Perhitungan perubahan defleksi di antara dua pembebanan ∆
Lb
, dihasilkan melalui rumus:
2 y3
y2 -
y1
Lb
Δ +
Δ Δ
= Δ
dimana: ∆y
1
= perubahan defleksi pada LVDT 1cm ∆y
2
= perubahan defleksi pada LVDT 2cm ∆y
3
= perubahan defleksi pada LVDT 3cm
C.2.3. Pengujian sifat fisis kayu kerapatan dan KA
Pengujian kerapatan kayu dilakukan terhadap 20 contoh uji sampel secara acak yang diambil dari contoh uji lentur yang telah rusak. Ukuran contoh uji
adalah 2,5 x 2,5 x 2,5 cm. Selanjutnya contoh uji ditimbang berat dan diukur volumenya untuk kemudian dihitung kerapatan kayu dengan rumus :
V BA
=
ρ
.............................................................. 7 dimana :
BA = Berat awal kayu g
V = Volume kayu cm
3
Sementara itu kadar air KA diperoleh dengan menggunakan rumus:
100 ×
− =
BKT BKT
BA KA
.............................................. 8 dimana :
KA = kadar air BA = berat awal kayu gram
BKT = berat kering tanur gram
D. Analisis stasistik
Analisis stasistik yang dilakukan berupa analisis statistik deskriptif dan analisis regresi yang terdiri atas analisis regresi linier sederhana dan analisis
regresi berganda dengan peubah boneka Dummy Variable. a.
Analisis stastistik deskriptif berupa nilai rata-rata mean, nilai maksimum, nilai minimum, nilai standar deviasi SD, dan koefisien variasi CV dimana
hasil pengujian disajikan dalam bentuk Tabel dan grafik.
b. Uji-t saling bebas, digunakan untuk mengetahui perbedaan pengujian
destruktif antara Es
apparent
pada metode OPL dan Es
apparent
pada metode TPL, dan antara nilai Es
apparent
pada OPL dan TPL terhadap Es
true
pada TPL. c.
Model regresi linier sederhana digunakan untuk mengetahui hubungan pengukuran non destruktif dan pengukuran destruktif
X Y
β α
+ =
..................................................... 9 dimana:
Y = peubah tak bebas
x = peubah bebas α =
intersep β = kemiringan garis slope
d. Model regresi peubah boneka dummy variable untuk mengetahui kesetaraan
pengujian destruktif antara metode OPL dan TPL. Z
X Z
X Y
.
3 2
1
β β
β α
+ +
+ =
...................................... 10 dimana:
Y = peubah tak bebas
X = peubah bebas Z = peubah boneka dummy variable
α = intersep
β
1,2,3
= kemiringan garis slope Perhitungan dilakukan dengan bantuan personal computer PC didukung
oleh software microsoft excel 2003, dan Minitab 14.0
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis
Sifat fisis dan mekanis kayu merupakan nilai karakteristik yang dapat menentukan besar kecilnya kekuatan yang terdapat pada suatu kayu. Hasil
pengujian sifat fisis dan mekanis kayu Jati Tectona Grandis. Linn. f. disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Sifat fisis dan mekanis pengujian kayu jati secara non destruktif dan destruktif
KA n=20
ρ gcm3
n=213
Pengujian I
n=119
Pengujian II
n=94 NDT
Destruktif OPL NDT
Destruktif TPL V 1
mdetik Ed 1
GPa Es1
[app]
GPa MOR1
Mpa V 2
mdetik Ed2
GPa Es2
[app]
GPa Es2
[true]
GPa MOR2
