ANALISA TEKUK KOLOM KONSTRUKSI KAYU DENGAN MENGGUNAKAN PELAT KOPPEL TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 ANALISA TEKUK KOLOM KONSTRUKSI KAYU DENGAN MENGGUNAKAN PELAT KOPPEL TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh SISKA MONIKA KELIAT DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

2 LEMBAR PENGESAHAN ANALISA TEKUK KOLOM KONSTRUKSI KAYU DENGAN MENGGUNAKAN PELAT KOPPEL TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk MenempuhUjian Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan oleh : SISKA MONIKA KELIAT Pembimbing : Ir. Sanci Barus, MT NIP Penguji I Penguji II Penguji III Ir. Terunajaya, M.Sc Ir. Syahrir Arbeyn S Ir. Besman Surbakti, MT NIP NIP NIP Mengesahkan Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. Ing.- Johanes Tarigan NIP JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan karunianya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Penulisan tugas akhir ini adalah suatu syarat yang harus dipenuhi untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil pada Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Penulis berharap tugas akhir dengan judul Analisa Tekuk Kolom Konstruksi Kayu Dengan Menggunakan Pelat Koppel ini dapat membantu mahasiswa dan pembaca yang ingin melakukan penelitian mengenai tekuk kayu. Dengan segala kerendahan hati penulis mohon maaf jika dalam penulisan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan dalam penulisan maupun perhitungan. Penulis sangat mengharapkan keringanan para pembaca untuk memberikan kritik dan saran yang dapat membangun dan menyempurnakan tugas akhir ini. Dalam penulisan tugas akhir ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT, selaku Dosen Pembimbing dalam menyusun Tugas Akhir ini; 2. Bapak Ir. Faizal Ezeddin, MS, selaku Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstension Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;

4 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 5. Bapak/Ibu Pegawai Administrasi Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 6. Para Asisten Laboratorium Struktur Departemen Teknik Sipil Universitas Katolik St. Thomas Medan; 7. Orang Tua (Ir. Dermawan Keliat dan Ir. Rahmawati Purba) yang di kasihi beserta keluarga besar yang memberikan dukungan moril dan materil; 8. Rekan-rekan mahasiswa, serta semua pihak yang telah membantu sehingga penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Akhir kata, Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan bagi Penulis pada khususnya. Medan, Januari 2009 Penulis, SISKA MONIKA KELIAT

5 ABSTRAK Pada struktur Teknik Sipil sangat banyak dijumpai konstruksi batang tekan atau kolom, kayu sebagai batang tekan harus diketahui sifat-sifat kayu sepenuhnya karena kolom atau batang tekan merupakan komponen struktur yang tugas utamanya menyangga beban tekan aksial dan menempati posisi penting dalam sistem struktur bangunan. Dari teori yang didapat maka dilakukanlah percobaan uji tekuk kolom konstruksi kayu dengan menggunakan pelat koppel. Analisa tekuk aksial pada kolom kayu yang bersifat penelitian ini bertujuan untuk mencari besarnya beban kritis yang dapat dipikul sampai batas elastis. Selain itu, hasil tersebut akan dibandingkan dengan beban aksial yang diijinkan menurut perhitungan analisis dengan menggunakan metode Euler. Dari hasil penelitian yang dilaksanakan maka hasil analitis benda uji batang tunggal yang didapat adalah P cr = 1511,1945 kg dan σ = 62,9664 kg/cm 2 dan hasil penelitian didapat P cr = 1300 kg dan σ = 54,17 kg/cm 2. Dari hasil analitis benda uji batang ganda didapat P cr = 12089,5562 kg dan σ = 215,8872 kg/cm 2 dan hasil penelitian didapat P cr = kg dan σ = 205,357 kg/cm 2. Besarnya perbedaan nilap P cr hasil pengujian dengan P cr analitis dapat disebabkan oleh perbedaan antara nilai elastisitas kayu hasil pengujian dengan nilai elastisitas kayu yang sesungguhnya Dari hasil penelitian didapat bahwa kayu yang digunakan adalah mutu kayu kelas A.Kemudian diketahui juga bahwa untuk benda uji batang tunggal, didapat beban kritis hasil percobaan dengan perbedaan 20% dari beban kritis hasil analisa perhitungan teori Euler, sedangkan untuk benda uji batang ganda, didapat beban kritis hasil percobaan 10% dari beban kritis analisa perhitungan teori Euler.

6 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR GRAFIK... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR NOTASI... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Umum Latar Belakang Maksud dan Tujuan Permasalahan Pembatasan Masalah Metodologi... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Teori Euler... 8

7 2.3 Batas Berlakunya Persamaan Euler Panjang Efektif Sifat-Sifat Mekanis Kayu Tegangan-Tegangan Kayu Syarat-Syarat Batang Tekan Ganda Menurut PPKI Pelat Koppel dan Sambungan BAB III MATERIAL DAN METODE PENELITIAN 3.1 Persiapan dan Pemeriksaan Material Pengujian Kadar Air Pengujian Berat Jenis Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Pengujian Elastisitas Rangka Dudukan Benda Uji Alat Pembebanan Gaya Tekan Alat Pengukur Perencanaan Benda Uji Proses Pengujian Benda Uji BAB IV ANALISA PENGUJIAN BENDA UJI 4.1 Pengujian Mechanical Properties Pengujian Kadar Air Pengujian Berat Jenis... 36

8 4.1.3 Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Pengujian Elastisitas Pengujian Tekuk Pengujian Tekuk Batang Tunggal Pengujian Tekuk Batang Ganda Perbandingan Hasil Pengujian dengan Analisa Teori Euler Karakteristik Benda Uji (Batang Tunggal) Karakteristik Benda Uji (Batang Ganda) Pembahasan Hasil Pengujian BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.4 Macam-macam tekukan... 3 Gambar 1.6 Model pengujian dan ukuran benda uji... 5 Gambar 2.1 Perilaku kolom yang dibebani... 6 Gambar 2.2 Kolom Euler... 8 Gambar 2.3 Jangkauan kekuatan kolom yang umum Terhadap angka kelangsingan Gambar 2.5 Spesifikasi kayu mutu A dan B Gambar 2.6 Arah gaya membentuk sudut α dengan arah Serat kayu Gambar 2.7 Sumbu bahan dan sumbu bebas bahan profil Gambar 2.8 Perilaku tekuk batang ganda Gambar Sampel pengujian kadar air Gambar Sampel pengujian berat jenis Gambar Sampel pengujian kuat tekan Gambar 3.1.4a Sampel pengujian elastisitas Gambar 3.1.4b Penempatan dial dan beban pada benda uji Gambar 3.2a Rangka dudukan benda uji sebelum dimodifikasi Gambar 3.2b Rangka dudukan benda uji sesudah dimodifikasi... 30

10 Gambar 3.5 Penampang kolom persegi Gambar 3.6b Posisi beban terhadap benda uji Gambar 3.6c Model perletakan sendi-sendi Gambar 3.6d Perletakan dial indikator pada kolom uji Gambar 4.4 Tekukan ex-sentris... 62

