PENENTUAN KARAKTERISTIK MEKANIS LENTUR LAMINA DAN BALOK LAMINASI KAYU EUKALIPTUS MENGGUNAKAN BEBERAPA METODE PENGUJIAN NON DESTRUKTIF
HANIEF SALAHUDDIN AL ADEN
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
i
PENENTUAN KARAKTERISTIK MEKANIS LENTUR LAMINA DAN BALOK LAMINASI KAYU EUKALIPTUS MENGGUNAKAN BEBERAPA METODE PENGUJIAN NON DESTRUKTIF
HANIEF SALAHUDDIN AL ADEN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
ii
RINGKASAN HANIEF SALAHUDDIN AL ADEN. E24070050. Penentuan Karakteristik Mekanis Lentur Lamina dan Balok Laminasi Kayu Eukaliptus Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif. Dibimbing oleh Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.Sc, F.Trop dan Prof(R). Dr. Ir. Anita Firmanti, MT Metode pengujian non destruktif merupakan sebuah metode untuk mengidentifikasi sifat fisis dan mekanis bahan tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti yang dapat mengubah manfaat akhir dari bahan tersebut. Walaupun aplikasi atau penggunaan metode pengujian non destruktif pada bahan kayu sudah banyak dipakai dan terbilang sukses, namun di Indonesia penelitian dan aplikasi dari metode tersebut sangatlah terbatas. Tujuan dari penelitian ini ialah membandingkan nilai kekakuan (MOE) menggunakan beberapa metode pengujian non destruktif pada lamina dan balok laminasi, membandingkan nilai kekakuan (MOE) lamina dengan balok laminasi, membandingkan nilai kekuatan lentur maksimum (MOR) balok laminasi, membandingkan hubungan antar nilai kekakuan (MOE) serta nilai kekuatan lentur maksimum (MOR). Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu Eukaliptus (Eucalyptus urophylla) umur 4 tahun. Perekat yang digunakan adalah Isosianat. Log kayu Eukaliptus diproses menjadi lembaran-lembaran lamina dengan panjang 110 cm, lebar 8 cm dan tiga tipe ukuran ketebalan lamina yakni 1 cm; 1,5 cm; dan 2 cm dan kemudian dibuat menjadi balok laminasi (glulam) dari ketiga jenis ketebalan lamina yang berbeda tersebut, yakni GA (ketebalan lamina 1 cm), GB (ketebalan lamina 1,5 cm), dan GC (ketebalan lamina 2 cm). Lamina dan balok laminasi diuji dengan menggunakan beberapa metode pengujian non destruktif yaitu metode defleksi dan metode gelombang suara. Metode defleksi menggunakan alat Deflektometer dan UTM Instron, sedangkan metode gelombang suara menggunakan Metriguard® (gelombang sonik) dan SylvatestDuo® (gelombang ultrasonik). Nilai kekakuan (MOE) yang diperoleh dari keempat alat uji non destruktif tersebut kemudian dibandingkan secara deskriptif dan diuji secara statistik. Parameter pengujian yang didapatkan adalah nilai kekakuan menggunakan deflektometer (MOEdef), nilai kekakuan menggunakan UTM (MOEUTM), nilai kekakuan menggunakan metriguard® (MOEsn), dan nilai kekakuan menggunakan sylvatestduo® (MOEusn). Selanjutnya untuk mengetahui kekuatan lentur maksimum glulam dilakukan pengujian destruktif menggunakan UTM Instron untuk menentukan nilai MOR. Pada perbandingan MOE lamina, nilai MOE usn merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOEUTM, MOEsn, dan MOEdef. Sedangkan pada perbandingan MOE balok laminasi, nilai MOEusn juga merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOEsn, MOEUTM, dan MOEdef. Untuk perbandingan antara MOE lamina dengan MOE glulam, pada semua alat uji non destruktif nilai MOE lamina selalu
iii
lebih besar dari nilai MOE glulam. Pada perbandingan nilai MOR, rata-rata nilai MOR terbesar pada glulam dengan tebal lamina penyusun 1 cm (GA) kemudian disusul oleh glulam dengan tebal lamina penyusun 1,5 cm (GB) dan yang terkecil pada glulam dengan tebal lamina penyusun 2 cm (GC). Analisis regresi linier pada balok laminasi menunjukkan hanya MOEdef sebagai peubah x yang dapat digunakan untuk menjelaskan keragaman total dari peubah y (MOE UTM) pada selang kepercayaan 95%. Selanjutnya pada persamaan regresi dimana MOR sebagai peubah y, hanya MOEdef dan MOEUTM sebagai peubah x yang dapat digunakan untuk menjelaskan keragaman total dari MOR sebagai peubah y. Kata Kunci : pengujian non destruktif, MOE, MOR, lamina, glulam.
iv
ABSTRACT Mechanical Properties Determination of Laminae and Glued Laminated Timber using Several Non-Destructive Testing Methods
DHH
Hanief Salahuddin Al Aden1, Lina Karlinasari2, Anita Firmanti3 1
Student of Forest Product Department, Faculty of Forestry IPB Lecturer of Forest Product Department, Faculty of Forestry IPB 3 Lecturer of Forest Product Department, Faculty of Forestry IPB 2
INTRODUCTION. There are many types of non-destructive evaluation on lumber, such as visual evaluation (color and defect on wood), chemical test (composition, chemical treatments), physical test (electricity resistence, dielectricity, lateral vibration, tension wave, sonic wave, accoustic emition, x-ray, and microwave ground penetration radar), and mechanical test (deflection method). The objective was to compare the MOE values of laminae and glulam and then to obtain the relationship amongs them defined by linier regression. MATERIALS AND METHOD. Non-destructive testing (NDT) methods of deflection and sonic based method were carried out on laminae and Glued Laminated Timber (glulam) made from Eucalyptus wood (Eucalyptus urophylla) and Isosianat Glue. There were three types of laminae thickness, that is 1 cm, 1.5 cm, and 2 cm. The dimension of Glued Laminated Timber (glulam) was 6 x 8 x 110 cm and conditioned to achieve moisture content (MC) about 12%. There were three types of glulam according to the width of lamine composer. Those were GA that made of 1 cm‟s lamine composer, GB that made of 1.5 cm‟s lamine composer, and GC that made of 2 cm‟s lamine composer. These laminae and glulam was tested on two basic non-destructive testing methods, those are deflection method and wave method. Deflection methods were conventional method using deflectometer and tested at Universal Testing Machine (UTM) until load at below proportional point. Meanwhile, sonic based methods applied were sonic stress wave method using metriguard® and ultrasonic wave method using sylvatestduo®. From those four device, we were be able to determine four different values of MOE (modulus of elasticity) both for laminae and glulam then compare it with each other. MOR value of glulam were carried out at destructive tests to know those bending strength. RESULT. The results for laminae showed that MOE value from sylvatestduo® (ultrasonic wave) is the highest then followed by universal testing machine (UTM), metriguard® (sonic wave), and the lowest is deflectometer. The results for glulam showed that MOE value from sylvatestduo® (ultrasonic wave) is the highest then followed by metriguard® (sonic wave), universal testing machine (UTM), and the lowest is deflectometer. Highly significant relationship (α = 0.05) was found between MOE value of deflectometer (as x variable) and MOE value of UTM (as y variable). The highest MOR value was GA that made of 1 cm‟s lamine composer, followed by GB that made of 1.5 cm‟s lamine composer, and the lowest was GC that made of 2 cm‟s lamine composer. Keywords : non-destructive testing, MOE, MOR, laminae, glulam.
v
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi
:
Penentuan Karakteristik Mekanis Lentur Lamina dan Balok Laminasi Kayu Eukaliptus Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif
Nama Mahasiswa
:
Hanief Salahuddin Al Aden
NIM
:
E24070050
Program Studi
:
Teknologi Hasil Hutan
Menyetujui,
Dosen Pembimbing 2
Dosen Pembimbing 1
Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.Sc.F.Trop
Prof(R). Dr. Ir. Anita Firmanti, MT
NIP : 19731126 199802 2 001
NIP : 19600615 198703 2 001
Mengetahui, Ketua Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc NIP: 19660212 199103 1 002
Tanggal Lulus :
vi
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi “Penentuan Karakteristik Mekanis
Lentur
Lamina
dan
Balok
Laminasi
Kayu
Eukaliptus
Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif” adalah benarbenar hasil karya saya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. 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, Maret 2013
Hanief Salahuddin Al Aden NIM E24070050
vii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Semarang, Jawa Tengah pada tanggal 5 Juni 1989 dari ayah H. Yakub Firdaus dan ibu Hj. Umiyati. Penulis merupakan anak pertama dari empat bersaudara. Penulis memulai pendidikannya di SD Negeri Pedurungan Kidul 01 Semarang pada tahun 1995, kemudian melanjutkan pendidikan pada tahun 2001 di SLTP Negeri 9 Semarang. Tahun 2007 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Semarang dan pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama mengikuti pendidikan di Fakultas Kehutanan IPB, penulis aktif di dua organisasi kemahasiswaan yakni anggota Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Kehutanan (BEM Fahutan) tahun 2009-2010, serta anggota Paguyuban Putra Atlas Semarang (PATRA Atlas Semarang) tahun 2008-2012. Selain itu penulis juga melakukan Praktek Kerja Lapang di KBM Brumbung Perum PERHUTANI Unit 1 Jawa Tengah pada tahun 2011, dan PT. Maitland-Smith Indonesia pada tahun 2012. Untuk memperoleh gelar sarjana Kehutanan IPB, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul Penentuan Karakteristik Mekanis Lentur Lamina dan Balok Laminasi Kayu Eukaliptus Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif. Selama penyelesaian skripsi penulis dibimbing oleh Dr. Lina Karlinasari, S.Hut, M.Sc.F.Trop dan Prof(R). Dr. Ir. Anita Firmanti, MT.
viii
KATA PENGANTAR Assalamu‟alaikum Wr. Wb Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah menganugerahi segala limpahan rahmat dan kasih sayang-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan menyusun skripsi yang berjudul “Penentuan Karakteristik Mekanis
Lentur
Lamina
dan
Balok
Laminasi
Kayu
Eukaliptus
Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif”. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan skripsi. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan. Penulis juga berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat terutama bagi penulis dan pihak-pihak yang membutuhkan. Wassalamu‟alaikum Wr. Wb
Bogor, Maret 2013
Penulis
ix
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan kontribusi kepada penulis dalam melakukan penelitian ini dan selama menempuh pendidikan di Fakultas Kehutanan IPB. Untuk itu, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada : 1. Kedua orang tua dan segenap keluarga besar yang selalu memberikan motivasi dan semangat bagi penulis dalam menyelesaikan studi. 2. Dr. Lina Karlinasari S.Hut, M.Sc.F.Trop dan Prof(R). Dr. Ir. Anita Firmanti, MT selaku Dosen Pembimbing I dan II atas segala bimbingan dan pengarahannya. 3. Dr. Ir. Ahmad Budiaman, M.Sc selaku dosen penguji dan Effendi Tri Bahtiar, S.Hut, M.Sc selaku ketua sidang komprehensif. 4. Segenap jajaran para Dosen dan Staf Departemen Hasil Hutan IPB yang telah memberikan ilmu dan pelayanan terbaik selama kuliah. 5. Teman-teman seperjuangan terutama Husnul yang telah banyak membantu penelitian ini. 6. Keluarga besar Fakultas Kehutanan IPB atas kebersamaannya selama ini. 7. Seluruh pihak yang namanya tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat terutama bagi penulis dan pihak lain yang membutuhkan untuk memajukan kehutanan Indonesia.
i
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR ISI ...................................................................................................
i
DAFTAR TABEL..........................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................
iv
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
v
1
2
3
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ....................................................................................
