Download - KULIAH PBT
-
8/9/2019 KULIAH PBT
1/44
GARDJITO2005
GARDJITO2006
-
8/9/2019 KULIAH PBT
2/44
GARDJITO2005
PENGETAHUAN
BAHAN TEKNIK
Ini bahannya
apa ya?!
-
8/9/2019 KULIAH PBT
3/44
GARDJITO2005
Selamat Pagi ...........!!!
Nama saya:
GARDJITO
Semoga Tidak
Mengantuk !!!
-
8/9/2019 KULIAH PBT
4/44
GARDJITO2005
CATATAN KULIAH UNTUK MAHASISWA TEKNIK PERTANIAN
Oleh:
G a r d j i t o
Proyek Peningkatan
Institut Pertanian Bogor
2005
-
8/9/2019 KULIAH PBT
5/44
GARDJITO2005
Materials MicroCharacterization Collaboratory
-
8/9/2019 KULIAH PBT
6/44
GARDJITO2005
Figure 1: a)
Measured SANS
pattern of a Ni
10at.% Al5at.%
Mo single crystal
(face-centered
cubic) after ageing
at 1073 K for 3 h.
The incident beam
was parallel to the surface
normal of the
sample. The dotted
lines represent lines
of equal intensity as
calculated for acuboidal precipitate
(Fig. 1b). b) Best-
fitting cuboidal
shape.
-
8/9/2019 KULIAH PBT
7/44
GARDJITO2005
Figure 2: SANS patterns of Ni-rich Ni-Ti single crystals (face-centered
cubic) homogenised at 1440 K and annealed in-situ fora) 46 min at
1240 K, b) 10 min at 1220 K, c) 43 min at 1200 K. The patterns were
symmetrised to highlight the dominating features. The incident beam
was parallel to the surface normal of the sample, the horizontal
axis is along .
-
8/9/2019 KULIAH PBT
8/44
GARDJITO2005
Organization of atoms in crystals
Order and Disorder
Materials and Devices
-
8/9/2019 KULIAH PBT
9/44
GARDJITO2005
Microstructure MechanicalBehavior of
Solids
The properties of any material are critically
dependent upon its internal microstructure,
which may consist of a 'simple' grain structure,
or more complex, multiphase components
-
8/9/2019 KULIAH PBT
10/44
GARDJITO2005
Biomaterials
Living systems are composed of natural
materials, some with remarkable
combinations of properties. This course
analyses these natural materials and
draws inspiration for the design of man-
made materials
Materials under Extreme Conditions
This course looks at how materials
behave under extremes of temperature,
pressure and stress
-
8/9/2019 KULIAH PBT
11/44
GARDJITO2005
High technology applications demand highlyengineered materials and devices.
Predominantly lead (Pb) based, electroceramic
materials pose several processing problems of
both ceramic and device natures. The materials
should be dense, single phase and possess
high mechanical strength
-
8/9/2019 KULIAH PBT
12/44
GARDJITO2005
Polymer foams andpolymeric gels materials
The image shows a polymer
glass that has been deformed
into a craze at large strains
-
8/9/2019 KULIAH PBT
13/44
GARDJITO2005
These images show shapes that a
computer program found as the optimum
structure for a composite material thatconducts both heat and electricity
Strength-toughness
balance of metallicmaterials. As strength
(e.g., yield stress
against plastic
deformation) increases,
toughness (fracture
strength) decreases in
general.nn
n
-
8/9/2019 KULIAH PBT
14/44
GARDJITO2005
High strain rate superplasticity of an Fe-Cr-Ni-Mo
dual-phase stainless steel. Grain refinement of ( + )
duplex structure up about 1m has established alarge elongation over 1000% even at high-strain
rates in the order of 0.1 s-1
-
8/9/2019 KULIAH PBT
15/44
GARDJITO2005
1. Sifat Mekanik(a)
2. Sifat Fisik(a)3. Sifat Kimia(wi)
SIFAT UMUM BAHAN
(GENERAL PROPERTIES OFMATERIALS)
A. Sifat Mekanik(a):
Sifat mekanik suatu bahan menyangkut karakteristik danperilaku bahan dalam hubungannya dengan beban-beban luar
atau beban-beban mekanis (gaya, momen, kopel, dsb) yang
bekerja padanya
P1P2
C M
P3
Tegangan (Stress)
Reaksi Internal
Deformasi
(Deformation)
-
8/9/2019 KULIAH PBT
16/44
GARDJITO2005
Uji Tarik Bahan
Kekuatan (strength) adalah ukuran besarnya gaya yang diperlukan
untuk mematahkan atau merusak suatu bahan. Kekuatan ini biasanya
dinyatakan dalam bentuk tegangan (stress), yaitu gaya persatuan
luas penampang atau bidang.
