RANCANGAN ALAT UJI GESER PADA BAHAN KOMPOSIT SERAT

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

RANCANGAN ALAT UJI GESER PADA BAHAN KOMPOSIT SERAT ALAM DENGAN MEMPERHATIKAN ASPEK

KETERULANGAN HASIL PENGUJIAN

Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

SANDI BUDIYONO I 1308531

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011


commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT yang

telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini.

Dalam pelaksanaan maupun penyusunan laporan skripsi ini, penulis telah

mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan yang

sangat baik ini, dengan segenap kerendahan hati dan rasa yang setulus-tulusnya,

ucapan terima kasih penulis haturkan kepada:

1. Orang tua dan saudara-saudaraku yang telah memberikan doa, kasih sayang

dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

2. Ir. Noegroho Djarwanti, M.T. selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Ir. Lobes Herdiman, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

4. Taufiq Rochman, STP, MT, selaku Ketua Program S-1 Non Reguler Jurusan

Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.

5. Ilham Priadythama, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing I dan Ir. Lobes

Herdiman, M.T, selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan

waktunya, dan sabar dalam memberikan pengarahan dan bimbingan sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan lancar.

6. Wakhid Ahmad J, ST, MT, selaku dosen penguji skripsi I dan Ir. Munifah,

MSIE, MT, selaku dosen penguji skripsi II yang telah memberikan masukan

dan perbaikan terhadap skripsi ini.

7. Para staf dan karyawan Jurusan Teknik Industri, atas segala kesabaran dan

pengertiannya dalam memberikan bantuan dan fasilitas demi kelancaran

penyelesaian skripsi ini.

8. Teman-teman Transfer Teknik Industri angkatan ’08, terima kasih atas

semangat, kekompakan serta bantuan kalian selama ini. Semoga persahabatan

kita akan terus terjaga.

9. Keluarga besar bengkel bubut milling Huma, terima kasih atas tempat, waktu

dan proses permesinan serta masukan yang bermanfaat bagi penelitian.


commit to user

vii

10. Seseorang yang senantiasa ada untuk mendampingi, memberikan dukungan

dan doanya. Terima kasih untuk kesabarannya selama ini.

11. Seluruh pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, atas

segala bimbingan, bantuan, kritik, dan saran dalam penyusunan tugas akhir

ini.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa maupun

siapa saja yang membutuhkannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir

ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis dengan senang hati dan

terbuka sangat mengharapkan berbagai masukan maupun kritikan dari pembaca.

Surakarta, 24 Januari 2011

Penulis


commit to user

viii

ABSTRAK

Sandi Budiyono, NIM: I 1308531. RANCANGAN ALAT UJI GESER PADA BAHAN KOMPOSIT SERAT ALAM DENGAN MEMPERHATIKAN ASPEK KETERULANGAN KETERULANGAN HASIL PENGUJIAN. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Januari 2011.

Kekuatan geser merupakan salah satu sifat mekanik penting dari komposit serat alam. Sifat ini adalah informasi yang sangat berguna bagi penelitian di daerah ini. Untuk mengukur sifat-sifat mekanik ini, perangkat tertentu harus dirancang dengan mempertimbangkan karakteristik komposit serat alam sebagai spesimen tersebut. Penelitian ini difokuskan pada perancangan aspek keterulangan hasil pengujiannya.

Metode pengujian geser disesuaikan dengan standar ASTM D5379-98. Standar geometri spesimen pengujian geser berukuran 76mm x 20mm x 12mm (P xLxT) dan terdapat takikan 90o (V-notch) pada tengah-tengah spesimen dengan kedalaman 4 mm yang dikombinasikan dikombinasikan sesuai dengan kebutuhan Laboratorium Pengendalian Kualitas (LSK) Universitas Sebelas Maret Surakarta LSK , standar ini akan menjadi acuan untuk mengembangkan desain alat uji geser. Pada tahap akhir desain, performasi keterulangan alat uji diukur menggunakan Analisis Varians (ANOVA) untuk spesimen medium density fiberboard (MDF).

Hasil penelitian ini adalah alat uji geser modular untuk pengujian geser komposit serat alam dengan menggunakan tenaga hidrolik power pack sebagai penggerak utama. Pencekaman spesimen secara khusus dirancang untuk komposit serat alam yang umumnya bersifat rapuh dan getas. Uji ANOVA menunjukkan perangkat ini dinilai baik ditinjau dari aspek keterulangan hasil pengujian dengan keakurasian dibawah 5%. Kata kunci: alat uji geser, pengujian geser, komposit serat alam, ASTM D5379-98 xix + 112 halaman; 39 gambar; 25 tabel; 4 lampiran Daftar Pustaka: 31 (1979-2010)


commit to user

ix

ABSTRACT

Sandi Budiyono, NIM: I 1308531. THE DESIGN OF NATURAL FIBER COMPOSITE SHEAR TESTER WITH REPEATABILITY CONSIDERATION OF THE TEST RESULT. THESIS. Surakarta: Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, January 2010.

Shear strength is one of important mechanical properties of natural fiber composite. This properties is a very useful information for the research in these area. In order to measure this property, a specific device must be designed considering the characteristic of the natural fiber composite as its specimen. This research was focused on designing repeatability aspect for its testing result.

The method of shear testing was complied to the standard of ASTM D5379-98. The standard specimen geometry 76mm x 20mm x 12mm (HxWxT) and 90o V-notched in the middle with 4 mm depth combined with the requirement of LSK Laboratory of Sebelas Maret University, this standard would be a reference to develop the design of the shear tester. At the end of the design phase, there was a repeatability performance test using Analysis of Variance (ANOVA) for the medium density fiberboard specimen.

The result of this study was a modular shear tester device for natural fiber composite using hydraulic power pack as a prime mover. The gripper is specifically designed for natural fiber composite which is commonly brittle and fragile. The ANOVA test showed this device is performed well in term of repeatability aspect under 5% accuracy. Keywords: shear tester, shear testing, natural fiber composite, ASTM D5379-98. xix + 112 pages, 39 drawings, 25 table, 4 attachments Bibliography: 31 (1979-2010)


commit to user

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

LEMBAR VALIDASI.................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................... iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH ............... iv

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ...................... v

KATA PENGANTAR .................................................................................. vi

ABSTRAK .................................................................................................... viii

ABSTRACT .................................................................................................. ix

DAFTAR ISI ................................................................................................. x

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...................................................................... I - 1

1.2 Perumusan Masalah .............................................................. I - 3

1.3 Tujuan Penelitian .................................................................. I - 3

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................ I - 3

1.5 Batasan Masalah .................................................................... I - 4

1.6 Asumsi Penelitian.................................................................. I - 4

1.7 Sistematika Penulisan............................................................ I - 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit Serat Alam (Composite Natural Fiber) ................ II - 1

2.1.1 Karakteristik PadaKomposit Serat Alam .................... II - 1

2.1.2 Pengujian Pada Bahan Komposit Serat Alam ............. II - 2

2.1.3 Spesimen Pada Bahan Komposit Serat Alam ............. II - 3

2.2 Alat Uji Geser ....................................................................... II - 4

2.2.1 Deskripsi Alat Uji Geser ............................................. II - 4

2.2.2 Teknologi Atau Konstruksi Pada Alat Uji Geser ........ II - 6

2.2.3 Mekanika Fluida (Hidrolik) ........................................ II - 10

2.2.4 Load Cell ..................................................................... II - 17


commit to user

xi

2.2.5 Sistem Kendali Alat Uji Geser .................................... II - 19

2.3 Statistik Pengujian Pada Alat Uji Geser ................................ II - 22

2.3.1 Perancangan Eksperimen ............................................ II - 23

2.4 Penelitian Penunjang ............................................................. II - 29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Identifikasi Masalah .............................................................. III - 2

3.1.1 Studi Pustaka ............................................................... III – 2

3.1.2 Studi Lapangan ........................................................... III – 2

3.1.3 Tujuan Penelitian ........................................................ III - 3

3.1.4 Manfaat Penelitian ...................................................... III - 3

3.2 Tahap Pengumpulan Dan Pengolahan Data .......................... III - 3

3.2.1 Pengujian Geser ASTM D5379-98 ............................. III - 3

3.2.2 Identifikasi Alat Uji Geser .......................................... III - 3

3.2.3 Konsep Rancangan Alat Uji Geser ............................. III - 4

3.2.4 Bill of Materials Alat Uji Geser .................................. III - 4

3.3 Perancangan Alat Uji Geser .................................................. III - 5

3.3.1 Mekanika Struktur Rancangan Alat Uji Geser ........... III - 5

3.3.2 Elemen Penggerak Alat Uji Geser .............................. III - 5

3.3.3 Rangkaian Pengendali Alat Uji Geser ........................ III - 5

3.3.4 Running Test Alat Uji Geser ....................................... III - 5

3.3.5 Kalibrasi Alat Uji Geser .............................................. III - 5

3.4 Pengujian Data Hasil Pengujian Geser ................................. III - 6

3.5 Analisis Dan Interpretasi Hasil ............................................. III - 6

3.6 Kesimpulan Rancangan Alat Uji Geser ................................ III - 6

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Pengumpulan Data ................................................................ IV - 1

4.1.1 Pengujian Geser ASTM D5379-98 ............................. IV - 1

4.1.2 Identifikasi Alat Uji Geser .......................................... IV - 3

4.1.3 Konsep Rancangan Alat Uji Geser ............................. IV - 8

4.1.4 Bill of Materials Alat Uji geser ................................... IV - 12

4.2 Perhitungan Teknik Dan Penentuan Komponen ................... IV - 24


commit to user

xii

4.2.1 Mekanika Struktur Rancangan Alat Uji Geser ........... IV - 25

4.2.2 Elemen Mesin Penggerak Alat Uji Geser ................... IV - 32

4.2.3 Rangkaian Pengendali Alat Uji Geser ........................ IV - 35

4.2.4 Estimasi Biaya Alat Uji Geser .................................... IV - 37

4.2.5 Spesifikasi Alat Uji Geser ........................................... IV - 40

4.3 Pengujian Data Hasil Pengujian Geser ................................. IV - 41

4.3.1 Pengujian Hasil Pembebanan Geser ........................... IV - 42

4.3.2 Pengujian Hasil Perhitungan Kekuatan Geser ............ IV - 53

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

5.1 Analisis Alat Uji Geser

5.1.1 Analisis Rancangan Alat Uji Geser ............................ V - 1

5.1.2 Analisa Bahan Penyusun Alat Uji Geser .................... V - 3

5.1.3 Analisa Hasil Pengujian Geser .................................... V - 5

5.2 Interpretsi Hasil Alat Uji Geser ............................................. V - 6

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ........................................................................... VI - 1

6.2 Saran ...................................................................................... VI - 1

DAFTAR PUSTAKA


commit to user

I-1

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini akan diuraikan mengenai latar belakang penelitian,

perumusan masalah yang diangkat dalam penelitian, tujuan dan manfaat

penelitian, batasan masalah, asumsi yang yang diangkat dalam penelitian serta

sistematika penulisan untuk menyelesaikan penelitian.

1.1 LATAR BELAKANG

Pada era globalisasi sekarang ini, dunia manufaktur mengalami

perkembangan pesat, mengikuti perubahan dan tuntutan pasar untuk menghasilkan

material atau bahan dasar alternatif sebagai pengganti bahan-bahan komersial

yang kini harganya semakin mahal. Banyak penelitian yang berfokus pada

penemuan bahan dasar organik karena bahan dasar organik dapat dijadikan

sebagai alternatif pengganti bahan dasar anorganik (Setjadi, 2005). Berbagai

bahan organik, komposit serat alam merupakan bahan yang banyak diteliti

disebabkan Indonesia merupakan penghasil serat alam yang kaya, komposit serat

alam adalah bahan yang ramah lingkungan. Dalam penelitian tersebut sifat-sifat

mekanik menjadi salah satu bahasan yang paling penting. Beberapa sifat mekanik

komposit serat alam menjadi patokan untuk aplikasinya. Sifat-sifat mekanik dapat

diketahui melalui pengujian mekanik. Beberapa pengujian mekanik, pengujian

geser merupakan salah satu yang terpenting karena aplikasi komposit dalam

bentuk papan atau struktur sering kali mengalami pembebanan geser.

Pengujian geser (shear tester) merupakan salah satu pengujian dalam

menentukan seberapa jauh terpenuhinya standar spesifikasi dari karakteristik

bahan yang digunakan untuk proses pengujian terhadap material, dimana material

didesak melalui dua arah yang berbeda dengan besar gaya yang sama sampai

terjadi proses deformasi (perubahan bentuk) atau displacement (proses pergeseran

objek atau perubahan posisi titik awal dan posisi akhir dari sebuah objek)

spesimen untuk mengetahui karaketristik maupun sifat mekanik dari suatu

material (Nee, 1998). Keperluan pengujian geser komposit serat alam, pengujian

geser memerlukan alat uji geser dalam menjalankan aplikasi pengujian. Kegunaan

alat uji geser komposit serat alam adalah mengetahui seberapa besar ketahanan


commit to user

I-2

geser maksimum yang dapat ditahan oleh material komposit serat alam pada

kondisi tegangan efektif dan pembebanan secara berkelanjutan, sehingga

memungkinkan terjadinya displacement pada material yang diujikan (Nee, 1998).

Komposit serat alam merupakan jenis komposit organik, sehingga alat uji geser

komposit serat alam dapat digunakan untuk jenis komposit organik lain dengan

beban pergeseran maksimal sebesar 100 MPa sesuai pada literature Properties

And Performace of Natural-Fibre Composite, Pickering, 2008.

Ketersediaan alat uji geser menjadi tuntutan tersendiri untuk mengetahui

karakteristik dari bahan atau material yang akan diujikan. Saat ini alat uji geser

yang tersedia di lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

adalah berupa universal testing machine di Laboratorium Material Fakultas

Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. Alat uji ini pada dasarnya adalah alat uji

tarik yang kemudian dimodifikasi fungsinya sehingga dapat digunakan sebagai

alat uji geser. Alat uji universal mempunyai besar kapasitas pembebanan hingga

100 ton. Alat uji universal merupakan alat penguji material dengan kekuatan

tinggi seperti halnya logam. Pada pengujian menggunakan material jenis logam

steel 37 dengan batas patah ( Bs ) 370 N/mm2 didapatkan nilai rata-rata pengujian

340 MPa dari 5 kali proses pengujian alat uji universal. Pengujian geser pada

komposit serat alam (natural fiber composite) dapat menggunakan fasilitas alat uji

dengan besar beban atau regangan yang mampu diberikan alat uji universal

(universal testing machine) ini tetapi nilai hasil pengujiannya cenderung tidak

akurat karena kekuatan tarik komposit serat alam jauh lebih kecil dari logam atau

maksimum hanya pada kisaran 100 MPa.

Alat uji geser memiliki beberapa aspek penting dalam pengujian geser.

Aspek keakurasian dan kepresisian yang ditunjukkan oleh hasil pengujian

spesimen hanya diketahui setelah dilakukan beberapa kali pengujian geser

terhadap spesimen. Satu atau beberapa kali pengujian geser spesimen sudah cukup

untuk menunjukkan aspek keakurasian dari alat uji tersebut, tetapi untuk

mendapatkan kepresisian hasil pengujian membutuhkan pengujian yang dilakukan

berulang-ulang. Pengujian yang dilakukan berulang-ulang menunjukkan

kepresisian sehingga aspek keterulangan hasil pengujian alat uji dapat

disimpulkan (Davis, 2004). Dalam perancangan alat uji mekanik, kepresisian alat


commit to user

I-3

merupakan aspek pertama yang harus dipenuhi karena keakurasian alat dapat

diselesaikan relatif lebih mudah, yaitu dengan kalibrasi alat uji. Ketersediaan alat

uji geser komposit serat alam pada Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta di Laboratorium Sistem Kualitas Jurusan Teknik Industri merupakan

penyelesaian perancangan proses pembuatan komposit serat alam yang saat ini

sedang dikembangkan, oleh karena itu alat uji diperlukan sebagai media penguji

komposit tersebut.

Berdasarkan uraian di atas diketahui bahwa perancangan alat uji geser untuk

bahan komposit serat alam sangat diperlukan dalam perkembangan penelitian

komposit serat alam di masa mendatang.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang diuraikan, maka dapat dirumuskan pokok

permasalahan dari tugas akhir ini yaitu ”Bagaimana merancang alat uji geser

untuk bahan komposit serat alam dengan memperhatikan kepresisian alat terhadap

spesimen dan aspek keterulangan hasil pengujian?”.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan utama yang dicapai dari penelitian ini yaitu merancang alat uji geser

untuk bahan komposit serat alam dengan memperhatikan aspek keterulangan hasil

pengujian. Adapun tujuan khusus dari penelitian ini, sebagai berikut:

1. Menentukan konstruksi alat uji geser untuk menunjang aspek keterulangan

hasil pengujian.

2. Melakukan pengujian alat uji geser terhadap karakteristik komposit serat alam

dalam aspek keterulangan hasil pengujian.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang dicapai dalam penelitian ini adalah menghasilkan alat uji

geser dengan memperhatikan aspek keterulangan hasil pengujian terhadap

spesimen.


commit to user

I-4

1.5 BATASAN MASALAH

Batasan-batasan yang digunakan dalam penelitian ini, sebagai berikut:

1. Spesifikasi alat uji terhadap spesimen memenuhi kriteria standarisasi ASTM

D5379/D5379M – 98.

2. Spesimen yang akan diujikan berupa MDF (medium density fiberboard)

dengan geometri panjang spesimen 76 mm, lebar 20 mm dan tebal spesimen

12 mm, tegangan geser maksimum spesimen sebesar 100 MPa disesuaikan

dengan kekuatan tarik maksimum serat alam menurut literatur Pickering,

2008.

3. Beban tegangan lokal terhadap alat uji geser sebesar 4 Hz atau berkisar antara

30 – 33 bar.

1.6 ASUMSI

Asumsi-asumsi yang digunakan dalam penelitian ini, sebagai berikut:

1. Kekuatan geser setiap spesimen diasumsikan sama untuk jenis dan komposisi

bahan yang sama.

2. Perancangan konstruksi tidak mempertimbangkan gesekan, selip antara

spesimen dengan alat uji diasumsikan tidak ada.

3. Kalibrasi alat dilakukan berdasarkan beban akibat gesekan pada kondisi

konstan.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan yang digunakan pada penyusunan laporan tugas akhir,

seperti diuraikan di bawah ini.

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang dan identifikasi masalah

yang diangkat dalam perancangan alat uji geser, perumusan masalah,

tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, penetapan

asumsi-asumsi serta sistematika yang digunakan dalam perancangan

alat uji geser sebagai alat pengujian geser pada bahan komposit serat

alam.


commit to user

I-5


Bab ini memberi penjelasan secara terperinci mengenai teori-teori

yang digunakan sebagai landasan pemecahan masalah serta

memberikan penjelasan secara garis besar metode yang digunakan oleh

penulis sebagai kerangka pemecahan masalah guna mendapatkan

desain rancangan alat uji geser.


Bab ini berisikan gambaran terstruktur tahap-tahap proses pelaksanaan

penelitian dan tahapan pengerjaan pengolahan data yang digambarkan

dalam diagram alir (flow chart).


Bab ini berisikan uraian mengenai data-data penelitian yang digunakan

dalam proses pengolahan data sesuai dengan langkah-langkah

pemecahan masalah yang dikembangkan pada bab sebelumnya.

BAB V ANALISIS & INTERPRETASI HASIL

Bab ini berisi tentang analisis dan interpretasi hasil terhadap

pengumpulan dan pengolahan data yang dilakukan.

BAB VI KESI MPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari analisis pemecahan

masalah maupun hasil pengumpulan data serta saran-saran perbaikan

atas permasalahan yang dibahas.


commit to user

II-1


Bab ini membahas mengenai konsep dan teori yang digunakan dalam

penelitian, sebagai landasan dan dasar pemikiran untuk membahas serta

menganalisa permasalahan yang ada.

2.1 KOMPOSIT SERAT ALAM (COMPOSITE NATURAL FIBER)

Serat alam merupakan hasil dari bahan tanaman berserat yang diproduksi

sebagai hasil dari fotosintesa. Pada sub-bab berikut dibahas mengenai

karakteristik pada komposit serat alam (composite natural fiber), pengujian geser

pada bahan komposit serat alam, dan spesimen pengujian geser pada bahan

komposit serat alam.

2.1.1 Karakteristik Pada Komposit Serat Alam

Composite natural fiber atau komposit serat alam memiliki keuntungan

dibandingkan dengan serat sintetis, seperti mudah didapatkan, berat lebih ringan,

mampu melalui proses manufaktur atau pengolahan secara alami, dan ramah

lingkungan. Komposit serat alam merupakan bahan alternatif baru, mempunyai

kekuatan dan kekakuan yang relatif tinggi dan tidak menyebabkan iritasi pada

kulit. Keuntungan yang lainnya adalah kualitas dapat divariasikan dan memiliki

stabilitas panas yang rendah (Lokantara, 2007).

Karakterisasi bahan komposit menjadi sulit dipahami, karena perkembangan

penelitian bahan alternatif pengganti anorganik yang semakin luas. Hal ini

menyebabkan pengembangan metode pengujian dan teknik yang sudah ada terus

diverifikasi dan dikaji ulang. Faktor kesulitan lain yang timbul dalam pengujian

komposit juga muncul pada saat proses pengujian komposit serat alam karena

keragaman yang melekat dari sifat geometris, fisik, dan mekanis dari jenis serat

yang digunakan (Pickering, 2008).

Pickering (2008), menjelaskan bahwa laporan literatur ilmiah pada sifat

mekanik komposit serat alam memiliki kriteria dan standar nilai yang berbeda-

beda. Hal ini sangat sulit untuk menyajikan dalam satu tabel yang berisi daftar

karakteristik komposit serat alam, karena keanekaragaman serat yang digunakan,

kondisi kelembaban yang berbeda, dan metode pengujian yang berbeda.


commit to user

II-2

Tabel 2.1 Kelebihan dan kekurangan komposit serat alam

Kelebihan Kekurangan

Berat spesifikasi bahan lebih ringan dibandingkan jenis komposit campuran bahan semen (matriks).

Banyaknya variabilitas.

Sumber daya yang dapat diperbarui dengan produksi gas emisi CO2 yang rendah.

Ketahanan produksi air (kelembaban) rendah.

Produksi pengolahan ramah lingkungan. Ketahanan terhadap api rendah.

Tahan pada listrik / tegangan tinggi. Ketegaran bahan rendah.

Pengatur suhu yang bagus dan insulating propertis sederhana.

Adhesi serat dan matriks yang kurang.

Sumber: Pickering, 2008

2.1.2 Pengujian Pada Bahan Komposit Serat Alam

Menurut Pickering (2008), penelitian terhadap material komposit serat alam

telah melampaui metode uji yang ditentukan dalam standar. Literatur untuk

karakterisasi komposit serat alam sebagian besar seperti pada pengujian logam,

kayu, polimers, dan komposit berserat lainnya. Pengetahuan karakteristik

komposit serat alam lebih detail dilakukan pada pengujian mekanik yaitu jenis

pengujian geser yang terurai, sebagai berikut:

1. Pengujian geser (shear tester).

Iosipescu merupakan metode pengujian geser terpopuler. Karakteristik

konfigurasi dan pengujian spesimen ditunjukkan pada gambar 2.1 dan gambar

2.2. Metode uji diuraikan dalam standar ASTM D5379-98 menggunakan

Wyoming Shear Test Fixture yang diaplikasikan pada mesin uji universal.

Tegangan geser rata-rata di seluruh bagian bertakik (V-notch) spesimen

dihitung dengan menggunakan rumusan:

AF

P= ............................................................................................... 2.1

dengan;

F = beban yang diterapkan (N)

A = luasan area (mm2)


commit to user

II-3

Gambar 2.1 Karakteristik konfigurasi pengujian geser Sumber: Pickering, 2008

Gambar 2.2 Konsep dasar pengujian geser komposit

Sumber: Junaidi, 2009

2.1.3 Spesimen Pada Bahan Komposit Serat Alam

Spesimen atau bahan komposit serat alam yang akan diuji ditentukan sesuai

standar masing-masing pengujian. Standar pengujian yang dipakai adalah standar

ASTM (American Society for Testing and Material). ASTM dibentuk pertama

kali pada tahun 1898 oleh sekelompok insinyur dan ilmuwan untuk mengatasi

bahan baku besi pada rel kereta api yang selalu bermasalah. Sekarang ini, ASTM

mempunyai lebih dari 12.000 buah standarisasi. Standar ASTM banyak digunakan

pada negara maju maupun berkembang dalam penelitian akademis maupun

industri (http://id.wikipedia.org, 2010). Contoh spesimen beserta geometri yang

telah mengacu pada standar ASTM D5379-98 sebagai spesimen dalam pengujian

alat uji geser, sebagai berikut:


commit to user

II-4

1. Pengujian geser (shear tester).

Dimensi spesimen uji geser menggunakan standar ASTM D5379-98.

Gambar 2.3 menunjukkan tipe spesimen standar geometri untuk pengujian

geser.

Gambar 2.3 Spesimen uji geser standar ASTM D5379-98 Sumber: ASTM international, 1999

dengan;

L = Panjang spesimen = 76 mm

d1 = Lebar spesimen = 20 mm

d2 = V-notch spesimen = 4 mm

h = Tebal spesimen = as required = 12 mm

w = Lebar takikan dalam = 12 mm

r = radius takikan dalam = 1,3 mm

2.2 ALAT UJI GESER

Sub-bab ini membahas kajian teori tentang alat uji geser pada bahan

komposit serat alam. Pembahasan dimulai dari deskripsi alat uji geser, teknologi

atau konstruksi pada alat uji geser, cara kerja alat uji geser dengan sistem hidrolik,

dan proses pembacaan hasil pengujian geser.

