BAB III METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Keteknikan Kayu dan Laboratorium Peningkatan Mutu Kayu Fakultas Kehutanan IPB. Penelitian ini dilaksanakan dari Juli
sampai dengan September 2008.
3.2 Alat dan bahan
Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1.
Universal Testing Machine UTM merk Instron untuk alat uji mekanis 2.
Kaliper untuk mengukur dimensi contoh uji 3.
Gergaji bundar circular saw untuk memotong kayu membuat sampel 4.
Mesin serut Planner 5.
Oven untuk mengeringkan contoh uji sampai kadar air tertentu 6.
Desikator alat kedap udara sebagai tempat penyimpanan contoh uji setelah dioven pengkondisian contoh uji
7. Timbangan untuk menimbang berat contoh uji
8. Mesin serut dan ampelas untuk menghaluskan permukaan contoh uji
9. Torsi meter untuk mengukur tekanan waktu pengempaan dingin
10. Plat besi dan baut untuk menekan kayu pada waktu pengempaan dingin
Sedangkan bahan-bahan yang digunakan meliputi: 1.
Kayu Nangka, untuk contoh uji kecil bebas cacat dengan ukuran 2 cm x 2 cm x 8 cm sebanyak 120 sample, untuk pembuatan glulam sebagai back dan face
dengan ukuran 5 cm x 2 cm x 76 cm, sebanyak 30 papan 2.
Kayu Sengon, untuk contoh uji kecil bebas cacat dengan ukuran 2 cm x 2 cm x 8 cm sebanyak 20 sample, untuk pembuatan glulam sebagai core dengan
ukuran 5cm x 2 cm x 76 cm, sebanyak 5 papan. 3.
Kayu Randu untuk contoh uji kecil bebas cacat dengan ukuran 2 cm x 2 cm x 8 cm sebanyak 20 sample, untuk pembuatan glulam sebagai core dengan ukuran
5 cm x 2 cm x 76 cm, sebanyak 5 papan.
4. Kayu Afrika, untuk contoh uji kecil bebas cacat dengan ukuran 2 cm x 2 cm x
8 cm sebanyak 20 sample, untuk pembuatan glulam sebagai core dengan ukuran 5 cm x 2 cm x 76 cm, sebanyak 5 papan.
5. Perekat jenis Isocynate merk Koyobond, yang diperoleh dari PT. Lemindo
Abadyjaya, Gunung Putri Bogor.
Pembuatan contoh uji
Contoh uji yang akan digunakan terlebih dahulu dikeringudarakan dengan menggunakan kipas angin hingga kadar airnya mencapai kira-kira 12 selama empat
minggu. Kemudian sortimen kayu yang sudah kering diserut untuk kemudian dipotong-potong sesuai ukuran yang diperlukan, seperti gambar di bawah ini.
Untuk contoh uji kecil bebas cacat, diambil 4 contoh uji setiap lapisan. Contoh uji ini diambil untuk pengujian tekan sejajar serat dan tekan tegak lurus serat.
47 cm 76 cm 47 cm 5cm
2cm
176 cm
MOE, KA, BJ tekan serat MOE, KA, BJ tekan ⊥ serat
tekan ⊥ lurus tekan serat
Gambar 3 Pembuatan contoh uji
Sifat-sifat yang diujiditeliti
Adapun sifat-sifat yang akan diuji dalam penelitian ini adalah: 1.
Pengujian sifat fisis meliputi, KA dan Berat Jenis contoh kecil bebas cacat. Untuk CKBC dengan ukuran 2 cm x 2 cm x 8 cm
2. Pengujian sifat mekanis MOE Glulam dan papan penyusun glulam yang diuji
dengan cara tekan sejajar arah serat dan tegak lurus arah serat.
Pengujian sifat fisis
Untuk pengujian kadar air dan berat jenis contoh uji bebas cacat : •
Contoh uji 2 cm x 2 cm x 8 cm ditimbang pada suhu kering udara untuk mengetahui berat awal kering udara B
O
• Setelah ditimbang contoh uji digunakan untuk menguji MOE.
