mechanical dan physical properties kayu rambung - USU-IR

MECHANICAL DAN PHYSICAL PROPERTIES
KAYU RAMBUNG SEBELUM DAN SESUDAH
PENGAWETAN SESUAI DENGAN SNI NO. 03
TAHUN 2002
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat
dalam menempuh Colloqium Doctum / Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
SININTIA ARISSA
12 0404 086
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Kayu merupakan bahan bangunan yang mudah diperoleh dan relative murah. Namun,
dalam hal ini tidak semua kayu memiliki keawetan yang baik. Bahkan, sebagian besar jenis kayu
yang ada tidak mempunyai keawetan seperti yang dikehendaki. Salah satu langkah yang dapat
diambil adalah melalui pengawetan. Pengawetan kayu ini bertujuan untuk memperpanjang umur
pakai, dengan demikian mengurangi biaya akhir dalam produk dan menghindari penggantian
yang terlalu sering dalam konstruksi yang menggunakan kayu tersebut.
Pada penelitian ini, kayu yang digunakan adalah kayu rambung. Kayu rambung tersebut
akan dibentuk sesuai dengan ketentuan benda uji Standar Nasional Indonesia (SNI) no. 03 tahun
2002. Kayu yang sudah dibentuk lalu diawetkan menggunakan bahan pengawet Asam Borat
dengan konsentrasi 10 %. Kayu yang tidak mengalami pengawetan dan yang mengalami
pengawetan diuji Physical Properties dan Mechanical Propertiesnya menggunakan acuan Standar
Nasional Indonesia (SNI) no. 03 Tahun 2002.
Dari hasil penelitian didapat bahwa kayu rambung tanpa mengalami pengawetan terletak
pada kelas kuat II dengan kadar air 10,434 %, berat jenis 0,675 gr/mm 3, penyusutan 5,237 %,
kuat tekan sejajar serat 42,899 Mpa, kuat tekan tegak lurus serat 8,857 Mpa, kuat tarik sejajar
serat 63,577 Mpa, kuat tarik tegak lurus serat 1,825 Mpa, kuat geser 4,717 Mpa dan kuat lentur
109,815 Mpa. Sementara kayu rambung yag mengalami pengawetan terletak pada kelas kuat I
dengan kadar air 18,053 %, berat jenis 0,914 gr/mm3, penyusutan 6,562 %, kuat tekan sejajar
serat 45,516 Mpa, kuat tekan tegak lurus serat 9,031 Mpa, kuat tarik sejajar serat 73,142 Mpa,
kuat tarik tegak lurus serat 1,871 Mpa, kuat geser 7,219 Mpa dan kuat lentur 131,999 Mpa.
Keywords : Kayu Rambung, SNI no. 03 tahun 2002, Physical Properties, Mechanical Properties.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-Nya,
serta dukungan dari berbagai pihak, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan
baik. Sholawat dan Salam tidak lupa saya curahkan kepada Allah SWT yang telah membawa kita
menuju alam yang terang benderang akan ilmu pengetahuan seperti saat ini.
Tugas Akhir ini berjudul “MECHANICAL DAN PHYSICAL PROPERTIES KAYU
RAMBUNG SEBELUM DAN SESUDAH PENGAWETAN SESUAI DENGAN SNI NO. 03
TAHUN 2002”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat menempuh jenjang
pendidikan Strata Satu (S-1) pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
Untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, tentunya tidak dapat terlepas dari segala
hambatan dan rintangan, namun berkat bantuan moril maupun materil dari berbagai pihak serta
dukungan dan saran dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan
baik. Untuk tidak berlebihan kiranya dalam kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
begitu banyak ilmu yang tak ternilai harganya serta masukan-masukan, tenaga, pikiran
yang dapat membimbing saya sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
2. Bapak Agung Handana, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah membantu saya dalam
mencari bahan-bahan pengujian sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai.
ii
Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak/Ibu Dosen Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara, yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang bermanfaat selama saya
menempuh pendidikan di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
6. Bapak/Ibu Staf TU Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara, yang telah memberikan bantuan dalam proses administrasi selama saya menempuh
pendidikan di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
7. Terkhusus kepada keluarga Penulis, Papa dan Mama, Sentot Hadi Wijaya dan Jun
Helminda,
yang tidak pernah lelah berdoa, memberikan semua yang terbaik, kasih
sayang yang tak terhingga dan untuk kakak dan adik yang selalu mendukung.