2.2.1 Deskripsi Alat Uji Geser

Alat uji geser merupakan seperangkat peralatan untuk mengetahui seberapa

besar ketahanan geser maksimum yang dapat ditahan oleh material pada kondisi

tegangan efektif dan pembebanan secara berkelanjutan, sehingga memungkinkan

terjadinya displacement pada material yang diujikan (Nee, 1998).


commit to user

II-5

Beberapa jenis proses pengujian geser, salah satunya adalah pengujian

Biaxial Iosipescu dilakukan untuk memilih geometri spesimen yang tepat dan

memuat kondisi untuk pengukuran kekuatan geser searah pada komposit

(Kumosa, 1999). Efek nonlinear diperiksa sehubungan dengan berbagai koefisien

geseran, pemindahan, pemuatan sudut, dan perlengkapan non-linier menggunakan

teknik penghitungan elemen berhingga. Hal ini menunjukkan bahwa efek non-

linear bernilai kecil untuk tegangan yang terjadi pada pusat spesimen standar

Iosipescu, tetapi penting untuk menekankan pendekatan takikan (V-notch)

sedalam 4 mm yang diterapkan dalam metode pengujian geser. Dalam beberapa

kasus, perbedaan signifikan dalam tekanan atau kompresi dihitung untuk koefisien

geseran yang berbeda yang telah diamati (Kumosa, 1999).

Metode pengujian geser diarahkan untuk mengukur karakteristik properti

dari material yang homogen pada tiap tingkat lapisan. Pada proses pengujian

geser, benda uji diberikan takikan berbentuk V-notch (sudut 90o) pada bagian sisi

tepi (ASTM D5379-98) yang bernilai subjektif terhadap pengujian. Disadari

bahwa dikenakannya sudut 90o (V-notch) pada sisi tepi benda uji, menunjukkan

nilai kesalahan atau error yang cukup tinggi dikarenakan proses pengujian

berjalan secara geser melintang. Namun, koreksi nilai perlu diberlakukan karena

orientasi sudut 0o memberikan efek atau pengaruh pada tegangan tekan lokal

(pressure weight).

Dengan demikian, hasil dari diberikannya sudut 90o dapat memberikan nilai

tegangan geser yang rendah dan mungkin juga terlalu tinggi pada proses

pengujian geser (Iosipescu test).

Gambar 2.4 (a) Grafik pengujian geser Iosipescu; (b) Hasil uji geser

Iosipescu dengan takikan sudut 90o

Sumber: Pickering, 2008; ASTM international, 1999


commit to user

II-6

Gambar 2.5 Iosipescu failure and Iosipescu stretching for polymer Sumber: ASTM international, 1999

2.2.2 Teknologi Atau Konstruksi Pada Alat Uji Geser

Terjadinya regangan geser murni merupakan hasil uji dan evaluasi dengan

memantau secara terpisah pembacaan alat ukur dari ketegangan dan kompresi

regangan (Munro, 1990). Keadaan regangan geser murni (seperti yang telah

didefinisikan dari pembacaan ketegangan dari alat pengukur kompresi) dapat

dihasilkan melalui sudut 90o (V-notch) dari proses pengujian geser, tidak melalui

pengujian sudut 0o (spesimen pengujian memiliki permukaan yang halus dan

paralel) (Munro, 1990). Teknologi atau konstruksi pada alat uji geser dijelaskan

pada landasan teori kekuatan bahan (strength of material) dan konstruksi bahan.

Pertimbangan dalam menetukan bahan atau material yang digunakan dalam

perancangan alat uji geser, sebagai berikut:

1. Kekuatan bahan (strength of material).

Dalam perencanaan struktur, semua elemen harus diberikan ukuran

tertentu. Ukuran harus diproporsikan cukup kuat untuk memikul setiap gaya

yang mungkin terjadi. Setiap elemen struktur juga harus cukup kaku sehingga

tidak melengkung atau berubah bentuk berlebihan pada saat struktur

digunakan. Setiap elemen struktur juga tidak boleh terlalu langsing, sehingga

tidak kehilangan kestabilan akibat adanya gaya tekan. Perencananaan struktur

meliputi penentuan proporsi elemen struktur yang memenuhi kekuatan

(strength), kekakuan (stiffness) dan stabilitas (stability) setiap elemen struktur.

Kekuatan material dapat didefinisikan sebagai kesanggupan suatu material

terhadap gaya. Kekuatan material (σ atau τ) dipengaruhi oleh besarnya momen

tahanan (W), tegangan ijin material (σijin atau τijin), dan panjang material (l).


commit to user

II-7

Modulus irisan elastis setiap material berbeda-beda, tergantung dari dimensi

dan geometri penampang melintangnya. Tabel 2.2 menunjukkan beberapa

contoh rumus perhitungan momen inersia (I) dan momen tahanan (W) untuk

beberapa geometri melintang material.

Tabel 2.2 Perhitungan kekuatan material

Profil I (mm4) W (mm3)

2064

44 D

D »p

1032

33 D

D »p

6

3bh

6

3bh

12

4h

6

3h

20)(

64

4444 dD

dD-

»-p

DdD

DdD

10)(

32

4444 -»

-p

12

44 dD -

hdD

6

44 -

Sumber: Strength of Material, 1991

2. Tegangan.

Tegangan didefinisikan sebagai tahanan terhadap gaya-gaya luar. Ini

diukur dalam bentuk gaya per satuan luas (Alfred, 1983). Tegangan diuraikan


commit to user

II-8

menjadi komponen yang tegak lurus dan sejajar dengan arah potongan suatu

penampang.

Dalam praktek teknik, gaya umumnya diberikan dalam satuan pound atau

newton dan luas yang menahan dalam satuan inchi persegi atau millimeter

persegi. Sehingga tegangan dinyatakan dalam pound per inchi persegi yang

disingkat menjadi psi, atau newton per-milimeter persegi (MPa). Besarnya

gaya persatuan luas pada bahan tersebut disebut sebagai tegangan dan lazimnya

ditunjukkan dengan huruf Yunani s (sigma) (Kurniawan, 2000).

a. Tegangan aksial atau normal yaitu tegangan yang gaya-nya bekerja searah

dengan luas penampang benda.

s = ¦ = AFDD

..................................................................................... 2.2

dengan;



b. Tegangan geser adalah intensitas gaya pada suatu titik yang sejajar terhadap

penampang atau sejajar terhadap permukaan yang mengalami tegangan.

t = n = AVDD

..................................................................................... 2.3

dengan;

V = beban geser (N)


Satuan tegangan adalah satuan gaya per satuan luas. Dalam sistem

internasional (SI) satuan tegangan, adalah:

Pa = pascal = Newton/meter2 = N/m2

1 KPa = 1 kilopascal = 103 Pa

1 MPa = 1 megapascal = 106 Pa = 106 N/m2 = 1 N/mm2

Pada batang-batang yang menahan gaya aksial, tegangan yang bekerja pada

potongan yang tegak lurus terhadap sumbu batang adalah tegangan normal

saja, tegangan geser tidak terjadi. Arah potongan ini juga memberikan

tegangan normal maksimum dibandingkan arah-arah potongan lainnya.

Perjanjian tanda disamakan dengan gaya aksial, yaitu positif (+) untuk

tegangan tarik dan negatif (-) untuk tegangan tekan.


commit to user

II-9

3. Regangan.

Regangan adalah perubahan bentuk. Semua bagian bahan yang mengalami

gaya-gaya luar, dan selanjutnya tegangan dalam akan mengalami perubahan

bentuk. Perubahan bentuk total (total deformation) yang dihasilkan oleh suatu

bahan atau benda dinyatakan dengan huruf Yunani d (delta). Jika panjang

adalah L, perubahan bentuk per satuan panjang dinyatakan dengan huruf

Yunani e (epsilon).

Lde = ............................................................................................. 2.4

4. Hukum Hooke (Hooke's Law).

Hampir pada semua material logam, pengujian geser merupakan tahap

awal dalam percobaan terhadap material logam yang diujikan. Hubungan

antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan pergeseran

bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva

pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke yaitu rasio tegangan

(stress) dan regangan (strain) adalah konstan.

Stress: σ = AF

................................................................................ 2.5

dengan;


A = luasan area (m2)

Strain: ε = LLD

.............................................................................. 2.6

dengan;

LD = perubahan panjang (mm)

L = panjang awal (mm)

Hubungan antara stress dan strain dirumuskan:

E = es

......................................................................................... 2.7

Regangan geser dilambangkan γ merupakan tangen θ. Pada grafik tegangan

(sumbu vertikal) versus regangan (sumbu horisontal) di daerah elastis, nilai


commit to user

II-10

tangens adalah selalu konstan, yang pada bahan tertentu nilainya juga sudah

pasti (konstan).

Tangens a = ppes

......................................................................... 2.8

dengan;

σp = tegangan pada batas elastik (N/ mm2)

ep = regangan pada batas elastik (N/ mm2)

2.2.3 Mekanika Fluida (Hidrolik)

Pada sistem kerja alat uji geser, mekanisasi pengerak utama pada alat uji

adalah dengan menggunakan sistem penggerak hidrolik. Kata hidrolik (hidraulik,

hydraulic) berasal dan kata Yunani “hydro” yang berarti “air”. atau “zat cair”

atau “fluida cair”, bermakna semua benda atau zat yang berhubungan dengan

“air”. Didefinisikan sebagai segala sesuatu yang berhubungan dengan air.

Sekarang kita mendefinisikan “hidrolik” sebagai pemindahan, pengaturan, gaya-

gaya dan gerakan-gerakan zat cair (Punarwan, 2005). Jika suatu zat cair dikenakan

tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah

atau berkurang kekuatannya (Archimedes Law).

Menurut Punarwan (2005), penggunaan cairan digunakan sebagai sarana

perpindahan energi. Minyak mineral adalah cairan yang sering digunakan, tetapi

dapat digunakan pula cairan sintetis, seperti air atau emulsi minyak air.

Hidromekanika (mekanika zat alir atau mekanika fluida) dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Hidrostatika adalah mekanika fluida atau zat cair diam (teori kesetimbangan

dalam cairan).

2. Hidrodinamika adalah mekanika fluida yang bergerak (ilmu aliran).

Beberapa sifat khusus sistem penggerak hidrolik, yaitu:

1. Gaya yang tinggi (berupa momen putar) dengan ukuran yang kompak, yaitu

berupa kepadatan tenaga yang tinggi.

2. Penyesuaian gaya otomatis.

3. Dapat bergerak dari keadaan diam meskipun pada beban penuh.

4. Pengubahan (pengendalian atau pengaturan) tanpa tingkatan dan kecepatan,

momen putar (torsi), gaya langkah yang dapat dilakukan dengan mudah.

5. Perlindungan terhadap beban berlebih yang sederhana.


commit to user

II-11

6. Sesuai untuk mengendalikan proses gerakan yang cepat dan untuk gerakan

sangat lambat yang akurat.

7. Penumpukan energi yang relatif sederhana dengan menggunakan gas.

8. Dapat dikombinasikan dengan tranformasi yang tidak terpusat dari energi

hidrolik kembali ke energi mekanik, dapat diperoleh sistem penggerak sentral

yang sederhana sehingga dapat ekonomis.

Barangkali satu kelebihan yang tak dimiliki energi lainnya, bahwa energi

hidrolik adalah salah satu sistem yang paling serbaguna dalam mengubah dan

memindahkan tenaga. Terbukti dari sifat kekakuannya namun mempunyai sifat

kefleksibilitasan.


commit to user

II-12

Tabel 2.3 Perbandingan berbagai sistem energi

No Kriteria Hidrolik Pneumatik Elektrik / Elektronik Mekanik

1. Pembawa energi Oli (secara umum). Udara. Elektron. Poros, batang penghubung, sabuk, roda dll.

2. Perpindahan energi Pipa, selang, tabung, lubang. Pipa, selang, tabung, lubang. Kabel atau bahan yang bersifat konduksi.

Poros, batang penghubung, sabuk, roda dll.

3. Konversi dari dan ke energi mekanik

Pompa, Silinder, Motor Hidrolik. Kompresor, silinder, motor pneumatik (PN)

Generator, baterai, motor listrik (E), magnet, selenoid, motor induksi.

4. Besaran karakter terpenting

Tekanan P (30…400 bar) Debit Q. Tekanan P (sekitar 6 bar) Debit Q. Tegangan (V), Arus (I). Gaya, torsi, putaran, kecepatan.

5. Efisiensi perpindahan energi

Baik sekali atau sempurna, kompak, harga layak dengan teknologi. Operasi sampai 400 bar. Merubah ke gerakan linear sederhana dg silinder.

Baik, terbatas karena tekanan maksimal hanya 6 bar.

Cukup baik, koefien motor listrik 1/10 x dibanding motor hidrolik. Menghudung dan memutus mudah melalui switch.

Baik, Sebab konversi energi tak diperlukan. Keterbatasannya terlihat pada kemampuan pengontrolannya.

6. Keakuratan gerakan Sempurna, sebab oli tidak dapat dikompresi. Cukup baik, sebab udara bersifat kompresibel.

Sangant bervariasi, kadang tinggi kadang rendah.

Baik sekali, disebabkan kaitan antara komponen pasti.

7. Efisiensi Cukup – Baik, kerugian volume dan gesekan selama konversi tergantung pengontrolannya dengan katup-katup.

Baik, sepanjang energi ini tersedia sebagai sumber energi utama.

Baik, disini tak perlu proses konversi. Ada kemungkinan kerugian-kerugian gesekan.

8. Kemampuan untuk dikontrol

Sempurna, dengan katup-katup (dapat ditingkatkan lagi dengan dikombinasikan energi listrik).

Sempurna, dengan katup-katup (dapat ditingkatkan lagi dengan dikombinasikan energi listrik).

Untuk tenaga kecil : sempurna, untuk tenaga besar : cukup-baik. Dg switch, relay, variable resistor dll.

Cukup-Baik, melalui perpindahan roda gigi dan sistem perpindahan mekanisme bertingkat.

9. Pembangkitan gerakan lurus

Sangat mudah, menggunakan silinder. Sangat mudah, menggunakan silinder.

Sedikit lebih rumit, dengan menggunakan motor linear.

Sederhana dengan mekanisme engkol, poros pendek (spindle) dll.

10. Hubungan pemberian sinyal dari sistem hidrolik dengan sistem

Operasi pneumatik dengan katup-katup kontrol arah.

Pengontrolan dengan elektromagnet (solenoid, switch, swit tekanan dll).

Digerakkan atau dilepas dengan pompa, motor hidrolik, silinder, gerakan katup melalui cam dan lintasan.

Sumber: Punarwan, 2005


commit to user

II-13

Menurut Punarwan (2005), alat berat merupakan aplikasi dari hidrolik.

Hidrolik merupakan aplikasi dari mekanika fluida. Mekanika fluida merupakan

aplikasi ilmu fisika. Hukum-hukum fisika yang mengatur fluida cair sederhana

ilmu mekanika benda padat dan lebih sederhana lagi dari sebelumnya

dibandingkan dengan hukum-hukum yang mengatur ilmu-ilmu udara, panas, uap,

gas, elektron, sinar, gelombang, magnet dan sebagainya lebih menguntungkan

mempelajari ilmu mekanika awal. Beberapa hal hidrolik serupa dengan pneumatik

(pneumatics-ilmu yang mempelajari pemanfaatan udara bertekanan untuk

perpindahan energi) terutama pada prinsip kerja dan komponen-komponennya.

Oli bertekanan adalah media pemindah energi yang sehabis dipakai oleh elemen

kerja (silinder atau pompa hidrolik) dikembalikan ke penampung (reservoir atau

tangki), tidak langsung dibuang ke atmosfer seperti udara bekas pada sistem

pneumatik.

Dalam sistem hidrolik, fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya. Zat cair

pada praktiknya memiliki sifat tak dapat dikompresi (incompressible), berbeda

dengan fluidagas yang mudah dikompresi (compressible). Karena fluida yang

digunakan harus bertekanan, kemudian diteruskan ke segala arah secara merata

dengan memberikan arah gerakan yang halus. Ini didukung dengan sifatnya yang

selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya dan tidak dapat dikompresi.

Kemampuan yang diuraikan di atas menghasilkan peningkatan kelipatan yang

besar pada gaya kerjanya.

Kesimpulan sistem hidrolik adalah suatu sistem pemindah tenaga dengan

mempergunakan zat cair atau fluida sebagai media atau perantara. Karena sifat

cairan yang selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya mengalir ke segala

arah dan dapat melewati berbagai ukuran dan bentuk.

Prinsip inilah yang dipergunakan pada alat pengangkat hidrolik. Dengan

membuat perbandingan diameter yang berbeda akan mempengaruhi gaya penekan

dan gaya angkat yang didapatnya. Pada gambar 2.6, bila diameter piston penekan

dibuat lebih kecil dari piston penerima beban atau pengangkat beban akan

memberikan gaya tekan yang ringan tetapi gaya tekan itu kemudian diteruskan

menjadi gaya dorong ke atas yang besar.


commit to user

II-14

Gambar 2.6 Perbandingan gaya pada pengungkit hidrolik Sumber: Punarwan, 2005

Sebagai penggerak pompa hidrolik dapat digunakan motor listrik atau motor

penggerak mula. Setelah oli hidrolik dipompa pada tekanan tertentu, kemudian

disalurkan ke katup kontrol arah yang bertugas mengatur kemana cairan hidrolik

itu dialirkan. Diagram alir sistem hidrolik dapat dilihat pada gambar 2.7.

Urutan aliran dimulai dari pembangkit berupa motor listrik atau motor bakar

yang menggerakkan pompa oli, kemudian pompa oli meningkatkan tekanan oli

yang ditampung pada reservoir. Melalui katup kontrol hidrolik, oli bertekanan

dialirkan ke pemakai berupa elemen kerja silinder atau motor hidrolik yang

mengubah energi hidrolik itu menjadi energi gerak atau mekanis. Urutan

energinya dari motor listrik atau bakar ke silinder hidrolik berturut-turut: energi

listrik atau mekanis – energi hidrolik – energi hidrolik – energi mekanis.

Gambar 2.7 Diagram aliran sistem hidrolik Sumber: Punarwan, 2005

Semakin besar beban yang harus di geser, diangkat, dipreskan atau ditekan

pada tekanan tertentu memerlukan tekanan yang relatif tinggi. Semakin cepat


commit to user

II-15

gerak perpindahan beban, debit (volume yang dihasikan per satuan waktu) pompa

hidrolik harus semakin besar. Dengan kata lain gaya yang dihasilkan tergantung

pada tekanan kerja dan kecepatan gerak perpindahan tergantung pada debit yang

dihasilkan pompa dengan ketentuan ia bekerja pada luas penampang silinder kerja

yang sama (Punarwan, 2005).

Pada sebuah pompa hidrolik lebih dikenal dalam sebuah kesatuan utuh

pompa hidrolik yang digunakan sebagai penggerak yang dikenal sebagai Power

Pack Unit. Power pack unit tersusun dari beberapa bagian, yaitu:

1. Tangki hidrolik (hydraulic tank) adalah sebagai tempat penampung oli dari

sistem. Selain itu juga berfungsi sebagai pendingin oli yang kembali.

2. Pompa hidrolik (hydraulic pump) sebagai pemindah oli dari tangki ke dalam

sistem. Dan bersama komponen lain menimbulkan hydraulic pressure (tenaga

hidrolik).

3. Katup pengendali (control valve) berguna untuk mengarahkan jalannya oli ke

tempat yang diinginkan.

4. Main relieve valve berguna untuk membatasi tekanan maksimum yang

diijinkan dalam hydraulic system, agar sistem sendiri tidak rusak akibat over

pressure.

5. Silinder hidrolik (actuator) adalah sebagai pengubah dari tenaga hidrolik

menjadi tenaga mekanik.

6. Filter digunakan sebagai media penyaring kotoran atau gram yang ikut terbawa

agar tidak ikut bersikulasi kembali.


commit to user

II-16

Gambar 2.8 Power pack unit Sumber: Graco Inc, 1996

Perbandingan sistem hidrolik dengan sistem mekanik, sebagai berikut:

1. Keuntungannya, yaitu:

a. Dapat menyalurkan torsi dan gaya besar.

b. Pencegahan over load tidak sukar.

c. Kontrol gaya pengoperasian mudah dan cepat.

d. Pergantian kecepatan lebih mudah.

e. Getaran halus.

f. Daya tahan lebih lama.

2. Kerugiannya, yaitu:

a. Peka terhadap kebocoran.

b. Peka terhadap perubahan temperatur.

c. Kadang-kadang kecepatan kerja berubah.

d. Kerja sistem salurannya tidak sederhana (kompleks).


commit to user

II-17

Definisi dan perhitungan dalam satuan Internasional (SI) adalah sebuah

massa (diartikan sebagai sekumpulan materi) sebesar 1 kg mengakibatkan gaya

berat sebesar 1 Kp diatas tanah. Menurut sistem satuan SI gaya diberi satuan

Newton (N) (id.wikipedia.org, 2010)

gmF .= ......................................................................................... 2.9

dengan; 1 Kp = 1 kg . 9,81 2sm

= 9,81 2s

mkg

1 N = 1 kg . 1 2s

m = 1

2s

mkg, dengan demikian 1 Kp = 9,81 N. Untuk keperluan

praktisnya, 1 Kp = 10 N

Tekanan, adalah salah satu pengukuran yang penting dalam hidrolik, yang

didefinisikan sebagai gaya per satuan luas.

AF

P = (2cm

N) ........................................................................... 2.10

dengan; 1 bar = 10 2cm

N= 1 2cm

daN; 1 bar = 1,02 2cm

Kp

1 2cmKp

= 0,98 bar Jika digunakan satuan SI untuk gaya (N) dan luas m2, maka kita

dapatkan satuan tekanan dalam Pascal, dimana: 1 Pa = 1 2mm

N

Dibidang hidrolik umumnya tekanan kerja diberi simbul (P) yang

menunjukkan tekanan yang cukup tinggi diatas tekanan atmosfer.

2.2.4 Load Cell

Load cell adalah sebuah transduser gaya yang bekerja berdasarkan prinsip

deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja

(Purwanto, 2004). Sebuah sensor Load cell pada dasarnya adalah sebuah

perangkat listrik atau elektronika (transduser) yang digunakan untuk mengubah

gaya menjadi sinyal listrik (en.wikipedia.org, 2010).

Menurut Hastomo, (2001) load cell merupakan sebuah alat yang dipasang

sebagai alat bantu yang berfungsi sebagai sensor yang mengirimkan data analog

yang kemudian diubah menjadi data digital. Konversi ini tidak terjadi secara

langsung, namun melalui beberapa tahap. Tahapan awal melalui pengaturan


commit to user

II-18

mekanis, perubahan gaya menjadi sebuah sinyal diukur menggunakan alat ukur

bernama strain gauge. Strain gage adalah transduser pasif yang mengubah suatu

pergeseran mekanis menjadi perubahan tahanan. Strain gauge digunakan juga

untuk mengubah gaya yang masuk menjadi sebuah sinyal listrik. Sebuah load cell

biasanya terdiri dari empat regangan dalam sebuah konfigurasi jembatan

wheatstone (Madison, 1989).

Perubahan tahanan ini sebanding dengan regangan yang diberikan dan

diukur dengan sebuah jembatan wheatstone yang dipakai secara khusus.

Sensitivitas sebuah strain gage dijelaskan dengan suatu karakteristik yang disebut

gage factor, yang didefinisikan sebagai perubahan satuan tahanan dibagi

perubahan satuan panjang.

Meskipun strain gauge load cell paling banyak digunakan, ada beberapa

jenis load cell lain yang dapat ditemukan di industri. Dalam aplikasi industri,

hidrolik (hidrostatik) mungkin adalah yang kedua paling banyak digunakan. Pada

alat ini digunakan untuk mengeliminasi terjadinya kesalahan pada beberapa alat

strain gauge load cell.

Penampang load cell untuk beban kerja tekan dihitung dengan persamaan:

σ = AF

............................................................................................ 2.11

σ =e . E .......................................................................................... 2.12

dengan;

σ = Tegangan (N/mm2)

e = Regangan (microstrain)

F = Gaya (N)

A = Luas penampang (mm2)

E = Modulus elastisitas (N/mm2)

Luas penampang load cell (A).

EAF

.e= ; E

FA

.e= .......................................................... 2.13


commit to user

II-19

Gambar 2.9 Load cell untuk beban tekan Sumber: Purwanto, 2004

Penampang load cell dibuat berbentuk cincin dengan maksud selain untuk

memperbesar permukaan load cell juga untuk memudahkan komponen lain

supaya terpasang dalam satu sumbu. Sedangkan lubang ulir M-5 digunakan untuk

menghubungkan load cell dengan choosen plate, agar load cell lebih fleksibel

dipasang pada peralatan uji. Material yang dipilih adalah ASSAB 760, yang

memiliki karakteristik mekanik material, sebagai berikut:

Tensile Strength = 65–80 kg/mm2

Yield Point = 35–45 kg/mm2

Elasticity Modul = 210.103 N/mm

2.2.5 Sistem Kendali Alat Uji Geser

Sistem kendali adalah suatu proses pengaturan atau pengendalian terhadap

satu atau beberapa besaran (variable, parameter) sehingga berada pada suatu

harga atau dalam suatu rangkaian harga (range) tertentu. Komponen-komponen

yang terdapat dalam sistem kontrol lebih mudah digambarkan dalam bentuk blok

diagram (Prasetyo, 2008).

