JURNAL SIFAT FISIS MEKANISME KAYU (SFMK)
PENGUKURAN MOE & MOR
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Potensi kayu sebagai bahan
structural saat ini belum tergantikan oleh bahan lain secara menyeluruh.
Kelebihan sifat kayu dibandingkan bahan material lain, seperti logam dan
plastik, dalam segi fungsi dan estetika telah membuat kayu menjadi meningkat
konsumsi pemakaiannya.hal ini terjadi seiring dengan bertambahnya jumlah
penduduk. Akan tetapi buruknya pengelolaan hutan secara maraknya illegal logging mengurangi suplai kayu
untuk memenuhi kebutuhan masyarakat. Untuk itu dalam kegiatan pengelolaan hutan
dan manajemen kawasan hutan perlu ditingkatkan dengan mengacu pada asas-asas
kelestarian.Selain itu, pemakaian kayu yang efesien dan optimal diharapkan
mampu menangani permasalahan tersebut (Felix, 1997).
Dalam upaya peningkatan efesiensi
dan pengoptimalan penggunaan kayu, teknologi dan rekayasa dalam bidang
perkayuan sangatlah diperlukan.Dalam bidang structural sifat mekanis atau
kekuatan kayu merupakan faktor yang penting. Faktor ini diperlukan karena kayu
akan digunakan untuk menahan beban dengan aman dalam jangka waktu yang telah
ditentukan. Oleh karena itu untuk setiap batang kayu perlu dilakukan pemilahan
dalam rangka mengetahui kemampuan dalam menahan beban.Kegiatan pemilahan ini
biasa disebut dengan grading (Sulistyawati, 2006).
Kegiatan pemilahan kayu dibutuhkan
karena kayu memiliki variabilitas yang tinggi diantara struktur penyusun kayu
yang heterogen dan adnya cacat-cacat kayu.Dalam penaksiran kekuatan dan
kekakuan kayu terdapat dua macam pengujian, yaitu metode destruktif dan non
destruktif.Metode destruktif dapat menaksir kekuatan kayu secara objektif dan
tepat dimana pengujiaan yang dilakukan merusak kayu, metode ini dikenal dengan
pengujian statis.Sedangkan metode non destruktif adalah metode yang
dikembangkan dengan tanpa merusak kayu, metode ii dikenal dengan istilah
pengujian dinamis (Karlinasari, 2007).
Kayu merupakan hasil hutan yang
mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi.
Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan
lain. Pemilihan dan penggunaan kayu untuk suatu tujuan pemakaian,
memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kayu. Sifat-sifat ini penting sekali
dalam industri pengolahan kayu sebab dari pengetahuan sifat tersebut tidak saja
dapat dipilih jenis kayu yang tepat serta macam penggunaan yang memungkinkan,
akan tetapi juga dapat dipilih kemungkinan penggantian oleh jenis kayu lainnya
apabila jenis yang bersangkutan sulit didapat secara kontinyu atau terlalu
mahal.Sifat mekanik kayu ialah kemampuan kayu untuk menahan muatan atau beban
dari luar.Muatan dari luar ialah gaya-gaya di luar benda yang mempunyai
kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda.Gaya adalah setiap usaha
yang cenderung untuk menggerakkan benda yang diam, atau mengubah bentuk dan
ukurannya, atau mengubah arah dan kecepatan benda yang bergerak (Haygreen dan
Bowyer, 2003).
Sifat
mekanika biasanya merupakan syarat-syarat terpenting bagi pemilihan kayu
sebagai bahan struktural misalnya untuk konstruksi bangunan, palang-palang lantai,
tiang listrik, kerangka perabot rumah tangga, alat-alat olah raga, alat
kedok-teran dan lain-lain.Sifat mekanika kayu terdiri dari keteguhan tarik,
keteguhan tekan/kompressi, keteguhan geser, keteguhan lengkung (lentur),
kekakuan, keuletan, kekerasan, dan keteguhan belah.Dalam laporan ini, percobaan
yang dilakukan khusus mengenai keteguhan lengkung (lentur).Keteguhan
lengkung/lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha
melengkungkan kayu atau untuk menahan beban mati maupun hidup selain beban
pukulan. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan yaitu : a) Keteguhan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu menahan gaya
yang mengenainya secara perlahan-lahan.b) Keteguhan lengkung pukul, yaitu
kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak, misalnya pukulan (Mardikanto, 1991).
