1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Di Indonesia banyak bangunan kuno atau bersejarah yang konstruksinya

menggunakan kayu. Karena bangunan tersebut sudah tua misalnya Masjid Agung Solo,

Keraton di Solo, maka perlu ditinjau kekuatan konstruksinya, bisa juga karena diinginkan

perubahan fungsi penggunaannya tetapi diinginkan tidak merubah bentuk aslinya padahal

ada penambahan beban, maka diperlukan perkuatan kayu sebagai penambahan kekuatan

lentur pada balok kayu. Di samping itu, kekuatan lentur kayu sesuai dengan kelas, mutu

dan dimensinya terbatas, sementara kebutuhan akan kekuatan lebih besar dari

kemampuan atau kapasitas kayu tersebut.

Oleh karena itu di perlukan bahan perkuatan kayu yang tepat, yang tidak

merubah bentuk konstruksi bangunan tetapi dapat menambah kekuatan pada balok.

Salah satu cara dengan menggunakan Sistem Perlekatan Luar FRP atau Fiber

Reinforced Plastic, dimana kayu di lapisi dengan FRP. FRP ini pernah di teliti untuk

perkuatan balok beton bertulang dan hasilnya bisa menambah kekuatan balok beton.

Keuntungan menggunakan FRP diantaranya:

a. Tahan terhadap korosi

b. Ringan

c. Tidak merubah bentuk aslinya struktur yang akan di perbaiki karena hanya di

tempelkan pada balok dengan cara di rekatkan dengan epoxi.

d. Pemasangan cepat dan mudah

2

Menurut Nurtanto, Dwi, 2002. dalam penelitiannya yang berjudul Kontribusi

Kuat Lentur Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) Pada Balok Dengan Pembebanan

Statis mendapatkan hasil, balok dengan rasio tulangan minimum akan mengalami

peningkatan 56,604% untuk perkuatan CFRP 1 lapis, meningkat 103,745% untuk

perkuatan CFRP 2 lapis.

Perbedaannya pada penelitian ini ialah FRP digunakan untuk perkuatan kayu,

kalau penelitian Nurtanto untuk pekuatan balok beton.

B. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah seperti diuraian diatas maka dapat di

rumuskan permasalahan seberapa besar peningkatan kuat lentur balok kayu yang

diperkuat FRP dengan Sistem Perlekatan Luar.

C. Tujuan Penelitian

Penelitian ini secara umum mencari jawaban dari masalah yang telah di rumuskan

yaitu mengetahui seberapa besar peningkatan kuat lentur pada balok kayu bila di perkuat

FRP dengan Sistem Perlekatan Luar dan bagaimana pengaruhnya terhadap defleksi

lentur.

3

D. Manfaat Penelitian

Manfaat yang hendak dicapai dari penelitian adalah:

a. Bagi ilmu pengetahuan dan teknologi memberikan jawaban atas penggunaan FRP

Sistem Perlekatan Luar pada perkuatan kayu

b. Bagi pemecahan masalah bangunan, setelah mengetahui peningkatan kekuatan balok

kayu yang dilapisi FRP, maka dapat ditentukan seberapa panjang penambahan lapisan

FRP pada balok kayu tersebut.

E. Batasan Masalah

Agar permasalahan yang di kaji dapat fokus, maka diadakan pembatasan sebagai

berikut:

a. Kayu yang di pakai kayu kruing.

b. Kayu di dapat di pasaran / toko kayu.

c. Tidak meninjau segi ekonomis.

d. FRP yang digunakan adalah PLAT CARBODUR S512 dari SIKA.

e. Perekat yang digunakan adalah SIKADUR 31CF Normal dari SIKA.

4

BAB II

KAJIAN TEORI

A. SIFAT KAYU SECARA UMUM.

Kayu adalah bahan dari alam yang tidak homogen perilaku ini disebabkan

oleh pola pertumbuhan batang dan kondisi lingkungan yang sering tidak sama.

1. Pohon kayu terdiri dari bagian luar (kulit pohon dan bagian dalam pohon seperti

terlihat pada gambar.2.1 yaitu potongan melintang pohon kayu)

Anatomi Kayu

Senyawa utama penyusun sel kayu : 50% selulosa, 25% hemilulosa, 25% lignin

A: Kambium

B: Kulit dalam

C: Kulit luar

D: Kayu gubal/sapwood

E: Kayu teras/heartwood

F: Hati/galih

G: Jari-jari kayu

5

· Kulit luar : Bagian yang terluar. Kulit bertugas sebagai pelindung bagian

dalam kayu dari pengaruh-pengaruh iklim, serangan serangga dan jamur

atau secara mekanis.

· Kambium : Jaringan yang berupa lapisan tipis dan bening, yang

melingkar pohon. Tugas kabium kearah luar membentuk kulit yang baru

dan kedalam membentuk kayu.

· Kayu gubal : Bagian kayu yang terdiri dari sel-sel yang masih hidup,

masih berfungsi. Oleh karena itu tugas kayu gubal ini ialah menyalurkan

bahan makanan dari daun kebagian-bagian pohon yang lain.

· Kayu teras : Bagian yang terdiri dari sel-sel yang sudah tua atau mati.

Kayu teras ini asalnya dari kayu gubal yang makin tua lalu mati, sehingga

tidak berfungsi.

Kayu teras ini hanya sebagai pengokoh tumbuhnya pohon saja. Kayu teras

lebih awet dan pada umumnya warna kayu lebih tua dari pada kayu

gubalnya.

· Hati : Merupakan bagian yang berada dipusat pohon. Hati ini asalnya dari

kayu awal yaitu kayu yang pertama-tama dibentuk oleh kambium dan

bersifat rapuh berupa jaringan gabus.

· Pori-pori : Sebetulnya pori-pori adalah sel-sel pembuluh kayu yang

terpotong, sehingga memberi kesan lubang-lubang kecil (pori-pori).

Ukuran besarnya pori-pori ini untuk tiap-tiap jenis kayu berbeda-beda.

6

· Lingkaran tahun /tumbuh kondisi pertumbuhan

pohon ditentukan oleh lingkungan tumbuh, yaitu

iklim. Mutu kayu dipengaruhi oleh tebalnya

lingkaran tahun, semakin tipis gelang tahun

semakin kuat karena dinding sel relative tebal.

Oleh karena itu sifat-sifat fisik dan sifat mekanik pada arah longitudinal, radial

dan tangensial tidak sama sehingga kekuatan kayu pada arah longitudinal lebih besar

bila dibandingkan dengan arah radial ataupun tarsial dan angka kembang susut pada

arah longitudinal jauh lebih kecil dari pada arah radial maupun arah tangencial (Ali

Awaludin 2005)

R : Arah radial

T : Arah tangensial

L : Arah longitudinal/axial

Kayu sebagai bahan material struktur bangunan memiliki beberapa kelebihan,

diantaranya:

a. Mudah di dapat terutama di Indonesia

b. Mudah di angkut karena dapat digergaji menjadi potongan-potongan kecil sesuai

kebutuhan

c. Mudah di kerjakan

7

d. Untuk pekerjaan di air, kayu juga cukup baik karena tidak berkarat asal

sepenuhnya di dalam air.

e. Untuk dekorasi ruang dalam kayu termasuk kuat dan mudah.

f. Kayu di gabung dengan baja atau bahan lainnya (mis. FRP) sehingga kayu

tersebut dapat bertambah kekuatannya.

Kerugian dari penggunaan kayu sebagai bahan material struktur bangunan

diantaranya:

a. Bersifat tidak homogen karena cacat alam seperti mata kayu, kemiringan serat dan

lain-lain

b. Kurang awet dalam keadaan tertentu.

c. Dapat mengembang dan menyusut dengan perubahan kelembaban.

d. Pada pembebanan berjangka lama terdapat lendutan yang besar meskipun tetap

elastis.

e. Kayu mudah terbakar.

Sehingga sebelum digunakan, kayu harus diawetkan supaya memiliki jangka

waktu pemakaian yang lama atau sesuai dengan yang diharapkan.

B. SIFAT FISIK DAN MEKANIK KAYU

1. Sifat fisik kayu antara lain:

a. Kandungan air

Kayu merupakan material higroskopis, artinya kayu memiliki kaitan

yang sangat erat dengan air baik berupa cairan ataupun uap air. Kandungan air

8

yang terdapat pada sebuah pohon sangat bervariasi tergantung pada

spesiesnya.

Kandungan air pada kayu gubal lebih banyak dari pada kayu teras. Air

yang terdapat pada batang kayu tersimpan dalam dua bentuk yaitu air bebas

yang terletak diantara sel kayu dan air ikat yang terletak pada dinding sel.

Bila air bebas yang terletak diantara sel-sel sudah habis sedangkan air

ikat pada dinding sel masih jenuh dinamakan titik jenuh serat (fibre saturation

point)

Kandungan air pada saat titik jenuh serat berkisar antara 25% sampai

30% (Ali Awaludin,2005).

Lingkungan yang memiliki kelembaban udara yang stabil, maka

kandungan air pada kayu juga akan cenderung tetap, kondisi kandungan air

pada kayu yang tetap ini disebut kadar air imbang (Equilibrium Moisture

Content).

Kadar air (m) = Wd

WdWg - ........................................................................... 2.1

dimana Wg = Berat kayu basah

Wd = Berat kayu kering oven

b. Cacat kayu

Cacat atau kerusakan kayu dapat mengurangi kekuatan dan bahkan

kayu yang cacat tersebut tidak dapat dipergunakan sebagai bahan konstruksi.

Cacat kayu yang sering terjadi adalah retak (cracks), mata kayu (knots) dan

kemiringan serat (slope of grain).

9

Retak pada kayu terjadi karena proses penyusutan akibat penurunan

kandungan air (pengeringan).

Mata kayu sering terdapat pada batang kayu yang merupakan bekas

cabang kayu yang patah, pada mata kayu ini terjadi pembengkokan arah serat

sehingga kekuatan kayu menjadi berkurang. Kemiringan serat menunjukan

sudut miring serat kayu. Kemiringan serat pada batang kayu terjadi

disebabkan tidak sesuainya sumbu batang kayu dengan sumbu pohon pada

saat pemotongan/penggergajian.

Kekuatan kayu berhubungan erat dengan kepadatan kayu, semakin

padat kayu semakin kuat dalam menerima tegangan (Suwarno Wiryomartono,

1976)

c. Kepadatan dan berat jenis

Kepadatan (density) kayu dinyatakan sebagai berat per unit volume.

Pengukuran kepadatan ditunjukan untuk mengetahui porositas atau persentase

rongga pada kayu.

Cara menghitung kepadatan kayu adalah membandingkan antara berat

kering kayu dengan volume basah. Berat kayu yang telah disimpan dalam

oven pada suhu 1050C selama 24 hingga 48 jam atau hingga berat spesimen

kayu tetap.

