VERIFIKASI EMPIRIS PERSAMAAN LENTUR STATIS GLUED LAMINATED TIMBER (GLULAM)
ADY SATRIAWAN
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
ABSTRACT Ady Satriawan, Empirical Verification of Glulam (Glued Laminated Timber) Static Bending Equation, Skripsi, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor, Dibawah bimbingan Effendi Tri Bahtiar, S. Hut, M. Si dan Prof. Dr. Ir. Muh. Yusram Massijaya, MS INTRODUCTION. Wood in construction is often loaded by bending moment. Since the development of wood engineering increasing, the solid wood tends to be substituted by wood’s engineering such as glulam. Glulam is usually made from some laminas. A Transformed Cross Section method has widely used to calculate the mechanical properties of glulam if each lamina’s properties are known. The method transforms each lamina based on its MOE. The longitudinal width is decreased if the MOE is lower, and increased if the MOE is higher. However MOE is a material property which is independent from the geometric property, calculated MOE based on geometric properties is not accurate. Bahtiar (2008) was developed a new methods to calculate the bending properties of glulam. The method is mathematically proven. However it would be better if empirical experiment is conducted to prove it. METHOD. Materials used in this research are 2x10x170 cm3 boards from 4 wood species, namely : Nangka (Artocarpus heterophyllus), Kapuk (Ceiba pentandra), Afrika (Maesopsis eminii), and Sengon (Paraserianthes falcataria), noted by N, R, A, and S respectively, and isosyanate adhesive to bond three layers glulam. Face and back of glulam are N and core is R, A, or S. Test of wood small clear specimen and glulam bending properties is conducted with center point loading configuration based on ASTM D143. Then the equation of loaddeformation curve is built on two ways. The first way is only linier regression for data below proportional (elastic) limit; the second way is dummy variable regression which allows both linier regression for data bellow proportional limit and continued by quadratic regression for data upper proportional limit until maximum load. The empirical MOE and MOR are calculated by
and
equation respectively. The theoretical MOE and MOR are calculated by Bahtiar’s methods (2008). RESULTS AND DISCUSSION. The results of this research show that the average value of MOE calculated by first method for Nangka is 6,3x104 Kg/cm2, Afrika 5,9x104 Kg/cm2, Sengon 5,3x104 Kg/cm2, and Kapuk 2,7x104 Kg/cm2. Average value of MOE calculated by second method for Nangka 6,0x104 Kg/cm2, Afrika 5,6x104 Kg/cm2, Sengon 5,0x104 Kg/cm2, Kapuk 2,6x104 Kg/cm2. The MOE calculated by second method is similar with the first methods for Kapuk but lower for three other species. Average value of MOR of Nangka is 680 Kg/cm2, Afrika 490 Kg/cm2, Sengon 460 Kg/cm2, Kapuk 273 Kg/cm2. The average value of theoretical MOE for glulam N-A-N formation is 6,2x104 Kg/cm2, N-S-N is 5,8x104 Kg/cm2, and N-R-N is 5,9x104 Kg/cm2. The average value of theoretical MOR for glulam N-A-N is 617 Kg/cm2, N-S-N is 584 Kg/cm2, and N-R-N is 675 Kg /cm2. The average value of empirical MOE for glulam N-A-N is 4,6x104
Kg/cm2, N-S-N is 4,9x104 Kg/cm2, and N-R-N is 4,5x104 Kg/cm2. Meanwhile the average value of empiric MOR for glulam N-A-N is 256 Kg/cm2, N-S-N 261 Kg/cm2, N-R-N is 223 Kg/cm2. Theoretical calculation of MOE and MOR of glulam are significantly different with empiric testing result of glulam. Empirical testing shows that the average value of MOE and MOR lower than theoretic calculation. The adhesion of glulam is weaker than the shear strength of lamina, so it doesn’t match with Bahtiar’s methods which assume the first destruction of glulam should happened on lamina (not on glue layer). Since the assumption is not fulfilled, the horizontal shear on glulam should be considered as important variable. CONCLUSION. The MOE value calculated by dummy variable which allows both linier regression continued by quadratic regression are lower than conventional methods which only allows linier regression bellow proportional limit. Theoretical value of MOE and MOR of glulam are higher than empirical value because glue lines have lower strength than the lamina. Keyword: MOE, MOR, Glulam
