Kuat Tarik Bahan Kayu Dan Logam

Laboratorium Motor Bakar

Hari/ Tanggal : Kamis, 7 Mei 2009

Praktikum Terpadu Mekanika dan Bahan Teknik (PTMBT)

PENGUKURAN KUAT TARIK BAHAN KAYU DAN LOGAM

Disusun oleh : Taubing Des Marlianto

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

A. Tujuan Praktikum

a. Menghasilkan sifat kekuatan dan kekakuan untuk populasi yang diwakili oleh

bahan yang akan diuji (yaitu satu kelas, kombinasi dari beberapa kelas, jenis tertentu, kelompok jenis atau contoh uji yang teridentifikasi maupun tidak). b. Untuk menegaskan validitas sifat kekuatan dan kekakuan populasi yang diwakili oleh bahan yang akan diuji. c. Untuk mengetahui pengaruh parameter-parameter yang mempengaruhi sifat kekuatan dan kekakuan bahan seperti kadar air, temperatur, ukuran dan letak mata kayu atau, miring serat. B. Landasan Teori Setiap bahan memiliki sifat umum yang meliputi sifat mekanik, fisik, dan kimiawi. Sifat yang dibahas pada praktikum ini adalah sifat mekanik. Sifat mekanik bahan meliputi kekuatan (strength) yang dinyatakan dalam bentuk tegangan (stress) serta deformasi yang dinyatakan dalam bentuk regangan (strain). Dari kedua sifat mekanik tersebut dapat diperoleh hubungan yang disebut modulus elastisitas. σ = P/A keterangan : σ = tegangan (N) ε = ΔL/L keterangan : ε = regangan E = σ/ε keterangan : E = Modulus Elastisitas (N/m2). Kekuatan tarik adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha menarik kayu. Terdapat 2 (dua)macam keteguhan tarik yaitu: a. Keteguhan tarik sejajar arah serat yaitu . Pengukuran kekuatan ini dilakukan untuk pengukuran pada kayu yang memikul beban yang bekerja pada arah beban yang sejajar dengan arah serat kayu. b. Keteguhan tarik tegak lurus arah serat yaitu Pengukuran yang memikul beban pada arah beban yang bekerja tegak lurus serat. Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah keteguhan tarik sejajar arah serat. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil dari ipada kekuatan tarik sejajar arah serat.

. Jika suatu batang memiliki penampang A dan panjang L mengalami gaya tarik sebesar P, maka akan terjadi tegangan tarik sebagai reaksi internalnya. Gaya P tersebut bekerja pada centroid batang.

Untuk setiap kayu memiliki sifat yang

berbeda sehingga memiliki kuat tarik yang berbeda pula. Bahan logam juga memiliki sifat dan karateristik tertentu. Bila dibandingkan dengan bahan kayu, bahan logam memiliki kuat tarik yang lebih besar. C. Metode Praktikum 1. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang diperlukan dalam praktikum “kuat tarik” meliputi:  Universal testing machine.

 Specimen bahan kayu dan logam.  Termometer bola basah dan bola kering.

 Stopwatch/pencatat waktu.  Jangka sorong dan penggaris 2. Cara Kerja 1. Sediakan spesimen kayu 2. Persiapkan ”Universal Testing Mechine” 3. Sebelum melakukan pengujian, amati secara visual spesimen, catatlah bila ada cacat atau kerusakan pada spesimen tersebut. Ukurlah dimensi spesimen. 4. Lakukan pengujian sesuai dengan spesimen yang telah disediakan.

