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)

K1 K2 K3 K4 K5Kayu Logam Kayu Logam Kayu Logam Kayu Logam Kayu Logam

5 50 275 80 0 70 300 75 375 55 10010 50 825 85 0 100 750 80 450 55 10015 50 875 85 0 140 750 80 700 60 10020 50 925 85 0 150 1000 80 1200 60 10025 70 1125 85 120 170 1400 80 1775 60 40030 120 1375 85 395 180 1550 80 2100 60 60035 180 1525 85 1045 190 1800 80 2300 60 105040 220 1725 85 1895 205 2050 80 2525 80 130045 260 1925 85 2570 215 2200 80 2525 105 150050 300 2075 90 2570 230 2250 80 2525 120 180055 350 2275 145 2620 235 2300 80 2575 135 230060 400 2375 220 2620 250 2350 80 2575 145 240065 440 2425 285 2620 250 2400 95 2600 155 260070 465 2575 350 2620 255 2450 100 2600 160 260075 475 2575 390 2670 255 2450 110 2600 165 260080 500 2575 415 2670 260 2500 115 2650 170 260085 520 2575 445 2670 265 2525 125 2675 185 285090 540 2575 475 2870 275 2500 145 2775 205 285095 565 2575 500 2970 290 2575 155 2900 225 2850

100 605 2575 520 3045 290 2600 215 3050 230 2850105 630 2575 540 3145 290 2600 245 3100 235 3000110 550 2575 560 3195 295 2650 270 3150 245 3300115 665 2575 605 3270 2950 310 3225 250 3400120 680 2675 630 3320 3100 315 3275 250 3600125 2775 3345 3250 340 3325 255 3650130 2825 3395 3300 360 3375 260 3700135 2825 3445 3450 385 3400 260 3800140 2875 3470 3500 385 3425 265 3800145 3075 3495 3550 3450 265 3825150 3225 3520 3600 3575 270 3825

155 3325 3545 3625 3600 275 3830160 3425 3570 3650 3650 280 3845165 3475 3595 3675 3650 285 3850170 3575 3620 3675 3675 285 3850175 3575 3620 3675 3700 285 3850180 3650 3645 3800 3700 295 185 3675 3645 3700 305 190 3675 3645 3700 310 195 3700 3645 315 200 3670 205 3670 210 3670 215 3670 220 3670 225 3670 230 3670 235 3670 240

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 σmax = P/A = 680 = 9.7 kgf/cm2

70.0875

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

Pmax = 3775 kgf σmax = P/A = 3775 = 62.8 kgf/cm2

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 σmax = P/A = 630 = 8.23 kgf/cm2

76.545

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

Pmax = 3670 kgf σmax = P/A = 3670 = 20388.9 kgf/cm2

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 σmax = P/A = 295 = 37.6 kgf/cm2

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 σmax = P/A = 385 = 40.47 kgf/cm2

9.513

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

Pmax = 3700 kgf σmax = P/A = 3700 = 6166.67 kgf/cm2

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 specimen-

spesimen 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 masing-

masing 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/hutan-

revandy3.pdf [Rabu, 13 Mei 2009 17.00 WIB]

http://library.usu.ac.id/download/fp/hutan-revandy3.pdfhttp://www.dephut.go.id/Halaman/STANDARDISASI_&_LINGKUNGAN_KEHUTANAN/INFO_V02/VII_V02.htm