RANCANGAN ALAT UJI TEKAN PADA BAHAN KOMPOSIT NATURAL FIBER DENGAN MEMPERHATIKAN ASPEK KETERULANGAN PADA HASIL PENGUJIAN

commit to user

i

RANCANGAN ALAT UJI TEKAN PADA BAHAN KOMPOSIT NATURAL FIBER DENGAN MEMPERHATIKAN ASPEK

KETERULANGAN PADA HASIL PENGUJIAN

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

WISNHU WAHYU WIJAYA I 1308534

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011

commit to user

ii

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Skripsi :

RANCANGAN ALAT UJI TEKAN PADA BAHAN KOMPOSIT NATURAL FIBER DENGAN MEMPERHATIKAN ASPEK

KETERULANGAN HASIL PENGUJIAN

Ditulis oleh:

WISNHU WAHYU WIJAYA I 1308534

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ilham Priadythama, ST, MT Ir. Lobes Herdiman, MT NIP 19801124 200812 1 002 NIP 19641007 199702 1 001

Ketua Program S-1 Non Reguler Jurusan Teknik Industri

Fakultas Teknik UNS

Taufiq Rochman, STP, MT NIP. 19701030 199802 1 001

Pembantu Dekan I Ketua Jurusan Fakultas Teknik Teknik Industri UNS

Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Lobes Herdiman, MT NIP 19561112 198403 2 007 NIP 19641007 199702 1 001

commit to user

iii

LEMBAR VALIDASI

Judul Skripsi :

RANCANGAN ALAT UJI TEKAN PADA BAHAN KOMPOSIT NATURAL FIBER DENGAN MEMPERHATIKAN ASPEK

KETERULANGAN HASIL PENGUJIAN

Ditulis oleh:

WISNHU WAHYU WIJAYA I 1308534

Telah disidangkan pada hari Kamis tanggal 16 Desember 2010

Di Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, dengan

Dosen Penguji

1. Retno Wulan Damayanti, ST, MT NIP 19800306 200501 2 002

2. Wakhid Ahmad J, ST, MT NIP 19791005 200312 1 003

Dosen Pembimbing

1. Ilham Priadythama, ST, MT NIP 19801124 200812 1 002

2. Ir. Lobes Herdiman, MT NIP 19641007 199702 1 001

commit to user

iv

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH

Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,

Nama : Wisnhu Wahyu Wijaya

Nim : I 1308534

Judul tugas akhir : Rancangan Alat Uji Tekan Pada Bahan Komposit Natural Fiber Dengan Memperhatikan Aspek Keterulangan Hasil Pengujian.

Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti bahwa Tugas Akhir yang saya susun mencontoh atau melakukan plagiat dapat dinyatakan batal atau gelar Sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dan apabila dikemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.

Surakarta, Januari 2011

Wisnhu Wahyu Wijaya I 1308534

commit to user

v

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,

Nama : Wisnhu Wahyu Wijaya

Nim : I 1308534

Judul tugas akhir : Rancangan Alat Uji Tekan Pada Bahan Komposit Natural Fiber Dengan Memperhatikan Aspek Keterulangan Hasil Pengujian.

Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing 1 dan Pembimbing 2. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian dari publikasi karya ilmiah

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Surakarta, Januari 2011

Wisnhu Wahyu Wijaya I 1308534

commit to user

viii

ABSTRAK

Wisnhu Wahyu Wijaya, NIM: I1308534. RANCANGAN ALAT UJI TEKAN PADA BAHAN KOMPOSIT NATURAL FIBER DENGAN MEMPERHATIKAN ASPEK KETERULANGAN HASIL PENGUJIAN.

Skripsi. Surakarta: Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret, Desember 2010.

Pengujian tekan merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui perilaku dan sifat mekanik suatu bahan saat pembebanan tekan secara aksial. Untuk mengukur seberapa besar kekuatan tekan yang dimiliki spesimen komposit, maka harus ada sebuah alat yang spesifik. Tujuan dari penelitian ini adalah bagaimana merancang alat uji tekan yang dapat memenuhi aspek keterulangan hasil pengujian.

Pada dasarnya rancangan alat uji tekan didasari pada kebutuhan standarisasi ASTM 3410M-03. Kombinasikan standar ini dengan kebutuhan pengguna, Kepala Laboratorium dan Statistik Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret, sehingga didapatkan informasi yang komprehensif dari kebutuhan fungsional. Spesimen yang digunakan adalah Medium Density Fiberbroad (MDF) berukuran 110 mm x 25 mm x 12 mm. Pengujian analisis varian ( ANOVA) digunakan sebagai alat uji untuk mengetahui aspek keterulangan hasil pengujian.

Penelitian ini dihasilkan alat uji tekan yang dilengkapi dengan hydraulic powerpack, fixture dan loadcell yang semua komponen ini mendukung terpenuhinya aspek keterulangan. Hasil uji ANOVA menunjukan bahwa rancangan alat uji tekan telah mampu membaca data kekuatan tekan secara konsisten. Dari penelitian dapat diambil kesimpulan bahwa alat uji tekan telah berhasil memenuhi tuntutan aspek keterulangan.

Kata kunci: Komposit, natural fiber, aspek keterulangan, uji ANOVA.

xvi + 87 halaman, 23 tabel, 37 gambar, 4 lampiran Daftar pustaka: 23 (1989-2010)

commit to user

ix

ABSTRACT

Wisnhu Wahyu Wijaya, NIM: I1308534. DESIGN OF COMPRESSIVE TEST DEVICE AT NATURAL FIBER COMPOSITE MATERIAL WITH REGARD REPEATABILITY ASPECT ON THE EXAMINATION RESULT. Thesis. Surakarta: Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, December 2010.

The compressive test is one of examination to determine behavior and mechanical characteristics of materials under axial compress loads. To measure how much compressive strength that a natural fiber composite spesimen has, there must be a specific device. The objective of this research is designing compressive test device can fullfil repeatability aspect on the test result.

Basically the design of compressive test device was based on ASTM 3410 - 03 standardization. Combined those standard with user requirements, Head of Laboratorium Statistik Kualitas of Industrial Engineering Department of Sebelas Maret University, so there would be more comprehensive information of functional requirement be gained. The specimen applied is Medium Density Fiberbroad (MDF) sizes 110 mm x 25 mm x 12 mm. Examination of analysis variance ( ANOVA) applied as a means of test to know repeatability aspect on the examination results. Before

From this research was produced a compressive test device equipped with hydraulic powerpack, fixture and loadcell that all this component support repeatability aspects . The results of ANOVA test show that the design of compressive test device has capable to read compressive strength data consistently From this research can be concluded that compressive test device has successfully fullfil the requirement of repeatability aspect.

Keywords: Composite, natural fiber, repeatability aspects, ANOVA. test

xvi + 87 pages, 23 table, 37 drawings, 4 attachments Bibliography: 23 (1989-2010)

commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Assalamu ‘alaikum Wr.Wb

Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta salam kepada Rasulullah Muhammad SAW, Al Amin suri tauladan kita.

Pada kesempatan yang sangat baik ini, dengan segenap kerendahan hati dan rasa yang setulus-tulusnya, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua tercinta, bapak dan ibuku yang telah memberikan doa, kasih sayang dan dukungan kupersembahkan karyaku untuk kedua orang tuaku tercinta.

2. Ir. Noegroho Djarwanti, MT. selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Bapak Ir. Lobes Herdiman, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Bapak Ilham Priadyhitama, ST, MT. dan Ir. Lobes Herdiman, MT. selaku dosen pembimbing yang telah sabar dalam memberikan pengarahan dan bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan lancar.

5. Retno Wulan Damayanti, STP, MT. selaku dosen penguji skripsi I dan Wakhid Ahmad J, ST, MT. selaku dosen penguji skripsi II yang berkenan memberikan saran dan perbaikan terhadap skripsi ini.