8. Terima kasih kepada Prasetyo Ramadhan sebagai seseorang yang juga memberikan
semangat dan motivasi serta bantuan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas
akhir ini.
9. Terimakasih untuk teman-teman yang selalu membantu dan mendukung penyelesaian
Tugas Akhir ini, Anshar, Iqbal Abidin, Nirwan, Fadel, Aulia, Beby, Vany, Novia, Hafni,
George, Tama, Titi, Tia, dan untuk stambuk 2012 yang tidak bisa disebutkan satupersatu.
iii
Universitas Sumatera Utara
10. Abang dan Kakak mahasiswa stambuk 2011 dan 2009 yang telah banyak membantu
memberikan informasi maupun memberikan dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
11. Adik-adik mahasiswa stambuk 2013, Alby, Juanda, Soraya, juga adik-adik mahasiswa
stambuk 2015, Arifa, Amirah, Maulida, Ayu, Anna, Zulhelmi, Aulia, yang telah banyak
membantu memberikan dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
12. Penanggung jawab Laboratorium Sifat Mekanika Kayu Fakultas Kehutanan Universitas
Sumatera Utara, Roby, yang telah banyak membantu proses pengujian kayu sehingga
Tugas Akhir ini dapat selesai.
13. Penanggung Jawab Laboratorium Struktur Politeknik Negeri Medan, Afdhal, yang telah
membantu proses pengujian kayu sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai.
Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga saya
mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menambah pengetahuan dan wawasan
saya di masa depan.
Akhirnya saya berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi saya dan rekan-rekan
serta adik-adik di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK……………………………………………………………………………………….. i
KATA PENGANTAR…………………………………………………………………………...ii
DAFTAR ISI……………………………………………………………………………………..v
DAFTAR TABEL……………………………………………………………………………….ix
DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………………………….xi
DAFTAR SIMBOL……………………………………………………………………………..xii
DAFTAR ISTILAH……………………………………………………………………………xiv
BAB I
PENDAHULUAN………………………………………………………………..1
1.1 Latar Belakang………………………………………………………………..1
1.2 Perumusan Masalah…………………………………………………………..3
1.3 Tujuan Penelitian……………………………………………………………..4
1.4 Manfaat Penelitian……………………………………………………………4
1.5 Batasan Masalah……………………………………………………………...5
1.6 Metode Penelitian…………………………………………………………….5
Universitas Sumatera Utara
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA………………………………………………………...8
2.1 Umum………………………………………………………………………...8
2.1.1 Kulit Kayu…………………………………………………………..9
2.1.2 Kambium……………………………………………………………9
2.1.3 Kayu………………………………………………………………...9
2.1.4 Hati Kayu………………………………………………………….10
2.1.5 Lingkaran Tahun…………………………………………………..10
2.1.6 Jari-Jari Kayu……………………………………………………...11
2.2 Sifat-Sifat Umum Kayu……………………………………………………..11
2.2.1 Sifat Fisik Kayu…………………………………………………...12
2.2.2 Sifat Mekanik Kayu……………………………………………….20
2.2.3 Sifat Kimia………………………………………………………...24
2.3 Kayu Rambung……………………………………………………………...27
2.4 Pengawetan Kayu……………………………………………………………28
2.4.1 Prinsip-Prinsip dalam Pengawetan Kayu………………………….29
2.4.2 Macam-Macam Pengawetan Kayu………………………………..29
Universitas Sumatera Utara
2.4.3 Bahan Pengawet…………………………………………………...30
2.4.4 Bahan Pengawet yang Dipakai……………………………………32
2.4.5 Teknik Pengawetan Kayu…………………………………………33
2.4.5.1 Menyiapkan Kayu yang Akan Diawetkan………………33
2.4.5.2 Cara Pengawetan………………………………………...34
2.4.6 Keuntungan dan Kerugian Metode Pengawetan…………………..35
2.4.7 Hal-Hal yang Perlu Diperhatikan Pada Akhir Pengawetan……….35
BAB III
METODE PENELITIAN……………………………………………………...37
3.1 Persiapan Penelitian…………………………………………………………37
3.2 Pelaksanaan Pengawetan……………………………………………………37
3.3 Pelaksanaan Pengujian………………………………………………………39
3.3.1 Pengujian Kadar Air Kayu………………………………………...39
3.3.2 Pengujian Berat Jenis Kayu……………………………………….40
3.3.3 Pengujian Susut Radial dan Tangensial…………………………...42
3.3.4 Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu………………………...43
