BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 13 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan pada bulan November April 2012 di Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Kayu dan Laboratorium Teknologi dan Peningkatan Mutu Kayu Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. 3.2 Alat dan Bahan Alat yang digunakan antara lain timbangan elektronik, desikator, oven, kaliper, mikroskop, UTM (Universal Testing Machine) merk Instron, arm circular saw, dan circular saw. Sedangkan bahan baku yang digunakan adalah bambu tali dan bambu ampel yang berjumlah 3 batang dengan rata-rata diameter pangkal 9 10 cm dan usia 4 tahun, yang berasal dari Arboretum Bambu Kampus IPB Darmaga. 3.3 Metode Penelitian Persiapan Bambu Bambu yang digunakan adalah bambu tali dan ampel yang diambil dari arboretum bambu IPB Darmaga dengan panjang buluh sekitar 10-10,5 m. Masingmasing jenis diambil 3 batang sebagai pengulangan. Batang bambu dibagi menjadi 3 bagian: bagian pangkal, bagian tengah, dan bagian ujung. Masingmasing bagian dibagi kembali menjadi tiga bagian lagi, yaitu pangkal (a), tengah (b), dan ujung (c). Pembagian batang bambu dapat dilihat pada Gambar 3. Pa Pb Pc Ta Tb Tc Ua Ub Uc Keterangan: Pa : Bambu pangkal bagian pangkal Pb : Bambu pangkal bagian tengah Pc : Bambu pangkal bagian ujung Gambar 3 Pembagian batang bambu. Ta : Bambu tengah bagian pangkal Tb: Bambu tengah bagian tengah Tc : Bambu tengah bagian ujung Ua : Bambu ujung bagian pangkal Ub : Bambu ujung bagian tengah Uc : Bambu ujung bagian ujung Selanjutnya bambu Pb, Tb, dan Ub dipisahkan untuk dilakukan pengujian sifat dasar bambu berupa bilah bambu pada buku (node) dan ruas (internode). Pengujian sifat dasar meliputi pengamatan struktur anatomi, pengukuran KA, BJ,

2 14 kerapatan, penyusutan dimesi, pengembangan dimensi, Modulus of Elasticity (MOE), Modulus of Rupture (MOR), kekuatan tekan, dan kekuatan tarik. Bambu yang tersisa dipisahkan kembali untuk dilakukan pengujian Modulus of Elasticity (MOE), Modulus of Rupture (MOR), kekuatan tekan sejajar serat, dan kekuatan geser sejajar serat dengan menggunakan buluh utuh. Pembagian contoh uji buluh bambu dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3 Pembagian contoh uji bambu Bilah Bambu Buluh Utuh No Kode Anatomi, KA, BJ, Kerapatan, Pengembangan, Penyusutan, MOE, MOR, Tekan, dan Tarik Geser Tekan MOE dan MOR Buku Ruas Buku Ruas Buku Ruas 1 Pa1 X 2 Pb1 X X 3 Pc1 X X X X 4 Ta1 X X X X 5 Tb1 X X 6 Tc1 X 7 Ua1 X 8 Ub1 X X 9 Uc1 X X X X 10 Pa2 X X X X 11 Pb2 X X 12 Pc2 X 13 Ta2 X 14 Tb2 X X 15 Tc2 X X X X 16 Ua2 X X X X 17 Ub2 X X 18 Uc2 X 19 Pa3 X 20 Pb3 X X 21 Pc3 X X X X 22 Ta3 X X X X 23 Tb3 X X 24 Tc3 X 25 Ua3 X 26 Ub3 X X 27 Uc3 X X X X Pembuatan Contoh Uji Contoh uji sifat anatomi mengacu pada Pedoman Penuntun Praktikum Anatomi dan Identifikasi Kayu (Pandit 1991 diacu dalam Nuryatin 2000), sedangkan sifat fisis berdasarkan penelitian Nuryatin (2000). Sementara contoh uji sifat mekanis pada bilah mengacu pada standar ASTM D (2008).

