskan air atau kelembaban. Suatu petunjuk, bahwa kelembaban kayu sangat dipengaruhi oleh kelembaban dan suhu udara disekitarnya. Yang termasuk dalam sifat higroskopik kayu adalah kadar lengas kayu dan kembang susut kayu (Dumanauw, 1993). 5. Kekerasan kayu Pada umumnya terdapat hubungan langsung antara kekerasan kayu dan berat jenis kayu. Kayu-kayu yang keras juga termasuk kayu-kayu yang berat. Sebaliknya kayu ringan adalah juga kayu yang lunak (Dumanauw, 1993). b. Sifat Mekanik Kayu Sifat-sifat mekanik kayu atau kekuatan kayu adalah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari luar ialah gayagaya diluar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda. Untuk lebih jelasnya sifat-sifat mekanik dari kayu dan betapa pentingnya sifat mekanik kayu tersebut, dapat dilihat pada Tabel 2.4

21 13 Tabel 2.4 Sifat-sifat mekanik kayu yang penting Sifat-sifat A. Sifat Kekuatan Kekuatan lentur Kekuatan tekan sejajar serat Kekuatan tekan tegak lurus serat Kekuatan tarik sejajar serat Kekuatan geser sejajar serat B. Sifat Elastik Modulus elastisitas Sumber: US. Forest Products Laboratory (1974) Bagaimana atau dimana sifat ini penting Menentukan beban yang dapat dipikul suatu gelagar Menentukan beban yang dapat dipikul suatu tiang atau pancang yang pendek Penting dalam rancangan sambungansambungan antara suku-suku kayu dalam suatu bangunan dan pada penyangga gelagar Penting untuk suku bawah (busur) pada penopang kayu dan dalam rancangan sambungan antara suku-suku bangunan Sering menentukan kapasitas beban yang dapat dipikul oleh gelagar pendek Ukuran ketahanan terhadap pembengkokan, yaitu berhubungan langsung dengan kekakuan gelagar juga suatu faktor untuk kekuatan atau tiang panjang Menurut Suwarno Wiryomartono (1976), kayu bersifat anisotrop maka sifat mekaniknya ke berbagai arah serat berbeda, antara lain disebutkan: 1. Kayu lebih kuat mendukung gaya tarik sejajar serat daripada tarik menurut arah tegak lurus serat ( F t // > F t ^ ). 2. Kayu lebih kuat mendukung gaya desak sejajar serat daripada desak menurut arah tegak lurus serat (F c // > F c ^ ). 3. Kayu lebih kuat mendukung gaya tarik sejajar serat daripada gaya desak pada arah sejajar serat (F t // > F c // ). 4. Kayu lebih kuat mendukung gaya geser tegak lurus arah serat daripada geser searah arah serat ( F v ^ > F v // ). 5. Kayu mempunyai dukungan lentur yang lebih besar daripada dukungan desak.

22 14 Adapun sifat-sifat mekanik yang ditinjau dalam penelitian ini, yaitu: a) Kuat Lentur Kuat lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban-beban mati maupun hidup selain beban pukulan yang harus dipikul oleh kayu tersebut (Dumanauw, 1990). Untuk mencari besarnya kuat lentur perlu diperhatikan momen yang terjadi pada pembebanan. Gambar 2.3 berikut ini menggambarkan bidang geser dan bidang momem yang terjadi akibat bekerjanya beban pada balok kayu. 1 2P 1 2P q a 1 3L a 1 3L a 1 3L Ls SFD BMD M max Gambar 2.3 Kondisi pembebanan beserta diagram bidang geser dan momen Dari gambar 2.3 dapat dilihat bahwa momen mencapai maksimum pada tengah bentang, keat lentur yang dicari adalah kuat lentur yang terjadi pada momen maksimum, sehingga persamaan yang digunakan adalah persamaan 2.10 Kuat lentur (F b ) Dengan : M. y I æ 1 2 yç qls è 8 I P ö + a 2 ø (N/mm 2 ) (2.10) P beban maksimum (N) M momen maksimum (N.mm) Ls jarak tumpuan (mm) I momen inersia penampang(mm 4 ) q berat sendiri (N/mm) y ordinat titik berat (mm) a jarak (1/3 L s )

