BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.2 Pengujian Kayu
III.2.2 Pelaksanaan Pengujian
Pengujian dan pemeriksaan yang akan dilakukan pada kayu tersebut mengacu kepada metode pengujian di Inggris BS 373 (1957) “Metode Pengujian Contoh Kecil Kayu” (Desch, 1981). Pengujian tersebut meliputi:
1. Pemeriksaan kadar air, 2. Pemeriksaan berat jenis,
3. Pengujian kuat tekan sejajar serat, 4. Pengujian kuat tarik sejajar serat, 5. Pengujian geser, dan
6. Pengujian elastisitas
III.2.2.1 Pemeriksaan Kadar Air
Pemeriksaan kadar air dari kayu dilakukan sedemikian rupa sehingga sifat dari benda uji itu mendekati sifat rata-rata dari kayu yang akan diperiksa. Oleh sebab itu, kayu yang akan digunakan diambil dari tempat yang sama. Sampel dibuat dengan ukuran 3 cm x 6 cm x 6 cm yang telah kering udara (kadar air 15 %) sebanyak 5 sampel.
Gambar 3.1 Sampel Pemeriksaan Kadar Air
6 cm 6 cm
Setelah benda uji dibuat, maka dilakukan penimbangan berat masing-masing benda uji dicatat sebagai berat awal. Penimbangan dilakukan tiap hari sampai berat benda uji tidak menurun lagi. Metode pengeringan yang dilakukan adalah metode pengeringan udara, yaitu dibiarkan dalam ruangan dengan suhu kamar dan sampel terlindung dari pengaruh cuaca seperti panas dan benda uji menunjukkan berat yang tetap atau tidak turun lagi maka berat benda uji dapat dianggap sebagai berat akhir dan kayu dapat dianggap telah kering udara.
1. Kerapatan ρ pada kondisi basah (berat dan volume diukur pada kondisi
basah, tetapi kadar airnya lebih kecil dari 30 %) dihitung dengan
mengikuti prosedur baku. Gunakan satuan kg/m³ untuk ρ.
2. Kadar air, m % (m < 30), diukur dengan prosedur baku. 3. Hitung berat jenis pada m % ( G) dengan rumus :
�� = ρ
�1000(1 +100� �
4. Hitung berat jenis dasar ( G b) dengan rumus :
�� = ��
[1 + 0,265 a ��] Dengan
� = (30− �) 30
5. Hitung berat jenis pada kadar air 15 % ( G15 ) dengan rumus :
�15 = ��
[1 + 0,133 ��]
6. Hitung estimasi kuat acuan, dengan modulus elastisitas lentur (Ew) = 16500 G0.7, dimana G = Berat jenis kayu pada kadar air 15 % = G 15 .
III.2.2.2 Pemeriksaan Berat Jenis
Dalam pemeriksaan berat jenis kayu, sampel yang digunakan harus sedemikian rupa sehingga dapat mendekati sifat rata-rata dari kayu yang diteliti. Sampel dibuat dengan ukuran 3 cm x 6 cm x 6 cm yang telah kering udara (kadar air 15 %) sebanyak 5 sampel.
Gambar 3.2 Sampel Pemeriksaan Berat Jenis
Sampel kemudian ditimbang dan dicatat beratnya. Untuk perhitungan sebagai berat jenis kayu diambil angka rata-rata dari semua sampel dan perbedaan antara berat jenis yang tertinggi dan terendah tidak boleh lebih dari 100 % berat yang terendah. Maka dapat dikatakan berat jenis kayu adalah perbandingan berat kayu pada keadaan kering udara dengan volume kayu pada kondisi tersebut. Berat jenis dapat dihitung dengan rumus berikut:
�= ��
� � 100 %
Dimana: BJ = Berat jenis kayu (gr/cm3)
Wu = Berat sampel kayu kering udara (gr) V = Volume sampel (cm3)
III.2.2.3 Pengujian Kuat Tekan
Pengujian kuat tekan dilakukan dengan menggunakan mesin tekan, Universal Test Machine dan dilakukan untuk mendapatkan nilai kuat tekan yang
6cm 6 cm
tekan yang akan diuji adalah pengujian kuat tekan kayu sejajar serat, dimana sampel kayu yang diambil berukuran 2 cm x 2 cm x 6 cm dengan arah serat sejajar dengan memanjang sampel. Pengujian dilakukan pada sampel kering udara (kadar air 15 %) sebanyak 5 sampel
Gambar 3.3 Sampel Kuat Tekan Sejajar Serat
Sampel dimasukkan ke dalam mesin dengan sisi 2 cm x 2 cm menghadap ke atas dan ke bawah. Kemudian dilakukan penekanan secara perlahan pada sisi atas dan bawah sampel secara bersamaan. Kecepatan penekanan yang dilakukan sekitar 0,01 mm/dtk. Penekanan dilakukan sampai pembacaan dial berhenti dan menunjukkan angka yang tetap, yaitu pada saat terjadi keruntuhan pada sampel.
Besarnya nilai pembacaan akhir kemudian dicatat sebagai beban tekan dan merupakan nilai P. Kekuatan tekan kayu dengan arah sejajar serat dihitung dengan rumus berikut:
σtk//= Pmax �
Dimana : σtk// = Tegangan tekan sejajar serat (kg/cm2) Pmax = Beban tekan maksimum (kg)
A = Luas bagian yang tertekan (cm2)
2 cm 6 cm
III.2.2.4 Pengujian Kuat Tarik
Pengujian kuat tarik dilakukan dengan menggunakan mesin tarik, Universal Testing Machine untuk mendapatkan nilai kuat tarik yang mampu diterima oleh kayu tersebut sampai patah. Pengujian kuat tarik yang akan diuji adalah pengujian kuat tarik kayu serat dengan lebar 1.2 cm dan tebal 0.8 cm. Pengujian dilakukan pada sampel kering udara (kadar air ±15 %) sebanyak 1 sampel.
