## TELSINAS

## PERBANDINGAN KEKUATAN TEKAN SEJAJAR SERAT TERHADAP KEKUATAN TEKAN TEGAK LURUS SERAT PADA KAYU MAHONI
(SWIETENIA MAHAGONI)
Astuti Masdar
Program Studi Teknik Sipil, Sekolah Timggi Teknologi Payakumbuh, Jln Khatib Sulaiman, Payakumbuh, Indonesia email: astuti_masdar@yahoo.com
Abstract : The information about the behavior of the material is indispensable as the decision on construction material to produce a design that is strength, economical and have a serviceability limit state requirements. In the construction that  using natural materials such as timber, loading position to the fiber of wood greatly influence the behavior of the material. In granting the compressive force, the material receives a compressive force parallel to the fiber will have different behavior with material that receives the compressive force perpendicular fiber of wood. In this research, testing of compressive strength have been done on S wietenia Mahagoni. The standard test used is the standard ASTM D143-2002: Standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber: Annual Book of ASTM standard 4:10 Vol. The test results showed that the average compressive strength parallel and perpendicular fibers each fiber is 26.76 MPa and 12.37 MPa, so as it can be concluded that the comparison of the compressive strength of parallel fibers and perpendicular  fiber is 1: 0.46 or compressive forces of perpendicular fibers on the mahogany approximately half of the compressive strength parallel to the fiber. This can be taken into consideration in the design process on timber construction.
Keywords: behaviour, wood, compressive strength, parallel fibers, perpendicular fibers

## PENDAHULUAN
Kayu  merupakan  bahan  yang  bersifat higroskopis, yaitu dapat meyerap atau melepaskan kadar air (kelembapan) sebagai akibat perubahan kelembapan dan suhu udara disekelilingnya. Kayu tersusun  dari  sel-sel  yang  memiliki  tipe bermacam-macam  dan  susunan  dinding  selnya terdiri  dari  senyawa  kimia  berupa  selulosa  dan hemi selulosa serta lignin (Madison, 1999). Sifat fisik  dan  sifat  mekanik  kayu  sangat  diperlukan dalam sebuah desain konstruksi kayu. Sifat fisik kayu diantaranya adalah kerapatan dan kadar air. Sifat  mekanik  kayu  meliputi  kuat  tekan  sejajar serat, kuat tekan tegak lurus serat, kuat tarik tegak lurus,  kuat  geser,  kuat  lentur  (MOR),  modulus elastisitas  (MOE),  kuat  tumpu  sejajar  serat  dan kuat tumpu tegak lurus serat. Sifat mekanik kayu diperoleh  dengan  penelitian  eksperimental  di laboratorium.
Pengujian  sifat  fisik  kayu  mahoni  telah dilakukan  oleh  (Masdar)  2015.  Hasil  pengujian menunjukkan bahwa kerapan kayu mahoni adalah 0,56  gr/cm 3 pada  kadar  air  sekitar  12%. Berdasarkan sifat mekanik kayu, pemakaian kayu
sebagai  bahan  konstruksi  dapat  dioptimumkan karena  dapat  melalui  sifat  mekanik  dapat diketahui  keunggulan  dari  material  tersebut disamping  kelemahannya  (Masdar,  2014). Dengan  mengetahui  keunggulan  dari  material konstruksi maka dapat direncanakan kegunaannya berdasarkan kebutuhan dalam pendayagunaannya sebagai  bahan  konstruksi.  Sedangkan  dengan mengetahui  kelemahannya  dapat  dicari  solusi serta  cara  mengatasinya  dengan  melakukan penelitikan dan tindakan lebih lanjut.
Arah  dan  titik  pembebanan  pada konstruksi  kayu  mempengaruhi  kekuatan  dari konstruksi tersebut. Kekuatan tekan kayu dengan pembebanan  searah  serat  selalu  lebih  besar daripada  kekuatan  tekan  tegak  lurus  serat. Kekuatan tekan sejajar serat kayu dan tegak lurus serat  kayu  merupakan  sifat  mekanik  kayu  yang sangat diperlukan dalam perencanaan komponen struktur  kayu  seperti  perencanaan  komponen struktur tekan. Perbedaan nilai kuat tekan sejajar dan kuat tekan tegak lurus serat disebabkan kayu kayu merupakan material alami yang mempunyai kekuatan yang berbeda tergantung arah seratnya.

