Keputusan Ujian Pembebanan Titik
4.1 Keputusan Ujian Pembebanan Titik
Hasil yang diperolehi daripada kajian ini akan dianalisis dan dibincang bagi memperolehi data dan maklumat yang terbaik untuk dianalisis. Rajah 4.1 menunjukkan nilai pesongan yang diambil bagi setiap rasuk kayu padu sewaktu pembebanan dilakukan
4.1.1 Keputusan ujikaji bagi ujian lenturan rasuk kayu padu
P/2
P/2
Pesongan
Pesongan
Pesongan
Sebelum melakukan ujian lenturan, jisim ketiga-tiga sampel akan diambil dan dicatatkan bacaan seperti dinyatakan di bawah iaitu sampel A = 1.845 kg, sampel B = 1.975 kg dan sampel C = 2.090 kg. Kandungan lembapan bagi setiap sampel juga diambil sebelum dan selepas ujikaji. Keputusan ujian bagi tiga rasuk kayu padu ditunjukkan oleh Jadual 4.1, 4.2, 4.3, dan 4.4.
Jisim kayu sebelum ujikaji
Sampel A = 1.845 kg Sampel B
= 1.975 kg Sampel C
= 2.090 kg
Jadual 4.1: Kandungan lembapan ( % ) bagi sampel rasuk kayu padu Jenis Sampel
Sebelum ( kg )
Selepas ( kg )
A 0.085 0.075 11.8
B 0.090 0.080 11.1
C 0.095 0.085 10.5
Jadual 4.2: Data ujikaji rasuk kayu padu bagi Sampel A
Pesongan ( mm )
Beban ( kN ) ∆ 1 ∆ 2 ∆ 3
9.5 26.55 32.08 24.96 Nota : Pada beban 9.5 kN rasuk telah mengalami kegagalan
Jadual 4.3 : Data ujikaji rasuk kayu padu bagi Sampel B
Pesongan ( mm )
Beban ( kN )
9.5 16.04 18.34 16.28 Nota : Pada beban 10.0 kN rasuk telah mengalami kegagalan
Jadual 4.4 : Data ujikaji rasuk kayu padu bagi Sampel C
Pesongan ( mm )
Beban ( kN )
11.0 19.38 21.28 18.87 Nota : Pada beban 11.0 kN rasuk telah mengalami kegagalan
4.1.2 Keputusan ujikaji bagi ujian lenturan rasuk yang di perkuatkan dengan helaian CFRP
Rajah 4.2: Nilai pesongan setiap sampel bagi rasuk yang diperkuatkan dengan CFRP fabrik
Proses yang sama juga dibuat bagi sampel kayu yang diperkuatkan dengan CFRP fabrik di mana jisim sampel A = 1.880 kg, sampel B = 1.945 kg dan sampel C = 1.8654kg. Kandungan lembapan bagi setiap sampel juga diambil sebelum dan selepas ujikaji. Keputusan ujian bagi tiga rasuk kayu yang diperkuatkan dengan CFRP fabrik ditunjukkan oleh Jadual 4.5.
Jadual 4.5: Kandungan lembapan ( % ) bagi sampel rasuk yang diperkuat dengan CFRP Jenis Sampel
Sebelum ( kg )
Selepas ( kg )
A 0.075 0.065 13.3
B 0.065 0.055 15.4
C 0.080 0.070 12.5
54
Jadual 4.6 : Data ujikaji rasuk kayu yang diperkuatkan dengan CFRP fabrik bagi Sampel A
Pesongan ( mm )
Beban ( kN ) ∆ 1 ∆ 2 ∆ 3
10 18.53 20.50 17.60 Nota : Pada beban 11.0 kN rasuk telah mengalami kegagalan
Jadual 4.7 : Data ujikaji rasuk kayu yang diperkuatkan dengan CFRP fabrik bagi Sampel B
Pesongan ( mm )
Beban ( kN )
11 21.05 23.52 20.86 Nota : Pada beban 12.0 kN rasuk telah mengalami kegagalan
Jadual 4.8 : Data ujikaji rasuk kayu yang diperkuatkan dengan CFRP fabrik bagi Sampel C
Pesongan ( mm )
Beban ( kN )
11 19.01 23.42 19.17 Nota : Pada beban 12.0 kN rasuk telah mengalami kegagalan
4.1.3 Ragam Kegagalan dan Bentuk Keretakan
Bentuk dan ragam kegagalan sampel-sampel yang diuji adalah seperti disimpulkan dalam Jadual 4.9 dan Jadual 4.10
Jaduan 4.9 : Ragam kegagalan bagi ketiga-tiga batang rasuk kayu padu Sampel Ragam Kegagalan
Kegagalan tempatan di bahagian atas rasuk dengan sedikit lengkokan sisi.. Kegagalan pada bahagian atas menunjukkan sampel ini mengalami
A kegagalam mampatan. Didapati juga semasa beban muktamad kegagalan mula berlaku pada bahagian bawah rasuk dan ini di andaikan rasuk mengalami kegagalan tegangan.
