BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1
UMUM
Pada bab ini akan dilakukan analisa dan pembahasan terhadap pengujian yang telah dilakukan meliputi evaluasi property mekanik bambu, evaluasi teknik laminasi sampel kecil, dan evaluasi teknik laminasi balok prototipe. 4.2
EVALUASI PROPERTI MEKANIK BAMBU
4.2.1
Umum
Pada sub bab ini akan dilakukan evaluasi terhadap data hasil pengujian yang didapat pada bab sebelumnya, dimana dalam evaluasi ini menggunakan proses statistik untuk menganalisa scatter dari masing – masing pengujian yang memperlihatkan sebaran data yang cukup beragam. Untuk menganalisa data dari percobaan yang telah dilakukan tersebut digunakan control chart (peta kendali), karena dari hasil percobaan yang dilakukan jika diplot dalam scatter terlihat sebaran data yang cukup beragam, oleh karena itu kita menggunakan control chart untuk mengetahui data – data mana yang terkontrol di dalam batas kendali atau tidak. Control chart ialah suatu Quality Tool yang dapat digunakan untuk membuat penilaian status pengendalian kualitas pada sebuah proses produksi / percobaan apakah sebuah proses tersebut dalam kondisi terkontrol secara statistik atau tidak. Ada tiga batasan dalam pembuatan grafik control chart adalah sebagai berikut : a. Batas Kendali Atas / Upper Control Limit
53
Batas kendali atas merupakan garis batas atas untuk suatu penyimpangan dari karakteristik sampel. b. Garis Tengah / Center Line Garis
tengah
merupakan
garis
yang
melambangkan
tidak
adanya
penyimpangan dari karakteristik sampel. c. Batas Kendali Bawah / Lower Control Limit Batas kendali bawah merupakan garis batas bawah untuk suatu penyimpangan dari karakteristik sampel. Dengan persamaan sebagai berikut : UCL (Upper Control Limit) = CL (Control Limit)
+z
=
LCL (Lower Control Limit) =
-z
Nilai z yang dipakai adalah 1,15 untuk tingkat kepercayaan 75 %, berdasarkan ICBO (International Conference of Building Officials) Evaluation Service for Acceptance Criteria for Structural Bamboo. Penggunaan metode control chart merujuk pada buku Douglas C. Montgomery, dan juga menggunakan bantuan program statistik SPSS 16 (Statistical Product and Service Solution) untuk kemudian diterapkan dalam proses pengolahan data. Metode control chart memungkinkan untuk dapat mengetahui nilai – nilai yang merupakan outlier. Outlier adalah suatu nilai yang jauh dari pola kumpulan data secara keseluruhan. Beberapa penyebab outlier dapat terjadi karena kesalahan dalam pemasukan data, kesalahan dalam pengambilan sampel, atau memang ada data – data ekstrim yang tidak dapat dihindarkan keberadaannya.
54
4.2.2
Uji Tarik Bambu Utuh Sejajar Serat
Dari hasil pengujian kuat tarik bambu terhadap 20 buah sampel didapatkan nilai kekuatan yang beragam dengan nilai minimum 128 MPa dan nilai maksimum 277,45 MPa, jika diplotkan dalam scatter terlihat sebaran data yang sedikit berpencar (Dapat dilihat pada Gambar 3.29) untuk pengolahan data tersebut maka digunakan control chart. Dari hasil pengujian normalitas dengan bantuan program SPSS 16 dengan metode Kolmogorov-Smirnov terhadap data kuat tarik bambu utuh didapatkan data berdistribusi normal (nilai Sig. lebih besar dari 0,05). Tabel 4.1 Hasil Uji Normalitas Data Uji Tarik Bambu Tests of Normality a
Kolmogorov-Smirnov Statistic StressMaximum
.148
df
Shapiro-Wilk
Sig. 20
.200
Statistic *
.953
df
Sig. 20
.423
Selanjutnya, terlebih dahulu dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai rata – rata, standar deviasi, dan standar deviasi error rata – rata untuk menentukan batas atas dan batas bawah. Tabel 4.2 Pengolahan Data Uji Tarik Bambu
Sampel 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
xi 189,24 187,96 198,00 214,03 187,98 238,00 219,47 277,45 192,03 250,17
(x-xi)2 49,56 106,50 2,95 315,06 106,50 1740,56 537,77 6588,57 18,06 2904,13
55
Tabel 4.2 Pengolahan Data Uji Tarik Bambu (Lanjutan)
Sampel 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Jumlah Rata – rata ( ) Std. Dev ( ) Std. Dev Eror (
xi 208,62 185,59 184,03 167,10 208,76 128,00 179,55 133,56 202,31 177,80 3925,60 196,28
(x-xi)2 152,27 114,27 150,06 851,47 155,75 4662,15 279,89 3932,54 36,36 341,51 23045,99
34,82 7,79
= 196,28 + (1,15 x 7,79) = 205,24 MPa
UCL =
+z
CL =
= 196,28 MPa
LCL =
-z
= 196,28 – (1,15 x 7,79) = 187,32 MPa
Setelah didapat batas atas dan batas bawah selanjutnya dibuat control chart untuk mengetahui data hasil percobaan apakah dalam status terkontrol atau tidak.
