BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
IV.1 Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties
IV.1.1 Hasil Pemeriksaan Kadar Air
Pemeriksaan
kadar air kayu dilakukan pada 5 buah sampel kayu dengan ukuran 3 x 6 x 6 cm. Hasil pemeriksaannya adalah sebagai
berikut :
Tabel 4.1 Hasil Pemeriksaan Kadar Air Kayu Sampel
Berat Kering Udara
Wu Berat Mula-Mula
Wm Kadar Air
1. 0.124
0.131 5.645
2. 0.129
0.135 4.651
3. 0.119
0.125 5.042
4. 0.129
0.135 4.651
5. 0.109
0.114 4.587
TOTAL 24.576
Sebagai contoh diambil sampel no.1 : Persamaan Kadar Air SNI 2002 =
��−�� ��
x 100 Kadar Air
=
0.131−0.124 0,131
x 100 = 5.645
Rata – rata sampel �̅
=
24.576 5
= 4.9152
Standart Deviasi =
�
∑��− �
2
�−1
Universitas Sumatera Utara
= �
0.7960 4
= 0.4461 Kadar air rata – rata = 4.9152 – 2.33 x 0.4461
= 3.8758 Maka kadar air rata – rata dari kelima sampel kayu tersebut adalah 3.8758 .
IV.1.2 Hasil Pemeriksaan Berat Jenis
Pemeriksaan berat jenis kayu diteliti pada 5 buah sampel kayu dengan ukuran 3 x 6 cm x 6 cm . Hasilnya adalah sebagai berikut :
Tabel 4.2 Hasil Pemeriksaan Berat Jenis Kayu Sampel
Berat kg Wg
Volume m
3
Vg Ρkgm
3
m G
m
a G
b
G
15
1. 0.131
108 x 10
-6
1213 5.645
1.148 0.812 0.921 1.049
2. 0.135
108 x 10
-6
1250 4.651
1.194 0.845 0.942 1.077
3. 0.125
108 x 10
-6
1157 5.042
1.101 0.832 0.887 1.005
4. 0.135
108 x 10
-6
1250 4.651
1.194 0.845 0.942 1.077
5. 0.114
108 x 10
-6
1056 4.587
1.009 0.847 0.823 0.924
Total
5.133
Kerapatan kayu =
�
�
�
�
Berat jenis G
m
=
� �1000�1+
� 100
��
Sebagai contoh perhitungan diambil sampel 1: Volume kayu sampel 1 = p x l x t
= 6 cm x 3 cm x 6 cm = 108 cm
3
Kerapatan kayu ρ
=
�
�
�
�
Universitas Sumatera Utara
=
0.131 108 × 10
−6
= 1213 kgm
3
Berat jenis pada m G
m
=
� �1000�1+
� 100
��
=
1213 �1000�1+
5.645 100
��
= 1.148 Berat jenis dasar G
b
=
� [
1+0.265 × � × �
�
]
a =
30−� 30
=
30−5.645 30
= 0.812 Berat jenis dasar G
b
=
1213 [
1+0.265 × 0.812 × 1.148]
= 0.921 Berat jenis pada kadar air 15 G
15
=
�
�
1−0,133×�
�
=
0,921 1−0.133×0.921
= 1.049 Nilai rata-rata sampel
�̅ =
., 133
5
= 1.027
Standard deviasi SD =
�
∑�
�
− �̅
2
�−1
=
�
0.0166838 4
= 0.06458 Berat jenis rata-rata
= 5.133 – 2.33 x 0.06458 = 0.876
Untuk nilai berat jenis rata-rata dari kelima sampel kayu diatas adalah 0.876
Universitas Sumatera Utara
IV.1.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu
Benda uji untuk pengujian kuat tekan sejajar serat kayu digunakan kayu berukuran 2 cm x 2 cm x 6 cm sebanyak 5 sampel. Hasilnya adalah sebagai
berikut :
Tabel 4.3 Hasil Pemeriksaan Kuat Tekan Sejajar Serat Kayu Sampel
P = beban kg Luas cm
2
KuatTekan kgcm
2
1. 4000
4 1000
2. 3400
4 850
3. 3600
4 900
4. 3700
4 925
5. 3800
4 950
TOTAL 4625
Luas permukaan kayu A = 2 x 2 cm = 4 cm
2
Sebagai contoh diambil sampel no.1 : Kuat Tekan sejajar sera
t σ
tekan
=
� �
=
����� ����� ����
kgcm
2
σ
tekan
=
3800 4
= 950 kgcm
2
Rata – rata sampel =
4625 5
= 925 kgcm
2
Standart Deviasi =
�
∑��− �
2
�−1
= �
12.500 4
= 55.902
Tegangan tekan karakteristik = 925 – 2.33 x 55.902 = 794.748 kgcm
2
Universitas Sumatera Utara
Maka tegangan tekan sejajar serat rata – rata sampel adalah 794.748 kgcm
2
dalam PKKI 1961, sedangkan berdasarkan SNI 2002 adalah 794.7482.25 = 353.221 kgcm
2
.