Gambar 2.10 Blok diagram sistem kontrol Sumber: Prasteyo, 2008


commit to user

II-20

Blok diagram pada gambar 2.10 merupakan suatu pernyataan grafis yang

ditujukan untuk menggambarkan sebuah sistem kendali. Fungsi dari komponen-

komponen penyusun blok diagram, yaitu:

1. Input (R(t)),

Input adalah nilai yang diinginkan bagi variabel yang dikontrol selama

pengendalian.

2. Error signal (e(t)),

Selisih antara r(t)-c(t), input dengan output. Merupakan inputan bagi kontroler

dan nilainya harus sekecil mungkin. Error signal menggerakkan kontroler

untuk mendapatkan keluaran pada satu harga yang diinginkan.

3. Kontroler,

Fungsi utama kontroler adalah membandingkan harga yang sebenarnya dari

keluaran (plant) dengan harga yang diinginkan (setting point).

4. Control signal U(t),

Output dari kontroler berfungsi sebagai sinyal pengontrol. Control signal ini

menyebabkan output menjadi sama dengan input.

5. Aktuator,

Komponen yang secara fisik melakukan keinginan kontroler dengan suntikan

energi tertentu.

6. Plant atau proses,

Objek yang dikontrol oleh sistem berupa proses mekanis, elektris, hidrolis,

pneumatic atau kombinasinya.

7. Output (c(t)),

Harga atau nilai yang akan dipertahankan bagi variabel yang dikontrol dan

merupakan harga yang ditunjuk oleh alat pencatat.

8. Error detector.

Merupakan pembanding antara input dengan output yang menghasilkan error

signal.


commit to user

II-21

Sistem kendali dikelompokkan menjadi dua yaitu sistem pengendalian

secara manual dan sistem pengendalian secara otomatis, yaitu:

1. Sistem pengendalian secara manual.

Sistem pengendalian manual masih sering dipakai pada beberapa aplikasi

tertentu. Sistem ini dipakai pada proses yang tidak banyak mengalami

perubahan beban (load). Salah satu contoh pengendalian secara manual adalah

pengendalian manual temperature di sebuah heat exchanger. Load sistem

adalah steam (uap air panas) dimana steam tersebut masuk ke dalam tangki

untuk memindahkan energi panas ke air dingin yang sudah masuk terlebih

dahulu ke dalam tangki. Manusia bertindak sebagai operator untuk membuka

dan menutup valve (kran), perannya cukup penting. Operator berperan untuk

memperbesar atau memperkecil bukaan valve dimana besar kecilnya bukaan

tersebut berpengaruh pada banyaknya steam yang masuk ke dalam tangki.

Jumlah steam yang masuk ke dalam tangki itulah yang mempengaruhi output

dari heat exchanger tersebut, berupa air panas atau uap air saja.

Gambar 2.11 Blok diagram open loop sistem pengendalian manual

pada plant heat exchanger Sumber: Prasteyo, 2008

Sistem pengendalian seperti gambar 2.11 disebut sistem pengendalian open

loop karena loop dari pengontrolan terputus oleh peran manusia yang masih

berada dalam sistem tersebut. Perlu diketahui bahwa sebuah sistem

pengendalian disebut open loop jika perintah koreksi kesalahan masih

dilakukan oleh manusia.


commit to user

II-22

2. Sistem pengendalian secara otomatis

Pengertian sistem pengendalian secara otomatis adalah pengendalian oleh

mesin-mesin atau peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya

dibawah kendali manusia. Sistem ini dilakukan pada sistem kerja closed loop

karena perintah koreksi kesalahan bekerja secara otomatis tanpa adanya

campur tangan manusia.

Gambar 2.12 Sistem kontrol closed loop Sumber: Prasteyo, 2008

Terdapat umpan balik atau feedback pada sistem kontrol closed loop yang

berfungsi mengkoreksi kesalahan dimana tugas untuk mengkoreksi kesalahan

dilakukan oleh kontroler ataupun instrumentasi elektronik lainnya tanpa ada

campur tangan manusia. Hasilnya lebih akurat karena memiliki error detector.

Sistem kendali pada alat uji geser merupakan kendali proses mesin secara

otomatis. Pergerakan silinder hidrolis diatur secara otomatis melalui rangkaian

elektronik dalam control panel yang terdiri dari beberapa push button.

2.3 STATISTIK PENGUJIAN PADA ALAT UJI GESER

Statistik merupakan prosedur-prosedur yang digunakan dalam

pengumpulan, penyajian, analisis, dan penafsiran data. Secara garis besar statistik

dikelompokkan menjadi dua kelompok besar, yaitu statistika deskriptif dan

inferensia statistik. Statistika deskriptif merupakan metode statistik yang

menggunakan keseluruhan data untuk menggambarkan seluruh karakteristik dari

suatu populasi, contohnya adalah sensus. Sedangkan inferensia statistik

melakukan peramalan dan penarikan atas keseluruhan populasi dengan analisis


commit to user

II-23

pengambilan contoh atau sebagian data dari populasi. Penggunaan metode

inferensia statistik digunakan sebagai pemecahan masalah-masalah dalam

penelitian ini yang berkaitan dengan statistik.

2.3.1 Perancangan Eksperimen

Desain eksperimen merupakan langkah-langkah lengkap yang perlu diambil

jauh sebelum eksperimen dilakukan agar supaya data yang semestinya diperlukan

dapat diperoleh sehingga akan membawa kepada analisis objektif dan kesimpulan

yang berlaku untuk persoalan yang sedang dibahas (Sudjana, 1997).

Beberapa istilah atau pengertian yang diketahui dalam desain eksperimen

(Sudjana, 1997; Montgomery, 1997), yaitu:

1. Experimental unit (unit eksperimen).

Objek eksperimen dimana nilai-nilai variabel respon diukur.

2. Variabel respon (effect).

Disebut juga dependent variable atau ukuran performansi, yaitu output yang

ingin diukur dalam eksperimen.

3. Faktor.

Disebut juga independent variable atau variabel bebas, yaitu input yang

nilainya akan diubah-ubah dalam eksperimen.

4. Level (taraf).

Merupakan nilai-nilai atau klasifikasi-klasifikasi dari sebuah faktor. Taraf

(levels) faktor dinyatakan dengan bilangan 1, 2, 3 dan seterusnya. Misalkan

dalam sebuah penelitian terdapat faktor-faktor :

a = jenis kelamin

b = cara mengajar

Selanjutnya taraf untuk faktor a adalah 1 menyatakan laki-laki, 2 menyatakan

perempuan (a1, a2). Bila cara mengajar ada tiga, maka dituliskan dengan b1, b2,

dan b3.

5. Treatment (perlakuan).

Sekumpulan kondisi eksperimen yang akan digunakan terhadap unit

eksperimen dalam ruang lingkup desain yang dipilih. Perlakuan merupakan

kombinasi level-level dari seluruh faktor yang diuji dalam eksperimen.


commit to user

II-24

6. Replikasi.

Pengulangan eksperimen dasar yang bertujuan untuk menghasilkan taksiran

yang lebih akurat terhadap efek rata-rata suatu faktor ataupun terhadap

kekeliruan eksperimen.

7. Faktor pembatas atau blok (Restrictions).

Sering disebut juga sebagai variabel kontrol (dalam Statistik Multivariat).

Faktor yang mempengaruhi variabel respon tetapi tidak ingin diuji

pengaruhnya oleh eksperimenter karena tidak termasuk ke dalam tujuan studi.

8. Randomisasi.

Cara mengacak unit-unit eksperimen untuk dialokasikan pada eksperimen.

Metode randomisasi yang dipakai dan cara mengkombinasikan level-level dari

fakor yang berbeda menentukan jenis disain eksperimen yang akan terbentuk.

9. Kekeliruan eksperimen.

Merupakan kegagalan daripada dua unit eksperimen identik yang dikenai

perlakuan untuk memberi hasil yang sama.

Langkah-langkah setiap proyek eksperimen secara garis besar terdiri tiga

tahapan, yaitu planning phase, design phase dan analysis phase. (Hicks, 1993).

a. Planning phase.

Tahapan dalam planning phase, adalah:

1. Membuat problem statement sejelas-jelasnya.

2. Menentukan variabel bebas (dependent variables), yaitu efek yang ingin

diukur, sering disebut sebagai kriteria atau ukuran performansi.

3. Menentukan independent variables.

4. Menentukan level-level yang akan diuji kemudian menentukan sifatnya,

yaitu:

a. Kualitatif atau kuantitatif?

b. Fixed atau random?

5. Tentukan cara bagaimana level-level dari beberapa faktor akan

dikombinasikan (khusus untuk eksperimen dua faktor atau lebih).

b. Design phase.

Tahapan dalam design phase, adalah:

1. Menentukan jumlah observasi yang diambil.


commit to user

II-25

2. Menentukan urutan eksperimen (urutan pengambilan data).

3. Menentukan metode randomisasi.

4. Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon.

5. Menentukan hipotesis yang akan diuji.

c. Analysis phase.

Tahapan dalam analysis phase, adalah:

1. Pengumpulan dan pemrosesan data.

2. Menghitung nilai statistik-statistik uji yang dipakai.

3. Menginterpretasikan hasil eksperimen.

Adapun tahap-tahap dalam pengolahan data hasil eksperimen meliputi uji

krakteristik data, uji ANOVA dan uji pembanding ganda.

1. Uji Karakteristik Data

Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisa data eksperimen,

maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan uji karakteristik

data berupa uji kenormalan, homogenitas variansi, dan independensi, terhadap

data hasil eksperimen.

a. Uji normalitas.

Uji normalitas adalah uji untuk mengukur apakah data memiliki

distribusi normal sehingga dipakai dalam statistik parametrik (statistik

inferensial). Ada beberapa metode yang digunakan untuk menguji pola

distribusi. Dua diantaranya adalah metode statistik Chi Squared dan

Kolmogorov-Smimov. Namun uji Chi-squared tidak cocok digunakan untuk

menentukan pola distribusi dari data yang berjumlah kecil. Hal ini dikarenakan

terjadinya kesulitan atau kesalahan dalam penentuan interval pada data jumlah

kecil. Akibatnya adalah terjadinya kesalahan pengelompokan, selanjutnya ini

menyebabkan uji Chi-squared ini tidak sensitif dalam penolakan atau

penerimaan temadap H0 (Tjahyanto, 2008).

Konsep dasar dari uji normalitas Kolmogorov Smirnov adalah dengan

membandingkan distribusi data (yang akan diuji normalitasnya) terhadap

distribusi normal baku. Distribusi normal baku adalah data yang telah

ditransformasikan ke dalam bentuk Z-Score dan diasumsikan normal. Jadi


commit to user

II-26

sebenarnya uji Kolmogorov Smirnov adalah uji beda antara data yang diuji

normalitasnya dengan data normal baku (Konsultan Statistik, 2009).

Uji Kolmogorov-Smirnov ini dilakukan pada tiap threatment atau

perlakuan, dimana pada tiap perlakuan terdiri dari n buah data (replikasi).

Persyaratan dalam melakukan uji Kolmogorov-Smirnov (Cahyono, 2006)

sebagai berikut:

1. Data berskala interval atau ratio (kuantitatif).

2. Data tunggal atau belum dikelompokkan pada tabel distribusi frekuensi.

3. Dapat digunakan untuk n besar maupun n kecil.

Langkah - langkah uji Kolmogorov-Smirnov (Sudjana, 2005) yaitu:

1. Urutkan data dari yang terkecil sampai terbesar.

2. Hitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut.

n

x

x

n

ii ÷÷ø

öççè

æ

=å=1

..................................................................................... 2.14

( )

1

2

2

-

-=

åån

n

xx

s

ii

.............................................................. 2.15

dengan;

xi = data ke-i

n = banyaknya data

3. Transformasikan data tersebut menjadi nilai baku ( z ).

( ) sxxz ii /-= ........................................................................ 2.16

dengan;

xi = data ke-i

x = rata-rata

s = standar deviasi

4. Berdasarkan nilai baku ( z ), tentukan nilai probabilitasnya P( z )

berdasarkan sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan.

Gunakan tabel standar luas wilayah di bawah kurva normal.

5. Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus, sebagai

berikut:


commit to user

II-27

nixP i /)( = .................................................................................... 2.17

dengan;

i = data ke-

n = jumlah data

6. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(z) dan P(x) yaitu:

maks | P(z) - P(x)| , sebagai nilai L hitung.

Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam n kali

replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah:

H0 : Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal

H1 : Sampel data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi

normal

7. Memilih taraf nyata a, dengan wilayah kritik Lhitung > La(n). Apabila nilai

Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa data observasi berasal

dari populasi yang berdistribusi normal.

b. Uji Homogenitas

Uji homogenitas bertujuan menguji apakah variansi error dari tiap level

atau perlakuan bernilai sama. Alat uji yang sering dipakai adalah uji Bartlett.

Namun uji Bartlett dapat dilakukan setelah uji normalitas terlampaui.

Menghindari kesulitan dalam urutan proses pengolahan, maka alat uji yang

dipilih adalah uji Levene Test. Uji Levene dilakukan dengan menggunakan

analisis ragam terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam

sampel dengan rata-rata sampel yang bersangkutan (Permana, 2008).

Prosedur uji homogenitas Levene (Wijaya, 2000), sebagai berikut:

1. Kelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji.

2. Hitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya pada tiap

level.

3. Hitung nilai-nilai berikut ini:

a. Faktor koreksin

xFK i

2)()( å= ………………………………………2.18

dengan;

xi = data hasil pengamatan

i = 1, 2, . . ., n (n banyaknya data)


commit to user

II-28

b. SS faktor = ( )

FKk

xi -÷÷

ø

ö

çç

è

æ å 2

………………………………………... 2.19

dengan;

k = banyaknya data pada tiap level

c. SS total = ( ) FKyi -å 2 …………………………………………... 2.20

dengan;

yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan rata-ratanya untuk

tiap level

d. SS error = faktortotal SSSS - ………………………………………….. 2.21

Nilai-nilai hasil perhitungan di atas dapat dirangkum dalam sebuah daftar

analisis ragam sebagaimana tabel 2.4 berikut ini.

Tabel 2.4 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas

Sumber

Keragaman df SS MS F

Faktor F SS(Faktor) SS(Faktor)/ Df error

faktor

MS

MS

Error n-1-f SSe SSe / Df

Total n-1 SStotal

Sumber: Wijaya, 2000

1. Hipotesis yang diajukan adalah :

H0: 26

25

24

23

22

21 ssssss =====

H1: Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama.

2. Memilih taraf nyata α.

3. Wilayah kritik: F > F α (v1 ; v2)

c. Uji independensi

Salah satu upaya mencapai sifat independen dengan melakukan

pengacakan terhadap observasi. Namun demikian, jika masalah acak ini

diragukan maka dilakukan pengujian dengan cara memplot residual versus

urutan pengambilan observasinya. Hasil plot ini memperlihatkan ada tidaknya

pola tertentu. Jika ada pola tertentu, berarti ada korelasi antar residual atau


commit to user

II-29

error tidak independen. Apabila hal tersebut terjadi, berarti pengacakan urutan

eksperimen tidak benar atau eksperimen tidak terurut secara acak (Hicks,

1993).

2.4 PENELITIAN PENUNJANG

Sebagai penunjang suatu perancangan alat, diperlukan penelitian terdahulu

sebagai acuan referensi. Metode atau langkah pengujian, alat uji yang dipakai, dan

bahan spesimen yang diuji. Metode pengujian geser standar bahan komposit

dengan metode lekukkan V-notch (90o) pada balok benda uji merupakan

penelitian awal dari Iosipescu, 1967 yang kemudian menjadi acuan dalam

standarisasi ASTM D5379-93 yang selanjutnya disempurnakan pada ASTM

D5379-98.

Pada tahun 1967, Iosipescu mengeluarkan metode untuk menguji kekuatan

geser untuk material logam. Proses pengujian menggunakan metode Shear

Iosipescu sesuai dengan nama peneliti yang menerapkan pertama kali proses

pengujian. Pada spesimen bahan uji, terdapat dua takik (V-notch) bersudut 90o

(mirror atas bawah) pada sisi bagian tepi dari spesimen dengan tujuan untuk

memudahkan terjadinya proses deformasi yang terjadi hanya pada satu titik atau

garis. Desain alat uji dibuat asimetri dengan tujuan memudahkan proses pengujian

dan untuk membedakan antara head penekan spesimen dan base penahan

spesimen.

Gambar 2.13 Pengujian geser Iosipescu Sumber: Hui, 2000


commit to user

II-30

Besar gaya yang bekerja secara berlawanan, besarnya P (P1 dan P2) vertikal

sama dengan besarnya P (P1 dan P2) horizontal sehingga akan dihasilkan besaran

sxy konstan atau tetap selama proses penekanan benda uji (T). Kedalaman setiap

kedudukan setara dengan seperempat dari tinggi total. Fixture uji geser tersusun

dari dua buah bagian identik yang antisymmetrically penempatannya terhadap

spesimen dan dikenakan pada bagian antara kepala mesin uji dengan spesimen

benda uji (gambar 2.14). Penekanan ke arah bawah atau penarikan beban,

tegangan geser yang seragam dikenakan atau ditujukan pada bagian yang berlekuk

atau paling kritis, dari spesimen. Tegangan geser murni diverifikasi dengan

metode dari fotoelastisitas.

Gambar 2.14 Pengujian geser Wyoming Sumber: Hui, 2000

Walrath, D.E dan Adams (1983) memaparkan versi menurut mereka hasil

dari uji geser Iosipescu untuk material berbahan komposit. Pada bagian yang

bergerak pada fixture, terpasang bearing post (bearing bertipe linear motion)

untuk menjaga kestabilan pergerakan pada saat pengujian (gambar. 2.14). Akibat

dari pemakaian bearing post tadi adalah tidak mempertahankan dua bagian fixture

yang antisymmetry. Jadi, antisymmetry dari dua bagian tidak dipertahankan. Versi

ini kemudian diadopsi sebagai metode standar pengujian geser untuk bahan

komposit dengan menggunakan metode V-notched beam. Versi ini juga kemudian

diadopsi sebagai ASTM pada standarisasi internasional. Interaksi hasil pengujian

antara spesimen dan tes fixture kemudian diselidiki oleh Odom dan kawan-kawan

dimana mereka mengidentifikasi tiga masalah pada pengujian. Identifikasi

pertama pada fixture tidak mampu digunakan atau memuat spesimen yang


commit to user

II-31

asimetris. Identifikasi yang kedua spesimen mengalami puntiran dan pelenturan

selama proses pengujian dan identifikasi yang ketiga adalah pada dua bagian

dimungkinkan fixture mengalami pergeseran atau tidak sejajar (missalign) selama

pengujian

Ifju, P.G (1994) juga mengeluarkan pendapat bahwa Wyoming uji geser

tidak menghasilkan tegangan geser murni sebagaimana dibuktikan oleh adanya

strain normal pada bagian yang kritis dari spesimen.

Gambar 2.15 Pengujian geser Idaho

Sumber: Hui, 2000

Conant dan Odom (1994) menemukan bahwa ketidakstabilan lateral

spesimen adalah efek penyebab utama yang tidak diinginkan dalam pelaksanaan

uji geser Wyoming (gambar 2.14). Setelah serangkaian pengujian menggunakan

prototipe alat uji geser, para penulis ini merancang fixture uji geser Idaho (gambar

2.15). Pertama, memulihkan antisymmetry pada dua bagian dari fixture seperti

yang ditentukan pada gambar 2.14. Kemudian mereka menggunakan dua batang

fixture sebagai guide untuk membatasi fixture supaya bergerak dan memindahkan

hanya sepanjang batang. Batang bergeser menyesuaikan linier atau arah bantalan

yang bisa diperketat untuk mendapatkan zero-play untuk mencegah arah

pengujian keluar dari arah atau linear pengujian, kemungkinan pergeseran arah

atau linear pengujian dikarenakan struktur spesimen yang terdiri dari bahan


commit to user

II-32

nonhomogen seperti kayu, lem, kertas dsb. Beban geser murni, sebuah spesimen

pengujian mengalami deformasi geser jika susunan spesimen isotropik atau

deformasi geser bertambah melebihi normal jika susunan spesimen anisotropik.

Kesimpulannya penekanan horizontal diinduksi melalui batang panduan (gambar

2.15) dan ditujukan pada bagian paling kritis dari spesimen.

Gambar 2.16 Pengujian geser FPL

Sumber: Hui, 2000

Liu dan kawan-kawan (1999) kemudian merancang FPL fixture Pengujian

geser (gambar 2.16), bagian konvensional terdiri dari bagian kanan atas dan

bagian kiri bawah. Pada bagian kanan bawah dan bagian kiri atas adalah dua blok

pengendalian saat proses pengujian dilakukan. Blok ini dirancang sebagai

panduan dan arah menuju proses pengujian secara konvensional, kedua bagian

dipasang batang yang mampu bergerak dengan menggunakan bantalan luncur

sebagai media penggeraknya. Blok atas kiri merupakan bagian yang fix yang

digunakan sebagai orientasi menuju bagian kiri bawah oleh dua batang vertikal

dan untuk menuju bagian kanan atas oleh dua batang yang berkedudukan secara

horizontal. Blok kanan bawah dipasang bersamaan dengan dua bagian yang

dipasang sebelumnya. Desain FPL fixture mengatasi kendala dalam uji geser

Idaho dan mempunyai fungsi sama dengan fixture Iosipescu, kecuali bahwa FPL

fixture tidak terjadi twist (perputaran atau pembengkokan) atau misalign untuk

spesimen dari bahan kayu atau bahan orthotropik lainnya.


commit to user

III-1


Pada bab ini diuraikan secara sistematis mengenai langkah-langkah yang

dilakukan dalam perancangan alat uji geser untuk bahan komposit serat alam.

Sistematika menunjukkan bahwa hasil dari tiap tahapan menjadi masukan pada

tahap berikutnya. Flowchart metodologi penelitian dapat dilihat pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Metodologi penelitian


commit to user

III-2

3.1 IDENTIFIKASI MASALAH

Berdasarkan latar belakang di atas maka perumusan masalahnya adalah

bagaimana merancang alat uji geser untuk pengujian material berbahan komposit

serat alam, agar diperoleh spesifikasi ukuran dimensi alat yang dapat dioperasikan

dilingkungan Laboratorium Pengendalian Kualitas Teknik Industri Universitas

Sebelas Maret Surakarta. Pada tahap ini diawali dengan studi literatur, studi

lapangan, penentuan tujuan penelitian dan menentukan manfaat penelitian.

Langkah-langkah yang ada pada tahap identifikasi masalah tersebut dijelaskan

pada sub bab berikut ini.

3.1.1 Studi Pustaka

Studi pustaka dilakukan untuk mendukung proses identifikasi masalah pada

penelitian ini, yaitu merupakan perancangan alat uji geser untuk bahan spesimen

komposit serat alam dengan memperhatikan aspek keterulangan hasil pengujian.

Studi pustaka dilakukan untuk memperoleh informasi pendukung yang diperlukan

dalam penyusunan laporan penelitian, yakni mempelajari literatur standarisasi

pengujian geser untuk bahan komposit serat alam (ASTM D5379-98), literatur

tentang alat uji geser, penelitian penunjang dan semua pelajaran yang berkaitan

dengan masalah konsep pengujian geser sesuai standar yang telah dipilih dan

disesuaikan. Pencarian informasi ini dilakukan dengan melalui internet,

perpustakaan, sehingga diperoleh referensi yang digunakan untuk mendukung

pembahasan perancangan ini.

3.1.2 Studi Lapangan

Penelitian dilakukan mulai bulan april – agustus 2010. Penelitian dilakukan

di workshop tempat pembuatan alat uji geser dan di Laboratorium Material Teknik

Mesin Universitas Sebelas Maret yang digunakan untuk mengetahui dan

mempelajari proses pengujian terhadap material melalui peragaan alat uji

universal. Metode untuk mendapatkan data dilakukan dengan pengamatan

langsung dan wawancara kepada penanggung jawab laboratorium material selaku

pengguna alat uji universal. Setelah dilakukan penelitian, metode atau proses

pengujian material diadaptasi untuk kemudian diterapkan dalam proses

perancangan alat yang akan dibuatsehingga diharapkan dapat diaplikasikan sesuai

alat uji standar menurut ASTM.


commit to user

III-3

3.1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ditetapkan agar penelitian yang dilakukan dapat

menjawab dan menyelesaikan rumusan masalah yang dihadapi. Adapun tujuan

penelitian yang ditetapkan dari hasil perumusan masalah adalah menentukan

konstruksi alat uji geser untuk menunjang terciptanya aspek keterulangan hasil

pengujian dan melakukan pengujian alat uji geser terhadap karakteristik komposit

serat alam dalam aspek keterulangan hasil pengujian.

3.1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah menghasilkan

alat uji geser dengan memperhatikan aspek keterulangan hasil pengujian terhadap

spesimen.

3.2 TAHAP PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Pada tahap ini dilakukan pengumpulan dan pengolahan data yang digunakan

untuk perancangan alat uji geser untuk bahan spesimen komposit serat alam

dengan aspek keterulangan hasil pengujian yang dijelaskan pada sub bab berikut

ini.