Gambar 4.1 Control Chart Uji Tarik Bambu
56
Dari hasil control chart dapat dilihat bahwa terdapat tujuh data yang berada di dalam batas kendali, baik batas kendali atas maupun bawah. Dengan nilai z = 1,15 yang memiliki tingkat kepercayaan 75%, hanya tujuh data yang terletak di dalam kontrol sehingga dari hasil percobaan yang dilakukan mewakili 35% dengan interval nilai kekuatan antara 187,32 MPa – 205,24 MPa untuk tingkat kepercayaan 75%. Nilai data yang terletak di luar kontrol disebabkan oleh bahan material bambu yang digunakan, karena bambu yang digunakan dalam penelitian ini hanya mengambil bagian bambu yang mempunyai ketebalan dinding antara 1,5 – 2 cm. Sehingga bambu yang digunakan tidak semuanya dipakai untuk pembuatan benda uji karena bambu mempunyai ketebalan yang semakin menipis semakin ke atas. Dalam satu batang bambu yang memiliki panjang sekitar 10 meter, diambil mulai dari ruas bagian bawah yang memiliki ketebalan dinding bambu yang paling tebal sampai dengan ruas yang masih dapat digunakan untuk pembuatan benda uji dan sisa ruas lainnya tidak dapat dipakai. Oleh karena itu, jumlah batang bambu yang digunakan dalam penelitian ini cukup banyak walaupun hanya menggunakan satu jenis bambu dari tempat asal yang sama masih dijumpai beberapa nilai yang jauh berbeda dari nilai lainnya. Jadi, untuk kekuatan tarik bambu dengan nilai rata – rata 196,28 MPa mewakili 35% dari hasil percobaan dengan tingkat kepercayaan 75%. 4.2.3
Uji Tarik Bambu Laminasi Tegak Lurus Serat
Dari hasil pengujian kuat tarik bambu laminasi terhadap 20 buah sampel didapatkan kekuatan dengan nilai minimum 0,7 MPa dan nilai maksimum 3,10
57
MPa, jika diplotkan dalam scatter terlihat sebaran data yang sedikit berpencar pada Gambar 3.33. Dari hasil pengujian normalitas dengan bantuan program SPSS 16 dengan metode Kolmogorov-Smirnov terhadap data kuat tarik bambu laminasi didapatkan data berdistribusi normal (nilai Sig. lebih besar dari 0,05). Tabel 4.3 Hasil Uji Normalitas Data Uji Tarik Bambu Laminasi Tests of Normality a
Kolmogorov-Smirnov Statistic StressMaximum
.140
df
Shapiro-Wilk
Sig. 20
.200
Statistic *
Df
.923
Sig. 20
.398
Selanjutnya, terlebih dahulu dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai rata – rata, standar deviasi, dan standar deviasi error rata – rata untuk menentukan batas atas dan batas bawah. Tabel 4.4 Pengolahan Data Uji Tarik Bambu Laminasi
Sampel 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
xi 1,89 0,69 1,32 1,58 1,16 0,87 1,36 1,28 1,73 1,86 1,55 1,18 1,02 1,64 1,63 1,05 3,10
(x-xi)2 0,22 0,55 0,01 0,02 0,07 0,31 0,005 0,02 0,09 0,18 0,01 0,06 0,17 0,04 0,04 0,14 2,79
58
Tabel 4.4 Pengolahan Data Uji Tarik Bambu Laminasi (Lanjutan)
Sampel 18. 19. 20. Jumlah Rata – rata ( ) Std. Dev ( ) Std. Dev Eror (
xi 1,59 0,92 1,10 28,50 1,43 0,52 0,12
(x-xi)2 0,025 0,26 0,11 5,12
= 1,43 + (1,15 x 0,12) = 1,56 MPa
UCL =
+z
CL =
= 1,43 MPa
LCL =
-z
= 1,43 – (1,15 x 0,12) = 1,29 MPa