1
1.2 Tujuan .................................................................................................
2
1.3 Manfaat ...............................................................................................
2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengujian Non Destruktif....................................................................
3
2.1.1 Metode Defleksi .........................................................................
3
2.1.2 Metode Gelombang Suara ..........................................................
4
2.2 Balok Laminasi atau Glulam (Glued Laminated Timber)...................
6
2.3 Eukaliptus (Eucalyptus urophylla S.T. Blake)....................................
6
2.4 Sifat Mekanis Kayu Eukaliptus...........................................................
7
METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat ..............................................................................
8
3.2 Bahan dan Alat ....................................................................................
8
3.3 Metode Pembuatan dan Pengujian Glulam .........................................
9
3.4 Pembuatan Lamina ..............................................................................
9
3.5 Pemilahan Lamina ...............................................................................
10
3.5.1 Menggunakan Deflektometer .....................................................
10
3.5.2 Menggunakan Universal Testing Machine ................................
11
3.5.3 Menggunakan Metriguard® .......................................................
12
3.5.4 Menggunakan SylvatestDuo® ...................................................
13
3.6 Penyusunan Lamina ............................................................................
14
3.7 Perekatan dan Pengempaan .................................................................
15
3.8 Pengkondisian dan Finishing ..............................................................
15
3.9 Pengujian Balok Laminasi ..................................................................
16
ii
3.9.1 Pengujian Non Destruktif ...........................................................
16
3.9.2 Pengujian Destruktif...................................................................
17
3.10 Pengolahan Data................................................................................
18
4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Kekakuan (MOE) Lamina ..........................................................
19
4.2 Nilai Kekakuan (MOE) Balok Laminasi.............................................
21
4.3 Perbandingan Nilai Kekakuan (MOE) Lamina dan Balok Laminasi ..
24
4.4 Nilai Kekuatan Lentur Maksimum (MOR) Balok Laminasi ..............
27
4.5 Hubungan antara Nilai-nilai MOE serta MOR pada Lamina dan Balok Laminasi ............................................................................................. 5
28
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .........................................................................................
31
5.2 Saran....................................................................................................
32
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
33
LAMPIRAN ....................................................................................................
36
iii
DAFTAR TABEL
No
Halaman
1 Rata-rata waktu dan kecepatan gelombang suara pada lamina .................
19
2 Rata-rata MOE lamina pada setiap metode pengujian ..............................
20
3 Rata-rata waktu dan kecepatan gelombang suara pada balok laminasi ....
22
4 Rata-rata MOE balok laminasi pada setiap metode pengujian .................
23
5 Model regresi linier MOE dan MOR pada glulam....................................
29
iv
DAFTAR GAMBAR
No
Halaman
1 Urutan proses penelitian.............................................................................
9
2 Pengujian lamina menggunakan deflektometer dengan satu titik pembebanan (one point loading) .....................................................................................
10
3 Pengujian lamina menggunakan metriguard® ...........................................
12
4 Pengujian lamina menggunakan sylvatesduo® .........................................
14
5 Susunan glulam ..........................................................................................
15
6 Pembebanan arah flatwise pada salah satu tipe glulam ..............................
16
7 Posisi titik pengujian metode gelombang suara .........................................
17
8 Perbandingan MOE lamina dan glulam pada deflektometer .....................
24
9 Perbandingan MOE lamina dan glulam pada UTM...................................
25
10 Perbandingan MOE lamina dan glulam pada metriguard® .....................
25
11 Perbandingan MOE lamina dan glulam pada sylvatestduo®...................
26
12 Rata-rata nilai MOR glulam .....................................................................
27
v
DAFTAR LAMPIRAN
No
Halaman
1 Nilai Kerapatan Lamina Penyusun Balok Laminasi .................................
37
2 Nilai MOE Lamina pada Deflektometer ...................................................
39
3 Nilai MOE Lamina pada Universal Testing Machine...............................
40
4 Nilai MOE Lamina pada Metriguard® .....................................................
41
5 Nilai MOE Lamina pada SylvatestDuo® .................................................
42
6 Analisis Statistik pada Lamina Menggunakan Software SPSS 16............
43
7 Nilai Kerapatan Balok Laminasi (Glulam) ...............................................
45
8 Nilai MOE Balok Laminasi (Glulam) pada Semua Alat Uji ....................
46
9 Analisis Statistik pada Glulam Menggunakan Software SPSS 16 ............
47
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pengujian sifat mekanis bahan perlu sekali dilakukan untuk mengetahui secara pasti kapasitas atau kekuatan sebuah bahan terutama pada bahan yang dipakai untuk keperluan struktural. Dalam pengujian sifat mekanis, terdapat dua jenis metode yang sering digunakan, yakni metode pengujian destruktif dan metode pengujian non destruktif. Metode pengujian non destruktif merupakan sebuah metode untuk mengidentifikasi sifat fisis dan mekanis bahan tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti yang dapat mengubah manfaat akhir dari bahan tersebut (Ross 1992 dalam Karlinasari 2007). Pada bahan kayu dan turunannya terdapat beberapa tipe pengujian non destruktif yang telah dikembangkan, antara lain : teknik mekanis, vibrasi, akustik/ gelombang tegangan (stress waves), gelombang ultrasonik, gelombang elektromagnetik, dan nuklir (IUFRO 2006). Walaupun aplikasi atau penggunaan metode pengujian non destruktif pada bahan kayu sudah banyak dipakai dan terbilang sukses, namun di Indonesia penelitian dan aplikasi dari metode tersebut sangatlah terbatas. Karena itulah di dalam penelitian ini dilakukan pengujian non destruktif pada lamina dan balok laminasi yang berasal dari kayu Eukaliptus dengan menggunakan beberapa metode pengujian yang berbeda. Selain sebagai alternatif untuk mengevaluasi kualitas kayu, metode pengujian non destruktif ini juga dinilai efektif, efisien, serta obyektif. Tren pasokan kayu saat ini ialah penggunaan kayu dari hutan tanaman untuk menggantikan kayu-kayu dari hutan alam. Hal ini terjadi karena degradasi hutan alam secara besar-besaran selama beberapa tahun belakangan ini. Pasokan kebutuhan bahan baku pun kemudian dialihkan sumbernya ke hutan tanaman termasuk untuk kebutuhan komponen struktural yang memerlukan syarat kualitas dan dimensi tertentu. Salah satu jenis kayu hutan tanaman yang potensial untuk
2
digunakan sebagai bahan baku kayu konstruksi ialah kayu Eukaliptus (Eucalyptus urophylla). 1.2. Tujuan Tujuan dari penelitian ini ialah membandingkan nilai kekakuan lentur (MOE) menggunakan beberapa metode pengujian non destruktif pada lamina dan balok laminasi, membandingkan nilai kekakuan lentur (MOE) lamina dengan balok laminasi, membandingkan nilai kekuatan lentur maksimum (MOR) balok laminasi, mengetahui hubungan antar nilai kekakuan (MOE) serta nilai kekuatan lentur maksimum (MOR). 1.3. Manfaat Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai metode pengujian non destruktif mana yang baik dilakukan pada lamina dan balok laminasi serta dapat memberikan informasi mengenai hubungan nilai kekakuan (MOE) serta kekuatan lentur maksimum (MOR) pada balok laminasi.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengujian Non Destruktif Pengujian non destruktif atau sering juga disebut Non Destructive Testing/ Evaluation (NDT/E) merupakan sebuah metode untuk mengidentifikasi sifat fisis dan mekanis bahan tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti yang dapat mengubah manfaat akhir dari bahan tersebut (Ross 1992 dalam Karlinasari 2007). Beberapa metode yang dapat dikategorikan sebagai evaluasi/ pengujian non destruktif pada kayu adalah : 1. Evaluasi secara visual : warna dan cacat pada kayu. 2. Tes kimia : dekomposisi (melalui kehilangan berat, contohnya akibat serangan jamur), adanya perlakuan pengawetan, dan ketahanan terhadap api. 3. Tes fisis : tahanan listrik, sifat dielektrik, sifat vibrasi lateral, gelombang tegangan, gelombang bunyi, emisi akustik, sinar x, serta microwave ground penetration radar. 4. Tes mekanis : metode defleksi Pada penelitian ini metode pengujian non destruktif yang akan digunakan ialah metode defleksi yang menggunakan deflektometer dan Universal Testing Machine (UTM), serta metode gelombang suara yang menggunakan Metriguard® dan SylvatestDuo®. Kedua metode tersebut dapat memperlihatkan nilai kekakuan (MOE) pada balok yang dijadikan sebagai contoh uji. 2.1.1. Pengujian Non Destruktif : Metode Defleksi Surjokusumo 2003 dalam Pradipto 2005 menjelaskan ada dua cara atau prinsip yang dipakai untuk mengukur kekakuan kayu pada metode defleksi, yaitu : 1. Dengan memberikan suatu beban uji yang tetap pada kayu dan mengukur lenturan (defleksi) yang terjadi. 2. Dengan memberikan defleksi yang tetap pada kayu dan mengukur beban yang timbul.
