BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Mutu Kekakuan Lamina Penyusunan lamina diawali dengan melakukan penentuan mutu pada tiap
ketebalan lamina menggunakan uji non destructive test. Data hasil pengujian NDT pada ketebalan 1 cm, 1.67 cm, 2 cm, dan 3 cm dapat dilihat masing-masing pada Lampiran 1, 2, 3, dan 4. Mutu tiap lamina tersebut digunakan dalam penyusunan panel CLT-Paku seperti pada Lampiran 5.
4.2
Sifat Fisis Sifat fisis panel CLT-Paku yang diuji meliputi kerapatan, kadar air,
pengembangan volume, dan penyusutan volume dengan keseluruhan hasil pengujiannya disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 Hasil pengujian sifat fisis panel CLT-Paku berdasarkan kombinasi ketebalan lamina dan orientasi sudut lamina No.
Contoh Uji
𝜌(g/cm3)
KA (%)
KV (%)
SV(%)
I. Panel CLT-Paku 1.
A1B1
0.47
15.87
5.68
5.06
2.
A1B2
0.42
15.45
4.05
5.36
3.
A1B3
0.44
16.09
4.17
5.08
4.
A1B4
0.40
14.81
3.43
4.48
5.
A1B5
0.41
16.49
3.13
5.43
6.
A2B1
0.45
15.51
5.40
4.78
7.
A2B2
0.45
14.71
4.43
6.44
8.
A2B3
0.45
14.94
4.02
6.21
9.
A2B4
0.46
14.64
4.44
5.79
10
A2B5
0.43
15.73
2.42
4.47
11.
A3B1
0.43
15.39
4.38
6.33
12.
A3B2
0.42
14.87
6.34
6.33
13.
A3B3
0.40
15.11
3.91
6.67
14.
A3B4
0.47
16.46
4.11
4.28
15.
A3B5
0.46
15.68
3.87
5.77
Rata-rata
0.44
15.45
4.25
5.50
II. Kontrol
0.47
16.68
4.42
7.48
24
Keterangan : 𝜌 KA KV SV A1 A2 A3
= Kerapatan (g/cm3) = Kadar air (%) = Kembang volume (%) = Susut volume (%) = Kombinasi ketebalan lamina (1-3-1) cm = Kombinasi ketebalan lamina (2-1-2) cm = Kombinasi ketebalan lamina (1.67-1.67-1.67) cm
B1 = Orientasi sudut 0° B2 = Orientasi sudut 30° B3 = Orientasi sudut 45° B4 = Orientasi sudut 60° B5 = Orientasi sudut 90°
Hasil pengujian sifat fisis CLT-Paku menunjukkan rataan nilai kerapatan sebesar 0.44 g/cm³, kadar air 15.45%, pengembangan volume 4.25%, dan penyusutan volume 5.50%. Sedangkan dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya mengenai pengujian sifat fisis kayu manii panel CLT menggunakan perekat Isosianat (Mardiyanto, 2012) menghasilkan rataan nilai kerapatan sebesar 0.44 g/cm3, kadar air 14.61%, pengembangan volume 4.26%, dan penyusutan volume sebesar 4.53%. Hasil analisis keragaman sifat fisis panel CLT-Paku disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 Analisis keragaman sifat fisis panel CLT-Paku berdasarkan kombinasi ketebalan lamina dan orientasi sudut lamina Sumber Keragaman KA KV SV 𝜌 Kombinasi ketebalan
0.3323tn
0.0123*
0.3299tn
0.1270tn
Orientasi sudut
0.4811tn
0.0151*
0.0003*
0.0952tn
Kombinasi ketebalan dan orientasi sudut
0.0719tn
0.0022*
0.0606tn
0.2244tn
Keterangan : tn = Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95% * = Berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
4.1.1 Kerapatan Kerapatan didefinisikan sebagai massa atau berat persatuan volume (Bowyer et al. 2007). Nilai rata-rata kerapatan pada panel CLT-Paku antara 0.40 g/cm3 hingga 0.47 g/cm3 dengan kerapatan papan kontrol sebesar 0.47 g/cm3 (Tabel 1). Kombinasi ketebalan, orientasi sudut lamina, maupun interaksi antara keduanya tidak memberikan pengaruh nyata terhadap nilai kerapatan panel CLTPaku pada selang kepercayaan 95% (Tabel 2). Hasil pengujian menunjukkan kerapatan panel CLT-Paku sama besar dengan kerapatan panel CLT-Isosianat
25
yaitu sebesar 0.44 kg/cm3 (Mardiyanto 2012). Hal tersebut diduga karena kayu manii yang digunakan walaupun berbeda pohon dan lokasi tempat tumbuhnya namun jenis dan umur pohon yang digunakan sama. Kerapatan panel yang dihasilkan merupakan salah satu sifat fisis yang dapat mempengaruhi kualitas panel CLT. Oleh karena itu kerapatan panel CLT diupayakan seseragam mungkin sehingga apabila terdapat perbedaan sifat yang diujikan maka perbedaan tersebut bukan disebabkan oleh kerapatan panelnya.