MPa
Rataan 17,12
0,76 5192.55
20,51 7,55
62,96 5157,26
20,86 9,45
12,74 61,21
max 26,58 0,96 6403,00 32,07
13,54 100,72 6238,00
27,75 14,52 27,44 97,62
min 12,05 0,55 3657,00 9,85 0,76 6,97 4136,00
13,30 4,42 4,95 26,99
SD 3,74 0,09
638,83 4,21 2,53 24,82
474,62 2,92
1,81 3,80 12,64
CV 21,87
11,95 12,30
20,54 33,54
39,43 9,20
14,00 19,16
29,80 20,64
Keterangan: KA = kadar air;
ρ = kerapatan; V 1 = kecepatan rambat gelombang ultrasonik OPL; Ed1 =
modulus elastisitas dinamis OPL; Es1
[app]
= modulus elastisitas statis apparent OPL; MOR1 = kekuatan lentur patah OPL; V2 = kecepatan rambat gelombang ultrasonik TPL; Ed2 =
modulus elastisitas dinamis TPL; Es2
[app]
= modulus elastisitas statis apparent TPL; Es2
[true]
= modulus elastisitas statis true TPL; MOR2 = kekuatan lentur patah TPL
Dari Tabel 1 diperoleh nilai kadar air sebesar 17,12 dengan nilai kerapatan kayu jati sebesar 0,76 gcm
3,
sementara itu nilai kecepatan rambat gelombang ultrasonik V yang diperoleh dari pengukuran pada kayu jati secara
garis besar berkisar antara 3.657-6.403 mdetik dengan nilai kecepatan rata-rata sebesar 5.030 mdetik. Untuk nilai dari sifat mekanis kayu yaitu nilai Es
apparent
, dan MOR diperoleh sebesar 7,55 GPa dan 62,96 MPa. Nilai tersebut
mengakibatkan kayu Jati masuk dalam kelas kuat III atau IV sesuai dengan Tabel PKKI NI 5 tahun 1961. Tabel 2 dan Tabel 3 menyajikan nilai kelas kuat
berdasarkan PKKI’61. Sementara itu Tabel 4 menyajikan hasil pengujian sifat mekanis lentur yang merujuk pada PKKI 1961.
Tabel 2. Modulus Elastisitas E kayu sejajar serat PKKI’61 Pasal 5 daftar I
Kelas kuat
Es kgcm
2
I 125000 II 100000
III 80000 IV 60000
Tabel 3. Kelas kuat kayu PKKI’61 lampiran II
Kelas kuat Berat jenis
Keteguhan lengkung mutlak Keteguhan tekan mutlak
kgcm
2
kgcm
2
I II
III IV
V 0,90
0,60 - 0,90 0,40 - 0,60
0,30 - 0,40 0,30
1100 725 - 1100
500 - 725 300 - 500
300 650
425 - 650 300 - 425
215 - 300 215
keterangan 1 Pa = 1,00 x 10
-5
kgcm
2
; 1 Mpa = 10,0 kgcm
2
; 1 GPa = 10.000 kgcm
2
Tabel 4. H
asil pengujian sifat mekanis lentur
Sifat mekanis lentur
Es1
GPa
MOR1
Mpa Hasil 7,72 62,95
Kelas kuat
IV III keterangan 1 Pa = 10
-5
kgcm
2
; 1 Mpa = 10 kgcm
2
; 1 GPa = 10
4
kgcm
2
Tabel 4 diatas memperlihatkan bahwa kayu jati Tectona grandis Linn. f. dalam penelitian ini termasuk ke dalam beberapa kelas kuat kayu, berdasarkan
nilai kekakuan lentur statis kayu jati pada penelitian ini termasuk ke dalam kelas kuat IV, sedangkan berdasarkan nilai kekuatan lentur patah kayu jati pada
penelitian ini termasuk ke dalam kelas kuat III. Adanya perbedaan kelas kekuatan kayu tersebut dikarenakan adanya cacat pada contoh kecil kayu jati untuk
penelitian ini, diketahui bahwa cacat berpengaruh terhadap sifat mekanis lentur, Sedangkan merujuk pada PKKI contoh uji yang digunakan sebagai acuan
merupakan contoh kecil bebas cacat, sehingga keadaan ini jelas menghasilkan perbedaan dalam hal kelas kuat. Selain itu kelas kuat dalam penelitian ini berbeda