Berat jenis adalah perbandingan antara kepadatan kayu dengan

kepadatan air pada volume yang sama.

Kepadatan/kerapatan kayu adalah perbandingan antara massa kayu

dengan volume kayu baik pada kadar air tertentu maupun kadar air kering

tanur.

10

Nilai kerapatan kayu

VgWg

=r ........................................................................................................ 2.2

Vg = Volume kayu basah r = Kerapatan kayu (Kg/m3) Wg = Berat kayu basah

Menentukan berat jenis pada kadar air m% (Gm)

Gm = ( ){ }100/11000 m+r

............................................................................... 2.3

Menentukan berat jenis dasar (Gb)

Gb = { }GmGm

a265,01+.................................................................................... 2.4

a = 30

30 m-.................................................................................................... 2.5

Menentukan berat jenis pada kadar air 15% (G).

G = ( )GbGb133,01-

.......................................................................................... 2.6

d. Keawetan

Keawetan adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur

perusak kayu dari luar seperti jamur, rayap, bubuk dll. Keawetan kayu tersebut

disebabkan adanya zat ekstraktif didalam kayu yang merupakan unsur racun

bagi perusak kayu. Zat ekstraktif tersebut terbentuk pada saat kayu gubal

11

berubah menjadi kayu teras sehingga pada umumnya kayu teras lebih awet

dari kayu gubal.

e. Warna

Kayu beraneka warna macamnya disebabkan oleh zat pengisi warna

dalam kayu yang berbeda-beda.

f. Tekstur

Tekstur adalah ukuran relatif sel-sel kayu. Berdasarkan teksturnya,

kayu digolongkan kedalam kayu bertekstur halus (contoh: giam, kulim dll),

kayu bertekstur sedang (contoh: jati, sonokeling dll) dan kayu bertekstur kasar

(contoh: kempas, meranti dll).

g. Arah serat

Arah serat adalah arah umum sel-sel kayu terhadap sumbu batang

pohon. Arah serat dapat dibedakan menjadi serat lurus, serat berpadu, serat

berombak, serat terpilin dan serat diagonal (serat miring).

h. Kesan Raba

Kesan raba adalah kesan yang diperoleh pada saat meraba permukaan

kayu (kasar, halus, licin, dingin, berminyak dll). kesan raba tiap jenis kayu

berbeda-beda tergantung dari tekstur kayu, kadar air, kadar zat ekstraktif

dalam kayu.

i. Bau dan rasa

Bau dan rasa kayu mudah hilang bila kayu lama tersimpan di udara

terbuka. Beberapa jenis kayu mempunyai bau yang merangsang dan untuk

menyatakan bau kayu tersebut, sering digunakan bau sesuatu benda yang

12

umum dikenal misalnya bau bawang (kulim), bau zat penyamak (jati), bau

kamper (kapur) dsb.

j. Nilai dekoratif

Gambar kayu tergantung dari pola penyebaran warna, arah serat,

tekstur yang tumbuh dalam pola-pola tertentu. Pola gambar ini yang membuat

sesuatu jenis kayu mempunyai nilai dekoratif.

k. Higroskopis

Kayu mempunyai sifat dapat menyerap atau melepaskan air. Makin

lembab udara disekitarnya makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tecapai

keseimbangan dalam lingkungannya. Dalam kondisi kelembaban kayu sama

dengan kelembaban udara disekelilingnya disebut kandungan air

keseimbangan (EMG = Equilibrium Moisture Content)

l. Daya hantar panas

Sifat daya hantar kayu sangat jelek sehingga kayu banyak digunakan

untuk membuat barang-barang yang berhubungan langsung dengan sumber

panas.

m. Daya hantar listrik

Pada umumnya kayu merupakan bahan hantar yang jelek untuk aliran

listrik. Daya hantar listrik ini dipengaruhi oleh kadar air kayu. Pada kadar air

0%, kayu akan menjadi bahan sekat listrik yang baik sekali, sebaliknya apabila

13

kayu mengandung air maksimum (kayu basah), maka daya hantarnya boleh

dikatakan sama dengan daya hantar air.

n. Sifat kayu terhadap suara terdiri dari:

1) Sifat Akustik, yaitu kemampuan untuk meneruskan suara berkaitan erat

dengan elastisitas kayu.

2) Sifat Resonansi, yaitu turut bergetarnya kayu akibat adanya gelombang

suara. Kualitas nada yang dikeluarkan kayu sangat baik, sehingga kayu

banyak dipakai untuk bahan pembuat alat musik (kulintang, gitar, biola

dll).

2. Sifat Mekanika Kayu

Sifat kayu yang erat kaitannya dengan kakuatan kayu adalah sifat

mekanik kayu. Kekuatan dan ketahanan terhadap perubahan bentuk suatu bahan

disebut sebagai sifat-sifat mekanik. Ketahanan terhadap perubahan bentuk

menentukan banyaknya bahan yang dimanfaatkan, terpuntir atau terlengkungkah

oleh suatu beban yang mengenainya.

Perubahan-perubahan bentuk yang terjadi segera sesudah beban

dikenakan dan dapat di pulihkan jika beban dihilangkan disebut perubahan

bentuk elastis. sebaliknya jika perubahan bentuk berkembang perlahan-lahan

14

sesudah dikenakan, disebut reologis atau tergantung waktu. Sifat-sifat mekanik

kayu yang penting dapat dilihat pada tabel 2.1 sebagai berikut:

Tabel 2. 1 : Sifat.-sifat mekanik yang penting

Sifat-Sifat Ragaimana atau dimana sifat ini penting

A. Sifat kekuatan Kekuatan tekan sejajar serat Kekuatan tekan tegak lurus Serat Kekuatan tarik sejajar serat Kekuatan geser sejajar serat

B. Sifat Elastik

Modulus elastisitas

Menentukan beban yang dapat dipikul suatu gelagar Menentukan beban yang dapat dipikul suatu tiang atau pancang yang pendek Penting dalam rancangan sambungan antara suku-suku kayu dalam suatu bangunan dan pada penyangga gelagar Penting untuk suku bawah (busur) pada penopang kayu dan dalam rancangan sambungan antara suku-suku bangunan Sering menentukan kapasitas beban yang dapat dipikul oleh gelagar pendek Ukuran ketahanan terhadap pembengkokan, yaitu berhubungan langsung dengan kekakuan gelagar juga suatu faktor untuk kekuatan atau tiang panjang

Kuat tekan sejajar serat

stk // = A

pmaks...................................................................................................... 2.7

P = Gaya tekan

15

A = Luas bidang yang tertekan

Kuat tekan tegak lurus serat.

stk ^ = A

pmaks...................................................................................................... 2.8

Kuat tarik sejajar serat.

stk // = A

pmaks ................................................................................................... 2.9

P = Gaya tarik

A = Luas bidang yang tertarik dari benda uji.

Kuat geser sejajar serat.

t // = A

pmaks ................................................................................................... 2.10

P = Gaya geser

A = Luas bidang yang tegeser dari benda uji.

Menurut Wiryomartono,1976 karena kayu bersifat enisotrop maka sifat

mekaniknya ke berbagai arah serat berbeda, antara lain disebutkan:

a. Kayu lebih kuat mendukung gaya tarik sejajar serat daripada tarik menurut

arah tegak lurus serat (sts // > sts^ ).

16

b. Kayu lebih kuat mendukung gaya desak sejajar serat daripada desak menurut

arah tegak lurus serat (sds // > sds^ ).

c. Kayu lebih kuat mendukung gayatarik daripada gaya desak pada arah sejajar

serat (sts // > sds).

d. Kayu lebih kuat mendukung gaya geser tegak lurus arah serat daripada geser

searah arah serat ( τ^ > τ// ).

e. Kayu mempunyai dukungan lentur yang lebih besar daripada dukungan

desak.

Tabel 2. 2 : Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu

Macam cacat Kelas mutu A Kelas mutu B Kelas mutu C

Mata kayu:

Terletak dimuka

lebar

1/6 lebar kayu

1/4 lebar kayu

1/2 lebar kayu

Terletak dimuka

sempit

1/8 lebar kayu 1/6 lebar kayu 1/4 lebar kayu

Retak 1/5 tebal kayu 1/6 tebal kayu 1/2 tebal kayu

Pingul 1/10 tebal atau lebar

kayu

1/6 tebal atau lebar

kayu

1/4 tebal atau lebar

kayu

Arah serat 1 : 13 1 : 9 1 : 6

Saluran damar 1/5 tebal kayu

eksudasi tidak

diperkenankan

2/5 tebal kayu 1/2 tebal kayu

Gubal Diperkenankan Diperkenankan Diperkenankan

Lubang serangga Diperkenankan asal

terpencar dan ukuran

dibatasi dan tidak ada

tanda-tanda serangga

Diperkenankan asal

terpencar dan ukuran

dibatasi dan tidak ada

tanda-tanda serangga

Diperkenankan asal

terpencar dan ukuran

dibatasi dan tidak ada

tanda-tanda serangga

17

hidup hidup hidup

Cacat lain (lapuk,

hati rapuh, retak

melintang)

Tidak diperkenankan Tidak diperkenankan Tidak diperkenankan

Yang dimaksud Kayu Struktural ialah kayu gergajian yang digunakan untuk

komponen struktur bangunan yang memikul beban. Komponen struktur berbentang

sederhana yang tidak menyatu dengan tumpuan-tumpuannya maka bentang rencana

adalah bentang bersih ditambah setengah kali panjang landasan tumpuan pada

masing-masing ujung komponen struktur.

C. KRITERIA PERENCANAAN BALOK

Berdasarkan teori mekanika untuk tegangangeser balok tampang segi empat

yang dibebani gaya tranfersial statik akan timbul tegangan dan regangan internal.

Sebagai bentuk perilaku perlawanan balok (Timoshenko dan Gere, 1996).

Untuk mencari besarnya kuat lentur perlu diperhatikan momen yang terjadi

pada saat pembebanan. Gambar 2.4 berikut menggambarkan bidang geser dan bidang

momen yang terjadi pada saat pembebanan, sedangkan Gambar 2.5 berikut

menggambarkan penampang balok dan diagram tegangan-regangan yang terjadi pada

saat terjadi pembebanan.

1/3 L 1/3 L 1/3 L

P/2 P/2

P/2

P/2

Bdg. D

Bdg. M

18

Gambar 2. 4 : Kondisi Pembebanan

Gambar 2. 5 : Penampang Balok

Perhitungan kesetimbangan statis balok bertumpu sederhana untuk kondisi

pembebanan seperti pada Gambar 2.1 dapat dihitung sebagai berikut :

RA = DA = ½ P dan RB = DB = ½ P ........................................................................ 2.11

Mmaks = ½ P . a ....................................................................................................... 2.12

Hubungan tegangan-regangan terhadap perilaku balok yang dibebani beban

dengan arah tranversal sumbu longitudinal dihitung sebagai berikut:

IyM .