4.1.2 Kadar Air Bowyer et al. (2007) menyatakan bahwa kadar air adalah jumlah air yang terdapat di dalam kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanur (BKT) nya. Hasil penelitian menunjukkan nilai kadar air panel CLT-Paku berkisar antara 14.64% hingga 16.49% dengan rata-rata kadar air keseluruhan sebesar 15.45%. Analisis keragaman (Tabel 2) menunjukkan bahwa interaksi antara ketebalan lamina dengan orientasi sudut berpengaruh nyata terhadap besarnya nilai kadar air panel CLT pada selang kepercayaan 95%. Interaksi tersebur membentuk pola sebaran nilai kadar air CLT-Paku seperti pada Gambar 16.
Gambar 16 Sebaran nilai rata-rata kadar air panel CLT-Paku menurut interaksi kombinasi tebal dan orientasi sudut lamina Hasil uji lanjut terhadap interaksi kombinasi tebal dengan orientasi sudut lamina pada besarnya nilai kadar air (Lampiran 10) menunjukkan bahwa rata-rata
26
kadar air panel CLT-Paku A3B4, A1B3, dan A1B5 mempunyai nilai kadar air paling tinggi masing-masing sebesar 16.46%, 16.09%, 16.49% dan kelompok panel tersebut berbeda nyata kadar airnya terhadap panel lainnya. Pengaruh interaksi kombinasi ketebalan dengan orientasi sudut lamina terhadap kadar air diduga karena lamina-lamina penyusun panel CLT sebelum disambung masih memiliki kadar air yang belum seragam. Meskipun sebelum disambung lamina-lamina tersebut sudah dikeringkan terlebih dahulu, namun lamina penyusun panel CLT dengan ketebalan 3 cm masih memiliki kadar air yang cukup tinggi dibandingkan dengan lamina lainnya. Hal tersebut diduga karena kecepatan pengeringan suatu kayu sangat tergantung dengan ukuran dimensinya. Kayu yang tebal akan lebih lambat mengering sehingga jika dicampur dengan kayu yang tipis maka akan muncul ketidakoptimalan, sebagian terlalu kering dan sebagian masih basah. Selain itu ketika proses pengeringan aliran angin dari kipas angin diduga tidak menyebar merata ke seluruh tumpukan kayu. Hasil penelitian Mardiyanto (2012) menunjukkan nilai rata-rata kadar air panel CLT-Isosianat sebesar 14.61% lebih rendah dibanding rata-rata kadar air panel CLT-Paku. Namun keduanya masih lebih rendah dari kadar air papan kontrol yaitu sebesar 16.68%. Ketiga nilai kadar air tersebut masih masuk dalam rentang nilai kadar air rata-rata kota Bogor, yaitu 12-18% (Gambar 16). Nilai kadar air papan kontrol yang lebih tinggi dari nilai rata-rata kadar air panel CLT diduga karena papan kontrol tersusun dari satu lamina utuh, sedangkan panel CLT tersusun oleh tiga lamina dengan ketebalan yang berbeda dan nilai kadar air masing-masing papan lamina tersebut dapat berbeda. Sehingga jika ketiga lamina penyusun tersebut disambung dapat menaikkan atau menurunkan nilai kadar air masing-masing lamina dan menghasilkan nilai kadar air panel CLT yang lebih rendah dari papan kontrol. Menurut Tsoumis (1991) kadar air adalah salah satu faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu. Pada umumnya kekuatan kayu akan meningkat dengan berkurangnya kadar air di bawah titik jenuh serat. Peningkatan kekuatan ini terjadi karena adanya perubahan pada dinding sel yang menjadi semakin
27
kompak. Unit strukturalnya (mikrofibril) semakin rapat dan gaya tarik menarik antara rantai molekul selulosa menjadi lebih kuat.