Masing-masing kelompok melaksanakan uji tarik pada satu specimen. 5. Catatlah data yang ditunjukkan oleh jarum di Universal Testing Machine setiap 5 detik

6. Ulangi uji tarik untuk spesimen bahan logam (baja tulangan). Lengkapi tabel data pengujian. 7. Bandingkan data yang Anda peroleh dengan kelompok lain 8. Tentukan kelas kuat kayu dari spesimen kelompok Anda 9. Jelaskan faktor-faktor yang menentukan kekuatan kayu dan logam D. Hasil dan Pembahasan t (detik ) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155

K1 K2 Loga Loga Kayu m Kayu m 50 275 80 0 50 825 85 0 50 875 85 0 50 925 85 0 70 1125 85 120 120 1375 85 395 180 1525 85 1045 220 1725 85 1895 260 1925 85 2570 300 2075 90 2570 350 2275 145 2620 400 2375 220 2620 440 2425 285 2620 465 2575 350 2620 475 2575 390 2670 500 2575 415 2670 520 2575 445 2670 540 2575 475 2870 565 2575 500 2970 605 2575 520 3045 630 2575 540 3145 550 2575 560 3195 665 2575 605 3270 680 2675 630 3320 2775 3345 2825 3395 2825 3445 2875 3470 3075 3495 3225 3520 3325 3545

K3 Loga Kayu m 70 300 100 750 140 750 150 1000 170 1400 180 1550 190 1800 205 2050 215 2200 230 2250 235 2300 250 2350 250 2400 255 2450 255 2450 260 2500 265 2525 275 2500 290 2575 290 2600 290 2600 295 2650 2950 3100 3250 3300 3450 3500 3550 3600 3625

K4 Loga Kayu m 75 375 80 450 80 700 80 1200 80 1775 80 2100 80 2300 80 2525 80 2525 80 2525 80 2575 80 2575 95 2600 100 2600 110 2600 115 2650 125 2675 145 2775 155 2900 215 3050 245 3100 270 3150 310 3225 315 3275 340 3325 360 3375 385 3400 385 3425 3450 3575 3600

K5 Loga Kayu m 55 100 55 100 60 100 60 100 60 400 60 600 60 1050 80 1300 105 1500 120 1800 135 2300 145 2400 155 2600 160 2600 165 2600 170 2600 185 2850 205 2850 225 2850 230 2850 235 3000 245 3300 250 3400 250 3600 255 3650 260 3700 260 3800 265 3800 265 3825 270 3825 275 3830

160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240

3425 3475 3575 3575 3650 3675 3675 3700

3570 3595 3620 3620 3645 3645 3645 3645 3670 3670 3670 3670 3670 3670 3670 3670

3650 3675 3675 3675 3800

3650 3650 3675 3700 3700 3700 3700

280 285 285 285 295 305 310 315

3845 3850 3850 3850

a. KELOMPOK 1 Data pengujian kekuatan tarik bahan kayu dan logam Jenis Pengujian

: kayu dan logam

Jenis Bahan Spesimen: - kayu

: Ki tanah

- logam : Besi kolom Dimensi awal spesimen (p x l x t) : - kayu : (40.05 x 1.75 x 1.66) cm - logam : p = 50 cm Da = 0.97 cm Dt = 0.985 cm Db = 0.975 cm

Dimensi akhir spesimen (p x l x t) : - kayu : (40.15 x 1.75 x 1.32) cm - logam : p’ = 57.4 cm Da’ = 0.905 cm Dt = 0.885 cm Db = 0.905 cm (logam patah di 33 cm dari atas) Kayu bagian tengah

: (p x l x t) = (40.05 x 1.75 x 0.35) cm (p’ x l’ x t’) = (40.15 x 1.75 x 0.35) cm

(kayu patah di 16 cm dari atas) Kondisi ruang pengukuran : Tbb : 280C Tbk : 310C b. KELOMPOK 2 Data pengujian kekuatan tarik bahan kayu dan logam Jenis Pengujian

: kayu dan logam

Jenis Bahan Spesimen: - kayu : Kayu putih wajengan (Malaleuca Cajuputi Powell) - logam