11 DAFTAR GRAFIK Grafik Grafik pembebanan dengan deformasi Pada batang tunggal Grafik Grafik pembebanan dengan deformasi Pada batang ganda... 54

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.6.a Tegangan yang diperkenankan untuk Kayu mutu A Tabel 2.6.b Tegangan yang diperkenankan untuk Kayu mutu B Tabel 2.6.c Daftar elastisitas kelas kuat kayu Tabel Hasil pengujian kadar air Tabel Hasil pengujian berat jenis Tabel Hasil pengujian kuat tekan sejajar serat Tabel 4.1.4a Hasil pengujian elastisitas kayu Tabel 4.1.4b Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel I Tabel 4.1.4c Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel II Tabel 4.1.4d Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel III Tabel 4.1.4e Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel IV Tabel 4.1.4f Perhitungan nilai elastisitas kayu sampel V Tabel 4.1.4g Perhitungan nilai elastisitas kayu Tabel 4.1.4h Nilai pengujian dari mechanical properties Tabel 4.2.1a Hasil pengujian tekuk kayu batang tunggal sampel I... 48

13 Tabel 4.2.1b Hasil pengujian tekuk kayu batang tunggal sampel II Tabel 4.2.2a Hasil pengujian tekuk kayu batang ganda sampel I Tabel 4.2.2b Hasil pengujian tekuk kayu batang ganda sampel II Tabel 4.3 Nilai perhitungan dengan menggunakan teori Euler Tabel 4.4 Perbandingan hasil nilai penelitian dan analitis... 63

14 DAFTAR NOTASI A b d E h I I K L M L k P P cr δ π σ lt σ tk // σ tr // σ tk τ// = Luas penampang = Lebar penampang = Diameter = Modulus Elastisitas = Tebal penampang = Inersia = Jari-jari kelembaman = Kekakuan = Panjang batang = Momen = Panjang tekuk = Beban aksial = Beban kritis = Deformasi = Phi radian = Tegangan ijin untuk lentur = Tegangan ijin sejajar serat untuk tekan = Tegangan ijin sejajar serat untuk tarik = Tegangan ijin tegak lurus serat untuk tekan = Tegangan ijin sejajar serat untuk geser

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Umum Pemilihan atas suatu bahan konstruksi tergantung dari sifat-sifat teknis, ekonomis dan dari segi keindahan. Jikalau kayu sebagai bahan konstruksi maka perlu diketahui sifat-sifat kayu sepenuhnya. Kayu sampai dengan saat ini masih banyak dicari dan dibutuhkan oleh masyarakat luas karena kayu dinilai mempunyai sifat-sifat utama diantaranya adalah kayu merupakan sumber kekayaan alam yang tidak akan ada habishabisnya apabila dikelola dengan cara yang baik, kayu mempunyai sifat spesifik yang tidak dimiliki oleh bahan-bahan lain yang dibuat oleh manusia misalnya material lain pun mempunyai sifat ini (baja), awet, mempunyai ketahanan terhadap pembebanan yang tegak lurus dengan seratnya atau sejajar seratnya dan sifat-sifat seperti ini tidak dipunyai oleh bahan-bahan lain yang dibuat oleh manusia. Oleh karena itu pada masa sekarang ini Indonesia sebagai negara berkembang yang mempunyai kekayaan alam akan kayu harus dapat memanfaatkan kayu demi perkembangan pembangunan dan keindahan akan bangunan kayu. Negara-negara maju mengembangkan kayu sebagai bahan konstruksi seperti pilar (kolom), kuda-kuda atap, balok, panggung bekisting jembatan, dsb. 1.2 Latar Belakang

16 Tiang (kolom) kayu adalah merupakan komponen struktur yang tugas utamanya menyangga beban tekan aksial dan menempati posisi penting didalam sistem struktur bangunan. Kegagalan kolom akan berakibat langsung pada runtuhnya komponen struktur lain yang berhubungan dengannya, atau merupakan batas runtuh total keseluruhan struktur bangunan. Hal ini dapat dipengaruhi oleh panjang, lebar, dan tinggi suatu komponen struktur yang dapat mempengaruhi tekukan yang akan terjadi, dan tekukan yang terjadi dapat diperkecil dengan menggunakan pelat koppel. Dalam analisa perencanaan suatu konstruksi, beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah batang memikul tarik, tekan atau momen atau kombinasinya. Pada umumnya kolom pada suatu konstruksi hanya mengalami kombinasi momen dengan tekan. Banyak orang telah mengemukakan teori tekuk kolom, mulai dari Leonhardt Euler pada tahun 1759 hingga Shanley pada tahun 1946, sehingga penulis ingin mengetahui sejauh mana keakuratannya, dengan didukung adanya alat penguji di laboratorium beton. Berangkat dari uraian diatas, maka penulis akan mencoba menganalisa teori-teori tersebut dengan melakukan penelitian di laboratorium sesuai dengan judul Analisa Tekuk pada Kolom Konstruksi Kayu dengan Menggunakan Pelat Koppel. 1.3 Maksud dan Tujuan Maksud dari penelitian ini adalah untuk lebih mengetahui keadaan struktur kayu yang mengalami tekuk.

17 Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan beban kritis, panjang tekuk serta jari-jari kelembaman kolom kayu dari hasil analisa pengujian dengan hasil analisa perhitungan teori. 1.4 Permasalahan Yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana keadaan beban kritis, panjang tekuk dan jari-jari kelembaman benda uji bila dibandingkan dengan analisa teori Euler dan bagaimana perilaku benda uji tunggal dan benda uji ganda yang dikoppel apabila dibebani secara normal sentries yang tergantung pada perletakan dan panjang benda uji. Gambar 1.4 Jenis-Jenis Tekukan Sumber : Salmon, Charles G, Struktur Baja Desain dan Perilaku, Jilid I, edisi kedua

18 1.5 Pembatasan Permasalahan Mengingat luasnya ruang lingkup yang timbul dan keterbatasan alat uji, maka perlu dibuat pembatasan masalah yang akan dibahas, yakni sebagai berikut : 1. Pembebanan yang dialami kolom tersebut adalah pembebanan normal sentris; 2. Perletakan yang ditinjau adalah perletakan sendi-sendi; 3. Penampang batang kayu yang diuji adalah batang tunggal dan batang ganda yang dikoppel dengan ukuran yang masih akan ditentukan kemudian; 4. Panjang batang yang diuji akan ditentukan kemudian sesuai dengan peralatan yang ada; 5. Analisa perhitungan berdasarkan Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia. 1.6 Metodologi Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini menggunakan beberapa cara pendekatan yakni : 1. Analisa perhitungan berdasarkan teori Euler; 2. Analisa hasil pengujian di laboratorium; 3. Membandingkan hasil analisa perhitungan berdasarkan teori Euler dengan hasil analisa pengujian di laboratorium.