3 15 Sedangkan contoh uji sifat mekanis pada buluh utuh penelitian ini berdasarkan modifikasi ISO : Contoh Uji Sifat Anatomi Contoh uji sifat anatomi berukuran 3 x 2 x tebal bambu seperti terlihat pada Gambar 4. (a) (b) Gambar 4 (a) contoh uji anatomi pada buku dan (b) contoh uji anatomi pada ruas Contoh Uji Sifat Fisis Contoh uji sifat fisis untuk uji KA, BJ, Kerapatan, dan penyusutan bambu berukuran 3 x 2 x tebal bambu, sedangkan contoh uji sifat fisis untuk uji pengembangan berukuran 4 x 2 x tebal bambu. Untuk lebih jelas dapat dilihat Gambar 5. (a) (b) (c) (d) Gambar 5 (a) Contoh uji KA, BJ, kerapatan dan penyusutan pada buku, (b) Contoh Uji KA, BJ, kerapatan dan penyusutan pada ruas, (c) Contoh uji pengembangan pada buku, dan (d) Contoh uji pengembangan pada ruas Contoh Uji Sifat Mekanis 1. Contoh Uji MOE dan MOR Contoh uji MOE dan MOR pada bilah bambu berukuran 30 x 2 x tebal bambu. Sedangkan contoh uji MOE dan MOR pada buluh utuh yang seharusnya berukuran tinggi (diameter) x panjang (15 kali diameter = ± 150 cm), namun dikarenakan panjang contoh uji tidak mencukupi, maka panjang contoh uji MOE dan MOR pada buluh utuh dibuat menjadi 100 cm. Untuk lebih jelas, contoh uji MOE dan MOR pada bilah dan buluh utuh dapat dilihat Gambar 6.

4 16 (a) (b) (c) Gambar 6 (a) Contoh uji MOE dan MOR pada buku bilah bambu, (b) Contoh uji MOE dan MOR pada ruas bilah bambu, dan (c) Contoh uji MOE dan MOR pada buluh utuh. 2. Contoh Uji Tekan Sejajar Serat Contoh uji tekan sejajar serat pada bilah berukuran 4 x 2 x tebal bambu, sedangkan contoh uji pada buluh utuh berbentuk tabung dengan tinggi = diameter bambu. Pada pengujian ini contoh uji buluh utuh terjadi modifikasi pada contoh uji. Hal ini disebabakan alat UTM merk Instron hanya mampu memberi beban maksimal kurang dari 5000 kgf, sedangkan beban maksimal yang bisa ditahan buluh utuh lebih dari 5000 kgf. Sehingga contoh uji dibagi menjadi 4 seperti pada Gambar 7 (c) dan (d). (a) (b) (c) (d) Gambar 7 (a) Contoh uji tekan sejajar serat pada buku bilah bambu (b) Contoh uji tekan sejajar serat pada ruas bilah bambu (c) Contoh uji tekan sejajar serat pada buku buluh utuh dan (d) Contoh uji tekan sejajar serat pada ruas buluh utuh. 3. Contoh Uji Tarik Sejajar Serat Contoh uji tarik sejajar serat didasarkan pada ASTM D Contoh uji tarik sejajar serat dapat dilihat pada Gambar 8 (a) dan (b).

