JURNAL PJURNAL SIFAT FISIS MEKANISME KAYU (SFMK) ENGUKURAN MOE & MOR

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 R^2, 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 DAN SARAN
 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.