Waktu dan Tempat Rancangan Percobaan

BAB III BAHA DA METODE

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilakukan selama kurang lebih empat bulan dimulai dari bulan September hingga Desember 2010. Penetapan jadwal ini didasarkan pada dua bentuk kegiatan yaitu persiapan bahan baku dan pembuatan contoh uji yang dilakukan selama kurang lebih dua bulan, sedangkan pengujian contoh uji dan pengolahan data hasil pengujian juga dilakukan selama kurang lebih dua bulan. Persiapan bahan baku dan pembuatan contoh uji dilakukan di Unit Pengeringan Kayu dan Workshop Penggergajian Kayu pada Bagian Teknologi Peningkatan Mutu Kayu. Pengujian sifat fisis dilakukan di Laboratorium pada Bagian Teknologi Peningkatan Mutu Kayu. Pengujian kekuatan tekan sejajar serat dilakukan di Laboratorium pada Bagian Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Sedangkan pengujian kekuatan sambungan kayu geser ganda dilakukan di Laboratorium Terpadu Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. 3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat Alat yang digunakan dalam persiapan bahan baku dan pembuatan contoh uji yaitu mesin gergaji untuk memotong balok kayu menjadi balok balok kayu yang berukuran lebih kecil, penggaris untuk mengukur balok kayu, kaliper untuk mengukur ketebalan balok kayu, mesin serut untuk meratakan kedua permukaan balok kayu, dan mesin bor untuk melubangi balok kayu sebelum disambung. Pembuatan contoh uji sambungan dilakukan dengan cara memasukan penetrasi baut kedalam balok kayu yang telah dilubangi dan kunci pas untuk mengunci dan membuka mur dari baut yang telah terpasang pada balok kayu. Alat yang digunakan untuk menguji sifat fisis kadar air, kerapatan, dan berat jenis kayu yaitu kaliper untuk mengukur dimensi contoh uji, oven untuk mengeringkan contoh uji hingga mencapai berat kering tanur, dan timbangan elektrik yang digunakan untuk mengukur berat awal dan berat akhir contoh uji. Namun, contoh uji sebelum ditimbang harus dimasukkan ke dalam desikator terlebih dahulu untuk menstabilkan panas pada kayu setelah di oven dan agar timbangan tidak cepat rusak. Pengujian kekuatan tekan sejajar serat dilakukan dengan menggunakan merk Instron series IX version 8.27.00, sedangkan untuk pengujian kekuatan sambungan kayu geser ganda menggunakan merk Instron kapasitas 5 ton.

3.2.2 Bahan

Bahan bahan penelitian yang digunakan yaitu kayu dan alat sambung berupa pelat baja dan baut. Kayu yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas empat jenis kayu perdagangan Indonesia yang memiliki sebaran kerapatan dan berat jenis sedang hingga tinggi. Kelompok kerapatan sedang terdiri dari kayu akasia dan kayu nangka . Sedangkan untuk kelompok kerapatan tinggi yaitu jenis kayu keruing spp. dan kayu kelapa . Kayu kelapa sebagian diperoleh di daerah Cinangneng dan sebagian lagi di daerah Cibanteng, kayu keruing diperoleh di daerah Sindang Barang, kayu nangka diperoleh di daerah Citeureup, serta kayu akasia yang sebagian diperoleh di daerah Cideng dan sebagian lagi diperoleh di daerah Cibanteng. Keempat jenis kayu tersebut diperoleh di daerah Bogor dalam bentuk batang kayu dengan ukuran penampang tebal 6 cm dan lebar 12 cm dengan panjang 100 cm. Bagian kayu yang digunakan adalah semua bagian kayu tanpa membedakan antara kayu gubal dan kayu teras. Alat sambung yang digunakan berupa pelat baja dan baut. Pelat baja yang digunakan dalam penyambungan memiliki penampang tebal 1,5 cm dan lebar 12 cm dengan panjang 30 cm sebanyak 6 pasang 12 lempeng. Pelat baja yang digunakan merupakan pelat baja sebelumnya telah digunakan dalam penelitian Nurhasanah 2010. Setiap lempeng dilubangi, besar lubang disesuaikan dengan ukuran diameter baut yang digunakan dan diberi jarak yang disesuaikan dengan ukuran kayu dan pelat baja. Besarnya diameter baut yang digunakan terdiri atas tiga ukuran yaitu 6,4 mm dengan panjang 10,16 cm; 7,9 mm dengan panjang 10,16 cm; dan 9,5 mm dengan panjang 10,16 cm. Pelat baja dan baut yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3. a b Gambar 3 a Pelat baja dan b Baut 9,5 mm; 7,9 mm; 6,4 mm. 3.3 Pembuatan Contoh Uji 3.3.1 Persiapan Bahan Baku Bahan bahan yang dipersiapkan adalah kayu kelapa, kayu keruing, kayu nangka, kayu akasia, pelat baja dan baut. Kayu yang digunakan dalam bentuk balok berukuran panjang 100 cm dengan lebar 12 cm dan tebal 6 cm. Masing masing jenis kayu digunakan 8 balok tanpa membedakan antara kayu gubal dan kayu teras. Sebelum kayu dipotong menjadi contoh uji, terlebih dahulu dilakukan pengeringan untuk mendapatkan kadar air kesetimbangan atau kadar air kering udara. Pelat baja yang tersedia sebelumnya telah terdapat lubang di samping kanan dan kiri, kemudian pelat tersebut dilubangi pada bagian tengahnya sesuai dengan ukuran diameter baut yang digunakan sebagai alat sambung. Untuk masing masing ukuran diameter baut digunakan satu lubang pada pelat baja.