RINGKASAN Ady Satriawan, Verifikasi Empiris Persamaan Lentur Statis Glued Laminated Timber (Glulam), Skripsi, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor, Dibawah bimbingan Effendi Tri Bahtiar, S. Hut, M. Si dan Prof. Dr. Ir. Muh Yusram Massijaya, MS Kayu pada konstruksi sering digunakan untuk menerima beban lentur, antara lain untuk komponen balok lantai jembatan, gording (purlin), kasau (rafters), spasi kuda-kuda dan lain-lain. Pada balok kayu yang menerima beban lentur terjadi tegangan normal, tegangan geser, dan perubahan bentuk berupa lendutan (defleksi). Untuk mengatasi tegangan normal digunakan sifat kekuatan kayu yaitu Modulus of Rupture (MOR). Modulus geser digunakan untuk mengatasi tegangan geser. Sedangkan untuk mengatasi defleksi pada balok lentur maka digunakan modulus elastisitas lentur (MOE atau Modulus of Elasticity). Seiring dengan semakin canggihnya perkembangan rekayasa kayu, maka penggunaan kayu solid cenderung ditinggalkan, terutama di negara-negara maju, dan digantikan dengan kayu rekayasa contohnya glulam. Glulam adalah sebuah istilah yang digunakan untuk struktur kayu laminasi yang direkat, terdiri dari lapisan kayu (lamina) dengan arah serat sejajar satu dengan yang lainnya menggunakan perekat, sehingga membentuk balok struktural berukuran besar (ASTM 2002). Salah satu teori yang ada yaitu Transformed Cross Section mengasumsikan lapisan core (inti) kurang memberikan sumbangan dalam menentukan kekuatan glulam pada saat menahan beban lentur. Lamina yang memiliki MOE tinggi ditranformasi sehingga luas penampangnya meningkat dan lamina yang memiliki MOE rendah luas penampangnya diperkecil. Namun MOE adalah sifat material yang diukur pada bentuk geometri dan ukuran berapapun, harus bernilai tetap, sehingga kurang tepat memodifikasi luas penampang berdasar sifat bahan. Penelitian ini penting dilakukan untuk mengembangkan persamaan mengenai lentur statis pada glulam yang taat azas terhadap ilmu dasar, dan sekaligus dapat dimanfaatkan untuk memprediksi nilai modulus elastisitas dan keteguhan lentur patah glulam apabila sifat-sifat lamina penyusunnya diketahui. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengestimasi nilai MOE dan MOR pada glulam yang disusun dari kayu Nangka, Afrika, Sengon dan Randu, menggunakan metode perhitungan yang runut berdasarkan geometri analisis pada glulam yang menerima beban lentur, dan untuk menguji keandalan metode perhitungan yang disusun Bahtiar (2008). Meskipun metode perhitungan tersebut telah dapat dibuktikan secara matematis dan diverifikasi dengan data simulasi, pengujian empiris masih tetap diperlukan agar keandalannya teruji. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata nilai MOE metode konvensional kayu Nangka 6,3x104 Kg/cm2, kayu Afrika 5,9x104 Kg/cm2, kayu Sengon 5,3x104 Kg/cm2, kayu Randu 2,7x104 Kg/cm2. Rata-rata nilai MOE metode Bahtiar (2008a) untuk kayu Nangka 6,0x104 Kg/cm2, kayu Afrika 5,6x104 Kg/cm2, kayu Sengon 5,0x104 Kg/cm2, kayu Randu 2,6 x104 Kg/cm2. Dan ratarata nilai MOR kayu Nangka 680 Kg/cm2, kayu Afrika 490 Kg/cm2, kayu Sengon 460 Kg/cm2, kayu Randu 273 Kg/cm2. Hasil nilai rata-rata MOE teoritis untuk
glulam dengan susunan kayu Nangka-Afrika-Nangka adalah 6,2x104 Kg/cm2, kayu Nangka-Sengon-Nangka adalah 5,8x104 Kg/cm2, kayu Nangka-RanduNangka adalah 5,9x104 Kg/cm2. Dan Nilai rata-rata MOE empiris untuk glulam dengan susunan kayu Nangka-Afrika-Nangka adalah 4,6x104 Kg/cm2, kayu Nangka-Sengon-Nangka adalah 4,9x104 Kg/cm2, kayu Nangka-Randu-Nangka adalah 4,5x104 Kg/cm2. Nilai rata-rata MOR teoritis untuk glulam dengan susunan kayu Nangka-Afrika-Nangka adalah 617 Kg/cm2, kayu Nangka-Sengon-Nangka adalah 584 Kg/cm2, kayu Nangka-Randu-Nangka adalah 675 Kg/cm2. Sedangkan Nilai rata-rata MOR empiris untuk glulam dengan susunan kayu Nangka-AfrikaNangka adalah 256 Kg/cm2, kayu Nangka-Sengon-Nangka adalah 261 Kg/cm2, kayu Nangka-Randu-Nangka adalah 223 Kg/cm2. Hasil perhitungan teoritis dengan hasil pengujian empiris glulam berbeda nyata baik untuk nilai MOE dan MOR. Pengujian empiris menghasilkan nilai rata-rata MOE dan MOR lebih rendah daripada hasil teoritis. Hal ini terjadi karena adanya perlemahan akibat sambungan perekat. Sebagian besar glulam rusak pada garis rekatnya sehingga lamina-lamina tidak berfungsi optimal. Besarnya perlemahan rata-rata untuk MOE adalah 19,76 % dan untuk MOR adalah 57,91 %. Perbedaan nilai perhitungan teoritis dan empirisnya terjadi karena pada metode perhitungan yang disusun Bahtiar, (2008b) diasumsikan tidak terjadi perlemahan akibat sambungan perekat. Perekat dianggap memiliki kekuatan geser yang sangat tinggi dibandingkan kekuatan geser kayunya. Kata kunci : MOE, MOR, glulam.