Tujuan
Tujuan praktikum ini adalah untuk
mengetahui MOE dan MOR dari uji contoh kayu.
TINJAUAN PUSTAKA
Modulus elastisitas merupakan ukuran
kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk dan lentur yang terjadi
sampai dengan batas proporsi. Semakin
besar beban yang bekerja, semakin tinggi tegangan yang timbul dan semakin besar
bentuk perubahan bentuk yang akan terjadi sampai batas proporsi.hubungan
tegangan dan regangan membentuk garis lurus. Batas proporsi itu adalah bila
beban yang bekerja dilepaskan, benda akan kembali kebentuk semula, tetapi
apabila beban melewati batas ini, benda tidak akan ke bentuk asal meskipun
beban telah dilepaskan (Naresworo, 2007).
Korelasi yang erat antara MOE dan MOR dimanfaatkan
Standar Kehutanan Indonesia (SKI) C-bo-010- 1987 sebagai dasar penentuan kelas
mutu kayu konstruksi. Penentuan mutu tegangan kayu bangunan struktural dilakukan dengan rnetode pemilahan
maksimal dengan mesin pemilah tegangan yaitu rnesin panter. Memanfaatkan
kelas-kelas mutu ini dapat dihitung nilai kekuatan karakteristik, allowablestress, dan referenceres istance.Namun hasil
perhitungan ternyata membingungkan.Kekuatan karakteristik kelas mutu (TS) jauh
lebih tinggi daripada yang ditetapkan SKI C-bo-010-1987. Karena itu batas-batas
MOE Panter bias diturunkan. Penurunan batas bawah kelas rnutu diharapkan dapat mempromosi
kayu-kayu tidak bermutu menurut: SKI C-bo-010-1987 (Sulistyawati, 2006).
Sifat mekanis merupakan kekuatan dan
ketahanan perubahan bentuk suatu bahan sedangkan kekuatan adalah kemampuan
bahanuntuk memikul beban atau gaya yang bekerja padanya. Sifat mekanis biasanya
merupakan cirri terpenting dari produk kayu yang akan digunakan untuk bahan bangunan
gedung. Penggunaan struktural adalah setiap Penggunaan dimana sifat mekanis
merupakan kriteria pertama untuk pemilihan bahan (Mardikanto, 1991).
Dengan mengetahui sifat-sifat
mekanik kayu, kita dapat memastikan fungsi spesifik dari suatu bahan dan kita
bisa mengetahui bahan tersebut cocok digunakan untuk bidang tertentu. Karena
setiap bahan memiliki sifat-sifat
mekanik dan fisik yang berbeda maka pengetahuan tentang sifat-sifat ini
adalah hal yang mutlak untuk diketahui (Karlinasari, 2007).
Hukum Hooke’s menyatakan bahwa
kekakuan bahan merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan pada sebuah
kayu di dalam batas elastis yang bernilai konstan. Tegangan didefenisikan
sebagai distribusi gaya per unit luas, sedangkan regangan adalah perubahan
panjang per unit panjang bahan semula. Rasio ini biasa disebut dengan modulus
elatisitas atau biasa disebut sebagai Modulus Young dan disingkat ‘MOE’
(Wangard, 1950).
Tegangan patah
adalah tegangan yang dihitung dari beban maksimum (beban saat patah). Modulus
patah (MOR) merupakan sifat mekanis kayu yang berhubungan dengan kekuatan kayu
yaitu ukuran kemampuan kayu untuk menahan beban atau gaya luar yang bekerja
padanya sampai maksimal dan cenderung merubah bentuk dan ukuran kayu tersebut,
dengan kata lain kekuatan lentur patah merupakan sifat kekuatan kayu dalam
menentukan beban yang dapat dipikul oleh suatu balok atau gelagar (Ross dkk,
1998).