23 15 b) Modulus Elastisitas Modulus elastisitas merupakan sifat elastik kayu yang penting sebagai ukuran ketahanan kayu terhadap perpanjangan apabila kayu mengalami tarikan, atau pemendekan apabila kayu mengalami tekanan selama pembebanan berlangsung dengan kecepatan pembebanan konstan. Dalam hal ini yang menjadi tolak ukur adalah besaran modulus elastisitas. Menurut Felix Yap (1964) pada pembebanan tekan biasanya kayu bersifat elastis sampai batas proposional. Terhadap tarikan, sifat-sifat elastisitas untuk kayu tergantung dari keadaan lengas. Kayu yang berkadar lengas rendah memperlihatkan batas elastisitas yang agak rendah sedangkan kayu yang berkadar lengas tinggi terdapat perubahan bentuk yang permanen pada pembebanan. Berdasarkan penelitian kekuatan tarik kayu lebih tinggi daripada kekuatan tekan yaitu 2 3 kali lebih besar. Gambar 2.4 berikut ini menggambarkan perubahan bentuk kayu atau defleksi yang terjadi akibat bekerjanya beban pada balok kayu. 1 2P 1 2P q a 1 3 L a1 3 L a1 3 L Ls Gambar 2.4 Kondisi pembebanan dan defleksi yang terjadi Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa defleksi maksimum terjadi ditengah bentang, dan untuk mencari modulus elastisitas berdasarkan defleksi maksimum dapat dihitung dengan persamaan 2.11

24 16 Modulus Elastisitas (E) è 2 ø 2 2 ( 3L - 4a ) æ P ö ç a 4 5qLs s + (N/mm 2 ) (2.11) 24. I. d 384. I.d dengan : P beban maksimum (N) I momen inersia (mm 4 ) Ls jarak tumpuan (mm) d defleksi balok (mm) q berat sendiri (N/mm) a jarak 1/3 L Perhitungan modulus elastisitas juga dapat dilakukan dengan menggunakan rumus estimasi. Perhitungan modulus elastisitas lentur (E w ) dapat menggunakan persamaan E w 16500G 0.7 Mpa. (2.12) dimana: G berat jenis pada kadar air 15 % G b ( 1-0,133. Gb ) (2.13) G b berat jenis dasar G m ( 1+ 0,256a. Gm ) (2.14) a ( 30- m) 30 (2.15) c. Sifat Kimia Kayu Komponen kimia di dalam kayu mempunyai arti yang penting, karena menentukan kegunaan suatu jenis kayu dan digunakan untuk memebedakan jenisjenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu terhadap serangan makhluk perusak kayu. Selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal (Dumanauw, 1993) Senyawa-senyawa hasil pirolisis serbuk kayu jati mengandung p-guaiakol, 2 metoksi 4 propenil fenol, 2 metoksi 4 metil fenol, 3,4,5 trimetoksi toluene dan 1,3 dimetoksi siringol (Fatimah & Nugraha commit Jaka, to user 2005)

25 Keruskan/Cacat Pada Kayu Cacat atau kerusakan kayu dapat mengurangi kekuatan dan bahkan kayu yang cacat tersebut tidak dapat dipergunakan sebagai bahan konstruksi. Cacat kayu yang sering terjadi adalah retak, mata kayu, dan kemiringan serat. Retak pada kayu terjadi karena proses penyusutan akibat penurunan kadar air (pengeringan). Mata kayu merupakan sambungan cabang pada batang utama kayu. Pada mata kayu ini terjadi pembelokan arah serat, sehingga kekuatan kayu menjadi berkurang. Untuk keperluan konstruksi, dihindari penggunaan batang kayu yang memiliki mata kayu. Kemiringan serat menunjukkan sudut miring serat kayu. Kemiringan serat pada batang kayu terjadi disebabkan tidak sesuainya sumbu batang kayu dengan sumbu pohon pada saat pemotongan atau penggergajian (Ali Awaludin, 2005). Cacat kayu dibagi kedalam dua bagian, yakni pertamacacat yang ditimbulkan dari pengaruh lingkungan sepanjang pohon itu hidupantara lain penyimpangan bentuk pohon, serat terpilin, kayu reaksi (kayu tekandan kayu tarik), pertumbuhan lingkar tahun yang abnormal, warna yangabnormal dan lain-lain. Kelompok cacat kedua adalah cacat yang disebabkanoleh pertumbuhan alami seperti mata kayu dan empelur. (Bearly, 2001) Penyimpangan atau abnormalitas dari struktur normal dalam kayu tidak diperhatikan apabila kayu dianggap sebagai bagian dari organisme hidup dan sebagai subjek yang dipengaruhi oleh berbagai faktor sepanjang hidupnya. Namun ketika kayu dilihat dari sudut pandang sebagaibahan baku maka abnormalitas dalam struktur kayu sangat diperhatikan karena dapat menurunkan nilai fungsinya. Abnormalitas tersebut biasa dikenal dengan sebutan cacat kayu. (Karlinasari, 2006) Karlinasari (2006), menyatakan bahwa Cacat kayu (defect) adalah penyimpangan atau kelainan pada kayu yang dapat mempengaruhi mutu kayu. Berdasarkan penyebabnya cacat kayu dapat dibagi menjadi :