Deformasi bahan dinyatakan dalam bentuk regangan (strain).
Bentuk spesimen untuk
bahan kayu dan karet
Bentuk spesimen bahan
logam
P
W = -------
A
P - Po L
= ---------- = --------
Po L
-
8/9/2019 KULIAH PBT
17/44
GARDJITO2005
(tegangan normal)
(regangan)
Kurva Hubungan Tegangan dan Regangan
B
U
P
Y
O
B
U
EL PL
Keterangan:
P = batas proporsional
Y = titik luluh
U = titik puncak
B = titik patah
EL = daerah elastis
PL = daearah plastis
WY = ketahanan terhadap
deformasi plastis awal
(kekuatan luluh)
WU = kekuatan puncak
WB = kekuatan patah
Hukum HOOKE:
= E
(hanya berlaku di daerah elastis),
dimana E adalah Modulus Elastisitas
Young dan adalah nilai regangan
P L
L = ---------
A E
Y
(Contoh: Baja Karbon Rendah)
P
W = -------A
L
= ----------
L
-
8/9/2019 KULIAH PBT
18/44
GARDJITO2005
Keuletan (Ductility)
Keuletan (ductility) merupakansuatu sifat mekanik yang dikaitkan
dengan besarnya regangan
permanen (plastik) sebelum
terjadinya perpatahan
Pf - Po
)P
= --------------
Po
Ketangguhan (Toughness)
Ketangguhan (toughness)
merupakan sifat mekanik yang
dikaitkan dengan jumlah
energi yang diserap oleh
bahan sampai terjadi
perpatahan
Hasil kali dari tegangan dan
regangan (W x
) merupakanenergi per volume. Luasan
dibawah kurva tegangan-
regangan merupakan hasil energi
yang dimaksud
-
8/9/2019 KULIAH PBT
19/44
GARDJITO2005
Kekerasan (Hardness)
Skala:
Brinell
Indenter: Bulat
Rockwell
Indenter: Bentuk Intan
(Diamnond)
Vickers
Indenter: Bentuk intan
(Diamond)
P
BHN = ------------------------------------
(2.6)(TD/2)(D - D2 d2 )
-
8/9/2019 KULIAH PBT
20/44
GARDJITO2005
Sifat Mekanik Lainnya (karena beban dinamis):
Kelelahan (Fatigue): Reduksi kekuatan bahan akibat
pembebanan yang bersifat
variabel, vibrasi, dan siklus
(Cycle) yang berulang
Creep: Reduksi kekuatan bahan akibat lingkungan
suhu tinggi dan jangka waktu lama
Modulus Resiliens: Sifat kemampuan bahan untuk
menyimpan dan melepaskan
kembali energi akibat
pembebanan (terjadi pantulan)
-
8/9/2019 KULIAH PBT
21/44
GARDJITO2005
B. Sifat Fisik(a)
Secara umum, sifat fisik suatu bahan adalah karakteristik atauperilaku bahan itu dalam hubungannya dengan pengaruh
lingkungan luar yang bukan merupakan beban. Faktor-faktor
lingkungan luar tersebut dapat berupa faktor termal dan faktor listrik
Sifat Termal:
Sifat-sifat termal suatu bahan berhubungan erat dengan energi panas atau
termal. Karakteristik atau perilaku dari bahan secara fisik ditunjukkan oleh
beberapa sifat seperti kapasitas panas, panas jenis, panas peleburan,
panas penguapan, muai panas, dan konduktivitas panas.
Muai Panas
((P/P) =EP(T
Konduktivitas Panas(T2 T1)
Jth = k ----------------(x2 - x1)
Konduktans (C)
Resistan (R)
-
8/9/2019 KULIAH PBT
22/44
GARDJITO2005
Tabel 2.1. Koefisien muai panjang beberapa jenis bahan pada 20 rC
Bahan EP
(10-6/rC)
Aluminium
Kuningan
Tembaga
Besi
Batu bata
Gelas (jendela)
Beton
Polyethylene
Polystyrene
Karet (vulkaniser)
22
20
16
12
9
9
13
110 180
72
81
Sumber: van Vlack, 1973.