Pada bahagian atas rasuk didapati tiada keretakan berlaku dan keretakan hanya didapati pada bahagian sisi dan bawah rasuk sahaja. Bentuk
B kegagalan pada bahagian bawah ( pandangan sisi ) adalah kurang dan
rasuk ini telah mengalami kegagalan tegangan.
Sampel ini semakin melentur dan patah secara tiba-tiba di tengah rentang apabila mencapai beban muktamad. Antara lokasi keretakan yang dikenalpasti ialah pada tengah rentang pada bahagian atas, pecah pada
C bahagian bawah ditengah rentang pada kedudukan sisi. Kegagalan pada
bahagian bawah rasuk menunjukkan sampel mengalami kegagalan tegangan.
Rajah 4.3 : Rasuk kayu padu sebelum dikenakan beban
Rajah 4.4 : Rasuk kayu padu melentur sedikit apabila dikenakan beban.
59
Rajah 4.5 : Rasuk kayu padu yang telah mengalami kegagalan dan pada ketika ini jek hidraulik dilepaskan.
Pandangan dari atas
Pandangan hadapan sisi yang menghala kamera seperti dalam Rajah 4.5
Pandangan bawah
Rajah 4.7 : Ragam kegagalan secara grafik dari tiga pandangan bagi rasuk padu sampel
A ( tidak mengikut skala )
Pandangan dari atas
Pandangan hadapan sisi yang menghala kamera seperti dalam Rajah 4.5
Pandangan bawah
Rajah 4.8 : Ragam kegagalan secara grafik dari tiga pandangan bagi rasuk padu B ( tidak mengikut skala )
61
Pandangan dari atas
Pandangan hadapan sisi yang menghala kamera seperti dalam Rajah 4.3
Pandangan bawah
Rajah 4.9 : Ragam kegagalan secara grafik dari tiga pandangan bagi rasuk padu C ( tidak mengikut skala )
Jadual 4.10 : Ragam kegagalan bagi ketiga-tiga batang rasuk yang diperkuatkan dengan CFRP fabrik
Sampel Ragam Kegagalan
Pada bahagian atas rasuk didapati tiada keretakan berlaku dan keretakan hanya didapati pada bahagian sisi dan bawah rasuk sahaja dan helaian
A CFRP didapati terkoyak sedikit pada bahagian tengah. Kegagalan pada
bahagian bawah menunjukkan sampel mengalami kegagalan tegangan
Kegagalan tempatan di bahagian atas rasuk dengan sedikit lengkokan sisi. Sampel ini melentur dengan penambahan beban dan berlaku kopakan pada
B kayu secara tiba-tiba. Kegagalan hanya berlaku pada sisi kayu yang tidak dilekatkan dengan CFRP. CFRP tertanggal sedikit dan kegagalan sampel ini mengalami kegagalan mampatan
Sampel ini semakin melentur dan patah secara tiba-tiba di tengah beban tumpu iaitu 30 cm dari sokong apabila mencapai beban muktamad.
C Helaian CFRP tertanggal dan terkoyak ketika kegagalan berlaku. Kegagalan dibahagian bawah rasuk menunjukkan sampel ini mengalami kegagalan tegangan.