6. Bapak Yusuf Priyandari, ST, MT. selaku pembimbing akademis. Terima kasih atas bimbinganya selama ini.

7. Dosen-dosen Teknik Industri yang memberikan ilmu dan nilai yang obyektif selama ini.

8. Para staf dan karyawan Jurusan Teknik Industri (mba’ Yayuk, mba’ Rina, pak Agus, mba’Tutik), atas segala kesabaran dan pengertiannya dalam memberikan bantuan demi kelancaran penyelesaian skripsi ini.

9. Mas Huma serta karyawan yang telah membantu menyelesaikan rancangan alat uji tekan pada bahan komposit natural fiber ini. Semoga bengkelnya

commit to user

vii

tambah maju dan banyak order daripada bengkel sebelah. Tolong dibimbing adik-adik Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.

10. Mas Mbop-Mbak dina atas dukungannya selama ini baik moril maupun materiil. Semoga keluarga serta anak keturunan menjadi ahli Surga-Nya Amiin...

11. ”Bibehh” (Lusiana Trias Darmayanti) yang telah ikhlas menjadi tempat curhat atas segala masalah dalam proses pembuatan skripsi ini. Sementara hanya ini yang bisa aku persembahkan buat kamu behh.. By the way, Cincinnya InsyaAllah nyusul ya.. Muacchh.. Semoga kita diberi Hidayah-Nya serta ditunjukkan Jalan Lurus-Nya.. Amiin..

12. Teman-teman Teknik Industri Transfer 2008 Hadi Pakem, Ridho Celuler, SandEst, Komandan, Arli Gajah, Simbah Romi, Galih Pencari Hidayah, Mas Zai (pak camat), Vembi, Topix, Wendy, Henry, Faris, Rika, Agarika, Desty,Anand, Putri, Cici, Gambrenx, Yohanez, Joko Sembung, Safi’i, Restu, Fuad, Altona. Semoga kita selalu prend. Gak salah aku punya teman-teman kayak kalian.

13. Kang Joni Mansyur, Yudha-Pengusaha Sukses, Mas Soleh, Ustadz Joko serta keluarga pengajian Al-Hidayah, Al Ustadz Ahmad Sukino serta keluarga besar Majelis Tafsir Al-qur’an, Om Nonot serta keluarga dan Pakde Minto sekeluarga. Terima kasih atas semuanya baik Ilmu, Nasehat, Wejangan, Tausiyah, maupun Materiil. Semoga kita dipertemukan di Surga-Nya.

14. Seluruh teman Teknik Industri angkatan 04,05,06,07 UNS yang bersama berjuang dalam menyelesaikan studi Strata-1. Atas semua bantuannya saya mengucapkan banyak terima kasih.

15. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan dalam kata pengantar ini.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa maupun siapa saja yang membutuhkannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, dengan senang hati dan terbuka penulis menerima segala saran dan kritik yang membangun.

Surakarta, Januari 2011

Penulis

commit to user

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL...

LEMBAR PENGESAHAN...

LEMBAR VALIDASI...

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH...

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH...

KATA PENGANTAR...

ABSTRAK...

ABSTRACT...

DAFTAR ISI...

DAFTAR TABEL...

DAFTAR GAMBAR...

DAFTAR LAMPIRAN...

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang...

1.2 Perumusan Masalah...

1.3 Tujuan Penelitian...

1.4 Manfaat Penelitian...

1.5 Batasan Masalah...

1.6 Asumsi Penelitian...

1.7 Sistematika Penulisan ...

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit Natural Fiber...

2.1.1 Karakteristik Pada Komposit Natural Fiber...

2.1.2 Pengujian Tekan Pada Bahan Komposit Natural Fiber...

2.1.3 Spesimen Pengujian Pada Bahan Komposit Natural Fiber..

2.2 Alat Uji Tekan………..

2.2.1 Deskripsi Alat Uji Tekan...

2.2.2 Teori Konstruksi Alat Uji Tekan...

2.2.3 Cara Kerja Alat Uji Tekan Dengan Sistem Hidrolik...

2.2.4 Proses Pembacaan Alat Uji Tekan...

i ii iii iv v vi viii ix x xiii xiv xvi

I-1 I-2 I-2 I-3 I-3 I-3 I-4

II-1 II-1 II-2 II-4 II-5 II-5 II-6 II-8 II-10

commit to user

xi

2.2.5 Sistem Kendali Pada Alat Uji Tekan...

2.2.6 Perancangan Eksperimen Pada Alat Uji Tekan...

2.3 Penelitian Penunjang...

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Identifikasi Masalah...

3.2 Perumusan Masalah...

3.3 Identifikasi Kebutuhan Alat Uji Tekan...

3.4 Perancangan Alat Uji Tekan...

3.5 Running Test Dan Kalibrasi ...

3.6 Pengujian Data Uji Tekan Dengan Anova...

3.7 Analisa Hasil Pengujian...

3.8 Kesimpulan Rancangan Alat Uji Tekan...

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Pengumpulan Data...

4.1.1 Pengujian Tekan ASTM D3410M-03...

4.1.2 Identifikasi Kebutuhan Alat Uji Tekan...

4.1.3 Bill of Material Alat Uji Tekan...

4.2 Pengolahan Data...

4.2.1 Mekanika Struktur Rancangan Alat Uji Tekan...

4.2.2 Elemen Mesin Penggerak Alat Uji Tekan...

4.2.3 Rangkaian Pengendali Dan Kelistrikan Alat Uji Tekan...

4.2.4 Estimasi Biaya Alat Uji Tekan...

4.2.5 Spesifikasi Alat Uji Tekan...

4.3 Pengujian Data Hasil Uji Tekan...

4.3.1 Pengujian data Hasil Perhitungan Compressive Load...

4.3.2 Uji ANOVA Untuk Compressive Load…….. ...

4.3.3 Pengujian data Hasil Perhitungan Compressive Strength....

4.3.4 Uji ANOVA Untuk Compressive Strength…...

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

5.1 Analisis Rancangan...

5.2 Analisis data Hasil Pengujian Statistik...

II-12 II-15 II-21

III-2 III-2 III-2 III-3 III-3 III-3 III-4 III-4

IV-1 IV -1 IV -2 IV -5 IV -13 IV -13 IV -21 IV-23 IV-28 IV-28 IV-29 IV-29 IV-38 IV-41 IV-49

V-1 V-2

commit to user

xii

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan...

6.2 Saran...

DAFTAR PUSTAKA

VI-1 VI-1

commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kurva stress-strain pengujian tekan...

Gambar 2.2 Ilustrasi Pengujian tekan...

Gambar 2.3 Spesimen uji tekan standar ASTM D 3410...

Gambar 2.4 Fixture uji tekan ASTM D 3410...

Gambar 2.5 Diagram aliran sistem hidrolik...

Gambar 2.6 Power pack unit...

Gambar 2.7 Blok diagram sistem kontrol...

Gambar 2.8 Blok diagram open loop……….

Gambar 2.9 Sistem kontrol closed loop……….

Gambar 3.1 Metodologi penelitian………..

Gambar 4.1 Fixture ASTM D3410M-03...

Gambar 4.2 Fishbone diagram...

Gambar 4.3 Bill of material alat uji tekan...

Gambar 4.4 Rancangan alat uji tekan...

Gambar 4.5 Fixture uji tekan...

Gambar 4.6 Upper...

Gambar 4.7 Plunger...

Gambar 4.8 Bottom...

Gambar 4.9 Side...

Gambar 4.10 Fix dan move clamp...

Gambar 4.11 Meja...

Gambar 4.12 Sisi depan panel box...

Gambar 4.13 Sisi dalam panel box...

Gambar 4.14 Hydraulic powerpack...

Gambar 4.15 Aktuator...

Gambar 4.16 Loadcell...

Gambar 4.17 Weighting Indicator...

Gambar 4.18 Outside dial...

Gambar 4.19 Spesimen uji tekan...

Gambar 4.20 Skema gaya pada Bottom...