19 Benda Uji I (4 x 6 x 150 ) cm Benda Uji 2 2 (4 x 6 x 150 ) cm Sampel yang diuji Pelat koppel ( 3 x 10 x 19 ) cm Alat Penguji Tekuk Gambar 1.6. Model pengujian dan ukuran benda uji

20 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Kapasitas pikul beban batas pada elemen struktur tekan tergantung pada panjang relatif dan karakteristik dimensional penampang melintang elemen tersebut khususnya dimensi terkecil dari penampang melintang, selain juga bergantung pada sifat material yang digunakan. Gambar 2.1. Perilaku Kolom yang Dibebani Sumber : Schodek Daniel L, Struktur, Cetakan Pertama Elemen struktur tekan dan perilakunya terhadap beban tekan dapat diilustrasikan seperti gambar 2.1 apabila bebannya kecil elemen masih dapat

21 mempertahankan bentuk linearnya, begitu pula jika bebannya bertambah. Pada saat beban mencapai taraf tertentu, elemen tersebut tiba-tiba mengalami perubahan bentuk seperti gambar 2.1. Hal inilah yang disebut fenomena tekuk (buckling). Tekuk adalah suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban. Pada saat tekuk terjadi, taraf gaya internal dapat sangat rendah. Fenomena tekuk berkaitan dengan kekakuan elemen struktur. Suatu elemen yang mempunyai kekakuan yang kecil lebih mudah mengalami tekuk dibandingkan elemen yang mempunyai kekakuan yang besar. Semakin langsing suatu elemen struktur, semakin kecil kekakuannya. Apabila suatu elemen struktur tekan mulai tidak stabil, seperti halnya kolom yang mengalami beban tekuk, maka elemen tersebut tidak dapat memberikan gaya tahanan internal lagi untuk mempertahankan konfigurasi linearnya. Gaya tahanannya lebih kecil daripada beban tekuk. Pada gambar 2.1 diperlihatkan sistem yang stabil, yang tidak stabil dan berada dalam keseimbangan netral. Kolom yang tepat berada dalam keadaan mengalami beban tekuk sama saja dengan sistem yang berada dalam keadaan keseimbangan netral. Sistem dalam keadaan demikian tidak mempunyai kecenderungan mempertahankan konfigurasi semula. Banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk (beban ini disebut P cr ) antara lain panjang kolom, perletakan kedua ujung kolom, ukuran dan bentuk penampang kolom. Kapasitas pikul beban kolom berbanding terbalik dengan kuadrat panjang kolom. Selain itu, faktor lain yang menentukan besarnya P cr adalah yang berhubungan dengan karakteristik kekakuan elemen struktur (jenis

22 material, bentuk serta ukuran penampang). Kolom cenderung menekuk ke arah sumbu terlemah. Akan tetapi, elemen tersebut dapat juga mempunyai kekakuan cukup pada sumbu lainnya untuk menahan tekuk. Dengan demikian, kapasitas pikul beban elemen tekan bergantung juga pada bentuk dan ukuran penampang. Ukuran penampang ini pada umumnya dapat dinyatakan dengan momen inersia I. Faktor lain yang sangat penting dalam mempengaruhi besarnya beban tekuk P cr adalah kondisi ujung elemen struktur. Apabila ujung-ujung suatu kolom bebas berotasi, kolom tersebut mempunyai kemampuan pikul beban yang lebih kecil dibandingkan dengan kolom yang sama yang kedua ujungnya dalam kondisi dijepit. 2.2 Teori Euler Teori tekuk kolom yang pertama kali dikemukakan oleh Leonhardt Euler pada tahun 1759 adalah kolom dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis hingga tekuk akan mengalami lengkungan yang kecil seperti gambar 2.2. Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit di salah satu ujung dan bertumpuan sederhana (simply supported) di ujung lainnya, logika yang sama dapat diterapkan pada kolom berujung sendi, yang tidak memiliki pengekang rotasi dan merupakan batang dengan kekuatan tekuk terkecil. P P z z L Posisi yang sedikit melengkung y G ambar 2.2. Kolom Euler

23 Pada titik sejauh x, momen lentur M x (terhadap sumbu x) pada kolom yang sedikit melentur adalah... (2.1) Dan karena Persamaan di atas menjadi... (2.2) Bila k 2 = P/EI akan diperoleh... (2.3) + k 2 y = 0 Penyelesaian persamaan diferensial ber-ordo dua ini dapat dinyatakan sebagai y = A + B... (2.4) Dengan menerapkan syarat batas ; diperoleh 0 = A + B didapat harga B = 0, karena harga A tidak mungkin nol, maka diperoleh harga A... (2.5) Harga yang memenuhi ialah Atau dengan perkataan lain, persamaan 2.5 dapat dipenuhi oleh tiga keadaan : a)... Kon stanta A = 0, tidak ada lendutan b)... kl = 0, tidak ada beban luar c)... kl =, syarat terjadinya tekuk.. Jadi karena k 2 = maka

24 Apabila kedua ruas dikuadratkan sehingga diperoleh :... (2.6) Ragam tekuk dasar pertama, yaitu lendutan dengan lengkung tunggal ( y = A sin x dari persamaan 2.4 ), akan terjadi bila kl = ; dengan demikian beban kritis Euler untuk kolom yang bersendi di kedua ujungnya dimana L adalah panjang tekuk yang dinotasikan L k adalah :... (2.7) Untuk percobaan yang dilakukan pada penelitian uji tekuk ini, ada beberapa percobaan pendukung yang menggunakan sampel sebanyak 5 buah untuk masingmasing percobaan pendukung. Dan untuk menghitung percobaan tersebut digunakan rumus standard deviasi yaitu :... (2.8) Kemudian untuk mencari nilai rata-rata digunakan rumus : Mean 2,33 S... (2.9) Dan untuk mencari kuat tekan rata-rata untuk percobaan kuat tekan kayu digunakan rumus :... (2.10)

25 2.3 Batas Berlakunya Persamaan Euler Untuk mengetahui batas berlakunya persamaan Euler, harus dilihat ubungan antara tegangan kritis dengan kelangsingan kolom yang dinotasikan dengan (λ). Dari persamaan 2.7 apabila kedua ruas dibagi dengan luas penampang, maka diperoleh :... (2.8) Karena maka diperoleh : dimana adalah kelangsingan (λ) maka diperoleh... (2.9) Batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis, dan batang tekan yang pendek dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening). Pada keadaan yang umum, kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang meleleh. Keadaan ini disebut tekuk in elastic (tidak elastis). Tekuk murni akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi bila anggapananggapan dibawah ini berlaku yakni : Sifa t tegangan-tegangan tekan sama di seluruh titik pada penampang Kol om lurus sempurna dan prismatis.

