METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Kriteria Metodologi Penelitian .1 Umum
3.1.4 Standar dan Kualifikasi Benda Uji
Gambar 3.4 Dial indicator
3.1.4 Standar dan Kualifikasi Benda Uji
a. Pembuatan benda uji, yaitu membuat benda uji yang berasal dari balok kayu keruing berukuran 5 cm x 7 cm x 50 cm yang di berikan lubang berbentuk persegi dengan ukuran (1,5 cm x 10 cm x 5 cm), dan berbentuk trapesium dengan ukuran ( dua sisi sejajar 10 cm dan 7 cm, lebar 5 cm, tinggi 1,5 cm) dengan kemiringan 450. dan campuran antara serbuk kayu jati dengan perekat yang dimasukan kedalam balok kayu yang berlubang tersebut.
b. Berdasarkan dari standar dan kualifikasi benda uji jumlah sampel yang digunakan berupa benda uji kayu keruing dengan jumlah 21 buah, dengan klasifikasi seperti dalam Tabel 3.1
commit to user
Tabel 3.1 Bahan penelitian untuk pengujian kuat lentur kayu Keruing.
Jenis Benda Uji Kode Dimensi Jumlah Benda Uji (cm) Benda Uji
BU - 1
Balok Kayu Utuh BU - 2 5/7 x 50 3
BU - 3
BLA - 1
Balok Kayu Lubang Atas BLA - 2 5/7 x 50 3
BLA - 3
BLB - 1
Balok Kayu Lubang Bawah BLB - 2 5/7 x 50 3
BLB - 3
BLT - 1
Balok Kayu Lubang Tengah BLT - 2 5/7 x 50 3
BLT - 3
BTA - 1
Balok Kayu Tambalan Atas BTA - 2 5/7 x 50 3
BTA - 3
BTB - 1
Balok Kayu Tambalan Bawah BTB - 2 5/7 x 50 3
BTB - 3
BTT - 1
Balok Kayu Tambalan Tengah BTT - 2 5/7 x 50 3
BTT - 3
Keterangan:
1. BU : Balok Kayu Utuh
2. BLA : Balok Kayu Lubang Atas 3. BLB : Balok Kayu Lubang Bawah 4. BLT : Balok Kayu Lubang Tengah 5. BTA : Balok Kayu Tambalan Atas 6. BTB : Balok Kayu Tambalan Bawah 7. BTT : Balok Kayu Tambalan Tengah
commit to user
3.2 Tahapan Metodologi Penelitian
Tahapan meodologi penelitian merupakan urutan-urutan kegiatan yang dilaksanakan secara sistematis, logis dengan mempergunakan alat bantu ilmiah yang bertujuan untuk memperoleh kebenaran suatau objek permasalahan.
Secara garis besar pelaksanaan penelitian dengan tahap-tahap sebagai berikut: a. Tahap I : Tahap persiapan awal.
b. Tahap II : Tahap pemeriksaan kadar air. c. Tahap III : Tahap pembuatan benda uji
d. Tahap IV : Tahap pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas. e. Tahap V : Tahap analisa data dan pembahasan.
f. Tahap VI : Tahap pengambilan kesimpulan dan saran.
a. Tahap Persiapan Awal
Tahap persiapan merupakan tahap untuk mempersiapkan segala sesuatu yang terkait dengan masalah penelitian yang akan dilakukan, baik yang menyangkut bahan maupun peralatan penelitian sehingga penelitian akan berjalan lancar. Bahan utama penelitian ini adalah balok kayu keruing dengan dimensi (5/7 x 50 cm) yang telah dipilih batang lurus dan bebas dari mata kayu, serbuk kayu jati dan perekat yaitu lem epoxy. Peralatan yang digunakan adalah alat uji utama dan peralatan pembantu, seperti yang telah disebutkan di atas. Peralatan yang akan digunakan diperiksa sebelumnya untuk mengetahui kelayakan alat dalam pelaksanaan penelitian.
b. Tahap Pemeriksaan Kadar Air Sebelum Pengujian
Menimbang serbuk kayu jati yang telah dipilih dengan berat tertentu kemudian dikeringkan dengan cara dioven, tujuan dari proses pengeringan ini adalah untuk menghilangkan kandungan air dalam serbuk kayu supaya sampel tidak mengalami kembang susut. Setelah dikeringkan serbuk kayu tersebut kemudian ditimbang kembali. Selisih antara berat serbuk sebelum dan sesudah dioven tadi kemudian dibandingkan dengan berat serbuk sebelum dioven, hasil dari perbandingan itulah kadar air yang terkandung dalam serbuk. Pemeriksaan kadar air ditujukan untuk mengetahui kadar kandungan air dalam kayu dan serbuk kayu.
commit to user
Untuk kayu yaitu dengan cara diangin-anginkan terlebih agar diperoleh kayu keruing yang kering udara. Kayu keruing yang telah mencapai kering udara kemudian diperiksa kadar airnya di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS agar kayu tersebut memenuhi syarat kadar air antara 12% - 18% atau rata-rata 15%. sehingga kayu keruing dapat dipakai untuk benda uji. Pengujian kadar air kayu dilakukan dengan menggunakan oven, jangka sorong dan timbangan. Untuk lebih jelasnya, bentuk sampel uji kadar air kayu dapat dilihat pada gambar 3.5
25 mm 2 5 m m 25 mm
Gambar 3.5 Benda uji kadar air kayu
Untuk mengetahui kadar air dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Memotong kayu dengan ukuran kira-kira 25 mm x 25 mm x 25 mm,
kemudian kayu tersebut dihitung volumenya dan ditimbang, sehingga di dapat berat awal (Wg).