• Contoh uji kemudian dimasukkan kedalam oven dan dipanaskan pada suhu
103±2 °C selama 48 jam. •
Contoh uji dikeluarkan dari oven, ditaruh di desikator dan ditimbang sampai beratnya konstan B1.
• Besarnya kadar air dihitung dengan menggunakan rumus :
• Besarnya berat jenis dihitung dengan menggunakan rumus :
Kerapatan kayu =
Keterangan: B
o
= berat contoh uji kering Udara B
1
=berat contoh
uji setelah
dioven dengan
suhu 103±2 °C selama 48 jam
BJ = berat jenis
V = volume kering udara cm
3
Kerapatan air 1= 1 gramcm
3
pada suhu 4° C
Pengujian sifat mekanis glulam Pembuatan glulam. Sortimen kayu yang telah ditentukan ukurannya disusun menjadi
papan lamina, seperti gambar berikut ini.
Gambar 4 Pembuatan papan lamina.
Perekatan. Perekat yang digunakan terdiri atas dua komponen base resin dan
hardener yang dicampurkan dengan perbandingan 100:15. Pelaburan perekat pada permukaan lamina dilakukan dengan menggunakan kape. Pelaburan dilakukan pada
kedua permukaan double spread dengan berat labur 280 gcm². Tabel 1 Susunan papan yang akan dibuat untuk tekan tegak lurus muka lamina
Tabel 2 Susunan papan yang akan dibuat untuk tekan sejajar muka lamina No papan
face Core
Back Ukuran cm
Σ glulambuah
1 nangka sengon
nangka 2x5x5 5
2 nangka kapuk
nangka 2x5x5 5
3 nangka afrika
nangka 2x5x5 5
Total 15
Pengempaan. Papan yang telah direkatkan antara bagian back, face, dan core tersebut
diklem dengan alat kempa dengan tekanan yang sesuai batas optimal dan sama pada setiap bagian permukaan. Untuk menjamin kesamaan tekanan pada semua permukaan,
digunakan alat torsi meter. Target tekanan kempa adalah 0,6 MPa. No. papan face Core
back Ukuran cm Σ glulam buah
1 nangka sengon
nangka 2x5x20 5
2 nangka kapuk
nangka 2x5x20 5
3 nangka afrika
nangka 2x5x20 5
Total 15 Face
Core Back
Pengkondisian. Selanjutnya papan lamina dikondisikan selama 1 minggu sebelum
dilakukan pengujian, hal ini bertujuan untuk melepaskan tegangan pada papan lamia selama proses pengempaan.
Pengujian glulam.
Papan lamina dirapikan pada kedua ujungnya, kemudian dipotong dengan ukuran 5x6x20 cm³ dan 5x6x5 cm
3
, untuk pengujian uji tekan. Pengujian MOE glulam dengan cara tekan sejajar muka lamina dan tegak lurus muka lamina, seperti gambar
di bawah ini
5 cm 6 cm
20cm Gambar 5 pengujian tekan tegak lurus muka lamina.
5cm
6 cm Gambar 6 pengujian tekan sejajar muka lamina.
P
P
Setelah dilakukan pengujian terhadap lamina, dilanjutkan dengan analisis tipe pembebanan tekan yaitu tekan tegak lurus muka lamina dan tekan sejajar muka
lamina. Setelah memahami perilaku setiap lamina dalam memberikan sumbangan kekakuan dan kekuatannya terhadap glulam, dapat diturunkan rumus untuk
mengestimasi modulus Young’s E dan kekakuan glulam dalam menahan tekan F
c
.
L A
PL E
Δ =
= ε
σ
Keterangan : E
= modulus Young’s kgcm
2
σ = tegangan normal
έ = regangan
P = beban kg
L = panjang awal cm
Δ L = perubahan panjang cm A
= luas permukaan cm
2
A P
F
c
= Keterangan:
F
c
= kekuatan glulam dalam menahan beban kgcm
2
P =beban
kg A
= luas permukaan cm
2
.
