Laporan Praktikum Kayu

MODUL III KAYU

LAPORAN PRAKTIKUM REKAYASA BAHAN

KAYU | 2015

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI .................................................................................................................................... i DAFTAR TABEL ..................................................................................... ..................................... iii DAFTAR GAMBAR ............................................. ..................................................... ......................................................................... .................... iii DAFTAR GRAFIK ............................................................................................ ............................ iii

BAB I - PENDAHULUAN - PENDAHULUAN KAYU ............................................................................................... 1

1.1

Latar Belakang dan Rumusan Masalah ............................................................................ 1

1.1.1

Latar Belakang ........................................................................................................... 1

1.1.2

Rumusan Masalah ...................................................................................................... 2

1.2

Tujuan dan Manfaat Praktikum ........................................................................................ 2

1.2.1

Tujuan Praktikum ....................................................................................................... 2

1.2.2

Manfaat Praktikum ...................................................... ..................................................................................................... ............................................... 2

1.3

Metodologi Praktikum ...................................................................................................... 3

BAB II - PEMERIKSAAN - PEMERIKSAAN KADAR AIR KAYU .................................................... ....................................................................... ................... 4

2.1

Dasar Teori ....................................................................................................................... 4

2.2

Tujuan ............................................................................................................................... 5

2.3

Peralatan dan Bahan .................................................. ..................................................... ........................................................ ... 5

2.4

Prosedur Praktikum ................................................... ..................................................... ........................................................ ... 6

2.5

Data Praktikum ................................................................................................................. 6

2.6

Perhitungan dan Pengolahan Data .................................................................................... 6

2.7

Analisis ............................................................................................................................. 7

2.8

Kesimpulan ....................................................................................................................... 7

BAB III - UJI - UJI KUAT TEKAN DAN LENTUR KAYU .................................................. ............ 8

3.1

Dasar Teori ....................................................................................................................... 8

3.2

Tujuan ............................................................................................................................... 9

3.3

Peralatan dan Bahan .................................................. ..................................................... ........................................................ ... 9

3.3.1

Uji Kuat Tekan Kayu .................................................. ............................................... 9

Asisten: Marcella Suta/15012106

Kelompok 22 |

i


3.3.2 3.4

KAYU | 2015

Uji Kuat Lentur Kayu .................................................. ............................................. 10

Prosedur Praktikum ................................................... ...................................................... 10

3.4.1

Prosedur Uji Kuat Tekan Kayu ................................................................................ 10

3.4.2

Prosedur Uji Kuat Lentur Kayu ............................................................................... 11

3.5

Data Praktikum ............................................................................................................... 11

3.5.1

Uji Kuat Tekan Kayu .................................................. ............................................. 11

3.5.2

Uji Kuat Lentur Kayu Kering............................................... .................................... 12

3.5.3

Uji Kuat Lentur Kayu Basah ................................................ .................................... 13

3.6

Perhitungan dan Pengolahan Data .................................................................................. 14

3.6.1

Perhitungan Uji Kuat Tekan Kayu ................................................ ........................... 14

3.6.2

Perhitungan Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas Lentur Kayu.............................. 14

3.7

Analisis ........................................................................................................................... 16

3.7.1

Uji Kuat Tekan Kayu .................................................. ............................................. 16

3.7.2

Uji Kuat Lentur Kayu .................................................. ............................................. 17

3.8

Kesimpulan ..................................................................................................................... 17

BAB IV - KESIMPULAN ........................................................................................................... 18

4.1

Kesimpulan ..................................................................................................................... 18

4.2

Saran ............................................................................................................................... 18


Kelompok 22 | ii


KAYU | 2015

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pembacaan Timbangan Minimum untuk Beberapa Tingkat Ketelitian

6

Tabel 2.2 Data Massa Kayu Sebelum dan Sesudah Dioven

7

……………….

……………………………………...

Tabel 3.1 Data Uji Kuat Tekan Kayu Sejajar dan Tegak Lurus Serat

13

Tabel 3.2 Data Uji Kuat Lentur Kayu Kering

14

Tabel 3.3 Data Uji Lentur Kayu Basah

14

………………………….

…………………………………………………..

…………………………………………………………

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Diagram Alir Metodologi Praktikum Modul Kayu

4

…………………………………

Gambar 2.1 Arah Sifat Anisotropik Kayu: Arah Radial (R), Arah Tangensial (T), dan

Arah Longitudinal (L)

………………………………………………………………

6

Gambar 3.1 Hasil Pengujian (kiri) dan Proses Pengujian (kanan) Kuat Tekan Kayu

Tegak Lurus Serat

12

…………………………………………………………………

Gambar 3.2 Proses Pengujian Kuat Tekan Kayu Sejajar Serat (kiri) dan Bentuk

Keretakannya (kanan)

……………………………………………………………..

Gambar 3.3 Proses Pengujian Kuat Lentur Kayu Kering

………………………………………

13 13

DAFTAR GRAFIK

Grafik 3.1 Kurva Hubungan Beban-Deformasi Kayu Basah

…………………………………...

