PENGUJIAN TEKAN

Disusun untuk memenuhi tugas Pengujian Bahan yang diampu oleh bapak  Ir. Riski Elpari Siregar, MT

Oleh Kelompok 4 :

Samuel Sirait 5143321021

Rachmanda Delfiza 5143321015

Selamat Sinaga 5143321022

FAKULTAS TEKNIK

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

2015

1

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kehadirat TUHAN YANG MAHA ESA, yang mana telah memberikan saya kekuatan serta kelancaran dalam menyelesaikan tugas mata kuliah Pengujian Bahan yang berbentuk makalah dengan topik “Pengujian Tekan” dapat selesai seperti waktu yang telah saya rencanakan. Tersusunnya karya ilmiah ini tentunya tidak lepas dari peran serta berbagai pihak yang telah memberikan bantuan secara materil dan spiritual, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dosen Pengampu pak Ir. Riski Elpari Siregar, MT mata kuliah pengujian bahan Universitas Negeri Medan.

2. Orang tua yang telah memberikan dukungan dan bantuan kepada penulis sehingga makalah ini dapat terselesaikan.

3. Teman-teman yang telah membantu dan memberikan dorongan semangat agar makalah ini dapat saya selesaikan.

Semoga Tuhan Yang Maha Pengasih dan Penyayang membalas budi baik yang tulus dan ihklas kepada semua pihak yang penulis sebutkan di atas. Tak ada gading yang tak retak, untuk itu sayapun menyadari bahwa makalah yang telah saya susun dan saya kemas masih memiliki banyak kelemahan serta kekurangan-kekurangan baik dari segi teknis maupun non-teknis. Untuk itu penulis membuka pintu yang selebar-lebarnya kepada semua pihak agar dapat memberikan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan penulisan-penulisan mendatang. Dan apabila di dalam makalah ini terdapat hal-hal yang dianggap tidak berkenan di hati pembaca mohon dimaafkan.

Medan, September 2015

Penyusun

2

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Salah satu pengujian yang digunakan untuk mengetahui sifat mekanis logam adalah uji tekan (testing proses ). Uji tekan merupakan salah satu metode pengujian yang sederhana dan sering dilakukan oleh teknisi, akademisi teknik dan mahasiswa. Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu material, khususnya kekuatan tekan, kekerasan, keuletan dan ketangguhan maka dilakukan  pengujian uji tekan. Pengujian tersebut, sangat berguna untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu logam dan sangat berguna sebagai data untuk para engineer dalam melakukan perancangan poros atau elemen mesin lainnya.

Suatu logam juga mempunyai sifat-sifat tertentu yang dibedakan atas sifat fisik, mekanik, thermal, dan korosif. Salah satu yang penting dari sifat tersebut adalah sifat mekanik. Sifat mekanik terdiri dari keuletan, kekerasan, kekuatan, dan ketangguhan. Sifat mekanik bahan sangat berpengaruh terhadap semua industri karena dengan sifat mekanis yang berbeda maka dapat digunakan untuk kebutuhan yang berbeda pula. Untuk mengetahui sifat mekanik pada suatu logam harus dilakukan pengujian terhadap logam tersebut. Salah satu pengujian yang dilakukan adalah pengujian tekan.

Dalam pembuatan suatu konstruksi diperlukan material dengan spesifikasi dan sifat-sifat yang khusus pada setiap bagiannya. Sebagai contoh dalam pembuatan konstruksi sebuah jembatan. Diperlukan material yang kuat untuk menerima beban diatasnya. Material juga harus elastis agar pada saat terjadi pembebanan standar atau berlebih tidak patah. Salah satu contoh material yang sekarang banyak digunakan pada konstruksi bangunan atau umum adalah logam.

Uji tekan adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu. Hasil yang didapatkan dari pengujian tekan sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahsilkan data kekuatan material.

Pengujian uji tekan digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat. Salah satu cara untuk mengetahui besaran sifat mekanik dari logam adalah dengan uji tekan. Sifat mekanik yang dapat diketahui adalah kekuatan dan elastisitas dari logam tersebut. Uji tekan banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Nilai kekuatan dan elastisitas dari material uji dapat dilihat dari kurva uji tekan.