4.1.3 Pengembangan Volume Swelling atau pengembangan volume adalah penambahan dimensi kayu sebagai akibat dari penambahan kandungan air atau kadar air kayu (Tsoumis, 1991). Nilai rata-rata hasil pengujian pengembangan volume panel CLT-Paku berkisar antara 2.42% hingga 6.34% dan pengembangan volume papan kontrol sebesar 4.42 % (Tabel 1). Analisis keragaman (Tabel 2) menunjukkan bahwa hanya orientasi sudut lamina yang berpengaruh nyata terhadap nilai pengembangan volume panel CLTPaku pada selang kepercayaan 95%. Pengaruh orientasi sudut lamina tersebut membentuk pola sebaran nilai pengembangan volume seperti pada Gambar 17. Faktor orientasi sudut lamina memberikan pengaruh terhadap nilai ratarata pengembangan volume panel CLT diduga karena adanya arah serat yang berbeda pada setiap lamina bersilang. Hal tersebut sesuai dengan Skaar (1972) yang mengatakan bahwa salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya kembang susut yaitu arah serat selain faktor lainnya seperti hilangnya air dari dinding sel, kerapatan, atau berat jenis kayu.
Gambar 17 Sebaran rataan pengembangan volume panel CLT-Paku menurut orientasi sudut lamina Hasil pengujian lanjut terhadap orientasi sudut lamina (Lampiran 11) menunjukkan bahwa pengembangan volume panel CLT-Paku dengan orientasi
28
sudut 0˚ tidak berbeda nyata dengan sudut 45˚ yaitu masing-masing 5.15% dan 4.94%, namun berbeda nyata dengan panel CLT dengan sudut 90˚ yang mempunyai nilai pengembangan volume terendah sebesar 3.14%. Pengembangan volume yang terjadi pada panel CLT-Isosianat dari hasil penelitian Mardiyanto (2012) sebesar 4.26% dapat dikatakan sama dengan besarnya pengembangan volume panel CLT-Paku. Kedua panel tersebut juga menunjukkan kecenderungan jika semakin besar orientasi sudut lamina tengah panel CLT maka pengembangan volume yang terjadi akan semakin kecil seperti ditunjukkan pada Gambar 17. Hal tersebut disebabkan karena panel CLT yang disusun dengan orientasi sudut lamina tengah 90˚ tersusun atas lamina yang bersilang satu sama lainnya. Lapisan luar (lamina sejajar) panel CLT akan menahan pengembangan dan penyusutan lapisan dalam (lamina bersilang) dalam arah transversal, sedangkan lapisan dalam (lamina bersilang) menahan pengembangan dan penyusutan lapisan sejajar dalam arah transversal sesuai besar dari orientasi sudut laminanya (Skaar, 1972). Pengembangan volume pada panel CLT-Paku dengan orientasi sudut lamina tengah 45˚ yang lebih rendah diduga karena kadar air awal panel tersebut lebih tinggi dibandingkan lamina tengah dengan sudut 60˚. Papan kontrol mengalami pengembangan volume yang tertinggi karena tersusun atas serat yang sejajar sehingga tidak terdapat lamina yang saling menahan terjadinya pengembangan volume.
4.1.4 Penyusutan Volume Penyusutan kayu atau shrinkage adalah pengurangan dimensi kayu akibat penurunan kadar air kayu di bawah titik jenuh serat. Perubahan kadar air di bawah titik jenuh serat akan menyebabkan berubahnya sifat kayu (Bowyer et al, 2007). Hasil penelitian menunjukkan nilai rata-rata penyusutan panel CLT-Paku berkisar antara 4.28% hingga 6.67% dan papan kontrol sebesar 7.48%. Sedangkan penyusutan volume panel CLT-Isosianat berkisar dari 3.84-5.39% dengan penyusutan papan kontrol sebesar 5.36% (Mardiyanto, 2012). Penyusutan volume kedua panel tersebut lebih rendah dari kontrol.
29
Analisis keragaman (Tabel 2) menunjukkan bahwa baik orientasi sudut lamina, kombinasi tebal lamina maupun interaksi antara keduanya tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai penyusutan volume pada selang kepercayaan 95%. Hal tersebut diduga karena lamina luar (lamina sejajar) panel CLT-Paku mampu menahan penyusutan lamina dalam (lamina) bersilang dalam arah transversal, serta lamina bersilang mampu menahan penyusutan lamina sejajar dalam arah transversal sesuai besar dan orientasi sudut laminanya. Kayu manii mempunyai kerapatan yang sedang sebesar 0.4 g/cm3 (Abdurrachman dan Hadjib, 2006), sehingga kecenderungan volume kayu tersebut untuk menyusut rendah. Hal tersebut sesuai dengan Bowyer et al. (2007) yang menyatakan bahwa variasi dalam penyusutan contoh-contoh uji yang berbeda dari spesies yang sama dibawah kondisi yang sama terutama akibat dari tiga faktor, yaitu ukuran dan bentuk potongan kayu, kerapatan contoh uji, dan laju pengeringan contoh uji. Semakin tinggi kerapatan contoh uji, semakin banyak kecenderungan untuk menyusut.