Gambar 4.2 Control Chart Uji Tarik Bambu Laminasi
Dari hasil diagram control chart terdapat enam data yang berada di dalam batas kendali, baik batas kendali atas maupun bawah. Dengan nilai z = 1,15 yang memiliki tingkat kepercayaan 75% di dalam batas kendali, terdapat enam data yang terletak di dalam kontrol sehingga dari percobaan yang dilakukan mewakili 30%, dengan interval nilai kekuatan rata – rata 1,29 MPa – 1,56 MPa. Jadi, dari hasil percobaan terhadap 20 buah sampel uji tarik bambu laminasi dengan bagian
59
kerusakan yang terletak pada bambu diperoleh kuat tarik bambu laminasi sebesar 1,43 MPa mewakili 30% dari hasil percobaan dengan tingkat kepercayaan 75%. 4.2.4
Uji Geser Bambu Laminasi Sejajar Serat
Dari hasil pengujian kuat tarik bambu laminasi terhadap 20 buah sampel didapatkan kekuatan dengan nilai minimum 0,7 MPa dan nilai maksimum 3,10 MPa, jika diplotkan dalam scatter terlihat sebaran data yang sedikit berpencar pada Gambar 3.36. Dari hasil pengujian normalitas dengan bantuan program SPSS 16 dengan metode Kolmogorov-Smirnov terhadap data kuat geser bambu laminasi didapatkan data berdistribusi normal (nilai Sig. lebih besar dari 0,05). Tabel 4.5 Hasil Uji Normalitas Data Uji Geser Bambu Laminasi Tests of Normality a
Kolmogorov-Smirnov Statistic StressMaximum
df
.176
Shapiro-Wilk
Sig. 20
.107
Statistic
df
.950
Sig. 20
.419
Selanjutnya, dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai rata – rata, standar deviasi, dan standar deviasi error rata – rata untuk menentukan batas atas dan batas bawah. Tabel 4.6 Pengolahan Data Uji Geser Bambu Laminasi
Sampel 1. 2. 3. 4. 5. 6.
xi 7,60 7,20 8,37 7,96 9,01 8,62
(x-xi)2 1,59 2,76 0,24 0,81 0,02 0,06
60
Tabel 4.6 Pengolahan Data Uji Geser Bambu Laminasi (Lanjutan)
Sampel 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Jumlah Rata – rata ( ) Std. Dev ( ) Std. Dev Eror (
xi 9,17 8,87 10,32 12,77 10,12 8,13 9,25 7,99 8,92 8,76 9,47 7,76 9,18 7,68 177,20 8,86 1,24 0,28
(x-xi)2 0,10 0,001 2,13 15,29 1,59 0,53 0,15 0,76 0,0036 0,01 0,37 1,21 0,10 1,39 29,11
= 8,86 + (1,15 x 0,28) = 9,18 MPa
UCL =
+z
CL =
= 8,86 MPa
LCL =
-z
= 8,86 – (1,15 x 0,28) = 8,54 MPa
Gambar 4.3 Control Chart Uji Geser Bambu Laminasi
61
Dari hasil diagram control chart terdapat tujuh data yang berada di dalam batas kendali, baik batas kendali atas maupun bawah. Dengan nilai z = 1,15 yang memiliki tingkat kepercayaan 75% di dalam batas kendali, hanya tujuh data yang terletak di dalam kontrol sehingga dari percobaan yang dilakukan mewakili 35%. Dari tujuh data yang terletak di dalam kontrol diperoleh interval nilai kekuatan rata – rata 8,54 MPa – 9,18 MPa. Jadi, dari hasil percobaan terhadap 20 buah sampel uji geser bambu laminasi dengan bagian kerusakan yang terletak pada bambu diperoleh kuat geser bambu laminasi sebesar 8,86 MPa mewakili 35% dari hasil percobaan dengan tingkat kepercayaan 75 %. 4.2.5
Rangkuman Properti Mekanik Bambu