26 3.... Res ultante beban bekerja melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur Kon disi ujung harus statis tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Teo ri lendutan yang kecil seperti pada lenturan yang umum berlaku dan gaya geser dapat diabaikan Pun tiran atau distorsi penampang melintang tidak terjadi selama melentur. Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara bebas (independent). Dalam praktek, tekuk diartikan sebagai perbatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan; jadi bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir. Seperti yang dijabarkan dimuka, penentuan beban batas tidak selaras dengan hasil percobaan. Hasil percobaan mencakup pengaruh bengkokan awal pada batang eksentrisitas beban yang tak terduga, tekuk setempat atau lateral dan tegangan sisa. Kurva tipikal dari beban batas hasil pengamatan diperlihatkan pada gambar 2.3. Oleh karena itu, rumus perencanaan didasarkan pada hasil empiris ini. Secara umum, tekuk elastis Euler menentukan kekuatan batang dengan angka

27 kelangsingan yang besar, dan tegangan leleh digunakan untuk kolom yang pendek, serta kurva transisi dipakai untuk tekuk inelastis. Gambar 2.3. Jangkauan Kekuatan Kolom yang Umum Terhadap Angka Kelangsingan Sumber : Salmon, Charles G, Struktur Baja Desain dan Perilaku, Jilid I Edisi Kedua 2.4 Panjang Efektif Pembahasan kekuatan kolom sampai saat ini menganggap bahwa kedua ujung kolom adalah sendi-sendi atau tidak mengekang momen. Ujung yang tidak mengekang momen adalah kondisi terlemah untuk suatu batang tekan. Untuk kolom berujung sendi ini, panjang ujung sendi ekivalen yang disebut panjang efektif sama dengan panjang sesungguhnya, yakni Lk = 1,0.

28 Pada keadaan yang sesungguhnya, pengekangan momen di ujung selalu ada dan titik belok pada kurva bentuk tekuk terjadi di titik yang bukan merupakan ujung batang. Jarak antara titik-titik belok, baik yang riil maupun yang imajiner, adalah panjang efektif atau panjang ujung sendi ekivalen kolom. 2.5 Sifat Sifat Mekanis Kayu Kayu adalah suatu nahan konstruksi yang didapatkan dari tumbuhan di alam. Ada beberapa keuntungan mengapa kayu dipakai sebagai bahan konstruksi yaitu : kayu mempunyai kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah, mempunyai daya penahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat mudah dikerjakan, harganya relatif murah, mudah diganti dan bisa didapat dalam waktu singkat. Kekuatan kayu sangat bergantung kepada mutu kayu. Menurut PKKI tahun 1961 (Peraturan Perencanaan Kayu Indonesia) ada beberapa mutu kayu yang diperbolehkan sesuai dengan spesifikasi sebagai berikut : Kayu Mutu A a. Kadar lengas < 30% b. Mutu mata kayu : d1 < 1/6h; d2 < 1/6b atau d1 < 3,5 cm; d2 < 3,5 cm c. Wanvlak : e1 < 1/10b dimana : b = tinggi balok e2 < 1/10h dimana : h = tinggi balok d. Miring arah serat : tan α < 1/10 e. Retak retak : hr < 1/4b, ht < 1/5b Kayu Mutu B a. Kadar lengas >30%

29 b. Mutu mata kayu : d1 < 1/4h; d2 < 1/4b d1 = 5 cm; d2 = 5 cm c. Wanvlak : e1 < 1/10b dimana : b = tinggi balok e2 < 1/10h dimana : h = tinggi balok d. Miring arah serat : tan α < 1/7 e. Retak retak : hr < 1/3b, ht < 1/4b d2 hr hr1 hr2 ht b d1 hr3 e h e1 α b Gambar 2.5. Spesifikasi kayu mutu A dan mutu B Sumber : Ir. K. H. Felix Yap, Konstruksi Kayu, Binacipta 2.6 Tegangan Tegangan Kayu Menurut PKKI, tegangan-tegangan yang diperkenankan adalah sebagai berikut : Tabel 2.6.a. Tegangan yang diperkenankan untuk kayu mutu A Tegangan Kayu σ lt (kg/cm 2 ) σ tk // = σ tr // (kg/cm 2 ) Kelas Kuat I II III IV V Jati T (Tectonagrandis)

30 σ tk (kg/cm 2 ) τ // (kg/cm 2 ) Sumber : Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 1961, Departemen Pekerjaan Umum Tegangan Kayu Tabel 2.6.b. Tegangan yang diperkenankan untuk kayu mutu B Kelas Kuat I II III IV V Jati T (Tectonagrandis) σ lt (kg/cm 2 ) 112, ,25 37,5-97,5 σ tk // = σ tr // (kg/cm 2 ) 97,5 63, ,75-82,5 σ tk (kg/cm 2 ) 30 18,75 33,75 7,5-22,5 τ // (kg/cm 2 ) ,75-11,25 Sumber : Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 1961, Departemen Pekerjaan Umum Dimana : σ lt : Tegangan ijin untuk lentur (kg/cm 2 ) σ tk // : Tegangan ijin sejajar serat untuk tekan (kg/cm 2 ) σ tr // : Tegangan ijin sejajar serat untuk tarik (kg/cm 2 ) σ tk : Tegangan ijin untuk tegak lurus serat untuk tekan (kg/cm 2 ) τ // : Tegangan ijin sejajar serat untuk geser (kg/cm 2 ) Tegangan tegangan diatas berlaku untuk konstruksi yang terlindung dan yang menahan muatan tetap. Konstruksi yang terlindung maksudnya adalah konstruksi yang dilindungi dari perubahan udara yang besar, dari hujan dan matahari, sehingga tidak akan berubah banyak.

31 Muatan tetap maksudnya adalah muatan yang berlangsung lebih dari tiga bulan dan beban yang bergerak bersifat tetap atau terus menerus seperti berat sendiri, tekanan tanah, barang-barang gudang, kendaraan diatas jembatan, dan sebagainya. Muatan tidak tetap maksudnya adalah muatan yang berlangsung kurang dari tiga bulan dan muatan bergerak yang bersifat tidak tetap atau tidak terus menerus, seperti berat orang yang berkumpul (untuk ruang sidang, gereja), tekanan angin dan sebagainya. Pada bagian-bagian konstruksi yang arah gayanya membentuk sudut α dengan arah serat kayu, maka tegangan yang diperkenankan harus dihitung menurut rumus PKKI tahun 1961 di bawah ini : σ tk α = σ tk // - (σ tk // - σ tk ) sin α... (2.10) Dimana : σ = tegangan kayu yang diperkenankan tk = tekanan α = sudut antara arah gaya dan arah serat kayu 90 - α 90 - α α β Gambar 2.6. Arah gaya membentuk sudut α dengan arah serat kayu Sumber : Ir. K. H. Felix Yap, Konstruksi Kayu, Binacipta Untuk bagian-bagian konstruksi yang terbuat dari besi/baja, tegangan tegangan yang diperkenankan untuk tarikan, tekanan, lenturan ialah 1200 kg/cm 2,

32 untuk batang-batang baut dan angker hanya boleh diambil 1000 kg/cm 2, sedangkan tegangan geser yang diperkenankan diambil 800 kg/cm 2 untuk baut pas dan 600 kg/cm 2 untuk baut biasa. Dalam perhitungan perubahan bentuk elastis, maka modulus kenyal kayu sejajar serat dapat diambil sbb : Tabel 2.6.c. Daftar Elastisitas Kelas Kuat Kayu Kelas Kuat Kayu E // (kg/cm 2 ) I II III IV Sumber : Ir. K.H. Felix Yap, Konstruksi Kayu, Binacipta 2.7 Syarat-Syarat Batang Tekan Ganda Menurut PKKI 1961 Pada batang berganda, didalam menghitung momen lembam terhadap sumbu-sumbu bahan (sumbu X dalam gambar 2.7 a,b) kita dapat menganggap sebagai batang tunggal dengan lebar dengan jumlah lebar masing-masing bagian. b Y b b b Y Sumbu Bebas Bahan b b Y b X Sumbu Bahan a X b a a a a a Gambar : 2.7.a,b,c. Sumbu bahan dan sumbu bebas bahan propil Sumber : Ir. K. H. Felix Yap, Konstruksi Kayu, Binacipta

