54
BAB III BAHAN DAN METODE
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan selama kurang lebih tiga bulan yaitu mulai April hingga Juni 2010. Persiapan bahan baku dan pembuatan contoh uji yang
membutuhkan waktu selama dua bulan dilakukan di Unit Pengeringan Kayu dan Workshop Penggergajian Kayu Bagian Teknologi Peningkatan Mutu Kayu
TPMK, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB. Pengujian dilakukan di tiga tempat yang berbeda, yaitu di Laboratorium
Sifat Dasar Bagian TPMK, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, IPB untuk sifat fisis, di Bagian Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu RDBK,
Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, IPB untuk kekuatan tekan maksimum sejajar serat dan di Laboratorium Sifat Fisis dan Mekanis, Pusat
Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, Gunung Batu Bogor untuk kekuatan sambungan baut double shear.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat
Alat yang digunakan untuk persiapan bahan baku dan pembuatan contoh uji adalah kiln dry untuk mengeringkan kayu, mesin gergaji table circular saw
untuk memotong kayu menjadi balok kayu yang lebih kecil, penggaris untuk mengukur balok kayu, mesin serut double planner untuk meratakan kedua
permukaan balok kayu, kaliper untuk mengukur ketebalan kayu dan mesin bor untuk melubangi balok kayu agar kayu dapat disatukan dengan plat baja
menggunakan baut yang diperkuat dengan mur. Alat yang digunakan untuk penyatuan contoh uji kayu dengan pelat baja
pada kedua permukaan kayu pembuatan sambungan adalah palu untuk memasukan penetrasi baut sampai tembus ke permukaan pelat baja di sisi yang
berlawanan, kunci mur untuk melepaskan dan mengencangkan baut yang telah terpasang, dan gergaji besi untuk memotong baut setelah pengujian agar pelat
baja terlepas dari balok kayu.
55
Untuk pengujian sifat fisis digunakan kaliper untuk mengukur dimensi contoh uji, oven untuk mengeringkan contoh uji hingga mencapai berat kering
tanur dan timbangan elektrik untuk menimbang berat awal dan berat kering tanur contoh uji. Pengujian kekuatan tekan maksimum sejajar serat kayu
dilakukan dengan mesin Universal Testing Machine merk Instron series IX version 8.27.00 dan pengujian kekuatan sambungan baut double shear
menggunakan Universal Testing Machine UTM merk Shimadzu berkapasitas 30 ton Gambar 8.
Gambar 8 Universal Testing Machine UTM merk Shimadzu.
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan adalah kayu sengon Paraserianthes falcataria L. Nielsen, bintangur Calophyllum inophyllum L. dan kapur Dryobalanops
sp. diperoleh dari toko bangunan di daerah Bogor dalam bentuk sortimen berukuran 6 cm x 12 cm x 400 cm tanpa memisahkan bagian kayu teras dari
gubalnya Gambar 9. Sebelum kayu diuji lebih lanjut, semua sortimen kayu tadi dikeringkan terlebih dahulu dalam kiln dry untuk memperoleh kadar air kondisi
kering udara KA-KU.
Gambar 9 Tumpukan sortimen kayu.
56
Bahan lainnya adalah baut dengan ukuran diameter 6,4 mm, 7,9 mm, dan 9,4 mm dengan panjang 10,16 cm, serta pelat baja Gambar 10. Untuk satu
buah sambungan dibutuhkan dua lempeng pelat baja. Pelat terlebih dahulu dilubangi berdasarkan ukuran diameter baut yang akan digunakan, sedangkan
jumlah lubang pada pelat baja ada yang 4 empat, 6 enam, 8 delapan dan 10 sepuluh buah. Antar lubang baut diberi jarak yang disesuaikan dengan ukuran
kayu dan pelat baja.
a Pelat Baja b Baut
Gambar 10 Pelat baja dan baut yang digunakan
3.3 Pembuatan Contoh Uji 3.3.1 Persiapan dan Pemotongan Contoh Uji
Sortimen kayu sengon P. falcataria, bintangur C. inophyllum dan kapur Dryobalanops sp. yang telah mencapai KA-KU dipotong menjadi balok
berukuran 40 cm x 12 cm x 5 cm Gambar 11. Balok kecil selanjutnya dipotong menjadi 2: bagian yang panjangnya 30 cm untuk pembuatan contoh uji
sambungan, sedangkan bagian sisa untuk pembuatan contoh uji sifat fisis dan kekuatan tekan maksimum sejajar serat. Ukuran contoh uji sifat fisis adalah 5
cm x 5 cm x 5 cm American Society for Testing and Materials, ASTM D143- 94 dan contoh uji kekuatan tekan maksimum sejajar serat adalah 2 cm x 2 cm x
6 cm BS-373 1957 Gambar 12.
Gambar 11 Pola pemotongan sortimen kayu.
6 4
5 3
2 1
Sisa 400 cm
40 cm
12 cm 5 cm
57
Gambar 12 Pola pemotongan contoh uji.
