BAB IV

PENGUJIAN KUAT DESAK KAYU SEARAH SERAT

IV.1. Maksud

Menetapkan :

1. Kuat desak

2. Kadar air

3. Berat jenis kering udara

4. Berat jenis kering tungku

5. Persentase kayu teras

6. Persentase kayu gubal

7. Batas sebanding

8. Batas regang 0,05

9. Modulus Elastik

10. Modulus Kenyal

11. Susut dalam arah radial, aksial, dan tangensial

IV.2. Benda Uji

1. Jenis kayu : Kamper

2. Kayu teras : 40 %

3. Kayu gubal : 60 %

4. Gelang tahun : 2,0752 cm/buah

5. Cacat-cacat : Bekas paku

6. Ukuran benda uji : - panjang = 4,62 cm

- lebar = 6,16 cm

- tinggi = 18,71 cm

l= 6,16cm

t=18,71cm

p= 4,62cm

Sketsa benda uji

IV.3. Alat-alat

1. Amplas

2. Exicator

3. Gergaji

4. Kaliper

5. Mesin UTM merk “Shimadzu UMH 30”

6. Penggaris

7. Penjepit

8. Pensil

9. Piring

10. Stopwatch

11. Strainometer merk “Mitutuyo”

12. Tanggem

13. Timbangan 0,01 gram

14. Tungku pemanas/oven

IV.4. Pelaksanaan

1. Menggosok dengan amplas salah satu ujung kayu

sampai gelang tahun terlihat jelas. Mencatat arah serat, cacat-cacat ( jika ada ),

menghitung jumlah gelang tahun serta mengukur jaraknya sehingga didapat

jumlah gelang tahun tiap cm, mengamati dan mencatat persentase kayu teras

dan kayu gubal.

2. Mengukur benda uji yaitu panjang awal (p), lebar (l)

dan tinggi (t) dengan kaliper sampai ketelitian 0,1 mm.

3. Memasang benda uji pada strainometer dan

mengamati cara kerja alat ukur perpendekan. Mengukur panjang ukur (Po)

benda uji pada strainometer yaitu jarak antara as-as baut pada strainometer

dikurangi 1 Ø baut.

4. Memasang benda uji yang telah dipasang pada

strainometer pada mesin “UTM Shimadzu”. Stopwatch dinyalakan tepat pada

saat jarum penunjuk beban mulai bergerak maju. Mencatat pengurangan

panjang ukur pada strainometer (ΔP), pada setiap penambahan beban 500 kgf.

Tepat pada saat benda uji patah stopwatch dimatikan.

5. Mencatat beban maksimum, perpendekan, dan waktu

patahnya serta menentukan jenis patahnya. Mensketsa benda uji setelah diuji.

6. Memotong benda uji pada sisi yang sudah diamplas (

2,5 cm), mengukur panjang, lebar, tinggi serta membuat garis arah tangensial,

radial, dan aksialnya dan memberi tanda garis pada tiap dimensinya.

Menimbang berat potongan kecil tersebut ( ketelitian 0,01gram ) lalu catat

tanggal sebelum potongan kecil itu dimasukan ke dalam oven.

7. Memasukkan potongan kecil kedalam oven selama

3 hari dengan suhu 60 C.

8. Mendinginkan dalam exicator selama 1 jam dan

menimbang beratnya serta mengukur kembali dimensinya pada garis yang

telah ditandai sebelumnya juga panjang garis arah tangensial, radial, dan

aksialnya. Kemudian hitung berat jenis kering udara, berat jenis kering tungku

dan kadar airnya.