4
Pengujian secara manual menggunakan deflektometer merupakan salah satu cara pemilahan kayu yang menganut prinsip di atas. 2.1.2. Pengujian Non Destruktif : Metode Gelombang Gelombang adalah suatu simpangan yang membawa energi melalui tempat dalam suatu benda yang tergantung pada posisi dan waktu (Mc Intyre et al. 1991). Secara umum gelombang dapat dibagi menjadi dua golongan besar yaitu gelombang elektromagnetik dan gelombang mekanik. Dalam perantaraannya, gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium perantara, misalnya sinar matahari yang dapat memancar dari matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa. Sedangkan gelombang mekanik dalam penjalarannya memerlukan medium perantara, misalnya gelombang bunyi. Ada dua teknik yang dapat dilakukan dalam mengukur kecepatan perambatan gelombang bunyi, yakni teknik pencelupan (contoh uji dicelupkan dalam cairan) dan teknik transmisi langsung (contoh uji dihubungkan dengan transduser). Teknik pencelupan lebih cocok untuk pengujian skala laboraturium. Sedangkan teknik transmisi langsung cocok untuk pengujian skala laboraturium dan lapangan. Pada prinsipnya keuntungan kedua teknik ini adalah kemudahan dalam pengukuran kecepatan dan perlemahan gelombang bunyi yang merambat. Bahan kayu yang diuji dengan gelombang ultrasonik dibagi menjadi tiga kelompok besar yaitu pohon dan kayu bulat, contoh kecil bebas cacat dan kayu utuh, serta kayu komposit. Teknik transmisi langsung pada umumnya cocok untuk pengujian semua tipe bahan kayu (Hanipah 2001). Mc Intyre et al (1991) menjelaskan bahwa parameter gelombang suara yang merambat dalam struktur padat bisa dipengaruhi oleh sifat fisis substrat, karakter geometri spesimen di bawah uji, kondisi lingkungan (suhu, kelembaban, muatan mekanis), dan kondisi pengukuran (respon frekuensi dan kepekaan transduser, ukuran dan lokasinya, coupling media, karakter dinamik dari peralatan elektronik). Gelombang suara dihasilkan oleh permukaan material yang diuji. Prinsipnya adalah mengukur waktu yang dibutuhkan gelombang tegangan untuk
5
merambat pada jarak tertentu. Jika dimensi material atau bahan diketahui, waktu gelombang suara yang didapatkan dapat digunakan untuk menghitung kecepatan gelombang suara. Hasil perhitungan kecepatan gelombang suara tersebut selanjutnya dipergunakan untuk menghitung sifat kekakuan dinamis yang dimiliki bahan tersebut. Penerapannya pada pengujian kayu adalah dengan memberikan getaran gelombang suara pada sampel yang diuji yakni dengan membangkitkan gelombang suara secara mekanis (dipukul menggunakan hammer atau benda sejenis) atau getaran dibangkitkan secara langsung oleh alat melalui transduser. Dua jenis gelombang yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelombang sonik (20 Hz > f > 20 KHz) dan gelombang ultrasonik (f > 20 KHz). Gelombang bunyi yang dibangkitkan merambat pada kayu melalui titik penghubung. Transmisi selalu terjadi pada kebanyakan bahan. Semakin solid dan keras bahan, semakin cepat gelombang bunyi dapat menyebar melalui titik-titik penghubung dan semakin cepat bunyi merambat melalui badan kayu (Diebold et al. 2002). Kayu merupakan bahan atau materi yang tidak homogen sehingga gelombang bunyi cenderung untuk berpencar-pencar pada bagian-bagian yang cacat (seperti : mata kayu, retak, serat miring, variasi kerapatan, dll) berdasarkan ketahanan yang berbeda-beda terhadap gelombang bunyi pada daerah-daerah penghubung. Akibat adanya hal demikian, waktu yang dibutuhkan oleh gelombang suara untuk merambat pada kayu yang mengalami cacat akan lebih lama dibandingkan dengan kayu tanpa cacat. Metode ultrasonik merupakan salah satu metode pengujian non destruktif yang banyak digunakan. Hal ini dikarenakan alat dan cara perhitungan yang digunakan cukup sederhana. Selain itu validitasnya telah teruji dimana menghasilkan korelasi yang cukup signifikan saat dibandingkan dengan hasil pengujian secara destruktif (Diebold et al. 2002). Menurut Olievera et al. (2002) beberapa variabel yang dapat mempengaruhi aliran gelombang bunyi pada kayu adalah karakteristik mikrostruktural kayu dan komposisi kimia yang disebabkan oleh perbedaan jenis kayu (softwood atau hardwood). Lebih dalam lagi, beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan gelombang suara ialah : kadar air, dimana
6
peningkatannya menyebabkan peningkatan kecepatan gelombang; arah serat, dimana kecepatan gelombang lebih cepat pada arah longitudinal (searah serat) diikuti arah radial dan kemudian pada arah tangensial, semakin panjang serat semakin cepat gelombang mengalir; dinding sel, dimana semakin tinggi porositas dan permeabilitas semakin lambat kecepatan gelombang ultrasonik; serta kerapatan kayu yang semakin besar membuat kecepatan gelombang semakin cepat. 2.2. Balok Laminasi atau Glulam (Glued Laminated Timber) Balok laminasi atau dikenal sebagai glulam (glued laminated timber) adalah salah satu produk kayu rekayasa tertua. Balok laminasi ini terbuat dari dua atau lebih sawn timber yang direkat dengan arah serat sejajar satu sama lain, berbentuk lurus atau lengkung tergantung peruntukannya (Moody et al. 1999). Serrano (2003) menyatakan bahwa pada dasarnya balok laminasi adalah produk yang dihasilkan dengan menyusun sejumlah papan atau lamina saling menumpuk satu dengan yang lainnya dan merekatkannya sehingga membentuk penampang balok yang diinginkan. Bodig dan Jayne (1982) menyatakan bahwa berdasarkan posisi pembebanan, balok laminasi dibedakan menjadi balok laminasi horisontal dan vertikal. Sedangkan berdasarkan penampangnya, balok laminasi dibagi menjadi balok I, balok T, balok I ganda, balok pipa/ kotak dan stressed-skin panel. Balok laminasi dapat juga dapat dibuat dari kayu bermutu rendah maupun tinggi yang berukuran kecil. Hal ini sesuai dengan tujuan pembuatan balok laminasi, yaitu memanfaatkan kayu-kayu yang bermutu rendah dan kayu-kayu berukuran kecil, sehingga diperoleh bentuk, ukuran, dan kekuatan yang diinginkan. 2.3. Eukaliptus (Eucalyptus urophylla S.T. Blake) Eukaliptus merupakan kayu dengan berat ringan hingga sedang. Kayu ini memiliki nama lokal ampupu atau leda. Eucalyptus ini sendiri merupakan sebuah genus yang memiliki lebih dari 500 spesies, yang kebanyakan merupakan endemik di Australia. Hanya dua spesies yang endemik dalam area Melayu (Papua, Maluku, Sulawesi, sebagian kecil kepulauan Sunda, dan Filipina).
7
Eucalyptus urophylla merupakan salah satu spesies Eucalyptus terpenting dalam wilayah lembah tropis dan merupakan sebuah sumber untuk kayu perkakas dan pertukangan serta juga sebagai salah satu jenis yang dimanfaatkan untuk produksi pulp. Selain itu kayunya juga digunakan untuk vinir dan kayu lapis, papan partikel, hardboard, dan wood-wool board. Kayu Eukaliptus dapat dikerjakan dengan baik menggunakan peralatan tangan maupun mesin, walaupun memiliki sedikit tendensi untuk sobek atau retak dalam pemesinan dan pengeboran serta dalam pemotongan pada sudut yang tajam. Semakin tinggi kualitas kayu yang digunakan semakin sulit pengerjaannya menggunakan peralatan tangan dan proses planing. Dengan kecermatan, hasil akhir berupa permukaan halus dapat dicapai. Kayu Eukaliptus dapat direkatkan dengan baik, tetapi pre-boring disarankan untuk proses penyekrupan dan pemakuan untuk mencegah terjadinya pecah pada kayu. Kayu ini dapat diwarnai atau dicat dengan baik. Kayu ini juga dapat disayat dengan baik ketika berada pada kadar air tinggi dan vinir yang dihasilkan seringkali memiliki corak yang menarik (Soerianegara 1994). 2.4. Sifat Mekanis Kayu Eukaliptus Kayu Eukaliptus bervariasi beratnya dari ringan hingga sedang. Kerapatannya sangatlah bervariasi bergantung kepada tempat tumbuh (hutan alam atau hutan tanaman) dan umur pohon yang biasanya dapat mencapai 800 kg/m 3 untuk E. deglupta yang berasal dari tegakan hutan alam. Seratnya berbentuk lurus hingga interlock grain serta teksturnya tidak halus. Pada kadar air 12%, nilai MOR-nya 67-142 N/mm2, MOE 8000-18800 N/mm2, nilai tekan sejajar serat 39-76 N/mm2, nilai geser 7-17 N/mm2, nilai belah (cleavage) radial 59-89 N/mm dan tangensial 56-98 N/mm, serta Janka side hardness 5030-10100 N dan janka end hardness 5870-10410 N (Soerianegara 1994).
BAB III METODOLOGI 3.1. Waktu dan Tempat Kegiatan penelitian ini dilaksanakan selama enam bulan mulai November 2011 sampai dengan Mei 2012. Pelaksanaan kegiatan penelitian ini dilakukan di dua tempat, yakni Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Petanian Bogor; dan Laboratorium Pengujian Sifat Bahan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Kementrian PU di Cileunyi, Bandung. 3.2. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu Eukaliptus (Eucalyptus urophylla) umur antara 4 sampai 5 tahun. Perekat yang digunakan adalah isosianat. Alat uji non destruktif yang digunakan adalah Deflektometer, universal testing machine (UTM) merk Instron, Metriguard®, dan SylvatestDuo®. Alat-alat lainnya adalah gergaji mesin, mesin serut, peralatan untuk aplikasi perekat (wadah plastik pengaduk dan pelabur), kempa dingin, oven, timbangan, meteran, moisture meter, klem, dan kaliper.