33 Untuk menghitung momen lembam terhadap sumbu bebas bahan (sumbu X dalam gambar 2.7 c dan sumbu Y dalam gambar 2.7.1,b) harus dipakai rumus sebagai berikut :... (2.11) Dimana : I I t I g = Momen lembam yang diperhitungkan = Momen lembam teoritis = Momen lembam geser, dengan anggapan masing-masing bagian profil digeser hingga berimpitan satu sama lain Apabila jarak antara masing-masing bagian a > 2b, didalam menghitung I t harus diambil a = 2b. Masing-masing bagian yang membentuk batang berganda, harus mempunyai momen lembam : Dimana :... (2.12) S I y n = Gaya tekan yang timbul pada batang berganda dalam ton = Panjang tekuk terhadap sumbu bebas bahan dalam meter = Jumlah batang untuk koppel Masing-masing bagian profil pada ujung-ujungnya dan juga pada dua titik yang jaraknya masing-masing dari ujung-ujung batang tertekan itu sepertiga panjang batang, harus diberi perangkai. Jika lebar bagian b 18 cm, harus dipakai dua batang baut dan jika b > 18 cm maka harus dipakai 4 batang baut. 2.8 Pelat Koppel dan Sambungan

34 Dimensi pelat koppel adalah panjang, lebar, dan tebal. Panjang pelat koppel diberi notasi l, lebar pelat koppel diberi notasi b, tebal pelat koppel diberi notasi t. Panjang pelat koppel adalah merupakan variabel yang tidak bebas, karena panjang pelat koppel tergantung kepada inersia sumbu bebas bahan dari profil ganda. Pelat koppel yang dipakai dalam penelitian ini terbuat dari bahan kayu dengan menggunakan sambungan baut. Syarat-syarat yang telah ditetapkan di Indonesia dalam perhitungan menggunakan sambungan dengan baut terdapat dalam PKKI pasal 14 oleh Ir. Suwarno Wirjomartono (Universitas Gadjah Mada) sebagai berikut : 1. Alat penyambung baut harus terbuat dari baja St.37 atau dari besi yang mempunyai kekuatan paling sedikit seperti St Lubang baut harus dibuat secukupnya saja dan kelonggaran tidak boleh lebih dari 1,5 mm. 3. Bila tebal kayu lebih kecil dari 8 cm, harus dipakai baut dengan garis tengah paling kecil 10 mm (3/8 ) sedangkan bila tebal kayu lebih besar dari 8 cm, harus dipakai baut dengan garis tengah paling kecil 12,7 mm (1/2 ). 4. Baut harus disertai pelat ikutan yang tebalnya mnimum 0,3d dan maksimum 5 mm dengan garis tengah 3d, atau jika mempunyai bentuk persegi empat, lebarnya 3d, dimana d = garis tengah baut. Jika bautnya hanya sebagai pelengkap, maka tebal pelat ikutan dapat diambil minimum 0,2d dan maksimum 4 mm. 5. Penempatan baut-baut harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : a. Arah gaya sejajar dengan arah serat kayu

35 Jarak minimum : -... Antara sumbu baut dan ujung kayu (kayu muka) yang dibebani... 7d dan 10 cm -... Antara sumbu baut dan ujung kayu (kayu muka) yang tidak dibebani... 3,5d -... Antara sumbu baut dengan sumbu baut dalam Arah gaya... 6d -... Antara sumbu baut dengan sumbu baut dalam Arah tegak lurus gaya... 3d -... Antara sumbu baut dengan tepi kayu... 2d b. Arah gaya tegak lurus dengan arah serat kayu Jarak minimum : -... Antara sumbu baut dengan Tepi kayu yang dibebani... 5d -... Antara sumbu baut dengan sumbu baut dalam Arah gaya... 5d

36 -... Antara sumbu baut dan tepi kayu yang tidak dibebani... 2d -... Antara sumbu baut dalam Arah tegak lurus gaya... 3d Agar persamaan diatas dapat dipakai maka harus dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut : Pelat koppel membagi batang tersusun menjadi beberapa bagian yang sama panjang atau dapat dianggap sama panjang Banyak nya pembagian batang minimum adalah tiga Hubung an antara pelat koppel dengan elemen batang tekan harus kaku Pelat koppel harus cukup kuat sehingga memenuhi persamaan :... (2.13) S I y n = Gaya tekan yang timbul pada batang berganda dalam ton = Panjang tekuk terhadap sumbu bebas bahan dalam meter = Jumlah batang untuk koppel Pada penentuan pelat koppel kita perhatikan gambar :

37 Salah Benar Gambar 2.8. Perilaku Tekuk Batang Ganda dengan Pelat Koppel

38 BAB III MATERIAL DAN METODE PENELITIAN 3.1 Persiapan dan Pemeriksaan Material Material yang digunakan adalah kayu persegi yang diperoleh dari pemotongan kayu bulat yang dibentuk sedemikian rupa sehingga menjadi potongan kolom pesegi. Karena material yang dipakai dalam penelitian kayu ini kayu yang tidak standard, maka sebelum melaksanakan uji tekuk, terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan material dengan mengadakan pengujian modulus elastisitas, kadar air, berat jenis, dan kuat tekan sejajar serat dari material yang sesungguhnya. Hal ini dilakukan agar dapat menentukan dimensi kayu yang akan diuji tekuknya Pengujian Kadar Air Pengujian kadar air dilakukan untuk mendapatkan kadar air yang dikandung dari benda uji. Dalam hal ini benda uji yang digunakan adalah kayu yang sudah diketam dengan ukuran (3 x 4,5 x 6,5) cm sebanyak 5 sampel. 3 cm 4,5 cm 6,5 cm Gambar Sampel Penelitian Kadar Air

39 Kemudian masing-masing kayu ditimbang dengan menggunakan timbangan merek ELE kapasitas 25 kg dengan ketelitian 0,01 gr dan dicatat sebagai berat awal. Kemudian kayu dimasukkan kedalam oven selama 1 x 24 jam. Setelah itu kayu dikeluarkan dari oven lalu ditimbang kembali dengan menggunakan timbangan yang sama dan dicatat sebagai berat akhir. Agar berat yang didapat konstan, jangan menimbang kayu dalam keadaan panas. Tapi biarkanlah kayu tersebut dalam keadaan dingin terlebih dahulu. Untuk mencari kadar air kayu digunakan rumus : Dimana : x = Kadar lengas kayu (%) G x G k = Berat benda uji mula-mula (gr) = Berat benda uji setelah di oven (gr) Pengujian Berat Jenis Pengujian Berat Jenis dilakukan untuk mendapatkan berat jenis yang dikandung dari benda uji. Dalam hal ini benda uji yang digunakan adalah kayu yang sudah diketam dengan ukuran (2,5 x 5 x 7,5) cm yang telah kering udara sebanyak 5 sampel.