IV.5. Hasil Pengujian

1. Dimensi benda uji : - panjang = 4,62 cm

- lebar = 6,16 cm

- tinggi = 18,56cm

2. Persentase kayu teras : 40 %

3. Persentase kayu gubal : 60 %

4. Beban maksimum : 9350 kgf

5. Waktu patah : 1 menit 48 detik

6. Jenis patah : Splitting

(Plane of rupture appoximately vertical)

7. Sketsa benda uji setelah patah :

p= 4,62cm

t=18,56cm

l= 6,16cm

8. Potongan kecil

Sebelum masuk oven : - panjang = 4,62 cm

- lebar = 6,16 cm

- tinggi = 2,34 cm

- berat = 34,8 gram

- garis tangensial = 2,5 cm

- garis radial = 2 cm

- garis aksial = 1,5 cm

- berat jenis = 0,5226 gr/cm3

Setelah keluar oven : - panjang = 3,47 cm

- lebar = 5,33 cm

- tinggi = 1,9 cm

- berat = 30,03 gram

- garis tangensial = 2,3 cm

- garis radial = 1,9 cm

- garis aksial = 1,4 cm

- berat jenis = 0,8546gr/cm

3

9. Kuat desak maksimum : 328,5405 kg/cm2 = 32,2189 MPa

10. Kadar air : 15,8841%

11. Angka aman : - Daftar IIa; n = 3

- Daftar IIb; n = 6

12. Batas sebanding : - p = 31,56704 MPa

- p = 45,33.10-4

13. Batas regang 0,05 : 34 MPa

14. Modulus elastik : MPa

15. Modulus kenyal : 0,071MPa

16. Prosentase susut : - arah tangensial = 8 %

- arah radial = 5 %

- arah aksial = 0,67 %

17. Pengamatan beban :

Beban (kgf) Pembacaan “Strainometer”500 71000 101500 142000 172500 203000 243500 274000 314500 345000 385500 436000 466500 507000 537500 568000 598500 649000 69

IV.6. Pembahasan

1. Kayu gubal (sapwood) berwarna keputih-putihan yang berfungsi

mengangkut air dan zat-zat dari tanah ke daun. Kayu gubal yang telah mati

(tidak bekerja lagi) akan menjadi kayu teras atau galih (heartwood),

warnanya lebih tua. Penampang kayu yang dipakai pada pengujian ini

memiliki kayu gubal 60 % dan kayu teras 40 %.

2. Mutu kayu menurut PKKI 1961 dibedakan menjadi dua macam mutu kayu,

yaitu mutu A dan mutu B.

Syarat kayu mutu A :

Kayu kering udara, yaitu kadar lengas antara 12 % - 18 %.

Besarnya mata kayu tidak melebihi 1/6 dari lebar balok dan juga tidak boleh

lebih dari 3,5 cm.

Balok tidak boleh mengandung wanvlak yang lebih besar dari 1/10 tinggi

balok.

Miring arah serat tidak boleh lebih dari 1/10.

Retak-retak dalam arah radial tidak boleh lebih dari ¼ tebal kayu dan retak-

retak menurut lingkaran tidak boleh melebihi 1/5 tebal kayu.

Syarat kayu mutu B :

Tidak termasuk mutu A.

Kadar lengas kayu < 30 %.

Besarnya mata kayu tidak melebihi ¼ dari lebar balok dan juga tidak boleh

lebih dari 5 cm.

Balok tidak boleh mengandung wanvlak yang lebih besar dari 1/10 tinggi

balok.

Miring arah serat tidak boleh lebih dari 1/7.

Retak-retak dalam arah radial tidak boleh lebih dari 1/3 tebal kayu dan retak-

retak menurut lingkaran tahun tidak boleh melebihi ¼ tebal kayu.

3. Berat jenis kering udara adalah berat jenis kayu yang masih mengandung

air (kadar air 12% - 18%) meskipun dari luar tampak kering.

Berat jenis kering tungku adalah berat jenis kayu yang tidak mengandung air

(kadar air 0%), jadi hanya kayunya saja.

Pada pengujian diperoleh kadar lengas kayu 15,8841%,jadi termasuk kayu

mutu A dengan :

- Berat jenis kering udara = gr/cm3

- Berat jenis kering tungku = gr/cm3

4. Cacat-cacat pada kayu dapat berupa mata kayu, urat kapur, serat miring

dan retak-retak. Kayu pada pengujian ini memiliki cacat, tetapi memenuhi

syarat kayu mutu B.

5. Kelas kuat kayu dibedakan menjadi lima kelas menurut kuat lentur, kuat

tekan dan berat jenisnya. Berat jenis yang dimaksud di sini adalah berat jenis

kayu kering udara.