Rajah 4.10: Rasuk yang diperkuatkan dengan CFRP melentur apabila dikenakan
beban
Rajah 4.11: Rasuk yang diperkuatkan dengan CFRP patah secara tiba-tiba apabila mencapai beban muktamad
Rajah 4.12 : Pandangan dekat rasuk kayu diperkuatkan dengan helaian CFRP yang mengalami kegagalan
Pandangan dari atas
Pandangan hadapan sisi yang menghala kamera seperti dalam Rajah 4.10
Pandangan bawah
Rajah 4.13: Ragam kegagalan secara grafik dari tiga pandangan bagi sampel A yang diperkuatkan dengan CFRP ( tidak mengikut skala )
Pandangan dari atas
Pandangan hadapan sisi yang menghala kamera seperti dalam Rajah 4.10
Pandangan bawah
Rajah 4.14: Ragam kegagalan secara grafik dari tiga pandangan bagi sampel B yang diperkuatkan dengan CFRP ( tidak mengikut skala )
Pandangan dari atas
Pandangan hadapan sisi yang menghala kamera seperti dalam Rajah 4.11
Pandangan dari bawah
4.1.4 Beban Muktamad
Hasil daripada ujikaji, beban muktamad bagi sampel-sampel yang diuji ditunjukkan dalam Jadual 4.11
Jadual 4.11: Beban muktamad bagi ketiga-tiga sampel rasuk yang diuji Sampel
Keadaan sampel
Beban muktamad ( kN )
Rasuk segiempat sama kayu - padu
A ( rasuk padu )
Rasuk segiempat sama kayu – padu
B ( rasuk padu )
Rasuk segiempat sama kayu – padu
C ( rasuk padu )
Rasuk segiempat sama kayu diperkuatkan
A ( FRP ) 12 dengan helaian CFRP
Rasuk segiempat sama kayu diperkuatkan
B ( FRP ) 12 dengan helaian CFRP
Rasuk segiempat sama kayu diperkuatkan
C ( FRP ) 11 dengan helaian CFRP
4.1.5 Pesongan
Perbandingan graf beban melawan pesongan bagi ketiga-tiga sampel ujikaji rasuk padu ditunjukkan dalam Rajah 4.16 - 4.19 manakala perbandingan graf beban melawan pesongan bagi rasuk yang diperkuatkan dengan helaian CFRP ditunjukkan dalam Rajah 4.20 – 4.21.
8 8.0 kN 7
Pes ongan 2
5 Pes ongan 1
n(
e ba B 4 Pes ongan 3
Pesongan ( m m )
Rajah 4.16: Gabungan graf beban lawan pesongan bagi sampel A ( rasuk padu )
4.1.5.1 Analisis Graf
Berdasarkan Rajah 4.16, perbandingan dibuat berdasarkan gabungan ketiga-tiga titik pesongan yang dinyatakan dalam graf iaitu pesongan 1, pesongan 2 dan pesongan 3 apabila dikenakan beban secara perlahan-lahan pada kadar 0.5 kN.
Rajah 4.16
Berpandukan Rajah 4.16 didapati hubungan beban dan pesongan adalah berkadar terus. Apabila dikenakan beban pada kadar 0.5 kN di dapati pesongan pada tengah rentang semakin besar dengan peningkatan beban. Perubahan pada pesongan 1 dan pesongan 2 dapat dilihat pada beban 1.0 kN hingga beban 8.0 kN menghasilkan pesongan sebanyak 2mm hingga 17 mm. Secara teorinya apabila beban titik dikenakan pesongan 1 dan 2 adalah berada pada nilai yang sama ataupun sedikit anjakan dan ini bergantung kepada teknik pembebanan dan kedudukan alat transduser semasa ujikaji.
Pesongan 1 5 4.0 kN
Pesongan ( m m )
Rajah 4.17: Gabungan graf beban melawan pesongan bagi sampel B ( rasuk padu )
Rajah 4.17
Bagi Rajah 4.17 pula, didapati kadar pesongan 1 dan pesongan 3 hampir sama dan perubahan pada graf mula berlaku pada beban 4.0 kN sehingga beban 8.0 kN. Pesongan 2 pada pertengahan rentang adalah lebih besar daripada pesongan 1 dan pesongan 3 dan ini menunjukkan lenturan maksimum berlaku pada pertengahan rentang.
Pesongan 3 B 4
Pesongan ( mm )
Rajah 4.18 : Gabungangraf beban melawan pesongan bagi sampel C ( rasuk padu )
Rajah 4.18
Rajah 4.18 menunjukkan nilai pesongan 1 dan pesongan 3 adalah sama sehingga sampel mencapai kegagalan pada beban muktamad. Sampel C menunjukkan perbezaan yang ketara jika dibandingkan dengan sampel A dan sampel B di mana pemindahan beban dianggap sekata kerana nilai pesongan 1 dan pesongan 3 adalah sama manakala lenturan maksimum bagi pesongan 2 adalah yang lebih besar dari pesongan 1 dan pesongan 3.