II-2 II-3 II-4 II-5 II-9 II-9 II-12 II-14 II-15 III-1 IV-2 IV-4 IV-5 IV-6 IV-7 IV-7 IV-8 IV-8 IV-9 IV-9 IV-10 IV-10 IV-11 IV-11 IV-12 IV-12 IV-13 IV-13 IV-14 IV-16

commit to user

xv

Gambar 4.21 Dimensi perhitungan momen inersia lower jig...

Gambar 4.22 Buckling pada rod aktuator...

Gambar 4.23 Teori euller-tetmayer...

Gambar 4.24 Rangkaian pengendali alat uji tekan...

Gambar 4.25 Rangkaian kelistrikan alat uji tekan...

Gambar 4.26 Grafik plot residual compressive load...

Gambar 4.27 Grafik plot residual compressive strength...

IV-17 IV-20 IV-20 IV-23 IV-25 IV-37 IV-49

commit to user

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Powerpack-gear pump

Lampiran 2 Loadcell low profile type

Lampiran 3 Material Properties

Lampiran 4 Cylinder hydraulic

commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kebutuhan Geometeri Spesimen Uji Tekan...

Tabel 2.2 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas...

Tabel 4.1 Kebutuhan dimensi spesimen uji tekan...

Tabel 4.2 Harapan pengguna alat uji tekan...

Tabel 4.3 Komponen alat uji tekan...

Tabel 4.4 Estimasi biaya material...

Tabel 4.5 Estimasi biaya non material...

Tabel 4.6 Total biaya perancangan ………...

Tabel 4.7 Spesifikasi Alat Uji Tekan...

Tabel 4.8 Perhitungan uji normalitas level 12 mm...

Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Uji Kolmogorov-Smirnov...

Tabel 4.10 Residual data antar level ketebalan...

Tabel 4.11 Hasil perhitungan uji homogenitas faktor ketebalan...

Tabel 4.12 Residual data kekuatan tekan……….

Tabel 4.13 ANOVA untuk compressive load………

Tabel 4.14 Hasil perhitungan ANOVA data eksperimen……….

Tabel 4.15 Perhitungan uji normalitas strength level 12 mm...

Tabel 4.16 Hasil perhitungan uji kolmogorov-Smirnov...

Tabel 4.17 Residual data antar level faktor ketebalan...

Tabel 4.18 Hasil uji homogenitas strength level ketebalan………...

Tabel 4.19 Residual data kekuatan tekan...

Tabel 4.20 ANOVA untuk kekuatan tekan...

Tabel 4.21 Hasil perhitungan ANOVA data eksperimen...

II-4 II-20 IV-1 IV-3 IV-26 IV-27 IV-28 IV-28 IV-28 IV-29 IV-32 IV-33 IV-34 IV-34 IV-38 IV-40 IV-41 IV-43 IV-45 IV-46 IV-46 IV-50 IV-51

commit to user

I-1  

BAB I

PENDAHULUAN

Dalam bab ini akan diuraikan mengenai latar belakang, perumusan masalah, tujuan, manfaat, batasan masalah, asumsi yang diangkat dalam penelitian serta sistematika penulisan untuk menyelesaikan penelitian.

Keseluruhan pokok bahasan dalam bab ini diharapkan memberikan gambaran umum tentang penelitian ini dan perlunya penelitian ini dilakukan.

1.1 LATAR BELAKANG

Rekayasa teknik dalam teknologi modern masih memerlukan suatu bahan dengan kombinasi yang memiliki sifat-sifat khusus seperti memiliki kepadatan rendah, kekuatan dan kekakuan yang tinggi, tahan abrasi dan impact, serta tingkat korosi kecil. Kombinasi sifat-sifat tersebut tidak dapat dipenuhi oleh paduan logam konvensional, keramik, maupun bahan polimer. Bahan ini sering disebut sebagai komposit. Secara umum, komposit merupakan kombinasi dari dua atau lebih bahan yang berlainan dimana adanya campur tangan manusia pada proses pembentukkannya (Callister, 2007).

Dewasa ini teknologi komposit mengalami perkembangan pesat terutama pada serat penyusun komposit. Pengembangan dan penggunaan material komposit yang berpenguat serat alam ( natural fiber ) dapat dibuat menjadi produk dengan biaya murah karena harga bahan baku yang rendah, karakteristik akustik dan thermal yang baik, penggunaan energi yang rendah dan ramah lingkungan (Biswas, 2001). Komposit natural fiber adalah bahan komposit organik yang terdiri dari dua atau lebih bahan organik yang berbeda yang digabung atau dicampur secara makroskopis melalui proses kimiawi dengan zat pencampur (Jamasri, 2009).

Sejumlah instansi maupun universitas telah melakukan penelitian tentang bahan komposit natural fiber tidak terkecuali oleh Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret. Untuk mendukung penelitian tersebut, pihak Jurusan Teknik Industri baik dosen maupun mahasiswa memerlukan suatu alat uji sebagai suatu alat ukur untuk membantu mengetahui karakteristik mekanik bahan yang sedang diteliti. Sampai saat ini, pengujian dilakukan dengan menggunakan

commit to user

I-2  

Universal Testing Machine milik Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. Dengan mempertimbangkan perihal prosedural dan biaya penelitian, maka pihak Jurusan Teknik Industri berinisiatif untuk memiliki alat uji sendiri. Namun dikarenakan harga Universal Testing Machine yang sangat tinggi serta tuntutan kelengkapan Laboratorium Statistik dan Kualitas yang harus segera diadakan, maka pihak jurusan ingin merancang alat uji sendiri. Alat uji diharapkan dapat digunakan dalam beberapa pengujian dan salah satunya adalah pengujian tekan.

Dalam proses perancangan, peneliti menggunakan standar ASTM D3410M-03 yang menjelaskan mengenai prosedur, ukuran spesimen, maupun komponen yang diperlukan dalam uji tekan pada bahan komposit. Dalam merancang alat uji ada 2 hal yang perlu diperhatikan yaitu accuracy (ketelitian) dan precision (keterulangan). Selain merancang dan menghitung kekuatan konstruksi, penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui apakah rancangan alat uji tekan juga mampu memenuhi aspek keterulangannya. Untuk mengetahuinya, digunakan suatu perhitungan statistik yaitu berupa uji ANOVA dalam bentuk Complete Random Design yang dibagi menjadi 3 level ketebalan terhadap spesimen MDF (Medium Density Fiberboard) yang masing-masing diuji secara berulang-ulang sebanyak 30 kali pengujian.

Berdasarkan uraian di atas diketahui bahwa perancangan alat uji tekan untuk bahan komposit natural fiber sangat diperlukan dalam perkembangan penelitian komposit natural fiber di masa mendatang khususnya pada Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang diuraikan, maka dirumuskan pokok permasalahan penelitian yaitu “Bagaimana merancang alat uji tekan untuk bahan komposit natural fiber dengan memperhatikan aspek keterulangan hasil pengujian?”.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Menentukan konstruksi alat uji tekan untuk menunjang terciptanya aspek keterulangan hasil pengujian.

commit to user

I-3  

2. Menguji aspek keterulangan hasil pengujian pada rancangan alat uji tekan.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang dicapai dalam penelitian ini adalah menghasilkan alat uji tekan untuk komposit natural fiber dengan memperhatikan aspek keterulangan hasil pengujian.

1.5 BATASAN MASALAH

Batasan-batasan yang digunakan dalam penelitian ini, sebagai berikut:

1. Dimensi benda uji memenuhi kriteria standarisasi No D3410M-03 dengan geometri panjang spesimen 110 mm, lebar 25 mm dan tebal disesuaikan dengan penentuan level saat pengujian (12, 11,& 10 mm). Spesimen yang diuji berupa komposit natural fiber jenis MDF (Medium Density Fiberbroad) produksi PT. Sumalindo.

2. Perhitungan kekuatan hanya dilakukan pada fixture alat uji tekan serta menggunakan bahan fiberglass sebagai dasar penentuan kapasitas maksimum beban yang ditahan oleh fixture.