9
3.3. Metode Pembuatan dan Pengujian Glulam Urutan proses penelitian secara ringkas disajikan pada gambar 1. Persiapan bahan Pembuatan Lamina Pemilahan lamina secara non destruktif, dengan metode & alat yang digunakan sebagai berikut : Metode Gelombang •Metriguard® •SylvatestDuo®
Metode Defleksi •Deflektometer •UTM
Penyusunan Lamina Perekatan dan Pengempaan Pengkondisian dan Finishing Pengujian Balok Laminasi secara non destruktif, dengan metode & alat yang digunakan sebagai berikut : Metode Defleksi •Deflektometer •UTM
Metode Gelombang •Metriguard® •SylvatestDuo®
Pengujian MOR Balok Laminasi secara destruktif menggunakan UTM Gambar 1. Urutan proses penelitian 3.4. Pembuatan Lamina Log kayu Eukaliptus dengan diameter 30 cm digergaji menjadi lembaranlembaran lamina dengan panjang 110 cm, lebar 8 cm dan tiga tipe ukuran ketebalan lamina yakni 1 cm; 1,5 cm; dan 2 cm. Jumlah lamina yang dibuat : lamina tebal 1 cm sebanyak 30 buah, lamina tebal 1,5 cm sebanyak 20 buah, dan lamina tebal 2 cm sebanyak 15 buah. Lamina-lamina tersebut kemudian
10
dikeringkan di dalam kilang pengering dengan suhu dan kelembaban yang telah diatur hingga kadar air mencapai ± 12%. 3.5. Pemilahan Lamina Lamina dipilah dengan menggunakan beberapa metode pengujian non destruktif yaitu metode defleksi dan metode gelombang suara. Metode defleksi menggunakan alat Deflektometer dan UTM Instron®, sedangkan metode gelombang suara menggunakan Metriguard® dan SylvatestDuo®. Selanjutnya parameter pengujian dari setiap alat digunakan untuk menentukan nilai MOE lamina. Nilai kekakuan (MOE) yang diperoleh dari keempat alat uji non destruktif tersebut kemudian dibandingkan secara deskriptif dan diuji secara statistik. 3.5.1. Pengujian Menggunakan Deflektometer P
Contoh Uji
L
Tumpuan
Deflektometer
Tumpuan
Gambar 2. Pengujian lamina menggunakan deflektometer dengan satu titik pembebanan (one point loading) Pengujian metode defleksi menggunakan deflektometer dilakukan dengan menempatkan lamina pada dua buah tumpuan. Panjang lamina sebesar 110 cm dengan jarak antar tumpuan sebesar 90 cm. Deflektometer diletakkan tepat pada titik tengah bentang lamina yang berfungsi untuk mengukur besarnya defleksi yang terjadi akibat pembebanan satu titik (one point loading). Kemudian dilakukan pemberian beban yang diikuti pembacaan defleksi yang dihasilkan. Pengujian dilakukan sebanyak dua kali ulangan. Ulangan kedua dilakukan dengan membalik sisi papan dari ulangan pertama dan melakukan pengujian pada sisi tersebut. Selanjutnya nilai defleksi dari ulangan pertama (Δ 1) dan defleksi dari
11
ulangan kedua (Δ2) dirata-ratakan yang hasilnya disebut sebagai nilai defleksi rata-rata (Δrata-rata). Besarnya beban dan nilai defleksi rata-rata selanjutnya digunakan untuk menentukan nilai MOE lamina dengan rumus sebagai berikut :
𝑀𝑂𝐸 𝑑𝑒𝑓 =
𝑃 𝐿3 4 ∆𝑟𝑎𝑡𝑎 −𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑏 3
Keterangan MOEdef
: modulus elastisitas pada deflektometer (kg/cm2)
P
: beban (kg)
L
: bentang / jarak sangga (cm)
Δrata-rata
: nilai defleksi rata-rata (cm)
b
: lebar lamina (cm)
h
: tebal lamina (cm)
3.5.2. Pengujian Menggunakan UTM (Universal Testing Machine) Pengujian metode defleksi menggunakan UTM Instron dilakukan tanpa merusak contoh uji, yakni dengan melakukan pembebanan hingga sebelum mencapai batas proporsi (proportional limit). Batas proporsi dapat dilihat pada grafik beban (P) dan defleksi (Δ) yang menunjukkan hubungan dalam batas elastis yakni pada garis linier hingga batas proporsi. Jika beban yang diberikan masih berada di bawah batas proporsi, maka perubahan bentuk yang terjadi pada contoh uji hanya bersifat sementara, artinya ketika beban dihilangkan contoh uji akan kembali ke bentuk semula. Dengan kata lain contoh uji tidak akan mengalami kerusakan ketika pembebanan yang dilakukan masih di bawah batas proporsi. Pada penelitian ini telah terlebih dahulu dilakukan penelitian pendahuluan untuk menentukan perkiraan batas proporsi sehingga beban yang beban yang diberikan pada saat pengujian diharapkan tidak merusak lamina. Pengujian dilakukan untuk memperoleh data besarnya beban (P) dan defleksi yang terjadi (Δ) yang terjadi selama pengujian berlangsung. Dari kedua
12
data tersebut dapat dihitung besarnya kekakuan (MOE) pada lamina yang diuji dengan menggunakan rumus :
𝑀𝑂𝐸 𝑈𝑇𝑀
𝑃𝐿3 = 4∆𝑏3
Keterangan MOEUTM
: modulus elastisitas pada UTM (kg/cm2)
P
: beban (kg)
L
: bentang / jarak sangga (cm)
Δ
: defleksi (cm)
b
: lebar penampang (cm)
h
: tebal penampang (cm)
3.5.3. Pengujian Menggunakan Metriguard® Metriguard® merupakan sebuah alat uji non destruktif berbasis suara (gelombang yang digunakan berkisar antara 20 Hz sampai dengan 20 KHz). Pengujian dilakukan dengan menjepitkan kedua ujung lamina dan menempatkan dua buah transduser pada kedua ujungnya. Gelombang sonik dibangkitkan dengan cara menjatuhkan bandul pada salah satu ujung penampang lamina. Getaran yang ditimbulkan
oleh
palu dan
waktu perambatan
gelombang dari
„start
accelerometer‟ sebagai transduser pengirim kemudian diterima oleh penerima gelombang suara pada ujung yang lain sebagai „stop accelerometer‟. Dari setiap gelombang yang dibangkitkan, waktu rambatan gelombang akan tercatat.
Gambar 3. Pengujian lamina menggunakan metriguard®
13
Dengan menggunakan data waktu perambatan gelombang, bisa dilakukan perhitungan kecepatan gelombang dengan rumus :
𝑉= dimana :
𝑑 𝑡
V = kecepatan gelombang (m/detik) d = jarak tempuh gelombang antar dua transunder (cm) t = waktu tempuh gelombang antar dua transunder (µdetik)
Selanjutnya dapat dilakukan perhitungan MOE dinamis dari pengujian menggunakan metriguard (MOEMg) dengan menggunakan rumus :
𝑀𝑂𝐸𝑠𝑛 dimana :
𝜌𝑣 2 = 𝑔
MOEsn = modulus elastisitas dinamis metode gelombang sonik (kg/cm2) ρ
= kerapatan kayu (g/cm3)
V
= kecepatan gelombang (cm/detik)
g
= konstanta gravitasi (981 cm/detik2)
3.5.4. Pengujian Menggunakan SylvatestDuo® SylvatestDuo® merupakan alat uji non destruktif berbasis gelombang ultrasonik (frekuensi 22 KHz) sebagai gelombang suara yang merambat pada bahan. Pengujian dilakukan dengan melakukan pelubangan pada kedua ujung lamina menggunakan bor. Diameter mata bor 1 cm dan kedalaman pengeboran hingga 3 cm. Kemudian ditempatkan transduser pada kedua ujung yang telah dilubangi tersebut, yakni transduser pengirim dan transduser penerima. Selanjutnya gelombang ultrasonik dibangkitkan dari transduser pengirim yang kemudian merambat sepanjang bentang lamina dan diterima di transduser penerima. Dari setiap gelombang yang dibangkitkan, akan tercatat waktu rambatan gelombang, kecepatan gelombang, dan besarnya energi yang dikeluarkan.
14
Gambar 4. Pengujian lamina menggunakan sylvatesduo® Walaupun
pengujian
menggunakan
SylvatestDuo®
berbeda
dari
Metriguard®, namun parameter yang digunakan sama. Parameter tersebut adalah waktu perambatan gelombang antar transduser yang kemudian dapat digunakan untuk menghitung kecepatan gelombang serta dari data kecepatan gelombang tersebut dapat dilakukan perhitungan MOE dinamis.
𝑀𝑂𝐸𝑢𝑠𝑛 dimana : MOEusn
𝜌𝑣 2 = 𝑔
= modulus elastisitas dinamis metode gelombang ultrasonik (kg/cm2)
ρ
= kerapatan kayu (g/cm3)
V
= kecepatan gelombang (cm/detik)
g
= konstanta gravitasi (981 cm/detik2)
3.6. Penyusunan Lamina Dari proses pengujian yang telah dilakukan, didapatkan nilai kekakuan masing-masing lamina yang kemudian dikelompokkan ke dalam tiga rentang nilai yakni E1, E2, dan E3, dimana E1 > E2 > E3.
15
Gambar 5. Susunan glulam Lamina yang memiliki nilai MOE tertinggi diletakkan di bagian paling luar balok laminasi, sementara lamina yang memiliki nilai MOE terendah diletakkan pada bagian paling dalam balok laminasi. Susunan balok laminasinya dapat dilihat pada gambar 5 di atas. Masing-masing jenis susunan balok tersebut juga akan diuji kekakuan dan kekuatan lentur maksimumnya dengan ulangan sebanyak lima kali. 3.7. Perekatan dan Pengempaan Perekat yang digunakan adalah isosianat. Pemberian perekat dilakukan dengan berat labur 280 g/m2 yang dilaburkan pada kedua permukaan antar lapis lamina (double spread). Pengempaan dilakukan dengan menempatkan lamina yang telah dilaburi perekat pada alat kempa dengan lama waktu pengempaan 12-24 jam pada suhu ruangan (cold press). Tekanan kempa yang digunakan sebesar 10 kg/cm2. 3.8. Pengkondisian dan Finishing Selanjutnya balok laminasi dikondisikan dengan menggunakan klem selama enam hari di tempat terbuka sebelum dilakukan pengujian. Hal ini bertujuan untuk menyesuaikan kondisi glulam dengan kondisi lingkungan. Finishing dilakukan dengan penyerutan bagian lebar glulam untuk membersihkan perekat sisa dari proses pengempaan dan pemotongan bagian sisi dan ujung untuk memperoleh ukuran yang diperlukan.
16
3.9. Pengujian Balok Laminasi Pengujian balok laminasi dilakukan secara non destruktif dengan dua metode dan dengan empat alat berbeda seperti pada pengujian lamina. Parameter pengujian yang didapatkan adalah sama, yakni nilai MOE def, MOEUTM, MOEsn, dan MOEusn. Selanjutnya untuk mengetahui kekuatan lentur maksimum glulam dilakukan pengujian destruktif menggunakan UTM Instron untuk menentukan nilai MOR. 3.9.1. Pengujian Non Destruktif Sama seperti pengujian non destruktif pada lamina, pengujian non destruktif pada balok laminasi juga menggunakan metode defleksi dan metode gelombang. Metode defleksi menggunakan Deflektometer dan UTM, sedangkan metode gelombang tegangan menggunakan Metriguard® dan SylvatestDuo®. Pada dasarnya tahapan pengujian yang dilakukan adalah sama, yang berbeda hanyalah spesimen yang diuji yakni sudah berupa balok laminasi. Untuk
posisi
arah
pembebanan
pada
pengujian
menggunakan
deflektometer dan UTM, dilakukan pada arah flatwise. P
6 cm
8 cm
Gambar 6. Pembebanan arah flatwise pada salah satu tipe glulam Untuk pengujian menggunakan Metriguard® dan SylvatestDuo®, titik pengujian yang dilakukan adalah pada bagian pada garis rekatnya. Hal ini dikarenakan besarnya nilai kekakuan pada bagian garis rekat lebih rendah daripada di luar garis rekat. Nilai MOE yang seharusnya diambil ialah nilai MOE yang lebih rendah, sehingga nilai MOE pada garis rekatlah yang diperhitungkan.