: Besi kolom

Dimensi awal spesimen (p x l x t) : - kayu : (30.1 x1.91 x 0.33) cm (kayu bagian tengah) - logam : p = 30.05 cm Da = 0.995 cm Dt = 1.065 cm Db = 0.995 cm Kayu bagian atas : (p x l x t) = (30.1 x 1.97 x 1.54) cm (p x l x t) = (40.5 x 1.95 x 1.51)cm Dimensi akhir spesimen (p x l x t) : - kayu : (40.5 x 1.89 x 0.3) cm (kayu bagian tengah) - logam : p’ = 37.3 cm Da’ = 0.93 cm Dt’ = 0.48 cm Db’ = 0.9 cm

Kondisi ruang pengukuran : Tbb : 27.50C Tbk : 300C c. KELOMPOK 3 Data pengujian kekuatan tarik bahan kayu dan logam Jenis Pengujian

: kayu dan logam

Jenis Bahan Spesimen: - kayu : Tangkalok/ kalimozol (Litsea roxburghii Hassak) - logam

: Besi kolom

Dimensi awal spesimen (p x l x t) : - kayu : (39.2 x 2 x 0.505) cm - logam : p = 50.2 cm Da = 1 cm Dt = 0.96 cm Db = 0.91 cm Dimensi akhir spesimen (p x l x t) : - kayu : (39.9 x 1.965 x 0.305) cm - logam : p’ = 58 cm Da’ = 0.915cm Dt’ = 0.9 cm Db’ = 0.895 cm Kondisi ruang pengukuran : Tbb : 280C Tbk : 310C d. KELOMPOK 4 Data pengujian kekuatan tarik bahan kayu dan logam Jenis Pengujian

: kayu dan logam

Jenis Bahan Spesimen: - kayu

: Kitanah

- logam : Besi kolom Dimensi awal spesimen (p x l x t) : - kayu : (30 x1.53 x1.74) cm - logam : p = 30.3 cm Da = 0.97 cm Dt = 0.98 cm

Db = 0.985 cm Dimensi akhir spesimen (p x l x t) : - kayu : (30.2 x 1.495 x 1.73) cm - logam : p’ = 37 cm Da’ = 0.9 cm Dt’ = 0.875 cm Db’ = 0.875 cm Dimensi kayu tengah : (p x l x t)

= (30 x 0.33 x 1.78) cm

(p’ x l’ x t’) = (30.2 x 0.315 x 1.75) cm -

Kayu patah pada 14 cm dari atas

-

Logam patah diameter 0.69 cm dan panjang 24 cm dari atas.

Kondisi ruang pengukuran : Tbb : 28.50C Tbk : 300C e. KELOMPOK 5 Data pengujian kekuatan tarik bahan kayu dan logam Jenis Pengujian

: kayu dan logam

Jenis Bahan Spesimen: - kayu : Tangkalok / kalimozol (Litsea Roxburghhii Hassak) - logam

: Besi kolom

Dimensi awal spesimen (p x l x t) : - kayu : (29.8x1.925 x1.57) cm dan (29.8 x 1.87 x 0.35) cm - logam : p = 30 cm Da = 0.965 cm Dt = 0.97 cm Db = 0.97 cm Dimensi akhir spesimen (p x l x t) : - kayu : (30.5 x 2.09 x 1.18) cm dan (30.5 x 2.03 x 0.36) cm - logam : p’ = 36.35 cm Da’ = 0.94 cm Dt’ = 0.84 cm Db’ = 0.87 cm Kondisi ruang pengukuran : Tbb : 280C

Tbk : 310C Perhitungan : KELOMPOK I Jenis specimen : Ki Tanah dan besi kolom Luas Penampang Kayu Bagian Tengah : p x l = 40.05 x 1.75 = 70.0875 cm2 Pmax = 680 kgf

= 9.7 kgf/cm2

σmax = P/A = 680 70.0875

Luas Penampang Besi : ¼ π d2 = ¼ (3.14)(8.75)2 = 60.1 cm2 Pmax = 3775 kgf

= 62.8 kgf/cm2

σmax = P/A = 3775 60.1

KELOMPOK II Jenis specimen : Kayu Putih Wajengan (Malaleuca Cajuputi Powell dan besi kolom Luas Penampang Kayu Bagian Tengah : p x l = 40.5 x 1.89 = 76.545 cm2 Pmax = 630 kgf

