kapasitas dan perilaku lentur balok komposit … · 3 model benda uji balok 5 4 (a) hubungan beban...

30
KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT BETON - KAYU LONA MAHDRIANI PUSPITA DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

Upload: duongduong

Post on 03-Mar-2019

259 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT

BETON - KAYU

LONA MAHDRIANI PUSPITA

DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015

Page 2: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)
Page 3: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kapasitas Dan Perilaku

Lentur Balok Komposit Beton – Kayu adalah benar karya saya dengan arahan dari

komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan

tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang

diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks

dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Januari 2015

Lona Mahdriani Puspita

NIM E24100057

Page 4: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

ABSTRAK

LONA MAHDRIANI PUSPITA. Kapasitas Dan Perilaku Lentur Balok Komposit

Beton - Kayu. Dibimbing oleh FENGKY SATRIA YORESTA

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kapasitas dan perilaku lentur balok

komposit beton kayu. Pengujian ini menggunakan benda uji balok dengan ukuran

5x10x115 cm di atas tumpuan sederhana. Balok dibebani satu beban terpusat

dengan bentang 83 cm. Kayu yang dijadikan sebagai lapisan yaitu kayu kamper dan

bangkirai. Posisi lapisan terbagi menjadi tiga tipe yaitu tipe A lapisan kayu berada

di atas denga tebal 1 cm dan di bawah dengan tebal 0.5 cm, tipe B lapisan kayu

berada di atas denga tebal 0.5 cm dan di bawah dengan tebal 1 cm, dan tipe C lapisan

berada di samping kanan kiri balok dengan tebal lapisan 0.5 cm. Semua tipe balok

lapisan kayunya direkatkan menggunkan paku. Data yang diamati berupa Modulus

of elasticity dan Modulus of rupture, pola retak, dan lebar retak. Hasil dari penelitian

ini menunjukkan bahwa dengan penambahan lapisan kayu pada balok dapat

menahan terjadinya panjang retak dan lebar retak pada balok. Penambahan lapisan

kayu juga dapat meningkatkan kuat lentur balok, dengan model keruntuhan yang

terjadi yaitu retak lentur yang disertai dengan rusaknya lapisan kayu.

Kata kunci: balok komposit, kuat lentur, pola retak, model keruntuhan

ABSTRACT

LONA MAHDRIANI PUSPITA. Capacity and Flexural Behavior Composite

Concrete Beams - Wood. Supervised by FENGKY SATRIA YORESTA.

The research was purposed to determine value of the capacity and flexural

behavior of concrete-wood composite beam. In this test was used a beam with sizes

is 5x10x115 cm on the simple supported by means of a one-point loading. The wood

that has been used as a composite is camphor and yellow balau. The position of the

layer is divided into three types: layers of wood in A-type is 1cm at the upper and

0.5cm at the bottom, B-type is 0.5cm at the upper and 1cm at the bottom, and C-

type is 0.5cm at left and right sides. Wood layer on the composite beams is

associated with a nail and embedded in the concrete. The point of this research is to

observed the value of Modulus of Elasticity (MOE) and Modulus of Rupture

(MOR), and crack pattern. The results of this study indicate that the addition of a

layer of composite beam can hold the crack and destruction of beam. Composite of

concrete-wood also increase flexural strength, with cracking model flexure and

bending the wood layer.

Keywords: composite beams, flexural strength, crack patterns, models collapse

Page 5: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Kehutanan

pada

Departemen Teknologi Hasil Hutan

KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT

BETON - KAYU

LONA MAHDRIANI PUSPITA

DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015

Page 6: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)
Page 7: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

Judul Skripsi : Kapasitas Dan Perilaku Lentur Balok Komposit Beton - Kayu

Nama : Lona Mahdriani Puspita

NIM : E24100057

Disetujui oleh

Fengky Satria Yoresta, ST MT

Dosen Pembimbing

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

Page 8: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas

segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang

dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2015 ini ialah

kapasitas dan perilaku lentur balok komposit beton - kayu.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Fengky Satria Yoresta ST. MT

selaku pembimbing. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Mas

Irvan dari Laboratorium Rancanga dan Desain Bangunan Kayu, Fakultas

Kehutanan yang telah membantu selama penelitian. Ungkapan terima kasih juga

disampaikan kepada ayah, ibu, adik-adik, serta seluruh keluarga, atas segala doa

dan kasih sayangnya. Tak lupa ucapan terimakasih juga disampaikan kepada

seluruh staff dan pengajar Departemen Hasil Hutan, tema-teman THH47, serta

kepada saudara G44100104 yang selalu memberikan dukungan dan semangat

dalam penyelesaian karya ilmiah ini.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Januari 2015

Lona Mahdriani Puspita

Page 9: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR LAMPIRAN viii

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Tujuan Penelitian 2

Manfaat Penelitian 2

METODE 2

Lokasi dan Waktu Penelitian 2

Bahan 2

Alat 2

Prosedur Analisis Data 3

HASIL DAN PEMBAHASAN 6

Sifat Fisis dan Mekanis kayu 6

Analisis Beban dan Defleksi 8

Modulus of Elasticity (MOE), Modulus of Rupture (MOR) dan Kekakuan 11

Pola retak dan lebar retak 13

SIMPULAN DAN SARAN 16

Simpulan 16

Saran 16

DAFTAR PUSTAKA 16

LAMPIRAN 18

RIWAYAT HIDUP 20

Page 10: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

DAFTAR TABEL

1 Tipe dan kode balok uji 4 2 Sifat fisis dan mekanis kayu bangkirai dan kamper 7 3 Rerata MOE, MOR dan kekakuan balok komposit 11 4 Persen peningkatan MOE dan MOR balok komposit terhadap kontrol12 5 Posisi retak dan lebar retak maksimum 15

DAFTAR GAMBAR

1 Posisi dan dimensi lapisan kayu pada balok komposit beton-kayu 3 2 (a) Posisi paku pada balok komposit beton tipe A dan tipe B (b)

Posisi paku pada balok komposit beton tipe C 4 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal

(b) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A hinga mengalami

keruntuhan total 8 5 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe B pada kondisi retak awal

(b) Hubungan beban dan defleksi balok tipe B hinga mengalami

keruntuhan total 9 6 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe C pada kondisi retak awal

(b) Hubungan beban dan defleksi balok tipe C hingga mengalami

keruntuhan total 10 7 (a) Pola retak lentur tipe AB (b) pola retak lentur tipe AK (c) belah pada

kayu tipe A (d) Pembengkokan paku akibat penambahan beban 13 8 (a) Pola retak lentur tipe BB (b) pola retak lentur tipe BK (c) belah pada

kayu tipe B (d) Pembengkokan paku akibat penambahan beban (e)

retak diatas tumpuan yang terjadi akibat penambahan beban 14

9 (a) Retak pada beton tipe C (b) Retak da melengkungnya kayu akibat

pembebanan pada tipe C (c) Pecah dan rusak pada kayu tipe C (d)

Retak lentur pada tipe C 14

DAFTAR LAMPIRAN

1 Nilai defleksi dan beban pada saat Kondisi Retak awal hinggamengalami

keruntuhan 18 2 Bentuk kerusakan pada balok uji 19

Page 11: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Struktur komposit merupakan gabungan antara dua atau lebih bahan

bangunan yang berbeda sehingga merupakan satu kesatuan dalam menahan gaya

atau beban luar. Struktur komposit memanfaatkan sifat fisik dan mekanik masing-

masing bahan sehingga akan diperoleh komponen yang lebih baik dan mempunyai

kelebihan-kelebihan tertentu bila dibandingkan dengan bahan yang membentuknya

(Silitonga 2011).