3.3.5 Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat Kayu…………………..44
3.3.6 Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu…………………………45
Universitas Sumatera Utara
3.3.7 Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat Kayu…………………...46
3.3.8 Pengujian Kuat Lentur Kayu……………………………………...47
3.3.9 Pengujian Kuat Geser Kayu……………………………………….48
BAB IV
ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN…………………………………….50
4.1 Hasil Penelitian……………………………………………………………...50
4.1.1 Hasil Pengujian Physical Properties Kayu………………………..50
4.1.1.1 Hasil Pengujian Berat Jenis……………………………..50
4.1.1.2 Hasil Pengujian Kadar Air………………………………51
4.1.1.3 Hasil Pengujian Susut…………………………………...53
4.1.2 Hasil Pengujian Mechanical Properties Kayu……………………..54
4.1.2.1 Hasil Pengujian Kuat Tarik Sejajar……………………...54
4.1.2.2 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus……………….56
4.1.2.3 Hasil Pengujian Kuat Lentur…………………………….57
4.1.2.4 Hasil Pengujian Kuat Geser……………………………..60
4.1.2.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar…………………….61
4.1.2.6 Hasil Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus………………62
4.1.3 Modulus Elastisitas Berdasarkan Hasil Tes Mesin Tensilon…….. 63
Universitas Sumatera Utara
4.1.4 Modulus Elastisitas Lentur Kayu Berdasarkan Berat Jenis Kayu...63
4.1.5 Pengaruh Asam Borat pada Kekuatan Kayu………………………64
4.1.6 Kesimpulan Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties..66
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN………………………………………………....67
5.1 Kesimpulan………………………………………………………………….67
5.2 Saran………………………………………………………………………...68
LAMPIRAN FOTO…………………………………………………………………………...xiii
LAMPIRAN GRAFIK………………………………………………………………………...xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
BAB 1
Tabel 1.1
Sifat Fisik dan Mekanis Kayu……………………………………………………..2
BAB 2
Tabel 2.1. Kelas Awet Kayu…………………………………………………………………….13
Tabel 2.2 Kelas Kuat Kayu……………………………………………………………………..24
BAB 3
Tidak terdapat tabel.
BAB 4
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Berat Jenis Kayu Sebelum Pengawetan…………………………….50
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Berat Jenis Kayu Setelah Pengawetan……………………………...50
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kadar Air Kayu Sebelum Pengawetan……………………………..52
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kadar Air Kayu Setelah Pengawetan………………………………52
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Susut Kayu Sebelum Pengawetan………………………………….53
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Susut Kayu Setelah Pengawetan……………………………………54
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu Sebelum Pengawetan………………55
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu Setelah Pengawetan………………..55
ix
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat Kayu Sebelum Pengawetan………..56
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat Kayu Setelah Pengawetan………...57
Tabel 4.11 Hasil Pengujian Kuat Lentur Kayu Sebelum Pengawetan………………………….58
Tabel 4.12 Hasil Pengujian Kuat Lentur Kayu Setelah Pengawetan…………………………...58
Tabel 4.13 Hasil Pengujian Kuat Geser Kayu Sebelum Pengawetan…………………………..60
Tabel 4.14 Hasil Pengujian Kuat Geser Kayu Setelah Pengawetan……………………………61
Tabel 4.15 Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu Sebelum Pengawetan……………62
Tabel 4.16 Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu Setelah Pengawetan……………..62
Tabel 4.17 Hasil Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat Kayu Sebelum Pengawetan……...63
Tabel 4.18 Hasil Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat Kayu Setelah Pengawetan……….63
Tabel 4.19 Modulus Elastisitas Kayu Sebelum Pengawetan…………………………………...64
Tabel 4.20 Modulus Elastisitas Kayu Setelah Pengawetan……………………………………..64
Tabel 4.21 Rangkuman Penelitian Physical dan Mechanical Properties……………………….66
BAB 5
Tidak terdapat tabel.