= 8.23 kgf/cm2

σmax = P/A = 630 76.545

Luas Penampang Besi : ¼ π d2 = ¼ (3.14)(0.48)2 = 0.18 cm2 Pmax = 3670 kgf

= 20388.9 kgf/cm2

σmax = P/A = 3670 0.18

KELOMPOK III Jenis specimen : Tangkalok / Kalimozol dan besi kolom Luas Penampang Kayu Bagian Tengah : p x l = 39.9 x 1.965 = 7.84 cm2 Pmax = 295 kgf

= 37.6 kgf/cm2

σmax = P/A = 295 7.84

Luas Penampang Besi : ¼ π d2 = ¼ (3.14)(0.9)2 = 0.64 cm2 Pmax = 3450 kgf

σmax = P/A = 3450

= 5390.6 kgf/cm2

0.64 KELOMPOK IV Jenis specimen : Ki Tanah dan besi kolom Luas Penampang Kayu Bagian Tengah : p x l = 30.2 x 0.315 = 9.513 cm2

Pmax = 385 kgf

= 40.47 kgf/cm2

σmax = P/A = 385 9.513

Luas Penampang Besi : ¼ π d2 = ¼ (3.14)(0.875)2 = 0.6 cm2 Pmax = 3700 kgf

= 6166.67 kgf/cm2

σmax = P/A = 3700 0.6

KELOMPOK V Jenis specimen : Tangkalok / Kalimozol dan besi kolom Luas Penampang Kayu Bagian Tengah : p x l = 30.5 x 2.03 = 61.915 cm2 Pmax = 315 kgf

σmax = P/A = 315

= 5.08 kgf/cm2

61.915 Luas Penampang Besi : ¼ π d2 = ¼ (3.14)(0.84)2 = 0.55 cm2 Pmax = 3850 kgf

σmax = P/A = 3850

= 7000 kgf/cm2

0.55 Pembahasan Tujuan dari praktikum ini adalah Menghasilkan sifat kekuatan dan kekakuan untuk populasi yang diwakili oleh bahan yang akan diuji (yaitu satu kelas, kombinasi dari beberapa kelas, jenis tertentu, kelompok jenis atau contoh uji yang teridentifikasi maupun tidak). Specimen kayu yang diuji kelompok 4 adalah Ki tanah dan specimen logam yang digunakan adalah besi kolom.

Dari hasil praktikum, dapat diketahui beban maksimum untuk setiap specimen berbeda-beda. Pada Kelompok I, beban maksimum untuk kayu Ki Tanah sebesar 680 Kgf, dan untuk besi kolom sebesar 3775 kgf. Pada Kelompok II, diperoleh beban maksimum untuk kayu putih Wajengan sebesar 630 kgf, dan untuk besi kolom beban maksimumnya sebesar 3670 Kgf. Pada kelompok III, tekanan maksimum kayu Tangkalok / Kalimozol sebesar 295 kgf. Pada Kelompok IV, kayu Ki Tanah memiliki tekanan maksimum sebesar 385 kgf dan tekanan maksimum untuk besi kolom sebesar 3700 kgf. Dan Kelompok V, Tangkalok / Kalimozol memiliki beban maksimum sebesar 315 kgf, dan beban maksimum untuk besi kolom 3850 kgf. Dari data di atas dapat diketahui besi kolom membutuhkan beban yang jauh lebih besar daripada kayu untuk mengalami deformasi. Tegangan tarik (σ) dari specimenspesimen tersebut dapat dihitung dengan membagi tekanan maksimum dengan luas penampang.