Dalam struktur sebuah bangunan beton memiliki peranan yang sangat

penting sebagai bahan konstruksi yang biasa digunakan dalam berbagai bentuk

untuk hampir semua struktur, seperti bangunan, jembatan, pengerasan jalan,

bendungan, terowongan dan sebagainya. Salah satu kelebihan dari beton adalah

mempunyai kapasitas tekan yang tinggi. Akan tetapi beton juga memiliki

kekurangan yang dapat menyebabkan kerusakan pada struktur beton yang akan

mengakibatkan kekuatan dan daya dukung beton berkurang (Sitepu 2015). Dimana

kuat tarik beton hanya berkisar 9% - 15% dari kuat tekannya (Dipohusodo, 1996).

Oleh karena itu, perlu tulangan untuk menahan gaya tarik dan untuk memikul

beban-beban yang bekerja pada beton. Adanya tulangan ini seringkali digunakan

untuk memperkuat daerah tarik pada penampang balok. Tulangan baja tersebut

perlu untuk beban berat dalam hal ini untuk mengurangi lendutan jangka panjang

(Nawy 1998). Namun saat ini harga bangunan termasuk bahan tulangan beton

cukup tinggi, oleh karena itu perlu dicari bahan bangunan alternatif pengganti

tulangan baja yang memiliki kuat tarik yang cukup tinggi, lebih ekonomis dan

mudah didapat.

Penggunaan kayu untuk bahan konstruksi lebih menguntungkan

dibandingkan dengan bahan lain. Kayu adalah material yang berasal dari pohon

yang dibuat oleh alam dan tidak akan habis selama ditanam dan dipelihara. Material

kayu ramah lingkungan dan mudah terurai kembali juga tidak mencemari

lingkungan. Kayu mudah untuk dikerjakan walaupun dengan alat sederhana, mudah

untuk disambung, relatif kuat walaupun lebih ringan, cukup awet, lebih murah, dan

memiliki nilai estetika yang tinggi (Irawanti 2011).

Kayu kamper (Dryobalanops sp) digolongkan dalam kayu dengan kelas

kuat II dan III serta kelas awet II dan III dengan berat jenis 0.62 – 0.91 tergantung

spesiesnya (PKKI NI-51961) dan kayu bangkirai (Shorea laevifolia Endort)

tergolong kelas kuat I – II dan kelas awet I – II dengan berat jenis 0,6-1,13 (BKI,

1996). Berat jenis kayu merupakan besaran yang sangat penting sebagai

parameter karakteristik suatu jenis kayu (RSNI, 2002). Dalam hal ini terdapat

hubungan yang linier antara berat jenis dengan kekuatan kayu, dalam arti makin

tinggi berat jenis kayu maka makin tinggi kelas kekuatannya.

Untuk itu dilakukan penelitian terhadap balok komposit beton-kayu yang

menggunakan kayu kamper dan bangkirai sebagai alternatif pengganti lapisan baja

yaitu dengan menjadikan kayu kamper dan bangkirai sebagai lapisan penguat beton

sehingga adanya keselarasan dalam menerima tegangan lentur antara kayu dan

beton dalam struktur beton bertulang.

Page 12: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

2

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kapasitas dengan melihat nilai

hasil pengujian Modulus of elasticity, Modulus of rupture juga kekakuan balok, dan

perilaku lentur dengan melihat kerusakan, pola retak dan lebar retak pada balok

komposit beton-kayu yang menggunakan kayu kamper dan bangkirai.

Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan pemikiran bagi

pengembangan ilmu mekanika bahan, terutama aplikasinya pada struktur beton, dan

apabila hasilnya cukup signifikan maka dapat digunakan sebagai acuan dalam

penelitian lainnya, karena dengan menggunakan lapisan kayu ini selain bermanfaat

untuk struktural, juga kayu yang digunakan merupakan kayu komersial yang bisa

didapatkan di toko bangunan manapun.

METODE

Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan selama empat bulan yaitu dilaksanakan dari bulan

Maret hingga Juni 2014. Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknologi

Peningkatan Mutu Kayu, Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Hasil

Hutan, Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor.

Bahan

Bahan yang digunakan adalah Kayu bangkirai dan Kayu kamper yang

berasal dari pedagang di daerah Bogor, pasir yang berasal dari Cimangkok, kerikil,

semen, dan paku.

Alat

Alat yang digunakan adalah mesin gergaji circural saw, gergaji tangan,

desikator, timbangan digital, oven, mesin bor, cetakan berukuran 5 x 10 x 115 cm

dan berukuran 10 x 5 x 115 cm . Alat pengujian balok beton lapisan kayu dan untuk

pengujian sifat mekanis kayu berupa alat uji Universal Testing Machine (UTM)

merk Instron. Peralatan pendukung lainnya berupa ember cor, kawat, kertas beton,

cangkul, sendok semen, alat tulis, mistar dan kamera.

Page 13: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

3

Prosedur Analisis Data

Persiapan Benda Uji

Sortimen kayu berukuran 6 x 12 cm dengan panjang 400 cm dibagi menjadi

dua bagian, yaitu untuk persiapan pembuatan balok komposit dan untuk pengujian

sifat fisis dan mekanis kayu. Sampel kayu untuk pengujian sifat fisis dan mekanis

kayu dibagi menjadi dua ukuran yaitu untuk sifat fisis berukura 2 x 2 x 2 cm, dan

untuk sifat mekanis berukuran 2 x 2 x 30 cm. Setelah dibuat sampel uji ini maka

dibuatlah lapisan kayu untuk balok komposit beton-kayu.

Balok komposit beton – kayu yang akan diuji memiliki dimensi penampang

5 x 10 cm dengan panjang 115 cm. Balok dibuat menjadi 3 tipe ditambah balok

kontrol. Dua jenis kayu yaitu bangkirai dan kamper digunakan untuk masing–

masing tipe. Balok tipe A memiliki 1 cm ketebalan lapisan kayu bagian atas dan 0.5

cm ketebalan lapisan kayu bawah. Tipe B memiliki 0.5 cm ketebalan lapisan kayu

bagian atas dan 1 cm ketebalan lapisan kayu bagian bawah. Balok tipe C memiliki

0.5 cm ketebalan kayu bagian samping kanan dan kiri. Balok kontrol merupakan

balok yang tidak dilapisi dengan kayu. Setiap tipe balok terdiri atas tiga buah benda

uji untuk masing–masing jenis kayu. Ketiga tipe balok dan balok kontrol

diperlihatkan pada Gambar 1, sedangkan penomoran balok diperlihatkan pada

Tabel 1.