Beberapa hal yang
menyebabkan variabilitas kekuatan kayu antara lain:
v Kecepatan tumbuh pohon
Kecepatan tumbuh pohon ditunjukkan
oleh riap dan lingkaran tahun.Kayu yang memiliki lingkaran tahun yang lebar
menunjukkan kekuatan dan kekakuan tinggi.
v Asal kayu
Asal wilayah geografis tempat tumbuh
yang berbeda menunjukkan adanya variasi kekuatan, hal ini terutama dipengaruhi
oleh beberapa fator seperti tempat tumbuh, kesuburan tanah dan lain-lain.
v Umur pohon
Penelitian yang telah dilakukan
menunjukkan bahwa pada saat mulai pertumbuhannya terjadi perubahan pada berat
jenis dan kekuatannya sesuai dengan riapnya.
v Kayu gubal dan kayu teras
Perubahan dari kayu gubal ke kayu
terass tidak menunjukkan kekuatan yang mencolok.(Felix, 1997).
METODOLOGI
Waktu dan Tempat
Praktikum
Sifat Fisis dan Mekanis Kayu ini
dilaksanakan pada hari Selasa, 14 Mei 2013 Pukul 15.00 WIB sampai dengan
selesai. Praktikum ini dilakukan di ruangan Laboratorium Teknologi Hasil Hutan
Program Studi Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Alat dan Bahan
Alat
yang digunakan pada praktikum ini adalah Laptop untuk menghitung MOE dan
MOR.Bahan yang digunakan pada praktikum ini data uji kayu untuk diketahui
modulus keelastisannya.
Prosedur
1. Dsiapkan laptop dan data uji kayu.
2. Dihitung data uji kayu dengan
membuka Ms. Word
3. Diklik Office Button, pilih open
4. Dicari data MOE dan MOR
5. Diubah All Excel file menjadi Text
File
6. Dipilih Lentur UXc 1-3, kemudian
klik open
7. Diklik next
8. Diceklis comma, kemudian next
9. Diklik Finish
10. Diblok data specimen 1 dan
dipindahkan ke worksheet baru
11. Data di blok pilih insert dan klik scatter, akan muncul grafik
12. Arahkan kursor ke grafik, pilih data
yang menurut kita linear
13. Pada tabel x data yang linear
tersebut diblok
14. Dipilih insert dan klik scatter, akan
muncul grafik
15. Diklik kanan kurva grafik, dipilih Add trendline
16. Diceklis Display Equation on chart dan Display R-squared value and chart
17. Diklik Close, dan muncul persamaan Y = ax + b
HASIL DAN PEMBAHASAN
Grafik 1. Lentur Papan UXa
Spesimen 1
Grafik 2.
Garis linear Papan UXa Spesimen 1
Grafik
1 merupakan acuan bagi grafik ke dua dalam memperoleh kelinearan garis lendutan. Grafik
ke dua ini diperoleh dengan mengambil data yang menurut pengamat lebih lurus.
Pada grafik ke dua ini dihasilkan persamaan
y = 0.2021x + 0.7196. Koefisien x
merupakan koefisien ΔP/Δy yang dinyatakan dalam satuaan mm, yang akan digunakan
dalam perhitungan MOE. Dibawah persamaan ada data R² = 0.993, yang artinya data
lendutan yang kita uji mendekati satu (mendekati linear).
Grafik 3. Lentur Papan UXa Spesimen
2
Grafik 4.Garis linear Papan UXa
Spesimen 2
Grafik lendutan atau
grafik yang paling bawah merupakan grafik untuk menguji data yang diatas.Grafik
ke 3 ini diperoleh dengan mengambil data yang menurut pengamat lebih lurus.
Pada grafik ke dua ini dihasilkan persamaan y = 0.2038x + 0.7839. Dari data
diperoleh ΔP/Δy yang dinyatakan dalam satuaan mm yakni 0.048, yang akan
digunakan dalam perhitungan MOE. Dibawah persamaan ada data R² = 0.9991, yang
artinya data lendutan yang kita uji mendekati satu dan perkiraan kita mendekati
tepat.
Grafik 5. Lentur Papan UXa Spesimen
3
Grafik 6.