Beban Maksimum P = 11.0 kN
10 Beban Maksimum Beban Maksimum P
= 10.0 kN
P = 9.5 kN
Sampel A n( 6
ba
Sampel B
Sampel C 4
Pesongan ( mm )
Rajah 4.19: Gabungan ketiga-tiga sampel bagi pesongan maksimum pada beban muktamad ( rasuk padu )
Daripada Rajah 4.19, perbandingan dapat dibuat antara ketiga-tiga jenis sampel iaitu sampel A, B dan C. Pada pertengahan rentang atau di bawah beban tumpu, nilai pesongan maksimum dicapai pada had yang tertentu bergantung kepada kekuatan rasuk kayu. Bagi sampel A, pada beban muktamad 9.5 kN pesongan maksimum yang dihasilkan ialah 32.08 mm. Bagi sampel B pula, pada beban muktamad 10.0 kN menghasilkan pesongan sebanyak 18.34 mm dan sampel C pada beban muktamad 11.0 kN menghasilkan pesongan 21.28 mm.
Daripada ketiga-tiga sampel yang ditunjukkan dalam rajah di atas didapati sampel A mengalami pesongan yang besar iaitu 32.08 mm berbanding dengan sampel B dan C. Keadaan ini menunjukkan bahawa kadar pesongan rasuk bergantung kepada jumlah beban yang dikenakan dan juga keadaan struktur kayu. Nilai pesongan yang besar bagi sampel A menunjukkan sampel ini mempunyai kelemahan dalam struktur kayu dan ianya tidak sesuai jika digunakan dalam pembinaan. Dalam pembinaan rasuk kayu, nilai pesongan yang terkecil dan mampu menanggung beban yang besar adalah yang terbaik dalam rekabentuk. Bagi sampel A dan B adalah mempunyai kekuatan pada struktur kayu yang boleh menanggung beban yang besar dari sampel A di mana ianya menghasilkan nilai pesongan yang kecil.
Beban Muktamad
P = 12.0 kN
10 Beban Muktamad
9 P = 12.0 kN 8
Beban Muktamad
P = 11.0 kN
Sampel A Be 5
Sampel B 4
Sampel C 3
Pesongan ( mm )
Rajah 4.20: Gabungan ketiga-tiga sampel bagi pesongan maksimum pada beban muktamad yang diperkuatkan dengan helaian CFRP
Bagi rasuk yang diperkuatkan dengan CFRP kadar beban yang dikenakan ialah pada kadar 1.0 kN pada setiap kali pembebanan dilakukan. Daripada Rajah 4.20, dapatlah disimpulkan dan dibuat perbandingan bagi ketiga-tiga sampel yang diperkuatkan dengan CFRP. Kegagalan sampel A berlaku sehingga beban muktamad 11.0 kN dan menghasilkan pesongan maksimum 20.5 mm. Bagi sampel B dan sampel C kegagalan berlaku pada beban 12.0 kN masing-masing menghasilkan pesongan 23.52 mm dan
23.42 mm.
Daripada ketiga-tiga sampel di atas, sampel B dan sampel C menghasilkan pesongan
5 Rasuk kayu padu 4
Rasuk diperkuat 3
Deflection ( mm )
Rajah 4.21: Purata bagi ketiga-tiga sampel antara rasuk yang dikawal dan rasuk yang diperkuatkan dengan helaian CFRP.
Jika dilihat pada Rajah 4.21, pada awal pembebanan sehingga akhir pembebanan sampel yang diperkuatkan dengan CFRP adalah lebih tinggi kekuatan jika dibandingkan dengan rasuk kayu padu.
Daripada hasil yang ditunjukkan dalam graf diatas, terdapat perbezaan antara rasuk kayu padu dan sampel yang diperkuatkan dengan CFRP. Apabila dikenakan beban yang sama iaitu pada beban 8.0 kN pada kedua-dua sampel, didapati terdapat perbezaan dari segi pesongan. Pada beban 8.0 kN nilai pesongan bagi sampel yang diperkuatkan
74
Daripada keputusan ini dapatlah disimpulkan bahawa dengan penambahan bahan polimer seperti CFRP pada rasuk kayu ianya memberikan nilai pesongan yang lebih kecil berbanding sampel rasuk kayu biasa apabila dikenakan pada beban yang sama. Didapati juga peratus perbezaan bagi pesongan kedua-dua sampel adalah sebanyak 17.3 %.
4.1.6 Perbincangan Keputusan Ujian Pembebanan Titik