Lapisan kayu dan beton dihubungkan dengan menggunakan sejumlah paku.

Balok tipe A dan B menggunakan paku dengan diameter 3 mm sedangkan tipe C

diameter 2.2 mm paku ditempatkan dengan jarak antar paku 10 cm. Detail

penempatan paku diperlihatkan pada Gambar 2.

Gambar 1 Posisi dan dimensi lapisan kayu pada balok

komposit beton-kayu

Page 14: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

4

Tabel 1 Tipe dan kode balok uji

Jenis kayu Tipe Kode balok uji Tebal lapisan

Bangkirai

A AB1,AB2 Dan AB3 1 cm di atas, 0.5 cm di bawah

B BB1,BB2 Dan BB3 0.5 cm di atas, 1 cm di bawah

C CB1,CB2 Dan CB3 0.5 di kanan dan kiri

Kamper

A AK1,AK2 Dan AK3 1 cm di atas, 0.5 cm di bawah

B BK1,BK2 Dan BK3 0.5 cm di atas, 1 cm di bawah

C CK1,CK2 Dan CK3 0.5 di kanan dan kiri

Kontrol C1 Dan C2 Tidak diberi lapisan

Pembuatan lapisan kayu

Balok kayu kamper dan bangkirai yang berukuran 6 x 12 x 400 cm dipotong

menjadi lapisan kayu berukuran 0.5 x 5 x 115 cm, 0.5 x 10 x 115 cm dan 1 x 5 x

115 cm. Masing-masing lapisan kayu terlebih dahulu dibor untuk menghindari retak

ketika pemasangan paku.

Pengecoran beton

Beton yang digunakan pada penelitian ini menggunakan perbandingan

semen, pasir dan kerikil yaitu 1 : 2 : 3 yang diharapkan dapat mewakili beton untuk

konstruksi rumah sederhana aman gempa dengan kuat tekan beton ±150 kg/cm²

(Boen 2000a). Air ditambahkan ke dalam campuran beton hinga memudahkan

pengerjaan campuran. Pengecoran dilakukan sebanyak 4 kali. Hasil pengecoran

tersebut dimasukkan kedalam cetakan berukuran 5 x 10 x 115 cm dan 10 x 5 x 115

cm yang di dalamnya sudah diletakkan lapisan kayu.

Pengkondisian beton

Balok didiamkan (dikondisikan) selama 28 hari sehingga proses pengerasan

pada beton berlangsung sempurna dan siap untuk diuji. Beton komposit kayu

dilepas dari cetakannya setelah 4 hari. Selama pengkondisian, beton dijaga

kelembabannya dengan membasahinya dengan air di setiap permukaan beton agar

terhindar dari retak selama proses pengerasan berlangsung.

Gambar 2 (a) Posisi paku pada balok komposit beton tipe A dan tipe B

(b) Posisi paku pada balok komposit beton tipe C

Page 15: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

5

Pengujian

Pengujian lentur balok dilakukan dengan menggunakan mesin UTM instron

berkapasitas 5 ton. Pengujian dilakukan dengan metode one point loading Gambar

3. Selain pengujian lentur balok juga dilakukan pengujian sifat fisis dan mekanis

kayu yang digunakan dengan mengacu pada standar (B.S 373 : 1957).

P

L

Pengujian Sifat Fisis

Kerapatan (ρ) dan Berat Jenis

Contoh uji ditimbang berat (BA) dan diukur volumenya (VA), lalu

dimasukkan kedalam oven (103±2)°C hingga konstan untuk mendapatkan

berat dan volume kering tanurnya (BKT dan VKT). Kerapatan dan BJ

diperoleh dengan persamaan berikut:

Kerapatan (g/cm³) =VA

BA

BJ = BKTVA

ρ air

Kadar Air

Kadar air merupakan hasil pembagian kandungan berat air terhadap

berat kering tanur dari contoh uji. Berat air adalah selisih dari berat contoh

uji sebelum di oven dikurangi berat kering tanur. Contoh uji berukuran 2 x

2 x 2 cm. Contoh uji dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya (BKU)

dan dikeringkan dalam oven pada suhu (103±2)oC selama 24 jam atau

sampai mencapai berat konstan dan ditimbang sehingga diperoleh berat

kering tanur (BKT). Nilai kadar air dihitung dengan rumus:

Kadar air (%) =BKT

BKT - BKU x 100%

Pengujian Sifat Mekanis Modulus of Elasticity (MOE)

Contoh uji untuk pengujian MOE dan MOR berukuran 2 x 2 x 30

cm untuk dimensi tebal, lebar, dan panjang. Pengujian MOE kayu dilakukan

dengan cara one point loading bending test. Nilai MOE dihitung dengan

rumus:

Gambar 3 Model benda uji balok

Page 16: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

6

MOE (kg/cm2) = 3

3

Ybh4

PL

Keterangan:

MOE : Modulus of elasticity (kg/cm2)

∆P : Besar perubahan beban sebelum batas proporsi (kg)

L : Jarak sangga (cm)

∆Y : Besar perubahan defleksi akibat perubahan beban (cm)

b : Lebar contoh uji (cm)

H : Tebal contoh uji (cm)

Modulus of Rupture (MOR) Pengujian MOR kayu dilakukan bersama-sama dengan pengujian

MOE dengan memakai contoh uji yang sama. Nilai MOR dihitung dengan

rumus:

MOR (kg/cm2) = 3𝑃𝐿

2𝑏ℎ² Keterangan :

MOR : Modulus of rupture (kg/cm2)

P : Beban maksimum (kg)

L : Jarak sangga (cm)

b : Lebar contoh uji (cm)

h : Tebal contoh uji (cm)

Analisis Data

Hasil penelitian dianalisis menggunakan metode analisis struktural.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sifat Fisis dan Mekanis kayu

Modulus of Elasticity (MOE) merupakan perbandingan antara tegangan dan

regangan di bawah batas proporsional. Hasil pengujian memperlihatkan bahwa

kayu bangkirai memiliki nilai MOE rata-rata (31709.98 kg/cm²) yang lebih besar

dibandingkan kayu kamper (25685.36 kg/cm²) seperti disajikan pada Tabel 2. Nilai

MOE ini dapat digunakan sebagai alat penduga kekuatan kayu dibanding

menggunakan pendugaan yang didasarkan atas berat jenis atau kekerasan, karena

MOE mempunyai kepekaan terhadap cacat (Surjokusumo 1987).