3.3.2 Pemotongan Contoh Uji

Kayu yang telah mengalami pengeringan kemudian dipotong sesuai dengan tujuan pengujian yang dilakukan. Dari 32 balok ukuran 6 cm x 12 cm x 100 cm yang tersedia, dipotong untuk memperoleh balok dengan ukuran lebih kecil yaitu 5 cm x 12 cm x 50 cm sebanyak 16 balok untuk masing masing jenis kayu. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4. Gambar 4 Pola pemotongan balok kayu. Pada masing masing balok berukuran 5 cm x 12 cm x 50 cm dilakukan pemotongan kembali untuk digunakan sebagai contoh uji. Contoh uji yang disiapkan terbagi dalam beberapa kelompok pengujian, yaitu uji sifat fisis kayu kadar air, kerapatan, dan berat jenis, uji tekan sejajar serat, dan uji sambungan kayu geser ganda. Gambar 5 menyajikan pola pemotongan contoh uji. Keterangan: A = Contoh uji sambungan kayu geser ganda B = Contoh uji kadar air, kerapatan, dan berat jenis C = Contoh uji tekan sejajar serat Gambar 5 Pola pemotongan contoh uji. Contoh uji untuk pengujian sifat fisis yaitu pengujian kadar air, kerapatan, dan berat jenis kayu dibuat dari kayu yang sama dengan ukuran 5 cm x 5 cm x 5 cm. Pengujian sifat fisis ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui kadar air, kerapatan, dan berat jenis dari masing masing jenis kayu yang digunakan karena 1 2 6 cm 100 cm 50 cm 12 cm A 40 cm 10 cm 12 cm 5 cm 5 cm 5 cm 5 cm 2 cm 2 cm 6 cm C B sifat sifat fisis tersebut memiliki pengaruh yang kuat terhadap sifat mekanis kayu. Oleh karena itu dalam pendugaan kekuatan kayu, perhitungan sifat fisis tidak dapat dipisahkan dari sifat mekanisnya. Contoh uji tekan sejajar serat dibuat dengan ukuran 2 cm x 2 cm x 6 cm. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekuatan kayu dalam menahan beban tekan hingga batas maksimum. Untuk pengujian sambungan kayu geser ganda contoh uji yang digunakan berukuran 5 cm x 12 cm x 40 cm yang nantinya akan disambung dengan pelat baja menggunakan alat sambung baut. Untuk contoh uji dalam pengujian sifat fisis, sifat mekanis, dan sambungan kayu geser ganda ditunjukkan oleh Gambar 6. a b c Gambar 6 a Contoh uji sifat fisis kayu kadar air, kerapatan, dan berat jenis, b Contoh uji tekan sejajar serat, dan c Contoh uji sambungan kayu geser ganda. Sebelum diuji, pada contoh uji tekan sejajar serat dan uji sambungan kayu geser ganda dilakukan pemeriksaan terhadap cacat terlebih dahulu karena adanya cacat akan mempengaruhi kekuatan kayu.