=s ............................................................................................................... 2.13

P.1 / 3L = yI.s

....................................................................................................... 2.14

P = yL

I

.31

.s ............................................................................................................ 2.15

bIQP..

=t ................................................................................................................. 2.16

Dengan :

s = tegangan normal akibat lentur

M = momen lentur

h 0

b

+ y

a b c

(a). Penampang Balok

(b). Diagram tegangan-regangan

(c). Distribusi tegangan geser

19

y = jarak titik tinjau dalam penampang terhadap garis netral tampang

I = momen inersia penampang (1 / 12 bh3)

τ = tegangan geser akibat lentur

a. Panjang Kritis Balok

Untuk kondisi pembebanan terpusat dengan jarak 1/3 dari jarak tumpuan

maka perhitungan panjang kritis balok terjadi kegagalan lentur dan geser secara

bersamaan ditentukan dengan persamaan 2.17.

ts.8..6 h

Lcr = ...................................................................................................... 2.17

b. Lendutan Balok Kayu

Besarnya lendutan maksimum yang terjadi akibat pembebanan terpusat dengan

jarak a dari jarak tumpuan :

P P

P P

0

Å

A C D E B

0

- P

IV III II I

Å

- P

a ½ l

a

l

20

Gambar. 2. 6 : Bidang M

21

Reaksi peletakan

RA = RB = P

Momen

Mc = ME = RA . a = P . a

Beban Jarak dari A Jarak dari B

PI = ½ Pa2 2/3 a l - 2/3 a

PII = Pa. ½ ( l – 2a) = P ( ½ al - a2) 1/4 l + 1/2 a 3/4 l - 1/2 a

PIII = Pa. ½ ( l – 2a) = P ( ½ al - a2) 3/4 l + 1/2 a 1/4 l + 1/2 a

PIV = ½ Pa2 l - 2/3 a 2/3 a

Menghitung RA dan RB

åMB = 0

RA’.l – PI.(1 – 2/3 a )- PII.( ¾ l - ½ a)- PIII.( 1/4 l - ½ a)- PIV.( 2/3 a) = 0

RA’= ( )( ) ( )( )( ) ( )( )( ) ( )( )

l

aaalaalalaalala 3

22P 2

12

1 4

12 2

1P 2

1 - 4

32 - 2

1P 3

2 - 2P 2

1 ++++

RA’ = l

aalalPaalPalPalaalala 3

P3

13P

212

P 4

12

41

2P

813

2 1

2

432

P4

12P

833

P 3

12P

21 +--+++--+-

RA’ = ( )

2

2

21

212

1 2P 2

1PaPal

l

Palla-=

+-

RB’ = RA’

22

Mmax’ terjadi pada titik D

Mmax’ = ( ) ( )alPalPlR IIIA 21

41.3

22

1.21. ----¢

= ( ) ( ) ( )alIIPPalPaPal2

14

1.22

12

1.22

12

1 ----

= 32

124

124

128

133

124

124

14

1 PalPalPaPalPalPalPaPal -++-+--

= 36

128

1PaPal -

Mmax’ = ( )242324

alPa

-

Defleksi Maksimum

max = ( )

( )22

22

max 4324

4324 al

EIPa

EI

alPa

EI

M-=

-=

¢

Menurut Gere dan Timoshenko dalam bukunya Mekanika Bahan di dapat d max

sebesar:

d max = ( )22 43.24.

aLEIaP

- ..................................................................................2.18

P = Beban yang bekerja pada balok

a = Jarak beban terhadap tumpuan.

L = Bentang balok

E = Modulus elastisitas balok.

I = Momen Inersia balok.

23

Bila P dirubah menjadi ½ P maka:

Mmaks = ( )22 .4.348.

aLaP

- ................................................................................. 2.19

Besarnya lendutan maksimum yang boleh terjadi di syaratkan sebesar

1/300 ℓ untuk konstruksi terlindung dan 1/400 ℓ untuk konstruksi yang tidak

terlindung serta 1/200 ℓ untuk konstruksi kuda-kuda (LPMB 1961:17).

Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu tergantung kelas mutu

kayunya.

Adapun kelas mutu kayu ada tiga yaitu kelas mutu A, kelas mutu B dan

kelas mutu C. (SNI, 2002).

c. Kuat Lentur

Menurut Haygreen dan Bowyer, 1989 kuat lentur merupakan sifat

kekuatan dengan mengetahui kuat lentur dari suatu gelagar dapat ditentukan beban

yang dapat dipikul oleh gelagar tersebut.

Dumanauw, 1990 menyebutkan bahwa kuat lentur adalah kekuatan untuk

menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan

beban-beban mati maupun hidup selain beban pukulan yang harus dipikul oleh

kayu tersebut.

Beban yang diberikan pada gelagar atarr balok tersebut merupakan beban

bertahap secara kontinyu, sehingga mencapai maksimum. pada seat maksimum

itulah terjadi patah pada gelagar. Pada pengujian tersebut herat baloll kayu atau

gelagar dimasukkan dalarn perhitungan sebagai bc-rat sendiri balok atau faktor q.

24

Untuk mencari besarnya kuat lentur perlu diperhatikan momen saat

pembebanan. Gambar 2.7 berikut menggambarkan bidang geser dan bidang

momen yang terjadi pada saat pembebanan.

Dari Gambar 2.7 terlihat bahwa momen mencapai maksimum pada tengah

bentang, kuat lentur yang dicari merupakan kuat lentur yang terjadi pada momen

maksimum, sehingga persamaan yang digunakan adalah

Kuat Lentur (Fb) = t

s

t I

ap

Lqy

IyM

÷øö

çèæ +

= 2.

81

.2

( kg/cm2 ) ................................. 2.20

Dengan:

P = beban maksimum (kg)

Ls =jarak tumpuan (cm)

q = berat sendiri sampel (kg/cm)

a = jarak l/3 L

M = momen maksimum (kg.cm)

It = momen inersia total penampang (cm4)

y = ordinat titik berat (cm)

Pola retak pada pengujian keteguhan lentur statik.

d. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas merupakan sifat elastis kayu yang penting sebagai

ukuran ketahanan terhadap perpanjangan apabila kayu mengalami tarikan, atau

pemendekan apabila kayu mengalami tekanan selama pembebanan berlangsung

dengan kecepatan pembebanan konstan. Dalam hal ini yang menjadi tolak ukur

adalah besaran modulus elastisitas.

25

defleksi maksimum terjadi di tengah bentang dan untuk mencari modulus

elastisitas berdasarkan defleksi maksimum, sehingga modulus elastisitas dapat

dicari menggunakan Persamaan 2.21.

Modulus Elastisitas (E) = ( )dd t

ss

t I

qLaL

I

aP

384

543

24

.2

422 +-

÷øö

çèæ

(kg/cm2) ................. 2.21

Dengan P = beban maksimum (kg)

Ls = jarak tumpuan (cm)

q = berat sendiri sampel (kg/m)

It = momen inersia total penampang (cm4)

d = defleksi balok (cm)

a = jarak l/3 L

Perhitungan modulus elastisitas juga dapat dilakukan dengan

menggunakan rumus empiris. Perhitungan modulus elastisitas lentur estimasi kuat

acuan (Ew) ditentukan dengan Persamaan 2.22-2.25 sebagai berikut:

Ew = 16000 G0,7 Mpa ....................................................................................... 2.22 Dimana :

G = berat jenis pada kadar air 15 % = ( )b

b

G

G

33,1,01- ..................................... 2.23

Gb = berat jenis dasar = ( )m

b

G

G

a265,011+........................................................ 2.24

a = ( )

3030 m-

................................................................................................... 2.25

m = % kadar air

D. FRP DAN PEREKAT YANG DIGUNAKAN

26

FRP yang digunakan adalah Plat Carbodur S 512 dari Sika yang merupakan

struktur fiber karbon tenun untuk penguat struktur, dengan lebar 5 cm dan tebal

1,2mm dan E > 165.000 N/mm2.

Kegunaannya antara lain menguatkan struktur beton yang diperkuat,

brickwork dan kayu pada kasus beban flexural dan shear.

Karakteristik / kelebihan dari Plat Carbodur S 512 dari Sika antara lain:

a. Dibuat dengan fiber tenun untuk menjaga struktur

b. Penggunaan multifungsi untuk setiap jenis persyaratan penguatan.

c. Berat jenis yang rendah untuk bobot tambahan minimal

Tabel 2. 3 : Tipe dan Ukuran FRP

Type Width

mm

Thickness

mm

Cross Sectional Area

mm

Sika Carbodur S512

S612

S812

S1012

S1212

S1512

S614

S914

50

60

80

100

120

150

60

90

1,2

1,2

1,2

1,2

1,2

1,2

1,4

1,4

60

72

96

120

144

180

84

126

27

S1214 120 1,4 168

Sumber : The Lates SIKA Teknology in Structural Strengthening with SIKA

CARBODUR Composite Strengthening System.

Tabel 2. 4 : Spesifikasi FRP

Colour Black

Base Carbon fiber reinforced

with an epoxy matrix

Surface Grinded on one side

Fiber volumetric content > 68 %

Shelf Life Unlimited (no exposure to

direct sunshine)

E- Modulus Linear Value > 165. 000 N/mm2

Tensile strength (min value) > 2.800 N/mm2

28

Mean value of tensile strength at break (mean value) > 3.050 N/mm2

E longation at break (min value) > 1,7 %

Density 1.59/cm3

Mechanical values obtained from longitudinal direction of fibres.

Sumber : The Lates SIKA Teknology in Structural Strengthening with SIKA

CARBODUR Composite Strengthening Systems.

Perekat yang digunakan adalah Sikadur 31 CF Normal yang merupakan dua

bagian Epoxsi Thiksotropis yang bebas solvent dan berdasarkan damar

pengisi/perekat.

1) Epoxy adhesive untuk perekat struktur

- Perekat epoxy untuk panel beton, besi, baja, aluminium, kayu, batu, granit,

marmer dan sebagainya.

- Perbaikan dan pengisi celah beton, retakan, lubang dan sebagainya.

- Pengisi dan perekat anker baut dan besi tulangan.

2) Daya rekat

- Kuat rekat pada beton kering (1 hari) : > 4 N/mm2

- Kuat rekat pada beton basah (1 hari) : > 4 N/mm2

- Kuat rekat pada baja (1 hari) : 6 – 10 N/mm2

3) Kekuatan mekanis sangat tinggi.

- Kuat tekan (1 hari pada suhu + 30oC) : 50 – 60 N/mm2

- Kuat tarik (1 hari pada suhu +30oC) : 9 – 15 N/mm2

4) Dapat diaplikasikan pada bidang vertikal dan langit – langit

Cara penggunaan (+ 10o C min / + 30o C max).