Page 17: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

7

Tabel 2 Sifat fisis dan mekanis kayu bangkirai dan kamper

Jenis

Kayu

Kode

Balok

MOE

(kg/cm²)

MOR

(kg/cm²)

KA

(%) BJ

Kerapatan

(gr/cm³)

Bangkirai

B1 32858.05 1173.09 17.09 0.74 0.87

B2 28804.31 1147.60 18.59 0.73 0.87

B3 33467.57 1286.04 19.05 0.71 0.84

Rata-rata 31709.98 1202.24 18.24 0.73 0.86

Kamper

K1 24947.52 601.65 19.49 0.68 0.81

K2 23986.54 612.21 19.43 0.59 0.71

K3 28122.02 610.67 19.22 0.64 0.76

Rata-rata 25685.36 608.18 19.38 0.64 0.76

Modulus patah atau Modulus of Rupture (MOR) adalah nilai keteguhan

lengkung kayu utuh dan produk-produk yang dibuat dari kayu yang dihitung pada

beban maksimum (Haygreen dan Bowyer 1989). Modulus patah merupakan sifat

kekuatan kayu dalam menentukan beban yang dapat dipikul oleh suatu balok atau

gelagar. Hasil pengujian menunjukkan kayu bangkirai (1202.24 kg/cm²) memiliki

nilai MOR rata-rata lebih tinggi dari kayu kamper (608.18 kg/cm²).

Tiga sifat fisika kayu yang dianggap mendasar yaitu kadar air, perubahan

dimensi dan berat jenis kayu (Kasmudjo 2010). Nilai kadar air pada kedua jenis

kayu dari hasil pengujian berkisar antara 17.09 - 19.49%. Menurut Kasmudjo

(2010) kadar air kering udara di Indonesia rata-rata 10 - 18%. Selain itu, kadar air

pada kedua jenis kayu tersebut berada di bawah kadar air titik jenuh serat (30%)

sehingga dengan berkurangnya kadar air di bawah titik jenuh serat akan membuat

kekuatan kayu menjadi bertambah dan mempengaruhi sifat fisik dan mekanik kayu

tersebut (Haygreen dan Bowyer 1996).

Kerapatan kayu adalah masa atau berat kayu per unit volume kayu. Kerapatan

merupakan faktor penting untuk mengetahui sifat fisik dan mekanik kayu (Panshin

& Zeeuw 1970). Hasil pengujian menunjukkan kayu bangkirai (0.86 gr/cm³)

memiliki nilai kerapatan rata-rata lebih tinggi dari kayu kamper (0.76 gr/cm³). Nilai

kerapatan kayu dapat menggambarkan kekuatan kayu dimana nilai tersebut

berbanding lurus, dengan semakin besarnya nilai kerapatan suatu kayu maka kayu

tersebut akan semakin kuat.

Nilai kerapatan kayu tersebut sejalan dengan berat jenis kayu dimana kayu

bangkirai memiliki berat jenis tertinggi (0.73) dan berat jenis kayu kamper (0.64).

Berat jenis kayu merupakan salah satu sifat fisik kayu yang cukup penting untuk

mengetahui seberapa besar kekuatan kayu dan ketahanan kayu dalam menerima

beban dari luar. Menurut Setiawan (2011) bahwa terdapat hubungan antara berat

jenis, berat kayu dan kekuatan kayu dimana semakin berat kayu tesebut maka berat

jenisnya dan kekuatan kayu mengalami peningkatan.

Page 18: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

8

Analisis Beban dan Defleksi

Hasil pengujian balok tipe A disajikan pada Gambar 4.a dan 4.b. Gambar

4.a merupakan bagian dari Gambar 4.b pada kondisi dimana terjadi retak pertama

pada balok. Balok AB2 mampu menahan beban lebih besar (54.54 kg)

dibandingkan dengan balok lainnya, diperlihatkan dengan grafik yang didapat

paling tinggi dibandingkan dengan grafik lainnya. Balok AB1 memiliki kapasitas

beban terendah yaitu sebesar 11.68 kg. Hal ini terjadi karena beton mengalami retak

lebih awal dibandingkan dengan beton pada balok lainnya. Nilai defleksi terbesar

pada saat P maksimum retak pertama, terdapat pada balok C2 yaitu sebesar 0.125

cm. Sedangkan nilai defleksi terendah terdapat pada balok AB1 yaitu sebesar 0.01

cm. Hal ini mengindikasikan bahwa balok AB1 dapat menahan terjadinya

perubahan bentuk dibandingkan dengan balok C2 (kontrol) dikarenakan adanya

lapisan kayu pada bagian atas dan bawah balok yang menahan terjadinya regangan

pada balok.

Hubungan beban dan defleksi balok tipe A hingga mengalami keruntuhan

seperti ditunjukkan pada Gambar 4.b. Dari Gambar tersebut terlihat bahwa balok

AB2 dapat menahan beban paling besar dibandingkan balok lainnya, yaitu 342.94

kg. Sedangkan balok AK3 memiliki beban maksimum terendah yaitu sebesar

180.01 kg. Hal ini diduga karena perbedaan jenis kayu yang digunakan pada balok

dan adanya pengaruh berat jenis, kerapatan pada masing – masing kayu. Nilai

defleksi terendah juga diperlihatkan oleh grafik AB1. Sehingga dapat disimpulkan

bahwa pada balok tipe A dengan lapisan kayu bangkirai lebih baik digunakan

dibandingkan dengan balok dengan lapisan kayu kamper maupun kontrol. Hal ini

terjadi karena pada kedua grafik memperlihatkan bahwa balok dengan kayu

bangkirai dapat mencapai beban tertinggi dan memiliki grafik yang tinggi juga nilai

defleksi yang rendah. Tingginya grafik menunjukkan adanya sifat kekakuan yang

tinggi pada struktur. Sifat kekakuan merupakan sifat dimana suatu benda apabila

menerima beban atau gaya luar, benda tersebut cenderung untuk mempertahankan

diri atau menahan terjadinya perubahan bentuk (Mardikanto et al. 2011).

Gambar 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal

(b) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A hinga mengalami

keruntuhan total

Page 19: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

9

Hasil pengujian balok tipe B disajikan pada Gambar 5.a dan 5.b. Gambar

5.a merupakan bagian dari Gambar 5.b pada kondisi dimana terjadi retak pertama

pada balok. Balok BB3 mampu menahan beban lebih besar (144 kg), diperlihatkan

dengan grafik yang didapat paling tinggi dibandingkan dengan grafik lainnya.