5 17 Keterangn: a: Lebar terkecil b: Tebal terkecil (a) Keterangn: a: Lebar terkecil b: Tebal terkecil (b) Gambar 8 (a) Contoh uji tarik sejajar serat pada buku dan (b) Contoh uji tarik sejajar serat pada ruas. 4. Contoh Uji Geser Sejajar Serat Pada contoh uji geser sejajar serat terjadi dimodifikasi. Hal ini dikarenakan ketidaktersediaan alat, sehingga contoh uji bulat dibagi menjadi 2. Contoh uji geser sejajar serat dapat dilihat pada Gambar 9 (a) dan (b). (a) (b) Gambar 9 (a) Contoh uji geser sejajar serat pada buku dan (b) Contoh uji geser sejajar serat pada ruas Pengujian Contoh Uji Sifat Anatomi Bambu Contoh uji anatomi yang berukuran 3 x 2 x tebal bambu yang disayat bagian cross sectionnya, kemudian diletakkan di atas mikroskop. Sampel diamati dengan mikroskop perbesaran 10 kali, kemudian difoto dengan software Motic Images Plus 2.0 ML. Pengukuran yang dilakukan pada uji anatomi meliputi penentuan tipe ikatan vaskuler, jumlah vaskuler/mm 2, dan proporsi luas vaskuler pada arah horizontal (tepi, inti, dan dalam) dan vertikal (pangkal, tengah, dan ujung). Vaskular yang terdapat pada sampel dihitung jumlahnya dan diukur diameternya. Perhitungan jumlah dilakukan pada seluruh vaskuler yang terdapat pada penampang, sedangkan pengukuran diameter vaskuler untuk menghitung luas proporsi vaskuler hanya diambil sebagian.

6 Sifat Fisis Bambu 1. Kadar Air Contoh uji KA berukuran 3 x 2 x tebal bambu, ditimbang beratnya (BB) dengan timbangan digital, selanjutnya dioven pada suhu 103±2 o C hingga mencapai berat konstan. Setelah dioven, contoh uji diletakkan dalam desikator hingga suhunya mencapai suhu ruangan, selanjutnya ditimbang berat kering tanurnya (BKT). Nilai kadar air (KA) dihitung menggunakan rumus: KA(%) = BB BKT BKT Keterangan : BB = berat basah (g) 2. Berat Jenis BKT x 100% = berat kering tanur (g) Penentuan berat jenis bambu tali dan ampel dilakukan dengan contoh uji berukuran 3 cm x 2 cm x tebal bambu. Contoh uji diukur dimensi panjang, lebar, dan tebal, kemudian dioven pada suhu 103±2 o C hingga beratnya konstan, lalu ditimbang berat kering tanur (BKT). Berat Jenis dihitung berdasarkan rumus : BJ = Keterangan : BJ = Berat Jenis 3. Kerapatan BKT p l t BKT p x l x t = Berat Kering Tanur (g) = panjang contoh uji (cm) = lebar contoh uji (cm) = tebal contoh uji (cm) Penentuan kerapatan bambu tali dan ampel dilakukan dengan contoh uji berukuran 3 cm x 2 cm x tebal bambu. Contoh uji tersebut ditimbang pada keadaan kering udara (BKU), kemudian diukur dimensi panjang, lebar dan tebal. Kerapatan dihitung berdasarkan rumus : Kr = BKU p x l x t

7 19 Keterangan : Kr = Kerapatan (g/ cm 3 ) BKU = Berat Kering Udara (g) P = panjang contoh uji (cm) l = lebar contoh uji (cm) t = tebal contoh uji (cm) 4. Penyusutan Dimensi Contoh uji diukur dimensi lebar (L1) dan tebal (T1) dalam keadaan kering udara dengan kaliper. Kemudian dioven pada suhu 103±2 o C hingga beratnya konstan, lalu diukur kembali dimensi lebar (L2) dan tebal (T2). Penyusutan dimensi dihitung dengan menggunakan rumus: ST = x 100% SL = x 100% Keterangan : ST = Penyusutan dimensi tebal (%) T1 = Tebal saat BKU (cm) T2 = Tebal saat BKT (cm) SL = Penyusutan dimensi lebar (%) T1 = Lebar saat BKU (cm) T2 = Lebar saat BKT (cm) 5. Pengembangan Dimensi Contoh uji diukur dimensi tebal (T1) dan lebar (L1) dalam keadaan kering udara dengan kaliper. Selanjutnya dilakukan perendaman selama 7 x 24 jam (satu minggu). Setelah direndam, ukur kembali dimensi tebal (T2) dan lebar (L2). Nilai pengembangan dihitung menggunakan rumus : PT = x 100% PL = x 100% Keterangan : PT = Pengembangan dimensi tebal (%) T1 = Tebal saat kering udara (cm) T2 = Tebal setelah perendaman (cm) PL = Pengembangan dimensi lebar (%) L1 = Lebar saat kering udara (cm) L2 = Lebar setelah perendaman (cm)