Pengolahan data Modulus Elastis MOE
• Perhitungan MOEckbc dilakukan dengan menggunakan dua metode yaitu metode
pertama dan metode kedua yang disajikan oleh Bahtiar 2008.
Nilai MOE metode pertama diperoleh dengan menggunakan cara : 1.
Setelah contoh uji diuji dengan UTM Instron, data diplotkan dalam bentuk grafik.
2. Data diplotkan pada diagram kartesius seperti gambar 7.
Gambar 7 Cara memplotkan data. 3.
Data dipotong, hanya pada daerah lurus yang digunakan. Sehingga grafik kartesius-nya menjadi seperti pada gambar 8.
Gambar 8 Kurva garis lurus setelah dipotong. 4.
Kemudian grafik tersebut diregresikan y bx + c
5. MOE dihitung dengan rumus
Nilai MOE metode kedua yang disajikan oleh Bahtiar 2008 diperoleh dengan prosedur :
1. Langkah 1 sampai 2 sama seperti metode pertama , tetapi data tidak
dipotong. 2.
Data dibagi menjadi dua bagian sepeti gambar 9, data elastis dan data plastis. Data elastis merupakan data pada daerah kurva lurus. Data plastis
merupakan data pada daerah kurva melengkungn kuadratik.
Gambar 9 Kurva daerah elastis dan plastis. 3.
Data tersebut disajikan dalam tabel baru yang berisikan kolom P, Δy, Δy
e,
Δy
p
seperti tabel 3. P adalah beban, Δy adalah defleksi aktual , Δy
e
adalah defleksi elastis dan
Δy
p
adalah defleksi plastis. Di bawah batas elastis Δy
p
bernilai nol karena defleksi plastis belum terjadi. Di atas batas elastis Δy
e
bernilai maksimal, yaitu konstan sebesar defleksi pada batas elastis. Defleksi aktuak merupakan penjumlahan dari defleksi elastis dan defleksi
plastis Δy= Δy
e
+ Δy
p
. Tabel 3 Contoh tabel untuk P,
Δy, Δy
e,
Δy
p
4. Selanjutnya dibuat tabel baru sebagi berikut
Tabel 4 Contoh tabel regresi linier berganda P
Δy Δy
p 2
P Δy
Δy
e
Δy
p
P
1
Δy
1
Δy
1
P
2
Δy
2
Δy
2
…. …. …. …. P
e
Δy
e
Δy
e
P
e+1
Δy
e+1
Δy
e
Δy
pe+1
P
e+2
Δy
e+2
Δy
e
Δy
pe+2
P
e+3
Δy
e+3
Δy
e
Δy
pe+3
….. ….. ….. …. P
n
Δy
n
Δy
e
Δy
pn
Disusun regresi linier berganda, P sebagai respon dan Δy, Δy
p 2
sebagai varial bebas. Model regresinya adalah P = a + by
+ cy
2 p
5. MOE dihitung dengan rumus
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat fisis
Kayu merupakan bahan yang higroskopis sehingga memiliki daya tarik terhadap air, baik dalam bentuk uap atau cairan. Kadar air kayu dipengaruhi oleh
jenis kayu, suhu dan kelembaban udara disekitarnya. Semua sifat kayu sangat dipengaruhi oleh perubahan kadar air kayu Tsoumis 1991. Hasil pengukuran dan
perhitungan disajikan pada Lampiran 1 dan 2. Dari data yang ada diperoleh nilai rata-rata untuk setiap sifat fisis seperti pada tabel dibawah ini.