26 18 1. Cacat alami (natural defects), karena lingkungan dan serangan makhluk biologis. Contohnya mata kayu (knots), kantung damar (pitch poket), saluran damar (resin streaks), cacat mineral, kayu reaksi, dan fungi. 2. Cacat badan yaitu penyimpangan atau kelainan yang terdapat pada keempat sisi kayu dan bukan merupakan cacat bentuk. Contonya adalah mata kayu (knots), retak (checks), pecah (shakes), dan lubang serangga 3. Cacat bontos yaitu penyimpangan atau kelainan yang terdapat pada bagian bontos kayu dan bukan merupakan cacat bentuk dan cacat badan. Contohnya adalah hati kayu. Persyaratan cacat adalah cara persyaratan mutu berdasarkan kepada jenis, jumlah, dan atau besarnya cacat maksimal yang diperkenankan, dengan memperhatikan lokasi dan hubungannya dengan cacat-cacat lain. Beberapa deinisi cacat yang sesuai acuan normatif Standar Nasional Indonesia (SNI ), antara lain : 1. Alur adalah suatu lekukan pada permukaan batang kayu 2. Buncak-buncak (Bc) adalah cacat kayu berupa benjolan atau bukan benjolan > 3 titik pada badan kayu bundar tetapi tidak berupa mata kayu yang mempengaruhi permukaan. 3. Gabeng (Gg) merupakan keadaan kayu yang menyerupai rapuh yang dapat dilihat pada bontos kayu. 4. Gerowong (Gr) : lubang besar pada bontos kearah panjang kayu, baik tembus maupun tidak tembus tanpa atau dengan tanda-tanda pembusukan. 5. Gubal (Gu) adalah bagian dari kayu yang terdapat diantara kulit dan kayu teras, pada umumnya berwarna lebih terang dari kayu terasnya serta kurang awet. 6. Kebundaran adalah bentuk kayu yang ditetapkan dengan cara membandingkan diameter terkecil dengan diameter terbesar pada setiap bontosnya dalam persen 7. Kesilindrisan merupakan bentuk kayu yang ditetapkan dengan cara membandingkan selisih dp dan du dengan panjang kayu dalam persen.

27 19 8. Kunus adalah cacat pada bontos kayu berupa cabang akibat dari kesalahan teknis menebang. 9. Mata kayu (Mk) adalah bekas cabang atau ranting pada permukaan kayu dengan penampang lintang berbentuk bulat atau lonjong. 10. Pakah : bontos kayu dipotong pada pertemuan antara 2 (dua) cabang ditandai dengan adanya 2 (dua) hati dan terpisahnya lingkaran tumbuh. 11. Pecah belah (Pe/be) adalah terpisahnya serat kayu melebar sehingga merupakan celah dengan lebar 2 mm atau lebih dan menembus teras. 12. Pecah banting (Pebt) adalah pecah yang tidak beraturan terjadi pada waktu penebangan. 13. Pecah busur (Pb) adalah pecah yang sejajar dengan busur bontos kayu atau searah dengan lingkaran tumbuh sehingga merupakan busur lingkaran setengah lingkaran. 14. Pecah gelang (Pg) adalah pecah yang sejajar dengan busur bontos kayu atau searah dengan lingkaran tumbuh sehingga merupakan busur lingkaran > setengah lingkaran. 15. Pecah hati adalah terpisahnya serat dimulai dari hati memotong terhadap lingkaran tumbuh. 16. Pecah lepas adalah akibat bagian dari badan kayu yang hilang / lepas ke arah ke arah memanjang. 17. Pecah slemper adalah pecah sejajar pada bontos yang tidak menembus badan kearah memanjang, tetapi sebagian kayunya masih menyatu Campuran Untuk Menambal Kayu a. Serbuk Kayu Serbuk kayu adalah sisa dari proses pengerjaan kayu. Serbuk kayu yang dihasilkan dari proses pengerjaan biasanya terkumpul dalam jumlah yang banyak dan tidak terbuang sia-sia. Pemanfaatan serbuk kayu di Indonesia belum begitu banyak selain untuk bahan kerajinan dan bahan bakar. Produksi total kayu gergajian Indonesia mencapai 2,6 juta m 3 per tahun (Forestry Statistics of Indonesia 1997/1998). Dengan asumsi bahwa jumlah limbah yang

28 20 terbentuk 54,24 % dari produksi total maka dihasilkan limbah penggergajian sebanyak 1,4 juta m 3 per tahun. Angka ini cukup besar karena mencapai sekitar separuh dari produksi kayu gergajian Bahan campuran yang dipakai pada penelitian ini adalah sebuk sisa penggergajian, pengetaman kayu dan serbuk amplasan kayu. Jenis kayu yang digunakan adalah jenis kayu jati. Serbuk kayu sebagai bahan dasar material pembuatan sampel dalam penelitian ini dibedakan menjadi tiga macam, yaitu 1. Serbuk Gergaji Yaitu serbuk yang berasal dari sisa pengergajian kayu. 2. Sisa Pasahan Kayu (Ketam) Yaitu serbuk yang berasal dari sisa pemasahan kayu, tekstur serbuk ini lebih kasar dan lebih besar dari serbuk gergaji. 3. Sisa Amplasan Yaitu sebuk yang berasal dari sisa pengamplasan/penghalusan pemukaan kayu, tektur serbuk ini sangat halus sehingga sangat cocok sebagai pengisi (filler). b. Perekat Dalam penelitian ini perekat yang digunakan adalah lem epoxy. Lem epoxy terdiri dari dua macan komponen yaitu komponen perekat (resin) dan komponen pengeras (hardener). Komponen resin adalah cairan bening tidak berbau, lebih cair dibandingkan dengan hardener yang berwarna kuning transparan dan liat. Keunggulan dari perekat ini adalah sebagai berikut: 1. Lem tidak menyusut dan mengisi rongga rongga pada lubang kayu. 2. Tahan terhadap air dan beberapa bahan kimia. Dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya bahwa, 90 gram campuran serbuk kayu membutuhkan kadar resin 97 cc (Nikho Sunartanto, 2012) Hasil Penelitian Campuran Serbuk Kayu Hasil penelitian kuat tekan dan kuat tarik campuran antara serbuk gergaji, serbuk ketam dan serbuk amplas kayu commit jati dengan to user lem epoxy sebagai bahan untuk