Grafik 3.2 Kurva Hubungan Beban-Deformasi Kayu Kering

16

17

………………………………….


Kelompok 22 | iii


KAYU | 2015

BAB I PENDAHULUAN KAYU

1.1

Latar Belakang dan Rumusan Masalah

1.1.1 Latar Belakang Struktur kayu merupakan suatu struktur yang elemen susunannya adalah kayu. Dalam perkembangannya, struktur kayu banyak digunakan sebagai alternatif dalam perencanaan pekerjaan-pekerjaan sipil, antara lain rangka kuda-kuda, rangka dan gelagar jembatan, struktur perancah, kolom, dan balok lantai bangunan. Pada dasarnya, kayu merupakan bahan alam yang banyak memiliki kelemahan struktural sehingga pengunaan kayu sebagai bahan struktur perlu memperhatikan sifat-sifat tersebut. Oleh sebab itu, struktur kayu kurang populer dibandingkan dengan beton dan baja. Akibatnya, saat ini terdapat kecenderungan beralihnya peran kayu dari bahan struktur menjadi bahan pemerindah (dekoratif). Namun demikian, pada kondisi tertentu dan daerah tertentu dimana secara ekonomis kayu lebih menguntungkan daripada penggunaan bahan yang lain, peranan kayu sebagai bahan struktur masih digunakan. Sebagai bahan konstruksi, kayu memiliki beberapa keunggulan. Salah satunya adalah sifat kayu yang renewable. Kayu merupakan bahan konstruksi terbarukan (renewable) karena bisa diproduksi kembali secara alami dan kayu tidak akan pernah habis selama laju penebangan kayu setara atau lebih rendah dibandingkan dengan laju produksi kayu. Selain itu, kayu juga merupakan bahan yang mudah dibentuk (machinable), tidak berkarat, dan memiliki nilai estetika yang tinggi. Di sisi lain, kayu juga memiliki kekurangan, yaitu mudah terbakar, dipengaruhi oleh kelembaban dan kadar air, dan dapat mengalami pengeroposan akibat rayap. Dengan segala kelebihan dan kekurangan yang ada pada kayu, pengembangan lebih lanjut merupakan hal yang diperlukan agar mampu memaksimalkan kelebihan kayu dan meminimalkan kekurangan yang ada pada kayu. Kayu memiliki sifat mekanik yang unik. Sifat mekanik kayu yang unik tersebut biasa disebut dengan sifat anisotropik kayu. Sifat anisotropik kayu merupakan sifat kayu yang mempunyai perilaku dan tanggapan beban (memiliki sifat-sifat) yang berbeda jika diuji menurut arah yang berbeda. Akibatnya, tahanan kayu terhadap beban, baik tekan, tarik, maupun geser akan berbeda nilainya jika ditinjau dari arah yang berbeda. Untuk memudahkan pengujian, h anya ada 2 arah yang biasanya ditinjau, yaitu arah sejajar serat dan arah tegak lurus serat. Dengan demikian, sifat mekanik kayu menjadi hal yang menarik untuk ditelusuri lebih jauh.


Kelompok 22 | 1


KAYU | 2015

Dalam dunia teknik sipil, pengetahuan tentang sifat-sifat mekanik suatu bahan yang ingin digunakan untuk konstruksi sangat penting, tak terkecuali kayu. Dengan mengetahui sifat-sifat mekanik maupun fisik kayu, kita dapat memastikan fungsi spesifik struktural dari kayu. Karena kayu masih menjadi alternatif material yang digunakan dalam pelaksanaan konstruksi di lapangan, maka pengetahuan tentang sifat-sifat kayu adalah hal yang perlu diketahui oleh seorang sarjana teknik sipil. Pemahaman tentang kayu tidak akan diperoleh secara maksimal hanya dengan melalui proses kuliah karena pada akhirnya seorang sarjana teknik sipil harus memiliki pengetahuan tentang kondisi aktual pemeriksaan kadar air kayu dan pengujian kuat tekan dan lentur kayu. Akibatnya, diperlukan suatu kegiatan terstruktur yang mampu memberikan gambaran kondisi aktual tersebut. Dalam konteks ini, kegiatan terstruktur tersebut diakomodasi dalam bentuk praktikum. Dengan kata lain, praktikum kayu sangat diperlukan untuk menunjang pemahaman mahasiswa akan material kayu. 1.1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut, maka rumusan masalah yang penulis ajukan adalah sebagai berikut. 1. Bagaimana cara menentukan kadar air pada kayu? 2. Apa pengaruh kadar air terhadap besaran-besaran properti mekanik kayu? 3. Apa pengaruh sifat anisotropik kayu terhadap besaran-besaran properti mekanik kayu? 1.2

Tujuan dan Manfaat Praktikum

1.2.1 Tujuan Praktikum Tujuan yang hendak dicapai melalui kegiatan praktikum kayu secara umum adalah sebagai berikut. 1. Menentukan kadar air pada kayu. 2. Menentukan pengaruh kadar air terhadap besaran-besaran properti mekanik kayu. 3. Menentukan pengaruh sifat anisotropik kayu terhadap besaran-besaran properti mekanik kayu. 1.2.2 Manfaat Praktikum Manfaat yang hendak dicapai melalui kegiatan praktikum kayu secara umu m adalah sebagai berikut. Asisten: Marcella Suta/15012106