2. Potongan kayu di keringkan dalam oven selama 24 jam dengan suhu 1030C. 3. Setelah 24 jam kayu diambil dan ditimbang beratnya, sehingga didapat berat
kayu setelah kering oven (Wd).
4. Kadar air dan berat jenis dapat dihitung dengan persamaan 2.7 – 2.9
commit to user
Tidak
Ya
Gambar 3.6 Bagan alir pemeriksaan kadar air sebelum pembuatan benda uji
c. Tahap Pembuatan Benda Uji
Siapkan balok kayu keruing, serbuk kayu dan perekat. Kayu keruing dipotong dengan menggunakan gergaji dengan ukuran 5/7 x 50 cm, kemudian pada permukaan kayu dilukis dengan pensil sehingga membentuk gambar sesuai ukuran yang direncanakan untuk membuat lubang. Setelah itu membuat lubang dengan menggunakan pahat sesuai dengan ukuran yang sudah dibuat usahakan permukaan kayu dalam lubang tersebut halus dan rata. Setelah lubang selesai dibuat dilanjutkan dengan pembuatan campuran serbuk kayu dan perekat sebagai material pengisi lubang.
Mulai
Pemilihan kayu dan serbuk kayu: · Ukuran kayu 5/7 x 50 cm
· Batang lurus dan tidak ada mata kayu atau cacat · Memilih serbuk kayu jati
Kayu diangin-anginkan agar mencapai keadaan kering udara
Pemeriksaan kadar air di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS
Kayu memenuhi syarat kadar air antara 12% - 18% atau rata-rata 15%
Pembuatan benda uji
commit to user
Dari pengujian yang dilakukan sebelumnya, jika satu sampel dengan volume 282 cm3 membutuhkan serbuk kayu 118 gram. Maka kebutuhan serbuk kayu untuk satu sampel lentur yang mempunyai lubang ditengah dengan volume 1,5 cm x 10 cm x 5 cm = 75 cm3 adalah (118/282) x 75 = 31,383 gram. Dalam hal ini kami mengambil contoh untuk membuat benda uji dengan kadar hardener 100% dan
filler 75%. Untuk membuat sampel yang berjumlah 3 buah, total serbuk kayu
yang digunakan adalah sebanyak 31,383 x 3 = 95 gram, dengan rincian sebagai berikut, filler (serbuk amplas) yang dibutuhkan sebanyak 75% x 95 = 72 gram. Serbuk gergaji dan ketam yang dibutuhkan adalah masing-masing sebanyak (95 – 72)/2 = 12 gram. Untuk serbuk ketam, sebelum dicampur diremukan terlebih dahulu hingga berukuran kira-kira 0,5 x 0,5 cm agar ukuranya lebih seragam. Dari penelitian yang dilakukan sebelumnya, untuk 1 gram campuran serbuk kayu membutuhkan kadar resin 1,08 cc, maka kadar resin 95 x 1,08 cc/gram = 103 cc dan hardener sebanyak 100% x 103 cc = 103 cc,
Langkah-langkah yang dilakukan untuk membuat benda uji adalah sebagai berikut:
1. Mencampur semua serbuk kayu yang sudah ditimbang ke dalam baskom. 2. Menakar Resin dengan menggunakan gelas ukur dituang kedalam baskom. 3. Aduk campuran serbuk kayu dengan resin hingga merata kurang lebih 15
menit, kemudian hardener yang sudah ditakar dengan menggunakan gelas ukur dituang kedalam baskom yang berisi campuran tersebut.
4. Aduk kembali campuran serbuk kayu dengan resin dan hardener hingga merata kurang lebih 15 menit.
5. Setelah campuran merata kemudian dimasukkan kedalam lubang pada kayu dengan ukuran 1,5 cm x 10 cm x 5 cm, dengan cara dituang sedikit demi sedikit sambil dipadatkan. Sampel akan mengeras antara 3-4 jam. Kemudian lakukan proses yang sama untuk pembuatan sampel berikutnya.