3.2.1 Pengujian Geser ASTM D5379-98

Data pengujian geser sesuai standar ASTM D5379-98 berupa prinsip kerja

dan standar spesimen yang digunakan dalam pengujian. Pada tahap ini telihat jelas

proses standar yang harus dilakukan dalam pengujian geser dan struktur material

komposit serat alam yang dipilih sebagai spesimen uji geser beserta standar

geometrinya.

3.2.2 Identifikasi Alat Uji Geser

Tahap identifikasi alat uji geser ini dilakukan melalui pengumpulan data

yang digunakan untuk perancangan alat uji geser pada material berbahan dasar

komposit serat alam. Data yang dikumpulkan pada penelitian ini adalah

identifikasi alat uji geser, kebutuhan perancangan alat uji geser menurut

kebutuhan pengguna (user) dan keperluan sesuai standar ASTM D5379-98 yang

kemudian memunculkan parameter-parameter rancangan alat uji geser. Langkah-

langkah yang ada pada proses pengumpulan dan pengolahan data dijelaskan pada

sub bab berikut ini.


commit to user

III-4

1. Identifikasi kebutuhan pengguna alat uji geser (user).

Tahap identifikasi kebutuhan pengguna alat uji dilakukan untuk menarik

interpretasi kebutuhan pengguna alat uji geser (user) yang nantinya

digunakan sebagai dasar perancangan alat uji geser, sehingga konsep dan

rancangan alat uji geser mampu memenuhi kebutuhan pengguna.

2. Identifikasi keperluan sesuai standar ASTM D5379-98.

Tahap identifkasi keperluan sesuai standar ASTM D5379-98 diberlakukan

sebagai acuan dan penetapan standar yang diterapkan pada perancangan alat

uji geser. Penetapan standar yang sesuai diperlukan karena proses pengujian

geser standar telah ada dan ditetapkan melalui ASTM D5379-98 tetang

standar pengujian geser. Diharapkan hasil keperluan yang terpenuhi mampu

mendekati standar yang ditetapkan.

3. Fishbone diagram alat uji geser.

Tahapan fishbone diagram ini diuraikan faktor-faktor yang menyusun

kebutuhan perancangan alat uji geser yang digambarkan dan diuraikan

melalui diagram fishbone sehingga diketahui beberapa faktor pendukung

dalam perancangan alat uji geser.

3.2.3 Konsep Rancangan Alat Uji Geser

Pada tahapan konsep rancangan ini memberikan gambaran awal mengenai

alat yang akan dibuat dan bagaimana mekanisme kerja dengan

mempertimbangkan kesesuaian operator atau mekanik yang akan

menggunakannya. Gambaran secara garis besar alat uji geser yang akan dibuat

mempermudah perhitungan teknik dalam menentukan konstruksi awal alat,

memberikan bentuk awal dari alat dan penentuan peletakan komponen-komponen

penyusun alat.

3.2.4 Bill of Materials Alat Uji Geser

Tahapan perancangan alat uji geser menyesuaikan dengan spesimen benda

uji berbahan dasar komposit serat alam yang ditentukan sebelumnya. Mengacu

pada standar rancangan yang telah ada (ASTM D5379-98), perancangan alat uji

geser meliputi dimensi alat, spesifikasi alat dan bill of material (BOM) alat uji

geser.


commit to user

III-5

3.3 PERANCANGAN ALAT UJI GESER

Perancangan alat uji geser merupakan kelanjutan dari tahap sebelumnya,

terutama penurunan dari BOM. Pada tahap ini berisi mengenai pemilihan

komponen yang memerlukan perhitungan konstruksi.

3.3.1 Mekanika Struktur Rancangan Alat Uji Geser

Sub-bab ini berisi perhitungan kekuatan dan konstruksi maupun struktur

rancangan alat uji geser sebagai syarat alat uji geser yang memenuhi aspek

keterulangan hasil pengujian.

3.3.2 Elemen Penggerak Alat Uji Geser

Elemen penggerak merupakan elemen penting dalam perancangan alat uji

geser. Perhitungan elemen penggerak alat uji geser dan penentuan kapasitas

tenaga dari hidrolik power pack yang didasari atas spesimen komposit serat alam

sebagai penentu perhitungan dan konstruksi pemilihan hidrolik power pack.

3.3.3 Rangkaian Pengendali Alat Uji Geser

Rangkaian pengendali dan wiring diagram elektrik sebagai pengendali

keseluruhan proses dan rancangan alat uji geser dijelaskan lebih detail dan

sederhana pada bab ini.

3.3.4 Running Test Alat Uji Geser

Pada tahap running test, dilakukan dengan tujuan alat dapat bergerak dan

melakukan proses pengujian tanpa mengalami pembebanan. Alat uji geser

dirancang dan dibuat dalam keadaan baru, sehingga pergerakan tiap part alat uji

belum maksimal karena terjadi gaya gesekan dengan part lainnya. Proses

pelumasan diperlukan dalam tahap running test alat uji supaya alat uji dapat

bergerak secara halus dan stabil dalam proses pengujian.

3.3.5 Kalibrasi Alat Uji Geser

Kalibrasi alat uji geser dilakukan setelah rancangan dan konstruksi alat uji

geser dapat dioperasikan tanpa mengalami pembebanan pada saat pergerakan.

Kalibrasi alat uji geser dilakukan dengan cara melakukan setting ulang (zero

offset) pada sensor berat menggunakan timbangan presisi dengan beban

timbangan minimum 10 % dari kapasitas maksimum baca sensor berat.


commit to user

III-6

3.4 PENGUJIAN DATA HASIL PENGUJIAN GESER

Proses akuisisi data dilakukan pada spesimen yang telah diuji melalui alat

uji geser. Data yang diperoleh dan dilakukan pengolahan data adalah beban

maksimal (load max) dan kekuatan geser (shear strength) yang dapat ditahan oleh

spesimen. Pengujian spesimen diulang hingga memenuhi aspek keterulangan hasil

pengujian jika belum memenuhi maka dilakukan kalibrasi ulang. Pengolahan data

hasil pengujian menggunakan uji homogenitas data.

3.5 ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Pada tahap ini dilakukan analisis dan interpretasi hasil terhadap

pengumpulan dan pengolahan data sebelumnya. Meliputi analisis perancangan

alat uji geser dan hasil pengujian yang diperlihatkan alat setelah proses pengujian

terhadap spesimen komposit serat alam dilakukan.

3.6 KESIMPULAN RANCANGAN ALAT UJI GESER

Pada tahap ini akan membahas kesimpulan dari hasi pengolahan data

dengan memperhatikan tujuan yang ingin dicapai dari penelitian dan kemudian

memberikan saran perbaikan yang mungkin dilakukan untuk penelitian

selanjutnya.


commit to user

IV-1


Pada bab ini berisi tentang keseluruhan tahapan pengumpulan dan

pengolahan data yang dilakukan dalam penelitian. Bagian pertama membahas

proses pengumpulan data. Bagian kedua membahas proses pengolahan data. Pada

bagian ketiga membahas mengenai kinerja dan performansi alat uji geser yang

dirancang. Keseluruhan proses dilakukan sebagai dasar dalam memberikan

analisis dan interpretasi hasil terhadap penyelesaian permasalahan yang dihadapi.

4.1 PENGUMPULAN DATA

Pengumpulan data bertujuan untuk memperoleh informasi awal untuk

pengukuran geometri dan konstruksi awal perancangan alat uji geser sesuai

standar yang ditentukan. Pengumpulan data yang dilakukan terdiri dari

pengumpulan data pengujian geser sesuai standar ASTM D5379-98, identifikasi

kebutuhan alat uji geser, konsep perancangan alat uji geser, dan bill of materials

alat uji geser.

4.1.1 Pengujian Geser ASTM D5379-98

Proses pengujian geser alat uji geser disesuaikan standar ASTM D5379-98

yang pada penjelasan awal berupa prinsip kerja dan standar spesimen yang

digunakan dalam pengujian geser.

1. Prinsip kerja pengujian geser ASTM D5379-98.

Material yang akan diujikan terpasang pada fixture uji geser dengan posisi

takikan (V-notch 90o) berada ditengah-tengah garis aksi pembebanan melalui

sebuah alat (alignment pin) yang berfungsi menjaga kelurusan arah

pembebanan dengan tetap merujuk pada pergerakan melintang fixture alat uji

geser. Kemudian sisi kepala bagian fixture ini dikompresi oleh sebuah mesin

uji, sementara besar beban terus dipantau untuk mengetahui besar beban

maksimal yang dihasilkan melalui indikator beban. Deformasi spesimen relatif

bergerak diantara dua bagian fixture yang dikenai pembebanan.

Dengan menempatkan dua buah strain gauge (diorientasikan bersudut 45o

terhadap arah pembebanan) di tengah-tengah spesimen sepanjang sumbu


commit to user

IV-2

pembebanan (diusahakan agar strain gauge mempunyai jarak dengan takikan)

sehingga responsi geser material dapat terukur. Konsep desain alat uji geser

sesuai standar ASTM D5379-98 dapat dilihat pada gambar 4.1. Data yang bisa

dperoleh dari standar pengujian geser ASTM D5379-98 adalah dimensi

spesimen yang diuji pada alat tersebut. Untuk dimensi spesimen dapat dilihat

pada gambar 4.2.

Gambar 4.1 Konsep desain pengujian geser sesuai ASTM D5379-98 Sumber: ASTM international, 1999

Gambar 4.2 Spesimen uji geser standar ASTM D5379–98 Sumber: ASTM international, 1999

dengan;

L = Panjang spesimen = 76 mm

d1 = Lebar spesimen = 20 mm

d2 = V-notch spesimen = 4 mm

h = Tebal spesimen = as required = 12 mm

w = Lebar takikan dalam = 12 mm

r = radius takikan dalam = 1.3 mm


commit to user

IV-3

4.1.2 Identifikasi Alat Uji Geser

Mengidentifikasi dan menganalisis keperluan komponen alat merupakan

pekerjaan yang mengacu pada hasil dalam suatu perencanaan produk yang

menghasilkan produk lengkap dengan analisa produk. Prinsip dasar pengadaan

alat adalah membantu mengidentifikasi produk dengan menerapkan sistem

pengujian berkala dengan penerapan sesuai standar dan acuan yang dijadikan

fungsi dari alat. Identifikasi alat uji geser dibagi menjadi dua, yaitu identifikasi

kebutuhan terhadap pengguna (user) alat uji geser dan identifikasi kebutuhan

sesuai standar ASTM D5379-98.

1. Identifikasi kebutuhan alat terhadap pengguna (user).

Proses pengumpulan data awal perancangan alat uji geser didapatkan

melalui wawancara dengan pengguna alat uji dengan bantuan penulis dalam

melakukan pencatatan. Hasil wawancara ini dianggap mewakili keinginan

pengguna. Wawancara dilakukan terhadap Ketua Jurusan Teknik Industri

Universitas Sebelas Maret selaku penanggung jawab laboratorium pengendali

kualitas yang nantinya akan menggunakan alat uji geser dalam praktikum

pengendalian kualitas. Berikut merupakan pertanyaan yang digunakan untuk

mengidentifikasi kebutuhan alat uji geser dalam praktikum pengendalian

kualitas di Fakultas Teknik Industri Universitas Sebelas Maret, yaitu:

a. Bagaimana cara untuk menguji produk yang dihasilkan oleh praktikan

dalam praktikum uji material komposit serat alam di Laboratorium

Pengendalian Kualitas di Fakultas Teknik Industri Universitas Sebelas

Maret?

b. Bagaimana alat uji dirancang supaya mampu melakukan pengujian material

komposit serat alam di berbagai tempat?

c. Kesulitan apa yang dialami pengguna pada saat melakukan pengujian

material komposit serat alam?

Hasil wawancara terhadap pengguna alat uji geser mengenai kebutuhan

alat uji geser dalam praktikum pengendalian kualitas di Fakultas Teknik

Industri Universitas Sebelas Maret dapat dilihat pada tabel 4.1.


commit to user

IV-4

Tabel 4.1 Data hasil wawancara dengan pengguna alat uji geser

No Tingkat kepentingan

1. 100%

2. 40%

3. 70%Alat uji geser dari segi pengoperasian, alat uji mudah dan aman pada saat digunakan untuk menguji produk.

Kebutuhan pengguna

Laboratorium jurusan Teknik Industri, belum mempunyai alat uji untuk menguji kualitas produk yang dihasilkan oleh mahasiswa pada praktikum pengendalian kualitas.

Rangkaian alat uji dibuat seminimal mungkin dan dapat dipindahkan penempatan pengujiannya.

Tahapan wawancara juga dilakukan untuk mengetahui harapan pengguna

yang selanjutnya dijadikan bahan dasar pertimbangan dalam menentukan

rancangan alat uji geser. Tabel 4.2 menunjukkan pernyataan harapan pengguna.

Tabel 4.2 Harapan pengguna alat uji geser

No Faktor kebutuhan Harapan pengguna alat uji geser Tingkat kepentingan

Alat uji mampu beroperasi secara stabil atau halus dan kontinu disetiap kali pembebanan terhadap spesimen.

10%

Beban maksimal yang dihasilkan unit penggerak sebesar 3 ton.

5%

Dengan area pengujian yang terbatas, diharapkan peletakan dari alat uji geser bisa memaksimalkan area pengujian yang ada dan tidak mengganggu proses aktivitas lain di laboratorium.

5%

Bentuk dari rancangan alat tidak terlalu rumit sehingga memudahkan pengguna dalam melakukan pengujian.

5%

Fixture alat uji dapat dibongkar pasang dan diganti dengan jenis pengujian lain (modular).

5%

Kemampuan baca sensor beban yang dipilih unuk digunakan mempunyai keakurasian tinggi (0,1 kg) disetiap pengujian.

15%

Alat uji geser mempunyai keterulangan tinggi disetiap kali pengujian.

10%

4. Sistem kendaliSistem pengoperasian alat uji geser memudahkan pengguna disetiap kali pengujian.

5%

5. Perawatan alatDesain alat uji geser menggunakan komponen sesuai standar sehingga mengurangi perawatan berkala.

10%

6. Meja utama alat uji

Komponen meja utama alat uji geser dibuat dengan bobot yang ringan namun memiliki ketegaran yang tinggi dan penambahan roda ditiap kaki sehingga meja utama dapat dipindah-pindahkan.

5%

7. Keamanan alat ujiDesain alat dilengkapi bagian-bagian yang menjamin keamanan dan keselamatan pengguna pada saat pengujian.

10%

8. Standar metodePemilihan metode yang digunakan pada alat uji geser sesuai metode standar pengujian geser ASTM D5379-98.

15%

100%Total:

Unit penggerak1.

Geometri alat2.

Sistem pembacaan3.


commit to user

IV-5

Detail penjabaran harapan pengguna alat uji geser digunakan untuk

menentukan konsep dari perancangan produk yang akan dibuat. Tabel 4.3

menyatakan penjabaran fitur perancangan ke dalam desain alat uji yang akan

dibuat.

Tabel 4.3 Penjabaran harapan fitur perancangan alat uji geser

No Harapan pengguna Penjabaran harapan Desain alat

1. Unit penggerak.

Pemilihan power pack yang sesuai mampu menggerakkan silinder hidrolik secara halus dengan besar pembebanan yang stabil.

Pemilihan diameter dan material yang tepat beserta proses assembly yang tepat pada silinder hidrolik sesuai katalog silinder hidrolik.

2. Perawatan sederhana.

Intensitas pemakaian alat uji yang digunakan disetiap pengujian membutuhkan perawatan berkala untuk tetap menjaga performa, tetapi juga tidak sampai mengganggu atau mengurangi jam kerja pengguna.

Desain alat menggunakan komponen yang sederhana untuk mengurangi perawatan berkala.

3. Dapat dipindah-pindahkan.Latar belakang tempat yang tidak memungkinkan untuk meletakan alat uji permanen di area laboratorium.

Alat dibuat dengan bobot yang ringan namun memiliki ketegaran yang bagus dan ditambahkan roda sehingga memungkinkan untuk dipindah-pindahkankan (movable).

4.Sistem pembacaan sensor yang akurat.

Alat uji mampu membaca hasil pengujian dengan keakurasian tinggi dan keterulangan hasil pengujian yang baik.

Pemilihan sensor beban (load cell ) tipe LFB dengan kapasitas pembebanan maksimal 2 ton mampu mewakili keakurasian hasil pengujian.

5.Metode standar pengujian geser.

Metode yang digunakan dalam perancangan alat uji sebaiknya sesuai dengan standar yang telah ditetapkan.

Desain alat sesuai dengan standar ASTM D5379-98 namun proses pengujian berjalan secara geser melintang.

2. Identifikasi kebutuhan alat terhadap ASTM D5379-98.

Identifikasi kebutuhan alat terhadap standar ASTM merupakan kebutuhan-

kebutuhan yang harus dipenuhi pada saat perancangan alat uji geser dimana

kebutuhan-kebutuhan tersebut disesuaikan dengan standar pengujian geser

yang digunakan. Metode standar yang digunakan adalah metode ASTM

D5379-98 yang merupakan metode untuk menguji kekuatan geser spesimen

berbahan komposit yang pada spesimen dikenakan takikan (V-Notch 90o) pada

sisi tepi spesimen dengan tujuan terjadinya deformasi atau kepatahan pada

bagian kritis spesimen yang dikenakan takikan. Identifikasi kebutuhan sesuai

standar ASTM D5379-98 dapat dilihat pada tabel 4.4.


commit to user

IV-6

Tabel 4.4 Identifikasi kebutuhan sesuai standar ASTM D5379-98

No Kebutuhan Penjabaran

1.

Metode pengujian geser standar bahan komposit

dengan metode takikan V-notch (90o) pada balok benda uji merupakan penelitian awal dari proses pengujian geser Iosipescu.

Pengujian Iosipescu menjadi acuan dalam menentukan pengujian geser terpilih.

2.Pada spesimen bahan uji, terdapat dua takik (V-

notch) bersudut 90o (mirror atas bawah) pada sisi bagian tepi dari spesimen.

Tujuan dikenakan V-notch pada spesimen untuk memudahkan terjadinya proses deformasi yang terjadi hanya pada satu titik atau garis (alignment ).

3.

Besar gaya yang bekerja secara berlawanan, besarnya P (P 1 dan P 2 ) vertikal sama dengan besarnya P (P 1 dan P 2 ) horizontal sehingga akan dihasilkan besaran s xy konstan atau tetap selama proses penekanan benda uji.

Force pembebanan alat uji mempunyai besar sama untuk setiap pembebanan.

4.Mekanisme pembebanan secara bertahap tanpa adanya “gep’ atau beban kejut pada kepala pembebanan.

Pergerakan silinder hidrolik secara halus dan kontinu memberikan desakan atau pembebanan terhadap alat yang kemudian dteruskan ke spesimen.

5.

Prinsip dasar pencekaman spesimen menggunakan 2 pencekam (two rails ) dengan tujuan memudahkan proses pembacaan stress beban yang diterima spesimen.

Sistem pencekaman yang digunakan mencekam spesimen mempertimbangkan jarak terkecil atau terdekat antar clamping.

3. Fishbone Diagram alat uji geser.

Hasil dari wawancara terhadap pengguna sesuai tuntutan maupun kebutuhan

pengguna dan penjabaran identifikasi keperluan alat uji geser sesuai ASTM

D5379-98 dapat diuraikan dengan menggunakan fishbone diagram mengenai

perancangan alat uji geser.

Fishbone diagram atau diagram tulang ikan merupakan langkah untuk

mengetahui hal apa saja yang diperlukan dalam perencanaan perancangan alat uji

geser komposit serat alam. Variabel-variabelnya diperoleh dari kelompok

kebutuhan alat uji geser.


commit to user

IV-7

Gambar 4.3 Fishbone diagram

Penjelasan fishbone diagram dapat dilihat bahwa faktor-faktor yang

menyusun dalam perancangan alat uji geser yang diuraikan, sebagai berikut:

a. Faktor penggerak, sistem penggerak hidrolik merupakan solusi kebutuhan

penggerak alat uji geser yang mampu menghasilkan gerakan stabil dan kontinu

dengan besar force maksimal 3 ton.

b. Faktor geometri, alat uji geser memiliki geometri sesuai yang memudahkan

penyimpanan, fleksibel dan hemat ruang. Bentuk tidak rumit sehingga

memudahkan operator untuk membedakan fungsi tiap komponen.

c. Faktor sistem pembacaan, pembacaan alat uji geser harus akurat. Load cell

merupakan alat yang dapat membaca beban yang terjadi pada saat pengujian

yang ditampilkan melalui weighing indicator.

d. Faktor sistem kendali, alat uji geser komposit serat alam menggunakan sistem

kendali berupa panel box yang dapat mempermudah operator mengendalikan

alat uji.

e. Faktor safety product, alat uji yang dirancang memiliki tingkat keamanan yang

tinggi terutama pada komponen-komponen yang dapat membahayakan

operator.

f. Faktor methods, metode pengujian alat uji geser sesuai dengan standar ASTM

D5379-98. Metode tersebut meliputi sistem pencekaman spesimen

menggunakan dua grip yang terpasang secara melintang pada sisi permukaan

plate dan salah satu grip mampu bergeser sesuai proses pengujian, ukuran


commit to user

IV-8

spesimen sesuai standar 76 mm x 20 mm x 12 mm menggunakan spesimen

komposit serat alam berupa medium density fiberboard (MDF).

g. Faktor maintenance, alat uji geser perawatannya mudah. Cukup dibersihkan

setelah melakukan pengujian, melakukan kalibrasi load cell secara berkala dan

mengecek level oli pada tanki power pack. Terdapat lubang di bawah spesimen

agar setiap pengujian bekas patahan spesimen langsung dapat terbuang.

h. Faktor meja, meja utama sebagai peletakan fixture alat uji geser. Rancangan

meja dibuat supaya meja tetap pada peletakannya namun fixture alat uji dapat

diganti-ganti menyesuaikan proses pengujian yang dikehendaki. Meja

dirancang mudah dipindah-pindah dengan memberi roda pada kaki-kaki meja.

4.1.3 Konsep Rancangan Alat Uji Geser

Konsep perancangan dilakukan untuk memberikan gambaran mengenai

kebutuhan pengguna yang kemudian diwujudkan dalam spesifikasi produk hingga

muncul satu konsep perancangan yang akan dijadikan acuan dalam perancangan

alat uji geser. Konsep perancangan meliputi bentuk dasar, dimensi utama yang

fungsional, dan mekanisme kerja. Gambaran secara garis besar alat uji geser yang

akan dibuat mempermudah perhitungan teknik dalam menentukan konstruksi awal

alat, memberikan bentuk awal dari alat dan penentuan peletakan komponen-

komponen penyusun alat. Untuk selanjutnya penjabaran konsep perancangan alat

uji geser lebih jelas lagi disajikan pada tabel 4.5.


commit to user

IV-9

Tabel 4.5 Penjabaran konsep perancangan penyusun utama alat uji

No Fitur Penjabaran

1. Panjang : 1000 mm

Dimensi panjang meja berukuran 1000 mm berdasarkan pertimbangan bahwa panjang dan lebar meja utama digunakan sebagai alas dan tempat peletakan silinder hidrolik dan fixture alat uji.

2. Lebar : 600 mm

Dimensi panjang meja berukuran 1000 mm berdasarkan pertimbangan bahwa panjang dan lebar meja utama digunakan sebagai alas dan tempat peletakan silinder hidrolik dan fixture alat uji.

3. Tinggi : 990 mmTinggi keseluruhan meja utama ditambah dengan roda jalan ditiap kaki-kaki meja 900 mm sesuai dengan tinggi siku berdiri pengguna alat uji.

4.Sistem pembebanan : Hidrolik power

pack

Penggunaan sistem hidrolik power pack sebagai sistem penggerak dengan tujuan alat mampu memberikan pembebanan secara bertahap berkelanjutan dan menghasilkan laju silinder yang halus dengan besar beban yang dihasilkan dapat diatur melalui pressure control valve

5. Penggerak : Motor listrik

Media penggerak hidrolik power pack berupa motor listrik 3 phase 2 HP 1480 rpm dengan perantara ke gear pump berupa chain couple yang terletak antara motor listrik dan gear pump

6. Roda dan handle

Supaya mempermudah pengguna alat uji ketika memindahkan alat uji dari atau ke tempat penyimpanan maka dibutuhkan kompenen pendukung berupa roda. Mekanik hanya perlu menarik atau mendorong seorang diri saja, tidak perlu mengangkat dengan bantuan orang lain.

7. Keakurasian alat : Load Cell

Penggunaan sensor beban (Load cell ) tipe LFB dengan jenis pembebanan langsung mampu memperlihatkan keakurasian nilai hasil pengujian dan keterulangan alat terhadap spesimen.

8.Sistem pembacaan : Weighing

Incicator

Hasil nilai pembebanan melalui load cell ditiap pengujian diperlihatkan melalui alat pembaca atau weighing indicator yang mendeteksi nilai tertinggi kepatahan spesimen.

9. Sistem kendali alat uji

Sistem kendali sederhana yang digunakan untuk mengoperasikan alat uji geser. Tombol maju untuk menjalankan silinder maju, tombol mundur untuk memundurkan silinder, tombol untuk menjalankan dan memberhentikan motor listrik dan kendali pengatur besar pembebanan yang dikendalikan melalui inverter.