29 21 menambal kayu yang berlubang (Nikho Sunartanto, 2012), dan hasil pengujian kuat tekan, kuat lekat dan kuat geser yang dilakukan sebelumnya dengan menggunakan serbuk kayu jati dan perekat yang sama yaitu, resin dan hardener dengan merk epoxy. Pengujian yang dilakukan menggunakan beberapa perbandingan yaitu, variasi kadar filler 25%, 50% dan 75%, sedangkan variasi kadar hardener 75% dan 100%. Berdasarkan hasil pengujian didapat campuran yang mempunyai kuat tarik paling tinggi adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 50% (TSM - F50/H100), dengan nilai kuat tarik sebesar 9,31 MPa. Sedangkan benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CST F75/H100), dengan nilai kuat tekan sebesar 6,03 MPa hanya mempunyai selisih yang tidak terlalu besar dengan (CST F50/H100). Berdasarkan hasil pengujian didapat campuran yang mempunyai kuat tekan paling tinggi adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 25% (CST - F25/H100), dengan nilai kuat tekan sebesar 31,79 MPa, sedangkan benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CST F75/H100), dengan nilai kuat tekan sebesar 29,66 MPa hanya mempunyai selisih yang kecil dengan (CST - F25/H100). Campuran yang mempunyai modulus elastisitas paling tinggi adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CST F75/H100), dengan nilai modulus elastisitas sebesar 388,30 MPa. Berdasarkan hasil pengujian didapat campuran yang mempunyai kuat geser paling tinggi adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CSG - F75/H100), dengan nilai kuat tarik sebesar 18,42 MPa. Berdasarkan hasil pengujian didapat campuran yang mempunyai kuat lekat paling tinggi adalah benda uji dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CSK - F75/H100), dengan nilai kuat tarik sebesar 8,94 MPa. Berdasarkan hasil pengujian tersebut maka campuran yang digunakan untuk menambal kayu adalah campuran dengan kadar hardener 100% dan kadar filler 75% (CSG - F75/H100).

30 22 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Kriteria Metodologi Penelitian Umum Dalam suatu penelitian ada dua macam metode yaitu kuantitatif dan kualitatif. Metode penelitian kuantitatif adalah metode penelitian yang dipakai untuk meneliti pada populasi atau sampel yang spesifik, teknik pengambilan sampel biasanya dikerjakan dengan random, pengumpulan data menggunakan instrumen penelitian, kajian data berbentuk kuantitatif/statistik dengan tujuan untuk menguji hipotesis yang sudah ditetapkan. Sedangkan metode penelitian kualitatif adalah metode penelitian yang digunakan untuk meneliti pada kondisi objek yang alamiah (sebagai lawannya adalah eksperimen) dimana peneliti adalah sebagai instrument kunci, pengambilan sampel dan data dilakukan secara sengaja, teknik pengumpulan data dilakukan dengan gabungan analisis data bersifat induktif / kualitatif, dan hasil penelitian kualitatif lebih menekankan pada makna daripada generalisasi. Sebagai karya tulis ilmiah, metodologi penelitian perlu ditentukan terlebih dahulu. agar penelitian yang dilakukan dapat berjalan secara sistematis dan dari penelitian yang dilakukan memperoleh data yang akurat. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode kuantitatif atau eksperimen. Penyajian data hasil penelitian ini berupa diagram atau grafik. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kuat lentur sampel yang terbuat dari balok kayu yang berlubang yang ditambal dengan campuran serbuk kayu dengan perekat resin dan hardener, yang nantinya akan digunakan sebagai bahan perbaikan kayu.