Keterangan: A = Contoh uji kekuatan sambungan baut double shear
B = Contoh uji kekuatan tekan maksimum sejajar serat C = Contoh uji kadar air, kerapatan, dan BJ
Sebelum dijadikan contoh uji pembuatan sambungan, potongan sepanjang 30 cm tadi terlebih dahulu diseleksi untuk menghindari adanya cacat-cacat yang
dapat mempengaruhi nilai kekuatan sambungan baut double shear. Gambar 13 menunjukkan contoh uji kekuatan sambungan baut double shear dengan jumlah
baut 4, 6, 8 maupun 10, Gambar 14 menunjukkan contoh uji sifat fisis, dan Gambar 15 memperlihatkan contoh uji tekan maksimum sejajar serat.
a b
Gambar 13 Contoh uji kekuatan sambungan baut double shear a
siap untuk pengujian; b pengaturan posisi dan jumlah lubang pada contoh uji sambungan
10 cm
30 cm
A
12 cm
5 cm 6 cm
2 cm 2 cm
B
5 cm 5 cm
5 cm
C
58
Gambar 14 Contoh uji sifat fisis kayu
Gambar 15 Contoh uji tekan sejajar serat maksimum
3.3.2 Pembuatan Sambungan Balok Kayu dengan Pelat Baja dan Baut
Sambungan dibuat secara mekanis yaitu menyatukan menempelkan pelat baja pada kedua permukaan balok kayu seperti Gambar 16-b. Baik balok
kayu maupun pelat baja terlebih dahulu telah dilubangi untuk mempermudah masuknya baut ke dalam kayu dan pelat baja serta membatasi perlemahan tanpa
mengurangi daya ikat kayu dengan pelat baja. Pelubangan dilakukan mengikuti NDS 2005.
Ke dalam lubang selanjutnya dimasukkan baut sampai tembus, baru kemudian dilakukan pengencangan baut menggunakan mur agar sambungan
kuat dan rapat. Pengaturan komponen contoh uji kekuatan sambungan geser disajikan pada Gambar 16-a, sedangkan Gambar 17 memperlihatkan contoh uji
kekuatan sambungan baut double shear sebelum diuji.
59
a
b Gambar 16 a Pengaturan komposisi dan b Proses pembuatan
contoh uji kekuatan sambungan baut double shear.
a b
Gambar 17 Contoh uji kekuatan sambungan baut double shear a Tampak depan; b tampak samping
30 30
10
1.5 cm 12
5 cm 5 cm
5 cm
3.5 cm 5 cm
60
3.4 Pengujian 3.4.1 Kadar Air, Kerapatan dan BJ Kayu
Contoh uji ditimbang Gambar 18 untuk mengetahui berat awal kondisi kering udara BKU dan diukur panjang, lebar dan tebalnya untuk menghitung
volume contoh uji VKU. Selanjutnya, contoh uji dikeringkan dalam oven 103±2ºC hingga beratnya konstan dan ditimbang kembali BKT. Nilai kadar
air kondisi kering udara KA-KU, kerapatan dan BJ kayu dihitung dengan rumus:
KA-KU = BKU – BKT BKT x 100
Kerapatan = BKU VKU gcm
3
BJ = BKT VKU ρ air
Gambar 18 Penimbangan contoh uji saat pengujian sifat fisis kayu
3.4.2 Kekuatan Tekan Maksimum Sejajar Serat
Pengujian kekuatan tekan maksimum sejajar serat atau maximum crushing strength MCS untuk setiap jenis kayu dilakukan dengan cara
memberikan beban vertikal secara perlahan-lahan sampai contoh uji mengalami kerusakan Gambar 19. Nilai keteguhan tekan maksimum sejajar serat kayu
dihitung dengan rumus: MCS = Beban maksimum Luas Penampang kgcm
2
61
Gambar 19 Pemberian beban vertikal saat pengujian tekan maksimum sejajar serat
3.4.3 Kekuatan Sambungan Baut Double Shear
Pengujian kekuatan sambungan baut double shear dilakukan berdasarkan ASTM D5652-95 yaitu memberikan beban tekan dengan arah tegak lurus
terhadap baut sejajar sisi panjang contoh uji secara perlahan-lahan hingga maksimum pada masing-masing tingkat sesaran 0,8 mm, 1,5 mm, dan 5,0 mm.
Pengujian dengan cara menekan ini diasumsikan sama dengan pengujian tarik sebagaimana standar Gambar 20.
Gambar 20 Pengujian kekuatan sambungan baut double shear. Beban maksimum yang ditunjukkan oleh alat saat pengujian berlangsung
beban total dinyatakan sebagai nilai kekuatan sambungan double shear, sedangkan nilai beban per baut P nya dihitung dengan rumus:
P = Beban total pada tingkat sesaran tertentu Jumlah baut Analisis ragam dilakukan pada beban total sambungan baut double shear
dan beban per baut sambungan double shear tiap sesaran agar diketahui pengaruh interaksi dari faktor tunggal atau hasil interaksi antara diameter
dengan jumlah baut terhadap kekuatan sambungan baut double shear. Apabila ada pengaruh nyata atau sangat nyata dari interaksi yang dihasilkan analisis
62
ragam maka dilanjutkan dengan uji lanjut Duncan agar dapat diketahui pengaruh setiap perlakuan terhadap nilai beban per baut sambungan double shear dan
beban total kekuatan sambungan baut double shear batang kayu dengan pelat baja pada masing-masing tingkat sesaran.