3. Untuk mengetahui aspek keterulangan menggunakan uji ANOVA dengan menganalisa data compressive strength spesimen diuji pada 3 level ketebalan (12, 11, & 10 mm) dengan setiap level diuji berulang-ulang sebanyak 30 replikasi. Sedangkan uji ANOVA terhadap compressive load digunakan sebagai pendukung dari pengujian terhadap compressive strength.

Tujuannya adalah untuk mengetahui apakah alat uji tekan telah berfungsi dengan benar.

1.6 ASUMSI

Asumsi-asumsi yang digunakan dalam penelitian ini, sebagai berikut:

1. Setiap spesimen (MDF) diasumsikan memiliki compressive strength yang sama sehingga mampu digunakan sebagai acuan saat pengujian aspek keterulangan alat uji tekan.

2. Nilai compressive load (kg) merupakan nilai yang ditampilkan pada weighting indicator saat spesimen mengalami kepatahan. Compressive Strenght (kg/mm²) diperoleh dengan membagi compressive load dengan luas area pengujian tekan (mm²).

commit to user

I-4  

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan yang digunakan pada penyusunan laporan tugas akhir, seperti diuraikan di bawah ini.

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang dan identifikasi masalah yang diangkat dalam perancangan alat uji tekan, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, pembatasan masalah, penetapan asumsi-asumsi serta sistematika yang digunakan dalam perancangan alat uji tekan sebagai alat pengujian tekan pada bahan komposit natural fiber.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini memberi penjelasan secara terperinci mengenai teori-teori yang digunakan sebagai landasan pemecahan masalah serta memberikan penjelasan secara garis besar metode yang digunakan oleh penulis sebagai kerangka pemecahan masalah guna mendapatkan desain rancangan alat uji tekan.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisikan gambaran terstruktur tahap-tahap proses pelaksanaan penelitian dan tahapan pengerjaan pengolahan data yang digambarkan dalam diagram alir (flow chart).

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini berisikan uraian mengenai data-data penelitian yang digunakan dalam proses pengolahan data sesuai dengan langkah- langkah pemecahan masalah yang dikembangkan pada bab sebelumnya.

BAB V ANALISIS & INTERPRETASI HASIL

Bab ini berisi tentang analisis dan interpretasi hasil terhadap pengumpulan dan pengolahan data yang dilakukan.

commit to user

I-5  

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari analisis pemecahan masalah maupun hasil pengumpulan data serta saran-saran perbaikan atas permasalahan yang dibahas.

commit to user

II-1   

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan tentang landasan teori dan kajian pustaka yang digunakan untuk menunjang penelitian yang akan dilakukan.

2.1 KOMPOSIT NATURAL FIBER

Pada sub-bab berikut dibahas mengenai karakteristik pada komposit natural fiber, pengujian pada bahan komposit natural fiber, dan spesimen pengujian pada bahan komposit natural fiber.

2.1.1 Karakteristik Pada Komposit Natural Fiber

Kata komposit (composite) berasal dari kata "to compose" yang berarti menyusun atau menggabung. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda (Jones, 1975), karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka bahan komposit dapat didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran/kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material yang pada dasarnya tidak dapat dipisahkan (Schwartz, 1984).

Secara umum komposit tersusun dari dua material utama yaitu matrik dan serat (fiber). Antar kedua unsur material tersebut tidak terjadi reaksi kimia dan tidak larut satu sama lain, melainkan hanya ikatan antar muka diantara keduanya.

Serat yang memiliki kekuatan lebih tinggi berperan sebagai komponen penguat, sedangkan matrik yang bersifat lemah dan liat berperan sebagai pengikat dan memberi bentuk pada struktur komposit. Matrik berperan sebagai pengisi ruang komposit, memegang peranan penting dalam mentransfer tegangan, melindungi serat dari lingkungan dan menjaga permukaan serat dari pengikisan. Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat sintetis dan serat alam (natural fiber). Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, kevlar, nylon, dan lain-lain. Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuh-tumbuhan dan binatang. Serat ini telah banyak digunakan

commit to user

II-2   

oleh manusia diantaranya adalah kapas, wol, sutera, pelepah pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan knaf atau goni.

Natural Fiber atau serat alami memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan serat sintetis, seperti berat lebih ringan, diolah secara alami dan ramah lingkungan. Natural Fiber merupakan bahan terbaru dan mempunyai kekuatan dan kekakuan yang relatif tinggi dan tidak menyebabkan iritasi kulit. Keuntungan- keuntungan yang lainnya adalah kualitas dapat divariasikan dan stabilitas panas yang rendah. Adapun kekurangan dari natural fiber adalah variabilitas yang tinggi, ketahanan kelembaban rendah, ketahanan api rendah, dan adhesi serat dan matrik yang kurang baik (Lokantara, 2007).

2.1.2 Pengujian Tekan Pada Bahan Komposit Natural Fiber

Pengujian tekan adalah usaha untuk mengetahui besar kapasitas dari suatu material untuk menahan beban secara aksial ketika batas kekuatan tekan maksimum tercapai maka spesimen mengalami cracking (kepatahan) yang bertujuan mengetahui karaketristik maupun sifat mekanik dari suatu bahan.

Gambar 2.1 Kurva stress-strain pengujian tekan Sumber: Pickering, 2008

Kekuatan tekan ditunjukkan dengan titik merah pada kurva. Pada gambar 2.1 terdapat wilayah linear dimana berlaku Hukum Hooke (Hooke Law). wilayah ini dijelaskan dalam rumus σ ε = E dimana E merupakan Young Modulus, σ adalah stress (tegangan),dan ε adalah strain (regangan). Rumusan mengenai stress dijelaskan pada persamaan berikut :

commit to user

s

t t r

sedangkan ru

Pada g tegangan dan terdapat han rumusan stra

A

=F σ ^...

dengan, σ = tegan F = beba A = luasa umusan men

dengan, ε = strain lo = panja li = panja

Gam

gambar 2.2 n regangan s nya pada t ain lo lebih b

...

ngan an yang diter an area ngenai strain

………

n ang awal spe

ang saat pata

mbar 2.2 Ilu Su merupakan sama dengan

anda beban besar dari li

II-3 ...

(N rapkan (N (m n dijelaskan d

………

simen (m ah (m

ustrasi Peng umber: Junaidi, sebuah ilust n yang dipak n berupa ne sehingga dip

... persa

N/mm²) N) mm²)

dengan rumu

……….pers

mm) mm)

gujian tekan , 2009 trasi dari pe kai pada pen egatif. Hal

peroleh nilai

amaan 2.1

usan sebagai samaan 2.2

n

engujian tek gujian tarik, ini dikaren i yang negati

i berikut :

kan. Rumus perbedaan nakan pada

if.

commit to user

2

s d l n

y s m

2.1.3 Spesim Dimen standar peng dibentuk per lebih dari 1 negara maju

Dime yang ditunju satu sumbu menghindari

men Penguj nsi spesimen

gujian ASTM rtama kali p 12.000 buah u maupun be

Gambar 2 ensi spesime ukkan pada g u dengan s

i efek buckli Tabel 2.1

ian Tekan P n komposit n

M (America pada tahun 1 h standarisa erkembang d

2.3 Spesime Sumber: A en pengujian gambar 2.3.

sumbu cros ing pada spe Kebutuhan

II-4 Pada Bahan natural fiber

an Society f 898 dan sam asi. Standar dalam peneli

en uji tekan ASTM internat

n tekan men Pemasangan shead ala esimen saat p n Geometri S

n Komposit disesuaikan for Testing a mapi saat in

ASTM ba itian akadem

standar AS tional, 1999 nggunakan s

n spesimen at uji. Hal pengujian.

Spesimen U

Natural Fib n dengan me

and Materia ni ASTM m anyak digun mis maupun i

STM D 3410 standar AST

pada clamp ini bertuju

Uji Tekan ber

nggunakan al). ASTM mempunyai nakan pada

industri.