31 Bahan Penelitian a. Kayu Kayu digunakan untuk sampel adalah kayu keruing karena kayu keruing mudah didapat di pasaran dengan harga yang cukup terjangkau, kayu keruing yang digunakan sebagai sampel penelitian berukuran 5/7 x 50 cm, dengan jarak antar tumpuan 45 cm. b. Serbuk Kayu Bahan material yang digunakan sebagai bahan sampel berasal dari serbuk kayu jati. Serbuk kayu ini diperoleh dari sisa pengolahan kayu, yaitu serbuk sisa penggergajian, serbuk sisa pemasahan dan serbuk sisa pengamplasan. Alasan dipilihnya serbuk kayu jati ini karena kayu tersebut termasuk jenis kayu dengan mutu baik dan selain itu serbuk kayu dengan jenis ini mudah diperoleh. c. Perekat Bahan perekat dalam penelitian ini menggunakan lem epoxy yang terdiri dari dua macam konponen yaitu resin sebagai komponen perekat dan hardener sebagai bahan pengeras serbuk kayu. Alasan dipilihnya lem epoxy karena lem jenis ini memiliki daya rekat yang kuat dan lebih cepat mengeras Peralatan Penelitian Peralatan yang digunakan dalam penelitian dibedakan menjadi tiga kelompok yaitu : a. Peralatan Pembuatan Benda Uji Peralatan yang digunakan untuk pembuatan benda uji terdiri dari meteran, gergaji, pahat, siku-siku besi, spidol, mistar, gelas ukur, timbangan, gelas ukur, skrap, palu, alat pencampur material perekat dan serbuk kayu.

32 24 b. Peralatan Pengujian Sifat Fisik Kayu 1. Oven, digunakan untuk mengeringkan kayu saat pengujian kadar air. 2. Timbangan dengan ketelitian 0,5 gram, digunakan untuk pengukuran berat benda uji dalam pengujian kerapatan dan kadar air kayu pada saat uji pendahuluan. 3. Jangka sorong dengan ketelitian 0,05 mm, digunakan untuk mengukur kayu benda uji pendahuluan. c. Peralatan Untuk Pengujian Balok Kayu 1. Loading Frame Alat ini digunakan untuk menguji kuat lentur benda uji kayu. Loading Frame brupa portal segi empat yang terbuat dari baja dengan balok portal yang dapat diatur ketinggianya dan berdiri diatas lantai. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.1 Gambar 3.1 Loading frame 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 lentur secara tekan sampai batas kerutuhan sampel. Alat ini dapat memberikan tekanan sampai dengan 50 ton dengan menggunakan sistem hidraulik dan dioperasikan dengan tenaga manusia. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.2

33 25 Gambar 3.2 Hidraulic jack dan Hidraulic pump 3. Load cell dan Transducer Indicator Alat ini digunakan 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. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.3 Gambar 3.3 Load cell dan Transducer indicator

34 26 4. Dial Indicator Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya lendutan yang terjadi saat pengujian. Kapasitas alat ini adalah 50 mm dengan ketelitian 0,01 mm. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.4 Gambar 3.4 Dial indicator Standar dan Kualifikasi Benda Uji a. Pembuatan benda uji, yaitu membuat benda uji yang berasal dari balok kayu keruing berukuran 5 cm x 7 cm x 50 cm yang di berikan lubang berbentuk persegi dengan ukuran (1,5 cm x 10 cm x 5 cm), dan berbentuk trapesium dengan ukuran ( dua sisi sejajar 10 cm dan 7 cm, lebar 5 cm, tinggi 1,5 cm) dengan kemiringan dan campuran antara serbuk kayu jati dengan perekat yang dimasukan kedalam balok kayu yang berlubang tersebut. b. Berdasarkan dari standar dan kualifikasi benda uji jumlah sampel yang digunakan berupa benda uji kayu keruing dengan jumlah 21 buah, dengan klasifikasi seperti dalam Tabel 3.1

35 27 Tabel 3.1 Bahan penelitian untuk pengujian kuat lentur kayu Keruing. Jenis Benda Uji Kode Dimensi Jumlah Benda Uji (cm) Benda Uji BU - 1 Balok Kayu Utuh BU - 2 5/7 x 50 3 BU - 3 BLA - 1 Balok Kayu Lubang Atas BLA - 2 5/7 x 50 3 BLA - 3 BLB - 1 Balok Kayu Lubang Bawah BLB - 2 5/7 x 50 3 BLB - 3 BLT - 1 Balok Kayu Lubang Tengah BLT - 2 5/7 x 50 3 BLT - 3 BTA - 1 Balok Kayu Tambalan Atas BTA - 2 5/7 x 50 3 BTA - 3 BTB - 1 Balok Kayu Tambalan Bawah BTB - 2 5/7 x 50 3 BTB - 3 BTT - 1 Balok Kayu Tambalan Tengah BTT - 2 5/7 x 50 3 BTT - 3 Keterangan: 1. BU : Balok Kayu Utuh 2. BLA : Balok Kayu Lubang Atas 3. BLB : Balok Kayu Lubang Bawah 4. BLT : Balok Kayu Lubang Tengah 5. BTA : Balok Kayu Tambalan Atas 6. BTB : Balok Kayu Tambalan Bawah 7. BTT : Balok Kayu Tambalan Tengah