3

2. Ruang Lingkup pembahasan1. Pengertian dan Fungsi Pengujian Tekan.2. Prinsip Kerja pengujian tekan.3. Perhitungan Pada Pengujian Tekan.4. Kurva Tegangan dan Regangan

3. Tujuan

Tujuan yang diharapkan setelah mahasiswa menyelesaikan makalah uji tarik ini, diantaranya :

1. Mahasiswa dapat mengetahui pengertian uji tarik serta dapat menerapkan teori-teori apa sajakah yang dapat digunakan dalam prosedur uji tekan.

2. Mahasiswa dapat mengetahui metode atau cara yang dapat dilakukan untuk melakukan proses uji tarik.

3. Mahasiswa dapat menjelaskan bagaimana 4. Prinsip Kerja Tekanan Oleh Efek Thermal.

4

BAB II

PEMBAHASAN

1. Pengertian dan Fungsi Pengujian Tekan

I. Pengertian

Kekuatan tekan adalah kapasitas dari suatu bahan atau struktur dalam menahan beban yang akan mengurangi ukurannya. Kekuatan tekan dapat diukur dengan memasukkannya ke dalam kurva tegangan-regangan dari data yang didapatkan dari mesin uji. Beberapa bahan akan patah pada batas tekan, beberapa mengalami deformasi yang tidak dapat dikembalikan. Deformasi tertentu dapat dianggap sebagai batas kekuatan tekan, meski belum patah, terutama pada bahan yang tidak dapat kembali ke kondisi semula (irreversible). Pengetahuan mengenai kekuatan tekan merupakan kunci dalam mendesain sebuah struktur. Pengujian kekuatan tekan, seperti halnya pengujian kekuatan tarik, dipengaruhi oleh kondisi pengujian (penyiapan spesimen, kondisi kelembaban dan temperatur ruang uji, dan sebagainya).

II. Fungsi

Uji tekan adalah cara untuk mengetahui sifat mekanik suatu bahan. Dalam hal ini adalah kuat tekan bahan.

Kekuatan tekan material adalah gaya per satuan luas yang dapat menahan kompresi dan ketika batas kuat tekan tercapai, maka bahan akan terdeformasi atau mengalami perubahan bentuk. Pada uji tekan umumnya kekuatan tekan lebih tinggi dari kekuatan tarik.

5

Peralatan yang digunakan untuk percobaan ini hampir sama dengan yang digunakan dalam uji tarik yang lebih sering dilakukan pengukuran. Namun, bukan menerapkan beban tarik, melainkan beban tekan. Spesimen (bahan uji) biasanya berbentuk silinder atau balok.

2. Prinsip Kerja Pengujian Tekan

Tes ini dilakukan untuk mempelajari sifat mekanik dari suatu material saat diberikan tekanan yang relative kecil. Biasanya dilakukan pada material yang diaplikasikan pada struktur yang mengalami beban tekan. Seperti beton dan baja.

Pada tes ini, material diberikan beban tekan hingga mengalami deformasi atau patah. Hasil yang didapat dari pengujian ini adalah kurva antara beban yang diberikan dengan deformasi yang dialami oleh benda uji. Yang kemudian dapat diolah menjadi nilai compression strength, strain, stress serta modulus young.

Untuk ukuran sampel yang digunakan, jika pada plastic murni, sampel yang digunakan adalah jenis silinder dengan diameter 12,7 mm dan tinggi 25,4 mm atau berbentuk balok dengan panjang sisinya adalah 12,7 mm dan tinggi 25,4 mm. Namun jika pada jenis material lain, seperti beton atau bahan logamu, kuran yang digunakan adalah sesuai dengan standart yang dubuat oleh masing-masing Negara.

3. Perhitungan Pada Pengujian Tekan

Pada pengujian tekan, berdasarkan ASTM D695 bisa didapatkan nilai-nilai sebagai berikut: 

a. Compressive streght

Merupakan nilai kekuatan tekan maximum yang dapat diterima oleh area penampang terkecil sampel selama pengujian dalam satuan MPa (Mega Pascal).

keterangan:σ : Compressive streghtF : Beban tekan (N)A : Luas penampang terkecil specimen (mm)

a. Compressive strain

Yaitu nilai regangan material komposit dalam satuan mm. Nilai regangan didapat dengan cara membagi pengurangan panjang akhir specimen dengan panjang awal specimen sebelum pengujian

keterangan.    (mm)Deformasi (mm)   

6

Macam-macam Deformasi dalam Pengujian Kompresi. "Buckling” (pelekukan), ketika L / D > 5. “Shearing” (pergeseran), ketika L / D > 2,5.“Double Barelling”, ketika L / D > 2,0.“Barelling”, ketika L / D < 2,0“homogenous compression”(kompresi homogeny), ketika L / D < 2,0. “Compressive instability “(Kompresi tidak stabil) karena terjadi pelunakan material.