1. Bentuk dasar alat uji geser.

Bentuk dasar alat uji geser disesuaikan dengan desain alat uji geser yang

sudah ada, yaitu desain alat uji geser Iosipescu. Desain uji geser Iosipescu inilah

yang kemudian diadopsi sebagai ASTM D5379-98 pada standarisasi internasional

sehingga peneliti menggunakan dasar penelitian uji geser Iosipescu sebagai acuan

dalam merancang alat uji geser.


commit to user

IV-10

Gambar 4.4 Bentuk dasar alat uji geser Sumber: ASTM international, 1999

2. Dimensi utama alat uji geser.

Dimensi utama alat uji geser terdapat pada bagian pencekaman spesimen.

Sistim pencekaman alat uji geser berusaha untuk tetap mempertahankan spesimen

mengalami deformasi pada bagian tengah.

Gambar 4.5 Gambar bagian dimensi utama alat uji geser Sumber: ASTM international, 1999


commit to user

IV-11

Gambar 4.6 Gambar 3D rancangan alat uji geser tampak isometri

Gambar 4.7 Gambar 2D rancangan alat uji geser tampak atas


commit to user

IV-12

4.1.4 Bill of Materials Alat Uji Geser

Proses perancangan alat uji geser menyesuaikan dengan spesimen benda uji

berbahan dasar komposit serat alam yang telah ditentukan pada ASTM D5379-98.

Spesifikasi alat uji geser dan komponen penyusunnya dijelaskan melalui bill of

material (BOM). Bill of material (BOM) merupakan daftar dari semua material,

parts, dan subassemblies, serta kuantitas dari masing-masing yang dibutuhkan

untuk memproduksi satu unit produk atau parent assembly. BOM juga

didefinisikan sebagai cara komponen-komponen itu bergabung ke dalam suatu

produk selama proses produksi.

Gambar 4.8 Rancangan alat uji geser

Rancangan alat uji geser bekerja secara geser melintang atau horizontal.

Sistem penggerak menggunakan tenaga hidraulic power pack, pengendalian

Shear tester

Panel box

Silinder hidrolik

Meja utama

Pwer pack unit

Load cell


commit to user

IV-13

keseluruhan alat pada panel box. Gambar 4.9 menjelaskan rancangan alat uji geser

tersusun dari beberapa komponen.

Alat uji geser

Komponen meja utama Power pack (inc. cylinder hydraulic)

Komponen kelistrikan Load cell Komponen utama Komponen pendukung

Rangka profil C

Gear pum

p 4 cc/rev

Motor listrik 2 H

P 1450rpm

One w

ay throttle valve

4/3 solenoid valve

Pum

p tank 20 l

Subdistribusion panel

Pendistribusi daya

Penerim

a daya

Peralatan kontrol

kontaktor 3 phase

Push button

Pengam

an utama

Inverter 2 hp 1 to 3 phase

MC

B 3 phase

Pengam

an listrikT

hermal overload relay

Kabel penghantar

NY

Y (4x6) m

m2

Kabel penghantar

NY

Y (4x6) m

m2

Weighing indicator

Adjustable jaw

movable grip_fix

Adjustable jaw

movable grip

Base plate

Stopper

Bushing

Rail

Fix grip

Movable grip

Meja utam

a

Control panel

Gambar 4.9 Bill of material alat uji geser

Gambar 4.9 bill of material alat uji geser dijelaskan dari setiap komponen

penyusun beserta fungsinya, yaitu:

1. Alat uji geser, serangkaian gabungan beberapa komponen penyusun yang

berfungsi sebagai alat uji geser terhadap suatu material.

2. Komponen meja utama, berfungsi sebagai penyangga komponen-komponen

penyusun alat untuk digunakan dalam pengujian.

3. Power pack unit, serangkaian gabungan komponen pendukung yang dirangkai

menjadi sebuah alat yang berfungsi sebagai sumber penggerak dalam alat uji

geser.

4. Komponen kelistrikan (panel box), serangkaian komponen yang berfungsi

untuk menyalurkan tenaga listrik ke peralatan-peralatan proses dari sumber

listrik.


commit to user

IV-14

5. Load cell, sebagai media untuk mengetahui besar beban (force) yang

dikenakan terhadap alat uji geser sehingga didapatkan nilai batas patah

spesimen yang ditampilkan nilainya melalui weight indicator.

6. Komponen utama, merupakan komponen atau part utama sebagai penyusun

alat uji geser.

7. Komponen pendukung, serangkaian gabungan beberapa komponen atau part

penyusun alat uji geser yang digunakan sebagai pendukung komponen utama.

Alat uji geser

Komponen pendukung

Standard part

Komponen utama

Movable grip Main table plateFixed gripPanel box

Meja

Hidraulic

power pack

Load cell + Weighing indicator

dan outside dialA. Jaw Movable

Grip_Fix

Tangki hidrolik

Motor hidrolik

Pompa hidrolik

Silinder hidrolik

A. Jaw Movable Grip

Rail

Bushing

Stopper

Gambar 4.10 Bill of materials parts alat uji geser

BOM alat uji geser meliputi 3 komponen yaitu: komponen utama,

komponen pendukung, dan standard part. Penjelasan tiap-tiap komponen sebagai

berikut:

1. Komponen utama penyusun alat uji geser.

Fixture uji geser merupakan bagian alat uji geser yang berhubungan

langsung dengan spesimen uji geser. Alat uji geser dirancang sesuai dengan

standar ASTM D5379-98 dengan kesesuaian geometri rancangan terhadap

spesimen.


commit to user

IV-15

Gambar 4.11 Rancangan fixture uji geser

Gambar 4.11 menjelaskan gambaran dari rancangan uji geser yang

digunakan sebagai tempat meletakkan spesimen pada saat pengujian. Fixture

tersebut memiliki beberapa part sebagai berikut:

a. Fixed grip.

Fixed grip merupakan salah satu part atau item yang menyusun alat uji

geser secara keseluruhan. Pada part ini, fixed grip berfungsi sebagai

pencekam (clamp) spesimen dan part pendukung lain (Adjustable jaw

movable grip fix) yang pada pengoperasian alat uji, fixed grip berada dalam

keadaan diam. Secara geometris fixed grip mempunyai dimensi panjang 100

mm, lebar 95 mm dan tebal 50 mm. Material yang dipilih untuk digunakan

sebagai fixed grip adalah jenis baja steel 60 (St 60) yang mempunyai nilai

batas patah (sb) sebesar 600 N/mm2 dengan batas minimum patah sebesar

420 N/mm2. Proses permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan

fixed grip meliputi proses mesin potong (gergaji), permesinan milling

konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 4 jam dari raw

material sampai produk jadi.


commit to user

IV-16

Gambar 4.12 Fixed grip

b. Movable Grip.

Movable grip termasuk salah satu part atau item sebagai penyusun

komponen utama alat uji geser. Movable grip berfungsi sebagai pencekam

(clamp) spesimen dan part pendukung lain (Adjustable jaw movable grip)

yang pada pengoperasian alat uji geser, movable grip berada dalam keadaan

bergerak. Proses terjadinya crack (patah) spesimen terjadi dikarenakan

pergerakan dari movable grip yang bergerak mendesak spesimen secara

linear. Secara geometris movable grip mempunyai dimensi panjang 100

mm, lebar 90 mm dan tebal 49 mm. Material yang dipilih untuk digunakan

sebagai movable grip adalah jenis baja steel 60 (St 60) yang mempunyai

nilai batas patah (sb) sebesar 600 N/mm2 dengan batas minimum patah

sebesar 420 N/mm2. Proses permesinan yang digunakan dalam proses

pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong (gergaji), permesinan

milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 4 jam dari

raw material sampai produk jadi.

Gambar 4.13 Movable grip


commit to user

IV-17

c. Base plate.

Base plate merupakan bagian paling dasar yang menopang fixed grip dan

movable grip dalam peletakannya. Peletakan base plate terhadap komponen

utama meja disesuaikan dengan ketinggian silinder hidrolik dan load cell.

Pada base plate peletakan komponen penyusun alat uji geser. Secara

geometris base plate mempunyai dimensi panjang 200 mm, lebar 180 mm

dan tebal 10 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai base plate

adalah jenis baja steel 37 (St 37) atau setara dengan MS yang mempunyai




milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 1,5 jam dari


Gambar 4.14 Base plate

d. Adjustable jaw movable grip fix.

Adjustable jaw movable grip fix berfungsi sebagai pencekam (clamp)

spesimen terhadap fixed grip pada saat proses pengujian. Adjustable jaw

movable grip fix dirancang dapat bergerak secara melintang supaya dapat

menyesuaikan dengan lebar spesimen yang dicekam. Secara geometris

adjustable jaw movable grip fix mempunyai dimensi panjang 50 mm, lebar

30 mm dan tebal 35 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai

base plate adalah jenis baja steel 37 (St 37) atau setara dengan MS yang

mempunyai nilai batas patah (sb) sebesar 370 N/mm2 dengan batas


commit to user

IV-18

minimum patah sebesar 280 N/mm2. Proses permesinan yang digunakan

dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong (gergaji),

permesinan milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan

1,5 jam dari raw material sampai produk jadi.

Gambar 4.15 Adjustable jaw movable grip_fix

e. Adjustable jaw movable grip.

Adjustable jaw movable grip berfungsi sebagai pencekam (clamp) spesimen

terhadap movable grip pada saat proses pengujian. Adjustable jaw movable

grip dirancang dapat bergerak secara melintang supaya dapat menyesuaikan

dengan lebar spesimen yang dicekam. Secara geometris adjustable jaw

movable grip mempunyai dimensi panjang 50 mm, lebar 30 mm dan tebal

35 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai adjustable jaw

movable grip adalah jenis baja steel 37 (St 37) atau setara dengan MS yang

mempunyai nilai batas patah (sb) sebesar 370 N/mm2 dengan batas

minimum patah sebesar 280 N/mm2. Proses permesinan yang digunakan

dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong (gergaji),

permesinan milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan

1,5 jam dari raw material sampai produk jadi.

Gambar 4.16 Adjustable jaw movable grip


commit to user

IV-19

f. Stopper.

Stopper merupakan komponen penyusun alat uji geser yang berfungsi

sebagai batas pergerakan movable grip terhadap rail dengan panjang

pergerakan yang telah dirancang dengan batas pergeseran patah spesimen.

Secara geometris stopper mempunyai dimensi panjang 60 mm, lebar 30 mm

dan tebal 30 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai stopper

adalah jenis baja steel 37 (St 37) atau setara dengan MS yang mempunyai




milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 1 jam dari


Gambar 4.17 Stopper

g. Rail.

Rail termasuk komponen penyusun alat uji geser yang berfungsi sebagai

jalan pergeseran alat uji geser secara keseluruhan. Fungsi lain dari rail

adalah menopang movable grip supaya tetap alignment dalam

pergerakannya. Secara geometris rail mempunyai diameter 10 mm, dan

panjang 120 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai rail adalah

jenis baja VCL atau setara dengan baja paduan keras 7225 yang mempunyai




turning konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 0,5 jam dari



commit to user

IV-20

Gambar 4.18 Rail

h. Bushing.

Bushing merupakan komponen penyusun alat uji geser, namun fungsi

bushing sebenarnya adalah sebagai komponen pendukung antara rail dengan

movable grip dalam pergerakannya. Bushing dipilih menggunakan material

kuningan (brass) dengan pertimbangan jika sering terjadi kontak gesek

antara bushing dengan rail, pada part bushing yang mengalami kerusakan

daripada part rail. Secara geometris bushing mempunyai diameter 25 mm,

dan panjang 40 mm dan berjumlah 2 pc. Material yang dipilih untuk

digunakan sebagai bushing adalah jenis material kuningan (brass) 320

N/mm2 dengan batas minimum patah sebesar 265 N/mm2. Proses

permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan fixed grip meliputi

proses mesin potong (gergaji), permesinan milling konvensional atau

otomatis dengan estimasi pengerjaan 1 jam dari raw material sampai produk

jadi.

Gambar 4.19 Bushing

2. Komponen pendukung alat uji geser.

Rancangan alat uji geser diperlukan komponen pendukung utama (main

base unit) yang merupakan komponen untuk mendukung proses pengujian alat

uji geser secara keseluruhan sehingga diperoleh hasil pengujian yang

memenuhi kebutuhan. Main base unit terbagi menjadi beberapa bagian sebagai

berikut:


commit to user

IV-21

a. Meja utama.

Berfungsi sebagai rangka utama dan tempat peletakan fixture alat uji

keseluruhan yang terdiri dari komponen utama dan komponen pendukung

yang terpasang menjadi satu kesatuan. Meja utama dirancang sefleksibel

mungkin agar dapat dipindahkan dengan mudah dan tidak memakan banyak

tempat pada saat penyimpanan.

Gambar 4.20 Meja utama

Pemilihan material penyusun meja utama adalah besi profil C tebal 3 mm.

Geometri meja berukuran panjang 90 cm, lebar 60 cm dan tinggi 90 cm.

Proses pembuatan meja utama melalui proses manufaktur konvensional

dengan mesin gerinda potong sebagai alat potong dan menggunakan las

listrik sebagai alat pembangun meja.

b. Panel box.

Kontrol alat uji diatur melalui panel box dimana panel box merupakan

tempat peletakan seluruh komponen elektrik yang berfungsi sebagai

pengatur kendali pengoperasian alat uji geser. Panel box berbahan dasar plat

besi tebal 1 mm dengan dimensi panjang 400 mm, lebar 300 mm, dan tebal

150 mm. Peletakan komponen terbagi menjadi dua bagian yaitu sisi depan

(gambar 4.21) dan sisi dalam (gambar 4.22).


commit to user

IV-22

Gambar 4.21 Sisi depan panel box

keterangan:

1. Forward Push button

2. Reverse Push button

3. On/Off Push button

4. Inverter

Gambar 4.22 Sisi dalam panel box keterangan:

5. MCB

6. Kontaktor

7. Relay

8. Overload

9. Terminal

c. Hydraulic powerpack.

Hydraulic powerpack merupakan penyedia sumber tenaga untuk pergerakan

silinder hidrolik. Hydraulic powerpack memiliki komponen yang tersusun

dari tangki kapasitas 20 liter, motor 3 phase, valve 5/3 double solenoid,

pompa 4 cc/rev, check valve, dan manometer.

76

5

4

3

2

1

8

9


commit to user

IV-23

Gambar 4.23 Hydraulic powerpack

d. Silinder hidrolik.

Silinder hidrolik merupakan bagian yang melakukan kontak dari proses

pembebanan terhadap alat uji. Silinder hidrolik meneruskan gaya yang

dihasilkan dari pompa hidrolik (Hydraulic powerpack) dengan besaran yang

dapat diatur. Silinder hidrolik dipilih melalui catalog silinder hidrolik

standar dengan besar pembebanan maksimal sebesar 300 bar.

Gambar 4.24 Silinder hidrolik

e. Load cell.

Load cell merupakan alat media pembaca beban yang digunakan untuk

mengukur force yang terjadi saat silinder hidrolik menekan fixture alat uji.

Load cell diambil dari jenis low profile tipe LFB dengan beban maksimum

load cell sebesar 2 ton.

Gambar 4.24 Load cell


commit to user

IV-24

f. Weighing indicator.

Weighing indicator merupakan komponen yang berfungsi untuk

menampilkan besar force yang dibaca load cell ke dalam tampilan

berbentuk digital. Weighing indicator mampu melakukan penyimpanan data

maksimum terakhir saat spesimen mengalami proses fracture.

Gambar 4.26 Weighing indicator

g. Dial indicator.

Proses pengujian alat uji mengalami pergerakan fixture alat uji disertai

pembebanan tehadap spesimen. Pergerakan yang terjadi pada fixture alat uji

geser yang disertai proses deformasi atau fracture pada spesimen diukur

menggunakan dial indicator.

Gambar 4.27 Dial indicator

4.2 PERHITUNGAN TEKNIK DAN PENENTUAN KOMPONEN

Tahap perhitungan teknik dilakukan pada tiap komponen yang

membutuhkan perhitungan dan perancangan konstruksi sebagai dasar pemilihan

rancangan. Pada tahap-tahap pengolahan data lebih lengkap dapat dilihat pada

sub-bab selanjutnya.


commit to user

IV-25

4.2.1 Mekanika Struktur Rancangan Alat Uji Geser

Mekanika struktur rancangan alat uji geser adalah urutan perhitungan awal

untuk menentukan rancangan desain dan geometris alat uji geser sesuai dengan

perhitungan mekanika teknik.

1. Perhitungan beban kekuatan spesimen.

Konstruksi awal alat uji diperoleh melalui perhitungan beban maksimum

yang digunakan sebagai acuan dasar untuk perhitungan mekanika konstruksi

dan pemilihan hidrolik power pack. Besarnya pembebanan yang diperoleh pada

saat pengujian ditentukan oleh ukuran dan kekuatan maksimum spesimen yang

telah ditentukan terlebih dahulu. Besar nilai standar 100 MPa spesimen yang

digunakan berasal dari pemilihan jenis serat fiber glass dengan matrix

penyusun komposit dari polypropylene (PP). Dengan menggunakan fiber glass

sebagai penetapan penentuan kapasitas maksimum alat uji, diharapkan sudah

mewakili atas kekuatan maksimum dari spesimen natural fiber yang sudah ada.

Pada pengujian geser diasumsikan juga batas kekuatan geser spesimen

mempunyai nilai sama dengan kekuatan geser spesimen yang ada pada literatur

fiber-reinforced composites material, manufacturing and design (2007).

Gambar 4.28 Spesimen uji geser

Besar pembebanan maksimal tensile strength 100 MPa dan luas

penampang bidang patahan 20 mm x 10 mm dapat dihitung besar force yang

diperlukan dengan persamaan, sebagai berikut:


commit to user

IV-26

a. Luasan bidang geser spesimen.

2200

1020

mmA

mmmmA

tlA

=

´=´=

b. Besar beban maksimal yang mampu diterima spesimen 100 MPa.

NF

mmMPaF

mmF

MPa

AF

P

20000

200100

200100

2

2

=´=

=

=

dengan:

P = Shear strength spesimen (100 MPa = 100 N/mm2).

A= P x L.

Luasan spesimen (bidang kontak dengan alat uji geser). Bidang kontak

dengan alat uji berupa persegi panjang, jika panjang 20 mm dan lebar 10 mm

maka luasan bidang adalah 200 mm2. Pada rancangan ini tidak diberikan faktor

overload dikarenakan pada pemilihan spesimen telah dipilih dari jenis

spesimen fiber glass yang mempunyai shear strength diatas jenis spesimen

natural fiber, maka besar gaya geser yang ditetapkan pada rancangan sebesar

20 KN.

2. Perhitungan beban kekuatan alat uji geser.

Perhitungan mekanika konstruksi dihitung pada titik kritis yang terjadi

pada konstruksi alat uji geser. Titik kritis pada konstruksi alat uji geser terjadi

pada movable grip dan rail sebagai media penahan atau pencekam spesimen

dan sebagai shaft penahan momen yang terjadi pada bibir pencekaman.


commit to user

IV-27

a. Perhitungan titik kritis movable grip.

Gambar 4.29 Skema pembebanan titik kritis movable grip

dengan;

b = tebal benda = 49 mm

h = tinggi benda = 25 mm

F= beban hidrolik = 20 KN

· Perhitungan titik berat bidang kontak (c),

c = titik berat benda = h21

mmbendaberattitikc 5,122521

===

· Perhitungan momen inersia bidang kontak (I),

12

3bhsquareinersiaI ==

33

08,6380212

)25(49mmsquareinersiaI ===


commit to user

IV-28

Gambar 4.30 Skema gaya pada movable grip

Gambar 4.28 merupakan skema gaya pada movable grip. Jarak antar titik

pembebanan sebesar F = 20 KN terhadap dinding bidang patahan berjarak l

= 48 mm.

· Perhitungan momen gaya (M),

Mmax = momen maksimum

mmNM

mmNM

lFM

3

3

10.960

48.10.20

.

=

=

=

b. Perhitungan menentukan kekuatan material ( maxs ),

2max

2

3

max

maxmax

08,188

02,63802

5,12.10.960

mmN

mm

mmmmN

I

cM

=

=

=

s

s

s

Sesuai hasil perhitungan kekuatan material didapatkan hasil 188,08 N/mm2,

sedangkan pemilihan material pada penjelasan BOM (St 60) memiliki

kekuatan material 600 N/mm2. Perbandingan kekuatan material yang terjadi

adalah 188,08 N/mm2 ≤ 600 N/mm2. Jadi material yang dipilih dan

digunakan sudah memenuhi syarat untuk konstruksi kekuatan.

Langkah selanjutnya adalah perhitungan defleksi yang terjadi pada movable

grip. Gambar 4.29 menjelaskan defleksi yang terjadi pada movable grip.

Spesimen dianggap tegar dan kuat sebagai asumsi dasar perhitungan

sehingga movable grip seakan-akan mengalami defleksi.


commit to user

IV-29

c. Perhitungan defleksi pada movable grip, yaitu:

EIPL

v3

3

max =

dengan; Vmax = Besarnya defleksi (µm)

P= Beban maksimum (kN)

l = Jarak F1 dengan F2 (m)

E= Modulus elastisitas (Gpa)

I = Momen inersia (m4)

mv

xx

xv

EIPL

v

m5,58

103,62003

)048,0(200003

max

8

3

max

3

max

=

=

=

-

Gambar 4.31 Skema defleksi pada movable grip

Syarat konstruksi aman yaitu defleksi material (Vmax) ≤ 1/10 dari

pertambahan spesimen uji (∆l). Pertambahan panjang dihitung sebagai

berikut:

Mencari besarnya regangan dengan Esp adalah 6000 N/mm2 didapat dari

modulus regangan serat alam menurut Pickering (2008).

∆l = l0 x es = Espesimen

0167,0

106

100

23

2

=

´=

=

e

e

se

mmNmm

N

Esp

sp


commit to user

IV-30

Peubahan panjang material akibat defleksi material,

e´=D 0ll

= 76 mm x 0,0167

= 1,2692 mm, dimana 1/10 ∆l = 0,126 mm

Perhitungan 1/10 pertambahan panjang spesimen 0,126 mm sedangkan

defleksi maksimal yang terjadi pada lower jig 58,5 µm. Maka

perbandingannya adalah 58,5 µm ≤ 0,126 mm. Jadi material dengan

kekuatan dan dimensi yang dipilih dan digunakan sudah memenuhi

konstruksi perhitungan kekuatan dan defleksi material.

d. Perhitungan dan pemilihan material rail.

Proses perhitungan dan pemilihan material rail dilakukan dengan tujuan

untuk menentukan konstruksi geometri yang sesuai untuk rail. Besar beban

yang diterima rail sangat besar karena menerima pembebanan akibat

pergerakan movable grip pada saat proses pengujian berjalan. Perhitungan

konstruksi rail diasumsikan letak movable grip berada ditengah-tengah rail

saat proses pembebanan berlangsung.

Gambar 4.32 Skema titik kritis pada rail shaft


commit to user

IV-31

( )

( )

( )

( ) KNF

mmmmKN

F

mmxKNxFM

lxFxFM

M

x

x

xZ

xZ

Z

14

)45(21260

63202

02

0

)max

)max

)max

)max

=

=

=å

==å=å

· Perhitungan momen maksimal rail,

KNmM

KNmmM

mmKNM

XFM ST

210,0

210

15.14

.

max

max

max

max

====

· Perhitungan menentukan kekuatan material ( maxs ),

2max

48max

48

4

4

maxmax

522,83

10.142857,3

0125,0210,0

0125,05,12252121

10.142857,364

)010,0(64

mmN

m

mxKNm

mmmc

dc

mI

mxI

dcircleinersiaI

I

cM

=

=

===

=

=

=

==

=

-

-

s

s

p

p

s

Hasil dari perhitungan konstruksi material rail didapatkan nilai untuk batas

patah masimum ( maxs ) sebesar 83,522 N/mm2, namun dalam

pelaksanaannya dipilih material jenis baja St 60 dengan batas patah

minimum 420 N/mm2 (Strength of Material. Suroto, 1998) sehingga

material aman digunakan karena sesuai perhitungan konstruksi. Pemilihan

material yang digunakan pada rail (St 60) termasuk besi baja perlakuan


commit to user

IV-32

panas sehingga kekerasan material dapat ditinggikan dengan proses

heatreatment.

· Perhitungan defleksi pada rail terhadap force yang dikenakan pada

movable grip, yaitu:

EIL

bLPb

39

)( 2322 -

dengan;

P = Besarnya momen maks (N)

a= Panjang bidang pembebanan (m)

b = Xs = Jarak longgar stopper terhadap rail (m)

E= Modulus elastisitas baja (Gpa)

I = Momen inersia (m4)

L= Jarak sumbu pembebanan (m)

Gambar 4.33 Skema defleksi rail shaft

m

mxmmxGPax

mmmKN

EIL

bLPb

m28,0

063,010.9087,420039

)015,0063,0(015,014

39

)(

22410

232222

2322

=

-=

-=

-

4.2.2 Elemen Mesin Penggerak Alat Uji Geser

Konstruksi dan perhitungan elemen mesin penggerak alat uji geser

merupakan syarat supaya terpenuhinya dalam menentukan rancangan alat uji


commit to user

IV-33

geser untuk menentukan besar tekanan kerja minimum dan pemilihan motor

penggerak maupun pompa yang sesuai.