36 Tahapan Metodologi Penelitian Tahapan meodologi penelitian merupakan urutan-urutan kegiatan yang dilaksanakan secara sistematis, logis dengan mempergunakan alat bantu ilmiah yang bertujuan untuk memperoleh kebenaran suatau objek permasalahan. Secara garis besar pelaksanaan penelitian dengan tahap-tahap sebagai berikut: a. Tahap I : Tahap persiapan awal. b. Tahap II : Tahap pemeriksaan kadar air. c. Tahap III : Tahap pembuatan benda uji d. Tahap IV : Tahap pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas. e. Tahap V : Tahap analisa data dan pembahasan. f. Tahap VI : Tahap pengambilan kesimpulan dan saran. a. Tahap Persiapan Awal Tahap persiapan merupakan tahap untuk mempersiapkan segala sesuatu yang terkait dengan masalah penelitian yang akan dilakukan, baik yang menyangkut bahan maupun peralatan penelitian sehingga penelitian akan berjalan lancar. Bahan utama penelitian ini adalah balok kayu keruing dengan dimensi (5/7 x 50 cm) yang telah dipilih batang lurus dan bebas dari mata kayu, serbuk kayu jati dan perekat yaitu lem epoxy. Peralatan yang digunakan adalah alat uji utama dan peralatan pembantu, seperti yang telah disebutkan di atas. Peralatan yang akan digunakan diperiksa sebelumnya untuk mengetahui kelayakan alat dalam pelaksanaan penelitian. b. Tahap Pemeriksaan Kadar Air Sebelum Pengujian Menimbang serbuk kayu jati yang telah dipilih dengan berat tertentu kemudian dikeringkan dengan cara dioven, tujuan dari proses pengeringan ini adalah untuk menghilangkan kandungan air dalam serbuk kayu supaya sampel tidak mengalami kembang susut. Setelah dikeringkan serbuk kayu tersebut kemudian ditimbang kembali. Selisih antara berat serbuk sebelum dan sesudah dioven tadi kemudian dibandingkan dengan berat serbuk sebelum dioven, hasil dari perbandingan itulah kadar air yang terkandung dalam serbuk. Pemeriksaan kadar air ditujukan untuk mengetahui kadar kandungan air dalam kayu dan serbuk kayu.

37 29 Untuk kayu yaitu dengan cara diangin-anginkan terlebih agar diperoleh kayu keruing yang kering udara. Kayu keruing yang telah mencapai kering udara kemudian diperiksa kadar airnya di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS agar kayu tersebut memenuhi syarat kadar air antara 12% - 18% atau rata-rata 15%. sehingga kayu keruing dapat dipakai untuk benda uji. Pengujian kadar air kayu dilakukan dengan menggunakan oven, jangka sorong dan timbangan. Untuk lebih jelasnya, bentuk sampel uji kadar air kayu dapat dilihat pada gambar mm 25 mm 25 mm Gambar 3.5 Benda uji kadar air kayu Untuk mengetahui kadar air dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Memotong kayu dengan ukuran kira-kira 25 mm x 25 mm x 25 mm, kemudian kayu tersebut dihitung volumenya dan ditimbang, sehingga di dapat berat awal (W g ). 2. Potongan kayu di keringkan dalam oven selama 24 jam dengan suhu C. 3. Setelah 24 jam kayu diambil dan ditimbang beratnya, sehingga didapat berat kayu setelah kering oven (W d ). 4. Kadar air dan berat jenis dapat dihitung dengan persamaan Untuk lebih jelasnya proses pemeriksaan kadar air dapat dilihat pada gambar 3.6

38 30 Mulai Pemilihan kayu dan serbuk kayu: Ukuran kayu 5/7 x 50 cm Batang lurus dan tidak ada mata kayu atau cacat Memilih serbuk kayu jati Kayu diangin-anginkan agar mencapai keadaan kering udara Pemeriksaan kadar air di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS Tidak Kayu memenuhi syarat kadar air antara 12% - 18% atau rata-rata 15% Ya Pembuatan benda uji Selesai Gambar 3.6 Bagan alir pemeriksaan kadar air sebelum pembuatan benda uji c. Tahap Pembuatan Benda Uji Siapkan balok kayu keruing, serbuk kayu dan perekat. Kayu keruing dipotong dengan menggunakan gergaji dengan ukuran 5/7 x 50 cm, kemudian pada permukaan kayu dilukis dengan pensil sehingga membentuk gambar sesuai ukuran yang direncanakan untuk membuat lubang. Setelah itu membuat lubang dengan menggunakan pahat sesuai dengan ukuran yang sudah dibuat usahakan permukaan kayu dalam lubang tersebut halus dan rata. Setelah lubang selesai dibuat dilanjutkan dengan pembuatan campuran serbuk kayu dan perekat sebagai material pengisi lubang.