17
Titik rambatan gelombang pada garis rekat
Gambar 7. Posisi titik pengujian metode gelombang suara 3.9.2. Pengujian Destruktif Pengujian destruktif pada glulam bertujuan untuk mendapatkan nilai kekuatan lentur maksimum (MOR). Pengujian kekuatan lentur dilakukan dengan menggunakan Universal Testing Machine (UTM) merk Instron®. Balok glulam diletakkan di atas perletakan sendi dan rol dengan bentang bersih 90 cm. Balok dibebani dengan satu buah beban terpusat terletak pada jarak 1/2 bentang. Pembebanan diberikan hingga terjadi keruntuhan pada balok dan diadakan pembacaan pertambahan besar beban dan defleksi yang terjadi di tengah bentang. Hasil uji lentur menghasilkan data defleksi (∆) dan beban terpusat (P) yang bekerja di tengah bentang. Kekuatan lentur maksimum atau MOR merupakan tegangan lentur merupakan tegangan lentur pada serat tepi atas atau bawah penampang balok yang paling jauh dari titik berat penampang akibat gaya maksimum yang bekerja pada saat terjadi kegagalan (failure). Persamaan untuk memperoleh MOR adalah :
𝑀𝑂𝑅 = dimana :
3𝑃𝐿 2𝑏2
MOR = Modulus of Rupture (kg/cm2) P
= beban maksimum (kg)
L
= bentang / jarak sangga (cm)
b
= lebar penampang (cm)
h
= tebal penampang (cm)
18
3.10. Pengolahan Data Pengolahan data yang dilakukan ialah membandingkan secara deskriptif nilai rata-rata hasil pengujian untuk keempat metode non destruktif yang digunakan, menguji data secara statistik berupa rancangan acak lengkap pada nilai MOE setiap metode pengujian non destruktif, serta melihat hubungan regresi linier antar masing-masing alat uji non destruktif pada balok laminasi, dan hubungan regresi linier nilai MOE dan MOR pada balok laminasi. Data diolah menggunakan Microsoft Office Excel 2007 dan SPSS 16.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Nilai Kekakuan (MOE) Lamina Nilai MOE lamina ditentukan berdasarkan dua metode pengujian non destruktif, yaitu metode defleksi dan metode gelombang suara. Metode defleksi ditentukan menggunakan alat deflektometer dan juga berdasarkan perhitungan data pengujian pada UTM. Metode gelombang ditentukan menggunakan alat berbasis suara sonik (metriguard®) dan alat berbasis suara ultrasonik (sylvatestduo®). Parameter pengujian gelombang suara yang didapatkan adalah waktu perambatan gelombang dan kecepatan gelombang suara. Tabel 1 merupakan hasil waktu dan kecepatan gelombang suara menggunakan dua alat yang berbeda. Tabel 1. Rata-rata nilai waktu dan kecepatan gelombang suara pada lamina Alat
Metriguard® (Sonik)
SylvatestDuo® (Ultrasonik)
Keterangan :
Tebal Lamina
n
ρ (g/cm³)
1 cm (LA)
35
0.61
1,5 cm (LB)
25
0.61
2 cm (LC)
18
0.55
1 cm (LA)
35
0.61
1,5 cm (LB)
25
0.61
2 cm (LC)
18
0.55
t (10-³) (detik)
0.22 (0.007)
0.22 (0.009)
0.22 (0.009)
0.20 (0.007)
0.19 (0.007)
0.19 (0.006)
ℓ (cm) 106 106 106 106 104 104
V (m/detik)
4878 (168)
4823 (196)
4774 (199)
5428 (192)
5377 (201)
5417 (179)
n = jumlah sampel, ρ = kerapatan balok laminasi, t = waktu rambat gelombang, ℓ = panjang balok laminasi, V = kecepatan rambat gelombang suara, angka di dalam kurung menunjukkan nilai standar deviasi, huruf yang berbeda menunjukkan nilai yang berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%.
Dari pengujian MOE lamina yang telah dilakukan, didapatkan nilai MOE rata-rata dari masing-masing alat uji MOEdef= 139.479 kg/cm2; MOEUTM=
20
146.128 kg/cm2; MOEsn= 140.294 kg/cm2; MOEusn= 176.261 kg/cm2 dengan ratarata kerapatan glulam sebesar 0,59 g/cm 3. Tabel 2 menunjukkan detail rata-rata nilai MOE lamina untuk pada setiap metode pengujian dan ketebalan lamina. Tabel 2. Rata-rata nilai MOE lamina pada setiap metode pengujian
Tebal Lamina
t = 1 cm (LA)
t = 1,5 cm (LB)
t = 2 cm (LC)
Rata-rata Keterangan :
n
35
25
18
ρ rata-rata (g/cm³)
MOE (kg/cm²) MOEdef
MOEUTM
MOEsn
MOEusn
148.284a
149.074c
146.996d
182.320f
(16.832)
(15.544)
(16.915)
(23.686)
145.155a
151.476c
145.009d
180.680f
(26.635)
(26.107)
(22.046)
(30.360)
124.996b
137.952c
128.878e
165.782f
(17.288)
(22.196)
(18.083)
(21.625)
139.479
146.168
140.294
176.261
0,61
0,61
0,55
0,59
n = jumlah sampel, ρ = kerapatan lamina, MOEdef = nilai modulus elastisitas menggunakan deflektometer, MOEUTM = nilai modulus elastisitas menggunakan UTM, MOEsn = nilai modulus elastisitas berbasis gelombang sonik, MOE usn = nilai modulus elastisitas berbasis gelombang ultrasonik, angka di dalam kurung menunjukkan nilai standar deviasi, huruf yang berbeda menunjukkan nilai yang berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%.
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa secara rata-rata, nilai MOEusn merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOE UTM, MOEsn, dan MOEdef. Nilai rata-rata MOEusn 24% lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata MOE pengujian lainnya. Hal ini dikarenakan alat uji SylvatestDuo® memanfaatkan gelombang ultrasonik untuk menduga waktu dan kecepatan perambatan. Dalam satu satuan panjang gelombang, gelombang ultrasonik memiliki jumlah gelombang yang lebih banyak dibandingkan gelombang sonik. Hal inilah yang menyebabkan pada alat uji SylvatestDuo® getaran merambat dengan sangat cepat sehingga
21
menghasilkan nilai kecepatan rambat (v) yang juga besar. Implikasinya adalah nilai MOEusn yang didapatkan cenderung lebih besar dari nilai sesungguhnya. Jika dilihat berdasarkan ketebalan lamina, nilai MOE pada tebal lamina 2 cm (LC) adalah yang terkecil. Hasil analisis statistik menunjukkan perbedaan ketebalan lamina berpengaruh terhadap nilai MOE yang dihasilkan pada MOEdef dan MOEsn. Sedangkan untuk MOEUTM dan MOEusn, dari semua jenis ketebalan nilainya tidak saling berbeda secara nyata satu sama lain. Meskipun demikian, dapat dikatakan ada kecenderungan menurunnya nilai MOE pada ketebalan lamina yang semakin besar, terutama pada lamina dengan ketebalan 2 cm (LC). Hal ini dikarenakan nilai kerapatan rata-rata LC lebih kecil daripada LA dan LB. Pada lamina dengan nilai kerapatan yang semakin kecil terdapat kandungan dinding sel yang juga semakin tipis sehingga berimbas pada nilai MOE-nya yang juga menurun. 4.2. Nilai Kekakuan (MOE) Balok Laminasi Nilai MOE balok laminasi ditentukan juga berdasarkan dua metode pengujian non destruktif, yaitu metode defleksi dan metode gelombang. Metode defleksi ditentukan menggunakan alat deflektometer dan UTM. Metode gelombang suara menggunakan alat metriguard ® dan sylvatestduo®. Parameter pengujian gelombang suara yang didapatkan adalah waktu perambatan gelombang dan kecepatan gelombang suara. Tabel 3 merupakan hasil waktu dan kecepatan gelombang suara menggunakan dua alat yang berbeda.
22
Tabel 3. Rata-rata nilai waktu dan kecepatan gelombang suara pada balok laminasi Alat
Metriguard® (Sonik)
SylvatestDuo® (Ultrasonik)
Jenis Glulam
n
ρ (g/cm³)
GA
5
0.65
GB
5
0.63
GC
5
0.57
GA
5
0.65
GB
5
0.63
GC Keterangan :
5
0.57
t (10-³) (detik) 0.24 (0.004)
0.23 (0.006)
0.23 (0.006)
0.21 (0.008)
0.21 (0.010)
0.21 (0.006)
ℓ (cm) 106 106 106 104 104 104
V (m/detik) 4481 (69)
4578 (112)
4684 (116)
5119 (204)
4960 (224)
5131 (157)
GA = glulam dengan tebal lamina penyusun 1 cm, GB = glulam dengan tebal lamina penyusun 1,5 cm, GC = glulam dengan tebal lamina penyusun 2 cm, n = jumlah sampel, ρ = kerapatan balok laminasi, t = waktu rambat gelombang, ℓ = panjang balok laminasi, V = kecepatan rambat gelombang suara, angka di dalam kurung menunjukkan nilai standar deviasi, huruf yang berbeda menunjukkan nilai yang berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%.
Dari pengujian MOE lamina yang telah dilakukan, didapatkan nilai MOE rata-rata dari masing-masing alat uji MOEdef= 59.735 kg/cm2; MOEUTM= 76.972 kg/cm2; MOEsn= 131.428 kg/cm2; MOEusn= 161.513 kg/cm2 dengan rata-rata kerapatan glulam sebesar 0,62 g/cm3. Tabel 4 menunjukkan detail rata-rata nilai MOE lamina untuk pada setiap metode pengujian dan ketebalan lamina.
23
Tabel 4. Rata-rata nilai MOE balok laminasi pada setiap metode pengujian
Glulam
GA
n
5
GB
5
GC
5
Rata-rata Keterangan :
ρ rata-rata (g/cm³)
MOE (kg/cm²) MOEdef
MOEUTM
MOEsn
MOEusn
70.658a
100.514b
133.219c
174.351d
(9.008)
(5.386)
(7.585)
(19.919)
66.713a
74.138b
134.373c
157.814d
(27.389)
(31.701)
(7.854)
(13.312)
41.834a
56.265b
126.693c
152.373d
(7.178)
(25.132)
(8.171)
(15.728)
59.735
76.972
131.428
161.513
0,65
0,63
0,57
0,62
GA = glulam dengan tebal lamina penyusun 1 cm, GB = glulam dengan tebal lamina penyusun 1,5 cm, GC = glulam dengan tebal lamina penyusun 2 cm, n = jumlah sampel, ρ = kerapatan lamina, MOEdef = nilai modulus elastisitas menggunakan deflektometer, MOEUTM = nilai modulus elastisitas menggunakan UTM, MOEsn = nilai modulus elastisitas berbasis gelombang sonik, MOE usn = nilai modulus elastisitas berbasis gelombang ultrasonik, angka di dalam kurung menunjukkan nilai standar deviasi, huruf yang berbeda menunjukkan nilai yang berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%.