1. Perhitungan Tekanan Kerja.

Pemilihan jenis pompa penggerak dalam unit powerpack adalah tipe gear

pumps dengan pertimbangan mudah didapat dipasaran, harga yang relative

murah, tidak berisik pada saat beroperasi dan mampu menghasilkan tenaga

besar. Pemilihan menggunakan catalog gear pump dengan dasar perhitungan

dan konstruksi sebagai berikut:

h´´= 1APFpiston dengan %95=h

Gambar 4.34 Silinder hidrolik

4

2DA

´=p

Merupakan rumusan luasan penampang silinder. Dalam

perancangan sistem penggerak alat uji menggunakan silider berdiameter 63

mm. Maka besarnya A1 adalah 3117,42 mm2.

2

2

42,3117463

mmA

A

=

´=p

barmm

NP

mmN

P

mmPN

APFpiston

16,64416,6

42,311720000

95,042,311720000

2

2

2

1

==

=

´´=

´´= h

Power loss pada hidrolik diaumsikan sebesar 30% yang terdapat pada

rangkaian perpipaan dan pada selang hidrolik, pada sistem gear pump, dan

pada pengembalian cairan oli ke reservoir. Dikarenakan adanya factor power

loss pada rangkaian hidrolik sebesar 30%, maka besaran P dikoreksi dengan


commit to user

IV-34

menambahkan harga sebesar 30% dari hasil perhitungan awal, sehingga

didapatkan besar tekanan kerja P = 83,408 bar.

2. Pemilihan Jenis Pompa dan Motor

Perancangan sistem gerak alat uji menggunakan spesifikasi pompa dan

motor yang telah dikeluarkan oleh supplier berupa katalog yang terdiri dari

susunan pompa beserta motor penggerak. Penentuan spesifikasi ditentukan

dengan membandingkan nilai dari perhitungan tekanan kerja maksimum yang

dibutuhkan dengan nilai out put tekanan yang dihasilkan dari jenis spesifikasi

yang ditentukan oleh supplier. Besaran kemudian dibandingkan ke dalam

satuan bar. Spesifikasi yang disarankan oleh supplier adalah motor 3 phase

dengan daya 1,5 KW 1450 rpm beserta pompa dengan flow rate 4 cc/rev.

Diperlukan perhitungan pengoreksian daya loss motor dengan mengkalikan

nilai rendemen motor sebesar 85% sebelum melakukan perhitungan lebih

lanjut. Besar daya loss motor dapat dihitung dengan persamaan sebagai

berikut:

KWP

P

PP

275,1

5,185,0

2

2

12

=´=

´=h

Daya loss motor (P2) ini dapat juga dikatakan sebagai daya aktual yang

terjadi pada sistem penggerak alat uji. Sehingga dengan pemberian faktor

rendemen pada perhitungan maka diharapkan motor tidak mengalami overload

pada saat bekerja.

Untuk perhitungan debit oli yang dibutuhkan untuk menghasilkan besar

pembebanan yang diinginkan menggunakan persamaan sebagai berikut:

NDQ ´=

dengan;

D = kapasitas flow rate pompa ( revcc )

N = putaran motor ( minrevrpm = )


commit to user

IV-35

sehingga didapatkan perhitungan:

min8,5

min5800

min14504

lQ

ccQ

revrev

ccQ

NDQ

=

=

´=

´=

Besar tekanan yang dihasilkan oleh spesifikasi tersebut dapat dihitung dengan

persamaan sebagai berikut:

barP

lKW

P

Q

PP

e

e

e

89,131min8,5

600275,1

6002

=

´=

´=

Didapatkan hasil perhitungan dari besar tekanan pada spesifikasi supplier

sebesar 131,89 bar beserta besar tekanan pada perhitungan tekanan kerja

maksimum 83,408 bar maka dapat diambil kesimpulan bahwa spesifikasi

pompa dan motor yang akan digunakan sudah memenuhi.

4.2.3 Rangkaian Pengendali Alat Uji Geser

Pengendalian alat uji geser secara keseluruhan dikendalikan dari panel box

melalui push button. Rangkaian otomatis digunakan untuk mengendalikan laju

pergerakan silinder hidrolik. Selenoid control valve yang terpasanag pada

powerpack digunakan untuk mengendalikan kestabilan pergerakan silinder. Proses

pengendalian secara manual tidak mampu menghasilkan laju pergerakan silinder

yang stabil yang menyebabkan besar pembebanan tidak sesuai yang diinginkan.

Gambar 4.35 Rangkaian pengendali alat uji geser


commit to user

IV-36

Gambar 4.33 menunjukkan rangkaian closed loop karena ada feedback

berupa limit switch. Laju pergerakan silinder dimulai dari input panel box

mengirim sinyal ke controller. Output dari controller menuju ke motor hidrolik

untuk mengatur aliran oli hidrolik menuju silinder hidrolik untuk pergerakan maju

atau mundur. Sensor limit switch berfungsi untuk membatasi panjang langkah

silinder baik pergerakan maju maupun mundur atau sebagai pengaman (safety

product) gerakan silinder.

Kelistrikan alat uji geser terdapat pada controller yang berhubungan dengan

motor hidrolik. Komponen-komponen yang terdapat di dalamnya adalah

rangkaian push button, miniature circuit breaker (MCB), kontaktor, relay,

overload relay (OL), terminal, dan inverter

Gambar 4.36 Rangkaian kelistrikan alat uji geser

Arus listrik dihubungkan ke rangkaian melalui MCB kemudian diteruskan

menuju inverter. Inverter mengubah listrik 1 phase ke 3 phase, relay secara

otomatis terhubung. Output inverter diteruskan ke motor hidrolik melalui

kontaktor yang terhubung dengan overload relay.


commit to user

IV-37

Gambar 4.37 Wiring diagram

Wiring diagram menjelaskan operasional sistem kerja rangkaian kelistrikan

alat uji geser. Jika tombol START ditekan komponen kontaktor, relay, dan

overload relay terhubung sehingga motor hidrolik hidup. Tombol F untuk

menggerakkan silinder hidrolik maju. Tombol R menggerakkan silinder hidrolik

mundur. Tombol F dan R dilengkapi sensor limit switch untuk membatasi panjang

pergerakan silinder.

4.2.4 Estimasi Biaya Alat Uji Geser

Proses perancangan dan pembuatan alat uji geser memerlukan biaya yang

tidak sedikit. Estimasi biaya dilakukan untuk memperkirakan besarnya biaya yang

dikeluarkan untuk perancangan alat uji geser. Untuk mempermudah biaya total

dari material yang diperlukan, kita terlebih dahulu memetakan material per

komponen dari perancangan alat uji geser yang dapat dilihat pada tabel 4.6.

Estimasi biaya dihitung meliputi biaya material dan biaya non material.

Selanjutnya kita dapat mengelompokan sesuai dengan jenis material dan raw

material yang dibutuhkan. Keseluruhan biaya material ditunjukkan dalam tabel

4.7. Harga yang tertera diperoleh dari pihak workshop Erwin Development,

observasi di Pasar Besi Kusumodilagan, Pasar Besi Gilingan dan Toko peralatan

Teknik Bintang Terang Pasar Gede pada bulan Juli 2010.


commit to user

IV-38

Tabel 4.6 Komponen alat uji geser

No Bagian Komponen Material Jumlah Dibutuhkan (mm)1. Main Base Besi profil C (t = 3 mm) 1 900 x 900 x 600

a. Motor Listrik 2 HP 1480 rpm Standard part 1 -b. Gear Pump 4 cc Standard part 1 -c. Flow Control Rate type SCIT Standard part 1 -d. Pressure control valve Standard part 1 -e. Filter Oil resistence Standard part 1 -f. 5/3 selenoid valve Standard part 1 -e. Oli hidrolik - 20 liter -a. Outside Dial Standard part 1 -b. Magnetic Stand Dial Standard part 1 -a. Load cell tipe LFB ASSAB 760 1 -b. Weighing indicator pick hold function

Standard part 1 -

c. Housing Load Cell Mild steel (MS) / A36 1 Ø100 x 60d. Silinder Bor Size 63 stroke 100 mm

Standard part 1 -

a. Selang Standard part 2 2 x Ø3/4 inch x 500b. Nipple Support Standard part 4 -

c. Cramping Nipple +selang hidrolik Standard part 4 -

a. Panel control box Steel Plate t 1,7 1 -b. Inverter 2 hp 1 to 3 phase Standard part 1 -c. Kontaktor Standard part 1 -d. Relay Standard part 1 -e. Terminal Standard part 1 -f. Push Button Standard part 4 -g. MCB Standard part 1 -h. Indicator Lamp Standard part 1 -i. Overload Standard part 1 -

7.Holder clamp for Lamp+Display

weighing Indicatora. Lampu meja kerja - 1 -

a. Fixed Grip St. 60 1 120 x 105 x 55b. Movable Grip St. 60 1 121 x 105 x 55c. Base Plate Mild steel (MS) / A36 1 205 x 190 x 15d. A. Jaw Movable Grip Fix Mild steel (MS) / A37 1 60 x 50 x 45e. A. Jaw Movable Grip Mild steel (MS) / A38 1 61 x 50 x 45f. Stopper Mild steel (MS) / A39 2 65 x 40 x 35g. Bushing Brass 2 Ø25.4 x 50h. Rail Shaft VCL 1 Ø25.4 x 130i. Coin Slide Graphit 7 Ø25.4 x 15j. Baut Adjustable Jaw Inbush Screw M10 2 M10 x 150k. Mur Adjustable Jaw Hexagon Socket Head 2 10 x 20l. Baut Stopper Inbush Screw M6 4 M6 x 25m. Baut Rail Inbush Screw M4 2 M4 x 15n. Baut Fixed Grip Mild steel (MS) / A39 2 M6 x 60o. Standar pin Silver Steel 4 Ø6 x 60

9. Roda Roda Standard part 4 -

Power Pack2.

Measuring Displacement (Tool)

Bracket Hidro Cylinder (inc Load Cell Arrangement)

Bracket Power pack include housing and

fitting+piping

Shear Test Device

Electricity+control

3.

4.

5.

6.

8.


commit to user

IV-39

Tabel 4.7 Estimasi biaya material

No Item Material Dibutuhkan Keterangan Jumlah Total Harga (Rp)1. Fixed Grip St. 60 120 x 105 x 55 1 Kg = Rp 12500 1 Rp150.0002. Movable Grip St. 60 121 x 105 x 55 1 Kg = Rp 12500 1 Rp150.0003. Base Plate Mild steel (MS) / A36 205 x 190 x 15 1 Kg = Rp 10000 1 Rp65.0004. Adjustable Jaw Movable Grip Fix Mild steel (MS) / A37 60 x 50 x 45 1 Kg = Rp 10000 1 Rp35.0005. Adjustable Jaw Movable Grip Mild steel (MS) / A38 61 x 50 x 45 1 Kg = Rp 10000 1 Rp35.0006. Stopper Mild steel (MS) / A39 65 x 40 x 35 1 Kg = Rp 10000 2 Rp25.0007. Bushing Brass Ø25.4 x 50 1 Kg = Rp 80000 2 Rp72.0008. Rail Shaft VCL Ø25.4 x 130 1 Kg = Rp 25000 1 Rp30.0009. Coin Slide Graphit Ø25.4 x 200 1 Kg = Rp 20000 7 Rp30.000

10. Power Pack Unit - 1 Unit - 1 Rp7.500.00011. Main Base - 1 Unit - 1 Rp1.500.000

12. Outside Dial - Dial micro 0,01 - 1 Rp125.000

13. Magnetic Stand Dial - - - 1 Rp125.000

14. Load Cell tipe LFB ASSAB 760 Tipe LFB 2 ton Max 2 ton 1 Rp3.300.000

15. Weight Indicator Pick Hold Function - Max cap. 2 ton Excellent XK3190- 1 Rp1.790.00016. Housing Load Cell Mild steel (MS) / A36 Ø100 x 60 1 Kg = Rp 10000 1 Rp30.000

17. Silinder hidrolik - Stroke 100 mm - 1 Rp1.700.000

18. Selang - 2 x Ø3/4 inch x - 2 Rp300.00019. Nipple Support - - - 1 Rp50.00020. Cramping Nipple+selang hidrolick - - 1 pcs cramp = 20000 4 Rp80.00021. Panel control box Steel Plate t 1,7 - - 1 Rp200.00022. Inverter 2 hp 1 to 3 phase - - - 1 Rp2.350.00023. Kontaktor - - - 1 Rp250.00024. Relay - - - 1 Rp80.00025. Terminal - - - 1 Rp10.00026. Push Button - - 1 pcs = 10000 4 Rp40.000

27. MCB - - - 1 Rp210.000

28. Indicator Lamp - LED Lamp - 1 Rp8.00029. Overload - - - 1 Rp75.00030. Lampu meja kerja - 1 Unit - 1 Rp60.00031. Roda - - 1 pcs = 20000 4 Rp80.00032. Hidrolick oil - - Water Glycol 20 Liter Rp700.00033. Baut+Mur M10 Mild steel (MS) / A36 M10 x 150 1 pcs = 5000 2 Rp10.00034. Baut+Mur M6 Mild steel (MS) / A36 M6 x 25 1 pcs = 4000 4 Rp16.00035. Standar pin Silver steel Ø6 x 60 1 pcs = 75000 4 Rp75.00036. Baut+Mur M6 Mild steel (MS) / A36 M6 x 60 1 pcs = 4000 2 Rp8.00037. Baut+Mur M4 Mild steel (MS) / A36 M4 x 15 1 pcs = 1500 2 Rp3.000

Rp21.267.000Total biaya material:

Dari tabel 4.7 diketahui bahwa besarnya biaya yang dikeluarkan untuk

pembelian material adalah sebesar Rp 21.267.000

Biaya non material terdiri dari biaya pengerjaan (termasuk biaya tenaga

kerja dan biaya proses permesinan) dan biaya ide. Besarnya biaya ide ditentukan

sendiri oleh perancang, yaitu diambil prosentase 10% dari biaya material

ditambah biaya pengerjaan. Berdasarkan hal tersebut maka dapat diperkirakan

biaya non material yang dikeluarkan untuk keperluan perancangan dapat dilihat

pada tabel 4.8.


commit to user

IV-40

Tabel 4.8 Estimasi biaya non material

No Biaya Non Material Pengluaran 1 Biaya Pengerjaan Rp 800.000 2 Ide Rp 2.206.700 Total Biaya Non Material Rp 3.006.700

Keterangan :

Biaya ide = 10% x (biaya material + biaya pengerjaan)

= 10% x ( Rp 21.267.000 + Rp 800.000)

= Rp 2.206.700

Dengan demikian, total biaya yang diperlukan dalam pembuatan mesin uji

geser untuk komposit serat alam hasil rancangan dapat dilihat pada tabel 4.9.

Tabel 4.9 Total biaya perancangan

No Jenis Biaya Biaya 1 Biaya Material Rp 21.267.000 2 Biaya Non Material Rp 3.006.700

Total Biaya Rp 24.273.700

Besarnya biaya yang diperlukan dalam pembuatan mesin uji geser hasil

rancangan adalah sebesar Rp 24.273.700,00

4.2.5 Spesifikasi Alat Uji Geser

Sesuai hasil pemilihan dan perhitungan komponen alat uji geser diperoleh

spesifikasi alat.

Tabel 4.10 Spesifikasi alat uji geser

Dimension L x H x W (cm) 90 x 150 x 60Power (W / ph) 600 / 1,5Motor (V / Hz) 220 / 50Range of spindle speeds (rpm) 1450Max. Flow rate (cc/rev) 4Max. Pump rate (itr/min) 6Max. Pressure (bar) 270Mac. Capacity press (KN) 20Dia. Bor size Cyl (mm) 63Max. Length stroke Cyl (mm) 100Max. Weight (ton) 3Max. Travel device (mm) 30

Spesifikasi


commit to user

IV-41

4.3 PENGUJIAN DATA HASIL PENGUJIAN GESER

Pengujian eksperimen dilakukan untuk mengetahui validasi alat uji geser

dan homogenitas hasil pengujian menggunakan alat uji geser. Data awal

merupakan hasil awal pengujian alat uji geser yang didapat dari pengambilan

spesimen secara acak sebanyak tigapuluh spesimen. Proses pengujian eksperimen

meliputi uji normalitas, uji homogenitas, uji independensi dan diakhiri dengan uji

ANOVA. Pengujian ini dibagi atas pengujian data load serta data strength dari

spesimen yang telah diuji.

Tabel 4.11 Data awal pengujian alat uji geser

12mm 11mm 10mm 12mm 11mm 9mm 12mm 11mm 10mm1 143,6 146,7 135,5 12 11,02 9,355 0,997 1,109 1,2072 167,4 157,1 139,2 12 11,12 9,38 1,163 1,177 1,2373 177 172,2 140,3 12 11,21 9,42 1,229 1,280 1,2414 184,4 150,5 138,6 12 11,28 9,33 1,281 1,112 1,2385 176,9 170,6 140,2 12 11,16 9,36 1,228 1,274 1,2486 180,9 166 139,7 12 11,15 9,33 1,256 1,241 1,2487 184,8 155,1 132,8 12 11,23 8,985 1,283 1,151 1,2328 186,8 174,2 136,1 12 11,19 9,34 1,297 1,297 1,2149 185,8 157,5 126 12 11,3 8,94 1,290 1,162 1,17410 189,7 175,1 134,8 12 11,15 9,07 1,317 1,309 1,23911 179,3 172,3 138,8 12 11,43 9,23 1,245 1,256 1,25312 180,4 175,3 134 12 11,38 9,05 1,253 1,284 1,23413 190,5 165,2 132,4 12 11,02 9,25 1,323 1,249 1,19314 187,8 183,3 126,9 12 11,17 8,89 1,304 1,368 1,19015 182,2 183,5 136 12 11,2 9,03 1,265 1,365 1,25516 181,5 149 111,2 12 11,18 8,935 1,260 1,111 1,03717 153,1 173 135,1 12 11,5 9,14 1,063 1,254 1,23218 185,7 167,1 118,7 12 11,04 9 1,290 1,261 1,09919 180,5 167,1 139,6 12 11,16 9,19 1,253 1,248 1,26620 193,8 157,2 116,8 12 11,18 9,13 1,346 1,172 1,06621 180,2 157,1 132,9 12 11,27 9,08 1,251 1,162 1,22022 182,5 146,2 147,1 12 11,11 9,06 1,267 1,097 1,35323 177,5 153,9 110,7 12 11,04 8,98 1,233 1,162 1,02724 183 161 130,3 12 11,12 8,96 1,271 1,207 1,21225 188,3 167,1 139,3 12 11,4 8,94 1,308 1,221 1,29826 185 160 131 12 11,17 8,96 1,285 1,194 1,21827 183,7 149,4 113,3 12 11,12 9,23 1,276 1,120 1,02328 186,8 162 147,2 12 11,285 9 1,297 1,196 1,36329 179,5 183,8 109,8 12 11,24 8,82 1,247 1,363 1,03730 181,2 162,3 141,8 12 11,475 8,95 1,258 1,179 1,320

NoPembebanan (Load) Kekuatan material (Strength)Tebal (Thick)


commit to user

IV-42

4.3.1 Pengujian Hasil Pembebanan Geser

Pengujian data hasil pembebanan geser didapat dari hasil pembacaan yang

ditampilkan oleh weighting indicator setelah sebuah spesimen diuji. Data tersebut

kemudian dicatat dan dikumpulkan dalam sebuah lembar pantauan pengujian yang

telah disiapkan sebelum pengujian dilakukan. Penentuan level ketebalan

(treatment) dipengaruhi oleh besar kecilnya standar deviasi yang dihasilkan oleh

level ketebalan awal 12 mm.

1. Uji Normalitas

Pengujian normalitas data menggunakan metode Kolmogorov-Smirnov

dilakukan terhadap data observasi di tiap perlakuan dengan tujuan untuk

mengetahui apakah data observasi dari pengambilan sampel secara acak sebanyak

tigapuluh kali pengambilan data (replikasi) berdistrbusi normal. Jumlah perlakuan

yang terdapat pada eksperimen adalah 3 perlakuan.

Tabel 4.12 Perhitungan uji normalitas load geser a1

i x x2 z P(z) P(x) |P(z)-P(x)|

1 143,6 20621 -

3,638 0,000 0,033 0,033

2 153,1 23440 -

2,706 0,003 0,067 0,063

3 167,4 28023 -

1,302 0,097 0,100 0,003

4 176,9 31294 -

0,369 0,356 0,133 0,223

5 177 31329 -

0,359 0,360 0,167 0,193

6 177,5 31506 -

0,310 0,378 0,200 0,178

7 179,3 32148 -

0,134 0,447 0,233 0,214

8 179,5 32220 -

0,114 0,455 0,267 0,188

9 180,2 32472 -

0,045 0,482 0,300 0,182

10 180,4 32544 -

0,026 0,490 0,333 0,156

11 180,5 32580 -

0,016 0,494 0,367 0,127

12 180,9 32725 0,024 0,509 0,400 0,109 13 181,2 32833 0,053 0,521 0,433 0,088 14 181,5 32942 0,082 0,533 0,467 0,066 15 182,2 33197 0,151 0,560 0,500 0,060


commit to user

IV-43

Tabel 4.12 Perhitungan uji normalitas load geser a1 (lanjutan)

16 182,5 33306 0,181 0,572 0,533 0,038 17 183 33489 0,230 0,591 0,567 0,024 18 183,7 33746 0,298 0,617 0,600 0,017 19 184,4 34003 0,367 0,643 0,633 0,010 20 184,8 34151 0,406 0,658 0,667 0,009 21 185 34225 0,426 0,665 0,700 0,035 22 185,7 34484 0,495 0,690 0,733 0,044 23 185,8 34522 0,505 0,693 0,767 0,074 24 186,8 34894 0,603 0,727 0,800 0,073 25 186,8 34894 0,603 0,727 0,833 0,107 26 187,8 35269 0,701 0,758 0,867 0,108 27 188,3 35457 0,750 0,773 0,900 0,127 28 189,7 35986 0,887 0,813 0,933 0,121 29 190,5 36290 0,966 0,833 0,967 0,134 30 193,8 37558 1,290 0,901 1,000 0,099

Average 181 max 0,223

Stdev 10,2 L

hitung 0,223

L tabel 0,240

Contoh perhitungan uji normalitas load geser komposit serat alam untuk

perlakuan a1, sebagai berikut:

a. Mengurutkan data observasi dari yang terkecil sampai terbesar: 143.6;….;

153.1; 167.4 sebagaimana ditunjukan pada tabel 4.12 di atas.

b. Menghitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi (s) data tersebut,

66.18030

8.1935.190....6.143

1

=+++

=

÷ø

öçè

æ

=å=

x

n

xx

n

ii

( )

1

2

2

-

-=

åån

n

xx

s

ii

( )186.10

1303

8.1975.190...6.143)8.1935.190...6.143(

2222

=-

+++-+++

=s


commit to user

IV-44

c. Mentransformasikan data (x) tersebut menjadi nilai baku (z),

s

xxz i

i

)( -=

638.3186.10

)66.1806.143(1 -=

-=z

dengan;

xi = nilai pengamatan ke-i

x = rata-rata

s = standar deviasi

Dengan cara yang sama diperoleh seluruh nilai baku, sebagaimana ditunjukan

pada kolom z tabel 4.12 di atas.

d. Menentukan nilai probabilitasnya P(z) berdasarkan sebaran normal baku,

sebagai probabilitas pengamatan. Nilai P (z) didapat dari tabel standar luas

wilayah di bawah kurva normal, sebagaimana dapat dilihat pada kolom P(z)

tabel 4.12.

e. Menentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan cara, sebagai

berikut:

ni

xP i =)(

33,031

)( 1 ==xP

Dengan cara yang sama akan diperoleh seluruh nilai P(x) sebagaimana

pada kolom P( x ) tabel 4.12 di atas.

f. Menentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(z) dan P(x), yaitu :


maks | P(z) - P(x)| = 0,223

g. Menganalisis apakah semua data observasi berdistribusi normal. Hipotesis

yang diajukan adalah :

H0: Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal.

H1: Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi tidak

normal.


commit to user

IV-45

h. Memilih taraf nyata a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung > Ltabel.

Lhitung = 0,223

L )3(05,0 = 0,240

Hasil = Lhitung < Ltabel, maka terima H0 dan disimpulkan bahwa data observasi

berdistribusi normal.

Hasil perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov untuk semua perlakuan secara

lengkap dapat dilihat pada tabel 4.13 berikut ini.

Tabel 4.13 Hasil perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov

1 12mm 0,223 0,24 diterima normal2 11mm 0,093 0,24 diterima normal3 10mm 0,153 0,24 diterima normal

KesimpulanNo Perlakuan L hitung L tabel Ho (Ho diterima jika L hitung<L tabel)

2. Uji Homogenitas

Pengujian homogenitas dilakukan dengan metode lavene test, yaitu menguji

kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji homogenitas dilakukan

terhadap data yang dikelompokkan berdasarkan faktor ketebalan.

Uji homogenitas antar level faktor ketebalan hipotesis yang diajukan adalah:

H0 : s12 = s2

2 (Data antar level faktor ketebalan memiliki ragam yang sama)

H1 :s12≠ s2

2 (Data antar level faktor ketebalan memiliki ragam yang tidak sama).