Dari hasil pengolahan data untuk masing – masing pengujian yang terdiri dari uji tarik bambu, uji tarik bambu laminasi, dan uji geser bambu laminasi didapat rangkuman hasil kekuatan pada Tabel 4.4 berikut di bawah ini. Tabel 4.7 Rangkuman Property Mekanik Bambu
Pengujian Stress at Maximum (MPa)
Tarik 196,28
Tarik Laminasi 1,43
Geser Laminasi 8,86
Dari evaluasi property mekanik bambu yang dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan bahwa dengan adanya data yang bervariatif dari pengujian tarik bambu, dan sampel kecil bambu laminasi, maka diperlukan proses statistik untuk mengolah data tersebut. Dari proses pengolahan data didapat nilai kekuatan tarik bambu rata – rata sebesar 196,28 MPa yang mewakili 35% dari hasil percobaan untuk tingkat kepercayaan 75%. Untuk kuat tarik laminasi didapat nilai rata – rata sebesar 1,43 MPa yang mewakili 30% dari hasil percobaan dengan kerusakan terjadi pada bambu untuk tingkat kepercayaan 75%. Untuk kuat geser laminasi
62
didapat nilai rata – rata sebesar 8,86 MPa yang mewakili 35% dari hasil percobaan dengan kerusakan terjadi pada bambu untuk tingkat kepercayaan 75%. 4.3
EVALUASI TEKNIK LAMINASI SAMPEL KECIL
4.3.1
Umum
Dalam sub bab ini akan dilakukan evaluasi sampel kecil laminasi yang terdiri dari pengujian tarik dan geser laminasi untuk mengetahui apakah teknik laminasi yang dilakukan telah memenuhi. Untuk pembuatan spesimen benda uji kecil dibuat tanpa menggunakan sambungan, maksudnya adalah tanpa perekatan ujung – ujung bilah bambu hanya menggunakan perekatan antara bagian pinggir dinding bilah bambu saja. Benda uji dibuat menggunakan satu ruas bagian bambu tanpa nodia dengan panjang ± 35 cm setelah menjadi balok kecil kemudian baru dibentuk benda uji. 4.3.2 Uji Tarik Bambu Laminasi Tegak Lurus Serat Dari hasil pengujian terhadap 20 buah sampel kecil benda uji laminasi tarik tegak lurus serat terjadi kerusakan pada bahan material bambu. Perekat yang digunakan mempunyai daya rekat yang sangat kuat antar lapisan lamina bambu sehingga terlihat layaknya seperti kayu utuh. Sewaktu terjadi putus / break pada benda uji nampak kerusakan terjadi pada serat – serat bambu akibat perlawanan dari gaya yang diberikan. Sehingga dapat disimpulkan bahwa teknik laminasi yang kita lakukan telah memenuhi untuk sampel kecil tarik laminasi tanpa menggunakan sambungan.
63
Gambar 4.4 Kerusakan Sampel Kecil Benda Uji Tarik Laminasi
4.3.3
Uji Geser Bambu Laminasi Sejajar Serat
Dari hasil pengujian terhadap 20 buah sampel kecil benda uji laminasi geser sejajar serat terjadi kerusakan pada bahan material bambu. Dalam hal ini, perekat yang digunakan mempunyai daya rekat yang sangat kuat antar lapisan lamina bambu sehingga terlihat layaknya seperti kayu utuh. Sewaktu terjadi putus / break pada benda uji nampak kerusakan terjadi pada serat – serat bambu akibat perlawanan dari gaya yang diberikan. Sehingga dapat disimpulkan bahwa teknik laminasi yang kita lakukan untuk sampel kecil geser laminasi tanpa sambungan telah memenuhi.