Berikut adalah bahan-bahan yang biasanya dilakukan uji kompresi. 

BetonLogam Plastik Keramik Komposit

4. Kurva Tegangan dan Reganan

I. Kurva Tegangan Regangan Sejati, Sebenarnya

Kurva regangan regangan sejati atau biasa juga disebut kurva tegangan regangan sebenarnya dapat dihitung dengan menggunakan data dari kurva tegangan regangan sejati. Adapun perhitungannya menggunakan persamaan persamaan berikut:

Tegangan sejati atau sebenarnya dihitung sebagai berikut:

σ = S ( 1 + e )

Persamaan Ini dapat diturunkan dari:

σ = P/Ai  atau = P x 1/Ai (persamaan 1)

Volume awal adalah A0 x l0 dan volume setelah dideformasi dengan perubahan panjang dan penampang adalah Ai x li. Tanpa terjadi perubahan volume maka,

A0 x l0 = Ai x li atau A0/Ai = li/l0 atau

1/Ai = 1/A0 x li/l0   (persamaan a)

sedangkan diketahui bahwa elongasi adalah

e = (l1 – l0)/l0 x 100% atau e = (l1/l0 – 1) x100% atau

1 + e = l1/l0   (persamaan b)

substitusi persamaan b ke persamaan a, maka

1/Ai = 1/A0 x (1 + e)   (Persamaan c)

Substitusi persamaan c ke persamaan 1, maka

7

σ =  P x 1/A0 x (1 + e)   jadi

σ=  P/A0 x (1 + e)   diketahui P/A0 adalah S, maka

σ =  S (1 + e)

II. Regangan sejati atau sebenarnya dihitung sebagai berikut:

e = ln ( 1 + e)

e = (l1 – l0)/l0 x 100%

e = Δl/l0 x 100%

l1 = panjang ukur, gauge length sampale uji setelah perpanjangan

l0 = panjang ukur, gauge length awal sampel uji.

Regangan sejati dapat pula dihitung dengan persamaan berikut:

e = ln ( A0/Ai)

A0 = luas penampang awal atau mula-mula

Ai = luas penampang sesaat pada regangan atau gaya tertentu.

Posisi kurva tegangan regangan sejati terhadap kurva tegangan regangan rekayasa atau nominal dapat dilihat pada gambar tersebut. Dapat dilihat bahwa tegangan yang diperlukan untuk terjadinya deformasi plastis terus meningkat dengan membesarnya regangan yang dialami oleh bahan uji. Hal ini berbeda dengan yang ditunjukkan dengan kurva tegangan regangan rekayasa atau nominal.

Kurva Tegangan Regangan Sejati

8

Pada kurva rekayasa, tegangan dihitung terhadap luas penampang awal yaitu A0. Sedangkan pada kurva sejati, tegangan dihitung terhadap luas penampang sesaat yaitu Ai. Luas penampang sampel uji tarik akan mengecil ketika regangan semakin besar. Dengan demikian nilai tegangan sejati akan menjadi lebih besar daripada tegangan rekayasa.

Tegangan rekayasa dihitung dengan persamaan seperti berikut:

S = P/A0

Sedangkan tegangan sejati dihitung dengan persamaan berikut:

σ = P/Ai

Nilai gaya yang digunakan adalah sama, namun luas penampang yang digunakan untuk menghitung tegangan rekayasa adalah tetap yaitu luas penampang awal. Sedangkan luas penampang yang digunakan untuk menghitung tegangan sejati adalah tidak tetap, namun mengecil dengan bertambahnya regangan.

Untuk P yang sama, A0 akan lebih besar daripada Ai, maka

Jika A0 > Ai maka

P/A0 < P/Ai jadi  S < σ

9