-
8/9/2019 KULIAH PBT
23/44
GARDJITO2005
Tabel 2.2. Konduktivitas panas beberapa jenis bahan pada 20 rC
Bahank
(joule.cm)/(cm2.sec. rC)
Aluminium
Kuningan
TembagaBesi
Batu bata
Gelas (jendela)
Polyethylene
Polystyrene
Karet
2.23
1.24
3.990.72
0.0062
0.0072
0.0034
0.0008
0.0013
Sumber: van Vlack, 1973.
-
8/9/2019 KULIAH PBT
24/44
GARDJITO2005
Sifat-sifat fisik yang dipengaruhi oleh medan listrik antara lain adalah
sifat dielektrik, kapasitas, dan konduktivitas listrik.
Sifat listrik yang berlawanan seperti halnya pada sifat termal adalah bahan
yang memiliki konduktivitas listrik yang sangat rendah atau nol. Bahan
semacam ini disebut bahan insulator listrik
Antara sifat termal dan sifat listrik terdapat kaitan yang sangat erat,
terutama pada bahan-bahan yang memiliki elektron bebas yangmudah berpindah dari satu atom ke atom lainnya
Bahan sejenis ini apabila memiliki konduktivitas panas yang tinggi makadapat dipastikan akan memiliki konduktivitas listrik yang tinggi pula
Contohnya adalah logam tembaga, selain baik untuk digunakan dalam
peralatan-peralatan yang berfungsi sebagai penukar panas (heat
exchanger) juga baik digunakan sebagai konduktor (kabel) listrik
Sifat Listrik
e e
-
8/9/2019 KULIAH PBT
25/44
GARDJITO2005
Sifat Fisik Lainnya:
Berat Jenis
Massa Jenis
Kadar Air
Permeabilitas
Densitas
Higroskopik, dll.
Konduktivitas Listrik:
O =nqQ
pembawa coul cm/detik
ohm-1 . cm-1 = ------------- ------------- -------------
cm3 pembawa volt/cm
Mobilitas
Q =R/ E
B. Sifat Kimia(wi)
Sifat-sifat kimia suatu bahan lebih ditekankan pada karakteristik
kimiawi di dalam bahan itu sendiri yang dapat dimanfaatkan untukreaksi-reaksi kimia untuk pembuatan suatu produk tertentu.
Contoh sifat kimiawi yang penting pada logam adalah sifat korosif
atau karatan yang disebabkan adanya reaksi oksidasi
-
8/9/2019 KULIAH PBT
26/44
GARDJITO2005
BAHAN (MATERIAL) ALAMIAH
BAHAN ALAMIAH
AN-ORGANIK
BAHAN ALAMIAH
ORGANIK
BAHAN BATUAN
DAN PASIR
BAHAN KAYU
DAN BITUMEN
Bahan bangunan untuk konstruksi yang langsungdiambil (ditambang) dari alam dan langsung dapat
digunakan tanpa atau sedikit melalui proses atau
pengolahan yang rumit
-
8/9/2019 KULIAH PBT
27/44
GARDJITO2005
BAHAN BATUAN DAN PASIR
Batu Kapur (Lime stone):
Batuan sedimen warna putih, umumnya digunakan untuk fondasi
jalan (batu kapur hidrolik)
Batu kapur non-hidrolik menjadi keras bila bereaksi dengan CO2;
dibuat dengan pembakaran suu tinggi (900 1100 rC) menjadikapur aktif. Bila dicampur air menjadi bubur kapur dan digunakan sebagai
semen bila dicampur dengan tumbukan bata merah
Batu Gunung/Batu Kali:
Batu gunung/kali berwarna abu-abu kehitaman, banyak terdapa di
sungai atau lereng gunung (batu pasangan bulat, kerikil bulat dan
pasir)
Batu gnung merupakan bongkahan besar; dengan proses
quarrying dapat dipecah (direduksi ukurannya) menjadi batu
pasangan, kerikil (agregat), belahan (split), dan pasir buatan
-
8/9/2019 KULIAH PBT
28/44
GARDJITO2005GARDJITO2005
-
8/9/2019 KULIAH PBT
29/44
GARDJITO2005
-
8/9/2019 KULIAH PBT
30/44
GARDJITO2005
Batu Pualam (Marmer):
-
8/9/2019 KULIAH PBT
31/44
GARDJITO2005
Batu Granit
-
8/9/2019 KULIAH PBT
32/44
GARDJITO2005
BAHAN KAYU DAN BITUMEN