39 31 Dari pengujian yang dilakukan sebelumnya, jika satu sampel dengan volume 282 cm 3 membutuhkan serbuk kayu 118 gram. Maka kebutuhan serbuk kayu untuk satu sampel lentur yang mempunyai lubang ditengah dengan volume 1,5 cm x 10 cm x 5 cm 75 cm 3 adalah (118/282) x 75 31,383 gram. Dalam hal ini kami mengambil contoh untuk membuat benda uji dengan kadar hardener 100% dan filler 75%. Untuk membuat sampel yang berjumlah 3 buah, total serbuk kayu yang digunakan adalah sebanyak 31,383 x 3 95 gram, dengan rincian sebagai berikut, filler (serbuk amplas) yang dibutuhkan sebanyak 75% x gram. Serbuk gergaji dan ketam yang dibutuhkan adalah masing-masing sebanyak (95 72)/2 12 gram. Untuk serbuk ketam, sebelum dicampur diremukan terlebih dahulu hingga berukuran kira-kira 0,5 x 0,5 cm agar ukuranya lebih seragam. Dari penelitian yang dilakukan sebelumnya, untuk 1 gram campuran serbuk kayu membutuhkan kadar resin 1,08 cc, maka kadar resin 95 x 1,08 cc/gram 103 cc dan hardener sebanyak 100% x 103 cc 103 cc, Langkah-langkah yang dilakukan untuk membuat benda uji adalah sebagai berikut: 1. Mencampur semua serbuk kayu yang sudah ditimbang ke dalam baskom. 2. Menakar Resin dengan menggunakan gelas ukur dituang kedalam baskom. 3. Aduk campuran serbuk kayu dengan resin hingga merata kurang lebih 15 menit, kemudian hardener yang sudah ditakar dengan menggunakan gelas ukur dituang kedalam baskom yang berisi campuran tersebut. 4. Aduk kembali campuran serbuk kayu dengan resin dan hardener hingga merata kurang lebih 15 menit. 5. Setelah campuran merata kemudian dimasukkan kedalam lubang pada kayu dengan ukuran 1,5 cm x 10 cm x 5 cm, dengan cara dituang sedikit demi sedikit sambil dipadatkan. Sampel akan mengeras antara 3-4 jam. Kemudian lakukan proses yang sama untuk pembuatan sampel berikutnya. Setelah pembuatan benda uji selesai, pengujian kuat lentur akan dilakukan setelah campuran untuk perbaikan berumur 24 jam. Untuk lebih jelasnya, bentuk sketsa sampel pengujian kuat lentur kayu dapat dilihat pada gambar 3.7

40 32 5 c m 7 c m 5 0 c m 5 c m 1 0 c m 7 c m 1,5 c m 7 c m 5 0 c m 5 c m 7 c m 1,5 c m 1 0 c m 5 0 c m 7 c m 5 c m 7 c m 1,5 c m 1 0 c m 5 0 c m 5 c m 1 0 c m 7 c m 1,5 c m 7 c m 5 0 c m 5 c m 7 c m 1,5 c m 1 0 c m 5 0 c m 7 c m 5 c m 7 c m 1,5 c m 1 0 c m 5 0 c m Gambar 3.7 commit Gambar to benda user uji kuat lentur

41 33 d. Tahap Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah loading frame dan perlengkapanya untuk mengetahui adanya lentur yang terjadi pada balok kayu akibat adanya beban luar. Beban tersebut mengakibatkan balok mengalami deformasi dan regangan sehingga menimbulkan retak lentur pada balok kayu tersebut. Dalam pengujian lentur kayu ini pembebanan yang dilakukan adalah pembebanan secara bertahap. Untuk lebih jelasnya gambar pembebanan benda uji dapat dilihat pada gambar P 1 2 P b h 1,5 cm 10 cm Ls 3 Ls 1 Ls 3 Ls Gambar 3.8 Pembebanan Benda Uji Pembebanan yang dilakukan merupakan pembebanan secara bertahap untuk mengetahui kuat lentur maksimum dari kayu. Tahapan pengujian kuat lentur adalah sebagai berikut: 1. Seting alat, meliputi: a) Menyiapkan alat-alat pengujian yang terdiri atas load cell,, dial gauge, dan hidraulic jack. b) Memasang benda uji pada loading frame. c) Memasang alat-alat pengujian dengan langkah sebagai berikut: 1) Memasang hidraulic jack pada loading frame, pastikan stabil dan tidak bergoyang. 2) Memasang load cell diantara kayu dan hidraulic jack, pastikan alat stabil dengan dua titik pembebanan pada jarak 1/3 bentang 3) Memasang transducer yang sudah terpasang dengan trafo step-down dan dihubungkan dengan load cell, dan memasang dial gauge dibawah balok kayu.