3.3.3 Penyambungan Batang Kayu dengan Pelat Baja dan Baut

Penyambungan kayu menggunakan pelat baja dilakukan secara mekanis dengan cara melekatkan dua buah pelat baja pada kedua sisi lebar balok yang akan disambung. Sebelum penyambungan dilakukan, untuk menghindari kayu pecah akibat memasukkan alat sambung baut pada sambungan batang kayu dengan pelat baja, dan untuk mempermudah memasukkan alat sambung baut tersebut, maka perlu dilakukan pengeboran pada kayu dan pelat baja. Pengeboran pada pelat baja disesuaikan dengan ukuran diameter baut, sedangkan pada kayu digunakan diameter bor yang lebih besar dari diameter baut. Menurut Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia PKKI 1961, diameter bor tidak lebih dari 1,5 mm diameter baut. Hal ini dilakukan untuk membatasi perlemahan tanpa mengurangi daya jepit kayu dengan pelat baja terhadap alat sambung baut setelah mur dikencangkan sehingga sambungan tetap dapat dipertahankan. Alat sambung baut dimasukkan ke dalam lubang pada pelat baja balok kayu pelat baja yang telah disiapkan, kemudian dilakukan pengencangan menggunakan mur setelah ujung baut tembus pada ketiga komponen sambungan tersebut agar sambungan kuat dan rapat. Pengaturan geometri sambungan kayu geser ganda batang kayu dengan pelat baja dan alat sambung baut serta proses penyambungannya ditunjukkan pada Gambar 7. b a Gambar 7 a Pengaturan geometri sambungan kayu dan b Proses penyambungan contoh uji sambungan kayu geser ganda. 5 cm 15 cm 30 cm 40 cm 5.5 cm 17 cm 5 cm 12 cm 1.5 cm 12 cm Setelah dibuat contoh uji sambungan kayu geser ganda dengan pelat baja dan baut, kemudian dilakukan uji tekan pada sambungan dengan arah gayabeban tekan sama dengan sisi panjang contoh uji. Pada saat uji tekan tersebut dilakukan yang menjadi penahan beban adalah baut dan kekuatan kayu itu sendiri. Efek yang akan dihasilkan dari pengujian dengan cara menekan contoh uji ini sama dengan pengujian tarik. Gambar 8 menunjukkan bentuk contoh uji sambungan kayu. Gambar 8 Contoh uji sambungan kayu geser ganda sebelum diuji.

3.4 Pengujian Contoh Uji

Dalam penelitian ini pengujian yang dilakukan terdiri dari pengujian sifat fisis yaitu pengujian kadar air, kerapatan, serta berat jenis dan pengujian sifat mekanis yaitu uji tekan sejajar serat dan uji sambungan kayu geser ganda Semua pengujian dilakukan pada keseluruhan contoh uji yang ada berdasarkan jenis kayu yang diteliti. 3.4.1 Pengujian Sifat Fisis 3.4.1.1 Kadar Air Contoh uji ditimbang terlebih dahulu untuk mengetahui berat awalnya berat kering udara, kemudian dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 103±2°C hingga mencapai berat konstan. Setelah dikeringkan dalam oven, contoh uji dimasukkan ke desikator terlebih dahulu ±15 menit sebelum ditimbang kembali untuk mendapatkan berat akhir berat kering tanur. Nilai kadar air contoh uji dapat dihitung berdasarkan rumus berikut: KA KU = 100 − Keterangan: KA KU = kadar air kering udara B KU = berat kering udara gram B KT = berat kering tanur gram