- Aduk komponen A dan B komposisi A : B = 2 : 1

29

- Tuang komponen B ke komponen A, aduk sampai rata

- Aplikasi dengan trovel

- Masa aktif dari waktu pengadukan sampai aplikasi (200 gr pada suhu +30o C). :

35 menit.

Adapun kegunaannya:

a. Damar pengisi untuk penguatan struktur Plat Carbodur S 512 dari Sika untuk

metode aplikasi kering

b. Damar primer untuk sistem aplikasi basah

c. Perekat bangunan untuk ikatan plat Sika® CarboDur® pada permukaan yang rata.

Karakteristik / kelebihan Sikadur 31 CF antara lain:

a. Campuran dan aplikasi yang mudah dengan kulir dan roller pengisi

b. Perilaku aplikasi yang baik pada permukaan vertikal maupun diatas kepala (langit-

langit)

c. Konsistensi dapat di pilih untuk aplikasi dengan kuas atau kulir

E. KAYU LAMINASI DAN KAYU KOMPOSIT

Kayu laminasi diperoleh dengan cara merekatkan papan-papan kayu. (Ali

Awaludin, 2005)

Menurut ASTM D 3737-92 ada dua jenis balok laminasi berdasarkan arah

kerja pembebanan yaitu balok laminasi horizontal yang didesain untuk menahan

beban lentur yang arahnya tegak lurus lebar permukaan papan lapisan, dan balok

laminasi vertikal yang didesain untuk menahan beban lentur yang arahnya sejajar

bidang lebar papan lapisan penyusun laminasi. Untuk memperkuat kayu bisa disusun

dan diberi perekat, paku (PKKI 1961 N1-5).

30

Menurut Suwarno Wiryomartono dalam bukunya konstruksi kayu jilid 1 tahun

1976, cara untuk menyusun balok kayu bisa dengan memberikan bentuk gigi pada

bidang balok-balok yang saling berhubungan atau ditempatkan pasak kayu atau kokot

diantara kedua balok tersebut.

Bentuk gigi, pasak kayu atau kokot tersebut dimaksudkan untuk mendukung

tegangan geser yang timbul didalam balok susun itu.

Adapun kayu komposit adalah kayu yang disusun dengan bahan lain misalnya

dengan baja atau lainnya (Gambar 2.10)

Menurut Gere dan Timoshenko dalam bukunya mekanika bahan. Balok –

balok komposit dapat dianalisa dengan teori lenturan yang dipergunakan untuk balok-

balok biasa, karena anggapan bahwa penampang-penampang yang berbentuk bidang

sebelum lenturan tetap berbentuk bidang setelah lenturan berlaku dalam keadaan

lentur murni tanpa menghiraukan bahannya.

Dari angapan ini maka regangan-regangan longitudinal ex berubah secara

linier dari bagian atas hingga alas balok.

Tegangan-tegangan normal σx yang bekerja pada penampang dapat diperoleh

dari regangan-regangan ex dengan mempergunakan hubungan tegangan regangan

untuk bahan.

Bila bahannya dianggap bersifat elastis-linier sehingga berlaku hukum Hooke

untuk tegangan uni aksial. Kemudian tegangan-tegangan dalam tiap-tiap bahan

diperoleh dengan mengalikan regangan-regangan dengan modulus elastisitas yang

sesuai. Dengan menunjukan modulus elastisitas dari bahan 1 dan 2 berturut-turut

dengan E1 dan E2, dan juga dengan menganggap bahwa E2>E1, maka diperoleh

31

diagram tegangan yang diperlihatkan dalam gambar 2.12. tegangan-tegangan normal

σx pada jarak y dari sumbu netral diberikan oleh persamaan-persamaan berikut:

σx1= -E1Ky σx2 = -E2Ky ................................... 2.26

dimana σx1 adalah tegangan dalam bahan 1 dan σx2 adalah tegangan dalam bahan 2.

Kedudukan dari sumbu netral dapat diperoleh dengan menggunakan persyaratan

bahwa gaya aksial yang bekerja pada penampang adalah nol; oleh karena itu,

∫1σx1dA+ ∫2 σx2dA = 0 ......................................... 2.27

dimana dimengerti bahwa integral pertama dihitung mengelilingi luas penampang

bahan 1 dan integral kedua dihitung mengelilingi luas penampang bahan 2 sehingga

didapat:

E1 ∫1 ydA + ∫2 ydA = 0 ......................................... 2.28

Hubungan antara momen lentur M dan tegangan-tegangan dalam balok dapat

diperoleh dengan prosedur-prosedur yang sama yang digunakan untuk memperoleh

rumus lentur. Penurunannya sebagai berikut:

M = ∫σxydA = ∫1 σx1dA + ∫2 σx2dA

= - kE1 ∫1 y2dA – kE2 ∫2 y

2dA

= - k(E1I1 + E2I2) ................................................. 2.29

di mana I1 dan I2 adalah berturut-turut momen-momen lembam terhadap sumbu netral

dari luas-luas penampang 1 dan 2. perhatikan bahwa I = I1 + I2 di mana I adalah

momen lembam dari seluruh luas penampang terhadap sumbu netral. Persamaan (2-

29) dapat dipecahkan untuk kelengkungan:

2211 EE1

IIm

pk

+-== ....................................... 2.30

32

Penyebut pada ruas sebelah kanan dapat dipandang sebagai ketegaran lentur

(Flexural Rigidity) dari balok komposit.

Tegangan-tegangan dalam balok sekarang diperoleh dengan mensubtitusikan

pernyataan untuk kelengkungan, kedalam pernyataan-pernyataan untuk σx1 dan σx2

2211

11 EE II

MyEx +=s

2211

22 EE II

MyEx +=s ................... 2.31

Pernyataan-pernyataan ini, yang dikenal sebagai rumus-rumus lentur untuk

sebuah balok komposit, berturut-turut memberikan tegangan-tegangan normal dalam

bahan 1 dan 2.

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Dwi Hari Junaidy dan M. Bahruludin

Tri Nugroho, 2002 kayu lamina komposit antara kayu meranti dan kayu kruing

terhadap kuat tekan sebesar 374,275 Kg/cm2 dan kuat lentur 568,745 Kg/cm2 dengan

sampel dimensi 1,67 x 2,34 cm.

Menurut Nurtanto, Dwi, 2002. dalam penelitiannya yang berjudul Kontribusi

Kuat Lentur Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) Pada Balok Dengan

Pembebanan Statis mendapatkan hasil, balok dengan rasio tulangan minimum akan

mengalami peningkatan 56,604% untuk perkuatan CFRP 1 lapis, meningkat

103,745% untuk perkuatan CFRP 2 lapis.

Menurut Cahyo Baskoro Nuswantoro, 2007 dalam penelitiannya Komposit

Kayu Kruing Kayu Sengon Dan Bambu diperoleh prosentase kenaikan rata-rata beban

Pmaks dari balok komposit ke balok non komposit sebesar 199,063%. Penelitian ini

dilakukan dengan batasan-batasan balok kayu non komposit yang digunakan adalah

kayu sengon (kelas kuat 1V) dengan dimensi 4/8 dan 4/7 sedangkan balok komposit

yang digunakan kayu kruing (kelas kuat II) dengan variasi tinggi 1 dan 2 yang

33

diletakkan pada bagian atas balok kayu sengon dengan dimensi 5/5 dan bambu ori

dengan dimensi ¼ yang diletakkan pada bagian bawah balok kayu sengon.

Kayu komposit antara kayu kruing dengan seng mengalami peningkatan kuat

lenturnya sebesar 30,43% (Dyah Puspitasari, penelitian, 2007).

Menurut penelitian yang dilakukan oleh Edy Purwanto, MT, menunjukkan

bahwa model balok beton bertulang yang terbakar sampai suhu 8000C selama 3 jam

akan terjadi retak-retak rambut sepanjang permukaan, merubah warna menjadi keabu-

abuan, menurunkan kuat tekan beton sampai 55,152 %, kekakuan sebesar 24,81%,

daktilitas sebesar 31,44 %, kuat lentur ultimit sebesar 13,12 % dan kuat geser ultimit

sebesar 13,12%. Setelah model diperkuat lentur dengan carbon fiber strips pada

bagian bawahnya maka kekakuannya akan meningkat sebesar 2,41 %, kuat lentur

ultimit naik sebesar 6,06 %, kuat geser ultimit sebesar 6,06 % sementara daktilitasnya

turun sebesar 18,01 %, terjadi pola keruntuhan geser yang bersifat getas. Setelah

model diperkuat lentur dengan carbon fiber strips pada sisi bawah dan perkuatan

geser dengan carbon wrapping 1 lapis melilit pada sisi bawah dan kedua badan balok

maka kekakuannya akan naik sebesar 8,04 %, kuat lentur ultimit sebesar 75,68 % dan

kuat geser ultimit sebesar 75,68%, sementara daksilitasnya turun sebesar 44,19 %,

keruntuhan yang terjadi adalah pola keruntuhan lentur yang bersifat dektail tetapi

terjadi debonding failure antara sisi beton dengan sisi carbon wrapping.

Blab dan Romani ( 1998-2000,20010 memaparkan bahwa pada balok kayu

laminasi yang diperkuat dengan FRP di bagian bawah balok laminasi akan ada

peningkatan kekuatan lentur balok.

34

Menurut Yohanes dan Lacroix (2000) memaparkan bahwa pada balok

laminasi yang diperkuat dengan GFRP dengan perekat epoxy dimana GFRP

dilekatkan ke sisi bagian bawah sepanjang bentang pada balok laminasi maka ada

peningkatan beban maksimum 40%-60% dan kekakuannya meningkat 22,5%-29,2%

dari balok laminasi yang tidak diperkuat dengan FRP.

Fiorelli at al (2003) menyelidiki balok kayu pinus karibea dengan

menggunakan ikatan FRP di bagian bawah balok laminasi GFRP ( 1% dari volume

balok kayu laminasi) dan CFRP ( 0,4 % dari volume balok kayu laminasi) yang

dipasang di bagian bawah balok laminasi yang digunakan untuk perkuatan balok,

maka balok akan meningkat kekakuan lendutnya 15%-30% kegagalan terjadi

penghancuran balok kayu.

Johnsson at al (2005) menyelidiki balok kayu cemara laminasi yang diperkuat

dengan CFRP di depan dan dibelakang pada lapisan bawah setelah balok laminasi

pertama dengan perekat epoxy dapat meningkatkan flektural antara 44%-63%.

Menurut Borri at al (2005) memaparkan bahwa balok laminasi yang diperkuat

dengan CFRP pada bagian bawah sepanjang bentang yang prategang akan

menghasilkan peningkatan beban maksimum 40%-60% dan kekakuannya meningkat

antara 22,5%-29,2% dari balok laminasi yang tidak diperkuat.