42 34 2. Pengujian kuat lentur Langkah pengujian kuat lentur adalah sebagai berikut: a) Pembebanan benda uji dilakukan secara perlahan-lahan dengan hidraulic pump, di atur dengan kenaikan beban sebesar 50 kg secara bertahap. Mencatat lendutan yang terjadi dengan menggunakan dial gauge pada setiap penambahan beban. b) Pencatatan beban maksimum yang mampu ditahan oleh benda uji hingga benda uji mengalami keruntuhan dan tidak mampu menahan beban lagi. e. Tahap Analisis Hasil Pengujian Dari hasil pengujian yang diperoleh yaitu besarnya beban dan lendutan maksimum saat terjadi patah pada kayu, kemudian dilakukan analisa data, dan dari data tersebut kemudian dibuat grafik hubungan antara beban dan lendutan dari masing masing benda uji sehingga dapat diketahui berapa besar beban yang dapat ditahan oleh kayu yang telah dilakukan penambalan. Kemudian dapat dihitung juga besarnya kuat lentur kayu tersebut dengan persamaan 3.1 dan 3.2. Data hasil pengujian : L panjang balok kayu (mm) h tinggi balok (mm) P mak beban maksimum (N) b lebar balok (mm) d defleksi balok (mm) Ls jarak tumpuan (mm) I t momen inersia penampang (mm 4 ) q berat sendiri (N/mm) y ordinat titik berat (mm) a jarak (1/3 L s ) M. y Kuat lentur (F b ) I æ 1 2 yç qls è 8 I Modulus Elastisitas (E) è 2 ø 2 2 ( 3L - 4a ) P ö + a 2 ø (N/mm 2 ) (3.1) æ P ö ç a 4 5qLs s + (N/mm 2 ) (3.2) 24. I. d 384. I.d f. Tahap Pengambilan Kesimpulan dan Saran Pada tahap ini, data yang telah dianalisa dibuat kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan penelitian dan memberilan commit to saran. user

43 Diagram Alir Pengujian Secara garis besar diagram alir penelitian dapat dilihat pada gambar 3.9 Mulai Persiapan Bahan penelitian Balok kayu keruing ukuran 5/7 x 50 cm Batang lurus dan tidak ada cacat kayu Serbuk kayu jati Perekat ( lem epoxy) Peralatan penelitian Loading frame dan perlengkapanya Oven dan Timbangan Gergaji, Palu, dan Pahat Mistar, Skrap dan Gelas ukur Wadah untuk mencampur Pemeriksaan kadar air dan berat jenis sebelum pembuatan benda uji Pembuatan lubang pada kayu kemudian mengisi lubang tersebut dengan campuran serbuk kayu dan perekat Pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas akibat adanya beban luar dengan pembebanan bertahap Analisis data hasil penelitian Kesimpulan dan saran Selesai Gambar 3.9 Diagram alir penelitian

44 36 BAB 4 ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengujian Pengujian yang dilakukan di laboratorium bertujuan untuk mendapatkan data akurat. Dari hasil pengujian tersebut diperoleh data-data sebagai berikut: Data Pengujian Kadar Air dan Berat Jenis Nilai kadar air serbuk kayu diperoleh dari mengambil sebagian serbuk kayu sedangkan untuk kayu keruing didapat dari pengujian 3 (tiga) buah benda uji. Nilai kadar air dan berat jenis kayudianggap sudah dapat mewakili seluruh balok kayu yang akan dibuat sebagai benda uji dalam penelitian ini. Pengujian kadar air dilakukan di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS Surakarta. Dari pengujian tersebut diperoleh data seperti dalam Tabel 4.1 dan 4.2 Tabel 4.1 Data pengujian kadar air serbuk kayu No Berat Awal Berat Kering Sampel Nama Sampel Wg Wd (gram) (gram) 1 Serbuk Ketam Serbuk Gergaji Serbuk Amplas Tabel 4.2 Data pengujian kadar air dan berat jenis kayu No Dimensi Volume Berat Awal Berat Kering Sampel l b t Wg Wd (cm) (cm) (cm) (cm3) (gram) (gram)

45 Data Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas Berdasarkan pengujian yang dilakukan di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik UNS Surakarta, pengujian kuat lentur kayu keruing dilakukan dengan cara memberikan beban desak pada kayu secara bertahap sampai batas kemampuan benda uji dalam menerima beban desak. Batas kemampuan benda uji dalam menerima beban desak diindikasikan dengan kondisi retak atau patah dan benda uji tidak mampu lagi menerima penambahan beban. Beban pada kondisi tersebut dianggap sebagai beban kritis dan lendutan yang terjadi pada beban tersebut dianggap sebagai lendutan maksimum. Gambar 4.1 Setting pengujian lentur kayu Dari pengujian tersebut didapat data-data berupa beban dan lendutan yang diterima oleh balok kayu keruing. Data-data hasil pengujian tersebut digabungkan dengan data lainya sehingga dapat dihitung besarnya nilai kuat lentur dan modulus elastisitas dari balok kayu keruing tersebut. Dari pengujian kuat lentur kayu keruing diperoleh data besarnya beban dan lendutan yang terjadi pada saat pengujian. Data-data hasil pengujian tersebut tertera dalam Tabel 4.3