Kelas kuatBerat jenis kering

udara

Kuat lentur

(kg/cm2)

Kuat tekan

(kg/cm2)

I > 0,90 > 1100 > 650

II 0,90 – 0,60 1100 – 725 659 – 425

III 0,60 – 0,40 725 – 500 425 – 300

IV 0,40 – 0,30 500 – 360 300 – 215

V < 0,30 < 360 < 215

Pada pengujian didapat berat jenis kering udara 0,5226 gr/cm3sehingga

merupakan kayu kelas kuat III.

6. Tegangan-tegangan ijin untuk kayu mutu A menurut PPKI 1961 :

Daftar IIa

 

Kelas kuatJati

I II III IV V

lt (kg/cm2) 150 100 75 50 - 130

tk // = tr // (kg/cm2) 130 85 60 45 - 110

tk (kg/cm2) 40 25 15 10 - 30

// (kg/cm2) 20 12 8 5 - 15

Daftar IIb :

lt = 170 . g

tk // = tr // = 150 . g

tk = 40 . g

// = 20 . g

g = berat jenis kering udara

Untuk kayu mutu B, maka tegangan ijin dalam daftar II di atas dikalikan

dengan faktor 0,75.

7. Pada pengujian dengan kayu kelas kuat II, mutu B maka tegangan ijin

desak:

Daftar IIa,  tk // = 60x0,75=45 gr/cm3= 4,413 MPa

Daftar IIb, dengan berat jenis kering udara (g) = gr/cm3,

maka  tk // = 150 x 0,75x = 58,7925 kg/cm2 = 5,7656 Mpa

8. Beban maksimum / patah pada uji desak ini adalah 9350 kgf, memberikan

tegangan desak maksimum sebesar 328,5405 kg/cm2 = 32,2189 MPa, maka

menurut :

Daftar IIa, faktor aman (n) = 328,5405 /130 = 2,5273 3

Daftar IIb, faktor aman (n) = 328,5405 /58,7925 = 5,581 6

9. Kadar air antara 24%−30% disebut fiber saturation point. Pengeringan

kayu setelah melewati batas ini akan memperlihatkan pengerutan. Yang paling

besar adalah pengerutan arah tangensial, agak kurang pada arah radial, dan

sedikit sekali ke arah aksial. Pada pengujian ini diperoleh pengerutan arah :

tangensial = 8 %

radial = 5 %

aksial = 0,67 %

10. Batas sebanding adalah besarnya tegangan pada batas akhir kurva

regangan yang masih linier

11. Batas regang 0,05 adalah tegangan yang menunjukkan regangan plastis

sebesar 0,05% yang didapat dengan menarik garis sejajar kurva linier pada

regangan sehingga memotong kurva koreksi dan ditarik garis horisontal

memotong sumbu tegangan. Pada pengujian ini diperoleh f0,05 = 34 Mpa

12. Modulus elastis kayu sejajar menurut PKKI 1961 dapat diambil sebagai

berikut :

Kelas kuat E// (kg/cm2)

I 125000II 100000III 80000IV 60000

Pada pengujian ini diperoleh E// =15196,667 MPa = 154962.0871 kg/cm2 jadi

kayu yang diuji termasuk kelas kuat III.

IV.7. Kesimpulan

Kayu Bengkirai dalam pengujian ini :

1. Kayu yang diuji mempunyai kadar air sebesar %sehingga termasuk

kayu mutu B.

2. Kayu yang diuji mempunyai berat jenis kering udara sebesar 0,5226 gr/cm3

sehingga kayu tersebut termasuk kelas kuat III.