Susilo Edi (2008) pada penelitiannya yang berjudul Tinjauan Kekuatan Balok

Komposit Kayu Beton Dengan Perkuatan Baja Tulangan dimana kayu yang

digunakan adalah kayu Mahoni dan benda uji terdiri dari 5 variasi balok utuh dengan

perkuatan baja tulangan diameter 8 mm, balok utuh dengan perkuatan baja tulangan

12 mm balok uji komposit kayu utuh dan pelat beton dengan perkuatan baja tulangan

diameter 8 mm, balok uji komposit kayu utuh dan pelat beton dengan perkuatan baja

35

tulangan diameter 12 mm dan balok uji komposit kayu utuh dan pelat beton tanpa

perkuatan baja tulangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa balok komposit kayu

utuh dan pelat beton dengan perkuatan baja tulangan diameter 8 mm, balok komposit

kayu utuh dan pelat beton dengan perkuatan baja tulangan diameter 12 mm dan balok

komposit kayu utuh dan pelat beton tanpa perkuatan baja tulangan mempunyai

lendutan yang hamper sama. Pada uji dan berat jenis kadar air didapat berat jenis kayu

Mahoni 0,619 g/cm3, maka kayu termasuk kelas kuat II menurut PKKI 1961. Pada uji

kuat tarik baja menurut PBI diketahui baja diameter 8 mm termasuk baja kers (U48)

sedangkan baja diameter 12 mm termasuk baja sedang (U32) perencanaan adukan

beton 1 : 2 : 3. Diantara lima variasi benda uji balok komposit perkuatan baja

diameter 8 mm adalah yang paling kaku. Dalam menahan beban maksimum balok

komposit perkuatan baja diameter 12 mm yang paling tinggi. Tegangan lentur yang

terjadi pada balok kayu utuh dengan perkuatan baja tulangan lebih tinggi

dibandingkan dengan balok komposit kayu beton dengan perkuatan baja tulangan.

Menurut Widodo, Joko Puji (2008) pada penelitiannya yang berjudul Tinjauan

Kekuatan Lentur Balok Susun Komposit Kayu Beton Dengan Perkuatan Baja

Tulangan memaparkan bahwa penelitiannya memakai kayu mahoni, benda uji terdiri

dari dua variasi yaitu balok susun komposit kayu beton dengan perkuatan baja

tulangan diameter 8 mm dan balok susun komposit kayu beton dengan perkuatan baja

tulangan diameter 12 mm. diantara dua variasi benda uji, balok susun komposit balok

kayu beton dengan perkuatan baja tulangan diameter 12 mm adalah yang paling kaku

besarnya perbandingan kekakuan batang balok susun komposit kayu beton adalah 1 :

0,729. Beban maksimal yang dapat ditahan balok susun komposit kayu beton dengan

perkuatan tulangan diameter 12 mm adalah paling besar, perbandingannya adalah 1 :

36

0,851. Tegangan lentur balok susun komposit kayu beton dengan perkuatan tulangan

diameter 12 mm lebih besar dibanding balok susun komposit kayu beton dengan

perkuatan tulangan diameter 8 mm, perbandingannya adalah 1 : 0,917.

40

BAB III

METODE PENELITIAN

A. TINJAUAN UMUM

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya peningkatan kuat lentur

tumpuan sederhana dengan Perkuatan FRP Sistem Perlekatan Luar dengan balok kayu

tanpa perkuatan. Adapun balok kayu yang digunakan ukuran 8/12. Kayu yang diuji

kayu kruing yang didapat di pasaran tanpa mengetahui umur kayu.

Pengujian yang dilakukan adalah uji kuat lentur balok dengan alat uji Loading

Frame. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah Metode Eksperimental

dan Metode Analisis yaitu dengan mengadakan percobaan secara langsung untuk

mendapatkan suatu data atau hasil yang menghubungkan antara variabel-variabel

yang diselidiki.

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS untuk

pengujian awal dan di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik UNS untuk pengujian

kuat lentur balok.

Penelitian awal ini dilakukan untuk menentukan panjang kritis.

Adapun yang diuji adalah meliputi pengujian: Berat Jenis, kadar air, tegangan geser

sejajar serat, kuat lentur.

Adapun rumus yang digunakan ialah:

ts8

6 hL Lt

cr = dimana σLt = Tegangan lentur, h = tinggi balok, dan τ = Tegangan geser

balok.

41

Setelah mengetahui panjang kritis baru menentukan panjang FRP yang

digunakan, dan dilakukan pengujian kuat lentur untuk mengetahui besarnya perkuatan

FRP yang digunakan dengan skala penuh yaitu kayu 8/12.

B. BAHAN DAN ALAT PENELITIAN

Bahan penelitian yang digunakan adalah:

1. Balok kayu kruing ukuran 8x12x145 cm

2. Perkuatan kayu dipakai Fiber Reinforced Plastic (FRP) adalah Plat Carbodur S

512 dari Sika

3. Perekat yang digunakan adalah Sikadur 31 CF Normal dari Sika

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

1. Mistar dan jangka sorong dengan ketelitian 0,05mm

2. Timbangan dengan ketelitian 0,1 gram

3. Oven dengan kapasitas 2000C, untuk menentukan berat kering oven benda uji

pada pengujian kadar air dan berat jenis kayu kruing.

4. UTM (Universal Testing Machine) merk Shimadzu, untuk pengujian kuat tarik,

kuat desak dan kuat geser kayu kruing.

5. Loading frame

Bentuk dasar Loading Frame adalah portal atau segiempat yang berdiri

diatas lantai beton dengan perantaraan plat dasar dari besi tebal 14 mm. Agar

Loading Frame tetap stabil, plat dasar dibaut ke lantai beton dan kedua

kolomnya dihubungkan oleh balok WF 450x200x9x14 mm. Posisi balok portal

42

dapat diatur untuk menyesuaikan dengan bentuk dan ukuran model yang akan

diuji dengan cara melepas sambungan baut. Alat ini digunakan dalam pengujian

utama yaitu pengujian kuat lentur balok kayu kruing.

6. Dial Gauge

Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya penurunan yang terjadi.

7. Hydraulic Jack.

Alat ini digunakan untuk memberikan pembebanan pada pengujian kuat

lentur dan kuat geser balok berskala penuh dengan kapasitas maksimum 25 ton.

8. Load cell

Alat ini digunakan untuk mentransfer beban dari Hydroulic Jack ke

Tranducer. Kapasitas Load Cell yang digunakan adalah sebesar 50 ton.

9. Tranducer

Alat ini digunakan untuk pembacaan angka untuk tiap kenaikan pembebanan.

Adapun bahan yang digunakan untuk pengujian kuat lentur kayu kruing :

Tabel 3. 1 : Benda Uji Kuat Lentur

Jenis Kode Benda Uji Jumlah

BKU 1 Kayu Kruing tanpa perkuatan FRP

BKU 2

3

43

BKU 3

BKFS 1

BKFS 2 Kayu Kruing dengan perkuatan FRP Sebagian

BKFS 3

3

BKFP 1

BKFP 2 Kayu Kruing dengan perkuatan FRP Penuh

BKFP 3

3

FRP dan Perekat

C. TAHAP PENELITIAN

Tahap penelitian ini dibagi menjadi dua yaitu :

I. Uji pendahuluan / awal

II. Uji dengan skala penuh (balok 8/12)

I. Uji pendahuluan / awal

Pada uji ini dilakukan uji dengan skala kecil untuk berat jenis, kadar air,

tegangan geser dan kuat lentur, untuk mendapatkan panjang kritis t

s8

6 hL Lt

cr =

Dimana σLt = Tegangan lentur

τ = Tegangan geser // serat.

H = Tinggi balok = 12 cm (dimensi 8/12)

II. Pengujian Balok Kayu Kruing

Setelah mengetahui panjang kritis (Lcr) maka ditentukan panjang balok

(dari tumpuan ke tumpuan) pada Loading Frame.

Jarak tumpuan ini harus melebihi panjang kritis untuk mendapatkan lentur

44

dan geser bersamaan.

Balok kayu disiapkan yaitu balok kayu kruing ukuran 8/12 setelah itu

ditentukan panjang FRP yang akan digunakan dan menentukan letak FRP.

Pada penelitian ini panjang FRP yang digunakan ada dua yaitu 1/3 bentang

ditengah dan seluruh bentang.

Setelah material tersedia semua dilakukan uji laboratorium. Untuk lebih

jelasnya bisa dilihat bagan alir dibawah ini:

Pada uji balok kruing 8/12 dilakukan uji kadar air dahulu apakah memenuhi

syarat atau tidak.

45

Kadar air : m = %100)(

xWd

WdWg -

Berat jenis kayu pada kadar air m %

[ ] %100)100/1(1000

xWd

WdWgm

mGm

-=®

+=

r

r = VgWg

Wg = Berat benda uji awal (gram)

Wd = Berat benda uji setelah dioven (gram)

Vg = Volume kayu

r = Kerapatan kayu

Apabila kayu memenuhi syarat baru dilakukan uji kuat lentur dan modulus

elastisitas untuk balok kayu kruing.

Pada pengujian ini dilakukan beberapa tahap:

a). Tahap persiapan (tahap setting up alat)

b). Tahap pengujian

c). Tahap analisis data

Untuk lebih jelasnya bisa dilihat uraian dibawah ini.

a). Tahap persiapan (tahap setting up alat)

Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

1. Menyesuaikan ketinggian Loading Frame dengan menggeser frame yang

melintang keatas atau kebawah sesuai ketinggian yang diinginkan.

2. Memasang perletakan sendi pada dasar frame yang jaraknya disesuaikan

dengan panjang balok.

46

3. Memasang Hydraulic Jack pada frame bagian atas dan menghadap kebawah.

4. Balok kayu yang akan diuji diletakkan diatas perletakan sendi.

5. Memasang pendistribusian beban melintang diatas balok dan disesuaikan

dengan jarak pendistribusian beban yang direncanakan.

6. Setelah balok dalam posisi seimbang dan stabil kemudian dipasang Load

Cell diantara Hidraulic Jack dan batang pendistribusian beban.

7. Memasang Deal Gauge dibagian atas balok uji dan jarum disetel pada posisi

angka nol.

8. Menghubungkan kabel Load Cell ke Tranducer.

9. Menghubungkan kabel power supply Tranducer ke trafo 110 volt.

10. Menghidupkan trafo sehingga pada alat Tranduser muncul angka.

11. Memompa Pressure Pump perlahan-lahan sehingga terbaca suatu angka pada

Tranducer.

b). Tahap Pengujian

Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.

1. Memberi beban pada balok dengan cara memompa Pressure Pump perlahan-

lahan disesuaikan dengan kenaikan angka pada Tranducer.