8 Sifat Mekanis Bambu 1. Modulus of Elasticity (MOE) dan Modulus of Rupture (MOR) Pengujian ini dilakukan menggunakan Universal Testing Machine (UTM) merk Instron. Laju pembebanan tidak melebihi 6 mm per menit. Span yang digunakan adalah 28 cm untuk bilah bambu dan 90 cm untuk buluh utuh. Pengujian MOE dan MOR dengan menggunakan center point loading. Nilai MOE dan MOR pada bilah bambu dapat dihitung menggunakan rumus: MOE = ΔPL3 4Δybh 3 MOR = 3 P maks L 2bh 2 Nilai MOE dan MOR pada contoh bambu utuh dapat dihitung menggunakan rumus: 3 = 12 ( 4 4 ) Keterangan : MOE = keteguhan lentur (kg/cm 2 ) MOR = keteguhan patah (kg/cm 2 ) P y Pmaks L b h π = 3,14 R r = selisih beban (kgf) MOR = Pmaks L R π (R 4 r 4 ) = perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) = beban maksimum (kgf) = panjang bentang (cm) = lebar contoh uji (cm) = tebal contoh uji (cm) = jari-jari luar 2. Keteguhan Tekan sejajar serat penampang = jari-jari dalam Contoh uji kecil berukuran 3 x 2 x tebal bambu. Lalu dicari luas cross sectionnya dengan mengalikan lebar dan tebal bambu. Sedangkan pengujian tekan pada buluh utuh contoh uji diambil dari bambu bulat yang dibelah empat. Untuk menghitung besar keteguhan tekan sejajar serat menggunakan rumus: τ // = P A

9 21 Keterangan: τ Tk// = Keteguhan tekan sejajar serat (kg/cm 2 ) P maks = Beban tekan maksimum (kg) A = Luas penampang (cm 2 ) 3. Keteguhan tarik sejajar serat (τtr//) Bambu dibentuk seperti Gambar 8 (a) dan 8 (b). Lalu dicari luas penampang terkecilnya dengan mengalikan tebal terkecil dan lebar terkecil. Untuk menghitung besar keteguhan tarik sejajar serat menggunakan rumus: τ // = P A Keterangan: τ Tr // = Keteguhan tarik sejajar serat (kg/cm 2 ) P maks = Beban tarik maksimum (kg) A = Luas penampang terkecil (cm 2 ) 4. Keteguhan geser sejajar serat Bambu dibentuk seperti Gambar 9 (a) dan 9 (b). Lalu dicari luas penampangnya dengan mengalikan terbal bambu dan a (a = x tinggi bambu). Untuk menghitung besar keteguhan geser sejajar serat menggunakan rumus: τ // = P A Keterangan: τ Gs // = Keteguhan tarik sejajar serat (kg/cm 2 ) P maks = Beban tarik maksimum (kg) A = Luas penampang terkecil (cm 2 ) 3.4 Analisis Data Pada penelitian ini, analisis data dilakukan dengan metode deskriptif melalui pemaparan grafik yang ada. Grafik dihasilkan dari pengolahan data dengan menggunakan Microsoft Excel Sedangkan hubungan antara sifat mekanis buluh utuh dengan bilahnya dilakukan dengan menggunakan regresi berganda.