Bahan Kayu: Bersifat ringan, kuat dan mudah dibentuk
Struktur selulosa (polimer alamiah) dengan serat memanjang(grain)
Berasal dari pohon dengan ribuan spesies dan diberi nama
berdasarkan nama botani, nama daerah, dan nama dagang
Berdasarkan tipe daun: kayu daun lebar (hardwood), hayu daun
jarum (softwood), dan kayu palma (famili palmae)
Bersifat unisotropik, yaiu kekuatan pada tiga arah sumbu(x,y,z)
tidak sama
Kestabilan dimensi, yaitu berdasarkan sifat higroskopiknya dapat
mengembang atau menyusut tergantung RH lingkungan (HK
tinggi KD rendah dan sebaliknya)
-
8/9/2019 KULIAH PBT
33/44
GARDJITO2005GARDJITO2005
-
8/9/2019 KULIAH PBT
34/44
GARDJITO2005
-
8/9/2019 KULIAH PBT
35/44
GARDJITO2005
Tabel beberapa jenis kayu terpenting di Indonesia (contoh)
No. Suku Nama Botanis Nama
Perdagangan
Kelas Kuat Kelas Awet
1. Anacardiaceae Koordersiodendren
pinnatum Merr.
Bugis I-III III-IV
2. idem Gluta renghas L. Rengas II II
3. idem Campnosperma
suriculata Hook, f.
Terentang III-IV V
4. Araucariaceae Agathis borneoensis
Warb.
Agathis (damar) III IV
5. Bombacaceae Ochroma spec. div. Balsa V V
6. Casuarinaceae Casuarina equisetifolia
Forst.
Cemara I-II II-III
-
8/9/2019 KULIAH PBT
36/44
GARDJITO2005
Tabel 3.2. Kelas keawetan kayu
Kelas Keawetan berdasarkan jenis tempat seperti keterangan diatas (dalam tahun)
(a) (b) (e) (d) (e) (f)
III
IIIIV
V
85
3singkat
sekalisingkatsekali
2015
10beberapa
tahunsingkatsekali
tak terbatastak terbatas
tak terbatas10-20
singkat sekali
tak terbatastak terbatas
tak terbatas20
20
tak terserangtak terserang
agak cepatcepat sekali
cepat sekali
tak terserangtak terserang
tak terserangtak berbahaya
cepat sekali
Tabel 3.3. Kelas kekuatan kayu
KelasKuat
Berat JenisKering Udara
Kukuh Lentur Mutlak Kukuh Tekanan Mutlak
(dalam kg/cm2)
III
IIIIVV
u 0,900,90 0,60
0,60 0,400,40 0,30
e
u 11001100 725
725 500500 360e 360
u 650650 425
425 300300 - 215e 215
a) tempat terlindung tanpaada air sama sekali,
b) tanah yang lembab,c) tempat terlindung dan
masih ada kemungkinanudara lembab,
d) tempat terlindung danterpelihara,
e) tempat yang mudahterserang rayap, dan
f) tempat yang mudahterserang serangga ataububuk
Berdasarkan PKKI (Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia):
-
8/9/2019 KULIAH PBT
37/44
GARDJITO2005
Ukuran Penampang (cm) Kegunaan
1 x 5
2 x 3 dan 3 x 4
4 x 6 dan 5 x 7
6 x 8
5 x 10
10 x 10
6 x 128 x 12, 8 x 16, dan 8 x 18
2 x 20, 3 x 30, 3 x 30, dan 3 x 40
Lis
Lis dan reng
Kaso, rangka dinding
Kaki kuda-kuda, rangka dinding
Balok pancang, rangka dinding, gording
Tiang atau kolom
Kusen pintu/jendela, gordingBalok bubungan
Papan lisplang, lantai
Tabel 3.4. Contoh ukuran-ukuran kayu di perdagangan umum
-
8/9/2019 KULIAH PBT
38/44
GARDJITO2005
Bahan Bambu:
Bahan bambu berasal dari tanaman bambu yang termasuk famili
gramineae, sub-famili bambusoidea, dan suku bambuseae
Di dunia ini ada ratusan sampai ribuan jenis atau spesies bambu
yang masuk kedalam 80 genera
Sekitar 200 spesies dari 20 genera terdapat di wilayah Asia
Tenggara, termasuk Indonesia
-
8/9/2019 KULIAH PBT
39/44
GARDJITO2005
Bahan Bitumen:
Bahan bitumen atau yang biasa disebut aspal dapat merupakanbahan tambang asli atau dapat didistilasikan dari bahan minyak