2. Mencatat setiap kenaikan angka pada Tranducer dan diberi nomor

pembebanan.

3. Mencatat besarnya penurunan balok yang ditunjukan oleh Dial Gauge untuk

setiap nomor pembebanan.

47

4. Melanjutkan penambahan beban hingga mencapai beban maksimum yaitu

ditandai dengan tidak bertambahnya angka pada Tranducer meskipun

pemompaan dilakukan.

5. Mencatat beban maksimum yang ditunjukan angka pada Tranducer.

6. Melanjutkan pembebanan hingga angka pada Tranducer mengalami dua atau

tiga kali penurunan dan menghentikan pembebanan.

Pembebanan yang akan dilakukan merupakan pembebanan bertahap yang

dicari berdasarkan besarnya kuat lentur dari penelitian yang sudah dilaksanakan yaitu

uji kuat lentur pada balok kayu kruing tanpa dilapisi FRP pada sisi bawah balok.

Ukuran balok kayu kruing 8/12 x 1,45 m, adapun panjang balok kayu kruing

dari tumpuan ke tumpuan 1,25 m.

Secara lebih sederhana pembebanan dapat dijelaskan pada gambar 3.11.

Rumus-rumus yang digunakan:

Kuat lentur (s) = It

aP

Ly

ItMy s ).

2q

81

( 2 += (Kg/cm2)

Modulus Elastisitas (E) = dd It

qLsaL

ItaP

s 3845

)43(48

. 422 +- (Kg/cm2)

Dimana P = Beban Maksimum (Kg) y = Ordinat titik berat (cm) = ½ h

Ls = Jarak Tumpuan (cm) a = Jarak P ke tumpuan = 41,6 cm

q = Berat Sendiri Sampel (Kg/m)

It = Momen Inersia Total Penampang (cm4)

d = Defleksi Balok (cm)

Perhitungan Modulus Elastisitas Lentur (Ew) dapat dilakukan dengan rumus Estimasi:

48

Ew = 16000 G 0,7 Mpa

Dimana :

G = Berat jenis pada kadar air 15%

( )GbGb

G133,01-

=

Gb = Berat jenis dasar ( )aGmGb

G265,01+

=

30)30( m

a-

=

Format Data Untuk Pengujian Modulus Elastisitas

Untuk perhitungan kuat lentur mendapat data pengujian yaitu beban (P).

Format data untuk pengujian Modulus Elastisitas

Untuk perhitungan Modulus Elastisitas mendapat data dari pengujian besar lendutan

atau (d) dan besarnya beban (P).

53

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Data-data yang diperoleh dari hasil pengujian kemudian dilakukan analisis data

untuk mengetahui besarnya beban dan tegangan saat terjadi patah dengan ketentuan

yang disyaratkan oleh SNI 3 tentang tata cara perencanaan konstruksi kayu Indonesia,

sehingga didapat hasil perhitungan sebagai berikut:

A. Untuk uji pendahuluan / awal.

- Hasil perhitungan data pengujian kadar air kayu kruing.

- Hasil perhitungan data pengujian berat jenis kayu kruing.

- Hasil perhitungan tegangan geser sejajar serat kayu kruing (τ//)

- Hasil perhitungan kuat lentur kayu kruing (sLt).

Untuk uji pendahuluan ini digunakakn untuk mengetahui penjang kritis (Lcr)

dimana kegagalan geser dan lentur terjadi.

B. Uji lentur balok Kayu Kruing.

- Hasil uji lentur balok kayu kruing.

- Hasil uji lentur balok kayu kruing dengan perkuatan FRP.

- Hasil uji modulus elastisitas kayu kruing.

- Hasil uji modulus elastisitas kayu kruing dengan perkuatan FRP

64

A. Uji Pendahuluan / Awal

a. Pengujian Kadar Air Dan Berat Jenis.

Tabel 4.1 : Pengujian kadar air dan berat jenis kayu kruing

Percobaan a

(cm)

B

(cm)

c

(cm)

Volume

cm3

Berat awal

(gr)

Berat setelah

dioven (gr)

1. 4,8 4,9 5 117,6 93 81

2. 4,9 4,6 5 116,3 93 83

3. 4,6 4,5 5,1 119,25 93 82

Rata-rata 117,72 93 82

Rumus

2.1 : Kadar air (m) = %4,13%10082

8293=´

-

a

b c

65

2.2 : Kerapatan kayu = r = 3/79000011772,0

093,0mKg=

2.3 : Berat jenis pada kadar m% = Gm

7,01134790

1004,1311000

790==

þýü

îíì ÷

øöç

èæ +

=Gm

2.4 : Berat jenis dasar kayu kruing = Gb

Gb= 4,61,17,0

7,030

4,1330265,01

==÷øö

çèæ -

+

Gm

2.6 : Berat jenis pada kadar air 15% = G

6,008,164,0

64,0.133,0164,0

==+

=G

b. Pengujian Tegangan Geser // Serat Kayu Kruing

66

Tabel 4.2 : Pengujian Tegangan Geser // Serat (t// = Fv)

Percobaan a (cm) b (cm) P (kg¦) A = a x b

cm 1. 5 3,6 1350 18

2. 5 4 1190 20

3. 5 3,7 1080 18,5

4. 5 4 1830 20

5. 5 3,5 1840 17,5

Rata-rata 5 3,76 1458 18,8

2// /55,77

8,181458

cmKgAp

Fv ====t

67

c. Pengujian Lentur

IyM

lt

.=s

M = ( ) 2

81

21

21

21.2

1 l-l-l qaPP +

3

½ P ½ P

23,3

3

23,3 23,3

P

l = 70

a

68

= ( ) 2

813,23352

1.41 l--l qPP +

= 2

81855.4

1 l-l qP,P +

= 2

818555,17 l- qP,P +

= 2

8165,11 lqP +

M = 2

81.2

1 lqaP +

I = 3

121 bh

69

Tabel 4.3 : Pengujian Lentur

Percobaan b (cm) h (cm) l (cm) P (KN) y= ½ h (cm) q KN/cm

1. 3,8 5,5 70 12,5 2,37

2. 4 6 70 12 3

3. 3,5 6 70 12 3

4. 3,6 6 70 11,9 3

5. 4 6 70 11,78 3

Rata-rata 3,78 5,9 70 12,036 2,95

0,000686

( )3

2

121

81.2

1

bh

yqaPLt

l+=s

( )

3

2

9,5.78,3.121

95,270.000686,0813,23.036,122

1 +=

= 6,431 KN/cm2

= 643,1 Kg/cm2

70

Panjang kritis balok = //

//

8

.6

ts h

Lcr Lt=

55,77.812.1,643.6

=

= 74,6cm

= 75 cm.

Setelah didapatkan Lcr atau panjang kritis baru ditentukan panjang balok atau jarak tumpuan sendi ke tumpuan roll. Bila Lcr =

75 cm., maka L harus lebih besar dari Lcr.

B. Uji Lentur Balok Kayu Kruing

Setelah didapat Lcr = 75 cm. maka ditentukan panjang balok Ls = 125 cm.

Sebelum balok diuji lentur, diuji dulu kadar air dan berat jenis kayu kruing.

Table 4.4 : Data Uji Kadar Air dan Berat Jenis.

71

Balok a (cm) b (cm) c (cm) V (cm3) Berat sebelum

dioven

Berat sesudah

dioven

1 5,1 5,3 5,15 139,29 106 94

2 5,2 5,2 5,4 146,02 109 97

3 5,45 5,2 5,1 144,53 108 96

4 5,4 5,4 5,3 154,54 115 103

5 5,2 5,2 5,1 137,904 104 93

Rata-rata 5,27 5,26 5,21 144,42 108,4 96,6

Kadar air (m) = %22,12%1006,96

6,964,108=

-x

Kerapatan kayu = r =33

751751,042,1444,108

mKg

cmgr

==

Berat jenis =

669,02,1122

751

10022,12

11000

751==

þýü

îíì

÷øö

çèæ +

=Gm

72

61,0105,1669,0

669,030

22,1230.265,01

6691,0==

÷øö

çèæ -+

=Gb

( ) 663,092,061,0

61,0.133,0161,0

133,01==

-=

-=

GbGb

G

Jadi berat jenis pada kadar air 15 % = 0,663.

a. Perhitungan Modulus Elastisitas, Beban dan Tegangan Ditinjau Secara Analitis

1. Modulus Elastisitas lentur (Ew)

Ew = 16.000 G0,7

= 16.000 . 0,6630,7

= 12.000

Jadi besarnya Ew (estimasi) = 12.000 Mpa = 120.000 Kg/cm2.

2. Perhitungan P maksimum (Estimasi)

b = 7,83 cm h = 11,3 cm Ls = 125 cm a = 41,6 cm y = ½ . 11,3 = 5,65 cm It = 1/12 bh3 = 83,32 cm4

73

M = ( )LLPLP 31

21

21

21.2

1 --

= ( )6415,6221125.4

1 ,-PP -

= 31,25.P – ½ P (20,9)

= 31,25.P – 10,45.P

= 20,8.P = ½ P.a

Bila s lentur kayu kruing pada uji pendahuluan 643,1 Kg/cm2.

s = tIyM .

643,1 = 32,83

65,5..8,20 P

P = 456 Kg

74

3. Perhitungan Tegangan Pada Balok Komposit (BKFP2)

E1 = Ew kayu = 120.000 kg/cm2. Menurut Ali Awaludin dalam bukunya konstruksi kayu modulus elastisitas lentur acuan dikalikan 0,8

= 120.000 x 0,8 = 96.000 kg/cm2, jadi Ew = 96.000 kg/cm2.

E2 = EFRP = 1650.000 kg/cm2

058,01650000

96000E

En

2

1 ===

Jadi lebar (b) kayu = 7,85 . 0,058 = 0,465 cm

Letak garis netral komposit terhadap sisi bawah.

cm3,587,5

036,053,305.0,1240,465.11,3

65.0,12.0,04.5,790,465.11,3y =

+=

++

=

skayu = 643,1 kg/cm2 (uji pendahuluan)

sFRP = 28000 kg/cm2.

F1 = ½ . skayu . 6,16.0,465 = ½ . 643,1 . 6,16. 0,465= 921,05 kg

F2 = ½ . sFRP . 5,18 . 0,465 = ½ . 643,1 . 5,18 . 0,465 = 774,52 kg

75

F3 = 0,12 . 5 . sFRP .0,465 = 0,12 . 5 . 28000 . 0,465 = 7812 kg

M = å F . y

= 921,05 . 4,11 + 774,52 . 3,45 + 7812 . 5,24

= 3785,52 + 2672,1 + 40934,9

M = 47392,52 kgcm

M = ½ P . a + 1/8 q . L2

= 20,8 P + 1/8 0,066 . 1252

M = 20,8 P + 128,91

sehingga 47392,52 = 20,8 P + 128,91

P = 2272,29 kg.