0

TM D 3410 dipastikan uan untuk

commit to user

k

s k s 2

a h 2

k o s

t s M w t

Buck kebengkokan strenght.Pad kebebasan s spesimen ak 2.2 ALAT U

Sub b alat uji tekan hasil penguj 2.2.1 Deskri

Alat u kekuatan tek oleh spesim spesimen me

Langk tekan yang t sumbu deng Mendekatka weighting in telah direkom

kling merup n sebelum da tabel 2.1 sesuai denga kan yang diuj UJI TEKAN ab ini memb n, cara kerja

ian, serta pe ipsi Alat Uj uji tekan a kan maksimu

en pada kon engalami kep kah pertama

terdapat pad gan garis t an posisi mo ndicator men mendasikan

Gamb

pakan kega m spesimen

menjelaskan an kebutuha

ji N

bahas meng a alat uji teka erancangan e

ji Tekan adalah peral

um (ultimate ndisi pembeb

patahan.

memasang da gambar 2 tengah move

oveable head nunjukkan ad oleh ASTM

ar 2.4 Fixtu Sumb

II-5 agalan peng n belum m

n bahwa pad an pengujian

genai deskrip an dengan si eksperimen p

latan uji un e strength of banan stabil

spesimen p 2.4 dengan

eable head d kearah b danya pemb M yaitu 1.3 ±

ure uji teka er : ASTM inte

gujian teka mencapai u da ASTM 3 n untuk mem

psi alat uji t istem hidroli pengujian tek

ntuk menge f compressio dan smooth

pada kedua p posisi garis

dari unive bagian atas fi ebanan. Atu 0.3 mm/min

an ASTM D ernational,1999

an berupa ultimate co 3410M-03 m

mberikan uk

tekan, konst ik, proses p kan.

etahui seber on) yang dap h yang ditan

pasang grip s tengah spe ersal testing fixture uji tek ur speed of te

n .

3410 9

terjadinya ompressive memberikan kuran pada

truksi pada pembacaan

rapa besar pat ditahan dai dengan

fixture uji esimen satu g machine.

kan hingga esting yang

commit to user

II-6   

Selanjutnya melakukan proses pengompresian secara konstan sampai terjadi kepatahan pada spesimen. Seketika itu weighting indicator akan menyimpan dan menampilkan angka digital. Angka tersebut merupakan nilai maximum compressive load yang dapat ditahan oleh spesimen. Nilai maximum compressive load kemudian dibagi dengan luas area spesimen yang diukur sebelum pengujian, sehingga didapatkan nilai ultimate compressive strenght dari spesimen tersebut.

2.2.2 Teori Konstruksi Alat Uji Tekan

Dalam merancang suatu alat diperlukan pertimbangan atas dua hal yaitu pemilihan material dan desain rancangan dari alat tersebut. Pertimbangan untuk menetukan material yang digunakan dalam perancangan alat uji tekan adalah sebagai berikut :

1. Kekuatan bahan (strength of material).

Dalam perencanaan struktur, semua elemen harus diberikan ukuran tertentu.

Ukuran harus diproporsikan cukup kuat untuk memikul gaya yang mungkin terjadi. Setiap elemen struktur juga harus cukup kaku sehingga tidak melengkung atau berubah bentuk (deformation) berlebihan pada saat struktur dipakai. Setiap elemen struktur juga tidak boleh terlalu langsing, sehingga tidak kehilangan kestabilan akibat adanya gaya tekan. Jadi perencananaan struktur meliputi penentuan proporsi elemen struktur yang memenuhi kekuatan (strength), kekakuan (stiffness) dan stabilitas (stability) setiap elemen struktur.

Kekuatan suatu material dapat dilihat menurut : a. Tegangan.

Tegangan didefinisikan sebagai tahanan terhadap gaya-gaya luar. Ini diukur dalam bentuk gaya per satuan luas (Alfred, 1983). Dalam praktek teknik, gaya umumnya diberikan dalam pound atau newton, dan luas yang menahan dalam inchi persegi atau millimeter persegi. Akibatnya tegangan dinyatakan dalam pound per inchi persegi, yang sering disingkat menjadi psi, atau newton per-milimeter persegi (Mpa). Besarnya gaya persatuan luas pada bahan tersebut disebut sebagai tegangan dan lazimnya ditunjukkan dengan huruf Yunani σ (sigma) (Kurniawan, 2000)

commit to user

II-7   

Didefinisikan dengan rumus.

σ = A F

dengan; F adalah gaya yang bekerja dalam arah tegak lurus atau normal terhadap penampang, dan A adalah luas penampang. Bila gaya luar yang bekerja pada suatu batang sejajar terhadap sumbu utamanya dan potongan penampang batang tersebut konstan, atau secara substansial memang demikian, tegangan dalam yang dihasilkan adalah sejajar terhadap sumbu tersebut. Gaya-gaya itu disebut gaya aksial, dan tegangan yang timbul dikenal sebagai tegangan aksial.

Pada batang-batang yang hanya menahan gaya aksial, tegangan yang bekerja pada potongan yang tegak lurus terhadap sumbu batang adalah tegangan normal saja, tegangan geser tidak terjadi. Arah potongan ini juga memberikan tegangan normal maksimum dibandingkan arah-arah potongan lainnya. Penyajian tanda gaya aksial, yaitu positif (+) untuk tegangan tarik dan negatif (-) untuk tegangan tekan.

b. Regangan.

Regangan adalah perubahan bentuk. Semua bagian bahan yang mengalami gaya-gaya luar, dan selanjutnya tegangan dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan). Perubahan bentuk total (total deformation) yang dihasilkan oleh suatu bahan atau benda dinyatakan dengan huruf Yunani δ (delta). Jika panjang adalah L, perubahan bentuk per satuan panjang dinyatakan dengan huruf Yunani ε (epsilon).

L

∆L ε = c. Hukum Hooke (Hooke's Law).

Hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari pengujian geser, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan pergeseran bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone.

ܧ ൌ

^ఙ_ఌ

………

persamaan 2.3

commit to user

II-8   

Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke yaitu: rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan.

2.2.3 Cara Kerja Alat Uji Tekan Dengan Sistem Hidrolik

Pada cara kerja alat uji tekan, mekanisasi pengerak utama pada alat adalah dengan menggunakan sistem penggerak hidrolik. Kata hidrolik (hidraulik, hydraulic) berasal dan kata Yunani “hydor” yang berarti “air”. atau “zat cair”

atau “fluida cair”, bermakna semua benda atau zat yang berhubungan dengan

“air”. Didefinisikan sebagai segala sesuatu yang berhubungan dengan air.

Sekarang kita mendefinisikan “hidrolik” sebagai pemindahan, pengaturan, gaya- gaya dan gerakan-gerakan zat cair (Punarwan, 2005). Beberapa sifat khusus yang dimiliki sistem hidrolik, yaitu :

1. Gaya yang tinggi (berupa momen putar) dengan ukuran yang kompak, yaitu berupa kepadatan tenaga yang tinggi.

2. Penyesuaian gaya otomatis.

3. Dapat bergerak dari keadaan diam meskipun pada beban penuh.

4. Pengubahan (pengendalian atau pengaturan) tanpa tingkatan dan kecepatan, momen putar (torsi), gaya langkah yang dapat dilakukan dengan mudah.

5. Perlindungan terhadap beban berlebih yang sederhana.

6. Sesuai untuk mengendalikan proses gerakan yang cepat dan untuk gerakan sangat lambat yang akurat.

7. Penumpukan energi yang relatif sederhana dengan menggunakan gas.

8. Dapat dikombinasikan dengan tranformasi yang tidak terpusat dari energi hidrolik kembali ke energi mekanik, dapat diperoleh sistem penggerak sentral yang sederhana sehingga dapat ekonomis.