bumi
Tambang aspal yang penting di Indonesia adalah di Pulau
Buton. Produk aspal dari pulau ini dikenal dengan aspal buton
atau lebih terkenal dengan Buton Asphalt yang disingkatmenjadi butas
Bahan aspal dicampur dengan pasir digunakan untuk pelapisan
jalan, landasan pacu pesawat, pelataran parkir, untuk
menstabilkan tanah, dan masih banyak kegunaan lain dalam
bidang konstruksi
Konstruksi jalan sekarang ini, terutama jalan raya atau jalan tol,
menggunakan hotmix karena lebih praktis dan efisien di dalam
pengerjaannya
-
8/9/2019 KULIAH PBT
40/44
GARDJITO2005
-
8/9/2019 KULIAH PBT
41/44
GARDJITO2005
BAHAN KERAMIK
Pengertian Umum:
Kata keramik dapat diartikan sebagai bahan atau material (ceramics)dan juga bisa diartikan sebagai produk
Asal kata keramik adalah dari bahasa Yunani keramos yang artinya
tanah liat atau bahan lempung yang dibakar untuk pembuatan gerabah
(pottery), dan keramikos yang artinya produk-produk atau barang
keramik
Pengertian Teknis:
Secara teknis, keramik adalah bahan atau material yang mengandung
senyawa-senyawa dari unsur-unsur logam dan non-logam (senyawa
dengan fasa logam dan non-logam, misalnya MgO, Al2O
3, PbZrTiO
3)
Senayawa-senyawa tersebut dapat tersusun secara sederhana,
misalnya terdiri dari hanya dua atom seperti MgO. Dapat juga
senayawa-senyawa tersebut tersusun secara lebih kompleks, misalnya
mika yang tersusun dari minimal lima tipe unsur yang berbeda
-
8/9/2019 KULIAH PBT
42/44
GARDJITO2005
Sifat Umum Keramik:
1. Senyawa kermik lebih stabil dalam lingkungan termal dankimiawi dibandingkam elemen atau unsurnya
2. Keras, tahan terhadap beban tekan tetapi kurang ulet (lebih
bersifat getas) dan tidak tahan terhadap beban tarik/lentur bila
dibandingkan dengan bahan logam dan polimer
3. Karakteristik dielektrik, semikonduktif, dan magnetik daribeberapa jenis bahan keramik sangat penting untuk aplikasi
dalam bidang peralatan elektronika
4. Sebagian bahan keramik merupakan bahan insulatortermal dan
listrik (memiliki resistensi atau tahanan termal dan listrik) yang
tinggi
5. Bahan keramik dalam bentuk PC (Portland Cement) memiliki
sifat sebagai bahan pengikat hidrolik dengan aplikasi pada
bahan mortar, plesteran dan beton
-
8/9/2019 KULIAH PBT
43/44
GARDJITO2005
KERAMIK TRADISIONAL
Produk abrasif
(ampelas)
Roda gurinda, kain dan kertas
ampelas, nozzle untuk
penyemburan pasir, penggilingan
Produk lempung Bata, tembikar (pottery), pipa air
kotor
Konstruksi Bata, beton, ubin, plester, gelas
Gelas Botol, piranti laboratorium, kaca
Refraktori Bata, wadah peleburan logam
(crucibles), cetakan (molds),
semenPerangkat keramik putih Barang pecah-belah, ubin,
perpipaan (plumbing),enamel
Kategori dan Kegunaan Bahan Keramik
-
8/9/2019 KULIAH PBT
44/44
GARDJITO2005
KERAMIK TEKNIK
Otomotif dan pesawat
udara
Komponen turbin, heat shields and
exchangers, komponen reentry,seals
Elektronika Semikonduktor, insulator,
tranduser,laser, dielektrik,elemen
pemanasSuhu-tinggi Refractories, brazing fixtures, kilns
(tanur)
Manufacturing Alat potong, komponen anti aus
dan korosi, keramik gelas, magnit,
serat optikMedikal Piranti laboratorium, pengendali,
prostetika, dental (gigi)
Nuklir Bahan bakar , pengendali