Upload
lydat
View
257
Download
11
Embed Size (px)
Citation preview
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
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 III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisikan gambaran terstruktur tahap-tahap proses pelaksanaan
penelitian dan tahapan pengerjaan pengolahan data yang digambarkan
dalam diagram alir (flow chart).
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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;
F = beban yang diterapkan (N)
A = luasan area (mm2)
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)
A = luasan area (mm2)
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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;
F = beban yang diterapkan (N)
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-1
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-1
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
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 4.14 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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
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 jam dari
raw material sampai produk jadi.
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
nilai batas patah (sb) sebesar 1100 N/mm2 dengan batas minimum patah
sebesar 700 N/mm2. Proses permesinan yang digunakan dalam proses
pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong (gergaji), permesinan
turning konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 0,5 jam dari
raw material sampai produk jadi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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 ===
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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 = )
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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)| , sebagai nilai L hitung.
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
Perlakuan kg/mm2 Rata-rata Residual
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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:
Perlakuan kg/mm2 Rata-rata Residual
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
)( -=
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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)| , sebagai nilai L hitung.
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
Perlakuan kg/mm2 Rata-rata Residual
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
Perlakuan kg/mm2 Rata-rata Residual
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
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:
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 0,525 lebih besar dari taraf
nyata yang dipilih yaitu a= 0,05, dengan demikian H0 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).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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 =
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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
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.
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.
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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.