## TELSINAS
Pada  material  alami  orientasi  sumbu sejajar  serat  mengikuti  ketinggian  dari  tanaman atau  pohon.  Sementara  itu  pertumbuhan membentuk  sel  kearah  melingkar  mengikuti cincin  tahunan  menjadikan  perbedaan  perilaku dalam  sifat  sejajar  dengan  panjang  sumbu  dan tegak  lurus  terhadap  sumbu  sehingga  membuat bahan  bersifat  anisotropik.  Sifat  mekanik  kayu seperti kuat tekan berbeda pada arah longitudinal, radial dan tangensial. Perbedaan antara arah radial dan  tangensial  telah  menghasilkan  bahan  yang diklasifikasikan sebagai bahan radial orthotropik. Arah  longitudinal  merupakan  arah  sejajar  serat, radial  merupakan  arah  normal  terhadap  cincin pertumbuhan dan tangensial merupakan persinggungan dengan cincin pertumbuhan.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui  sejauh  mana  perbedaan  antara kekuatan  tekan  sejajar  serat  terhadap  kuat  tekan searah  serat  pada  Kayu  Mahoni (Swietenia Mahagoni) .  Dari  penelitian  ini  diharapkan diketahui  rasio  kekuatan  tekan  sejajar  serat terhadap  kekuatan  tekan  tegak  lurus  serat  yang nantinya  dapat  dijadikan  referensi  pada perencanaan  struktur  kayu  terutama  komponen struktur  tekan  maupun  komponen  struktur  yang mengalami lentur.

## KEKUATAN TEKAN KAYU
Kekuatan tekan adalah kekuatan maksimum yang dapat dicapai kayu  dimana pada kayu  terjadi  kegagalan  tekan.  Pengujian  kuat tekan tegak lurus serat kayu diberikan dengan cara memberikan  beban  dalam  arah  yang  tegak  lurus atau  membentuk  sudut  90 o terhadap  serat  kayu sedangkan kekuatan tekan sejajar serat diberikan dengan cara memberikan beban dalam arah yang tegak  lurus  atau  membentuk  sudut  0 o terhadap serat kayu. Kekuatan tekan sejajar serat kayu lebih tinggi  dari  kekuatan  tekan  tegak  lurus  kayu. Berdasarkan ASTM D143-2002 ditentukan untuk pengujian kekuatan tekan sejajar serat kayu dibuat dengan  ukuran  50mm  x  50mm  x  200mm sedangkan untuk kekuatan tekan tegak lurus serat kayu  dibuat  dengan  ukuran  50mm  x  50mm  x 150mm.  Kekuatan  kayu  untuk  menahan  gaya tekan  tergantung  pada  arah  serat  kayu  terhadap gaya  yang  diberikan  dan  dapat  dihitung  dengan Persamaan 1.
A F ult ult   .................................  1)
dengan 𝜎 adalah tegangan tekan ultimit dalam MPa atau N/mm 2 ; 𝐹 adalah beban maksimum dalam  N  dan  A  adalah  luas  bidang  tekan  yaitu 250mm 2 .
Pengujian  kuat  tekan  kayu    beban  yang  bekerja diberikan  melalui metal bearing plate dengan ukuran  50mm  x  50mm.  Ukuran  benda  uji  kuat tekan sejajar serat dan kuat tekan tegak lurus serat disajikan pada Gambar1.
Gambar 1. Benda uji kuat tekan kayu
Untuk  mengetahui  deformasi  yang  terjadi  pada benda  uji  kuat  tekan  kayu    seperti  pada  terlihat pada  Gambar  digunakan  LVDT  pada  benda  uji selama pengujian.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan secara eksperimental  yang  dilakukan  di  Laboratorium berdasarkan ASTM D143-2002: Standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber : Annual Book of ASTM  standart Vol 04.10. Bahan yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  kayu mahoni  (S wietenia Mahagoni). Pengujian  kuat tekan  dilakukan  menggunakan  alat Flexural Testing Machine (FTM)  berkapasitas  10  ton. Pembebanan  diberikan  sampai  mencapai  beban maksimum.  Benda  uji  dan  pengujian kekuatan tekan tegak lurus dan sejajar serat kayu disajikan pada Gambar 2 dan Gambar 3.
(a) Tekan //serat (dalam mm) 5 0 50 200 (b) Tekan ⊥ serat (dalam mm) 15 0 5 0 50

## Jurnal Ilmiah
(a) benda uji (a) Pengujian Gambar 2. Benda uji dan pengujian        kuat tarik tegak lurus serat
Gambar 3. Pengujian kuat tarik sejajar serat Pengujian  kuat  tekan  tegak  lurus  dan  sejajar terhadap  serat  kayu  sebagaimana  yang  disajikan pada  Gambar  2  dan  3    (berdasarkan  standar ASTM D143-2002) dilakukan dengan kecepatan pembebanan sebesar 0,6 mm/menit.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  hasil  pengujian  dan  identifikasi kerusakan  pada  benda  uji  kuat  tekan  sejajar serat dan kuat tarik sejajar serat ditunjukkan pada  Tabel  1,  Gambar  4,  5  dan  Gambar  6. Beban maksimum yang ditetapkan dari hasil pengujian  tekan  tegak  lurus  serat  pada  kayu diambil  saat  benda  uji  mengalami  lendutan sebesar 10% dari tinggi benda uji yaitu sekitar 5 mm.
Tabel 1. Hasil pengujian kuat tekan kayu
Pengujian σ prop Maks (MPa) σ prop Rerata (MPa) Deviasi Standar Koefisien varian (C.O.V) (%) Tekan ┴serat 16,52 12,37 1,07 17,95 Tekan // terat 26,80 25,5 1,80 7,06
Gambar 4.  Grafik hasil pengujian kuat tekan tegak lurus serat  kayu mahoni
Gambar 5. Grafik hasil pengujian kuat tekan sejajar serat  kayu mahoni 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 T e gan gan ( MP a) Regangan 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 Tegan gan ( MP a) Regangan