4.3
Sifat Mekanis Sifat mekanis kayu merupakan ukuran kemampuan kayu untuk menahan
gaya yang datangnya dari luar yang biasa disebut gaya luar atau beban (Mardikanto et al., 2011). Gaya adalah setiap usaha yang cenderung untuk menggerakkan benda yang diam atau mengubah bentuk dan ukuran benda atau mengubah arah dan kecepatan benda yang bergerak. Sifat mekanis merupakan syarat-syarat terpenting bagi pemilihan kayu sebagai bahan struktural misalnya untuk konstruksi bangunan. Sifat mekanis yang diuji pada penelitian ini meliputi kekakuan lentur panel CLT-Paku (MOE), kekuatan lentur panel CLT-Paku (MOR), kekuatan geser pada lentur statis panel CLT-Paku, serta kekuatan lateral paku dan kekuatan geser paku pada sambungan geser ganda. Hasil pengujian sifat mekanis panel CLT berdasarkan kombinasi ketebalan lamina dan orientasi sudut lamina secara lengkap disajikan pada Lampiran 8.
30
4.3.1 Lentur Statis Panel CLT Hasil pengujian lentur statis panel CLT-Paku menunjukkan nilai rata-rata kekakuan lentur (MOE) panel sebesar 18311 kg/cm2, kekuatan lentur (MOR) sebesar 223 kg/cm2, dan kekuatan geser pada lentur statis sebesar 8.92 kg/cm2. Sedangkan papan kontrol mempunyai nilai kekakuan lentur, kekuatan lentur, dan kekuatan geser pada lentur statis masing-masing 58378 kg/cm2, 366 kg/cm2, dan 12.13 kg/cm2. Hasil pengujian lentur statis panel CLT-Paku disajikan dalam Tabel 3. Tabel 3. Hasil pengujian lentur statis panel CLT-Paku berdasarkan kombinasi ketebalan lamina dan orientasi sudut lamina Nomor
Contoh Uji
I. Panel CLT-Paku 1. A1B1 2. A1B2
MOE
MOR
Geser Lentur
(kg/cm2)
(kg/cm2)
(kg/cm2)
19793
309
11.36
16073
185
6.93
3.
A1B3
15835
199
7.40
4.
A1B4
11863
167
6.18
5.
A1B5
11242
154
5.70
6.
A2B1
17344
265
9.49
7.
A2B2
14452
230
8.28
8.
A2B3
16494
278
9.99
9.
A2B4
13706
235
8.50
10.
A2B5
12180
212
7.64
11.
A3B1
12616
263
9.38
12.
A3B2
11547
232
12.34
13.
A3B3
14981
226
12.24
14.
A3B4
10230
199
10.80
15.
A3B5
8809
199
7.50
Rata-Rata
13811
223
8.92
II. Kontrol
58378
366
12.13
Hasil pengujian panel CLT kayu manii menggunakan perekat Isosianat (CLT-Isosianat) menunjukkan nilai kekakuan lentur dan kekuatan lentur masingmasing sebesar 43802 kg/cm2 dan 311 kg/cm2 (Mardiyanto, 2012). Hasil analisis
31
keragaman kekakuan lentur, kekuatan lentur, dan kekuatan geser pada lentur statis panel CLT-Paku disajikan pada Tabel 4. Tabel 4 Hasil analisis keragaman lentur statis panel CLT-Paku berdasarkan kombinasi ketebalan dan orientasi sudut lamina Sumber Keragaman MOE MOR Geser Lentur Kombinasi ketebalan
0.0001**
0.0050**
0.0139tn
Orientasi sudut
0.0001**
0.0001**
0.0001**
Kombinasi ketebalan dan orientasi sudut
0.0230tn
0.0551tn
0.0309tn
Keterangan : tn = Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 99% ** = Berbeda sangat nyata pada selang kepercayaan 99%
4.3.1.1 Kekakuan Lentur Panel CLT Sifat
kekakuan
kayu
adalah
ukuran
kemampuan
kayu
untuk
mempertahankan bentuk aslinya akibat adanya beban yang cenderung mengubah bentuk dan ukuran benda. Sifat kekakuan ini biasanya disimbolkan dengan modulus elastisitas atau Modulus of Elasticity (MOE). Modulus of Elasticity menunjukkan perbandingan antara tegangan dan regangan di bawah batas elastis sehingga benda akan kembali ke bentuk semula apabila beban dilepaskan (Mardikanto et al., 2011). Tegangan didefinisikan sebagai distribusi gaya per unit luas, sedangkan rengangan adalah perubahan panjang per unit panjang bahan. Modulus elastisitas berkaitan dengan regangan, defleksi dan perubahan bentuk yang terjadi. Hasil pengujian menunjukkan nilai rata-rata MOE panel CLT-Paku berkisar antara 8809 kg/cm2 hingga 19793 kg/cm2 . Sedangkan nilai MOE kontrol lebih tinggi sebesar 58378 kg/cm2. Hasil penelitian Mardiyanto (2012) menunjukkan nilai MOE panel CLT-Isosianat lebih tinggi dibanding panel CLTPaku yaitu sebesar 43802 kg/cm2. Analisis keragaman (Tabel 4) menunjukkan bahwa kombinasi ketebalan dan orientasi sudut memberikan pengaruh yang sangat nyata pada selang kepercayaan 99%, sedangkan interaksi antara keduanya tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai MOE panel CLT-Paku. Hasil uji lanjut terhadap pengaruh kombinasi ketebalan lamina (Lampiran 12) menunjukkan bahwa kombinasi ketebalan A1 tidak berbeda dengan kombinasi