Dari data tekanan maksimum yang diperoleh dari hasil praktikum kemudian dibuat grafik hubungan antara tekanan dengan waktu. Dari grafik tersebut, dapat terlihat bahwa semakin bertambahnya waktu maka tekanannya pun akan bertambah dan pada saat beban maksimum grafik akan stagnan karena sudah tidak ada pertambahan beban. Untuk specimen kayu, tekanan maksimum terbesar terdapat pada Kelompok 1. Sedangkan kelompok 5 membutuhkan waktu paling lama agar kayu mengalalmi deformasi. Untuk besi kolom, tekanan yang paling besar pada Kelompok 5, sedangkan waktu yang paling lama pada kelompok 2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tarik pada kayu, di antaranya factor biologis, waktu penyimpanan, kelelahan, mata kayu, umur kayu, kadar air, suhu, kemiringan serat, dan berat jenis kayu. •

Pengaruh suhu Kebanyakan sifat-sifat kayu berkurang apabila kayu tersebut dipanaskan dan bertambah apabila didinginkan. Selama suhu tidak melebihi 100 0C terdapat sedikit saja kehilangan kekuatan permanent . umumnya semakin tinggi kandungan air kayu semakin tinggi kepekaan terhadap suhu tinggi. Hal ini harus dipertimbangkan apabila suhu dapur yang terlalu tinggi digunakan untuk mengeringkan suhu-suhu bangunan yang kritis

•

Pengaruh mata kayu Mata kayu adalah cacat yang paling umum mengurangi kekuatan kayu gergajian. Pengaruh suatu mata kayu dalam banyak hal mungkin dianggap sama dengan pengaruh suatu lubang.

•

Pengaruh kadar air Saat kayu mengering dibawah titik jenuh serat, sebagian besar kekuatan dan sifat-sifat elastic bertambah. Inik mungkin diharapkan akan terjadi saat air dikeluarkan dari dinding sel, molekul-molekul berantai panjang bergerak saling mendekati dan menjadi terikat lebih kuat. Untuk kelas kekuatan kayu, dapat dicari dengan membandingkan tegangan

kayu yang diperoleh dari perhitungan dengan keteguhan tekan mutlak untuk masingmasing kelas. Untuk kayu kelas I Ktm = 650 kg/cm2; kelas II = 425 - < 650 kg/cm2;

kelas III = 300 - < 425 kg/cm2; kelas IV = 215 - < 300 kg/cm2; kelas V = < 215 kg/cm2. Karena tegangan kayu dari semua kelompok berkisar antara 5.08 kgf/cm2 sampai 40.47 kgf/cm2, maka untuk semua specimen kayu dalam percobaan ini termasuk ke dalam kayu kelas V. E. Kesimpulan dan Saran Pengenalan atas sifat-sifat fisik dan mekanik akan sangat membantu dalam menentukan jenis-jenis kayu untuk tujuan pengunaan tertentu. Dari data yang telah diperoleh dapat disimpulkan bahwa kekuatan tarik besi jauh lebih besar dibandingkan kekuatan tarik kayu. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tarik pada kayu, di antaranya factor biologis, waktu penyimpanan, kelelahan, mata kayu, umur kayu, kadar air, suhu, kemiringan serat, dan berat jenis kayu. Semua specimen kayu untuk percobaan ini termasuk kayu keras V. pada logam fator yang mempengaruhi kekuatan tarik logam adalah jenis logam yang diuji. Kesalahan dalam praktikum dapat disebabkan oleh kurang telitinya praktikan saat pembacaan alat, penggunaan stopwatch. F. Daftar Pustaka Chadirin, Y. 2007. Petunjuk Praktikum Terpadu Mekanika dan Bahan Teknik. Bogor: Institut Pertanian Bogor Iskandar, Revandy. Kekuatan Kayu. http://library.usu.ac.id/download/fp/hutanrevandy3.pdf [Rabu, 13 Mei 2009 17.00 WIB] http://library.usu.ac.id/download/fp/hutan-revandy3.pdf http://www.dephut.go.id/Halaman/STANDARDISASI_&_LINGKUNGAN_KEHUT ANAN/INFO_V02/VII_V02.htm