Taraf nyata a = 0.05 dan wilayah kritik F > F0.05 (2; 87)

Prosedur pengujian adalah dengan mengelompokkan data berdasarkan

faktor ketebalan, kemudian dicari rata-rata tiap level faktor ketebalan dan dihitung

selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya sebagaimana diperoleh

tabel 4.14.


commit to user

IV-46

Tabel 4.14 Residual data antar level faktor ketebalan

12mm 11mm 10mm 12mm 11mm 10mm 12mm 11mm 10mm1 143,6 146,7 135,5 37,060 17,327 3,630 1373,444 300,213 13,1772 167,4 157,1 139,2 13,260 6,927 7,330 175,828 47,979 53,7293 177 172,2 140,3 3,660 8,173 8,430 13,396 66,803 71,0654 184,4 150,5 138,6 3,740 13,527 6,730 13,988 182,971 45,2935 176,9 170,6 140,2 3,760 6,573 8,330 14,138 43,209 69,3896 180,9 166 139,7 0,240 1,973 7,830 0,058 3,894 61,3097 184,8 155,1 132,8 4,140 8,927 0,930 17,140 79,685 0,8658 186,8 174,2 136,1 6,140 10,173 4,230 37,700 103,497 17,8939 185,8 157,5 126 5,140 6,527 5,870 26,420 42,597 34,45710 189,7 175,1 134,8 9,040 11,073 2,930 81,722 122,619 8,58511 179,3 172,3 138,8 1,360 8,273 6,930 1,850 68,448 48,02512 180,4 175,3 134 0,260 11,273 2,130 0,068 127,088 4,53713 190,5 165,2 132,4 9,840 1,173 0,530 96,826 1,377 0,28114 187,8 183,3 126,9 7,140 19,273 4,970 50,980 371,461 24,70115 182,2 183,5 136 1,540 19,473 4,130 2,372 379,211 17,05716 181,5 149 111,2 0,840 15,027 20,670 0,706 225,801 427,24917 153,1 173 135,1 27,560 8,973 3,230 759,554 80,521 10,43318 185,7 167,1 118,7 5,040 3,073 13,170 25,402 9,445 173,44919 180,5 167,1 139,6 0,160 3,073 7,730 0,026 9,445 59,75320 193,8 157,2 116,8 13,140 6,827 15,070 172,660 46,603 227,10521 180,2 157,1 132,9 0,460 6,927 1,030 0,212 47,979 1,06122 182,5 146,2 147,1 1,840 17,827 15,230 3,386 317,790 231,95323 177,5 153,9 110,7 3,160 10,127 21,170 9,986 102,549 448,16924 183 161 130,3 2,340 3,027 1,570 5,476 9,161 2,46525 188,3 167,1 139,3 7,640 3,073 7,430 58,370 9,445 55,20526 185 160 131 4,340 4,027 0,870 18,836 16,214 0,75727 183,7 149,4 113,3 3,040 14,627 18,570 9,242 213,939 344,84528 186,8 162 147,2 6,140 2,027 15,330 37,700 4,107 235,00929 179,5 183,8 109,8 1,160 19,773 22,070 1,346 390,985 487,08530 181,2 162,3 141,8 0,540 1,727 9,930 0,292 2,981 98,605

Average 180,66 164,0267 131,87Sum 5419,8 4920,8 3956,1 183,72 270,8 248 3009,112 3428,019 3273,503

ReplikasiFaktor ketebalan Residual Kuadrat residual

Selanjutnya menghitung nilai-nilai, sebagai berikut:

a. Faktor koreksi (FK). (.) = 6∑果邹2

= 6183.72 + 270.8 + 248邹290 = 5483.715


commit to user

IV-47

b. Sum Square (SS) faktor, total, dan error. ffâisik9y9 = 纂6∑果²2邹â − .嘴 = 6183.722 + 270.82 + 2482邹90 − 90 = 135.94 ffs跪s9y = 足素果²2卒− . = 63009.1122 + 3428.012 + ⋯ + 3273.502邹− 5483.715 = 4226.91 ffi辊辊跪辊= ffs跪s9y− ffâisik9y9 = 4226.91 − 135.94 = 4090.977

c. Mean Square (MS) faktor dan error. 怪fâisik9y9 = ffâisik9y9 圭归âisik9y9

= 135.942 = 67.97 怪fi辊辊跪辊= ffi辊辊跪辊圭归i辊辊跪辊

= 4090.97787 = 47.022

d. Nilai F (F hitung). ℎ²s锅龟= 怪fâisik9y9 怪fi辊辊跪辊 = 67.9747.022 = 1.445

Hasil perhitungan uji homogenitas terhadap faktor ketebalan dapat dilihat pada

tabel 4.15.


commit to user

IV-48

Tabel 4.15 Hasil perhitungan uji homogenitas faktor ketebalan

Sumber Keragaman df SS MS F hitung F tabel Hasil kesimpulanKetebalan 2 135,94 67,97 1,445 3,10 diterima homogenError 87 4090,98 47,02Total 89 4226,92

Taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan terhadap

Fhitung > Ftabel. Berdasarkan tabel 4.15, nilai Fhitung sebesar 1.445 < Ftabel (3.10),

sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor ketebalan

memiliki ragam yang sama (homogen).

3. Uji Independensi

Pengujian independensi dilakukan dengan membuat plot residual data untuk

setiap perlakuan berdasarkan urutan pengambilan data pada eksperimen. Nilai

residual tersebut merupakan selisih data observasi dengan rata-rata tiap perlakuan.

Hasil perhitungan nilai residual untuk tiap perlakuan dapat dilihat pada tabel 4.16.

Tabel 4.16 Residual data pembebanan geser

Perlakuan kg/mm2 Rata-rata Residual

31 146,7 164,0267 -17,32667

69 126 131,87 -5,87

16 181,5 180,66 0,84

40 175,1 164,0267 11,073333

1 143,6 180,66 -37,06

39 157,5 164,0267 -6,526667

68 136,1 131,87 4,23

22 182,5 180,66 1,84

53 153,9 164,0267 -10,12667

63 140,3 131,87 8,43

7 184,8 180,66 4,14

42 175,3 164,0267 11,273333

72 134 131,87 2,13

26 185 180,66 4,34

88 147,2 131,87 15,33

10 189,7 180,66 9,04

32 157,1 164,0267 -6,926667

18 185,7 180,66 5,04

90 141,8 131,87 9,93

64 138,6 131,87 6,73

33 172,2 164,0267 8,1733333

89 109,8 131,87 -22,07

2 167,4 180,66 -13,26

80 116,8 131,87 -15,07

59 183,8 164,0267 19,773333

23 177,5 180,66 -3,16

81 132,9 131,87 1,03

47 173 164,0267 8,9733333

35 170,6 164,0267 6,5733333

28 186,8 180,66 6,14

6 180,9 180,66 0,24

34 150,5 164,0267 -13,52667

29 179,5 180,66 -1,16

85 139,3 131,87 7,43

36 166 164,0267 1,9733333

27 183,7 180,66 3,04


67 132,8 131,87 0,93

79 139,6 131,87 7,73

17 153,1 180,66 -27,56

37 155,1 164,0267 -8,926667

82 147,1 131,87 15,23

3 177 180,66 -3,66

38 174,2 164,0267 10,173333

65 140,2 131,87 8,33

51 157,1 164,0267 -6,926667

13 190,5 180,66 9,84

77 135,1 131,87 3,23

58 162 164,0267 -2,026667

84 130,3 131,87 -1,57

20 193,8 180,66 13,14

46 149 164,0267 -15,02667

66 139,7 131,87 7,83

87 113,3 131,87 -18,57

48 167,1 164,0267 3,0733333

52 146,2 164,0267 -17,82667

8 186,8 180,66 6,14

49 167,1 164,0267 3,0733333

71 138,8 131,87 6,93

86 131 131,87 -0,87

21 180,2 180,66 -0,46

83 110,7 131,87 -21,17

14 187,8 180,66 7,14

44 183,3 164,0267 19,273333

70 134,8 131,87 2,93

78 118,7 131,87 -13,17

54 161 164,0267 -3,026667

5 176,9 180,66 -3,76

73 132,4 131,87 0,53

57 149,4 164,0267 -14,62667

55 167,1 164,0267 3,0733333

19 180,5 180,66 -0,16

61 135,5 131,87 3,63


commit to user

IV-49

Tabel 4.16 Residual data pembebanan geser (lanjutan)

Data residual kemudian diplotkan berdasarkan urutan pengambilan data

eksperimen secara acak atau random seperti gambar 4.38.

Gambar 4.38 Grafik plot residual kekuatan geser

Berdasarkan Gambar 4.38 terlihat bahwa nilai residual tersebar di sekitar

garis nol dan tidak membentuk pola khusus, sehingga dapat disimpulkan bahwa

data hasil eksperimen memenuhi syarat independensi.

Pengujian independensi eksperimen juga dilakukan dengan uji run test (uji

deret) melalui sotfware SPSS. Tujuan uji deret adalah untuk menentukan apakah

keacakan akan terjadi atau apakah terdapat suatu pola yang mendasari urutan data

observasi. Hipotesis yang diajukan dalam uji independensi pada nilai kekuatan

geser adalah sebagai berikut, dengan taraf nyata yang dipilih a= 0,05, yaitu:


9 185,8 180,66 5,14

75 136 131,87 4,13

45 183,5 164,0267 19,473333

74 126,9 131,87 -4,97

12 180,4 180,66 -0,26

43 165,2 164,0267 1,1733333

24 183 180,66 2,34

60 162,3 164,0267 -1,726667

62 139,2 131,87 7,33

41 172,3 164,0267 8,2733333

11 179,3 180,66 -1,36

50 157,2 164,0267 -6,826667

76 111,2 131,87 -20,67

15 182,2 180,66 1,54

25 188,3 180,66 7,64

56 160 164,0267 -4,026667

30 181,2 180,66 0,54


commit to user

IV-50

H0: Sampel data observasi berasal dari populasi tersebut bersifat acak,

H1: Sampel data observasi berasal dari populasi tersebut tidak acak

Berdasarkan pengujian independensi yang dilakukan menggunakan software

SPSS (uji run test) diperoleh nilai signifikansi sebesar 0,289 lebih besar dari taraf

nyata yang dipilih yaitu a= 0,05, dengan demikian Ho diterima dan dapat

disimpulkan bahwa data observasi bersifat acak.

4. Uji Analisis Variansi (ANOVA)

Pengujian analisis variansi (ANOVA) dilakukan terhadap kekuatan geser

untuk mengetahui apakah faktor ketebalan yang diteliti berpengaruh signifikan

terhadap variabel respon tersebut. Hipotesis umum yang diajukan adalah ada

perbedaan yang signifikan antar faktor maupun level dalam setiap faktor yang

diteliti. Hipotesis umum ini disebut sebagai hipotesis satu (H1).

Selanjutnya dilakukan perhitungan nilai-nilai yang dibutuhkan untuk

perhitungan ANOVA. Prosedur perhitungan nilai-nilai tersebut dijelaskan oleh

pembahasan di bawah ini. Adapun data yang digunakan adalah data eksperimen

pembebanan geser yang dapat dilihat pada tabel 4.12. Sedangkan pengolahan data

seperti pada tabel 4.17.

Tabel 4.17 ANOVA untuk pembebanan geser

No Ketebalan

12 11 9

1 143,6 146,7 135,5

2 167,4 157,1 139,2 3 177 172,2 140,3 4 184,4 150,5 138,6

5 176,9 170,6 140,2

6 180,9 166 139,7

7 184,8 155,1 132,8

8 186,8 174,2 136,1 9 185,8 157,5 126

10 189,7 175,1 134,8

11 179,3 172,3 138,8

12 180,4 175,3 134

13 190,5 165,2 132,4

14 187,8 183,3 126,9 15 182,2 183,5 136 16 181,5 149 111,2


commit to user

IV-51

Tabel 4.17 ANOVA untuk pembebanan geser (lanjutan)

17 153,1 173 135,1 18 185,7 167,1 118,7 19 180,5 167,1 139,6

20 193,8 157,2 116,8

21 180,2 157,1 132,9

22 182,5 146,2 147,1

23 177,5 153,9 110,7 24 183 161 130,3 25 188,3 167,1 139,3

26 185 160 131

27 183,7 149,4 113,3

28 186,8 162 147,2

29 179,5 183,8 109,8 30 181,2 162,3 141,8 τj 5419,8 4920,8 3956,1 14296,7 T..

nj 30 30 30 90 N

ΣYij2 982150,18 810570,44 524964,41 2317685

Kemudian dilakukan perhitungan jumlah kuadrat/ sum of square (SS) dari faktor

ketebalan dan interaksinya. Proses perhitungan SS dan hasilnya, adalah:

a. Jumlah kuadrat total (SStotal) :

NT

YSSk

j

n

iijtotal

j 2

1 1

..-= åå

= =

ffs跪s9y = 2271063 − 14296.7290 ffs跪s9y = 46622.46

b. Jumlah kuadrat faktor ketebalan (SSketebalan) :

NT

n

TSS

k

j j

jketebalan

2

1

2..

-= å=

ffâisik9y9 = 5419.8230 + 4920.8230 + 3956.1230 − 14296.7290 ffâisik9y9 = 36911.83


commit to user

IV-52

c. Jumlah kuadrat random error (SSerror) :

ketebalantotalerroe SSSSSS -= ffi辊辊跪辊= 46622.46 − 36911.83 ffi辊辊跪辊= 9710.634

Mean of square (MS) atau disebut juga kuadrat tengah (KT), dihitung dengan

membagi antara jumlah kuadrat (SS) yang diperoleh dengan derajat bebasnya (df).

Contoh perhitungan MSketebalan, sebagai berikut: 怪fâisik9y9 = 36911.832 = 18455.92

Besarnya Fhitung didapat dari pembagian antara MS faktor yang ada dengan

MSerror dari eksperimen. Contoh perhitungannya adalah sebagai berikut: ℎ²s锅龟= 怪fâisik9y9 怪fi辊辊跪辊= 165.35

Berpedoman pada contoh di atas, maka didapat MS dan Fhitung semua faktor

selengkapnya yang dapat dilihat pada tabel 4.18.

Keputusan terhadap hipotesis nol didasarkan pada nilai Fhitung, yakni hipotesis

nol (H0) ditolak jika Fhitung > Ftabel dan diterima jika Fhitung < Ftabel. Ftabel diperoleh

dari tabel distribusi F kumulatif, dengan df1 = df yang bersangkutan dan df2 =

dferror. Perhitungan Ftabel dengan menggunakan Microsoft excel dengan rumus:

FINV(probability, df1, df2).

Contoh perhitungan Ftabel adalah Ftabel untuk faktor jenis kertas, df1 = 2 dan

df2 = 87. Berdasarkan hasil perhitungan Microsoft excel diperoleh Ftabel = FINV

(0.05, 2, 87) = 3.10

Tabel 4.18 Hasil perhitungan ANOVA data eksperimen

df SS MS F hitung F tabel Hasil Kesimpulan2 36911,83089 18455,91544 165,3511706 3,101295757 Tolak ada pengaruh87 9710,633667 111,616478989Sstotal

Sumber keragamanSsketebalan

Sserror

Penggunaan Fhitung memberikan kesimpulan tentang hasil uji hipotesis analisis

variansi. Keputusan yang diambil terhadap hasil analisis variansi data eksperimen

untuk pengujian keterulangan alat, yaitu ditinjau dari faktor ketebalan, nilai Fhitung

< Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa ketebalan tidak berpengaruh

signifikan terhadap pembebanan geser.


commit to user

IV-53

4.3.2 Pengujian Hasil Perhitungan Kekuatan Geser

Data diperoleh dengan melihat data yang ditampilkan oleh weighting

indicator kemudian dibagi dengan luasan bidang patah spesimen setelah sebuah

spesimen diuji. Data tersebut kemudian dicatat dan dikumpulkan dalam sebuah

lembar form pengujian yang telah disiapkan sebelum pengujian dilakukan.

Penentuan level dipengaruhi oleh besar kecilnya standar deviasi yang dihasilkan

oleh level sebelumnya (tebal 12 mm).

1. Uji Normalitas

Uji normalitas dengan metode Kolmogorov-Smirnov dilakukan terhadap

data observasi di tiap perlakuan dengan tujuan untuk mengetahui apakah data

observasi dari tigapuluh kali pengambilan data (replikasi) berdistrbusi normal.

Jumlah perlakuan yang terdapat pada eksperimen adalah 3 perlakuan.

Tabel 4.19 Perhitungan uji normalitas strength a1

i x x2 z P(z) P(x) |P(z)-P(x)|

1 0,997 0,994 -

3,638 0,000 0,033 0,033

2 1,063 1,130 -

2,706 0,003 0,067 0,063

3 1,163 1,351 -

1,302 0,097 0,100 0,003

4 1,228 1,509 -

0,369 0,356 0,133 0,223

5 1,229 1,511 -

0,359 0,360 0,167 0,193

6 1,233 1,519 -

0,310 0,378 0,200 0,178

7 1,245 1,550 -

0,134 0,447 0,233 0,214

8 1,247 1,554 -

0,114 0,455 0,267 0,188

9 1,251 1,566 -

0,045 0,482 0,300 0,182

10 1,253 1,569 -

0,026 0,490 0,333 0,156

11 1,253 1,571 -

0,016 0,494 0,367 0,127

12 1,256 1,578 0,024 0,509 0,400 0,109 13 1,258 1,583 0,053 0,521 0,433 0,088 14 1,260 1,589 0,082 0,533 0,467 0,066 15 1,265 1,601 0,151 0,560 0,500 0,060 16 1,267 1,606 0,181 0,572 0,533 0,038 17 1,271 1,615 0,230 0,591 0,567 0,024


commit to user

IV-54

Tabel 4.19 Perhitungan uji normalitas strength a1 (lanjutan)

18 1,276 1,627 0,298 0,617 0,600 0,017 19 1,281 1,640 0,367 0,643 0,633 0,010 20 1,283 1,647 0,406 0,658 0,667 0,009 21 1,285 1,651 0,426 0,665 0,700 0,035 22 1,290 1,663 0,495 0,690 0,733 0,044 23 1,290 1,665 0,505 0,693 0,767 0,074 24 1,297 1,683 0,603 0,727 0,800 0,073 25 1,297 1,683 0,603 0,727 0,833 0,107 26 1,304 1,701 0,701 0,758 0,867 0,108 27 1,308 1,710 0,750 0,773 0,900 0,127 28 1,317 1,735 0,887 0,813 0,933 0,121 29 1,323 1,750 0,966 0,833 0,967 0,134

30 1,346 1,811 1,290 0,901 1,000 0,099

Average 1,25 max 0,223

Stdev 0,07 L hitung 0,223

L tabel 0,240

Contoh perhitungan uji normalitas kekuatan geser komposit serat alam

untuk perlakuan a1, sebagai berikut:

a. Mengurutkan data observasi dari yang terkecil sampai terbesar: 0.997; 1.063;

1.163;….; 1.323; 1.346 sebagaimana ditunjukan pada tabel 4.19 di atas.

b. Menghitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi (s) data tersebut,

255.130

346.1....063.1997.0

1

=+++

=

÷ø

öçè

æ

=å=

x

n

xx

n

ii

( )

1

2

2

-

-=

åån

n

xx

s

ii

( )071.0

1303

346.1...063.1997.0)346.1...063.1997.0(

2222

=-

+++-+++

=s

c. Mentransformasikan data (x) tersebut menjadi nilai baku (z),

s

xxz i

i

)( -=


commit to user

IV-55

638.30707.0

)254.1997.0(1 -=

-=z

dengan;

xi = nilai pengamatan ke-i

x = rata-rata

s = standar deviasi

Dengan cara yang sama diperoleh seluruh nilai baku, sebagaimana ditunjukan

pada kolom z tabel 4.19 di atas.

d. Menentukan nilai probabilitasnya P(z) berdasarkan sebaran normal baku,

sebagai probabilitas pengamatan. Nilai P (z) didapat dari tabel standar luas

wilayah di bawah kurva normal, sebagaimana dapat dilihat pada kolom P(z)

tabel 4.19.

e. Menentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x), sebagai berikut:

ni

xP i =)(

33,031

)( 1 ==xP

Dengan cara yang sama akan diperoleh seluruh nilai P(x) sebagaimana pada

kolom P( x ) tabel 4.19 di atas.

f. Menentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(z) dan P(x), yaitu :


maks | P(z) - P(x)| = 0,223

g. Menganalisis apakah semua data observasi berdistribusi normal. Hipotesis

yang diajukan adalah :

H0: Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal.

H1: Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi tidak

normal.

h. Memilih taraf nyata a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung > Ltabel.

Lhitung = 0,223

L )3(05,0 = 0,24

Hasil = Lhitung < Ltabel, maka terima H0 dan disimpulkan bahwa data observasi

berdistribusi normal.


commit to user

IV-56

Hasil perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov untuk semua perlakuan secara

lengkap dapat dilihat pada tabel 4.20.

Tabel 4.20 Hasil perhitungan uji Kolmogorov-Smirnov

1 12mm 0,223 0,24 diterima normal2 11mm 0,098 0,24 diterima normal3 10mm 0,172 0,24 diterima normal

No Perlakuan L hitung L tabel Ho (Ho diterima jika L hitung<L tabel) Kesimpulan

2. Uji Homogenitas

Pengujian homogenitas dilakukan dengan metode lavene test, yaitu menguji

kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji homogenitas dilakukan

terhadap data yang dikelompokkan berdasarkan faktor ketebalan.

Uji homogenitas antar level faktor ketebalan hipotesis.

H0 : s12 = s2

2 (Data antar level faktor ketebalan memiliki ragam yang sama)

H1 :s12≠ s2

2 (Data antar level faktor ketebalan memiliki ragam yang tidak sama).

Taraf nyata a = 0.05 dan wilayah kritik F > F0.05 (2; 87)

Prosedur pengujian adalah dengan mengelompokkan data berdasarkan

faktor ketebalan, kemudian dicari rata-rata tiap level faktor ketebalan dan dihitung

selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya sebagaimana diperoleh

tabel 4.21.


commit to user

IV-57

Tabel 4.21 Residual data antar level faktor ketebalan

12mm 11mm 10mm 12mm 11mm 10mm 12mm 11mm 10mm1 0,997222 1,109347 1,207019 0,257 0,110 0,001 0,066 0,012 0,0002 1,1625 1,177308 1,236674 0,092 0,042 0,031 0,008 0,002 0,0013 1,229167 1,280107 1,241154 0,025 0,061 0,035 0,001 0,004 0,0014 1,280556 1,11185 1,237942 0,026 0,107 0,032 0,001 0,012 0,0015 1,228472 1,273895 1,248219 0,026 0,055 0,042 0,001 0,003 0,0026 1,25625 1,240658 1,247767 0,002 0,021 0,042 0,000 0,000 0,0027 1,283333 1,150935 1,231682 0,029 0,068 0,026 0,001 0,005 0,0018 1,297222 1,297289 1,214311 0,043 0,078 0,008 0,002 0,006 0,0009 1,290278 1,161504 1,174497 0,036 0,058 0,031 0,001 0,003 0,00110 1,317361 1,30867 1,238515 0,063 0,089 0,033 0,004 0,008 0,00111 1,245139 1,256197 1,25316 0,009 0,037 0,047 0,000 0,001 0,00212 1,252778 1,283685 1,233886 0,002 0,064 0,028 0,000 0,004 0,00113 1,322917 1,249244 1,192793 0,068 0,030 0,013 0,005 0,001 0,00014 1,304167 1,367502 1,189539 0,050 0,148 0,016 0,002 0,022 0,00015 1,265278 1,365327 1,255076 0,011 0,146 0,049 0,000 0,021 0,00216 1,260417 1,110614 1,03712 0,006 0,109 0,169 0,000 0,012 0,02817 1,063194 1,253623 1,231765 0,191 0,034 0,026 0,037 0,001 0,00118 1,289583 1,261322 1,099074 0,035 0,042 0,107 0,001 0,002 0,01119 1,253472 1,24776 1,265869 0,001 0,029 0,060 0,000 0,001 0,00420 1,345833 1,171735 1,066083 0,091 0,048 0,140 0,008 0,002 0,02021 1,251389 1,161639 1,219714 0,003 0,058 0,014 0,000 0,003 0,00022 1,267361 1,09661 1,353017 0,013 0,123 0,147 0,000 0,015 0,02223 1,232639 1,161685 1,027283 0,022 0,058 0,179 0,000 0,003 0,03224 1,270833 1,206535 1,211868 0,016 0,013 0,006 0,000 0,000 0,00025 1,307639 1,221491 1,298471 0,053 0,002 0,093 0,003 0,000 0,00926 1,284722 1,193674 1,218378 0,030 0,026 0,013 0,001 0,001 0,00027 1,275694 1,119604 1,022932 0,021 0,100 0,183 0,000 0,010 0,03328 1,297222 1,196278 1,362963 0,043 0,023 0,157 0,002 0,001 0,02529 1,246528 1,362693 1,037415 0,008 0,143 0,168 0,000 0,021 0,02830 1,258333 1,178649 1,320298 0,004 0,041 0,114 0,000 0,002 0,013

Average 1,254583 1,219248 1,205816Sum 37,6375 36,57743 36,17448 1,275833 1,961497 2,01122 0,145115 0,177341 0,241253

ReplikasiFaktor ketebalan Residual Kuadrat residual

Selanjutnya menghitung nilai-nilai, sebagai berikut:

a. Faktor koreksi (FK). (.) = 6∑果邹2

= 61.275 + 1.961 + 2.011邹290 = 0.3060

b. Sum Square (SS) faktor, total, dan error.