3.4.1.2 Kerapatan

Dalam pengujian kerapatan kayu, dilakukan penimbangan contoh uji untuk memperoleh berat awal. Selanjutnya dilakukan pengukuran terhadap panjang, lebar, dan tebal dari contoh uji dengan menggunakan kaliper. Pengukuran ini dilakukan untuk memperoleh volume contoh uji dengan cara mengalikan panjang, lebar, dan tebal contoh uji tersebut. Perhitungan kerapatan kayu dilakukan dengan menggunakan rumus berikut : Kerapatan gcm 3 = Keterangan : B KU = berat kering udara gram V KU = volume kering udara cm 3

3.4.1.3 Berat Jenis

Berat jenis tidak mempunyai satuan karena berat jenis merupakan nilai relatif. Nilai berat jenis dapat diperoleh dengan menggunakan rumus berikut : Berat Jenis = kerapatan benda standar Keterangan : B KU = berat kering udara gram B KT = berat kering tanur gram V KU = volume kering udara cm 3 Gambar 9 Pengujian kadar air, kerapatan, dan berat jenis. 3.4.2 Pengujian Sifat Mekanis 3.4.2.1 Kekuatan Tekan Sejajar Serat Pengujian tekan sejajar serat atau MCS dilakukan dengan menggunakan merk Instron series IX version 8.27.00. Pengujian tekan sejajar serat tersebut dilakukan dengan memberikan beban secara perlahan lahan hingga contoh uji mengalami kerusakan. Beban diberikan pada arah sejajar serat kayu dengan kedudukan contoh uji vertikal, dan beban tersebut merupakan beban maksimum yang dapat diterima oleh contoh uji. Nilai kekuatan tekan sejajar serat kayu dihitung dengan menggunakan rumus : MCS = Pmaks A Keterangan : MCS = kekuatan tekan sejajar serat kayu kgcm 2 Pmaks = beban maksimum sampai terjadi kerusakan kg A = luas penampang cm 2 Gambar 10 Pengujian tekan sejajar serat.

3.4.2.2 Kekuatan Sambungan Kayu Geser Ganda

Pengujian kekuatan sambungan kayu geser ganda balok kayu terhadap beban tarik menurut ukuran diameter dilakukan dengan menggunakan merk Instron kapasitas 5 ton. Pengujian ini dilakukan dengan pemberian beban tekan pada sambungan batang kayu geser ganda itu sendiri hingga batang kayu tersebut mengalami kerusakan. Perhitungan beban per baut sambungan kayu dilakukan pada beberapa tingkat sesaran tertentu yaitu sesaran 0,80 mm menurut Standar Australia; 1,50 mm menurut PKKI 1961; 3,00 mm; dan 5,00 mm beban runtuhhancur. Contoh sketsa balok kayu dan pelat baja, serta pengujian kekuatan sambungan kayu geser ganda disajikan dalam Gambar 11. a b Gambar 11 a Contoh sketsa balok kayu dan pelat baja, serta b Pengujian kekuatan sambungan kayu.

3.5 Rancangan Percobaan

Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap RAL dengan percobaan faktorial. Faktor pertama A adalah jenis kayu yang terdiri atas empat taraf yaitu kayu keruing A1, kayu akasia A2, kayu kelapa A3 dan kayu nangka A4. Faktor kedua B adalah diameter baut yaitu 6,4 mm B 1 ; 7,9 mm B 2 ; dan 9,5 mm B 3 . Model matematika yang digunakan untuk rancangan ini adalah: Y ijk = µ + A i + B j + AB ij + E ijk Keterangan : Y ijk = beban ijin per baut pada jenis kayu faktor A ke i dan diameter baut faktor B ke j pada ulangan ke k µ = rataan umum A i = pengaruh jenis kayu ke i, dimana i = 1, 2, 3, dan 4; i = 1 kayu keruing, i = 2 kayu akasia, i = 3 kayu kelapa, dan i = 4 kayu nangka 30 cm 40 cm 12 cm 5 cm P 1,5 cm Balok kayu Pelat baja B j = pengaruh diameter baut ke j, dimana j = 1, 2, dan 3; j = 1 6,4 mm, j = 2 7,9 mm, dan j = 3 9,5 mm AB ij = interaksi jenis kayu ke i dan diameter baut ke j E ijk = pengaruh acak yang menyebar normal pengaruh acak pada diameter baut ke i dan ulangan ke k.

3.6 Pengolahan Data