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa secara rata-rata, nilai MOEusn merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOE sn, MOEUTM, dan MOEdef. Nilai rata-rata MOEsn 92% lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata MOEdef dan MOEUTM. Alasannya, metode pengujian gelombang menggunakan getaran yang merambat pada bahan sebagai parameter pengukuran dimana hal ini mengabaikan sifat bahan lainnya yang berimbas pada nilai kekakuan yang didapatkan cenderung lebih besar dari nilai yang sesungguhnya. Selanjutnya nilai rata-rata MOEusn 136% lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata MOE pengujian lainnya. Hal ini disebabkan oleh alasan yang sama seperti perbandingan nilai MOE pada lamina, yakni gelombang ultrasonik menghasilkan nilai kecepatan rambat (v)
24
yang sangat besar sehingga membuat nilai MOE usn yang didapatkan cenderung lebih besar dari nilai sesungguhnya. Jika dilihat berdasarkan jenis glulam, nilai MOE pada GC adalah yang terkecil. Namun hasil analisis statistik menunjukkan tidak adanya perbedaan nilai MOE yang nyata untuk semua jenis glulam, baik pada MOEdef, MOEUTM, MOEsn, maupun MOEusn. Akan tetapi, sepintas dapat dikatakan bahwa kecenderungan nilai MOE-nya menurun pada jenis ketebalan lamina penyusun yang semakin besar, terutama pada ketebalan lamina penyusun 2 cm (GC). Hal ini juga dikarenakan nilai kerapatan rata-rata GC lebih kecil daripada GA dan GB sehingga berimbas pada nilai MOE-nya yang juga menurun. 4.3. Perbandingan Nilai Kekakuan (MOE) Lamina dan Balok Laminasi Grafik perbandingan rata-rata nilai kekakuan (MOE) lamina dan balok laminasi pada setiap alat uji dapat dilihat pada gambar 8, gambar 9, gambar 10 dan gambar 11.
MOE
def (10³) (kg/cm²)
200
150
148
145 125
100 71
67 42
50
0 LA-GA
LB-GB
LC-GC
Gambar 8. Perbandingan MOE lamina dan glulam pada deflektometer
25
MOE
UTM (10³) (kg/cm²)
200
150
151
149
138
101
100 74 56 50
0 LA-GA
LB-GB
LC-GC
Gambar 9. Perbandingan MOE lamina dan glulam pada UTM
MOE
sn (10³) (kg/cm²)
200
150
147
145 129
100 71
67 42
50
0 LA-GA
LB-GB
LC-GC
Gambar 10. Perbandingan MOE lamina dan glulam pada metriguard®
26
MOE
usn (10³) (kg/cm²)
200
182
174
181 158
166
152
150
100
50
0 LA-GA
LB-GB
LC-GC
Gambar 11. Perbandingan MOE lamina dan glulam pada sylvatestduo® Berdasarkan keempat gambar tersebut (gambar 8, gambar 9, gambar 10 dan gambar 11), terlihat bahwa pada semua alat uji non destruktif nilai MOE balok laminasi selalu lebih rendah dari nilai MOE lamina. Hal ini disebabkan nilai MOE pada balok laminasi tidak hanya dipengaruhi oleh sifat mekanis dari kayu itu sendiri, tetapi juga dipengaruhi oleh bahan tambahan yang ada di dalamnya berupa perekat isosianat. Dalam hal ini perekat isosianat yang berada di dalam balok laminasi diduga memiliki nilai kekakuan yang lebih rendah dari bahan dasar kayu yang dipakai, dalam penelitian ini adalah kayu Eukaliptus. Pada gambar 8 (deflektometer), nilai rata-rata MOE lamina adalah 133% lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata MOE glulam. Pada gambar 9 (UTM) nilainya 90% lebih tinggi, gambar 10 (sonik) nilainya 7% lebih tinggi, dan gambar 11 (ultrasonik) nilainya 9% lebih tinggi. MOE sn dan MOEusn memiliki selisih nilai yang sangat kecil dikarenakan pengujian non destruktif metode gelombang berbeda prinsipnya dengan metode defleksi. Pengujian menggunakan metode gelombang cenderung tidak memberikan hasil yang berbeda untuk bahan yang berbeda. Sedangkan pada pengujian menggunakan metode defleksi sangat besar pengaruhnya untuk bahan yang berbeda. Penyebabnya diduga metode gelombang menggunakan getaran yang merambat pada bahan sebagai parameter pengukuran
27
dimana hal ini mengabaikan sifat bahan lainnya seperti perekat yang juga mempengaruhi kekakuan dari contoh uji. Pada metode defleksi, penggunaan perekat akan sangat berpengaruh besar terhadap nilai MOE-nya. Sebaliknya pada metode gelombang, penggunaan perekat hanya berpengaruh sangat kecil terhadap nilai MOE-nya. 4.4. Nilai Kekuatan Lentur Maksimum (MOR) Balok Laminasi Nilai kekuatan lentur maksimum (MOR) pada masing-masing jenis ketebalan lamina (GA: t=1cm, GB: t=1,5cm dan GC: t=2cm) dapat dilihat pada gambar 12.
MOR Glulam (kg/cm²)
600
561
423 400 327
200
0 GA
GB
GC
Gambar 12. Rata-rata nilai MOR glulam Dari gambar 12 di atas terlihat bahwa rata-rata nilai MOR terbesar pada GA kemudian disusul GB dan yang terkecil pada GC. Hal ini menunjukkan banyaknya lapisan garis rekat pada glulam berpengaruh terhadap besarnya nilai MOR yang dihasilkan. Pada GA, kerusakan terjadi pada lamina lapisan terluar glulam. Begitu pula halnya pada GB. Sedangkan pada GC, kerusakan terjadi pada bagian garis rekatnya. Hal ini menunjukkan semakin sedikit lapisan garis rekat glulam menyebabkan semakin besar gaya geser yang terjadi pada glulam tersebut.
28
Gaya geser yang semakin besar mengakibatkan glulam tersebut semakin mudah mengalami kerusakan atau failure. Dengan demikian, semakin sedikit lapisan lamina penyusun glulam maka semakin kecil pula sifat kekuatan lentur maksimum (MOR) yang dihasilkan. 4.5. Hubungan antara Nilai-nilai MOE serta MOR pada Lamina dan Balok Laminasi Setelah mendapatkan nilai MOE dari masing-masing alat serta nilai MOR, hubungan antara nilai-nilai tersebut dapat kita lihat menggunakan model regresi linier sederhana. Model regresi linier merupakan salah satu metode untuk menentukan hubungan sebab-akibat antara satu variabel dengan variabel yang lain. Variabel tersebut dibagi menjadi dua, yakni variabel terikat atau variabel y, dan variabel bebas atau variabel x. Dari kedua variabel tersebut juga dapat dilihat nilai keeratan hubungannya yang dinyatakan dengan korelasi (r). Selanjutnya kesesuaian dari model yang dipasang juga dinyatakan nilainya dalam koefisien determinasi (R2). Pada penelitian ini, MOEUTM dijadikan sebagai variabel y kemudian ketiga nilai MOE yang lain sebagai variabel x. Alasannya nilai yang didapatkan dari alat UTM Instron dapat dijadikan sebagai acuan karena alat tersebut telah terstandardisasi sebagai alat uji mekanis yang lazim digunakan oleh semua orang. Nilai MOR juga dijadikan sebagai variabel y dan dilihat hubungannya dengan keempat nilai MOE yang ada. Untuk lebih jelasnya mengenai model regresi yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel 5.
29
Tabel 5. Model regresi linier MOE dan MOR pada glulam Model Regresi
r
R²
Signifikansi F (α=5%)
MOEUTM = 1.13 MOEdef + 93.71
0.81
0.66
0.00**
MOEUTM = 0.98 MOEsn - 516.54
0.27
0.08
0.32ts
MOEUTM = 0.47 MOEusn + 8.17
0.30
0.09
0.28ts
MOR = 0.01 MOEUTM - 0.19
0.87
0.75
0.00**
MOR = 0.01 MOEdef - 0.37
0.84
0.70
0.00**
MOR = 0.01 MOEsn - 3.66
0.25
0.06
0.37ts
MOR = 0.001 MOEusn - 2.29
0.12
0.01
0.67ts
Keterangan:
MOEdef adalah nilai modulus elastisitas menggunakan deflektometer, MOE UTM adalah nilai modulus elastisitas menggunakan UTM, MOE sn adalah nilai modulus elastisitas berbasis gelombang sonik, MOE usn adalah nilai modulus elastisitas berbasis gelombang ultrasonik, r adalah nilai korelasi, R 2 adalah kesesuaian model regresi, ** melambangkan model tersebut signifikan, dan ts melambangkan model tersebut tidak signifikan.
Pada tabel 5, tidak semua peubah x yang ada dapat digunakan untuk menduga nilai peubah y. Pada hubungan regresi linier dimana MOE UTM sebagai variabel y, hanya MOEdef sebagai variabel x yang dapat digunakan untuk menduga nilai dari variabel y. Hal ini dikarenakan kedua persamaan lainnya yang mana MOEsn dan MOEusn sebagai variabel x memiliki nilai signifikansi F lebih besar dari 0,05 sehingga keputusan ujinya menjadi terima H0. Artinya kedua persamaan regresi linier tersebut tidak bisa dikatakan berperan dalam menjelaskan keragaman total. Dengan kata lain, diterimanya H0 dalam uji F menunjukkan tidak adanya peran peubah x dalam menjelaskan keragaman peubah y. Pada hubungan regresi linier dimana MOR sebagai variabel y dan keempat MOE glulam sebagai variabel x, tidak semua peubah x yang ada dapat digunakan untuk menduga nilai peubah y. Hal ini dikarenakan ada dua persamaan yang mana
30
MOEsn dan MOEusn sebagai variabel x memiliki nilai signifikansi F lebih besar dari 0,05 sehingga keputusan ujinya menjadi terima H0. Sehingga peubah x tersebut tidak dapat digunakan untuk menjelaskan keragaman peubah y. Sedangkan pada dua persamaan lainnya dimana MOEdef dan MOEUTM sebagai variabel x, nilai signifikansi F yang dihasilkan lebih kecil dari 0,05. Sehingga peubah x tersebut dapat digunakan untuk menjelaskan keragaman dari peubah y. Dengan kata lain, variabel x yang berasal dari metode defleksi (MOEdef dan MOEUTM) dapat digunakan untuk menduga nilai MOR yang dihasilkan dimana nilai MOR di sini juga didapatkan melalui metode defleksi menggunakan UTM. Sedangkan variabel x yang berasal dari metode gelombang (MOEsn dan MOEusn) tidak dapat digunakan untuk menduga nilai MOR yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan pengujian metode gelombang menggunakan getaran yang merambat pada bahan sebegai parameter pengukuran dimana hal ini hanya memperhitungkan faktor kerapatan bahan yang diuji dan mengabaikan faktorfaktor lainnya yang mempengaruhi sifat mekanis pada bahan kayu. Faktor-faktor tersebut antara lain berupa cacat mata kayu, miring serat, lubang gerek serangga, cacat akibat proses pengolahan, kadar air, berat jenis, orientasi serat kayu, umur pohon, dan lain-lain. Lain halnya pada pengujian metode defleksi. Semua faktor yang telah disebutkan di atas berpengaruh pada sifat mekanis yang dihasilkan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan Berdasarkan penelitian Penentuan Karakteristik Mekanis Lentur Lamina dan Balok Laminasi Kayu Eukaliptus Menggunakan Beberapa Metode Pengujian Non Destruktif, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1.