Setelah pembuatan benda uji selesai, pengujian kuat lentur akan dilakukan setelah campuran untuk perbaikan berumur 24 jam. Untuk lebih jelasnya, bentuk sketsa sampel pengujian kuat lentur kayu dapat dilihat pada gambar 3.7
commit to user 7 c m 5 c m 5 0 c m 7 c m 5 c m 5 0 c m 1 , 5 c m 1 0 c m 7 c m 7 c m 5 c m 5 0 c m 7 c m 1 , 5 c m 1 0 c m 1 0 c m 1 , 5 c m 7 c m 5 c m 5 0 c m 7 c m 5 c m 5 0 c m 1 , 5 c m 1 0 c m 7 c m 7 c m 5 c m 5 0 c m 7 c m 1 , 5 c m 1 0 c m 1 0 c m 1 , 5 c m 7 c m 5 c m 5 0 c m
commit to user
d. Tahap Pengujian Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas
Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah loading frame dan perlengkapanya untuk mengetahui adanya lentur yang terjadi pada balok kayu akibat adanya beban luar. Beban tersebut mengakibatkan balok mengalami deformasi dan regangan sehingga menimbulkan retak lentur pada balok kayu tersebut. Dalam pengujian lentur kayu ini pembebanan yang dilakukan adalah pembebanan secara bertahap. Untuk lebih jelasnya gambar pembebanan benda uji dapat dilihat pada gambar 3.8
10 cm 1,5 cm h b 1 3Ls Ls 1 3Ls 1 3Ls 1 2P 1 2P
Gambar 3.8 Pembebanan Benda Uji
Pembebanan yang dilakukan merupakan pembebanan secara bertahap untuk mengetahui kuat lentur maksimum dari kayu.
Tahapan pengujian kuat lentur adalah sebagai berikut: 1. Seting alat, meliputi:
a) Menyiapkan alat-alat pengujian yang terdiri atas load cell, , dial gauge, dan hidraulic jack.
b) Memasang benda uji pada loading frame.
c) Memasang alat-alat pengujian dengan langkah sebagai berikut:
1) Memasang hidraulic jack pada loading frame, pastikan stabil dan tidak bergoyang.
2) Memasang load cell diantara kayu dan hidraulic jack, pastikan alat stabil dengan dua titik pembebanan pada jarak 1/3 bentang
3) Memasang transducer yang sudah terpasang dengan trafo step-down dan dihubungkan dengan load cell, dan memasang dial gauge dibawah balok kayu.
commit to user 2. Pengujian kuat lentur
Langkah pengujian kuat lentur adalah sebagai berikut:
a) Pembebanan benda uji dilakukan secara perlahan-lahan dengan hidraulic
pump, di atur dengan kenaikan beban sebesar 50 kg secara bertahap.
Mencatat lendutan yang terjadi dengan menggunakan dial gauge pada setiap penambahan beban.
b) Pencatatan beban maksimum yang mampu ditahan oleh benda uji hingga benda uji mengalami keruntuhan dan tidak mampu menahan beban lagi.
e. Tahap Analisis Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian yang diperoleh yaitu besarnya beban dan lendutan maksimum saat terjadi patah pada kayu, kemudian dilakukan analisa data, dan dari data tersebut kemudian dibuat grafik hubungan antara beban dan lendutan dari masing–masing benda uji sehingga dapat diketahui berapa besar beban yang dapat ditahan oleh kayu yang telah dilakukan penambalan. Kemudian dapat dihitung juga besarnya kuat lentur kayu tersebut dengan persamaan 3.1 dan 3.2. Data hasil pengujian :
L = panjang balok kayu (mm) h = tinggi balok (mm) Pmak = beban maksimum (N) b = lebar balok (mm)
d = defleksi balok (mm) Ls = jarak tumpuan (mm) It = momen inersia penampang (mm4) q = berat sendiri (N/mm) y = ordinat titik berat (mm) a = jarak (1/3 Ls)
Kuat lentur (Fb) = I a P qL y I y M s ÷ ø ö ç è æ + = 8 2 1 . 2 (N/mm2) (3.1)
Modulus Elastisitas (E) = d
( )
d. . 384 5 4 3 . . 24 2 2 2 4 I qL a L I a P s s - + ÷ ø ö ç è æ (N/mm2) (3.2)
f. Tahap Pengambilan Kesimpulan dan Saran
Pada tahap ini, data yang telah dianalisa dibuat kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan penelitian dan memberilan saran.
commit to user
3.3 Diagram Alir Pengujian
Secara garis besar diagram alir penelitian dapat dilihat pada gambar 3.9
Gambar 3.9 Diagram alir penelitian Mulai
Bahan penelitian
· Balok kayu keruing ukuran 5/7 x 50 cm · Batang lurus dan tidak ada cacat kayu · Serbuk kayu jati
· Perekat ( lem epoxy)
Pemeriksaan kadar air dan berat jenis sebelum pembuatan benda uji
Pembuatan lubang pada kayu kemudian mengisi lubang tersebut dengan campuran serbuk kayu dan perekat
Pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas akibat adanya beban luar dengan pembebanan bertahap
Analisis data hasil penelitian
Selesai
Kesimpulan dan saran
Peralatan penelitian
· Loading frame dan perlengkapanya · Oven dan Timbangan
· Gergaji, Palu, dan Pahat · Mistar, Skrap dan Gelas ukur · Wadah untuk mencampur Persiapan
commit to user