IV.1.4 Hasil Pengujian Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu
Hasil Pengujian kuat tarik yang diteliti pada 3 buah sampel kayu dengan lebar 12 mm, tebal 8 mm dan luas 96 mm
2
adalah sebagai berikut :
Tabel 4.4 Hasil Pemeriksaan Kuat Tarik Sejajar Serat Kayu Sam
pel Tebal
mm Lebar
mm Panjang
Awal Lo
mm Panjang
Akhir L
u
mm ∆ L
mm F
u
N σv
Nmm
2
Regangan ε
1. 7.15
8.2 150
157 7.0
8800 150.09
4.667 2.
7.15 7.15
150 158.5
8.5 11000
215.17 5.667
3. 6.3
8 150
155.5 5.5
6600 130.92
3.667 Total
496.18 14.001
Sebagai contoh perhitungan diambil sampel no.1 : Luas A = 7.15 x 8.2 = 58.63 mm
2
σ
maks
=
����� �
=
8800 58.63
= 150.09 Nmm
2
= 1500.9 kgcm
2
Rata – rata =
496.18 3
= 165.393 Nmm
2
= 1653.93 kgcm
2
Maka kuat tarik sejajar serat σ
v
= 1653.93 kgcm
2
Regangan ɛ =
�� �0
=
7 150
x 100 = 4.667
Rata – rata =
14.001 3
= 4.667
Universitas Sumatera Utara
Standart Deviasi =
�
∑��− �
2
�−1
= �
2 2
= 1
Maka regangan ε = 4.667 – 2.33 x 1 = 2.337
IV.1.5 Hasil Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat Kayu
Uji geser kayu dilakukan terhadap tiga sampel dengan ukuran Pengujian Kuat Geser Sejajar Serat Kayu. Hasil pemeriksaan kuat geser sejajar serat kayu
dengan tiga buah sampel dengan ukuran 50 mm x 50 mm. Tabel 4.5 Hasil Pemeriksaan Kuat Geser Sejajar Serat Kayu
No B cm
H cm Beban Maks N
Kuat Geser Nmm
2
1 50
50 32000
12.8 2
50 50
38000 15.2
3 50
50 34000
13.6 Total
41.6
Contoh perhitungan sampel 1 ���� ����� �
�
=
� �×ℎ
=
32000 50×50
= 12.8 ���
2
���� − ���� ������ �̅ =
41.6 3
= 13.867 ���
2
Universitas Sumatera Utara
�������� ������� = �
Σx
1
−x�
2
�−1
= �
2.643 2
= 1.150 ���� ����� ���� − ���� = 13.867 − 2.33�1.150
= 11.188 ���
2
Maka kuat geser sejajar serat rata-rata sampel adalah 110.188 kgcm
2
.