Gambar 4.5 Kerusakan Sampel Kecil Benda Uji Geser Laminasi
64
4.3.4
Rangkuman Evaluasi Teknik Laminasi Sampel Kecil
Dari kedua pengujian yang telah dilakukan untuk sampel kecil laminasi, perekat yang digunakan mempunyai daya rekat yang sangat kuat, sehingga saat terjadi break / putus pada benda uji nampak serat – serat bambu mengalami kerusakan. Jadi, teknik laminasi yang dilakukan dengan menggabungkan bilah – bilah bambu yang berukuran kecil nampak kelihatan seperti kayu utuh dan telah memenuhi untuk skala sampel kecil. 4.4
EVALUASI TEKNIK LAMINASI BALOK PROTOTIPE
4.4.1 Tegangan Mekanik Balok Laminasi Balok laminasi dengan panjang 76 cm dibuat tanpa menggunakan bagian nodia bambu dengan panjang rata – rata 25 cm, sehingga harus digunakan sambungan. Sambungan yang dimaksud disini adalah sambungan ujung – ujung bilah bambu dengan perekat. Karena keterbatasan alat yang dimiliki maka digunakan jenis sambungan miring dengan sudut 450. Digunakan sambungan miring dengan alasan luas bagian perekatan yang lebih luas pada sambungan miring dibandingkan sambungan tegak. Balok laminasi disusun dengan cara di overlapping satu sama lain. Dari pengujian balok laminasi yang dilakukan didapat hasil sebagai berikut. Tabel 4.8 Kuat Lentur Maksimum Balok Laminasi
Dimensi Balok (mm) Benda Uji Balok I Balok II Balok III
Lebar
Tinggi
Panjang
50 50 50
50 50 50
760 760 760
Beban (N) 2828 2797 2828 4808
Kuat Lentur (MPa) 24,09 23,83 40,96
Rata – rata (MPa)
29,63
65
Dari hasil pengujian lentur yang dilakukan, didapat nilai tegangan tarik terendah 23,83 MPa dan nilai tertinggi 40,96 MPa, jika dibandingkan dengan tegangan tarik bambu 196,28 MPa nilai tersebut lebih besar dari tegangan lentur yang didapat. Oleh karena itu, kita menggunakan nilai tegangan tarik rata – rata akibat lentur 29,63 MPa sebagai pembanding dengan tegangan tarik bambu utuh. Ternyata nilai rata – rata yang digunakanpun masih lebih kecil dari nilai kuat tarik bambu. Hal ini mengindikasikan ada perlemahan pada balok ketika dilakukan pengujian lentur. 4.4.2 Pemeriksaan Kerusakan Balok Laminasi Selanjutnya, dilakukan pemeriksaan kerusakan yang terjadi terhadap tiga balok laminasi tersebut. Dari hasil pengamatan didapat kerusakan yang terjadi pada sambungan. Sambungan miring yang digunakan mengalami kerusakan dengan terbukanya sambungan miring pada lapisan paling bawah balok. Keruntuhan dimulai dengan lepasnya sambungan pada daerah tarik maksimum yang terletak pada lapisan laminasi paling bawah. Lepasnya sambungan pada lapisan paling bawah menjadi awal keruntuhan balok karena akan menyebar pada daerah terdekat yang memiliki kapasitas lentur lebih rendah.
Gambar 4.6 Kerusakan Balok Laminasi Prototipe
66
Perekat yang digunakan dalam pembuatan balok laminasi mempunyai daya rekat yang cukup efektif pada setiap lapisan perekatan, tetapi dengan adanya penggunaan sambungan miring pada pembuatan balok menjadi titik pelemahan karena kinerja dari sambungan yang kurang optimal. Sehingga nilai tegangan tarik rata – rata akibat lentur dari hasil pengujian 29,63 MPa lebih kecil dibandingkan dengan kuat tarik bambu yang memiliki kekuatan sebesar 196,28 MPa akibat kegagalan yang terjadi pada daerah sambungan. Jadi, untuk penggunaan sambungan miring pada balok laminasi belum memenuhi akibat kinerja sambungan miring yang tidak efektif, sehingga perlu digunakan alternatif lain model sambungan jika diinginkan untuk penggunaan sambungan. 4.5
RANGKUMAN EVALUASI PROPERTI DAN TEKNIK LAMINASI
Evaluasi property mekanik bambu yang dilakukan dari setiap pengujian dengan tujuan agar didapat suatu nilai yang mewakili dari percobaan. Dengan adanya data yang bervariatif dari hasil pengujian tarik bambu, dan sampel kecil bambu laminasi, maka diperlukan proses statistik untuk mengolah data tersebut. Hasil pengujian untuk teknik laminasi sampel kecil memperlihatkan kerusakan terjadi pada serat – serat bambu. Hal ini mengindikasikan bahwa untuk sampel kecil tanpa memakai sambungan telah memenuhi. Namun hal ini tidak terjadi pada balok laminasi. Dari hasil pengujian balok terlihat kerusakan pada daerah sambungan miring yang digunakan sehingga nilai tegangan lentur yang diperoleh tidak mendekati nilai tegangan pada tarik bambu utuh. Dapat disimpulkan bahwa, penggunaan sambungan miring pada balok laminasi kurang optimal karena menjadi titik perlemahan pada balok sehingga perlu digunakan alternatif lain.
67