Kelompok 22 | 2


KAYU | 2015

1. Mengetahui properti fisik dan mekanik kayu yang dalam hal ini diujicobakan langsung dalam skala laboratorium. 2. Mengetahui fenomena fisik dan mekanik yang terjadi pada kayu. 3. Memperoleh pemahaman dan gambaran tentang metode metode yang harus dilakukan –

dalam proses pemeriksaan kadar air kayu dan uji kuat tekan dan lentur kayu. 1.3

Metodologi Praktikum PENENTUAN KADAR AIR KAYU Kayu Basah dan Kayu Kering Udara

Berat Sebelum Dioven dan Berat Setelah Dioven

UJI KUAT TEKAN DAN LENTUR KAYU

1. Penentuan Kuat Tekan Sejajar dan Tegak Lurus Serat 2. Penentuan Kuat Lentur Kayu 3. Penentuan Modulus Elastisitas Lentur Kayu 4. Penentuan Pengaruh Kadar Air terhadap Kuat Tekan dan Kuat Lentur Kayu

PENGOLAHAN DAN ANALISIS DATA

KESIMPULAN

Gambar 1.1 Diagram Alir Metodologi Praktikum Modul Kayu


Kelompok 22 | 3


KAYU | 2015

BAB II PEMERIKSAAN KADAR AIR KAYU

2.1

Dasar Teori

Kadar air adalah kandungan air yang terdapat dalam kayu biasanya dinyatakan sebagai persen dari berat kayu kering oven. Kadar air kayu atau bahan berkayu dapat dinyatakan dalam kadar air berdasarkan berat kayu kering oven atau berat kayu basah. Perhitungan kadar air () dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:  (%) =

(  − ) 

× 100%

dengan  adalah berat awal (gr) dan  adalah berat kering oven (gr). Ada dua sifat fisik kayu yang berkaitan dengan kadar air kayu, yaitu sifat higoskopis dan daya hantar listrik. Higroskopis merupakan sifat kayu yang dapat menyerap atau melepaskan air. Semakin lembab udara di sekitarnya, maka semakin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. Kondisi kelembaban kayu sama dengan kelembaban udara di sekelilingnya disebut kandungan air keseimbangan (EMC = Equilibrium Moisture Content ). Daya hantar listrik merupakan kemampuan suatu material untuk menghantarkan listrik. Pada umumnya, kayu merupakan bahan hantar yang jelek untuk aliran listrik. Daya hantar listrik ini dipengaruhi oleh kadar air kayu. Pada kadar air 0 %, kayu akan menjadi bahan sekat listrik yang baik sekali, sebaliknya apabila kayu mengandung air maksimum (kayu basah), maka daya hantarnya boleh dikatakan sama dengan daya hantar air. Hal yang unik dari material kayu adalah sifat anisotropik. Sifat anisotropik kayu adalah sifat kayu yang mempunyai perilaku dan tanggapan beban (memiliki sifat-sifat) yang berbeda jika diuji menurut arah yang berbeda. Arah-arah untuk melihat sifat anisotropik kayu dibedakan menjadi tiga, yaitu arah longitudinal/aksial atau sejajar sumbu pohon, arah radial atau sejajar dengan arah jari-jari, dan arah tangensial atau tegak lurus jari-jari (lihat Gambar 2.1). Pada ketiga arah dan bidang ini, kayu memiliki perilaku fisik, mekanika, pengembangan dan penyusutan yang berbeda sehingga dalam pengujian kayu, kita harus menyebutkan arah atau bidang mana yang ditinjau. Sifat anisotropik ini disebabkan oleh struktur dan orientasi selulosa dalam dinding sel, bentuk memanjang sel-sel kayu dan pengaturan sel terhadap sumbu vertikal dan horizontal pada batang pohon.


Kelompok 22 | 4


KAYU | 2015

Gambar 2.1 Arah Sifat Anisotropik Kayu: Arah Radial (R), Arah Tangensial (T), dan Arah Longitudinal (L)

2.2

Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai melalui kegiatan pemeriksaan kadar air kayu adalah men entukan besar kadar air kayu. 2.3

Peralatan dan Bahan

Untuk menguji kadar air dalam kayu, dibutuhkan peralatan sebagai berikut: 1. Oven Oven yang digunakan yaitu oven yang dapat mempertahankan temperatur (103 ± 2 )oC ke seluruh ruangan pengering selama waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan benda uji. 2. Timbangan Pembacaan minimal timbangan harus ditentukan oleh tingkat ketelitian pelaporan yang diinginkan. Tabel 2.1 Pembacaan Timbangan Minimum untuk Beberapa Tingkat Ketelitian

Tingkat Ketelitian Pelaporan Kadar Air (%)

Pembacaan Timbangan Minimum (mg)

0,01

1

0,05

5

0,1

10

0,5

50

1,0

100

Sementara, bahan yang dibutuhkan dalam pemeriksaan kadar air kayu adalah kayu kering dan kayu basah dengan masing-masing berjumlah 3 buah.