Energi hidrolik adalah salah satu sistem yang paling serbaguna dalam mengubah dan memindahkan tenaga. Terbukti dari sifat kekakuannya, namun mempunyai sifat flexible. Dalam bentuk apapun cairan minyak hidrolik mengikuti bentuk yang ditempatinya pada beberapa bagian dari sistem. Setiap bagian melakukan kerja sesuai dengan ukuran yang ditempatinya, dan disatukan kembali menjadi satu kesatuan.

commit to user

p

d i

b d

Energi listrik atau energi

termal Penggerak

motor bakar motor listrik

Pomp penggerakny disalurkan k itu dialirkan

Urut bakar yang ditampung p

Ener meka p

Gam

pa hidrolik ya. Setelah ke katup kon n. Diagram al

an aliran di menggerakk pada reservo

E hi rgi

anik

pompa hidrolik

mbar 2.5 Dia Sumbe k dapat me oli hidrolik ntrol arah ya lir sistem hid

Gambar 2 imulai dari kan pompa o oir. Melalui k

II-9

Energi idrolik

Kontroler

agram aliran er: Punarwan, 2 enggunakan k dipompa ang bertugas drolik dapat

2.6 Power p Sumber: G pembangkit oli, pompa o katup kontro

En hid U

motor Silinde

n sistem hidr 2005

n motor lis pada tekana s mengatur k dilihat pada

ack unit Graco Inc, 199 t berupa mo oli meningka ol hidrolik, o

nergi drolik User

r hidrolik er hidrolik

rolik

strik sebaga an tertentu, kemana caira a gambar 2.5

96

otor listrik a atkan tekana oli bertekana

Energi mekanik Elemen kerja

yang dioperasikan

ai sumber kemudian an hidrolik 5

atau motor an oli yang an dialirkan

commit to user

II-10   

ke pemakai berupa elemen kerja silinder atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik itu menjadi energi gerak atau mekanis. Urutan energinya dari motor listrik atau bakar ke silinder hidrolik berturut – turut adalah energi listrik atau mekanis – energi hidrolik – energi hidrolik – energi mekanis

Pada sebuah pompa hidrolik (gambar 2.6), lebih dikenal dalam sebuah kesatuan utuh pompa hidrolik yang digunakan sebagai penggerak yang dikenal sebagai Power Pack Unit. Power Pack unit tersusun dari beberapa bagian, yaitu:

1. Tangki hidrolik (hydraulic tank).

Tangki hidrolik adalah sebagai tempat penampung oli dari sistem. Selain itu juga berfungsi sebagai pendingin oli yang kembali.

2. Pompa hidrolik (hydraulic pump).

Pompa hidrolik sebagai pemindah oli dari tangki ke dalam sistem. Dan bersama komponen lain menimbulkan hydraulic pressure (tenaga hidrolik).

3. Katup pengendali (control valve).

Katup Pengendali gunanya untuk mengarahkan jalannya oli ke tempat yang diinginkan.

4. Main (relieve valve)

Main relieve valve gunanya untuk membatasi tekanan maksimum yang diijinkan dalam hydraulic system, agar sistem sendiri tidak rusak akibat over pressure.

5. Silinder hidrolik (actuator).

Silinder hidrolik adalah sebagai perubah dari tenaga hidrolik menjadi tenaga mekanik.

6. Filter.

Filter digunakan sebagai media penyaring kotoran-kotoran atau gram-gram yang ikut terbawa agar tidak ikut bersikulasi kembali.

2.2.4 Proses Pembacaan Alat Uji Tekan

Load cell adalah sebuah transducer gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja (Purwanto, 2004). Sebuah sensor load cell pada dasarnya adalah sebuah perangkat listrik atau elektronika (transduser) yang digunakan untuk mengubah gaya menjadi sinyal listrik (en.wikipedia.org, 2010).

commit to user

II-11   

Menurut Hastomo (2001) load cell merupakan sebuah alat yang dipasang sebagai alat bantu yang berfungsi sebagai sensor yang mengirimkan data analog yang kemudian diubah menjadi data digital. Konversi ini tidak terjadi secara langsung, namun melalui dua tahap. Proses pertama melalui pengaturan mekanis, perubahan gaya menjadi sebuah sinyal diukur menggunakan alat ukur bernama strain gauge. Strain gage adalah transducer pasif yang mengubah suatu pertarikan mekanis menjadi perubahan tahanan. Strain gauge digunakan juga untuk mengubah gaya yang masuk menjadi sebuah sinyal listrik. Sebuah load cell biasanya terdiri dari empat regangan dalam sebuah konfigurasi jembatan wheatstone (Madison, 1989). Tipe-tipe dari load cell (www.omega.com, 2010), terdiri dari 3 tipe, yaitu:

1. Hydraulic load cells.

Hidrolik load cell merupakan alat penyeimbang gaya, dimana mengukur beban berat sebagai perubahan tekanan pada silider hidrolik. Pada diagram perubahan gaya hidrolik, beban atau gaya yang bekerja pada kepala piston yang dikenai beban pemampatan fluida sebagai media penghantar kemudian melaui load cell untuk dirubah menjadi sinyal elektrik yang ditampilkan dalam angka atau digital. Keluaran dari load cell bersifat linear dan relatif tidak terpengaruh oleh volume cairan pengisi silinder atau temperatur yang mengenainya.

2. Pneumatic load cells.

Pnumatik load cell juga beroperasi pada gaya prinsip keseimbangan. Pada alat ini menggunakan beberapa ruang pemampatan, sehingga menghasilkan ketepatan yang lebih tinggi dibandingkan perangkat hidrolik. Dalam beberapa desain yang diketemukan, ruang pemampatan pertama digunakan sebagai ruang tera berat sehingga beban yang nantinya akan dikenakan dapat diketahui lebih awal untuk menjaga supaya tidak terjadi overload beban. Pneumatik load cell digunakan pada aplikasi beban yang relative lebih kecil atau ringan dan menuntut keamanan dan kebersihan sebagai hal yang utama.

commit to user

2

s h y d

d k a

b

3. Strain- Strain- sinyal menga gauge terkom sisany 2.2.5 Sistem

Sistem satu atau b harga atau d yang terdapa diagram (Pra

Blok d ditujukan un komponen p a. Input (R

Adalah pengend b. Error si

Selisih kontrole controll

-gauge load -gauge load listrik. Pen alami deform digunakan mpresi. Dua ya sebagai pe m Kendali pa m kendali ad

eberapa bes dalam suatu

at dalam sis astyo, 2008)

Gam diagram pad ntuk mengga penyusun blo R(t)),

nilai yan dalian.

ignal (e(t)), antara r(t) er dan nilain ler untuk me

d cells.

d cells men ngukur alat masi ketika d

untuk me dari alat uk engukur kom

ada Alat Uj dalah suatu p

saran (varia u rangkaian h

tem kontrol ).

mbar 2.7 Blo Su da gambar 2 ambarkan se ok diagram, y

ng diingink

)-c(t), input nya harus s endapatkan k

II-12 ngubah beba

terikat atau dikenakan be

ndapatkan k kur diletakka mpresi.

ji Tekan proses penga able, parame harga (rang

lebih muda

ok diagram umber: Prastyo 2.10 merupa

ebuah sistem yaitu:

kan bagi v

t dengan o sekecil mung keluaran pad

an yang bek u tertempel eban. Bebera

kepekaan s an sebagai p

aturan atau eter) sehing ge) tertentu.

ah digambark

sistem kont , 2008 akan suatu p m kendali. F

variabel yan

output. Mer gkin. Error da satu harga

kerja padany pada spesi apa kasus, em

uhu maksim pengukur teg

pengendalia ga berada p

Komponen- kan dalam b

trol

pernyataan g Fungsi dari k

ng dikontro

rupakan inp signal men a yang diingi

ya menjadi imen yang mpat strain mum yang gangan dan

an terhadap pada suatu -komponen bentuk blok

grafis yang komponen-

ol selama

putan bagi nggerakkan

inkan.

commit to user

II-13   

c. Kontroler,

Fungsi utama kontroler adalah membandingkan harga yang sebenarnya dari keluaran (plant) dengan harga yang diinginkan (setting point).

d. Control signal U(t),

Output dari kontroler berfungsi sebagai sinyal pengontrol. Control signal ini menyebabkan output menjadi sama dengan input.

e. Aktuator,

Komponen yang secara fisik melakukan keinginan kontroler dengan suntikan energi tertentu.

f. Plant/proses,

Objek yang dikontrol oleh sistem berupa proses mekanis, elektris, hidrolis, pneumatic atau kombinasinya.

g. Output (c(t)),

Harga atau nilai yang akan dipertahankan bagi variabel yang dikontrol dan merupakan harga yang ditunjuk oleh alat pencatat.

h. Error Detector.