32
ketebalan A2, tetapi keduanya berbeda dengan kombinasi ketebalan A3. Hal tersebut diduga karena pengaruh ketebalan lamina atas atau lamina permukaan panel CLT. Adanya kombinasi ketebalan lamina akan menyebabkan perbedaan letak garis sambung atau garis batas antar lamina penyusun panel CLT yang merupakan letak perlemahan kekuatan panel CLT. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Wirjomartono (1977) bahwa pada konstruksi kayu berlapis majemuk, proses penyambungan lamina mengambil peranan sangat penting karena baik buruknya sambungan tergantung pada tempat sambungan. Gambar 18 menyajikan histogram sebaran nilai rata-rata MOE menurut kombinasi ketebalan lamina.
Gambar 18 Sebaran rataan MOE panel CLT-Paku menurut kombinasi ketebalan lamina Ketika dikenai beban terpusat, besarnya regangan yang terjadi semakin kecil mendekati garis netral. Hal tersebut menyebabkan nilai kekakuan suatu balok terlentur paling lemah dipermukaannya dan semakin tinggi pada sumbu netral. Hubungan antara tegangan dan regangan terhadap nilai kekakuannya membentuk grafik seperti grafik gaya geser. Sehingga didapatkan urutan nilai rata-rata MOE panel CLT-Paku menurut kombinasi ketebalan dari tinggi ke rendah berturut-turut adalah A1-A3-A2. Hasil penelitian menunjukkan nilai MOE panel CLT-Paku dengan kombinasi ketebalan A3 sebesar 11636 kg/cm2 lebih rendah dibandingkan A2 sebesar 14961 kg/cm2. Hal tersebut diduga karena pada panel CLT ketebalan A3 terdapat cacat kayu yang tidak terlihat. Hasil uji lanjut terhadap pengaruh orientasi sudut tengah panel CLT-Paku (Lampiran 12) menunjukkan bahwa orientasi sudut 0˚ tidak berbeda nyata dengan
33
sudut 45˚ tetapi keduanya berbeda dengan sudut 90˚. Panel CLT-Paku dengan sudut 90˚ (B5) mempunyai nilai MOE terendah sebesar 10744 kg/cm2 sedangkan panel CLT dengan sudut 0˚ (B1) mempunyai nilai MOE tertinggi sebesar 16584 kg/cm2. Pengaruh orientasi sudut lamina tengah terhadap nilai MOE panel membentuk pola sebaran seperti pada Gambar 19.
Gambar 19 Sebaran rataan MOE CLT-Paku menurut orientasi sudut lamina Panel CLT-Paku dengan orientasi sudut 0˚ (B1) mempunyai nilai MOE paling tinggi karena semua lapisan panelnya tersusun secara sejajar sehingga arah seratnya pun sejajar. Dengan demikian nilai MOE papan kontrol menjadi lebih tinggi dibandingkan dengan nilai MOE panel CLT-Paku dengan berbagai orientasi sudut lamina tengah sehingga dapat dikatakan jika semakin besar orientasi sudut lamina tengah maka nilai MOE akan semakin kecil. Seperti dinyatakan oleh Nugroho (2000) dalam Mardiyanto (2012), apabila beban yang diberikan pada panel dengan sudut tertentu maka MOE panel tersebut akan menurun sebanding dengan meningkatnya sudut yang terjadi. Besarnya MOE CLT-Paku dengan orientasi sudut lamina tengah 30˚ lebih rendah dari 45˚ diduga karena adanya cacat kayu yang tidak terlihat. Pada Gambar 19 dapat dilihat besarnya MOE panel CLT-Paku hanya 30% dari nilai MOE panel CLT-Isosianat. Hal tersebut didukung dengan Yap (1999) yang menyebutkan jika efisiensi suatu konstruksi kayu tanpa sambungan sama dengan 100%, maka konstruksi kayu menggunakan paku hanya 30-50% dari
34
efisiensi konstruksi kayu tanpa sambungannya. Sedangkan jika menggunakan sambungan perekat dianggap tanpa sambungan dan efisiensinya tetap 100%.