Balok BK2 memiliki kapasitas beban terendah yaitu sebesar 6.05 kg. Nilai kapasitas

beban ini dipengaruhi oleh jenis, kadar air juga kerapatan pada lapisan kayu. Nilai

defleksi terbesar pada saat P maksimum retak awal, terdapat pada balok BB3 yaitu

sebesar 0.5 cm, sedangkan nilai defleksi terendah terdapat pada balok BK1 yaitu

sebesar 0.04 cm. Hal ini mengindikasikan bahwa balok BK1 dapat menahan

terjadinya perubahan bentuk dibandingkan dengan balok BB3, karena balok dengan

lapisan kayu bangkirai memiliki daya retak yang tinggi apabila lapisan pada bagian

bawah lebih tipis akibat susut muai pada kayu bangkirai tinggi sehingga defleksi

yang terjadi besar.

Gambar 5.b memperlihatkan hubungan beban dan defleksi balok tipe B

hingga mengalami keruntuhan. Dari Gambar tersebut terlihat bahwa balok BB1

dapat menahan beban paling besar dibandingkan balok lainnya, yaitu 498.02 kg.

Sedangkan balok BB3 memiliki beban maksimum terendah yaitu sebesar 268.36

kg. Hal ini diduga karena perbedaan jenis kayu yang digunakan pada balok dan

adanya pengaruh berat jenis, kerapatan pada masing – masing kayu. Namun bila

dilihat dari nilai defleksi, balok yang memiliki nilai defleksi terbesar pada saat P

maksimum adalah balok BK1 yaitu 6.51 cm, sedangkan nilai defleksi yang terendah

terdapat pada balok BB3 yaitu 2.40 cm. Hal ini berbanding terbalik dengan nilai

defleksi yang didapat pada Gambar 5.a sehingga secara keseluruhan balok beton

yang dapat menahan terjadinya kerusakan yaitu balok dengan lapisan kayu

bangkirai. Pada balok tipe B lapisan dengan kayu bangkirai yang dapat menahan

beban maksimum tertinggi dan defleksi terendah dibandingkan balok dengan

lapisan kayu kamper maupun kontrol.

Gambar 5 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe B pada kondisi retak awal

(b) Hubungan beban dan defleksi balok tipe B hinga mengalami

keruntuhan total

Page 20: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

10

Hasil pengujian balok tipe C disajikan pada Gambar 6.a dan 6.b. Gambar

6.a merupakan bagian dari Gambar 6.b pada kondisi dimana terjadi retak pertama

pada balok. Balok CK3 mampu menahan beban lebih besar (508.76 kg),

diperlihatkan dengan grafik yang didapat paling tinggi dibandingkan dengan grafik

lainnya sehingga pada tipe C struktur komposit pada saat retak awal dapat mencapai

beban maksimum terbesar dibandingkan dengan balok tipe A dan B. Balok CB2

memiliki kapasitas beban terendah yaitu sebesar 13.89 kg. Selain itu, nilai defleksi

terbesar pada saat P maksimum retak pertama juga didapat pada balok CK3 yaitu

sebesar 1.74 cm, hal ini terjadi karena beton mengalami retak pada bagian bawah

balok akibat tidak adanya lapisan pada bagian bawah balok. Sedangkan nilai

defleksi terendah terdapat pada balok CB2 yaitu sebesar 0.04 cm, hal ini terjadi

karena pada samping kanan dan kiri balok dilapisi oleh kayu yang memiliki berat

jenis dan kerapatan yang tinggi sehingga akibat adanya penambahan beban maka

balok dan lapisan kayu tidak mengalami deformasi yang besar dibandingkan

dengan balok yang menggunakan lapisan kayu kamper.

Gambar 6.b memperlihatkan hubungan beban dan defleksi balok tipe C

hingga mengalami keruntuhan. Dari Gambar tersebut terlihat bahwa balok CB1

dapat menahan beban paling besar, yaitu 864.21 kg diperlihatkan dengan grafik

yang didapat paling tinggi dibandingkan dengan grafik lainnya. Sementara itu,

balok CK2 memiliki beban maksimum terendah yaitu sebesar 429.53 kg. Namun

bila dilihat dari nilai defleksi, balok yang memiliki nilai defleksi terbesar pada saat

P maksimum adalah balok CB2 yaitu 2.05 cm. Sedangkan nilai defleksi yang

terendah terdapat pada balok CB3 yaitu 0.93 cm. Secara keseluruhan balok dengan

lapisan kayu bangkirai mampu menahan beban lebih besar dibandingkan dengan

balok dengan lapisan kayu kamper, karena dilihat dari grafik yang tinggi. Selain itu,

nilai defleksi antara balok lapisan kayu bangkirai dan lapisan kayu kamper tidak

berbeda jauh, karena adanya pengaruh dari lapisan kayu yang berada pada kanan

dan kiri balok yang menghalangi terjadinya keruntuhan pada beton.

Gambar 6 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe C pada kondisi retak awal

(b) Hubungan beban dan defleksi balok tipe C hingga mengalami

keruntuhan total

Page 21: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

11

Modulus of Elasticity (MOE), Modulus of Rupture (MOR) dan Kekakuan

Hasil pengujian MOE dan MOR balok komposit disajikan pada Tabel 3.

Nilai MOE yang paling tinggi ditunjukkan oleh balok AB dengan rerata 959808.49

kg/cm², sedangkan yang paling rendah ditunjukkan oleh balok CK dengan rerata

33716.32 kg/cm². Sedangkan nilai MOR yang paling tinggi diperoleh balok CB

sebesar 229.45 kg/cm², dan yang terendah diperoleh balok AK sebesar 84 kg/cm².

Nilai kekakuan tertinggi diperoleh balok tipe AB sebesar 706.09 kg/cm sedangkan

yang terendah diperoleh oleh balok tipe CK (295.83 kg/cm), dalam hal ini nilai

kekakuan dan MOE berbanding lurus. Menurut Mardikanto et al. (2011) nilai

modulus elastisitas yang besar menggambarkan sifat kekakuan yang besar pula, di

mana kayu tidak mudah berubah bentuk akibat pembebanan. Secara umum balok

yang menggunakan kayu bangkirai sebagai lapisan memiliki nilai MOE, MOR dan

Kekakuan tertinggi dibandingkan dengan balok yang menggunakan kayu kamper.

Namun pada balok tipe B nilai MOE lebih tinggi dimiliki oleh balok dengan

kayu kamper, hal ini dikarenakan lapisan kayu pada balok bagian atas dimensinya

lebih tipis dibandingkan dengan bagian bawah. Menurut Boesono (2008) kayu

bangkirai mempunyai berat jenis tinggi dan tergolong dalam kayu yang sangat berat,

daya retaknya tinggi dan mempunyai serat penyusun kayu lebih besar, rongga

selnya lebih lebar sehingga mudah untuk menyerap air yang menyebabkan kayu

mengembang atau sifat susut muainya sangat besar. Selain itu juga nilai kadar air

pada balok lapisan kayu bangkirai memiliki nilai yang lebih kecil, yang

menandakan bahwa kayu tersebut lebih kering sehingga mudah terjadi retak

maupun belah pada lapisan kayu. Menurut Mardikanto et al. (2011) retak (checks)

banyak terjadi pada saat kayu mongering, dimana perubahan kadar air yang terjadi

sudah di bawah titik jenuh serat. Adanya cacat ini akan menyebabkan sedikit

berkurangnya kekuatan pada kayu

.