Merupakan pembanding antara input dengan output yang menghasilkan error signal.

Sistem kendali dikelompokkan menjadi dua yaitu sistem pengendalian secara manual dan sistem pengendalian secara otomatis. Pengertian dari kedua sistem tersebut adalah sebagai berikut :

a. Sistem pengendalian secara manual.

Sistem pengendalian manual masih sering dipakai pada beberapa aplikasi tertentu. Sistem ini dipakai pada proses yang tidak banyak mengalami perubahan beban (load). Salah satu contoh pengendalian secara manual adalah pengendalian manual temperature di sebuah heat exchanger. Load sistem adalah steam (uap air panas) dimana steam tersebut masuk ke dalam tangki untuk memindahkan energi panas ke air dingin yang sudah masuk terlebih dahulu ke dalam tangki. Manusia bertindak sebagai operator untuk membuka dan menutup valve (kran), perannya cukup penting. Operator berperan untuk memperbesar atau memperkecil bukaan valve dimana besar kecilnya bukaan tersebut berpengaruh pada banyaknya steam yang masuk ke

commit to user

b

dalam t mempen air saja.

Sistem p loop kar berada pengend dilakuka b. Sistem p Pengerti mesin-m dibawah karena campur Terdapa berfung dilakuka campur detector

tangki. Jum ngaruhi outp

pengendalia rena loop da

dalam sist dalian diseb an oleh man pengendalian ian sistem p mesin atau p h kendali ma

perintah ko tangan man at umpan ba gsi mengkore an oleh kon tangan m r.

mlah steam put dari heat

Gambar 2

an seperti ga ari pengontr tem tersebu but open lo nusia.

n secara otom pengendalia peralatan ya anusia. Siste oreksi kesal nusia.

alik atau fee eksi kesalaha ntroler ataupu manusia. Has

II-14 yang masu t exchanger

2.8 Blok dia Sumber: Pr ambar 2.11 rolan terputu

ut. Perlu d oop jika pe

matis an secara ot

ang bekerja em ini dilaku

lahan bekerj

edback pada an dimana tu un instrume silnya lebih

uk ke dalam tersebut, ber

gram open rastyo, 2008 disebut siste us oleh peran diketahui b erintah kore

tomatis adal a secara oto ukan pada si ja secara o

a sistem kon ugas untuk m entasi elektro

h akurat ka

m tangki it rupa air pana

loop

em pengend n manusia y bahwa sebu eksi kesalah

lah pengend omatis dan

istem kerja c otomatis tan

ntrol closed mengkoreksi onik lainnya arena mem

tulah yang as atau uap

dalian open yang masih uah sistem

han masih

dalian oleh operasinya closed loop npa adanya

loop yang i kesalahan a tanpa ada iliki error

commit to user

II-15   

  Gambar 2.9 Sistem kontrol closed loop

Sumber: Prastyo, 2008

Sistem kendali pada alat uji tarik merupakan kendali proses mesin secara otomatis. Pergerakan silinder hidrolis diatur secara otomatis melalui rangkaian elektronik dalam control panel yang terdiri dari beberapa push button.

2.2.6 Perancangan Eksperimen Pada Alat Uji Tekan

Desain eksperimen merupakan langkah-langkah lengkap yang perlu diambil jauh sebelum eksperimen dilakukan agar supaya data yang semestinya diperlukan dapat diperoleh sehingga akan membawa kepada analisis objektif dan kesimpulan yang berlaku untuk persoalan yang sedang dibahas. (Sudjana, 1997).

Beberapa istilah atau pengertian yang perlu diketahui dalam desain eksperimen (Montgomery, 1997), yaitu:

a. Experimental unit (unit eksperimen)

Objek eksperimen dimana nilai-nilai variabel respon diukur.

b. Variabel respon (effect)

Disebut juga dependent variable atau ukuran performansi, yaitu output yang ingin diukur dalam eksperimen.

c. Faktor

Disebut juga independent variable atau variabel bebas, yaitu input yang nilainya akan diubah-ubah dalam eksperimen.

commit to user

II-16   

d. Level (taraf)

Merupakan nilai-nilai atau klasifikasi-klasifikasi dari sebuah faktor. Taraf (levels) faktor dinyatakan dengan bilangan 1, 2, 3 dan seterusnya. Misalkan dalam sebuah penelitian terdapat faktor-faktor :

a = jenis kelamin b = cara mengajar

Selanjutnya taraf untuk faktor a adalah 1 menyatakan laki-laki, 2 menyatakan perempuan (a1, a2). Bila cara mengajar ada tiga, maka dituliskan dengan b1, b2, dan b3.

e. Treatment (perlakuan)

Sekumpulan kondisi eksperimen yang akan digunakan terhadap unit eksperimen dalam ruang lingkup desain yang dipilih. Perlakuan merupakan kombinasi level-level dari seluruh faktor yang ingin diuji dalam eksperimen.

f. Replikasi

Pengulangan eksperimen dasar yang bertujuan untuk menghasilkan taksiran yang lebih akurat terhadap efek rata-rata suatu faktor ataupun terhadap kekeliruan eksperimen.

g. Faktor Pembatas/ Blok (Restrictions)

Sering disebut juga sebagai variabel kontrol (dalam Statistik Multivariat).

Yaitu faktor-faktor yang mungkin ikut mempengaruhi variabel respon tetapi tidak ingin diuji pengaruhnya oleh eksperimenter karena tidak termasuk ke dalam tujuan studi.

h. Randomisasi

Yaitu cara mengacak unit-unit eksperimen untuk dialokasikan pada eksperimen. Metode randomisasi yang dipakai dan cara mengkombinasikan level-level dari fakor yan berbeda menentukan jenis disain eksperimen yang akan terbentuk.

i. Kekeliruan eksperimen

Merupakan kegagalan daripada dua unit eksperimen identik yang dikenai perlakuan untuk memberi hasil yang sama.

commit to user

II-17   

Langkah-langkah dalam setiap proyek eksperimen secara garis besar terdiri atas tiga tahapan, yaitu planning phase, design phase dan analysis phase.

(Hicks, 1993). Langkah-langkah dari ketiga tahap tersebut sebagai berikut : a Planning Phase

Tahapan dalam planning phase adalah :

1. Membuat problem statement sejelas-jelasnya.

2. Menentukan variabel bebas (dependent variables), yaitu efek yang ingin diukur, sering disebut sebagai kriteria atau ukuran performansi.

3. Menentukan independent variables.

4. Menentukan level-level yang akan diuji, tentukan sifatnya, yaitu : a Kualitatif atau kuantitatif ?

b Fixed atau random ?

5. Tentukan cara bagaimana level-level dari beberapa faktor akan dikombinasikan (khusus untuk eksperimen dua faktor atau lebih).

b Design Phase

Tahapan dalam design phase adalah :

1. Menentukan jumlah observasi yang diambil.

2. Menentukan urutan eksperimen (urutan pengambilan data).

3. Menentukan metode randomisasi.

4. Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon.

5. Menentukan hipotesis yang akan diuji.

c Analysis Phase

Tahapan dalam analysis phase adalah : 1. Pengumpulan dan pemrosesan data.