dengan pernyataan Mandang dan Pandit 1997 bahwa kayu jati termasuk ke dalam kelas kuat II, hal ini dikarenakan kayu sebagai salah satu bahan dari hasil
proses biologis melalui interaksi berbagai macam faktor seperti lingkungan tanah, air, iklim, dan faktor lainnya sehingga akan berpengaruh terhadap
pertumbuhan suatu pohon dan juga akan mempengaruhi kekuatan kayu yang dihasilkan. Selain itu mengingat kayu memiliki variasi kekuatan yaitu variasi
antar tempat tumbuh, variasi antar pohon,dan variasi antar bagian batang sehingga
akan menghasilkan kekuatan yang berbeda pula. Kemudian perlakuan saat pengolahan konversi dari log menjadi balok atau sampai ukuran kecil dapat
mempengaruhi kekuatan kayu yang dihasilkan. Untuk nilai dari sifat mekanis kayu pada pengujian pembebanan terpusat
OPL yaitu nilai Ed1, Es1
apparent
, dan MOR1 diperoleh berturut-turut nilai rata- rata sebesar 20,51GPa; 7,55 GPa; dan 62,96 MPa. Sementara itu pada pengujian
dua pembebanan TPL diperoleh nilai rata-rata Ed2, Es2
apparent
, Es2
true
dan MOR2 sebesar 20,86 GPa; 9,45 GPa;12,74 GPa;dan 61,21 Mpa. Dari kedua
pengujian tersebut terlihat perbedaan nilai sifat mekanis lentur Es
apparent
, Es
true
, Ed, MOR, hal ini sejalan dengan teori bahwa terdapat perbedaan dari metode
pengujian OPL dan TPL dimana pada OPL terdapat gaya geser yang berpengaruh pada defleksi dan pada akhirnya akan mempengaruhi nilai E yang dihasilkan,
sedangkan pada TPL tidak terdapat gaya geser di tengah bentang diantara dua beban sehingga defleksi yang terjadi pada posisi tersebut hanya disebabkan oleh
lentur murni Bahtiar, 2005. Hoyle Jr 1978 menyatakan bahwa dalam persamaan defleksi modulus geser merupakan nilai yang sering diabaikan.
Dari hasil diatas diketahui bahwa nilai Ed lebih tinggi dibandingkan nilai Es. Pada pengujian OPL nilai Ed lebih tinggi sebesar 63 terhadap nilai Es1
[app]
dan pada pengujian TPL nilai Ed lebih tinggi sebesar 54 terhadap nilai Es2
[app]
dan Ed lebih tinggi sebesar 39 terhadap nilai Es2
[true]
. Gambaran mengenai perbandingan antara nilai Ed dan Es dapat dilihat
melalui grafik histogram pada Gambar 7 berikut.
5 10
15 20
25
OPL TPL
Tipe Pembebanan Modulus elastis GPa
Ed Es1,2[app]
Es2[true]
63 54
39
Gambar 7. Grafik histogram perbandingan antara Ed dan Es pada pengujian OPL dan TPL
Pada grafik histogram tersebut terlihat bahwa nilai modulus elastisitas dinamis Ed yang didapatkan secara non destruktif dengan gelombang ultrasonik
lebih tinggi daripada nilai Es yang dihasilkan dari defleksi statis. Hal ini dikarenakan kayu merupakan suatu material yang bersifat viskoelastis dan
memiliki kemampuan menyerap yang tinggi. Hasil ini sejalan dengan yang disampaikan pada penelitian yang dilakukan oleh Karlinasari et al. 2005
terhadap sengon, manii, meranti, mangium, agathis dan pinus yang menunjukkan bahwa nilai Ed lebih besar 50 daripada nilai Es.