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
BAB I
Gambar 1.1 Sample Penelitian………………………………………………………………….7
BAB II
Gambar 2.1 Bagian-bagian Kayu……………………………………………………………….8
BAB III
Gambar 3.1 Sample Pengujian Kadar Air Kayu………………………………………………39
Gambar 3.2 Sample Pengujian Berat Jenis Kayu……………………………………………..41
Gambar 3.3 Sample Pengujian Penyusutan Kayu…………………………………………….42
Gambar 3.4 Sample Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu………………..………….….43
Gambar 3.5 Sample Pengujian Kuat Tekan Tegak Lurus Serat Kayu………………………...44
Gambar 3.6
Sample Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu……………………………………….45
Gambar 3.7
Sample Pengujian Kuat Tarik Tegak Lurus Serat Kayu…………………………………46
Gambar 3.8 Sample Pengujian Kuat Lentur Kayu……………………………………………47
Gambar 3.9 Sample Pengujian Kuat Geser Kayu……………………………………………..48
BAB IV
Tidak terdapat gambar.
BAB V
Tidak terdapat gambar.
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
1. Sifat Fisik Kayu
BJ
adalah berat jenis, gr/mm3
Ka
adalah kadar air
°C
adalah suhu dalam celcius
2. Sifat Kimia Kayu
°LU
adalah derajat lintang utara
°LS
adalah derajat lintang selatan
Dpl
adalah singkatan dari di atas permukaan laut
3. Pengawetan Kayu
pH
adalah tingkat keasaman
4. Penelitian Kayu
BA
adalah berat awal benda uji sebelum mengalami pengeringan, gr
BKO
adalah berat benda uji setelah mengalami pengeringan, gr
L
adalah panjang kayu, mm
B
adalah lebar kayu, mm
H
adalah tinggi kayu, mm
DA
adalah dimensi awal kayu sebelum mengalami pengeringan, mm3
DKO
adalah dimensi kayu setelah mengalami pengeringan, mm3
P
adalah beban maksimum yang bekerja pada kayu, N
fc
adalah kuat tekan kayu, N/mm2
ft
adalah kuat tarik kayu, N/mm2
fp
adalah kuat lentur kayu, N/mm2
fss
adalah kuat geser kayu, N/mm2
xii
Universitas Sumatera Utara
5. Hasil Penelitian
SD
adalah standar deviasi
Ew
adalah modulus elastisitas estimasi berdasarkan berat jenis kayu pada kadar air 15 %
G
adalah berat jenis kayu pada kadar air 15 %, gr/mm3
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISTILAH
Absorpsi atau penyerapan, dalam kimia, adalah suatu fenomena fisik atau kimiawi atau suatu
proses sewaktu atom, molekul, atau ion memasuki suatu fase limbak (bulk) lain yang bisa berupa
gas, cairan, ataupun padatan
Anatomi adalah ilmu yang mempelajari struktur tubuh (manusia) dengan cara menguraikan
tubuh (manusia) menjadi bagian yang lebih kecil kebagian yang paling kecil, dengan cara
memotong atau megiris tubuh (manusia) kemudian diangkat, dipelajari, dan diperiksa
menggunakan mikroskop.
Anisotropi menyatakan situasi bagi sifat-sifat yang berbeda secara sistematik, tergantung pada
arah.