( )

0112.0

9090

011.2961.1275.1 222

2

=

-++

=

úúû

ù

êêë

é-= å

ketebalan

ketebalan

ketebalan

SS

SS

FKk

xiSS


commit to user

IV-58

ffs跪s9y = 足素果²2卒− . = 60.2572 + 0.0922 + ⋯+ 0.0042邹− 0.3060 = 0.2576 ffi辊辊跪辊= ffs跪s9y− ffâisik9y9 = 0.2576 − 0.0112 = 0.2463

c. Mean Square (MS) faktor dan error 怪fâisik9y9 = ffâisik9y9 圭归âisik9y9

= 0.01122 = 0.0056 怪fi辊辊跪辊= ffi辊辊跪辊圭归i辊辊跪辊

= 0.246387 = 0.0028

d. Nilai F (F hitung) ℎ²s锅龟= 怪fâisik9y9 怪fi辊辊跪辊 = 0.00280.0059 = 1.988

Hasil perhitungan uji homogenitas terhadap faktor ketebalan dapat dilihat pada

tabel 4.22.

Tabel 4.22 Hasil perhitungan uji homogenitas faktor ketebalan

Sumber Keragaman df SS MS F hitung F tabel Hasil kesimpulanKetebalan 2 0,0113 0,005630 1,988 3,10 diterima homogenError 87 0,2464 0,002832Total 89 0,26

Taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan terhadap

Fhitung > Ftabel. Berdasarkan tabel 4.22, nilai Fhitung sebesar 1,988 < Ftabel (3.10),

sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor ketebalan

memiliki ragam yang sama (homogen).


commit to user

IV-59

3. Uji Independensi

Pengujian independensi dilakukan dengan membuat plot residual data untuk

setiap perlakuan berdasarkan urutan pengambilan data pada eksperimen. Nilai

residual tersebut merupakan selisih data observasi dengan rata-rata tiap perlakuan.

Hasil perhitungan nilai residual untuk tiap perlakuan dapat dilihat pada tabel 4.23.

Tabel 4.23 Residual data kekuatan geser


a2(5) 1,27389 1,219248 0,0546472

a1(18) 1,28958 1,254583 0,035

a2(18) 1,26132 1,219248 0,0420748

a1(6) 1,25625 1,254583 0,0016667

a2(23) 1,16168 1,219248 -0,0575629

a2(14) 1,3675 1,219248 0,1482546

a1(9) 1,29028 1,254583 0,0356944

a1(21) 1,25139 1,254583 -0,0031944

a2(10) 1,30867 1,219248 0,089422

a3(19) 1,26587 1,205816 0,0600526

a1(10) 1,31736 1,254583 0,0627778

a3(20) 1,06608 1,205816 -0,1397336

a1(28) 1,29722 1,254583 0,0426389

a1(15) 1,26528 1,254583 0,0106944

a2(22) 1,09661 1,219248 -0,122638

a1(16) 1,26042 1,254583 0,0058333

a2(27) 1,1196 1,219248 -0,0996434

a2(3) 1,28011 1,219248 0,0608594

a1(1) 0,99722 1,254583 -0,2573611

a3(5) 1,24822 1,205816 0,0424033

a1(17) 1,06319 1,254583 -0,1913889

a3(30) 1,3203 1,205816 0,1144819

a2(25) 1,22149 1,219248 0,0022436

a1(7) 1,28333 1,254583 0,02875

a2(24) 1,20653 1,219248 -0,0127129

a1(19) 1,25347 1,254583 -0,0011111

a2(29) 1,36269 1,219248 0,1434451

a3(24) 1,21187 1,205816 0,0060515

a1(24) 1,27083 1,254583 0,01625

a2(21) 1,16164 1,219248 -0,0576091

a1(11) 1,24514 1,254583 -0,0094444

a3(13) 1,19279 1,205816 -0,0130233

a3(18) 1,09907 1,205816 -0,106742

a2(4) 1,11185 1,219248 -0,1073978

a1(22) 1,26736 1,254583 0,0127778

a2(26) 1,19367 1,219248 -0,0255741

a3(12) 1,23389 1,205816 0,0280697

a1(2) 1,1625 1,254583 -0,0920833

a3(29) 1,03741 1,205816 -0,1684011

a1(29) 1,24653 1,254583 -0,0080556

a2(15) 1,36533 1,219248 0,1460797

a3(10) 1,23852 1,205816 0,0326992

a1(5) 1,22847 1,254583 -0,0261111

a3(23) 1,02728 1,205816 -0,1785332

a2(8) 1,29729 1,219248 0,0780416

a3(4) 1,23794 1,205816 0,032126

a1(30) 1,25833 1,254583 0,00375

a3(3) 1,24115 1,205816 0,0353375

a1(8) 1,29722 1,254583 0,0426389

a2(30) 1,17865 1,219248 -0,0405984

a3(27) 1,02293 1,205816 -0,1828836


a2(11) 1,2562 1,219248 0,0369495

a1(12) 1,25278 1,254583 -0,0018056

a3(17) 1,23177 1,205816 0,025949

a3(26) 1,21838 1,205816 0,0125619

a2(6) 1,24066 1,219248 0,02141

a1(23) 1,23264 1,254583 -0,0219444

a3(2) 1,23667 1,205816 0,0308577

a2(13) 1,24924 1,219248 0,0299961

a1(3) 1,22917 1,254583 -0,0254167

a2(7) 1,15093 1,219248 -0,0683127

a3(9) 1,1745 1,205816 -0,0313195

a2(16) 1,11061 1,219248 -0,1086335

a1(20) 1,34583 1,254583 0,09125

a3(1) 1,20702 1,205816 0,0012033

a3(28) 1,36296 1,205816 0,1571469

a2(1) 1,10935 1,219248 -0,109901

a3(7) 1,23168 1,205816 0,0258663

a3(14) 1,18954 1,205816 -0,0162773

a1(14) 1,30417 1,254583 0,0495833

a2(9) 1,1615 1,219248 -0,0577432

a3(8) 1,21431 1,205816 0,0084951

a2(19) 1,24776 1,219248 0,0285122

a1(25) 1,30764 1,254583 0,0530556

a2(17) 1,25362 1,219248 0,0343755

a3(11) 1,25316 1,205816 0,0473439

a1(13) 1,32292 1,254583 0,0683333

a2(12) 1,28368 1,219248 0,0644372

a3(21) 1,21971 1,205816 0,0138976

a3(15) 1,25508 1,205816 0,0492596

a1(4) 1,28056 1,254583 0,0259722

a2(10) 1,17174 1,219248 -0,0475124

a3(22) 1,35302 1,205816 0,1472008

a3(6) 1,24777 1,205816 0,041951

a2(2) 1,17731 1,219248 -0,0419395

a3(25) 1,29847 1,205816 0,0926552

a1(26) 1,28472 1,254583 0,0301389

a3(16) 1,03712 1,205816 -0,1686962

a1(27) 1,27569 1,254583 0,0211111

a2(28) 1,19628 1,219248 -0,0229694


commit to user

IV-60

Data residual kemudian diplotkan berdasarkan urutan pengambilan data

eksperimen seperti gambar 4.39.

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0 20 40 60 80 100

Resi

dual

Urutan Eksperimen

Grafik Uji Independensi

Gambar 4.39 Grafik plot residual kekuatan geser

Berdasarkan Gambar 4.39 terlihat bahwa nilai residual tersebar di sekitar


data hasil eksperimen memenuhi syarat independensi.

Pengujian independensi eksperimen juga dilakukan dengan uji run test (uji

deret) melalui sotfware SPSS. Tujuan uji deret adalah untuk menentukan apakah

keacakan akan terjadi atau apakah terdapat suatu pola yang mendasari urutan data

observasi. Hipotesis yang diajukan dalam uji independensi pada nilai kekuatan

geser adalah sebagai berikut, dengan taraf nyata yang dipilih a= 0,05, yaitu:

H0: Sampel data observasi berasal dari populasi tersebut bersifat acak,

H1: Sampel data observasi berasal dari populasi tersebut tidak acak



nyata yang dipilih yaitu a= 0,05, dengan demikian H0 diterima dan dapat


4. Uji Analisis Variansi (ANOVA)

Pengujian analisis variansi (ANOVA) dilakukan terhadap kekuatan geser

untuk mengetahui apakah faktor ketebalan yang diteliti berpengaruh signifikan

terhadap variabel respon tersebut. Hipotesis umum yang diajukan adalah ada

perbedaan yang signifikan antar faktor maupun level dalam setiap faktor yang

diteliti. Hipotesis umum ini disebut sebagai hipotesis satu (H1).


commit to user

IV-61

Selanjutnya dilakukan perhitungan nilai-nilai yang dibutuhkan untuk

perhitungan ANOVA. Prosedur perhitungan nilai-nilai tersebut dijelaskan oleh

pembahasan di bawah ini. Adapun data yang digunakan adalah data eksperimen

kekuatan geser yang dapat dilihat pada tabel 4.19. Sedangkan pengolahan data

seperti pada tabel 4.24

Tabel 4.24 ANOVA untuk kekuatan geser

12 11 91 0,997 1,109 1,2072 1,163 1,177 1,2373 1,229 1,280 1,2414 1,281 1,112 1,2385 1,228 1,274 1,2486 1,256 1,241 1,2487 1,283 1,151 1,2328 1,297 1,297 1,2149 1,290 1,162 1,17410 1,317 1,309 1,23911 1,245 1,256 1,25312 1,253 1,284 1,23413 1,323 1,249 1,19314 1,304 1,368 1,19015 1,265 1,365 1,25516 1,260 1,111 1,03717 1,063 1,254 1,23218 1,290 1,261 1,09919 1,253 1,248 1,26620 1,346 1,172 1,06621 1,251 1,162 1,22022 1,267 1,097 1,35323 1,233 1,162 1,02724 1,271 1,207 1,21225 1,308 1,221 1,29826 1,285 1,194 1,21827 1,276 1,120 1,02328 1,297 1,196 1,36329 1,247 1,363 1,03730 1,258 1,179 1,320τj 37,6375 36,57743 36,17448 110,3894 T..nj 30 30 30 90 N

47,3645 44,77429 43,86103 135,9998

NoKetebalan

Kemudian dilakukan perhitungan jumlah kuadrat/sum of square (SS) dari faktor

ketebalan dan interaksinya. Proses perhitungan SS dan hasilnya, sebagai berikut:


commit to user

IV-62

a. Jumlah kuadrat total (SStotal) :

NT

YSSk

j

n

iijtotal

j 2

1 1

..-= åå

= =

ffs跪s9y = 135.99 − 110.3894290 ffs跪s9y = 0.6017

b. Jumlah kuadrat faktor ketebalan (SSketebalan) :

NT

n

TSS

k

j j

jketebalan

2

1

2..

-= å=

ffâisik9y9 = 37.63730 + 36.577230 + 36.174230 − 110.389290 ffâisik9y9 = 0.038073

c. Jumlah kuadrat random error (SSerror) :

ketebalantotalerroe SSSSSS -= ffi辊辊跪辊= 0.6017 − 0.0380 ffi辊辊跪辊= 0.56371

Mean of square (MS) atau disebut juga kuadrat tengah (KT), dihitung dengan

membagi antara jumlah kuadrat (SS) yang diperoleh dengan derajat bebasnya (df).

Contoh perhitungan MS, sebagai berikut: 怪fâisik9y9 = 0.0380732 = 0.019036

Besarnya Fhitung didapat dari pembagian antara MS faktor yang ada dengan

MSerror dari eksperimen. Contoh perhitungannya adalah sebagai berikut: ℎ²s锅龟= 怪fâisik9y9 怪fi辊辊跪辊= 2.937

Berpedoman pada contoh di atas, maka didapat MS dan Fhitung semua faktor

selengkapnya yang dapat dilihat pada tabel 4.25.

Keputusan terhadap hipotesis nol didasarkan pada nilai Fhitung, yakni hipotesis

nol (H0) ditolak jika Fhitung > Ftabel dan diterima jika Fhitung < Ftabel. Ftabel diperoleh

dari tabel distribusi F kumulatif, dengan df1 = df yang bersangkutan dan df2 =


commit to user

IV-63

dferror. Perhitungan Ftabel dengan menggunakan Microsoft excel dengan rumus:

FINV(probability, df1, df2).

Contoh perhitungan Ftabel adalah Ftabel untuk faktor jenis kertas, df1 = 2 dan

df2 = 87. Berdasarkan hasil perhitungan Microsoft excel diperoleh Ftabel = FINV

(0.05, 2, 87) = 3.10

Tabel 4.25 Hasil perhitungan ANOVA data eksperimen

df SS MS F hitung F tabel Hasil Kesimpulan2 0,038073 0,019036 2,937963 3,101296 Terima tidak ada pengaruh

87 0,56371 0,00647989

Sumber KeragamanSsketebalan

SserrorSstotal

Penggunaan Fhitung memberikan kesimpulan tentang hasil uji hipotesis

analisis variansi. Keputusan yang diambil terhadap hasil analisis variansi data

eksperimen untuk pengujian keterulangan alat, yaitu ditinjau dari faktor ketebalan,

nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa ketebalan tidak

berpengaruh signifikan terhadap kekuatan geser.


commit to user

V- 1

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Pada bab ini membahas tentang analisis hasil pengujian yang telah

dikumpulkan dan diolah pada bab sebelumnya. Pada bab ini diuraikan mengenai

analisis pengujian geser komposit serat alam menggunakan alat uji geser. Analisis

hasil tersebut diuraikan dalam sub bab dibawah ini.

5.1 ANALISA HASIL PENELITIAN

Analisis hasil penelitian perlu dilakukan untuk menelaah hasil yang telah

diperoleh dari penelitian. Pada sub bab ini diuraikan mengenai analisis terhadap

hasil pengumpulan dan pengolahan data penelitian.

5.1.1 Analisis Rancangan Alat Uji Geser

Rancangan alat uji geser dibuat dengan konsep perancangan berdasar

identifikasi kebutuhan pengguna dan identifikasi kepeluan sesuai standar yang

digunakan yaitu standar ASTM D5379-98. Kebutuhan rancangan alat uji geser

berdasar pengguna didapat melalui hasil wawancara terhadap pengguna dalam hal

ini Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta yang

kemudian diterjemahkan menjadi variabel alternatif konsep untuk diambil sebagai

fokus penelitian agar rancangan alat uji geser tetap memenuhi standar yang

digunakan.

Proses perancangan alat uji geser dibuat sesuai rancangan ASTM D5379-98

(pengujian geser Iosipescu) namun memiliki perbedaan pada proses pergerakan

fixture ketika proses pengujian berlangsung. Jika pada rancangan ASTM D5379-

98 proses pengujian dilakukan dengan pembebanan secara vertikal, sedangkan

rancangan alat uji geser yang peneliti buat bergerak secara melintang (horizontal).

Proses desain hingga produksi pembuatan alat uji geser dibuat sesuai rancangan

3D desain konsep menggunakan software catia. Penggunaan software catia untuk

melakukan simulasi pergerakan fixture alat uji sangat membantu dalam

menentukan kelancaran pergerakan pada saat proses pembebanan berlangsung,

sehingga jika terjadi ketidaksesuaian dalam pergerakan maupun kendala teknis

lain dapat diketahui lebih awal tanpa harus menunggu proses produksi.


commit to user

V- 2

5.1.2 Analisis Bahan Penyusun Alat Uji Geser

Material yang digunakan sebagai penyusun part alat uji geser ditentukan

melalui konstruksi dan perhitungan mekanika teknik. Part penyusun fixture alat

uji geser terdiri dari delapan part utama, yaitu fixed grip, movable grip, base

plate, adjustable jaw movable grip fix, Adjustable jaw movable grip, stopper, rail

dan bushing. Khusus pada bushing sebenarnya adalah bantalan gelinding dengan

pergerakan linear, namun mempertimpangkan biaya pembelian bantalan gelinding

linear yang harganya relatif mahal akhirnya diganti menggunakan bushing dengan

pemilihan material kuningan. Sedangkan pada pemilihan material rail,

menggunakan jenis material baja perlakuan panas yang natinya material mendapat

proses heatreatment karena rail mendapat besar pembebanan paling tinggi.

5.1.3 Analisis Spesimen Alat Uji Geser

Analisis spesimen alat uji geser dilakukan dengan pertimbangan banyaknya

variansi yang dihasilkan dari pengujian geser karena spesimen standar yang

digunakan masih mengalami beberapa pengerjaan sebelum siap untuk dilakukan

pengujian.

1. Proses pemotongan spesimen.

Proses pemotongan spesimen menggunakan mesin potong yang digunakan

untuk memotong material yang berbahan dasar serbuk kayu. Untuk setiap

pemotongan sering didapatkan geometri atau ukuran potong spesimen yang

berbeda-beda.

2. Proses pembuatan V-notch 90o.

Proses pembuatan V-notch 90o pada tiap sisi tepi spesimen menggunakan

mesin miling yang dilakukan secara konvensional. Pembuatan V-notch 90o

menggunakan jig fixture sederhana yang terbuat dari kayu yang digunakan

sebagai dudukan spesimen ketika dicekam pada ragum mesin miling.

3. Proses penyimpanan spesimen.

Proses penyimpanan spesimen dilakukan dengan tujuan untuk menjaga dan

mempertahankan karakteristik spesimen supaya tetap sama ketika spesimen

awal atau pertama kali diujikan. Namun pada penelitian ini, spesimen disimpan

pada plastik hitam dan diletakkan diruang terbuka tanpa diberi silica gel.


commit to user

V- 3

5.1.4 Analisis Hasil Pengujian Geser

Proses pengujian alat uji geser dilakukan di Laboratorium Perencanaan dan

Perancangan Produk (P3) Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Tahap-tahap yang dilalui pada saat melakukan pengujian spesimen berurutan dan

terus-menerus sama untuk tiap spesimen yang diujikan, dimulai dari setting awal

fixture alat uji geser, running test alat uji geser, proses pemasangan spesimen alat

uji geser hingga proses pengujian spesimen. Sebelum dilakukan proses pengujian,

dilakukan trial alat tanpa menggunakan spesimen (pergerakan awal alat uji geser)

untuk menstabilkan pergerakan alat uji secara keseluruhan dan untuk mengetahui

pergerakan alat uji tanpa adanya beban yang mengenai alat uji ketika alat uji

dioperasikan karena alat uji bergerak secara melintang horizontal.

Pengujian dilakukan menggunakan material medium density fiberbord

(MDF) keluaran PT Sumalindo sebagai spesimen yang dapat digunakan sebagai

standar untuk mengetahui tingkat kepresisian alat uji geser. Dimensi awal material

MDF adalah 2440 mm × 1220 mm × 12 mm kemudian dipotong-potong menjadi

persegi panjang ukuran 76 mm × 20 mm x 12 mm.

Pengujian statistik diperlukan untuk mengetahui kemampuan alat uji geser

apakah mampu membedakan beban yang diterima alat uji geser dari hasil

pengujian terhadap spesimen komposit, dan apakah alat uji geser mampu

menunjukkan hasil atau nilai kekuatan yang dihasilkan dari beberapa treatment

atau perlakuan yang dikenakan pada ketebalan spesimen. Dalam pengujian

statistik, peneliti menggunakan uji ANOVA untuk menganilisa dua data, yaitu

shear load dan shear strength. Untuk shear load data langsung dapat ditampilkan

oleh weighting indicator sedangkan untuk shear strength didapat dari pembagian

nilai shear load dengan luas bidang penekanan permukaan spesimen yang akan

diuji. Sebelum diuji dengan ANOVA, data-data hasil pengujian perlu dilakukan

pengujian karakteristik data yang terdiri dari uji normalitas, uji homogenitas, dan

uji independensi. Setelah data memenuhi kriteria pengujian karekteristik diatas

maka selanjutnya dilakukan pengujian ANOVA baik shear load maupun shear

strength.

Hasil pengujian statistik uji normalitas beban (load) uji geser menghasilkan

nilai pada tiap-tiap ketebalan yang berbeda-beda. Pada ketebalan 12 mm


commit to user

V- 4

didapatkan Lhitung 0.223, ketebalan 11 mm didapatkan Lhitung 0.093, pada

ketebalan 9 mm didapatkan 0.153. Nilai-nilai yang diperoleh dari uji normalitas

pembebanan (load) lebih kecil daripada Ltabel 0.24 sehingga H0 diterima.

Sedangkan pada uji normalitas kekuatan (strength) uji geser didapatkan Lhitung

0.223 pada ketebalan 12 mm, ketebalan 11 mm didapatkan Lhitung 0.098, pada

ketebalan 9 mm didapatkan 0.172. Nilai-nilai yang diperoleh dari uji normalitas

kekuatan (strength) lebih kecil daripada Ltabel 0.24 sehingga H0 juga diterima.

Pada uji homogenitas pembebanan (load) uji geser didapatkan nilai Fhitung

1.445 dan Fhitung kekuatan (strength) uji geser 1.988. Masing-masing Fhitung lebih

kecil dari Ftabel yang bernilai 3.10 yang berarti data yang dihasilkan bersifat

homogen. Syarat homogenitas adalah Fhitung harus lebih kecil daripada Ftabel.

Sedangkan pada uji independensi masing-masing jenis pengolahan data

(pembebanan maupun kekuatan) diperoleh nilai residual yang tersebar di sekitar


data hasil eksperimen memenuhi syarat independensi. Pengujian independensi

eksperimen juga dilakukan dengan uji run test (uji deret) melalui sotfware SPSS.



nyata yang dipilih yaitu a= 0,05, dengan demikian Ho diterima dan dapat


Pengujian analisis variansi (ANOVA) dilakukan terhadap pembebanan dan

kekuatan geser untuk mengetahui apakah faktor ketebalan yang diteliti

berpengaruh signifikan terhadap variabel respon tersebut. Dari hasil pengujian

ANOVA terhadap pembebanan geser didapatkan nilai Fhitung sebesar 165.35 yang

berarti bahwa hasil pengujian pembebanan spesimen ditolak karena Fhitung lebih

besar daripada Ftabel yaitu 3.101 yang kemudian bisa ditarik kesimpulan bahwa

faktor ketebalan berpengaruh terhadap hasil pengujian pembebanan spesimen,

sedangkan hasil pengujian ANOVA terhadap kekuatan geser didapatkan nilai

Fhitung sebesar 2.93 yang berarti bahwa hasil pengujian kekuatan spesimen

diterima karena Fhitung lebih kecil daripada Ftabel yaitu 3.101 yang kemudian bisa

ditarik kesimpulan bahwa faktor ketebalan tidak berpengaruh terhadap hasil

pengujian kekuatan spesimen.


commit to user

V- 5

5.2 INTERPRETASI HASIL ALAT UJI GESER

Hasil rancangan alat uji geser diperoleh dari identifikasi kebutuhan

pengguna dan identifikasi keperluan alat yang mengacu pada standar ASTM

D5379-98. Pengujian geser Iosipescu merupakan uji geser standar yang menjadi

acuan dalam penentuan standarisasi ASTM D5379-98. Proses perancangan alat uji

geser melalui tahap penentuan desain awal dan perhitungan konstruksi alat uji

geser hingga pemilihan material maupun komponen-komponen penyusun alat uji

geser. Hal ini menunjukkan bahwa rancangan alat uji geser dirancang dan dibuat

berdasarkan standar pembuatan alat uji.

Interpretasi hasil rancangan alat uji geser setelah melalui pengujian statistik

yang dilakukan terhadap pembebanan dan kekuatan alat uji geser menghasilkan

output dan kesimpulan yang berbeda. Pada uji ANOVA pembebanan, dihasilkan

output faktor ketebalan berpengaruh terhadap hasil pengujian pembebanan

spesimen, sedangkan pada uji ANOVA kekuatan dihasilkan output faktor

ketebalan tidak berpengaruh terhadap hasil pengujian kekuatan spesimen. Hal ini

menunjukkan bahwa hasil rancangan alat uji geser yang dirancang dan dibuat

sesuai konstruksi mampu digunakan untuk melakukan pengujian geser terhadap

karakteristik komposit serat alam dalam aspek keterulangan hasil pengujian.


commit to user

VI-1

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan mengenai hasil pengujian geser

dan hasil eksperimen untuk menentukan konstruksi alat uji geser komposit serat

alam dan aspek keterulangan hasil pengujian dari alat uji geser yang dibuat.

Sedangkan saran berisi tentang hal-hal yang harus dipertimbangkan untuk

penelitian selanjutnya agar diperoleh perancangan alat uji geser komposit serat

alam yang lebih baik.

6.1 KESIMPULAN

Bagian kesimpulan ini merupakan jawaban atas tujuan penelitian yang telah

ditetapkan sebelumnya, berdasarkan hasil pengumpulan, pengolahan, dan analisis

data yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan, sebagai berikut:

1. Penelitian ini telah menghasilkan alat uji geser pada bahan komposit serat alam

yang sesuai dengan standar ASTM D5379-98 tentang pengujian material dan

alat uji geser telah memenuhi aspek keterulangan hasil pengujian.

2. Pengujian ANOVA terhadap hasil pengujian geser spesimen MDF

menunjukkan alat uji geser telah memenuhi aspek keterulangan hasil

pengujian.

6.2 SARAN

Saran yang disampaikan untuk pengembangan penelitian lebih lanjut,

sebagai berikut:

1. Desain rancangan alat uji geser dapat dikembangkan pada sistem pergerakan

atau kecepatan pembebanan fixture alat uji geser terhadap spesimen yang

disesuaikan dengan standar ASTM D5379-98.

2. Penelitian selanjutnya, hasil dari pengujian geser dapat memberikan tampilan

grafik dan record data sehingga dapat memberikan informasi yang lebih

banyak bagi penelitian di area ini.

Documents

RANCANGAN ALAT UJI GESER PADA BAHAN KOMPOSIT SERAT