Tabel 5 Nilai rata-rata kadar air dan berat jenis contoh kecil bebas cacat keempat jenis kayu penyusun glulam
Jenis kayu Lapisan
Sifat Fisis Rata-rata
KA Rata-rata
Bj
Nangka Face
dan back 15,20 0,53
Afrika Core
14,46 0,40 Sengon
Core 13,83 0,37
Randu Core
15,44 0,24
Rata-rata 14,73 0,39
Tabel 6 Nilai rata-rata kadar air dan berat jenis tiga tipe glulam tekan sejajar serat muka lamina
Tipe Glulam ulangan
Sifat Fisis Kadar Air
Berat Jenis 1
12,33 0,62
2 15,10
0,39 Nangka-Sengon-Nangka 3
14,36 0,58
4 18,08
0,51 5
14,25 0,76
Rata-rata 14,83 0,57
1 13,37
0,61 2
12,81 0,66
Nangka-Afrika-Nangka 3 15,02
0,57 4
13,53 0,63
5 14,52
0,61
Rata-rata 13,85 0,61
1 15,83
0,49 2
14,31 0,48
Nangka-Randu-Nangka 3 14,19
0,46 4
14,22 0,50
5 12,76
0,52
Rata-rata 14,26 0,49
Rata-rata umum 14,31 0,56
Tabel 7 Nilai rata-rata kadar air dan berat jenis tiga tipe glulam tekan tegak lurus muka lamina
Tipe Glulam Ulangan
Sifat Fisis Kadar Air
Berat Jenis 1
12,60 0,42
2 12,12
0,45 Nangka-Sengon-Nangka 3
14,58 0,44
4 11,44
0,45 5
14,35 0,44
Rata-rata 13,02 0,44
1 13,11
0,49 2
13,02 0,51
Nangka-Afrika-Nangka 3 15,28
0,43 4
12,54 0,51
5 12,97
0,46
Rata-rata 13,38 0,48
1 11,63
0,47 2
13,56 0,44
Nangka-Randu-Nangka 3 13,71
0,44 4
13,80 0,44
5 12,39
0,42
Rata-rata 13,02 0,44
Rata-rata umum 13,14 0,45
Kadar Air
Kadar air di dalam kayu segar ditentukan oleh air bebas dan air terikat. Haygreen dan Bowyer 2003. Nilai kadar air kayu juga bergantung pada
kelembaban udara disekitarnya .
Berdasarkan Tabel 3, nilai rata-rata umum kadar air contoh kecil bebas cacat kayu penyusun glulam adalah 14,73. Kadar air kayu Nangka 15,20,
kayu Afrika 14,46, kayu Sengon 13.83 dan kayu Randu 15,44. Nilai ratarata
kadar air dari keempat jenis kayu penyusun glulam tidak memiliki nilai yang jauh berbeda.
Glulam yang diuji tekan sejajar serat muka lamina, memiliki nilai kadar air rata-rata umum yang relatif sama bila dibandingkan dengan glulam yang diuji
tegak lurus muka lamina, nilai kadar air untuk glulam tekan sejajar muka lamina sebesar 14,31, sedangkan glulam tekan tegak lurus muka lamina, nilai kadar
airnya sebesar 13,14. Nilai kadar air glulam dengan kadar air contoh kecil bebas cacat penyusun
glulam relatif sama. Hal ini disebabkan karena glulam dan contoh kecil bebas cacat berasal dari sortimen yang sama dan telah dikeringkan dan dikondisikan
agar memiliki kadar air yang seragam. Penambahan perekat pada glulam tidak banyak mengubah kadar air kayu.
Berat jenis
Berat jenis merupakan sifat fisis kayu yang banyak digunakan untuk menduga sifat-sifat kayu lainnya. Berat jenis kayu ditentukan oleh tebal dinding
sel dan ukuran rongga sel. Bahan kimia yang terdapat pada dinding sel juga akan mempengaruhi nilai berat jenis kayu Haygreen dan Bowyer, 2003.
Rata-rata berat jenis contoh uji bebas cacat penyusun glulam untuk kayu Nangka 0,53; kayu Afrika 0,40; kayu Sengon 0,37; dan kayu Randu memiliki
berat jenis yang paling rendah 0,24. Rata-rata umum berat jenis glulam contuh uji dengan tekan sejajar serat
0,56 dan glulam contoh uji tekan tegak lurus serat 0,45.
4.2. Kurva Beban-Deformasi