Baji adalah suatu pesawat sederhana, secara teknis terdiri dari dua bidang miring, yang
digunakan untuk memisahkan dua objek, atau bagian-bagian objek, dengan penerapan gaya,
tegak lurus terhadap permukaan miring, yang dihasilkan oleh pengubahan gaya yang diberikan
pada bagian ujung yang lebar.
Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian
berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah.
Hablur adalah suatu padatan yang atom, molekul, atau ion penyusunnya terkemas secara teratur
dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi.
Hemiselulosa adalah polisakarida pada dinding sel tanaman yang larut dalam alkali dan menyatu
dengan selulosa.
Jaringan meristem adalah jaringan yang sel-selnya bersifat embrional yang mampu terus
menerus membelah diri menambah jumlah sel tubuh.
Kayu balsa adalah kayu dari pohon balsa, tumbuhan asli dari Amerika Selatan, Ochroma
pyramidale. Saat ini produsen terbesar kayu balsa berasal dari Equador, Papua Nugini, dan
Indonesia.
Kayu gubal adalah bagian kayu yang masih muda terdiri dari sel-sel yang masih hidup, terletak
di sebelah dalam kambium dan berfungsi sebagai penyalur cairan dan tempat penimbunan zat-zat
makanan.
Kayu teras adalah kayu yamg terdiri dari sel-sel yang dibentuk melalui perubahan-perubahan
hidup pada lingkaran kayu gbal bagian dalam, disebabkan terhentinya fungsi sebagai penyalur
cairan dan lain-lain proses kehidupan.
Universitas Sumatera Utara
Kiln adalah ruang termal terisolasi, atau oven, di mana rezim suhu terkontrol diproduksi.
Penggunaan meliputi pengerasan, terbakar atau pengeringan bahan.
Lamela adalah plat tipis, yang biasa berjumlah banyak yang saling berdekatan, pada hewan.
Lateks adalah suatu istilah yang dipakai untuk menyebut getah yang dikeluarkan oleh pohon
karet.
Lignin atau zat kayu adalah salah satu zat komponen penyusun tumbuhan. Lignin berfungsi
sebagai bahan pengikat komponen penyusun lainnya, sehingga suatu pohon bisa berdiri tegak
(seperti semen pada sebuah batang beton).
Manometer adalah alat yang berfungsi untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup.
Mikrofibril adalah suatu unit dasar dari dinding sel yang terdiri dari selulosa.
MOE (Modulus Elastisitas) adalah angka yang digunakan untuk mengukur objek atau ketahanan
bahan untuk mengalami deformasi elastis ketika gaya diterapkan pada benda itu.
MOR (Modulus Patah) adalah sifat mekanis kayu yang berhubungan dengan kekuatan kayu
yaitu ukuran kemampuan kayu atau gaya luar yang bekerja padanya sampai maksimal dan
cenderung merubah bentuk dan ukuran kayu tersebut.
Nisbi yaitu perbandingan jumlah uap air di udara dengan yang terkandung di udara pada suhu
yang sama.
Phenol atau asam karbolat atau benzenol adalah zat kristal tak berwarna yang memiliki bau
khas. Kegunaan phenol antara lain sebagai antiseptic dan sebagai obat-obatan.
PKKI adalah singkatan dari Perencanaan Konstruksi Kayu Indonesia.
Selulosa merupakan komponen struktural utama dinding sel dari tanaman hijau.
Simetri radial yaitu hewan yang apabila tubuhnya dibagi 2 melalui pusatnya dari arah manapun
diperoleh bentuk dan ukuran yang sama.
SNI adalah singkatan dari Standar Nasional Indonesia.
Tilosis adalah benda yang tampak dengan bantuan lup atau mikroskop seperti gelembung
mengkilap yang menyumbat pembuluh. Isi pembuluh dapat pula berupa endapan yang berwarna
putih, coklat, kuning atau hitam, tetapi tidak mengkilap.
Zat ekstraktif adalah komponen non-struktural pada kayu dan kulit tanaman terutama berupa
bahan organik yang terdapat pada lumen dan sebagian pada dinding sel.
Universitas Sumatera Utara