40 7,5 cm 5 cm 2,5 cm Gambar Sampel Penelitian Berat Jenis Kemudian masing-masing kayu ditimbang dengan menggunakan timbangan merek ELE kapasitas 25 kg dengan ketelitian 0,01 gr dan dicatat beratnya. Untuk mencari berat jenis kayu digunakan rumus : Dimana : BJ = Berat jenis kayu (gr/cm 3 ) W x = Berat benda uji dalam keadaan kering udara (gr) V x = Volume sampel (cm 3 ) Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Penelitian kuat tekan sejajar serat dilakukan untuk mendapatkan nilai kuat tekan yang mampu diterima oleh benda uji tersebut sampai batas keruntuhan. Dalam hal ini benda uji yang digunakan adalah kayu yatng sudah diketam dengan ukuran (2 x 2 x 6) cm sebanyak 5 sampel.

41 Kemudian kayu tersebut dimasukkan kedalam mesin tekan merek ELE dengan kapasitas 200 ton dengan sisi (2 x 2) cm menghadap ke atas dan ke bawah. Kemudian dilakukan penekanan secara perlahan. Penekanan dilakukan sampai pembacaab dial berhenti atau turun dan menunjukkan angka yang tetap, yaitu saat terjadi keruntuhan pada benda uji. P 6 cm 2 cm 2 cm Gambar Sampel Penelitian Kuat Tekan Besarnya nilai pembacaan akhir kemudian dicatat sebagai beban tekan yang merupakan nilai P. Kekuatan tekan kayu arah sejajar serat dapat dihitung dengan rumus : σ tk// Dimana : σ tk// : Tegangan tekan sejajar serat (kg/cm 2 ) P : Beban tekan maksimum (kg) A : Luas bagian yang tertekan (cm 2 ) Pengujian Elastisitas

42 Pengujian Elastisitas dilakukan untuk mendapatkan nilai elastisitas yang mengalami lenturan. Dalam hal ini benda uji yang digunakan adalah kayu yang sudah diketam dengan ukuran (2 x 2 x 30) cm sebanyak 5 sampel dengan arah serat sejajar dengan arah memanjang benda uji. 2 cm 30 cm 2 cm Gambar 3.1.4a Sampel Penelitian Elastisitas Pengujian elastisitas dilakukan dengan memberikan pembebanan pada batang kayu yang ditentukan dimensinya. Batang kayu tersebut diletakkan pada perletakan sendi-sendi dengan bentang 300 cm. Kemudian di tengah bentang diberikan pembebanan dengan penambahan 10 kg sampai kayu mengalami lendutan. Lendutan kayu diperoleh dari angka yang ditunjukkan dial indikator dengan merek Mitumoyo dengan ketelitian 0,01 mm yang dipasang ditengah bentang. Dial P 30 cm Gambar 3.1.4b Penempatan Dial dan Beban pada Benda Uji

43 Beban P secara bertahap ditambah besarnya lalu dicatat nilai penurunan yang terjadi pada saat penambahan beban. Beban harus ditambah sampai benda uji menjadi patah. Untuk setiap besar beban yang bekerja diperoleh besarnya nilai penurunan (f). Dari kedua parameter ini didapatlah nilai elastisitas yang dihitung dengan rumus : Dimana : f L b h : nilai dari besarnya penurunan yang terjadi (cm) : Panjang bentang (30 cm) : Lebar benda uji (2 cm) : Tinggi benda uji (2 cm) σ : Tegangan lentur (kg/cm 2 ) ɛ : Regangan yang terjadi 3.2 Rangka Dudukan Benda Uji Rangka dudukan benda uji (frame) yang dimaksud adalah tempat penahan sekaligus sebagai dudukan benda uji. Frame yang tersedia adalah untuk pengujian kolom besar dengan perletakan sendi bebas. Sebelum dimodifikasi perlu dibuatkan modelnya untuk melihat letak dan bentuk perubahan yang diperlukan. Frame tersebut dimodifikasi sedemikian rupa agar dapat memperlihatkan pendekatan perletakan ujung kolom sendi-sendi.

44 Frame yang tersedia terdiri dari potongan-potongan plat yang dibentuk seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.2a dengan tebal plat 10 mm. Kemudian frame dimodifikasi dengan penambahan plat dengan ukuran (250 x 250 x 5) mm sebagai sendi di ujung atas dan ukuran 2 (200 x 125 x 5) mm sebagai sendi di ujung bawah sejauh seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.2b. 25 cm 25 cm 18 35cm 190cm 35cm Tampak Depan 50cm Tampak Samping 50cm 51cm Tampak Atas Gambar 3.2a Rangka dudukan benda uji sebelum dimodifikasi

45 25 cm 25 cm cm Penyangga kayu Pelat? 250 x 250 x 5mm 35cm 190cm 35cm Tampak Depan 25cm 50cm Tampak Samping 50cm 51cm Tampak Atas Gambar 3.2b Rangka dudukan benda uji sesudah dimodifikasi 3.3 Alat Pembebanan Gaya Tekan Gaya tekan akan diberikan pada benda uji yang dihasilkan oleh sebuah hydraulic hand pump (dongkrak hidrolik) yang dilengkapi dengan proving ring. Proving ring ini berfungsi untuk menunjukkan besarnya gaya yang dihasilkan oleh hydraulic hand pump (jack) yang mempunyai kapasitas sampai 25 ton.

46 3.4 Alat Pengukur Untuk mengetahui besarnya gaya dan informasi yang terjadi pada kolom dibutuhkan alat ukur, antara lain : a. Proving Ring Alat ukur ini berfungsi untuk menunjukkan gaya yang dihasilkan atau diberikan oleh jack. b. Dial Indicator Fungsi alat ukur ini yakni menunjukkan besarnya deformasi yang terjadi pada kolom. Dial indicator ini mempunyai tingkat ketelitian 0,01 mm. 3.5 Perencanaan Benda Uji Benda uji yang direncanakan adalah kolom persegi. Adapun alasan pemilihan kolom persegi adalah karena kolom persegi dapat ditentukan sumbu lemahnya. Kolom persegi yang tidak sama dengan tebalnya. Seperti telah dikemukakan pada bab sebelumnya, kolom menekuk ke arah sumbu lemah. Jadi kolom persegi dapat diperkirakan ke mana arah tekuknya. y h x Arah Tekuk b Sumbu lemah adalah sumbu x dan arah tekuk sejajar sumbu y Gambar 3.5 Penampang kolom persegi Dimensi benda uji direncanakan berpedoman pada Teori Euler dan berdasarkan batas kemampuan alat uji.