4.3.1.2 Kekuatan Lentur Panel CLT Kekuatan lentur patah atau Modulus of Rupture (MOR) merupakan sifat mekanis kayu yang berhubungan dengan kekuatan kayu yaitu ukuran kemampuan kayu untuk menahan beban atau gaya luar yang bekerja padanya hingga mengalami kerusakan. Modulus of Rupture (MOR) dihitung dari beban maksimum (beban pada saat patah) dalam uji keteguhan lentur dengan menggunakan pengujian yang sama untuk MOE (Bowyer et al, 2007). Hasil penelitian menunjukkan rata-rata nilai MOR panel CLT-Paku secara keseluruhan berkisar dari 154–309 kg/cm2 dengan rata-rata umum sebesar 223 kg/cm2. Sedangkan papan kontrol memiliki nilai MOR sebesar 366 kg/cm2. Hasil analisis ragam (Tabel 4) menunjukkan bahwa kombinasi ketebalan dan orientasi sudut berpengaruh nyata terhadap nilai MOR panel CLT-Paku sedangkan interaksi keduanya tidak memberikan pengaruh nyata terhadap nilai MOR panel CLT-Paku pada selang kepercayaan 99%.
Gambar 20 Sebaran rataan MOR CLT-Paku menurut kombinasi ketebalan lamina
Hasil pengujian lanjut nilai MOR panel CLT-Paku terhadap kombinasi ketebalan seperti pada Lampiran 13 menunjukkan bahwa kombinasi ketebalan A2 tidak berbeda dengan A3, tetapi keduanya berbeda dengan kombinasi ketebalan
35
A1. Nilai rata-rata MOR masing-masing adalah A2 244 kg/cm2, A3 224 kg/cm2, dan A1 203 kg/cm2 (Gambar 20). Hasil penelitian menunjukkan panel CLT-Paku dengan kombinasi ketebalan A2 (2-1-2) memiliki rataan nilai MOR tertinggi. Adanya kombinasi ketebalan mempengaruhi kekuatan lentur panel CLT-Paku karena jika panel CLT dikenai beban di tengah bentangnya (one point loading) maka bagian permukaan panel akan mengalami tegangan tekan dan bagian bawah panel mengalami tegangan tarik maksimal. Tegangan ini secara perlahan-perlahan menurun ke bagian tengah dan menjadi nol pada sumbu netral. Sehingga semakin tebal lamina penyusun bagian permukaan panel CLT atau semakin dekat garis sambung dengan garis netral, maka nilai MOR panel akan semakin tinggi. Dengan demikian urutan besarnya MOR panel CLT-Paku menurut kombinasi ketebalan lamina dari tinggi ke rendah sesuai dengan Gambar 17 yaitu kombinasi A2-A3-A1.
Gambar 21 Sebaran rataan MOR panel CLT-Paku menurut orientasi sudut lamina
Hasil uji lanjut terhadap pengaruh orientasi sudut panel CLT-Paku (Lampiran 13) menunjukkan jika orientasi sudut 0˚ berbeda dengan orientasi sudut 45˚ dan 90˚. Panel CLT-Paku dengan orientasi sudut 90˚ (B5) mempunyai nilai rata-rata MOR terendah sebesar 188 kg/cm2 sedangkan panel CLT dengan sudut 0˚ (B1) mempunyai nilai rata-rata MOR tertinggi sebesar 279 kg/cm2 dan berbeda nyata terhadap orientasi sudut lamina tengah yang lainnya. Gambar 21 menunjukkan terdapat kecenderungan semakin besar orientasi sudut lamina tengah maka nilai MOR panel CLT-Paku akan semakin rendah. Begitu pula pada
36
hasil penelitian Mardiyanto (2012), orientasi sudut lamina tengah yang semakin besar akan menghasilkan nilai MOR panel CLT-Isosianat yang semakin rendah. Nilai MOR panel CLT semakin rendah seiring dengan bertambah besarnya orientasi sudut lamina tengahnya karena pada panel yang disusun sejajar maka arah seratnya sejajar sehingga nilai MOR panel tersebut akan lebih tinggi. Panel CLT dengan sudut 0˚ (B1) tersusun atas serat-serat yang sejajar sehingga mempunyai nilai MOR yang tertinggi dibanding panel CLT dengan orientasi sudut lainnya. Hal tersebut semakin didukung dengan nilai rata-rata MOR panel CLT yang hanya 60% dari MOR papan kontrol (Gambar 21). Sama dengan kekakuan lenturnya, nilai kekuatan lentur panel CLT-Paku lebih rendah dibandingkan panel CLT-Isosianat. Hal tersebut disebabkan karena sambungan perekat tidak mengurangi efisiensi panel atau kekuatannya dianggap tetap 100%.