Garis linear Papan UXa Spesimen 3
Grafik
paling atas merupakan acuan bagi grafik yang paling bawah, untuk memperoleh
kelinearan garis lendutan.Grafik ke dua ini diperoleh dengan mengambil data
yang menurut pengamat lebih lurus. Pada grafik ke dua ini dihasilkan persamaan
y = 0.190x + 0.906 Koefisien x merupakan koefisien ΔP/Δy yang dinyatakan dalam
satuaan mm, yang akan digunakan dalam perhitungan MOE. Dibawah persamaan ada
data R² = 0.999, yang artinya data lendutan yang kita uji mendekati satu. Hal
tersebut dipengaruhi ketelitian si
pengamat data dalam memperkirakan kurva grafik yang paling atas.
Grafik 7. Lentur UXb spesimen 1
Grafik 8.
Garis linear Papan UXb Spesimen 1
Grafik
yang terletak paling atas merupakan acuan bagi grafik ke dua untuk memperoleh
kelinearan garis lendutan. Grafik ke dua digunakan untuk Pada grafik ke dua ini dihasilkan persamaan y
= 0.195x + 0,699. Koefisien x merupakan koefisien ΔP/Δy yang dinyatakan dalam
satuaan mm, maka ΔP/Δy = 5.1203 yang
akan digunakan dalam perhitungan MOE. Dibawah persamaan ada data R² = 0,998,
yang artinya data lendutan yang kita uji mendekati linear, tidak ada penyimpangan
arah dari kurva grafik yang dihasilkan. Itu artinya data yang kita gunakan baik
dan sempurna.
Grafik 9. Lentur UXb spesimen 2
Grafik 8.
Garis linear Papan UXb Spesimen 2
Papan
UXb Spesimen2 ini memiliki lendutan yang linear karena R² = 0.999 Grafik ke dua
ini diperoleh dengan mengambil data yang menrut pengamat lebih lurus. Pada
grafik ke dua ini dihasilkan persamaan y
= 0.193x + 0.886. ΔP/Δy yang diperoleh dalam grafik ini adalah 5.1813
dinyatakan dalam satuan mm, yang akan digunakan dalam perhitungan MOE. Hal
tersebut dipengaruhi ketelitian si
pengamat data dalam memperkirakan kurva grafik yang paling atas. Linear atau
tidaknya kurva grafik ke dua merupakan satu-satunya faktor sipengamat data
dalam membuat data grafik.
Grafik 11.Lentur UXbspesimen 3
Grafik 12.
Garis linear Papan UXb Spesimen 3
Papan
UXb Spesimen 3 ini memiliki kurva yang linear, maka semua papan uxd memiliki
kurva yang linear atau lurus karena memiliki R² = 0.999 Pada grafik ke dua ini
dihasilkan persamaan y = 0.184x + 0.771 Koefisien x (ΔP/Δy) adalah 5.429 yang
dinyatakan dalam satuan mm, yang akan digunakan dalam perhitungan MOE. Hal
tersebut dipengaruhi ketelitian
sipengamat data dalam memperkirakan kurva grafik yang paling atas. Pengujian
papan dengan sampel yang sama dan pengamat yang sama, jika di uji pada waktu
yang kemungkinan besar akan menghasilkan data yang berbeda.
Tabel perhitungan MOE
dan MOR
|
||||||||
NO
|
KODE PAPAN
|
b
|
h
|
L
|
ΔP/ΔY
|
P max
|
MOE
|
MOR
|
1
|
Uxa 1
|
4.97
|
0.85
|
15
|
4.9484
|
18.3398
|
1367.93
|
1723.75
|
2
|
Uxa 2
|
4.96
|
0.92
|
15
|
4.9067
|
22.3795
|
1132.75
|
1799.15
|
3
|
Uxa 3
|
4.85
|
0.91
|
15
|
5.252
|
20.5008
|
1212.47
|
1722.75
|
4
|
Uxb 1
|
4.94
|
0.9
|
15
|
5.1203
|
22.6627
|
1199.65
|
1911.49
|
5
|
Uxb 2
|
4.95
|
0.93
|
15
|
5.1813
|
21.2906
|
1097.99
|
1678.38
|
6
|
Uxb 3
|
4.85
|
0.95
|
15
|
5.429
|
21.4363
|
1101.59
|
1652.85
|
Bersarkan
data yang diperoleh dengan menggunakan perhitungan curva papan UXd memiliki R2,
itu artinya kurva yang dihasilkan linear. Data yang ini merupakan salah
satu data sifat fisis mekanik kayu, yang digunakan untuk mengetahui fungsi
spesifik dari suatu kayu hal ini sesuai dengan pendapat Karlinasari (2007) yang
menyatakan bahwa dengan
mengetahui sifat-sifat mekanik kayu, kita dapat memastikan fungsi spesifik dari
suatu bahan dan kita bisa mengetahui bahan tersebut cocok digunakan untuk
bidang tertentu. Karena setiap bahan memiliki sifat-sifat mekanik dan fisik yang berbeda maka
pengetahuan tentang sifat-sifat ini adalah hal yang mutlak untuk diketahui.