Jadi P maksimum untuk balok komposit = 2272,29 kg.

It = 1/12 . bh3 + F a2.

= 1/12 . 0,465 . 11,343 + 0,465 . 11,34 . 0,492 + 1/12 . 5 . 0,123 + 5 . 0,12 . 5,242

= 74,26 cm4.

76

Tegangan-tegangan dalam tampang transformasi :

Pada bagian atas : 26,74

)616.(52,47342It

My -==s

s = -3931,3 kg/cm2.

Pada bagian sambungan : 26,74

18,5.52,47342It

My==s

s = 3305,9 kg/cm2

Pada bagian bawah : 26,74

3,5.52,47342It

My==s

s =3382,5 kg/cm2

Untuk memperoleh tegangan-tegangan dalam balok semula maka tegangan-tegangan dalam bahan I dikalikan n. jadi pada bagian atas

= 3431,3 . 0,058 = 228 kg/cm2.

Pada sambungan = 3305,9 . 0,058 = 191,74 kg/cm2.

Perhitungan balok komposit batas proporsional.

77

str// = 862,7 kg/cm2 (lampiran K)

ε = str// / E = 862,7 / 96000 = 0,009

sFRP = 0,009 x 28000 = 252 kg/cm2

F1 = 921,05 kg , F2 = 774,52 kg , F3 = 0,12 x 5 x 2,52 = 1260 kg

M = Σ F . Y = 921,05 . 4,11 + 774,52 . 3,45 + 1260 . 5,24 = 13060,01 kgcm

M = 20,8 P + 1/8 q.l2 13060,01 = 20,8 P + 128,911

P = 621,687 kg ( Pmax untuk balok komposit proporsional)

It = 74,26 cm4

Tegangan dalam tampang transformasi :

Pada bagian atas = s = M.y / It =13060,01 . (-6,16) / 74,26 = - 1083,35 kg/cm2

Pada bagian sambungan = s = 13060,01 . 518 / 74,26 = 918,94 kg/cm2

Pada bagian bawah = s = 13060,01 . 5,3 / 74,26 = 932,1841 kg/cm2

78

4. Perhitungan Hubungan Antara Luas FRP dan Luas Kayu Dengan Beban

Tabel 4.5 : Balok BKFS untuk FRP sepertiga bentang ditengah

BKFS A FRP (cm2) A Kayu (cm2) )()(cmKayu A )(cm FRPA

2

2

x

Beban

Proporsional

Kg (P)

1 5 x 41,6 = 208 7,78 x 125 = 972,5 0,214 5600

2 5 x 41,6 = 208 7,34 x 125 = 917,5 0,227 5800

3 5 x 41,6 = 208 7,5 x 125 = 937,5 0,22 5500

Rata – rata 0,221 5633,3

Tabel 4.6 : Balok BKFP untuk FRP sepanjang bentang.

BKFP A FRP (cm2) A Kayu (cm2) )()(cmKayu A )(cm FRPA

2

2

x

Beban

Proporsional

Kg (P)

79

1 5 x 125 = 625 7,2 x 125 = 900 0,69 7100

2 5 x 125 = 625 7,85 x 125 = 981,25 0,64 7200

3 5 x 125 = 625 7,22 x 125 = 902,5 0,693 7100

Rata – rata 0,674 7133,33

Tabel 4.7 : Data balok uji

balok b (cm) h (cm) L (cm) a (cm) berat (Kg) q = Berat/L Kg/cm Posisi keruntuhan lentur Pola Retak

BKU 1 7,83 11,30 145 41,6 9,95 0,06862069 1/3 bentang ditengah Miring BKU 2 7,88 11,10 145 41,6 9,95 0,06862069 1/3 bentang ditengah Miring

BKU 3 7,24 11,00 145 41,6 9,9 0,068275862 1/3 bentang ditengah Miring

BKFS 1 7,78 11,75 145 41,6 9,95 0,06862069 1/3 bentang ditengah Miring

BKFS 2 7,34 11,22 145 41,6 9,9 0,068275862 1/3 bentang ditengah Miring

BKFS 3 7,5 10,93 145 41,6 9,2 0,063448276 1/3 bentang ditengah Miring

BKFP 1 7,2 11,36 145 41,6 9,65 0,066551724 1/3 bentang ditengah Miring

BKFP 2 7,85 11,34 145 41,6 9,55 0,065862069 1/3 bentang ditengah Miring

BKFP 3 7,22 11,63 145 41,6 9,6 0,066206897 1/3 bentang ditengah Miring

Keterangan :

BKU : Balok kruing tanpa perkuatan

80

BKFS : Balok kruing dengan perkuatan FRP di 1/3 bentang ditengah

BKFP : Balok kruing dengan perkuatan FRP sepanjang bentang.

Untuk menghitung besarnya kuat lentur maka ditentukan dulu letak batas proporsionalnya.

65

Dari grafik 4.2 didapat batas proporsionalnya (batas kenyal)

BKU 1 : P = 5600 Kg dan d : 21,05 mm

BKU 2 : P = 5300 Kg dan d : 23,25 mm

BKU 3 : P = 5700 Kg dan d : 26,80 mm

P rata-rata = 5533 Kg

Dari grafik 4.3 didapat batas proporsionalnya (batas kenyal)

BKFS 1 : P = 5600 Kg dan d : 19,05 mm

BKFS 2 : P = 5800 Kg dan d : 24,7 mm

BKFS 3 : P = 5500 Kg dan d : 25,1 mm

P rata-rata = 5633,33 Kg

Dari grafik 4. 4 didapat batas proporsionalnya (batas kenyal)

BKFP 1 : P = 7100 Kg dan d : 29,2 mm

BKFP 2 : P = 7200 Kg dan d : 28 mm

BKFP 3 : P = 7100 Kg dan d : 23,87 mm

P rata-rata = 7133,33 Kg

Perhitungan kuat lentur balok kayu kruing dengan persamaan :

Kuat Lentur (Fb) = It

yaP

L

ItMy s ÷

øö

çèæ +

= 2q.

81 2

Dengan y = Ordinat titik berat = ½ h

(mm)

(mm)

66

Ls = Panjang balok = 125 cm

q = Berat sendiri balok

a = Jarak P ketumpuan = 41,6 cm

It = Momen inersia = 1/12 bh3.

P = Beban maksimum.

Fb (BKU1) = It

yM .

= 3

22

3,11.83,7.121

6,412

5600125.0686,0.8

165,528

1 ÷øö

çèæ +

=÷øö

çèæ +

It

yaP

qLs

= ( )

5,941658869,010

5,94165,5116480984,133

=+

Fb (BKU1) = 699,81 Kg/cm2

Untuk selanjutnya bisa dilihat di tabel 4.8

72

Table 4.8 : Kuat Lentur Balok Kruing Tanpa Perkuatan FRP

balok q

(Kg/cm)

Ls2

(Cm2)

P maks

(Kg)

a

(cm)

b

(cm)

h

(cm)

y

(cm)

It

(cm4)

Fb

(Kg/cm2)

Fb rata-rata

(Kg/cm2)

BKU 1 0,068621 15625 5600 41,60 7,83 11,30 5,65 941,50 699,81

BKU 2 0,068621 15625 5400 41,60 7,88 11,10 5,55 896,10 696,48

BKU 3 0,068276 15625 5600 41,60 7,24 11,00 5,50 803,10 798,62

731,64

73

Table 4.9 : Kuat Lentur Balok Kruing Dengan Perkuatan FRP 1/3 Bentang Ditengah

balok q

(Kg/cm)

Ls2

(Cm2)

P

maks

(Kg)

a

(cm)

b

(cm)

h

(cm)

y

(cm)

It

(cm4)

Fb

(Kg/cm2)

Fb rata-rata

(Kg/cm2)

BKFS 1 0,068621 15625 5600 41,60 7,78 11,75 5,88 1051,75 651,40

BKFS 2 0,068276 15625 5800 41,60 7,34 11,22 5,61 863,96 784,22

BKFS 3 0,063448 15625 5500 41,60 7,50 10,93 5,47 816,10 766,91

734,18

74

Table 4.10 : Kuat Lentur Balok Kruing Dengan Perkuatan FRP Sepanjang Bentang

Balok q

(Kg/cm)

Ls2

(Cm2)

P maks

(Kg)

a

(cm)

b

(cm)

h

(cm)

y

(cm)

It

(cm4)

Fb

(Kg/cm2)

Fb rata-rata

(Kg/cm2)

BKFP 1 0,066552 15625 7100 41,60 7,20 11,36 5,68 916,25 916,30

BKFP 2 0,065862 15625 7200 41,60 7,85 11,34 5,67 953,95 890,89

BKFP 3 0,066207 15625 7100 41,60 7,22 11,63 5,82 946,50 908,09

905,10

75

Kuat Lentur Balok Kruing

643,1731,64 734,18

905,1

0

200

400

600

800

1000

Benda Uji

Fb

(Kg

/cm

2 )

Analisis Uji Lab (BKU) Uji Lab (BKFS) Uji Lab (BKFP)

Grafik 4.6 : Diagram Peningkatan Kapasitas Lentur

76

Perhitungan Modulus Elastisitas

Dipakai rumus 3.6 : E = ( ) ÷÷ø

öççè

æ+-

dd ..384

.q.543

..48. 4

22

It

LaL

ItaP s

s Kg/cm2

Untuk BKU 1 :

E = ( ) ÷ø

öçè

æ +-105,2.5,941.384

244140625.0686,0.524,692215625.3

105,2.5,941.486,41.5600

= ÷øö

çèæ +

761033383765490

76,39952448881,2

E = 98109,102 Kg/ cm2

Untuk selanjutnya bisa dilihat pada tabel 4.11.