Kelompok 22 | 5

LAPORAN PRAKTIKUM REKAYASA BAHAN 2.4

KAYU | 2015

Prosedur Praktikum

Prosedur pengujian kadar air dalam kayu adalah sebagai berikut: 1. Menimbang benda uji yang telah dilakukan pengujian dengan tingkat ketelitian yang diinginkan. Hal ini dilakukan untuk menghindari kehilangan massa akibat pengujian pada kayu basah tersebut. 2. Menempatkan benda uji di dalam oven. 3. Benda uji ditunggu selama 24 jam hingga kayu kering. 4. Setelah kayu kering, kayu ditimbang kembali dengan tingkat ketelitian sesuai dengan yang diinginkan. 2.5

Data Praktikum

Data massa masing-masing kayu sebelum dan sesudah dioven beserta kadar airnya dapat dilihat dalam Tabel 2.2. Tabel 2.2 Data Massa Kayu Sebelum dan Sesudah Dio ven

Berat (gr) No.

1

2

2.6

Jenis Kayu

Ukuran

Sebelum Pengujian

Setelah Pengujian

B (mm)

H (mm)

Kadar Air (%)

261

240

50

50

8.750

209

187

50

40

11.765

1320

1236

50

50

6.796

290

229

50

51

26.638

231 1198

185 995

50 51

40 51.5

24.865

Kering

Basah

20.402

Perhitungan dan Pengolahan Data

Kadar air kayu dapat dihitung dengan persamaan  (%) =

(  − ) 

× 100%

dengan  adalah berat awal (gr) dan  adalah berat kering oven (gr). Berdasarkan persamaan tersebut, untuk kayu kering dengan ukuran  = 50 mm dan  = 40 mm, diperoleh hasil sebagai berikut.  (%) =

209 − 187 187

= 11.765 %

Sementara, untuk kayu basah dengan ukuran  = 50 mm dan  = 51 mm, diperoleh hasil sebagai berikut.


Kelompok 22 | 6

LAPORAN PRAKTIKUM REKAYASA BAHAN  (%) =

290 − 229 229

KAYU | 2015

= 26.638 %

Perhitungan selengkapnya dapat dilihat dalam Tabel 2.2. 2.7

Analisis

Kadar air pada kayu yang diuji memiliki nilai yang bervariatif. Kadar air ini pun berbeda mulai dari kayu dalam kondisi basah maupun dalam kondisi kering. Kadar air kondisi basah lebih besar daripada kadar air kondisi kering seperti hasil yang tercantum dalam Tabel 2.2. Kayu kering masih memilki kadar air sekitar 6 hingga 12 persen karena kondisi kayu kering sebelum dimasukkan ke dalam oven berada dalam kondisi kering udara sehingga tidak dapat dipastikan kayu yang ada tidak memiliki kandungan air di dalam serat kayu (bound water ). Berdasarkan Tabel 2.2, kayu kering yang digunakan dalam pengujian masih dapat digolongkan sebagai kayu kering udara karena kadar airnya tidak lebih dari 20%. Berdasarkan Tabel 2.2, terlihat pula bahwa kayu basah yang ada memang berada dalam kondisi basah. Hal tersebut dibuktikan dari nilai kadar airnya yang nilainya melebihi 20%. 2.8

Kesimpulan

Besar kadar air kayu basah dan kayu kering telah ditentukan dengan rincian seperti yang tercantum dalam Tabel 2.2.


Kelompok 22 | 7


KAYU | 2015

BAB III UJI KUAT TEKAN DAN LENTUR KAYU

3.1

Dasar Teori

Kuat tekan kayu merupakan kemampuan kayu untuk menerima tekanan yang diberikan sejajar dengan serat kayu per satuan luas bidang tekan. Keteguhan yang diberikan dibedakan atas 2, yaitu keteguhan tekan sejajar serat kayu dan keteguhan tekan tegak lurus serat kayu. Pada umumnya, dalam perencanaan struktur kayu hanya cukup membandingkan sifat-sifat sejajar serat kayu dengan tegak lurus serat kayu. Kekuatan kayu tergantung pada gaya lentur, tekan tarik, dan geser. Kekuatan kayu akan seimbang dengan banyaknya serat kayu yang terlindungi. Serat kayu terantung pada bentuk susunan serat kayu dan zat lignin serta serat itu merupakan pipa atau sel. Faktor-faktor yang mempengaruhi kuat tekan dan kuat lentur kayu adalah sebagai berikut. a. Jenis kayu (macam-macam bentuk kayu berdasarkan arah serat dan kuat tekannya) b. Kadar air kayu (banyaknya air yang terkandung dalam sepotong kayu) c. Kecepatan pembebanan (kecepatan pada saat pemberian beban dalam pengujian) d. Lama pembebanan Kuat tekan tegak lurus serat (  ⊥) adalah kekuatan kayu dalam menerima beban atau menahan beban yang bekerja dalam arah tegak lurus seratnya. Kekuatan kayu pada arah tegak lurus serat pada umumnya lebih kecil daripada arah sejajar seratnya karena kayu lebih kuat menahan beban pada arah sejajar serat . Untuk menghitung kuat tekan tegak lurus serat ( ⊥) digunakan rumus berikut:

 (⊥) =

 ×ℎ

(MPa)

dengan  (⊥) adalah kuat tekan/tegangan tegak lurus serat,  merupakan beban maksimum hingga terjadi deformasi terhadap kayu sebesar 2,5 mm (N),  merupakan panjang penampang tekan (mm),dan ℎ merupakan lebar penampang tekan (mm). Kuat tekan sejajar serat (  ∥) adalah kekuatan kayu dalam menahan atau menerima beban tekan yang bekerja dalam arah sejajar seratnya . Kayu adalah suatu material yang digunakan untuk konstruksi, baik digunakan sebagai struktur maupun sebagai hiasan . Kayu yang digunakan sebagai struktur harus mempunyai sifat awet, padat, tahan terhadap lentur maupun tekan . Karena kekuatan kayu, baik dari kuat tekan maupun kuat lenturnya, akan menentukan kelas kuat kayu disamping


Kelompok 22 | 8


KAYU | 2015

keawetannya. Untuk mengetahui besarnya kuat tekan sejajar serat (  ∥) kayu maksimum, digunakan rumus berikut:

 (∥) =

 ×ℎ

(MPa)

dengan  (∥) adalah kuat tekan/tegangan tegak lurus serat,  merupakan beban maksimum hingga terjadi keretakan pada kayu (N),  merupakan panjang penampang tekan (mm), dan ℎ merupakan lebar penampang tekan (mm). Selain kuat tekan sejajar dan tegak lurus kayu, parameter sifat mekanik kayu yang lainnya adalah kuat lentur dan modulus elastisitas lentur kayu. Kuat lentur kayu adalah kemampuan kayu dalam menerima beban momen yang mengakibatkan lendutan pada kayu. Sementara, modulus elastisitas lentur kayu ( ) merupakan kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk atau lentur yang terjadi sampai dengan batas elastisnya. Semakin besar bebannya, semakin tinggi tegangan yang timbul dan semakin besar perubahan bentuk yang terjadi sampai batas elastis. Untuk menghitung kuat lentur dan modulus elastisitas lentur, dapat digunakan dua persamaan berikut:

 =

3 2ℎ

dan

 =

 4ℎ

dengan  merupakan kuat lentur kayu (MPa),  merupakan beban maksimum (N),  merupakan selisih pembebanan dari satu tahap ke tahap selanjutnya (N),  merupakan selisih lendutan dari satu tahap ke tahap selanjutnya (mm),  adalah jarak antar tumpuan (mm),  merupakan lebar benda uji (mm), dan ℎ merupakan tinggi benda uji (mm). 3.2

Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai melalui kegiatan uji tekan dan uji lentur kayu adalah sebagai berikut. 1. Membandingkan kuat tekan kayu basah dan kuat tekan kayu kering 2. Menentukan modulus elastisitas lentur dan kuat lentur kayu kering dan kayu basah 3. Menggambarkan kurva hubungan beban dan deformasi pada kayu kering dan basah 3.3

Peralatan dan Bahan

3.3.1 Uji Kuat Tekan Kayu Peralatan yang digunakan dalam pengujian kuat tekan kayu adalah sebagai berikut. 1. Mistar untuk mengukur pada uji tekan kayu tegak lurus. 2. Timbangan untuk mengukur berat benda uji. 3. Oven untuk mengeringkan benda uji selama 24 jam. Asisten: Marcella Suta/15012106

Kelompok 22 | 9


KAYU | 2015

4. Mesin uji Universal Testing Machine (UTM) berfungsi untuk memberi dan mengontrol laju pembebanan. 5. Load cell berfungsi untuk mengubah beban UTM dari analog menjadi digital bahan yang digunakan 6. Linear Variable Displacement Tranducer (LVDT) berfungsi untuk mencatat defleksi atau perpanjangan. 7. Data logger berfungsi sebagai alat pencatat data dari load cell dan LVDT. Sementara, bahan yang digunakan dalam uji kuat tekan k ayu adalah kayu basah dua buah dan kayu kering dua buah. 3.3.2 Uji Kuat Lentur Kayu Untuk pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas lentur kayu, peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut. 1.

Mesin uji lentur, alat ukur waktu, rol meter, jangka sorong, pengukur lend utan, dan pengukur kadar air.

2.

Dua buah tumpuan pelat dan rol dari baja yang memungkinkan benda uji bergerak secara horizontal. Jarak antar dua tumpuan adalah 710 mm.

3.

Bantalan penekan untuk pemberian beban yang terbuat dari baja.