4.3.1.3 Kekuatan Geser Pada Lentur Statis Apabila balok terlentur dikenai beban di tengah-tengahnya maka akan muncul tegangan normal dan tegangan geser. Tegangan geser tersebut berupa tegangan geser horisontal yang terjadi mulai dari permukaan atas balok sampai permukaan balok bagian bawah, dimana serat kayu cenderung saling bergeseran pada arah horisontal satu sama lainnya (Mardikanto et al., 2011). Hasil penelitian menunjukkan rataan kekuatan geser pada lentur statis panel CLT-Paku sebesar 8.92%. Sedangkan papan kontrol memiliki nilai kekuatan geser lebih tinggi sebesar 12.13%. Hasil analisis keragaman kekuatan geser panel CLT-Paku terhadap kombinasi ketebalan dan orientasi sudut lamina (Tabel 4) menunjukkan bahwa orientasi sudut lamina mempengaruhi nilai kekuatan geser panel CLT pada selang kepercayaan 99 %. Hasil uji lanjut (Lampiran 14) terhadap pengaruh orientasi sudut lamina menunjukkan bahwa sudut 30˚ tidak berbeda nyata dengan sudut 45˚ tetapi keduanya berbeda dengan sudut 0˚.
37
Gambar 22 Sebaran rataan kekuatan geser panel CLT-Paku menurut orientasi sudut lamina Grafik kekuatan geser panel CLT-Paku menurut orientasi sudut lamina (Gambar 19) menunjukkan sudut 0˚ (B1) mempunyai nilai kekuatan geser tertinggi sebesar 10.08 kg/cm2. Sama dengan hasil pengujian kekakuan dan kekuatan lentur panel CLT-Paku, terdapat kecenderungan semakin besar orientasi sudut lamina maka semakin kecil kekuatan geser akibat adanya lenturan. Hal tersebut disebabkan karena tegangan geser horisontal maksimum terjadi pada serat-serat di garis netral (Mardikanto et al., 2011). Semakin besar orientasi sudut lamina tengahnya maka jumlah susunan potongan lamina tengah panel CLT semakin banyak. Banyaknya potongan
tersebut menyebabkan nilai kekuatan gesernya
menjadi rendah ketika panel CLT mendapat beban terpusat karena serat kayu pada lamina tengah akan saling bergeser horisontal satu sama lain. Hal tersebut juga didukung dengan nilai kekuatan kontrol yang lebih besar dibandingkan panel CLT-Paku yaitu 12.13%.
4.3.2 Kekuatan Sambungan Paku Geser Ganda Pada penelitian ini nilai kekuatan geser paku pada sambungan geser ganda panel CLT diperoleh dengan cara membagi beban maksimum pada sesaran tertentu dengan luas penampang paku pada bidang geseran. Sedangkan nilai kekuatan lateral paku diperoleh dengan cara membagi beban maksimum pada sesaran tertentu dengan jumlah paku yang digunakan. Rangkuman hasil pengujian
38
kekuatan lateral paku dan kekuatan geser paku pada sambungan geser ganda disajikan pada Tabel 5. Tabel 5. Hasil pengujian kekuatan lateral paku dan kekuatan geser paku panel CLT Kekuatan Lateral Paku Kekuatan Geser Paku (kg) (kg/cm2) Nomor Panel CLT 1.5 mm 5 mm 1.5 mm 5 mm 1.
A1B1
13
142
112
1241
2.
A1B2
11
159
95
1391
3.
A1B3
30
136
262
1190
4.
A1B4
24
154
214
1340
5.
A1B5
28
134
242
1166
6.
A2B1
38
117
330
1021
7.
A2B2
28
100
245
874
8.
A2B3
48
140
421
1221
9.
A2B4
57
119
500
1041
10.
A2B5
43
137
379
1199
11.
A3B1
60
169
526
1476
12.
A3B2
66
136
579
1187
13.
A3B3
75
147
655
1286
14.