IV.1.6 Hasil Pengujian Elastisitas dan Lentur Kayu
Penelitian elastisitas kayu dilakukan terhadap tiga sampel yang berukuran 30 cm x 2 cm x 2,1 cm. Pencatatan dial penurunan setiap penambahan beban 50
kg. Hasil penelitian sebagai berikut:
Tabel 4.6 Hasil Pemeriksaan Elastisitas Kayu BEBAN Kg
SAMPEL 1 SAMPEL 2
Penurunan x 0,01
50 13
13 100
26 27
150 40
40 200
54 55
250 68
69 300
83 84
350 97
98 400
112 113
450 127
127 500
141 140
550 155
152 600
169 168
650 186
188
Universitas Sumatera Utara
660 191
197 670
198 211
675 242
680 680
PATAH
690 690
700 700
710 710
720 720
725 725
730
PATAH
Tabel 4.7 Perhitungan Tegangan-Regangan Untuk Kayu Sampel 1 P kg
f x 0,01 mm σ kgmm
2
E lentur Mb kg mm
ε regangan
50 13
1.037742971 1461.77067
2000 0.000709922
100 26
2.075485943 1461.77067
4000 0.001419844
150 40
3.113228914 1425.226403 6000
0.002184375 200
54 4.150971885 1407.631015
8000 0.002948906
250 68
5.188714857 1397.280787 10000
0.003713437 300
83 6.226457828 1373.712196
12000 0.004532578
350 97
7.264200799 1371.351866 14000
0.005297109 400
112 8.30194377
1357.358479 16000
0.00611625 450
127 9.339686742 1346.670617
18000 0.006935391
500 141
10.37742971 1347.731823 20000
0.007699922 550
155 11.41517268 1348.601328
22000 0.008464453
600 169
12.45291566 1349.326772 24000
0.009228984 650
186 13.49065863 1328.167974
26000 0.010157344
660 191
13.69820722 1313.297628 26400
0.010430391 670
198 13.90575582 1286.062882
26800 0.010812656
680 204
14.11330441 1266.867914 27200
0.011140312 690
211 14.320853
1242.851461 27600
0.011522578
700 220
14.5284016 1209.283009
28000 0.012014062
710 238
14.73595019 1133.793553 28400
0.012997031
Universitas Sumatera Utara
720 261
14.94349879 1048.442411 28800
0.014253047 725
286 15.04727308 963.4397597
29000 0.015618281
Sebagai contoh perhitungan untuk P = 50 kg terjadi penurunan f = 0.13 mm
L = 160 mm, B = 21.30 mm, H = 23,30 mm I =
1 12
x BH
3
=
1 12
x 21.30 x 23.30
3
= 22452.5731 mm
4
W
b
=
1 6
x BH
2
=
1 6
x 21.30 x 23.30
2
= 1927.2595 mm
3
M
b
=
1 4
x PL =
1 4
x 50 x 160 = 2000 kg mm σ
lt
=
�
�
�
�
=
2000 �� �� 1927.2595 ��
3
= 1.03774 kgmm
2
E
lentur
=
��
3
48 � �
=
50 � 160
3
48 � 2245.5731 �0,13
= 1461.77067 kgmm
2
ε =
σ �
=
1.03774 1461.77067
= 0.000709922
Gambar 4.1 Grafik Tegangan - Regangan Hasil Pengujian Elastisitas Kayu Sampel 1
2 4
6 8
10 12
14 16
0,005 0,01
0,015 0,02
Te g
a ng
a n
σ
Regangan ε
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Grafik Regresi Linear Tegangan – Regangan Kayu Sampel 1
Tabel 4.8 Perhitungan Tegangan-Regangan Untuk Kayu Sampel 2
P kg f x 0,01
mm σ kgmm
2
E lentur Mb kg
mm ε regangan
50 13
1.16096196 1701.043162
2000 0.0006825
100 27
2.32192392 1638.041563
4000 0.0014175
150 40
3.48288588 1658.517083
6000 0.0021
200 55
4.643847839 1608.258989
8000 0.0028875
250 69
5.804809799 1602.431964
10000 0.0036225
300 84
6.965771759 1579.540079
12000 0.00441
350 98
8.126733719 1579.540079
14000 0.005145
400 113
9.287695679 1565.561848
16000 0.0059325
450 127
10.44865764 1567.102755
18000 0.0066675
500 140
11.6096196 1579.540079
20000 0.00735
550 152
12.77058156 1600.323501
22000 0.00798
600 168
13.93154352 1579.540079
24000 0.00882
y = 1206,4x R² = 0,9391
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
0,005 0,01
0,015 0,02
Te g
a ng
a n
σ
Regangan ε
Universitas Sumatera Utara