77

Tabel 4.11 : Perhitungan Modulus Elastisitas Balok Kruing Tanpa Perkuatan FRP

balok P

maks a a 2 (cm) Ls2

4a 2

(cm4) q Kg/cm Ls4

It

(cm4)

d

(cm)

E

Kg/cm2

E rata-rata

Kg/cm2

BKU 1 5600 41,60 1730,56 15625 6922,24 0,06862069 244140625 941,50 2,105 98109,102

BKU 2 5500 41,60 1730,56 15625 6922,24 0,06862069 244140625 896,10 2,325 89980,799

BKU 3 5700 41,60 1730,56 15625 6922,24 0,068275862 244140625 803,10 2,68 90318,617

92802,84

78

Tabel 4.12 : Perhitungan Modulus Elastisitas Balok Kruing Dengan Perkuatan FRP 1/3 Bentang Ditengah

balok P

maks a a 2 (cm) Ls2

4a 2

(cm4) q Kg/cm Ls4

It

(cm4)

d

(cm)

E

Kg/cm2

E rata-rata

Kg/cm2

BKFS 1 5600 41,60 1730,56 15625 6922,24 0,06862069 244140625 1051,75 1,905 97042,345

BKFS 2 5800 41,60 1730,56 15625 6922,24 0,068275862 244140625 863,96 2,47 94349,688

BKFS 3 5500 41,60 1730,56 15625 6922,24 0,063448276 244140625 816,10 2,51 93199,479

94863,84

79

Tabel 4.13 : Perhitungan Modulus Elastisitas Balok Kruing Dengan Perkuatan FRP Sepanjang Bentang

balok P

maks a a 2 (cm) Ls2

4a 2

(cm4) q Kg/cm Ls4

It

(cm4)

d

(cm)

E

Kg/cm2

E rata-rata

Kg/cm2

BKFP 1 7100 41,60 1730,56 15625 6922,24 0,066551724 244140625 916,25 2,92 92070,204

BKFP 2 7200 41,60 1730,56 15625 6922,24 0,065862069 244140625 953,95 2,8 93518,806

BKFP 3 7100 41,60 1730,56 15625 6922,24 0,066206897 244140625 946,50 2,387 109067,569

98218,86

80

Perubahan Modulus Elastisitas

96000

92802,84

94863,84

98218,86

90000

92000

94000

96000

98000

100000

Benda Uji

E (k

g/c

m2 )

Analisis Uji Lab (BKU) Uji Lab (BKFS) Uji Lab (BKFP)

Grafik 4.7 : Diagram Peningkatan Modulus Elastisitas

Dari pengujian secara eksperimen terhadap 9 buah balok kayu kruing pada

pengujian lentur dan Modulus Elastisitas, dapat dicatat hal-hal sebagai berkut:

1. Pola retak balok kruing baik tanpa perkuatan dan dengan perkuatan sesuai yang

diharapkan, dimana untuk pengujian lentur retak terjadi di sepertiga bentang ditengah.

Berarti disain sampel yang memperhitungkan rasio kapasitas lentur pada penelitian

berhasil.

Pada penentuan panjang balok lebih besar dari panjang kritis (Lcr) berhasil, karena

pada perhitungan panjang kritis diharapkan retak geser dan retak lentur bersamaan

dan terjadi di sepertiga tengah bentang

2. Keruntuhan untuk balok kayu kruing dengan perkuatan FRP di dahului oleh retak

pada kayu yang dilanjutkan dengan pengelupasan lapisan kayu yang menempel pada

81

FRP sehingga menunjukkan bahwa sifat kayu apabila seratnya sudah putus (rusak)

sudah tidak bisa menahan beban walaupun FRP masih utuh.

Bisa dilihat pada balok kruing dengan perkuatan sepertiga bentang ditengah,

keruntuhan dimulai pada tepi kayu yang tidak ada perkuatannya.

Pada balok kayu kruing dengan perkuatan penuh sepanjang bentang, retak terjadi

pada balok kayu diatas perkuatan FRP.

3. Modulus elastisitas pada balok kayu kruing tanpa perkuatan lebih besar dari balok

kayu kruing dengan perkuatan, yaitu E (BKU) = 92802,84 Kg/cm2, E (BKFS) =

94863,84 Kg/cm2 dan E (BKFP) = 98218,86 Kg/cm2. disini menunjukkan bahwa

balok kayu kruing tanpa perkuatan lebih elastis dari pada balok kayu kruing dengan

perkuatan FRP.

Sehingga didapatkan bahwa FRP hanya baik untuk perkuatan tetapi untuk

keelastisitasannya balok kayu kruing tersebut akan berkurang atau balok tersebut

lebih kaku.

4. Balok kayu kruing dengan perkuatan FRP penuh atau sepanjang bentang,

memberikan peningkatan kapasitas lentur lebih besar dari ada balok kayu kruing

dengan perkuatan sepertiga bentang ditengah, yaitu Fb (BKU) : 731,64 Kg/cm2,

Fb (BKFS) : 734,18 Kg/cm2 dan Fb (BKFP) : 905,10 Kg/cm2.

Ini menunjukan bahwa bila pada perkuatan balok kayu bila menghendaki hasil yang

optimal maka perkuatan harus dari tumpuan ke tumpuan.

82

5. Balok kayu kruing dengan FRP penuh atau sepanjang bentang memberikan

peningkatan defleksi lentur dari balok kayu kruing tanpa perkuatan, pada

pembebanan P = 5500 Kg, defleksinya untuk BKU = 2,235 cm, BKFS = 2,2 cm,

BKFP = 1,79 cm.

Ini menunjukan bahwa bila pada perkuatan balok kayu bila menghendaki hasil yang

optimal maka perkuatan harus dari tumpuan ke tumpuan.

83

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan untuk menjawab

tujuan penelitian yaitu :

Karateristik sifat mekanik kayu kruing tanpa perkuatan atau FRP (BKU) dengan FRP 1/3

bentang ditengah (BKFS) dan dengan FRP sepanjang bentang (BKFP):

a. Modulus Elastisitas (Ew) didapatkan modulus elastisitas estimasi (Ew) = 96.000

kg/cm2. modulus elastisitas untuk hasil pengujian yaitu BKU : 92802,80 kg/cm2,

BKFS : 94863,84 kg/cm2, dan BKFP : 98218,86 kg/cm2.

Disini bisa dilihat bahwa tingkat keelastisitasannya untuk balok yang diperkuat

dengan FRP rendah, yaitu sebesar BKFS : 2,22% dan BKFP : 5,84% dari BKU.

b. Untuk beban maksimum (P ), dari hasil perhitungan didapat P maksimum (analisis) :

456 Kg. Tetapi untuk hasil pengujian di Laboratorium didapat P(BKU) : 5533 Kg, P

untuk balok komposit (analisis) = 2272,9 kg, P (BKFS) : 5633,33 Kg, dan P (BKFP) :

7133,33 Kg,. Sehingga ada kenaikan beban dari balok kayu kruing yang tidak

diperkuat dengan yang diperkuat FRP. Yaitu untuk BKFS : 1,81 % dan BKFP : 28,92

% dari BKU.

Dari hasil perhitungan didapatkan hasil yang lebih kecil dari hasil pengujian sehingga

terlihat bahwa hasil perhitungan lebih kecil dari hasil uji laboratorium sehingga

pengujian berhasil.

c. Untuk kuat lentur didapat hasil dari pengujian laboratorium BKU : 731,64 Kg/cm2,

84

d. BKFS : 734,18 Kg/cm2, dan BKFP : 905,1 Kg/cm2, sehingga ada kenaikan kuat lentur

dari balok kayu kruing yang tidak diperkuat dengan yang diperkuat FRP yaitu untuk

BKFS : 0,35% dan BKFP : 23,71% dari BKU,

e. Untuk defleksi lentur pada pengujian didapat P = 5500 Kg, defleksinya untuk BKU =

2,235 cm, BKFS = 2,2 cm, BKFP = 1,79 cm. Sehingga ada kenaikan untuk BKFS =

1,6 % dan untuk BKFP = 19,9 %.

Ini menunjukan bahwa bila pada perkuatan balok kayu bila menghendaki hasil yang

optimal maka perkuatan harus dari tumpuan ke tumpuan.

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang ada maka perlu adanya penelitian lanjutan

untuk melengkapi dan mengembangkan terus penelitian ini.

Adapun saran-saran yang dapat diberikan untuk penelitian-penelitian selanjutnya

adalah :

a. Untuk penelitian lebih lanjut FRP yang digunakan lebarnya sama dengan ;lebar balok

kayu yang digunakan dan dipasang dibawah balok lebih dari 1/3 bentang ditengah.

b. FRP yang digunakan dipasang diantara atau disisipkan diantara kayu (kayu laminasi)

c. Perkuatan yang dipakai baja atau almunium yang dipasang dibawah balok.

d. Perkuatan yang dipakai baja atau almunium yang disisipkan diantara balok kayu atau

kayu laminasi.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 1961. Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia NI-5 1961. Jakarta : Yayasan Dana Normalisasi Indonesia.

Anonim. 2002. Standar Nasional Indonesia Tata Cara Perencanaan Konstruksi

Kayu Indonesia. Jakarta : Badan Standarisasi Nasional. Awaludin Ali dkk. 2005. Konstruksi Kayu. Yogyakarta : Teknik Sipil

Universitas Gadjah Mada. Borri et al. (2005) bonded CFRP (epoxy) sheets with different density in the tension area

of timber beams. Cahyo baskoro Nuswantoro, 2007. Komposit Kayu Kruing Kayu Sengon dan

Bambu, Penelitian Dyah Puspita Sari, 2007. Kayu Komposit Antara Kayu Kruing dengan Seng,

Penelitian Dwinanda Septiadhi. 2004. Tinjauan Perancangan Balok Susun Kayu Menurut

Cara Perencanaan Konstruksi Kayu Indonesia. TA. Yoyakarta : Fakultas Teknik Sipil UGM.

E. P. Popov, Zainul Astamar. 1991. Mekanika Teknik. Jakarta : Erlangga. Fiorelli et al. 2003. Reinforced Pinus Caribea Timber Beams By Using External Bonding

Of FRP Sheets On Their Tension Sides. Gere dan Timoshenko. Mekanika Bahan Jilid 1. Jakarta : Erlangga. Johnsson et al. 2005 The Strengthening Of Spruce Glulam Beams With CFRP Rods

(Rectangular Cross Section, 10*10 Mm). Lopez-Anido and Xu. 2002. studied, as Dagher et al. 1996, The Reinforcement Of

Eastern Hemlock Glulam Mulyati. 2005. Pengaruh Jenis Sambungan Terhadap Keruntuhan Lentur Balok

Laminasi Galar Bambu Petung. Tesis. Yogyakarta : Pasca Sarjana UGM. Morisco. 1991. Batang Struktur Komposit Kayu dan Metal. Yogyakarta : PAV

UGM.

Nurtanto, Dwi, 2002. Kontribusi Kuat Lentur CFRP Pada Balok Dengan Pembebanan Statis, Penelitian.

Rochadi Tri dkk. 1996. Pengujian Bahan Bangunan 2. Bandung : Pusat

Pengembangan Pendidikan Politeknik Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Susilo Edy. 2008. Tinjauan Kekuatan Balok Komposit Kayu Beton Dengan

Perkuatan Baja Tulangan. Penelitian. Svecova and Eden 2004. Reinforced Douglas Fir Timbers From A Bridge With GFRP

Bars. Widodo, Joko Puji. 2008. Tinjauan Kekuatan Lentur Balok Susun Komposit

Kayu Beton Dengan Perkuatan Baja Tulangan. Penelitian Wiryomartono Suwarno. 1976. Konstruksi Kayu. Yogyakarta : Fakultas Teknik

Universitas Gadjah Mada.