47 3.6 Proses Pengujian Benda Uji Ada dua hal utama yang perlu diperhatikan dalam pelaksanaan pengujian tekuk ini yaitu : a. Kolom harus benar-benar lurus, agar garis tengah batang benar-benar lurus, dan beban yang bekerja akan tepat pada garis tengah batang. b. Beban harus tepat pada titik berat penampang kolom. Kedua hal ini perlu diperhatikan agar tidak menimbulkan momen akibat adanya eksentrisitas. Pengujian benda uji dilakukan satu demi satu. Dalam proses pengujian benda uji tersebut dilalui beberapa langkah yang harus ditempuh, antara lain : a. Langkah pertama yang dilakukan adalah pemasangan benda uji pada frame dengan letak dan posisi yang diatur sedemikian rupa sehingga menghasilkan posisi yang simetris dan tegak lurus. b. Untuk memastikan bahwa kolom benar-benar tegak lurus terhadap bidang datar, kolom tersebut di waterpass. Kolom harus tegak lurus dengan bidang datar 90 Penahan Bola Baja Gambar 3.6b Posisi beban terhadap benda uji c. Jack ditempatkan di bawah kolom dan diatur letaknya sehingga beban tepat pada titik berat kolom. Perletakan kolom adalah sendi-sendi.

48 Gambar 3.6c Model perletakan sendi-sendi d. Dial Indicator diletakkan sedemikian rupa ditengah bentang. Arah Tekuk Dial Indikator 1 Dial Indikator 2 Gambar 3.6d Letak dial indikator pada kolom uji e. Setelah pemasangan sesuai dengan yang diharapkan, dilakukan pengujian dengan memberikan pembebanan awal 100 kg (kolom tunggal), selang dua menit pembebanan dilakukan secara bertahap dengan penambahan beban 100

49 kg. Setiap penambahan beban dilakukan pembacaan dan pencatatan dial indicator. f. Untuk batang ganda diberikan pembebanan awal 1000 kg, selang dua menit pembebanan dilakukan secara bertahap dengan penambahan beban 250 kg. Setiap penambahan beban dilakukan pembacaan dan pencatatan dial indicator. g. Bila kolom sudah mengalami patah atau kelelahan, penambahan beban dihentikan.

50 BAB IV ANALISA HASIL PENGUJIAN BENDA UJI 4.1 Pengujian Mechanical Properties Pengujian Kadar Air Hasil pengujian kadar air yang dilakukan terhadap benda uji sebanyak 5 (lima) buah adalah seperti yang terlihat pada tabel 4.1 dibawah ini. Tabel Hasil Pengujian Kadar Air Sampel Berat Gx (gr) Berat Gk (gr) Kadar Air (%) I 55,5 53 4, II 54 50,5 6, III , IV , V , Total 29, Keterangan : G x G k : Berat benda uji mula-mula (gr) : Berat benda uji setelah di oven (gr)

51 % Sehingga nilai kadar air rata-rata dari 5 buah benda uji yang digunakan adalah 4,0248 % Pengujian Berat Jenis Hasil pengujian berat jenis yang dilakukan terhadap benda uji sebanyak 5 (lima) buah adalah seperti yang terlihat pada tabel 4.2 dibawah ini. Tabel Hasil Pengujian Berat Jenis Sampel Berat (gr) Volume (cm 3 ) Berat Jenis (gr/cm 3 ) I 58 93,75 0, II 56 93,75 0, III 58 93,75 0, IV 58 93,75 0, V 58 93,75 0, Total 3, Sehingga nilai berat jenis rata-rata dari 5 buah benda uji yang digunakan adalah 0,5922 gr/cm 3.

52 4.1.3 Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Hasil pengujian berat jenis yang dilakukan terhadap benda uji sebanyak 5 (lima) buah adalah seperti yang terlihat pada tabel 4.3 dibawah ini. Tabel Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Sampel Beban (kg) Luas (cm2) Kuat Tekan (kg/cm2) I II III IV V Total 2600 Sehingga nilai tegangan tekan sejajar serat rata-rata dari 5 buah benda uji yang digunakan adalah kg/cm Pengujian Elastisitas Kayu

53 Hasil pengujian berat jenis yang dilakukan terhadap benda uji sebanyak 5 (lima) buah adalah seperti yang terlihat pada tabel 4.4 dibawah ini. Beban (kg) Sampel I Tabel 4.1.4a Hasil Pengujian Elastisitas Sampel II Pembacaan Dial (0,01 mm) Sampel III Sampel IV Sampel V , ,5 29, , , , , , , , ,5 279, , , , , Tabel 4.1.4b Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel I P (kg) Pembacaan Dial ( 0,01 mm) (Yi) Pi² Pi x Yi , , , Tabel 4.1.4c Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel II

54 P (kg) Pembacaan Dial ( 0,01 mm) (Yi) Pi² Pi x Yi , , , , P (kg) Tabel 4.1.4d Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel III Pembacaan Dial ( 0,01 mm) (Yi) Pi² Pi x Yi , , Tabel 4.1.4e Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel IV

55 P (kg) Pembacaan Dial ( 0,01 mm) (Yi) Pi² Pi x Yi , , , , P (kg) Tabel 4.1.4f Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu Sampel V Pembacaan Dial ( 0,01 mm) (Yi) Pi² Pi x Yi , , , Dengan menggunakan rumus regresi maka diperoleh :

56 Dimana : Keterangan : Pi = Pembebanan (Kg) Yi = Pembacaan Dial (cm) Karena kelima benda uji tersebut diambil dari satu bahan yang sama maka dengan uji elastis kayu diperoleh data-data dibawah ini : Tabel 4.1.4g Perhitungan Nilai Elastisitas Kayu No. Sampel Nilai Elastisitas I ,2394 II ,9612 III ,0829 IV ,4064 V ,5199 Total ,2097

57 Sehingga nilai elastisitas rata-rata dari 5 buah benda uji yang digunakan adalah ,7004 kg/cm 2. Nilai dari pengujian-pengujian diatas dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 4.1.4h Nilai Pengujian dari Mechanical Properties Jenis Pengujian Nilai Pengujian Kadar Air 4,0248% Berat Jenis 0,5955 gr/cm 3 Kuat Tekan Sejajar Serat kg/cm 2 Elastisitas ,7004 kg/cm 2 Jika dilihat dari nilai pengujian yang didapat diatas, maka kriteria dari kayu yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Dilihat dari nilai berat jenisnya, kayu tersebut merupakan kayu dengan kelas kuat III, dimana kayu tersebut mempunyai nilai berat jenis yang berada diantara 0,60 0,40 yaitu 0,5955 gr/cm Dilihat dari nilai kadar airmya, maka menurut PKKI 1961, kayu tersebut merupakan kayu dengan mutu A, dengan nilai kadar air < 30% yaitu 4,0248%. 3. Dilihat dari nilai elastisitasnya, maka menurut PKKI 1961, kayu tersebut berada pada kelas kuat kayu II, dengan nilai ,7004 kg/cm Dilihat dari nilai kuat tekan sejajar seratnya, maka kayu yang digunakan termasuk dalam kelas kuat I, dengan nilai kg/cm 2.