## Jurnal Ilmiah TELSINAS
(a) Kuat tekan tegak lurus serat
(b) Kuat tekan sejajar serat
Gambar 6. Kerusakan pada benda uji kuat tekan kayu mahoni
Berdasarkan  grafik  hasil  pengujian  kuat  tekan tegak  lurus  serat    kayu  mahoni  yang  disajikan pada Gambar 4. didapatkan rata-rata nilai σ prop dan ɛ prop masing-masing  sebesar  12,37  MPa  dan 0,0504  sedangkan  berdasarkan  grafik  hasil pengujian  kuat  tekan  tegak  lurus  serat    kayu mahoni yang disajikan pada Gambar 5 didapatkan rata-rata  nilai  σ prop dan  ɛ prop masing-masing sebesar 25,5 MPa dan 0,0154. Modulus elastisitas benda uji kuat tekan tegak lurus dan sejajar serat masing-masing  adalah  sebesar  253,1  MPa  dan 1652,8 MPa.
Perilaku  kerusakan  pada  masing-masing benda  uji  kuat  tekan  tegak  lurus  serat  dan  kuat tekan  sejajar  serat  disajikan  pada  Gambar  6. Beban  maksimum  pada  pengujian  kuat  tekan tegak  lurus  serat  terus  meningkat  pada  kondisi pasca  elastis  seperti  yang  disajikan  oleh  grafik pengujian  kuat  tekan  tegak  lurus  serat    kayu mahoni pada Gambar 6 (a). Peningkatan beban ini terus  berlanjut  walaupun  pada  benda  uji  telah terjadi kerusakan berupa pecah searah horizontal seperti yang terlihat pada benda uji TK┴2  pada Gambar 6 (b). Reaksi perlawanan terhadap beban searah tegak lurus serat terus terjadi pada benda uji seiring dengan peningkatan beban pasca elastis sehingga  benda  uji  menjadi  mampat.  Model kegagalan  yang  terjadi  pada  benda  uji  tekan sejajar serat adalah berupa pecahnya benda uji dan terjadi perpendekan pada benda uji sebagai akibat mampatnya benda uji searah serat

## KESIMPULAN
Kekuatan  tekan  maksimum  tekan  tegak lurus  serat  dan  tekan  sejajar  serat  kayu  mahoni yang  didapatkan  pada  hasil  pengujian  masing- masing  adalah  16,52  MPa  dan  26,8  MPa. Sementara  itu  kekuatan  tekan  proposional  tekan tegak  lurus  serat  dan  tarik  tegak  lurus  serat masing-masing adalah 12,37 MPa dan 25,5 MPa yang  menghasilkan  modulus  elastisitas  masing- masing  sebesar  253,1  MPa  dan  1652,8  MPa. Berdasarkan  hasil  pengujian  kuat  tekan  sejajar serat dan kuat tarik sejajar serat diketahu bambu perbandingan  atau  rasio  kekuatan  tekan  sejajar serat  terhadap  kekuatan  tekan  tegak  lurus  serat adalah 1 : 0,46. Hasil ini menunjukkan kekuatan tekan tegak lurus serat adalah sekitar setelah dari kekuatan tekan sejajar serat. Hal ini bisa dijadikan referensi  dalam  mendesain  komponen  struktur yang  menggunakan  kayu  mahoni  sebagai  bahan konstruksi.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terima kasih atas pendanaan penelitian ini oleh Kementrian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi  (Kemenristekdikti)  melalui  DIPA  DP2M Kementrian  Pendidikan  dan  Kebudayaan  Tahun 2015  Nomor  SP-023.04.1.673453/  dan  juga semua  pihak-pihak  yang  telah  membantu terlaksananya penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
American  Society  for  Testing  and  Materials. 2002, Standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber , Annual Book of  ASTM  Standart  D143-2002.  Vol 04.10, Philadelphia, PA, USA
Madison, 1999, Wood as an Engineering Material, General technical report FPL, GTR-113: Pages 10.1-10.31, USDA Forest Service.
Masdar  A,  Suhendro  B,  Siswosukarto  S  and Sulistyo.  2015.  The  Study  of  Wooden Clamp  for  Strengthening  Bamboo  Truss Structures. Jurnal Teknologi (Sciences and enginnering) 72(4): 97-103
Masdar A, Noviarti. 2014. Pengaruh Pengelemen terhadap Kuat Tumpu Kayu Mahoni , Prosiding  Seminar  Nasional  SPI,  ITP, Padang