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi: Verifikasi Empiris Persamaan Lentur Statis Glued Laminated Timber (Glulam) adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, Januari 2009
Ady Satriawan E24104079
VERIFIKASI EMPIRIS PERSAMAAN LENTUR STATIS GLUED LAMINATED TIMBER (GLULAM)
ADY SATRIAWAN E24104079
SKRIPSI sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
LEMBAR PENGESAHAN Judul Peneletian
: Verifikasi Empiris Persamaan Lentur Statis Glued Laminated Timber (Glulam)
Nama Mahasiswa
: Ady Satriawan
NRP
: E24104079
Program Studi
: Teknologi Hasil Hutan
Sub Program Studi
: Pengolahan Hasil Hutan
Tanggal Pengesahan : Disetujui, Ketua,
Anggota,
Effendi Tri Bahtiar, S. Hut, M. Si NIP. 132 282 670
Prof. Dr. Ir. Muh Yusram Massijaya, MS NIP. 131 849 388
Mengetahui, Dekan Fakultas Kehutanan IPB
Dr. Ir. Hendrayanto, M. Agr NIP. 131 578 788
Tanggal
:
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Madiun, Jawa Timur pada tanggal 29 Mei 1985 sebagai anak pertama dari dua bersaudara dalam keluarga Edhy Sutanto dan Ibu Nurwanti. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SDN Purworejo 01 Kecamatan Geger Kabupaten Madiun, sekolah lanjutan tingkat pertama di SLTP Negeri 01 Geger, Kabupaten Madiun dan sekolah lanjutan tingkat atas di SMU Negeri 01 Geger Kabupaten Madiun. Pada tahun 2004, penulis masuk Institut Pertanian Bogor melalui jalur SPMB dan memilih Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif pada berbagai organisasi kemahasiswaan, yaitu unit Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakultas Kehutanan periode 2005-2006 sebagai Kepala Biro Eksternal Infokom, ASEAN Forestry Students Association (AFSA) LC IPB sebagai anggota, Himasiltan IPB sebagai anggota. Penulis mengikuti kegiatan Praktek Umum Kehutanan (PUK) di Cilacap-Baturraden, Jawa Tengah dan Praktek Umum Pengelolaan Hutan Tanaman Lestari (PUPHTL) di Getas Ngawi, Jawa Timur. Penulis juga telah melaksanakan praktek kerja lapang (PKL) di pabrik glulam PT. Morawa Inawood Deli Serdang, Medan, Sumatra Utara. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melaksanakan kegiatan praktek khusus (skripsi) dalam bidang keteknikan kayu dengan judul “Verifikasi Empiris Persamaan Lentur Statis Glued Laminated Timber (Glulam).” di bawah bimbingan Effendi Tri Bahtiar, S. Hut, M. Si dan Prof. Dr. Ir. Muh Yusram Massijaya, MS.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian serta menyusun karya ilmiah yang berjudul “Verifikasi Empiris Persamaan Lentur Statis Glued Laminated Timber (Glulam)”. Karya ilmiah ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan di Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian karya tulis ini. Penulis juga menyadari karya ini masih jauh dari sempurna. Segala kritikan dan saran penulis terima dengan senang hati. Semoga karya ini dapat berguna bagi kita semua. Amin. Bogor, Januari 2009
Ady Satriawan E24104079