Pada perbandingan MOE lamina, nilai MOE usn merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOEUTM, MOEsn, dan MOEdef. Nilai rata-rata MOEusn pada lamina 24% lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata MOE pengujian lainnya. Sedangkan pada perbandingan MOE balok laminasi, nilai MOE usn juga merupakan yang tertinggi kemudian diikuti MOE sn, MOEUTM, dan MOEdef.
2.
Untuk perbandingan antara MOE lamina dengan MOE glulam, pada semua alat uji non destruktif nilai MOE lamina selalu lebih besar dari nilai MOE glulam. Pengujian menggunakan metode defleksi menghasilkan perbedaan nilai MOE yang sangat besar, yakni 133% pada MOE def dan 90% pada MOEUTM.
Sedangkan
pengujian
menggunakan
metode
gelombang
menghasilkan perbedaan nilai MOE yang sangat kecil, yakni 7% pada MOE sn dan 9% pada MOEusn. 3.
Pada perbandingan nilai MOR, rata-rata nilai MOR terbesar pada glulam dengan tebal lamina penyusun 1 cm (GA) kemudian disusul oleh glulam dengan tebal lamina penyusun 1,5 cm (GB) dan yang terkecil pada glulam dengan tebal lamina penyusun 2 cm (GC).
4.
Untuk hubungan antar nilai kekakuan (MOE) pada balok laminasi, hanya MOEdef sebagai peubah x yang dapat digunakan untuk menjelaskan keragaman total dari peubah y (MOE UTM). Selanjutnya pada persamaan regresi dimana MOR sebagai peubah y, hanya MOE def dan MOEUTM sebagai
32
peubah x yang dapat digunakan untuk menjelaskan keragaman total dari MOR sebagai peubah y. 5.2. Saran Saran yang dapat diberikan dari hasil penelitian ini dan untuk penelitian selanjutnya adalah : 1. Dalam kegiatan penyusunan dan perekatan glulam harus dilakukan dengan penuh ketelitian dan kehati-hatian. 2. Jeda waktu pengujian antara metode pengujian yang satu dengan yang lain sebaiknya tidak terlalu lama. Hal ini dikarenakan sifat kayu yang berubahubah mengikuti kondisi lingkungan yang selanjutnya akan berpengaruh kepada kekuatan mekanisnya. 3. Penelitian lanjutan untuk glulam dengan bentuk penampang khusus, seperti balok I, balok T, balok I ganda, dan balok pipa / kotak.
DAFTAR PUSTAKA Abdul-Malik S, Al-Mattarneh HMA, Nuruddin MF. 2002. Review of Nondestructive Testing and Evaluation on Timber, Wood and Wood Products. Proceedings of The 7th World Conference on Timber Engineering; Shah Alam, 12-15 Agustus 2002. Shah Alam: Pp 346-353. Bodig, J. And B.A. Jayne. 1982. Mechanics of Wood and Wood Composites. Van Nostrand Reihold, New York. Pp. 247-269, 645-650. Bodig, J. 2000. The Process of NDE Research for Wood and Wood Composites. Proceedings of The 12th International Symposium on Nondestructive Testing of Wood; Sopron, 13-15 September 2000. Sopron: University of Western Hungary. Pp 1-15. Diebold R, Schleifer A, Glos P. 2002. Machine Grading of Structural Sawn Timber from Various Softwood and Hardwood Species. Proceedings of The 12th International Symposium on Nondestructive Testing of Wood; Sopron, 13-15 September 2000. Sopron : University of Western Hungary. Hlmn 139-143. [IUFRO]. International Union of Forest Research Organizations. 2006. Divisi 5.02.01. Non Destructive Evaluation on Wood and Wood Based Materials. http://www.iufro.org/science/divisions/division-5/50000/50200/50201/. [12 Juni 2011] Hanipah. 2001. Studi Hubungan Antara Kecepatan Perambatan Gelombang Ultrasonik dengan Beberapa Sifat Mekanis Kayu Jati (Tectona grandis Linn. F). [skripsi]. Bogor : Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Karlinasari L, Wahyuna ME, Nugroho N. 2008. Non-Destructive Ultrasonic Testing Method for Determining Bending Strength Properties of Gmelina Wood (Gmelina arborea). Journal of Tropical Forest Science Vol. 20 No.2.
34
Karlinasari L, S Surjokusumo, N Nugroho, YS Hadi. 2006. Pengujian Non Destruktif Gelombang Ultrasonik pada Balok tiga Jenis Kayu Tanaman Indonesia. Jurnal Teknologi Hasil Hutan Vol. 19 No.1. ____________________________________________. 2005. Non-Destructive Testing on Six Tropical Woods Using Ultrasonic Method. Proceedings of The 6th International Wood Science Symposium LIPI-JSPS Core University Program in the Field of Wood Science; 29-31 Agustus 2005. Hlmn 109-116. Karlinasari
L.
2007.
Analisis
Kekakuan Kayu
Berdasarkan Pengujian
Nondestruktif Metode Gelombang Ultrasonik dan Kekuatan Lentur Kayu Berdasarkan
Pengujian
Destruktif.
[disertasi].
Bogor
:
Program
Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Mardikanto TR, Karlinasari L, Bahtiar ET. 2011. Sifat Mekanis Kayu. Bogor : IPB Press. McIntire, P Albert, SB, and Robert EG. 1991. Non Destructive Testing Handbook, second edition, vol. VII Ultrasonic Testing. American Society for Nondestructive Testing, Inc. Moody RC, R Hernandez, JY Liu. 1999. Glued Structural Members. Di dalam : Wood and Handbook, Wood as Engineering Material. Madison, WI : USDA Forest Service, Forest Product Laboratory. Hlm. 11.1-11.24 Moody RC, R Hernandez. 1997. Glued-laminated Timber. Di dalam : Smulski S, editor. Engineered Wood Products, A Guide for Specifiers, Designers and Users. Wisconsin : PFS Research Foundation. Oliviera, FGR de, JAO de Campos, E Pletz, A Sales. 2002. Assessment of Mechanical Properties of Wood Using an Ultrasonic Technique. Proceedings of The 13th International Symposium on Nondestructive testing of Wood; University of California Berkeley Campus. 19-21 Agustus 2002. Madison : Forest Products Society. Pp 75-78.
35
Pradipto S. 2005. Pengujian Keteguhan Lentur Kayu Mangium (Acacia mangium Willd.) dengan Berbagai Metode Non Destruktif pada Contoh Kecil Bebas Cacat dan Ukuran Pemakaian. [skripsi]. Bogor : Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Sandhi IN. 2008. Hubungan Antara Kecepatan Gelombang Ultrasonik dengan Sifat Fisis dan Mekanis Enam Belas Jenis Kayu. [skripsi]. Bogor : Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Sari Y. 2011. Karakteristik Glulam dari Dua Jenis Kayu Rakyat : Pinus (Pinus merkusii Jungh. Et de Vriese) dan Jabon (Anthocephalus cadamba Lamk.). [skripsi]. Bogor : Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Serrano E. 2003. Mechanical Performance and Modelling of Glulam. Di dalam : Thelandesson S, Larsen HJ, editor. Timber Engineering. New York : Jhon Wiley and Sons, Ltd. Soerianegara I, Lemmens RHMJ. 1994. PROSEA (Plant Resources of South East Asia). Timber Trees : Major Commercial Timbers. Ed ke-5. Bogor : Prosea Foundation. Sulistyawati I, Nugroho N, Surjokusumo S, YS Hadi. 2008. Kekakuan dan Kekuatan Lentur Maksimum Balok Glulam dan Kayu Utuh Akasia. Jurnal Teknik Sipil Vol. 15 No.3. ____________________________________________. 2008. Kekuatan Lentur Glued Laminated (Glulam) Kayu Vertikal dan Horisontal dengan Metode “Transformed Cross Section”. J. Tropical Wood Science and Technology Vol 6 No. 2.