Tabel 3 Rerata MOE, MOR dan kekakuan balok komposit

Balok Balok Komposit

Uji MOE MOR Kekakuan

(Kg/cm²) (Kg/cm²) (Kg/cm)

AB 959808 123.31 706.09

AK 867057 84 329.52

BB 133786 136.73 431.76

BK 426922 134.3 326.64

CB 146741 229.45 619.46

CK 33716.3 154.44 295.83

Kontrol 416108 14.56 222.15

Page 22: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

12

Ditinjau berdasarkan nilai MOE dan MOR yang diperlihatkan pada Tabel 3,

persentase peningkatan nilai MOE dan MOR balok komposit terhadap kontrol pada

Tabel 4 tertinggi ditunjukkan dengan balok AB sebesar 130.66% untuk nilai MOE

dan 1475.76% untuk nilai MOR pada balok CB, hal ini menunjukkan bahwa balok

AB kuat dalam menerima beban elastis dibandingkan dengan kontrol karena adanya

lapisan kayu pada bagian atas dan bawah beton dan juga tebal kayu pada bagian

atas beton yang lebih tebal dibandingkan bagian bawah sehingga dapat menahan

beban tekan yang diberikan pada balok komposit tersebut. Balok CB tidak mudah

patah karena struktur kayu yang getas dan perletakan lapisan kayu yang berada di

samping kanan dan samping kiri beton yang dapat menahan beton akibat struktur

beton yang runtuh.

Tabel 4 Persen peningkatan MOE dan MOR balok komposit terhadap kontrol

Balok % Peningkatan balok komposit terhadap kontrol

Uji MOE MOR

AB 130.66 746.84

AK 108.37 476.88

BB -67.85 839.02

BK 2.60 822.30

CB -64.73 1475.76

CK -91.90 960.62

Adapun yang terjadi pada balok komposit yang menggunakan lapisan kayu

kamper, peningkatan MOE dan MOR relatif kecil bahkan ada nilai minus pada

data tersebut, menurut Kusnidar (2005) bahwa kayu kamper memiliki nilai

elasstisitas lentur yang relatif kecil karena dipengaruhi karakter dasar kayu nya,

termasuk kandungan cacat alami ataupun cacat yang ditimbulkan oleh

perlakuan yang diberikan sebelum pengujian. Berbeda dengan yang dialami oleh

kontrol yang tidak adanya lapisan yang menopang beton apabila sudah terjadi

kerusakan pada beton sehingga beton mudah patah. Hal ini sesuai dengan

pernyataan Nawy (1998) bahwa beton kuat terhadap tekan tetapi lemah terhadap

tarik. Nilai minus juga diperlihatkan pada balok dengan lapisan kayu bangkirai. Hal

ini dikarenakan pada balok tipe B dan tipe C yang menggunakan kayu bangkirai

kurang elastis dibandingkan dengan balok dengan tipe yang sama namun

menggunakan lapisan kayu yang berbeda, maka balok dengan lapisan kayu

bangkirai pada tipe B dan tipe C tidak akan kembali ke bentuk semula.

Page 23: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

13

Pola retak dan lebar retak

Retak lentur adalah retak vertikal yang memanjang dari sisi tarik balok dan

mengarah ke atas sampai daerah sumbu netralnya. Pola retak yang ditunjukkan oleh

semua tipe benda uji mempunyai pola retak yang hampir sama yaitu pola retak

lentur Gambar 7.a dan 7.b, Gambar 8.a dan 8.b, dan Gambar 9.d.

Retak awal yang terjadi yaitu terlihat pada daerah di bawah pembebanan di

tengah-tengah bentang. Beban yang terus bertambah mengakibatkan retak-retak

awal yang terjadi semakin melebar, namun panjang retak berkurang dengan

bertambahnya beban yang diberikan. Hal ini terjadi karena panjang retak awal

hingga akhir hanya mengalami retak lentur sehingga panjang retak terbatas oleh

lapisan kayu pada bagian atas dan bawah beton. Selain itu juga, penambahan retak

untuk setiap peningkatan beban tidak selalu merupakan kelanjutan dari retak

sebelumnya dan mula-mula muncul selalu ditengah jarak antar paku, hal ini terlihat

pada Gambar 8.e pada balok uji BK1 yang menunjukkan adanya retak lentur yang

timbul di atas tumpuan.

Hasil pengujian yang didapat sesuai dengan pernyataan Pathurahman (2003)

yang mengatakan bahwa semakin bertambahnya beban maka retak awal yang

terjadi semakin lebar, panjang retak berkurang, dan penambahan retak tidak selalu

merupakan kelanjutan dari retak sebelumnya. Pada tipe A dan B yang lapisan

kayunya berada di atas dan bawah beton, lapisan kayu pada bagian bawah belah

searah dengan jalur paku Gambar 7.c dan Gambar 8.c. Belah pada lapisan kayu

mula-mula terjadi pada ujung balok hanya dari salah satu sisi yang menyisakan

jarak 5 cm jarak dari paku ke tepi balok. Panjang belah lapisan kayu tersebut yaitu

1/3 panjang balok. Setelah kayu mengalami belah maka yang terjadi paku tidak lagi

menempel pada kayu, melainkan pada beton karena paku bergeser pada daerah tarik

sehingga paku menjadi miring hal ini menunjukkan bahwa paku tidak kuat dalam

menahan gaya geser. Kerusakan yang terjadi pada contoh uji seperti pecah dan retak

merupakan reaksi yang ditimbulkan akibat adanya gaya luar yang bekerja

(beban).Hal ini hanya terjadi pada lapisan bagian bawah saja Gambar 7.d dan

Gambar 8.d.

Gambar 7 (a) Pola retak lentur tipe AB (b) pola retak lentur tipe AK

(c) belah pada kayu tipe A (d) Pembengkokan paku

akibat penambahan beban

Page 24: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

14

Adapun pada tipe C baik lapisan kayu maupun pada beton terlihat bahwa telah

terjadi kerusakan seperti ditunjukkan pada Gambar 9.d. Retak yang terjadi ada pada

bagian bawah beton yang searah dengan sumbu dimana balok ditekan, namun retak

yang terjadi tidak terlalu lebar Gambar 9.a dan 9.b. Selain itu, retak yang timbul

juga terlihat ketika lapisan kayu yang disamping melengkung ke dalam sehingga

terlihat retak-retak pada beton. Retak yang terjadi pada sisi beton hanya terlihat

sampai garis paku dan merupakan retak lentur Gambar 9.b dan 9.d. Adapun

kerusakan belah yang terjadi pada beton bagian bawah dikarenakan adanya gaya

luar yang bekerja (beban) Gambar 9.a dan 9.b.