3. Beban desak maksimum = 9350 kgf

4. Kuat desak maksimum = 328,5405 kg/cm2 = 32,2189 MPa

5. Persentase kayu teras = 40%

6. Persentase kayu gubal = 60%

7. Kadar air = 15,8841%

8. Berat jenis kering udara = 0,5226 gr/cm3

9. Berat jenis kering tungku = 0,8546gr/cm3

10. Persentase susut arah tangensial = 8 %

11. Persentase susut arah radial = 5 %

12. Persentase susut arah aksial = 0,67 %

13. Tegangan ijin desak

Daftar IIa,  tk // = 60x0,75=45 gr/cm3= 4,413 MPa

Daftar IIb, tk/ / = 150 x 0,75x = 58,7925 kg/cm2 = 5,7656 Mpa

14. Batas sebanding, fp = 31,56704 MPa

p = 45,33x10-4

15. Batas regangan 0,05 = 34 MPa

16. Modulus elastis = MPa

17. Modulus kenyal = 0,071Mpa

18. Faktor aman

Daftar IIa, n = 3

Daftar IIb, n = 6

19. Layak untuk bahan konstruksi.

IV. 8 Lampiran

1. Laporan sementara.

2. Hitungan.

3. Gambar alat

4. Grafik

HITUNGAN

Data potongan kecil :

Sebelum masuk tungku tanggal 3 Oktober 2011:

Panjang = 4,62 cm

Lebar = 6,16 cm

Tebal = 2,34 cm

Berat = 34,8 gram

Garis tangensial = 2,5 cm

Garis radial = 2 cm

Garis aksial = 1,5 cm

Bj. kering udara = gr/cm3

Setelah keluar tungku tanggal 6 Oktober 2011 :

Panjang = 4,5 cm

Lebar = 5,89 cm

Tebal = 2,33 cm

Berat = 30,03 gram

Garis tangensial = 2,3 cm

Garis radial = 1,9 cm

Garis aksial = 1,4 cm

Bj. kering tungku= gr/cm3

1. Kadar air =

2. Kuat desak maksimum =

= 328,5405 kgf/cm2

= 32,2189Mpa

3. Angka aman :

Faktor aman =

Faktor aman =

4. Presentase susut :

Arah tangensial =

Arah radial =

Arah aksial =

Syarat : % tangensial > % radial > % aksial

8 % > 5 % > 0,67 %

5. Kayu teras = 40 %

Kayu gubal = 60 %

6. Batas sebanding :

fp = 31,56704 MPa

εp = 45,33x10-4

Modulus elastis =

Modulus Kenyal = ½ x f x

= ½ x 31,56704x (45,33x10-4)

= 0,071MPa

Batas regangan 0,05 = 34 Mpa

Tabel pengujian kuat desak kayu searah serat

Beban Strainometer(10-2)

TeganganF (MPa)

Reganganε (10-4)

εkoreksi

(10-4)kgf N500 4903.3500 7 1.72294 4.666666667 2.76731000 9806.7000 10 3.44588 6.666666667 4.76731500 14710.0500 14 5.16882 9.333333333 7.43392000 19613.4000 17 6.89176 11.333333333 9.43392500 24516.7500 20 8.61470 13.333333333 11.4339

3000 29420.1000 24 10.33764 16 14.10063500 34323.4500 28 12.06058 18.666666667 16.76734000 39226.8000 31 13.78352 20.666666667 18.76734500 44130.1500 34 15.50646 22.666666667 20.76735000 49033.5000 38 17.22940 25.333333333 23.43395500

53936.850043 19.9523

4 28.666666667 26.76736000

58840.200046 21.6752

8 30.666666667 28.76736500 63743.5500 50 23.39822 33.333333333 31.43397000 68646.9000 53 25.12116 35.333333333 33.43397500

73550.250056 28.8441

0 37.333333333 35.43398000 78453.6000 59 31.56704 39.333333333 37.43398500 83356.9500 64 34.28998 43.666666667 41.76739000 88260.3000 69 37.01292 46 44.10069350 91692.7385 72 39.21901 48 46.1006

Contoh hitungan :

A = 2845,92mm2

Po = 15 cm = 150 mm

Kuat desak (f) =

Regangan (ε) =

Mencari εkoreksi (pada titik 7 dan titik 12) :

12,0508 (30,6667.10-4 +εkor)= 20,67528(18,6667.10-4 + εkor)

εkor = -1,8994x10-4

ε setelah dikoreksi = ε + εkor

= 4,6667.10-4 + -1.8994.10-4

= 2,7673.10-4

Batas sebanding :

fp = 31,56704 MPa

εp = 45,33.10-4

Modulus elastis =

Modulus Kenyal = ½ x f x

= ½ x 31,56704x 45,33.10-4

= 0,071MPa

Batas regangan 0,05 = 34 Mpa