LAMPIRAN
37
Lampiran 1. Nilai Kerapatan Lamina Penyusun Balok Laminasi (Glulam) Jenis LA1 LA2 LA3 LA4 LA5 LA6 LA7 LA8 LA9 LA10 LA11 LA12 LA13 LA14 LA15 LA16 LA17 LA18 LA19 LA20 LA21 LA22 LA23 LA24 LA25 LA26 LA27 LA28 LA29 LA30 LA31 LA32 LA33 LA34 LA35
Berat (g) 620 532 606 692 570 518 598 482 620 560 496 488 600 492 576 552 656 496 530 570 590 514 632 548 608 604 556 538 466 550 546 700 510 642 522
LB1 LB2 LB3 LB4 LB5 LB6
686 912 720 784 744 792
Data Kerapatan Tebal (cm) Lebar (cm) 10.9 78.2 11.0 79.2 10.8 77.2 10.9 76.3 11.1 79.3 10.8 80.1 10.7 77.3 11.0 78.7 11.1 78.1 11.2 79.6 10.5 78.3 10.2 79.6 10.9 78.8 10.8 75.9 10.9 78.5 11.0 78.8 11.0 77.5 10.9 77.4 10.7 78.5 10.8 78.5 11.1 77.3 10.9 78.3 10.8 74.6 10.7 78.1 10.6 79.5 11.0 75.5 10.8 76.7 10.7 78.3 10.3 78.8 10.9 79.5 10.9 78.2 10.9 77.8 10.8 78.6 11.0 77.8 10.7 87.5 14.7 15.0 15.0 14.7 14.6 14.8
80.0 79.0 78.1 79.6 80.1 80.2
Volume (cm³) 940 954 915 917 964 952 912 948 950 976 907 896 947 904 942 949 940 930 926 930 942 935 884 921 924 913 907 922 893 953 938 929 930 944 1030 ρ rata-rata = 1296 1306 1284 1290 1289 1307
ρ (g/cm³) 0.66 0.56 0.66 0.75 0.59 0.54 0.66 0.51 0.65 0.57 0.55 0.54 0.63 0.54 0.61 0.58 0.70 0.53 0.57 0.61 0.63 0.55 0.72 0.60 0.66 0.66 0.61 0.58 0.52 0.58 0.58 0.75 0.55 0.68 0.51 0.61 0.53 0.70 0.56 0.61 0.58 0.61
38
Lanjutan Lampiran 1. Jenis LB7 LB8 LB9 LB10 LB11 LB12 LB13 LB14 LB15 LB16 LB17 LB18 LB19 LB20 LB21 LB22 LB23 LB24 LB25
Berat (g) 832 776 672 960 740 804 832 692 714 738 898 676 742 874 832 862 862 668 868
LC1 LC2 LC3 LC4 LC5 LC6 LC7 LC8 LC9 LC10 LC11 LC12 LC13 LC14 LC15 LC16 LC17 LC18
894 962 880 1012 944 1038 1020 960 926 966 964 1048 858 1056 758 1044 902 958
Data Kerapatan Tebal (cm) Lebar (cm) 15.1 78.9 15.0 80.1 14.9 79.3 14.7 78.5 14.9 79.1 15.0 79.5 14.9 80.2 14.7 80.4 14.8 80.2 15.0 79.5 14.9 79.2 14.6 80.8 14.9 79.4 14.9 79.6 14.8 79.2 14.5 78.5 14.9 75.7 15.1 79.2 14.6 77.6 20.3 19.9 20.2 19.8 19.7 19.0 20.5 19.9 20.3 19.1 19.8 20.4 19.4 18.6 18.5 20.6 19.4 20.6
79.7 80.1 79.1 79.8 79.1 80.9 80.7 79.5 79.8 78.6 80.2 78.3 79.8 78.7 78.6 78.8 81.6 79.2
Volume (cm³) 1309 1319 1299 1270 1298 1310 1310 1300 1308 1310 1300 1295 1299 1307 1291 1252 1237 1311 1243 ρ rata-rata = 1780 1750 1753 1737 1716 1688 1820 1740 1780 1649 1748 1759 1704 1612 1597 1783 1737 1794 ρ rata-rata =
ρ (g/cm³) 0.64 0.59 0.52 0.76 0.57 0.61 0.64 0.53 0.55 0.56 0.69 0.52 0.57 0.67 0.64 0.69 0.70 0.51 0.70 0.61 0.50 0.55 0.50 0.58 0.55 0.61 0.56 0.55 0.52 0.59 0.55 0.60 0.50 0.66 0.47 0.59 0.52 0.53 0.55
39
Lampiran 2. Nilai MOE Lamina pada Deflektometer (kg/cm²) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
1 cm 166260 125243 173130 165400 158085 138938 156399 116280 164647 140330 125504 125746 151661 148177 142788 158767 141456 141907 130918 163582 131182 161264 134975 132567 163999 153438 169641 172728 140809 128562 144777 161516 130012 184005 145264 Rata-Rata = 148284 Maks = 184005 Min = 116280 SD = 16833
Tebal Lamina 1,5 cm 117939 188927 140438 142650 138544 143863 155829 130350 102591 163256 146733 164495 186289 99112 126808 111000 185812 112946 131020 167968 154437 186961 141318 123914 165681 Rata-Rata = 145155 Maks = 188927 Min = 99112 SD = 26635
2 cm 118799 121161 89404 136903 109171 133284 131070 110818 130431 137765 134145 145686 110343 161160 98053 122137 124554 135048 Rata-Rata = 124996 Maks = 161160 Min = 89404 SD = 17288
40
Lampiran 3. Nilai MOE Lamina pada Universal Testing Machine (kg/cm²) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
1 cm 149025 129910 172029 158176 165039 135627 156381 118507 166259 138867 126376 125688 158244 152081 137194 157463 157181 147622 137645 158762 138357 159705 171481 121983 155414 155640 159175 167010 140966 133352 139447 155456 136343 183265 151926 Rata-Rata = 149074 Maks = 183265 Min = 118507 SD = 15545
Tebal Lamina 1,5 cm 121771 188439 146625 150115 137332 157569 161933 134466 105391 172670 137810 167967 169277 99555 144217 129847 193649 123539 140862 181768 159383 182215 161234 127556 191714 Rata-Rata = 151476 Maks = 193649 Min = 99555 SD = 26107
2 cm 128973 129129 107216 144256 117428 167555 130404 120924 139922 151940 150020 152378 118812 189725 99021 159444 135705 140289 Rata-Rata = 137952 Maks = 189725 Min = 99021 SD = 22196
41
Lampiran 4. Nilai MOE Lamina pada Metriguard® (kg/cm²) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
1 cm 162964 136961 170921 158766 162753 134047 160058 115087 162261 126065 127486 126242 155128 139168 137581 150155 155987 146282 130636 157673 138792 138855 173401 143402 155177 166465 158710 160667 120887 131375 139431 168980 123724 178416 130346 Rata-Rata = 146996 Maks = 178416 Min = 115087 SD = 16916
Tebal Lamina 1,5 cm 127981 175239 138963 143837 136631 153904 167741 145335 96845 154588 121310 156459 147151 114581 131976 129796 174899 111045 145152 169902 148432 173335 160006 122091 178027 Rata-Rata = 145009 Maks = 178027 Min = 96845 SD = 22046
2 cm 119185 115664 110913 144782 117382 159213 123136 116383 129267 131348 128149 140975 117696 168563 90548 139008 134027 133561 Rata-Rata = 128878 Maks = 168563 Min = 90548 SD = 18083
42
Lampiran 5. Nilai MOE Lamina pada SylvatestDuo® (kg/cm²) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
1 cm 205693 173945 216923 201081 209047 161747 204535 140921 192668 149988 156604 151931 187070 170319 171142 188546 192011 174657 163870 199319 177541 167386 215395 176200 199477 211342 196561 189178 145487 168644 168352 224668 147559 222866 158519 Rata-Rata = 182320 Maks = 224668 Min = 140921 SD = 23686
Tebal Lamina 1,5 cm 156160 222604 160960 175040 164584 181192 202574 177201 134389 228475 144814 192884 206820 139646 163280 155334 217750 132986 172682 208628 179426 219499 199302 152440 228325 Rata-Rata = 180680 Maks = 228475 Min = 132986 SD = 30360
2 cm 153355 156197 136072 185641 150603 195986 162521 152053 158841 169834 173857 187828 153746 215715 124497 176993 165506 164830 Rata-Rata = 165782 Maks = 215715 Min = 124497 SD = 21625
43
Lampiran 6. Analisis Statistik pada Lamina Menggunakan Software SPSS 16
Deflektometer
ONEWAY def BY JenisLamina /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=TUKEY BONFERRONI ALPHA(0.05).
Homogeneous Subsets def Subset for alpha = 0.05
JenisLa mina Tukey HSD
a
N
1
2
LC
18
1.2500E3
LB
25
1.4515E3
LA
35
1.4829E3
Sig.
1.000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 24.169.
Universal Testing Machine
ONEWAY UTM BY JenisLamina /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=TUKEY BONFERRONI ALPHA(0.05).
Homogeneous Subsets UTM Subset for alpha = 0.05
JenisLa mina Tukey HSD
a
N
1
LC
18
1379.4444
LA
35
1490.7714
LB
25
1514.7600
Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 24.169.
.070
.857
44
Lanjutan Lampiran 6.
Metriguard®
ONEWAY sn BY JenisLamina /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=TUKEY BONFERRONI ALPHA(0.05).
Homogeneous Subsets sn Subset for alpha = 0.05
JenisLa mina Tukey HSD
a
N
1
2
LC
18
LB
25
1.4500E3
LA
35
1.4701E3
Sig.
1.2888E3
1.000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 24.169.
SylvatestDuo®
ONEWAY usn BY JenisLamina /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=TUKEY BONFERRONI ALPHA(0.05).
Homogeneous Subsets usn Subset for alpha = 0.05
JenisLa mina Tukey HSD
a
N
1
LC
18
1657.7778
LB
25
1806.8000
LA
35
1823.1714
Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 24.169.
.070
.929
45
Lampiran 7. Nilai Kerapatan Balok Laminasi (Glulam) Jenis
Data Kerapatan Tebal (cm) Lebar (cm) 65.5 76.2 66.2 77.2 65.3 75.8 61.3 75.1 64.5 73.5
GA 1 GA 2 GA 3 GA 4 GA 5
Berat (g) 3452 3434 3396 3708 3450
GB 1 GB 2 GB 3 GB 4 GB 5
3236 3166 3146 3426 3028
60.9 60.6 60.1 60.0 61.3
74.4 78.5 75.6 79.4 74.1
GC 1 GC 2 GC 3 GC 4 GC 5
2862 2904 3002 2804 2998
61.1 61.5 60.9 61.7 59.4
80.2 77.8 76.0 73.4 77.1
Volume (cm³) 5486 5621 5442 5062 5219 ρ rata-rata = 4982 5233 5000 5243 4990 ρ rata-rata = 5392 5259 5087 4984 5033 ρ rata-rata =
ρ (g/cm³) 0.63 0.61 0.62 0.73 0.66 0.65 0.65 0.61 0.63 0.65 0.61 0.63 0.53 0.55 0.59 0.56 0.60 0.57
46
Lampiran 8. Nilai MOE Balok Laminasi (Glulam) pada Semua Alat Uji (kg/cm²) Alat Uji
Deflektometer
UTM
Metriguard®
SylvatestDuo®
No 1 2 3 4 5 Rata-rata Maks Min SD 1 2 3 4 5 Rata-rata Maks Min SD 1 2 3 4 5 Rata-rata Maks Min SD 1 2 3 4 5 Rata-rata Maks Min SD
GA 85246 65052 61705 70321 70967 70658 85246 61705 9008 98460 101644 94421 108963 99084 100514 108963 94421 5386 131254 122833 131648 143264 137095 133219 143264 122833 7585 162916 149504 171178 189049 199108 174351 199108 149504 19919
Jenis Glulam GB 51708 49637 73942 111719 46558 66713 111719 46558 27389 36431 61970 93422 117808 61060 74138 117808 36431 31701 143532 124423 141096 130671 132143 134373 143532 124423 7854 171957 150382 169275 139865 157594 157814 171957 139865 13312
GC 34311 49207 48378 34643 42633 41834 49207 34311 7178 34876 59495 98120 40817 48015 56265 98120 34876 25132 126362 119218 134707 118020 135156 126693 135156 118020 8171 139166 135984 163482 150387 172847 152373 172847 135984 15728
47
Lampiran 9. Analisis Statistik pada Glulam Menggunakan Software SPSS 16
Deflektometer
ONEWAY Def BY JenisGlulam /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=TUKEY BONFERRONI ALPHA(0.05).
Homogeneous Subsets Def Subset for alpha = 0.05
JenisGl ulam Tukey HSD
a
N
1
GC
5
418.2000
GB
5
667.0000
GA
5
706.6000
Sig.
.051
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000.
Universal Testing Machine
ONEWAY UTM BY JenisGlulam /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=TUKEY BONFERRONI ALPHA(0.05).
Homogeneous Subsets UTM Subset for alpha = 0.05
JenisGl ulam Tukey HSD
a
N
1
2
GC
5
562.6000
GB
5
741.4000
GA
5
Sig.
741.4000 1.0052E3
.475
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000.
.221
48
Lanjutan Lampiran 9.
Metriguard®
ONEWAY sn BY JenisGlulam /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=TUKEY BONFERRONI ALPHA(0.05).
Homogeneous Subsets sn Subset for alpha = 0.05
JenisGl ulam Tukey HSD
a
N
1
GC
5
1267.0000
GA
5
1332.2000
GB
5
1343.6000
Sig.
.310
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000.
SylvatestDuo®
ONEWAY usn BY JenisGlulam /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=TUKEY BONFERRONI ALPHA(0.05).
Homogeneous Subsets usn Subset for alpha = 0.05
JenisGl ulam Tukey HSD
a
N
1
GC
5
1523.8000
GB
5
1578.4000
GA
5
1743.4000
Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000.
.132