650 188
15.09250548 1529.129225
26000 0.00987
660 197
15.32469787 1481.720845
26400 0.0103425
670 211
15.55689026 1404.368335
26800 0.0110775
675 242
15.67298646 1233.607747
27000 0.012705
Sebagai contoh perhitungan untuk P = 50 kg terjadi penurunan f = 0,13 mm L = 160 mm, B = 20.60 mm, H = 22.40 mm
I =
1 12
x BH
3
=
1 12
x 20.60 x 22.40
3
= 19294.34453 mm
4
W
b
=
1 6
x BH
2
=
1 6
x 20.60 x 22.40
2
= 1722.70933 mm
3
M
b
=
1 4
x PL =
1 4
x 50 x 160 = 2000 kg mm σ
lt
=
�
�
�
�
=
2000 �� �� 1722.70933 ��
3
= 1.16096196 kgmm
2
E
lentur
=
��
3
48 � �
=
50 � 160
3
48 � 19294.34453 �0.13
= 1701.043162 kgmm
2
ε =
σ �
=
1.16096196 1701.043162
= 0.0006825
Gambar 4.3 Grafik Tegangan – Regangan Hasil Pengujian Elastisitas Kayu Sampel 2
2 4
6 8
10 12
14 16
18
0,002 0,004
0,006 0,008
0,01 0,012
0,014
Te g
a ng
a n
σ
Regangan ε
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Grafik Regresi Linear Tegangan – Regangan Kayu Sampel 2
Tabel 4.9 Hasil Regresi Ketiga Sampel Sampel
Persamaan Y
X Regangan
Y Tegangan
Ew = YX
1
Y = 1206X 0.012014062
14.48895933 1206
2
Y = 1470X 0.0103425
15.20347503 1470
Total 29.69243435
2676
Perhitungan Elastisitas :
Rata – rata sampel =
2676 2
= 1329 kgmm
2
= 132900 kgcm
2
Perhitungan Kuat Lentur :
Kuat lentur kayu dihitung berdasarkan perhitungan tegangan sumbu y pada tabel perhitungan elastisitas kayu.
Rata – rata sampel = x =
29.6924 2
= 14.8462 kgmm
2
y = 1470,5x R² = 0,9688
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
0,002 0,004
0,006 0,008
0,01 0,012
0,014
Te g
a ng
a n
σ
Regangan ε
Universitas Sumatera Utara
Standart Deviasi =
�
∑��− �
2
�−1
= �
0,2553 1
= 0.505
Elastis karakteristik = 14.8462 – 2.33 x 0.505 = 13.6695 kgmm
2
= 1366.95 kgcm
2
Sehingga Kuat Lentur rata – rata dari kayu adalah 1366.95 kgcm
2
. IV.2
Kesimpulan Hasil Pengujian Physical dan Mechanical Properties
Dari hasil penelitian physical dan mechanical properties yang telah dibahas diatas, maka dapat ditabulasikan pada tabel 4.10.
Tabel 4.10 Rangkuman Penelitian Mechanical Properties Jenis Penelitian
Hasil Penelitian Kadar Air
3.8758 .
Berat Jenis 0.876 grcm
2
Kuat Tekan Sejajar Serat
794.748 kgcm
2
Kuat Tarik Sejajar Serat 1664.05 kgcm
2
Elastisitas Lentur Kayu
132900 kgcm
2
Tegangan Lentur Kayu
1366.95 kgcm
2
Kuat Geser Sejajar Serat
110.188 kgcm
2
Menurut ketentuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu PKKI 2002, kuat acuan berdasarkan pemilahan secara mekanis diambil berdasarkan modulus
lentur. Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa menurut ketentuan kuat acuan Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu PKKI 2002 seperti yang tercantum pada
Universitas Sumatera Utara
tabel 2.1, maka kayu yang digunakan dengan modulus elastisitas 132900 kgcm
2
termasuk kayu dengan kode mutu E13 = 14000 Mpa. Setelah didapatkan nilai elastisitas kayu yang digunakan, maka dapat
direncanakan ukuran dimensi kayu dengan perhitungan analisis. Kapasitas frame adalah 25 ton, dan kapasitas jack yang dipakai adalah 25
ton pula. Karena keterbatasan ukuran dimensi dari kayu yang akan dicoba, maka dimensi kayu ditetapkan terlebih dahulu. Dalam tugas akhir ini, dimensi kayu
panggoh yang digunakan adalah 3 cm x 6 cm yang disambung dengan menggunakan baut sehingga dimensi yang digunakan adalah 2 x 3 cm x 6 cm.
IV.3 Analisis Teori Euler