Sementara, bahan yang digunakan dalam uji kuat lentur kayu adalah kayu basah dan kayu kering dengan masing-masing berjumlah satu buah berukuran 50 mm × 50 mm × 760 mm dengan ketelitian 0.25 mm. 3.4

Prosedur Praktikum

3.4.1 Prosedur Uji Kuat Tekan Kayu Proses pengujian uji tekan kayu mengikuti langkah-langkah sebagai berikut. 1. Persiapan benda uji a. Beri nomor atau nama setiap benda uji. b. Ukur tinggi, lebar, dan berat dari masing-masing benda uji. 2. Persiapan alat a. Cek semua alat yang akan digunakan b. Lakukan kalibrasi alat 3. Pelaksanaan pengujian


Kelompok 22 | 10


KAYU | 2015

a. Tekan benda uji dengan pertambahan beban yang konstan sampai benda uji retak untuk uji tekan benda uji sejajar serat dan sampai terjadi penurunan ketinggian 0.2 cm untuk uji tekan benda uji tegak lurus serat. b. Amatilah secara visual perilaku benda uji. c. Setelah retak dan terjadi penurunan, amati pola retakan dan tandai dengan spidol. 3.4.2 Prosedur Uji Kuat Lentur Kayu Proses pengujian uji kuat lentur kayu mengikuti langkah-langkah sebagai berikut. 1. Persiapan benda uji a. Beri nomor atau nama setiap benda uji. b. Ukur tinggi, lebar, dan berat dari masing-masing benda uji. 2. Persiapan alat a. Atur jarak tumpuan sebesar 710 mm. b. Letakkan bantalan penekan di atas benda uji di tengah bentang. c. Letakkan alat ukur lendutan pada benda uji. 3. Pelaksanaan pengujian a. Tekan benda uji dengan pertambahan beban yang konstan sampai benda uji mengalami keretakan dan catat bentuk keretakannya. b. Lakukan perubahan pembacaan dan pencatatan lendutan. c. Buat grafik lendutan dan beban dan hitung modulus elastisitas lentur benda uji. 3.5

Data Praktikum

3.5.1 Uji Kuat Tekan Kayu Data hasil uji tekan kayu sejajar serat dan tegak lurus serat, baik dalam kondisi kering maupun dalam kondisi basah dapat dilihat dalam Tabel 3.1. Hasil pengujian dan proses pengujian kuat tekan kayu dapat dilihat dalam Gambar 3.1 dan Gambar 3.2.

Gambar 3.1 Hasil Pengujian (kiri) dan Proses Pengujian (kanan) Kuat Tekan Kayu Tegak Lurus Serat


Kelompok 22 | 11


KAYU | 2015

Gambar 3.2 Proses Pengujian Kuat Tekan Kayu Sejajar Serat (kiri) dan Bentuk Keretakannya (kanan) Tabel 3.1 Data Uji Kuat Tekan Kayu Sejajar dan Tegak Lurus Serat

No.

1

2

Jenis Kayu

Kering

Basah

Jenis Pengujian TekanSejajar Serat TekanTegak Lurus Serat TekanSejajar Serat TekanTegak Lurus Serat

Ukuran B H (mm) (mm)

Beban Maksimum (kg)

Beban Maksimum (N)

Kuat Tekan (MPa)

Bentuk Keretakan

50

50

8800

86328

34.531

Retak Geser

50

40

3675

36051.75

18.026

Retak Mendatar

50

51

7375

72348.75

28.372

Retak Mendatar

50

40

2500

24525

12.263

Retak Mendatar

3.5.2 Uji Kuat Lentur Kayu Kering Data hasil dan proses pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas lentur kayu kering dapat dilihat secara jelas masing-masing dalam Gambar 3.3 dan Tabel 3.2.

Gambar 3.3 Proses Pengujian Kuat Lentur Kayu Kering


Kelompok 22 | 12


KAYU | 2015

Tabel 3.2 Data Uji Kuat Lentur Kayu Kering

Bentuk Keretakan Dimensi b (mm)

50

Dimensi H (mm)

50

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Retak Serabut Luas A (mm2)

2500

Kuat Lentur (MPa) 102.387 Selisih Modulus Deformasi Beban (kg) Beban (N) Lendutan Lentur (mm) (mm) (MPa) 1.9 7391.80 0 0 0 100 981.000 1.9 1.16 12107.27 200 1962.000 3.06 1.06 13249.46 300 2943.000 4.12 1.16 12107.27 400 3924.000 5.28 1 14044.43 500 4905.000 6.28 1.3 10803.41 600 5886.000 7.58 1.22 11511.83 700 6867.000 8.8 1.2 11703.69 800 7848.000 10 1.44 9753.07 900 8829.000 11.44 1.48 9489.48 1000 9810.000 12.92 2.24 6269.83 1100 10791.000 15.16 3.22 4361.62 1200 11772.000 18.38 5.62 2499.01 1225 12017.250 24 Modulus Lentur Rata-Rata (MPa) 12877.105

3.5.3 Uji Kuat Lentur Kayu Basah Data hasil uji kuat lentur dan modulus elastisitas lentur kayu basah dapat dilihat secara jelas dalam Tabel 3.3. Tabel 3.3 Data Uji Lentur Kayu Basah