Halabe et al. 1995 dalam Oliveira et al. 2002 menyatakan kayu merupakan suatu material yang bersifat viskoelastis, dan memiliki kemampuan
menyerap pukulan yang tinggi highly impact-absorbent material, kekuatan elastisitas kayu berbanding lurus terhadap perubahan jarak displacement dan
kekuatan berbanding lurus terhadap kecepatan velocity. Oleh karena itu ketika gaya diberikan dalam waktu singkat material menunjukan tingkah laku elastisitas
yang solid, sedangkan pada aplikasi gaya yang lebih lama tingkah lakunya serupa dengan viskos cair. Tingkah laku ini lebih terlihat pada pengujian lentur statis
pada jangka waktu lama daripada uji ultrasonik yang relatif singkat. Hal ini yang mempengaruhi perbedaan nilai berkaitan dengan tingkat pembebanan pada
pengujian statis dimana efek ”creep” mempengaruhi pengukuran defleksi statis dan juga berhubungan dengan sifat viskoelastisitas alami dari kayu. Istilah “creep”
atau efek rangkak adalah sebuah perubahan bentuk yang bertambah perlahan- lahan secara permanen dari sebuah bahan yang mengalami tegangan Scott 2001.
Efek creep semakin besar seiring dengan lamanya pembebanan. Untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan pengujian destruktif antara
Es
apparent
dengan metode OPL dan Es
apparent
dengan metode TPL, dan apakah terdapat perbedaan nilai antara nilai Es
apparent
pada OPL dan TPL terhadap Es
true
pada TPL, maka dilakukan uji-t saling bebas dengan hasil sebagaimana terlampir. Berdasarkan hasil uji t-saling bebas diketahui bahwa selang kepercayaan
95 dari selisih Es
apparent
metode OPL dan metode TPL adalah : –2,49 Es
apparent
OPL - Es
apparent
TPL -1,32. Oleh karena itu Es
apparent
metode OPL berbeda dengan Es
apparent
metode TPL. Hal ini menolak hipotesis awal yang menyatakan bahwa pengujian destruktif dengan
metode OPL dan metode TPL akan menghasilkan E yang sama. Perbedaan tersebut terjadi dikarenakan nilai defleksi lenturan yang terjadi untuk
perhitungan nilai Es
apparent
merupakan nilai defleksi total yang dipengaruhi oleh nilai defleksi akibat momen lentur dan nilai defleksi akibat pengaruh gaya geser.
Pada metode OPL gaya geser terjadi di sepanjang bentang, sedangkan pada TPL gaya geser hanya terjadi pada bentang diantara tumpuan dan beban di kedua
sisinya dan tidak terjadi gaya geser diantara dua beban Gambar 8. Oleh karena itu gaya geser memberikan sumbangan defleksi yang lebih besar pada OPL
daripada TPL. Lebih lanjut hal ini menyebabkan E
apparent
metode TPL lebih tinggi daripada E
apparent
metode OPL, karena defleksi berbanding terbalik dengan modulus elastisitas.
Gambar 8. Diagram gaya lintang geser dan momen lentur pada OPL dan TPL Kemudian untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan nilai antara
Es
apparent
baik pada OPL dan TPL terhadap nilai Es
true
pada TPL, dengan melakukan Uji-t saling bebas diperoleh hasil dengan selang kepercayaan 95 dari
selisih Es
apparent
metode OPL dan Es
true
metode TPL adalah –6,09 Es
apparent
OPL - Es
true
TPL -4,29 . Oleh karena itu Es
apparent
metode OPL berbeda dengan Es
true
metode TPL.
Sementara itu untuk selang kepercayaan 95 dari selisih Es
apparent
metode TPL dan Es
true
metode TPL adalah: –4,15 Es
apparent
TPL - Es
true
TPL -2,43. sehingga diketahui bahwa Es
apparent
metode TPL berbeda dengan Es
true
metode TPL.Perbedaan tersebut terjadi dikarenakan antara Es
apparent
baik pada OPL dan TPL nilai defleksi yang terjadi merupakan defleksi yang diakibatkan oleh momen
lentur dan defleksi akibat gaya geser, sedangkan Es
true
pada TPL nilai defleksi
Keterangan : Vx: gaya lintang
Mx: gaya geser
M x
M x
P ½L ½L
L A
B R
R
Vx
V x
½P 13L
L A
B R
R ½P
13L 13L
OPL TPL
yang terjadi merupakan lentur murni, tanpa dipengaruhi oleh defleksi akibat gaya geser.
B. Hubungan Antara Pengujian Non Destruktif Dengan Destruktif