Gambar 8 (a) Pola retak lentur tipe BB (b) pola retak lentur tipe BK (c) belah pada

kayu tipe B (d) Pembengkokan paku akibat penambahan beban (e) retak

diatas tumpuan yang terjadi akibat penambahan beban

Gambar 9 (a) Retak pada beton tipe C (b) Retak da melengkungnya

kayu akibat pembebanan pada tipe C (c) Pecah dan rusak pada

kayu tipe C (d) Retak lentur pada tipe C

Page 25: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

15

Lapisan kayu pada tipe C juga mengalami kerusakan yaitu sekitar jalur paku

yang bermula pada atas tumpuan hingga ke tengah bahkan pada tipe CK1 kayu

belah. Hal ini terjadi karena pada setiap penambahan beban pada balok maka yang

terjadi pada paku dan lapisan kayu setelah beton bagian bawah retak yaitu menahan

agar keruntuhan yang terjadi pada beton tidak terlalu besar. Lapisan kayu pada

bagian bawah paku menahan agar beton bagian atas dari paku tidak runtuh Gambar

9.c. Pada lapisan kayu yang berada di bagian atas paku pun menggelembung ke

dalam karena menahan kerusakan dan lebar retak yang terjadi pada beton. Kondisi

paku pada tipe C yaitu semua paku masih dalam keadaan melekat pada lapisan kayu

maupun pada beton. Melihat perilaku keruntuhannya, balok uji ini mempunyai

keruntuhan yang getas. Hal ini sesuai dengan pernyataan Kusnidar (2005) bahwa

Nonlinieritas kayu kamper adalah akibat dari sifat kayu yang anisotropis dan

strukturnya yang terdiri dari formasi serat-serat yang bersifat daktail sehingga

memiliki keruntuhan elastis linier dan getas.

Fungsi lapisan kayu pada ketiga tipe balok uji yaitu untuk menahan beban

tarik yang terjadi pada balok komposit ini. Hal ini terlihat bahwa apabila ketiga

balok uji ini dibandingkan dengan kontrol (balok beton tanpa lapisan kayu) maka

nilai beban maksimum sampai batas proporsional yang dapat dipikul lebih tinggi

terlihat pada ketiga balok uji. Namun apabila dibandingkan dengan beton bertulang

maka balok komposit kayu beton ini masih belum efektif karena beton dan kayu

tidak dapat bersatu tanpa adanya ikatan yang terjadi pada keduanya.

Tabel 5 Posisi retak dan lebar retak maksimum

Kode Posisi Lebar

Balok

Retak

(cm)

Retak

(cm)

AB1 9.0 2.0

AB2 11.5 5.0

AB3 17.0 1.5

AK1 0.0 4.0

AK2 6.3 4.0

AK3 13.0 7.8

BB1 11.5 4.0

BB2 45.0 7.1

BB3 44.0 24.0

BK1 4.5 3.0

BK2 11.0 4.0

BK3 13.0 5.5

Page 26: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

16

Hasil pengujian posisi dan lebar retak ditunjukkan pada table 5. Posisi retak

terjauh dari titik pembebanan yaitu sebesar 45 cm pada balok BB2 sedangkan lebar

retak terbesar ditunjukkan oleh balok BB3 yaitu sebesar 24 cm. Adapun posisi retak

terkecil dari titik pembebanan ditunjukkan oleh balok AK1 yaitu 0 cm. Namun nilai

lebar retak terkecil diperoleh balok AB1 yaitu sebesar 1.5 cm. Hal ini menunjukkan

bahwa balok tipe A dapat mengurangi terjadinya retak maupun lebar yang semakin

besar karena lapisan kayu yang menahan pada bagian tekan balok dimensi tebalnya

lebih besar dibandingkan dengan lapisan kayu pada bagian atas tipe B. Dalam hal

ini tebal lapisan berpengaruh besar dalam menentukan lebar retak dan posisi retak.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Kayu bangkirai memiliki nilai MOE, MOR, kekakuan, kerapatan, dan berat

jenis lebih tinggi dibandingkan kayu kamper. Kapasitas balok komposit yang

ditunjukkan dengan nilai MOE, MOR dan kekakuan tertinggi berturut-turut yaitu

pada balok AB sebesar 959808.49 kg/cm², balok CB sebesar 229.45 kg/cm², dan

balok AB sebesar 706.09 kg/cm untuk nilai kekakuan sehingga balok dengan

lapisan kayu bangkirai lebih baik digunakan pada tipe A dan tipe C. Kerusakan yang

terjadi pada balok tipe A dan B hampir sama yaitu belah pada lapisan kayu, retak

pada beton, dan paku bergeser juga miring akibat gaya geser. Sedangkan pada tipe

C perilaku kerusakan yang timbul yaitu kerusakan pada lapisan kayu, kerusakan

pada beton yang ditunjukkan dengan belah dan retak. Pola retak yang terlihat pada

keseluruhan balok yakni pola retak lentur. Lebar retak yang paling kecil yaitu pada

balok tipe C dan tipe A yang menggunakan kayu bangkirai. Jenis kayu, posisi

lapisan, dan dimensi tebal lapisan memiliki pengaruh terhadap kapasitas dan

perilaku lentur balok komposit. Dilihat dari kapasitas dan perilaku (kerusakan, pola

retak, dan lebar retak) maka balok dengan lapisan kayu bangkirai pada tipe C yang

lebih baik digunakan sebagai bahan konstruksi bangunan.

Saran

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan variasi posisi,

jenis dan lapisan kayu yang digunakan. Selain itu, perlu dilakukan penelitian lebih

lanjut berbagai proporsi campuran dan jenis bahan yang digunakan agar dapat

meningkatkan kualitas balok komposit beton kayu.

DAFTAR PUSTAKA

[PKKI] Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia. 1961. PKKI NI-1961. Bandung:

Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Departemen Pekerjaan Umum

dan Tenaga Listrik. Yayasan Normalisasi Indonesia, Bandung.

Page 27: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

17

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2002. SNI 03-2847-2002. Tata Cara

Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan G. Indonesia. Badan Standar

Nasional.

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2006. SNI 03-1027-2006. Lembaran Serat

Krisotil Semen Rata. Indonesia. Badan Standar Nasional.

[BKI] Biro Klasifikasi Indonesia. 1996. Buku Peraturan Klasifikasi dan Konstruksi

Kapal Laut. Indonesia. Biro Klasifikasi Indonesia.

Boen, T. 1983, Manual Bangunan Tahan Gempa (Rumah Tinggal), Yayasan

Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan.

-----------. 2000a, Bangunan Rumah Tinggal Sederhana : Belajar dari Kerusakan

Akibat Gempa, Prosiding Lokakarya Nasional Bangunan Sederhana

Tahan Gempa, UII, Yogyakarta.