Bentuk Keretakan Dimensi b (mm) 51 Dimensi H (mm) 51.5 No. 1 2 3 4 5 6 7 8

Atas - Tekan dan Samping - Miring Luas A (mm2) 2626.5 Kuat Lentur (MPa) 48.22 Selisih Modulus Deformasi Beban (kg) Beban (N) Lendutan Lentur (mm) (mm) (MPa) 2.52 5000.249 0 0 0 100 981.000 2.52 1.84 6848.168 200 1962.000 4.36 1.68 7500.374 300 2943.000 6.04 2.2 5727.558 400 3924.000 8.24 3.22 3913.239 500 4905.000 11.46 8.3 1518.148 600 5886.000 19.76 10.84 1162.420 625 6131.250 30.6 Modulus Lentur Rata-Rata (MPa) 7174.271


Kelompok 22 | 13

LAPORAN PRAKTIKUM REKAYASA BAHAN 3.6

KAYU | 2015

Perhitungan dan Pengolahan Data

3.6.1 Perhitungan Uji Kuat Tekan Kayu Perhitungan kuat tekan untuk kayu kering dan basah dibedakan oleh dua jenis pengujian, yaitu sejajar serat dan tegak lurus serat. Untuk pengujian kuat tekan kayu sejajar serat dalam kondisi kering, diperoleh hasil sebagai berikut.



 (∥) =

86328

=

×ℎ

50×50

= 34.531 MPa

Untuk pengujian kuat tekan kayu sejajar serat dalam kon disi basah, diperoleh hasil sebagai berikut.

 (∥) =

 ×ℎ

=

72348.75

= 28.372 MPa

50×51

Untuk pengujian kuat tekan kayu tegak lurus serat dalam kondisi kering, diperoleh hasil sebagai berikut.

 (⊥) =

 ×ℎ

=

36051.75 50×40

= 18.026 MPa

Untuk pengujian kuat tekan kayu tegak lurus serat dalam kondisi basah, diperoleh hasil sebagai berikut.

 (⊥) =

 ×ℎ

=

24525 50×40

= 12.263 MPa

Sementara, bentuk keretakan dapat dilihat secara jelas dalam Tabel 3.1. 3.6.2 Perhitungan Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas Lentur Kayu Untuk kayu dengan kondisi basah, diperoleh nilai kuat tekan lentur sebagai berikut.

 =

3 2ℎ

=

3 × 6131.25 × 710 2 × 51 × 51.5

= 48.22 MPa

Sementara, untuk kayu dengan kondisi kering, diperoleh nilai kuat tekan lentur sebagai berikut.

 =

3 2ℎ

=

3 × 12017.25 × 710 2×50×50

= 102.387 MPa

Untuk perhitungan modulus elastisitas lentur, dapat digunakan persamaan berikut.

 =

 4ℎ

dengan  merupakan selisih pembebanan dari satu tahap ke tahap selanjutnya (N),  merupakan selisih lendutan dari satu tahap ke tahap selanjutnya (mm),  adalah jarak antar tumpuan (mm),  merupakan lebar benda uji (mm), dan ℎ merupakan tinggi benda uji (mm). Misalnya, untuk data dalam Tabel 3.2 nomor 2, diperoleh


Kelompok 22 | 14


 =

 4ℎ

=

981 × 710 4 × 1 . 1 6 × 5 0 × 5 0

KAYU | 2015

= 12107.27 MPa

Perhitungan selengkapnya dapat dilihat dalam Tabel 3.2 dan Tabel 3.3. Untuk menentukan modulus elastisitas lentur kayu secara pasti, kita harus ambil rata-rata beberapa data modulus elastisitas lentur kayu yang memiliki perubahan lendutan konstan yang dalam Tabel 3.2 dan Tabel 3.3 ditandai dengan warna ungu. Hal tersebut dapat dilakukan karena perubahan lendutan yang konstan menunjukkan bahwa kayu masih berada dalam kondisi elastis. Akibatnya, diperoleh modulus elastisitas lentur untuk kayu kering sebesar 12877.105 MPa dan untuk kayu basah sebesar 7174.271 MPa. Tingkat elastisitas kayu dapat dilihat dari kurva beban-deformasi. Kurva hubungan bebandeformasi kayu basah dapat dilihat pada Grafik 3.1.

Hubungan Beban-Deformasi Kayu Basah 7000 y = 446.38x - 42.7 6000

5000

) 4000 N ( n a b e B 3000

2000

1000

0 0

5

10

15

20

25

30

35

Deformasi (mm)

Grafik 3.1 Kurva Hubungan Beban-Deformasi Kayu Basah

Titik-titik pada Grafik 3.1 yang terletak jauh dari garis lurus  = 446.38 − 42.7 menunjukkan bahwa pada saat kayu diberi beban sekitar 6000 N, kayu sudah berada dalam kondisi plastis. Asisten: Marcella Suta/15012106

Kelompok 22 | 15


KAYU | 2015

Sementara, kurva hubungan beban-deformasi kayu kering dapat dilihat pada Grafik 3.2.