Pada
tabel MOE papan yang memiliki modulus elastis yang paling tinggi adalah papan
uxa spesimen 1 yakni 1367.93. Sementara data MOR yang paling tinggi adalan
papan uxb spesimen 1 yakni 1911.49. MOE merupakan
rasio antara tegangan dan regangan hal ini sesuai dengan hukum Hooke
yang dinyatakan Wangard (1950) bahwa kekakuan bahan merupakan perbandingan
antara tegangan dan regangan pada sebuah kayu di dalam batas elastis yang
bernilai konstan.
MOE
dan MOR, digunakan untuk menentukan kelas mutu bahan bangunan yang terbuat dari
kayu, hal ini dinyatakan oleh Sulistyawati (2006) yang menyatakan bahwa korelasi
yang erat antara MOE dan MOR dirnanfaatkan Standar Kehutanan Indonesia (SKI)
C-bo-010- 1987 sebagai dasar penentuan kelas mutu kayu konstruksi. Penentuan mutu
tegangan kayu bangunan struktural dilakukan dengan metode pemilahan maksimal
dengan mesin pemilah tegangan yaitu rnesin panter.
Kesimpulan
1. MOE yang paling tinggi adalah papan
uxa specimen 1 yakni 1367.93, dan yang paling kecil adalah papan uxb specimen
2yakni 1097.99.
2. MOR
yang paling tinggi adalah papan uxb spesimen 1 yakni1911.49, yang paling terkecil
adalah papan uxb spesimen 3yakni 1652.85.
3. Ketelitian
mengambil data menghasilkan garis yang linear.
4. MOE
merupakan rasio tegangan
dan regangan pada sebuah kayu di dalam batas elastis yang bernilai konstan.
5. Semua
spesimen papan uxa dan uxb memiliki R2mendekati 1, yang menyatakan
bahwa sifat ujinya sangat baik dan mendekati linear.
Saran
Pada
praktikum ini diharapkan semua praktikan memperhatikan penjelasan prosedur,
agar data yang ada mudah untuk dikerjakan.
DAFTAR
PUSTAKA
Felix,
K.H. Konstruksi Kayu. Bina Cipta. Bandung.
Haygreen, J. G.,
dan Boweyer, J. L. 2003. Forest
Production Wood Science.Iowa
State
Press. Iowa.
Kalinasari,
L. 2007. Bahan Kuliah Fakultas Kehutanan IPB. Bogor.
Mardikanto.
1991. Kemungkiunan Penerapan Cara Nondestruktive
Testing untuk
Pendugaan
Kayu Kelapa Gergajian. Fakultas Kehutanan IPB. Bogor.
Naresworo.
2007. Bahan Kuliah. Fakultas Kehutanan IPB. Bogor.
Ross, R.J.,
Brashaw, B.K, dan Pellen, R.F. 1998. Nondestructive
of Wood Forest
Product.Jrnal
48(1):14-18.
Sulistyawati, I.
2006. Rasio Lendutan Geser terhadap
Lendutan Lentur dan
Pengarunya terhadap Kekuatan Lentur (EI)
pada Balok Kayu. Jurnal Ilmu
dan
Teknologi Kayu Tropis Vol.4 No.2.
Wangard, F.F.
1950. The mechanical Properties of
Wood Forest Product. John
Wiley.
New York.