Boesono H. 2008. Pengaruh Lama Perendaman Terhadap Organisme Penempel dan

Modulus Elastisitas pada Kayu. Jurnal Ilmu Kelautan Vol. 13 (3) : 177 –180.

Universitas Diponegoro.

Darwo. 1990. Klasifikasi Kekuatan Kayu dan Studi Penyusunan Tegangan Ijin

Metode Contoh Kecil Bebas Cacat (ASTM D 245) Kayu Borneo [Skripsi].

Fakultas Kehutanan, IPB. Tidak diterbitkan

Dipohusodo, I. 1996. Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T-15-1991-03,

PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 527 pp.

---------------. 1999, Struktur Beton Bertulang., PT Gramedia Pustaka Utama,

Jakarta.

Haygreen J G and J L Bowyer. 1989. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Terjemahan.

Gadjah Mada University Press. Yogyakarta

Kusnindar Abd. Chauf. 2005. Karakteristik Mekanik Kayu Kamper sebagai Bahan

Konstruksi. Mektek tahun VII.

Mardikanto TR, Karlinasari L, Bahtiar ET. 2011. Sifat Mekanis Kayu. Bogor (ID):

IPB Press.

Martawijaya A. dan I. Kartasujana. 1977. Ciri Umum Sifat dan Kegunaan Jenis-

jenis Kayu Indonesia. Badan Pengembangan dan Penelitian Pertanian.

Lembaga Penelitian Hasil Hutan No,41, Bogor.

Nawy, EG. 1998. Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar, PT Eresco, 1990,

Bandung, 763 pp.

Irawanti S. 2011. Kekuatan sambungan kayu geser ganda dengan baut tunggal

berpelat baja pada empat jenis kayu tropis [Skripsi]. Bogor (ID): Institut

Pertanian Bogor.

Panshin A J dan C de Zeeuw. 1970. Texbook of Wood Technology. 4th cd. McGraw-

Hill. New York.

Pathurahman. 2003. Aplikasi Bambu Pilinan sebagai Tulangan Beton. Civil

Engineering Dimension, Vol. 5, No. 1, 39–44, March 2003 ISSN 1410-9530.

Sakuna T. dan C.C. Moredo. 1993. Bonding of selected Tropical Woods—Effects

of Extractivees and Related Properties. Symposium-USDA Forest Service,

and Taiwan Forestry Research Institute. May 25-28, 1993. Taipei.

Sitepu N N. 2015. Perilaku Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan Pelat Baja

Dalam Memikul Lentur [Skripsi]. Medan (ID): Universitas Sumatera Utara.

Silitonga F. 2011. Perilaku Balok Komposit Bambu Betung – Beton Dengan Bambu

Diisi Di Dalam Balok Beton [Skripsi]. Medan (ID): Universitas Sumatera

Utara.

Page 28: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

18

LAMPIRAN

Lampiran 1 Nilai defleksi dan beban pada saat Kondisi Retak awal hingga

mengalami keruntuhan

Kode Retak awal Kondisi runtuh Kekakuan

sampel Defleksi Beban Defleksi Beban

(cm) (kg) (cm) (kg) (kg/cm)

AB1 0.011 1306.4 3.22 324.56 1041.7

AB2 0.077 963.21 4.10 342.94 786.55

AB3 0.124 327.24 4.50 329.79 290.03

Rata-rata 0.070 865.62 3.94 332.43 706.09

AK1 0.092 364.46 6.10 300.08 219.04

AK2 0.058 364.46 4.44 250.07 348.15

AK3 0.061 1861.7 3.31 180.01 421.37

Rata-rata 0.070 863.54 4.62 243.39 329.52

BB1 0.190 744.58 3.78 498.02 606.33

BB2 0.121 506.02 4.89 381.57 405.23

BB3 0.496 218.39 2.40 268.36 283.72

Rata-rata 0.269 489.66 3.69 382.65 431.76

BK1 0.038 735.7 6.51 377.43 585.82

BK2 0.051 255.07 4.77 375.01 120.69

BK3 0.166 291.89 4.94 271.69 273.42

Rata-rata 0.085 427.55 5.41 341.38 326.64

CB1 0.113 1006.06 1.93 864.21 972.30

CB2 0.036 581.03 2.05 785.91 332.16

CB3 0.761 566.05 0.93 447.94 553.91

Rata-rata 0.303 717.71 1.64 699.35 619.46

CK1 0.083 417.48 1.44 503.17 246.84

CK2 0.107 316.95 1.60 429.53 324.02

CK3 1.742 311.39 1.74 508.76 316.63

Rata-rata 0.644 348.61 1.59 480.49 295.83

C1 0.122 30.66 226.88

C2 0.124 24.26 217.42

Rata-rata 0.123 27.459595 222.15

Page 29: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

19

Lampiran 2 Bentuk kerusakan pada balok uji

Balok tipe B

Balok tipe C

Balok Kontrol

Balok tipe A

Page 30: KAPASITAS DAN PERILAKU LENTUR BALOK KOMPOSIT … · 3 Model benda uji balok 5 4 (a) Hubungan beban dan defleksi balok tipe A pada kondisi retak awal ... pembebanan pada tipe C (c)

20

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Cianjur pada tanggal 7 Desember 1992 sebagai anak

pertama dari tiga bersaudara, pasangan Bapak Ujang Mahmud dan Heni Hendriani.

Pada tahun 2010 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Cianjur dan pada tahun yang

sama di terima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui jalus Undangan

Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis diterima di Program Studi Teknologi Hasil

Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan.

Selama menempuh pendidikan di Fakultas Kehutanan, penulis telah

menerima Beasiswa dari Bidik misi, Dikti. Penulis telah mengikuti beberapa

kegiatan praktek lapang antara lain Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH)

di hutan mangrove dan Gunung Sawal pada tahun , Praktek Pengelolaan Hutan

(PPH) dengan lokasi Hutan Pendidikan Gunung Walat, KPH Cianjur, Taman

Nasional Halimun Salak, dan PGT Sindangwangi pada tahun dan praktek kerja

lapang (PKL) pada tahun di PT Kutai Timber Indonesia (KTI), Probolinggo, Jawa

Timur.

Selain aktif perkuliahan, penulis juga aktif berorganisasi dan pernah

menjadi sekertaris Divisi Kewirausahaan Bidik Misi IPB (2010), anggota Divisi

Kelompok Kimia Hasil Hutan pada tahun 2011, anggota Divisi Kelompok Minat

Rekayasa Desain Bangunan Kayu Mahasiswa Hasil Hutan pada tahun 2012.

Untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan IPB, penulis

menyelesaikan skripsi dengan judul Perilaku Retak Balok Komposit Beton – Kayu

dengan Menggunakan Kayu Bangkirai dan Kayu Kamper sebagai Lapisan pada

Beton dibimbing oleh Fengky Satria Yoresta, ST. MT.