2. Menghitung nilai statistik-statistik uji yang dipakai.

3. Menginterpretasikan hasil eksperimen.

Adapun tahap-tahap dalam pengolahan data hasil eksperimen meliputi uji krakteristik data, uji ANOVA dan uji pembanding ganda. Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisa data eksperimen, maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan uji karakteristik data berupa uji kenormalan, homogenitas variansi, dan independensi, terhadap data hasil eksperimen.

commit to user

II-18   

a Uji Normalitas

Uji normalitas adalah uji untuk mengukur apakah data kita memiliki distribusi normal sehingga dapat dipakai dalam statistik parametrik (statistik inferensial). Ada beberapa metode yang bisa digunakan untuk menguji pola distribusi. Dua diantaranya adalah metode statistik Chi Squared dan Kolmogorov- Smimov. Namun uji chi-squared tidak cocok digunakan untuk menentukan pola distribusi dari data yang berjumlah kecil. Hal ini dikarenakan terjadinya kesulitan atau kesalahan dalam penentuan interval pada data jumlah kecil. Akibatnya adalah terjadinya kesalahan pengelompokan, selanjutnya ini menyebabkan uji chi- squared ini tidak sensitif dalam penolakan atau penerimaan temadap H0 (Tjahyanto, 2008).

Konsep dasar dari uji normalitas Kolmogorov Smirnov adalah dengan membandingkan distribusi data (yang akan diuji normalitasnya) dengan distribusi normal baku. Distribusi normal baku adalah data yang telah ditransformasikan ke dalam bentuk Z-Score dan diasumsikan normal. Jadi sebenarnya uji Kolmogorov Smirnov adalah uji beda antara data yang diuji normalitasnya dengan data normal baku (Konsultan Statistik, 2009).

Uji Kolmogorov-Smirnov ini dilakukan pada tiap threatment/perlakuan, dimana pada tiap perlakuan terdiri dari n buah data (replikasi). Persyaratan dalam melakukan uji Kolmogorov-Smirnov adalah sebagai berikut (Cahyono, 2006):

1. Data berskala interval atau ratio (kuantitatif)

2. Data tunggal / belum dikelompokkan pada tabel distribusi frekuensi 3. Dapat digunakan untuk n besar maupun n kecil.

Adapun mengenai Langkah - langkah uji Kolmogorov-Smirnov dijelaskan sebagai berikut (Sudjana, 2005) yaitu:

1. Urutkan data dari yang terkecil sampai terbesar.

2. Hitung rata-rata (^x) dan standar deviasi (^s) data tersebut.

n x x

n i

i⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

∑

=1

 ... persamaan 2.4

commit to user

II-19   

( )

1

2 2

−

= −

∑ ∑

n n x x

s

i i

... persamaan 2.5 Keterangan,

xi = data ke-i

n = banyaknya data

3. Transformasikan data tersebut menjadi nilai baku (^z).

      

z

_i

= ( x

_i

− x ) / s

... persamaan 2.6 Keterangan,

xi = data ke-i x = rata-rata s = standar deviasi

4. Berdasarkan nilai baku (^z), tentukan nilai probabilitasnya P(^z) berdasarkan sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan tabel standar luas wilayah di bawah kurva normal.

5. Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus, sebagai berikut:

n i x

P( _i)= /  ... persamaan 2.7  Keterangan.

i = data ke- n = jumlah data

6. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(^z) dan P(^x) yaitu:

maks | P(^z) - P(^x)| , sebagai nilai L hitung.

Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam n kali replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah:

H0 : Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal H1 : Sampel data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi normal

7. Memilih taraf nyata α, dengan wilayah kritik Lhitung > Lα(n). Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa data observasi berasal

commit to user

II-20   

dari populasi yang berdistribusi normal. Dimana Lhitung merupakan distribusi normal dari data yang didapatkan sedangkan Ltabel merupakan nilai dari tabel Kolmogorov-Smimov.

b Uji Homogenitas

Uji homogenitas bertujuan menguji apakah variansi error dari tiap level atau perlakuan bernilai sama. Alat uji yang sering dipakai adalah uji bartlett.

Namun uji bartlett dapat dilakukan setelah uji normalitas terlampaui. Untuk menghindari adanya kesulitan dalam urutan proses pengolahan, maka alat uji yang dipilih adalah uji levene test. Uji levene dilakukan dengan menggunakan analisis ragam terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan rata-rata sampel yang bersangkutan (Permana, 2008).

Prosedur uji homogenitas levene (Wijaya, 2000) sebagai berikut : 1. Kelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji.

2. Hitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya pada tiap level.

3. Hitung nilai-nilai berikut ini : a Faktor koreksi

n

FK xⁱ

)2

) (

( ₌

∑

 

Keterangan,

xi = data hasil pengamatan

i = 1, 2, . . ., n (n banyaknya data) b SS faktor  = 

( )

k FK x_i

⎟−

⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

∑

²

Keterangan,

k = banyaknya data pada tiap level

c SS total =

( ∑

^yi²

)

−^FK  Keterangan,

yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan rata-ratanya untuk tiap level

d SS error = SS_total−SS_faktor

Adapun mengenai nilai-nilai hasil perhitungan di atas dapat dirangkum dalam sebuah daftar analisis ragam sebagaimana tabel 2.2 berikut ini.

commit to user

II-21   

Tabel 2. 2 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas Sumber

Keragaman df SS MS F

Faktor F SS(Faktor) SS(Faktor)/ Df

error faktor

MS MS

Error n-1-f SSe SSe / Df

Total n-1 SStotal

Sumber: Wijaya, 2000.

4. Hipotesis yang diajukan adalah : H0: ^{σ12 =σ22 =σ32=σ42=σ52 =σ62}

H1: Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama.

5. Memilih taraf nyata α.

6. Wilayah kritik : F > F α (v1 ; v2)

c Uji independensi

Salah satu upaya mencapai sifat independen adalah dengan melakukan pengacakan terhadap observasi. Namun demikian, jika masalah acak ini diragukan maka dapat dilakukan pengujian dengan cara memplot residual versus urutan pengambilan observasinya. Hasil plot tersebut akan memperlihatkan ada tidaknya pola tertentu. Jika ada pola tertentu, berarti ada korelasi antar residual atau error tidak independen. Apabila hal tersebut terjadi, berarti pengacakan urutan eksperimen tidak benar/ eksperimen tidak terurut secara acak (Hicks, 1993).

2.3 PENELITIAN PENUNJANG

Perkembangan metode standard pengujian sangat diperlukan dalam pengujian serta penerapan komposit yang semakin luas. Satu sisi dari perkembangan pemilihan metode standard pengujian adalah tidak diperhatikannya identifikasi dan pemilihan metode pengujian komposit yang tepat. Walaupun kemajuan standarisasi metode pengujian komposit telah tercapai, masih terdapat banyak kasus yang menimbulkan sejumlah variasi hasil dikarenakan masalah dalam teknik pengujian. Banyaknya standar test dan variasi tersebut menyebabkan kerancuan serta dapat menghambat kemajuan perkembangan

commit to user

II-22   

komposit. Dalam penelitian dilakukan bertujuan untuk identifikasi serta pemilihan metode standarisasi pengujian yang tepat dalam perancangan komposit salah satunya ASTM D3410. Dari penelitian memberikan kesimpulan bahwa meskipun sejumlah besar standar pengujian tidak memberikan ketepatan standarisasi yang menyebabkan hambatan perkembangan desain standar serta perkembangan penerapan yang baru dari komposit, aspek positif yang dapat diambil adalah semakin berkembangnya standar-standar pengujian yang lebih memberikan pilihan serta ketepatan standarisasi yang kedepannya dapat menjadi sumber bahan untuk perkembangan standarisai pengujian selanjutnya. (Lackey, 2008)

commit to user

III-1  

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Metode penelitian menggambarkan langkah-langkah penelitian yang dilakukan dalam pemecahan masalah. Adapun langkah-langkah penyelesaian masalah adalah seperti dalam gambar 3.1.

Gambar 3.1 Metodologi penelitian