Gambar 3.4 Sampel Kuat Tarik Sejajar Serat
Sampel dimasukkan ke dalam mesin dengan sisi 1.2 cm x 0.8 cm menghadap ke atas dan ke bawah. Kemudian dilakukan penarikan secara perlahan, penarikan dilakukan sampai pembacaan dial berhenti dan menunjukkan angka yang tetap yaitu pada saat terjadi keruntuhan pada sampel.
Besarnya nilai pembacaan akhir kemudian dicatat sebagai beban tarik dan merupakan nilai P. Kekuatan tarik kayu dengan arah sejajar serat dihitung dengan rumus berikut:
σtarik// = Pmax �
Dimana : σtarik// = Tegangan tarik sejajar serat (kg/cm2) Pmax = Beban tarik maksimum (kg)
III.2.2.5 Pengujian Kuat Lentur dan Elastisitas pada Penurunan Izin dan pada Kondisi Ultimate
Pada pengujian ini akan dikerjakan gaya transversal statis pada sampel kayu untuk mendapatkan tegangan lentur kayu yang terjadi pada saat penurunan diizinkan tercapai. Sampel kayu berukuran 30 x 2 x 2 cm3 dengan arah serat sejajar dengan arah memanjang sampel.
.Gambar 3.5 Sampel Pengujian Kuat Lentur
Sampel diletakkan pada dua perletakan dan diberi gaya P terpusat pada tengah bentang yang secara bertahap ditambah besarnya. Pada tengah bentang pada sampel dipasang alat pengukur penurunan yang terjadi. Alat ini berupa dial yang berhubungan dengan jarum pengukur penurunan yang dapat menunjukkan pergerakan yang terjadi sampai dengan ketelitian 0.01 mm.
Gambar 3.6 Penempatan Dial dan Beban pada Sampel
Beban P secara bertahap ditambah besarnya dan dicatat besarnya penurunan yang terjadi. Penurunan yang diizinkan (f izin) untuk dua perletakan
30 cm 2 cm 2 cm P Dial Gauge 30 cm
sendi rol adalah 1/200 L, dimana L adalah panjang bentang sampel, yaitu 30 cm. Maka:
penurunan ( f izin) = 1
200(30) = 0.15 ��
Besarnya P untuk memperoleh tegangan lentur adalah besarnya beban P yang diberikan pada saat dial penurunan menunjukkan angka 0.15 cm. Setelah penurunan izin ini tercapai maka penambahan beban dihentikan. Besarnya tegangan lentur yang terjadi adalah:
σlt = 1 4�� 1 6�ℎ2 Dimana : σlt = Tegangan lentur yang terjadi
P = Beban pada saat tercapai penurunan izin 0.15 cm L = Panjang bentang = 30 cm
B = Lebar sampel = 2 cm H = Tinggi sampel = 2 cm
Setiap besar pembebanan yang bekerja diperoleh besarnya penurunan (f). Dari kedua parameter ini, P (beban maksimum) dan f (penurunan) dapat diperoleh nilai elastisitas material yang menurut persamaan adalah sebagai berikut :
�= 1�� 3 48 �� �= σ ε Dimana : f = Penurunan (cm) L = Panjang bentang = 30 cm b = Lebar sampel = 2 cm
h = Tinggi sampel = 2 cm
σ = Tegangan lentur (kg/cm2 )
ε = Regangan yang terjadi (cm)
III.2.2.6 Pengujian kuat geser
Pengujian kuat geser kayu dilakukan untuk memperoleh nilai kuat geser kayu sejajar serat. Berdasarkan SNI 03-3400-1994 sampel benda uji yang dipakai dalam pengujian ini harus bebas dari cacat dan jumlah benda uji yang dipakai sebanyak 5 sampel dan pengujian dilakukan pada sampel kering udara (kadar air ± 20 %). Ukuran dan bentuk sampel benda uji terlihat pada Gambar 3.7 :
Gambar 3.7 Sampel Kuat Geser Kayu
Kayu sampel benda uji dimasukkan ke dalam alat bantu penjepit pengujian yang terbuat dari baja. Pembebanan pada benda uji dilakukan dengan meletakan batang baja penekan tegak lurus permukaan serat. Pasang benda uji pada alat uji sedemikian rupa sehingga tidak longgar atau tidak bergerak. Dengan demikian
6,3 cm 5 cm 5 cm 5 cm 2 cm 3 cm 1,3 cm
benda uji terjepit diantara pelat besi bagian B dan pelat besi bagian D (lihat Gambar 3.8.).
Gambar 3.8 Alat bantu penjepit pengujian
Sampel yang berada dalam alat bantu pengujian dimasukkan ke dalam mesin tekan dan diberi beban dengan pembebanan secara tetap. Pembebanan dilakukan sampai pembacaan dial berhenti atau turun dan menunjukkan angka yang tetap, yaitu saat keretakan terjadi. Besarnya nilai pembacaan akhir dicatat sebagai beban maksimum. Kuat geser kayu sejajar serat dapat dihitung dengan rumus:
��//= � ��ℎ
Dimana: σc// = Kuat geser kayu sejajar serat (kg/cm2) P = Beban maksimum (kg)
b = lebar kayu (cm) h = tinggi kayu (cm)