58 Setelah didapatkan nilai elastisitas kayu yang digunakan, maka dapat direncanakan ukuran dimensi kayu dengan perhitungan analisis. Kapasitas frame adalah 40 ton sedangkan kapasitas jack yang dipakai adalah 25 ton, maka : - Pakai P cr = 1500 kg - Modulus Elastisitas E dipakai E = ,7004 kg/cm 2 - Panjang kolom L = 150 cm - Persyaratan bahwa b < h Misalkan b = 4 cm h = 5,9556 cm 6 cm

59 Maka dipakai kolom/ batang kayu persegi ukuran ( 4 x 6 ) cm, dengan momen inersia I y = cm 4 Batang Ganda dengan Pelat Koppel Y 10 X 3 3 Maka :

60 Dengan demikian diperoleh P cr untuk batang ganda adalah : Dimensi Pelat Koppel Data Pelat Koppel : b a t L = 2 cm = 0,3 cm = 10 cm t L Maka :

61 Dengan diketahuinya harga a = 2 cm, maka : Dimensi dan Jarak Baut Ø 10 mm S1 = 15 S = 30 Dimana : S1 = 3,5d = 3,5 x 10 = 35 mm S = 6d = 6 x 10 = 60 mm S = 30 S1 = Pengujian Tekuk

62 Dalam pengujian tekuk kayu yang dilaksanakan di laboratorium didapatlah nilai deformasi. Nilai deformasi ini diambil dari pembacaan dial. Dan pembacaan dial tersebut didapat dari beban yang diberikan. Kaena dengan adanya beban, maka kita bisa melihat adanya deformasi dari pembacaan dial tersebut. Berangkat dari pengujian tekuk inilah maka kita dapat melihat P kritis dari suatu kayu. P kritis dari kayu tersebut dapat dilihat nilainya setelah kita mengadakan pengujian dan memasukkan nlai dari pengujian tersebut kedalam grafik Pengujian Tekuk Batang Tunggal Dari hasil pengujian diperoleh data-data seperti pada tabel dibawah. Kemudian dari data tabel dibuat grafik hubungan beban P dan deformasi δ. No Tabel Hasil pengujian Tekuk kayu batang tunggal Beban (Kg) Pembacaan Dial (0,01 mm)

63 Dari tabel diatas diperoleh grafik hubungan pembebanan dengan deformasi :

64 Keterangan : Dari grafik diperoleh P cr = 1300 kg dengan deformasi δ = 8,26 mm, karena pada titik (8,26; 1300) deformasi yang terjadi masih linier, sementara pada titik (11,21 ; 1400) sudah tidak linier lagi. Dengan demikian pada titik (8,26; 1300) adalah sebagai batas antara lendutan stabil dan tidak stabil. Maka dari pengujian diperoleh tegangan yang terjadi untuk batang tunggal adalah: Pengujian Tekuk Batang Ganda

65 Dari hasil pengujian diperoleh data-data seperti pada tabel dibawah. Kemudian dari data tabel dibuat grafik hubungan beban P dan deformasi δ. Tabel Hasil pengujian Tekuk kayu batang ganda sampel I No Beban (Kg) Pembacaan Dial (0,01 mm) Dari tabel diatas diperoleh grafik hubungan pembebanan dengan deformasi :

66 Keterangan : Dari grafik diperoleh P cr = kg dengan deformasi δ = 7,94 mm, karena pada titik (7,94 ; 11500) deformasi yang terjadi masih linier, sementara

67 pada titik (11,30 ; 12000) sudah tidak linier lagi. Dengan demikian pada titik (7,94 ; 11500) adalah sebagai batas antara lendutan stabil dan tidak stabil. Maka dari pengujian diperoleh tegangan yang terjadi untuk batang ganda adalah: Hasil dari pengujian tersebut diatas dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.2 Hasil dari Pengujian Tekuk Kayu Batang Tunggal dan Batang Ganda Batang Tunggal Batang Ganda σ 54,17 kg/cm2 205,357 kg/cm2 Pcr 1300 kg kg 4.3 Perbandingan Hasil Pengujian dengan Analisa Teori Euler Karakterisitik benda uji (Batang Tunggal) adalah : Benda Uji I (4 x 6 x 150 ) cm

68 - b = 4 cm ; h = 6 cm - A = 4 6 = 24 cm 2 - L = l k = 150 cm

69 4.3.2 Karakterisitik benda uji (Batang Ganda) adalah : Benda Uji 2 2 (4 x 6 x 150 ) cm Pelat koppel ( 3 x 10 x 19 ) cm - b = 4 cm ; h = 6 cm - A = 8 6 = 56 cm 2 - L = l k = 150 cm -

70 Maka : Hasil dari perhitungan tersebut diatas dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.3 Nilai Perhitungan dengan Menggunakan Teori Euler Batang Tunggal Batang Ganda λ 129,9030 cm 70,1557 cm

71 σ 62,9664 kg/cm2 215,8872 kg/cm2 Pcr 1511,1945 kg kg 4.4 Pembahasan Hasil Pengujian Ada beberapa hal yang terlihat pada hasil pengujian yang dirasa perlu untuk mendapat pembahasan antara lain sebagai berikut : 1. Terjadinya deformasi pada awal penambahan beban walaupun relatif kecil. Hal ini dapat disebabkan ketika melaksanakan pengujian, beban tidak benarbenar tepat pada sumbu batang dan kolom tidak benar-benar lurus. Kemudian sangat sulit memastikan letak titik berat penampang yang benar-benar akurat. Kedua masalah ini mengakibatkan timbulnya momen eksentris yang mengakibatkan deformasi. Dengan terjadinya deformasi awal maka hasil pengujian berbeda dengan analitis. Penentuan nilai P cr diperoleh dari perbatasan nilai antara lendutan stabil dengan lendutan tidak stabil. Hal ini disebabkan karena dalam praktek pada batang tekan, tekuk diartikan sebagai perbatasan antara lendutan stabil dan tidak stabil. Jadi bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang tekan. P x e y l y m

72 P Gambar 4.4 Tekukan Ex- Sentris 2. Dari hasil analitis benda uji batang tunggal didapat P cr = 1511,1945 kg dan σ = 62,9664 kg/cm 2. Dari hasil penelitian didapat P cr = 1300 kg dan σ = 54,17 kg/cm Dari hasil analitis benda uji batang ganda didapat P cr = kg dan σ = 215,8872 kg/cm 2. Dari hasil penelitian didapat P cr = kg dan σ = 205,357 kg/cm Besarnya perbedaan nilap P cr hasil pengujian dengan P cr analitis dapat disebabkan oleh perbedaan antara nilai elastisitas kayu hasil pengujian dengan nilai elastisitas kayu yang sesungguhnya. Hasil perbandingan antara nilai pengujian dan analitis dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 4.4 Perbandingan Hasil Nilai Penelitian dan Analitis Penelitian Analitis Batang Tunggal Batang Ganda σ 54,17 kg/cm 2 205,357 kg/cm 2 Pcr 1300 kg kg σ 62,9664 kg/cm 2 215,8872 kg/cm 2 Pcr 1511,1945 kg kg