A3B4
22
135
189
1181
15.
A3B5
20
154
178
1346
38
139
328
1211
Rata-rata
Sesaran yang dipakai untuk kedua pengujian ini adalah sesaran 1.5 mm dan sesaran 5 mm. Displacement atau sesaran tersebut ditetapkan berdasarkan standar yang berlaku di Indonesia yaitu sesaran 1,5 mm (PKKI-61) dan sesaran 5 mm merupakan batas yang diduga sambungan paku telah mengalami kerusakan atau berada di zona inelastic nonlinier (Sadiyo et al., 2009). Rataan kekuatan geser paku secara keseluruhan pada sambungan geser ganda pada sesaran 1.5 mm dan 5 mm masing-masing sebesar 328 dan 1211 kg/cm2. Sedangkan untuk nilai rata-rata kekuatan lateral paku pada sesaran 1.5 mm dan 5 mm masing-masing sebesar 38 kg dan 139 kg. Hasil analisis keragaman kekuatan lateral paku dan kekuatan geser paku pada sambungan geser ganda panel CLT berdasarkan kombinasi ketebalan lamina
39
dan orientasi sudut lamina menunjukkan bahwa interaksi kombinasi ketebalan dan orientasi sudut lamina mempengaruhi kekuatan lateral dan geser paku (Tabel 6). Tabel 6 Hasil analisis keragaman kekuatan lateral paku dan kekuatan paku panel CLT berdasarkan kombinasi ketebalan dan orientasi sudut lamina Kuat Lateral Paku Kuat Geser Paku Sumber Keragaman 1.5 mm 5 mm 1.5 mm 5 mm Kombinasi ketebalan
0.0001* 0.0001* 0.0001* 0.0001*
Orientasi sudut
0.0001* 0.0001* 0.0001* 0.0001*
Kombinasi ketebalan dan orientasi sudut
0.0001* 0.0001* 0.0001* 0.0001*
Keterangan: tn = Tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95% * = Berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%
Grafik sebaran rataan kekuatan lateral paku pada sesaran 5 mm dan kekuatan geser paku pada sesaran 1.5 mm menurut interaksi antara kombinasi ketebalan dengan orientasi sudut disajikan pada Gambar 23 dan 25.
Gambar 23 Sebaran rataan kekuatan lateral paku panel CLT-Paku menurut interaksi kombinasi ketebalan ketebalan dan orientasi sudut pada sesaran 5 mm
Kekuatan lateral paku panel CLT pada sesaran 5 mm mempunyai rataan sebesar 139 kg. Nilai tersebut sudah mendekati nilai kekuatan lateral paku pada PKKI 1961 dalam Yap (1999) yaitu sebesar 148 kg. Sedangkan rataan kekuatan geser paku pada sesaran 1.5 mm adalah 328 kg/cm2. Nilai tersebut jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan rataan kekuatan geser perekat panel CLTIsosianat yang hanya sebesar 28 kg/cm2 (Mardiyanto, 2012). Hal tersebut diduga
40
karena paku masih sangat kuat dibandingkan kayu manii yang mempunyai kerapatan relatif rendah (0.4 g/cm3) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 24, paku belum mengalami kerusakan atau masih kuat.
Gambar 24 Bentuk paku setelah dilakukan uji kekuatan sambungan paku Hasil uji lanjut kekuatan geser paku pada sesaran 1.5 mm terhadap pengaruh interaksi antara kombinasi ketebalan dan orientasi sudut lamina (Lampiran 16) menunjukkan panel A3B3, A3B2, dan A3B1 mempunyai kekuatan geser paku tertinggi yaitu masing-masing 655 kg/cm2, 579 kg/cm2, dan 526 kg/cm2. Sedangkan kekuatan paku terendah pada panel CLT A1B2 dan A1B1.
Gambar 25 Sebaran rataan kekuatan geser paku panel CLT-Paku menurut interaksi kombinasi ketebalan ketebalan dan orientasi sudut pada sesaran 1.5 mm
41
Penelitian Mardiyanto (2012) memperlihatkan kecenderungan kekuatan geser rekat panel CLT-Isosianat semakin menurun dengan meningkatnya orientasi sudut lamina. Jika dilihat pada Gambar 25 walaupun orientasi sudut mempengaruhi kekutan geser paku panel CLT namun sebaran rataan kekuatan geser paku tersebut masih berfluktuatif. Berfluktuasinya nilai rataan sebaran kekuatan geser sambungan paku pada sesaran 1.5 mm disebabkan kekuatan paku tidak dipengaruhi oleh sudut antara arah beban terhadap arah serat kayu (PPKI, 1961 dan Breyer, 2007).