Hubungan Beban-Deformasi Kayu Kering 16000 y = 755.96x - 209.11 14000 12000 10000

) N ( n a b e B

8000 6000 4000 2000 0 0

5

10

15

20

25

30

Deformasi (mm)

Grafik 3.2 Kurva Hubungan Beban-Deformasi Kayu Kering

Titik-titik pada Grafik 3.2 yang terletak jauh dari garis lurus  = 775.96 − 209.11 menunjukkan bahwa pada saat kayu diberi beban sekitar 12000 N, kayu sudah berada dalam kondisi plastis. 3.7

Analisis

3.7.1 Uji Kuat Tekan Kayu Berdasarkan Tabel 3.1, kayu kering dapat menerima beban yang lebih tinggi dibandingkan dengan kayu basah. Hal ini dapat terjadi karena kayu basah mempunyai pori-pori yang berisi air. Saat melakukan uji tekan, air dalam pori-pori juga menghasilkan tekanan untuk kayu tersebut dari dalam sehingga kayu basah tersebut menerima tekanan yang lebih ban yak, yaitu tekanan dari mesin penguji dan tekanan dari air dalam pori-porinya. Berdasarkan Tabel 3.1 juga, terlihat bahwa jenis pengujian dengan serat sejajar dapat menerima beban lebih kuat daripada jenis pengujian dengan serat tegak lurus. Hal ini disebabkan oleh persebaran beban yang merata ke seluruh serat dalam kayu pada pengujian sejajar serat. Sementara, pada pengujian tegak lurus serat, beban yang diterima hanya tersalurkan ke serat yang ada pada salah satu penampang benda uji. Perbedaan tahanan kayu terhadap beban dalam arah sejajar serat dan tegak lurus serat disebut sebagai sifat anisotropik kayu. Asisten: Marcella Suta/15012106

Kelompok 22 | 16


KAYU | 2015

3.7.2 Uji Kuat Lentur Kayu Kuat lentur dan modulus elastisitas lentur untuk kayu kering lebih tinggi daripada kayu basah. Serupa dengan kuat tekan kayu, hal tersebut terjadi karena dalam pori-pori kayu basah terdapat air yang menekan serat kayu tersebut sehingga kayu tersebut mendapat tekanan dua kali, yaitu tekanan dari mesin penguji dan tekanan dari air dalam pori-pori. Akibatn ya, kayu basah lebih cepat mengalami deformasi plastis dibandingkan dengan kayu kering. Hal tersebut dibuktikan dengan nilai modulus elastisitas lentur kayu kering yang bernilai lebih tinggi dibandingkan dengan kayu basah. 3.8

Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari kegiatan uji kuat tekan dan lentur kayu adalah sebagai berikut. 1. Kayu kering memiliki kuat tekan yang lebih tinggi dibandingkan dengan kayu basah, baik dalam pengujian sejajar serat maupun tegak lurus serat. Perincian selengkapnya dapat dilihat dalam Tabel 3.1. 2. Modulus elastisitas dan kuat lentur kayu kering lebih tinggi dibandingkan dengan kayu basah. Hasil selengkapnya dapat dilihat dalam Tabel 3.2 untuk kayu kering dan Tabel 3.3 untuk kayu basah. 3. Kurva hubungan beban dan deformasi untuk kayu basah (lihat Grafik 3.1) dan kering (lihat Grafik 3.2) telah tergambar seperti yang tercantum dalam Subbab 3.6.


Kelompok 22 | 17


KAYU | 2015

BAB IV KESIMPULAN

4.1

Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari kegiatan praktikum kayu adalah sebagai berikut: 1.

Kadar air pada kayu bernilai tidak melebihi 20% untuk kayu kering dan bernilai lebih dari 20% untuk kayu basah. Rincian selengkapnya dapat dilihat dalam BAB II.

2.

Kadar air mempengaruhi properti mekanik kayu. Hal tersebut dibuktikan dengan nilai kuat tekan, baik sejajar serat maupun tegak lurus serat, kuat lentur, dan modulus elastisitas lentur kayu kering yang lebih tinggi dibandingkan dengan kayu basah. Rincian selengkapnya dapat dilihat dalam BAB III

3.

Sifat anisotropik kayu mempengaruhi properti mekanik ka yu. Hal tersebut dibuktikan dengan nilai kuat tekan sejajar serat yang lebih tinggi dibandingkan dengan nilai kuat tekan tegak lurus serat. Rincian selengkapnya dapat dilihat d alam BAB III.

4.2

Saran

Saran untuk melakukan kegiatan serupa ke depannya adalah sebagai berikut: 1.

Untuk meningkatkan ketelitian, gunakan alat yang bisa menggambarkan grafik bebandeformasi kayu secara digital untuk setiap saat agar daerah elastis dan plastis dapat teridentifikasi dengan lebih jelas.

2.

Pengujian dengan menggunakan sampel kayu kering oven diperlukan agar menjadi bukti bahwa kadar air kayu kering oven bernilai 0%.

3.

Untuk melakukan kegiatan serupa, perlu diketahui dan d ipahami istilah-istilah penting dalam parameter sifat mekanik kayu.


Kelompok 22 | 18

Laporan Praktikum Kayu

Recommend Documents