3.5 Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Berblok dengan Faktorial. Faktor pertama A adalah diameter baut yang terdiri atas tiga taraf
yaitu 6,4 mm A
1
, 7,9 mm A
2
, 9,5 mm A
3
, faktor kedua B adalah jumlah baut yang terdiri atas empat taraf yaitu 4 buah B
1
, 6 buah B
2
, 8 buah B
3
dan 10 buah B
4
, dan faktor ketiga C adalah jenis kayu yang terdiri atas tiga taraf yaitu kayu sengon, bintangur, dan kapur. Model matematika yang digunakan
untuk rancangan ini adalah:
Y
ijk
= µ + A
i
+ B
j
+ C
k
+ AB
ij
+ ε
ijk
Dimana: Y
ijk
= Beban pada diameter baut faktor A ke-i, jumlah baut faktor B ke-j pada ulangan ke-k
µ = Rataan umum
A
i
= Pengaruh diameter baut ke-i B
j
= Pengaruh jumlah baut ke-j C
k
= Pengaruh kelompok jenis kayu ke-k AB
ij
= Interaksi diameter baut ke-i dan jumlah baut ke-j E
ijk
= Pengaruh acak dari diameter baut ke-i, jumlah baut ke-j, serta kelompok jenis kayu ke-k
3.6 Pengolahan Data
Data hasil penelitian diolah dengan menggunakan program Microsoft Office Excel 2007 dan program SPSS 16.0. Apabila dari hasil pengolahan data
menunjukkan adanya perbedaan yang nyata, maka dilanjutkan dengan uji lanjut Duncan dengan selang kepercayaan 95. Pengujian ini dilakukan untuk melihat
perbedaan pengaruh tiap faktor maupun kombinasi antara perlakuan pada tingkat sesaran tertentu.
63
Diagram alir penelitian kekuatan sambungan baut double shear kayu dengan pelat baja pada kayu sengon, bintangur dan kapur dengan berbagai
sesaran, diameter baut dan jumlah baut disajikan pada Gambar 21.
Gambar 21 Diagram Alir Penelitian
Persiapan Bahan
Kayu Sengon, Bintangur dan
Kapur Baut
6,4 mm, 7,9 mm dan 9,5 mm
Pelat Baja
Pengujian Sifat Fisis dan
Kekuatan Tekan Sejajar
Serat Pengujian Kekuatan
Sambungan Baut Double Shear
Sesaran 0,8 mm, 1,5 mm,
5,0 mm
Analisis Data
64
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat Fisis Kayu
Kadar air, kerapatan dan BJ kayu merupakan sifat fisis kayu yang yang sangat penting karena dapat mempengaruhi sifat mekanis kayu dan kekuatan kayu
Haygreen et al. 2003. Fluktuasi kadar air kayu akan mempengaruhi sifat fisis dan mekanis kayu tersebut Haygreen dan Bowyer 1996.
Hasil pengujian kadar air, kerapatan dan BJ kayu disajikan dalam Tabel 1. Rekapitulasi data
perhitungan kadar air, kerapatan dan BJ dari tiga jenis kayu yang diteliti yaitu kayu sengon, bintangur dan kapur disajikan secara lengkap pada Lampiran 1, 2
dan 3. Tabel 1 Hasil pengukuran sifat fisis tiga jenis kayu.
Sifat Fisis Jenis Kayu
Sengon Bintangur
Kapur
Kadar Air 14,27
12,40 14,44
Kerapatan gcm
3
0,26 0,54
0,82 Berat Jenis
0,23 0,48
0,72
Dari Tabel 1 dapat diketahui bahwa rata-rata kadar air, kerapatan dan BJ kayu ke tiga jenis yang diteliti bervariasi. Variasi atau keragaman nilai kadar air
tergolong rendah, tetapi tidak demikian hal nya dengan keragaman nilai kerapatan dan atau BJ kayu. Kadar air kayu hasil penelitian ini berkisar antara 12,40
hingga 14,44, sedangkan kerapatan dan BJ kayu berturut-turut berkisar antara 0,26 gcm
3
hingga 0,82 gcm
3
dan 0,23 hingga 0,72. Gambar 22 menyajikan keragaman nilai kadar air kayu.
Kadar air merupakan hal yang penting dalam pemanfaatan kayu karena dapat mempengaruhi semua sifat kayu. Pada umumnya kekuatan kayu akan
bertambah dengan berkurangnya kadar air kayu di bawah titik jenuh serat Bowyer et al. 2003. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa kadar air ketiga
jenis kayu tersebut sudah berada dibawah kadar air titik jenuh serat 30 dan telah mencapai kadar air kesetimbangan KAK. Kondisi ini membuat kekuatan
Kategori