Kekuatan Kayu
Revandy Iskandar M. Damanik Program Studi Ilmu Kehutanan
Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
I. PENDAHULUAN
Kayu tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia, dan kebutuhannya akan selalu meningkat dari tahun ke tahun. Dengan demikian maka penyediaannya harus
sejalan agar tidak terjadi kekurangan bahan baku. Penyediaan kayu dari hutan alam relatif sukar untuk ditaksir, sementara penyediaan dari hutan tanaman lebih mudah,
upaya melalui pembuatan hutan tanaman industri merupakan langkah yang positif.
Kayu merupakan salah satu jenis komoditi hasil hutan yang banyak dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai keperluan, mulai dari yang sederhana
korek api, peti sabun sampai kepada bahan luxmewah furniture, bahan interior kapal dan bangunan, ukiran, dll serta bahan bangunan.
Didalam kebijaksanaan peningkatan pengolahan hasil hutan oleh industri kemampuan sumber daya hutan dalam memenuhi kebutuhan bahan baku industri
harus mendapatkan perhatian yang lebih, agar industri-industri pengolahan kayu yang ada tetap berperan dimasa mendatang.
Kayu sebagai bahan bangunan diisyaratkan mempunyai kekuatan tertentu, terutama mengenai sifat fisikmekaniknya. Dengan diketahuinya kekuatan untuk jenis
kayu tertentu, maka konsumen akan memilih jenis kayu yang tepat sesuai penggunaannya. Sifat fisikmekanik kayu yang penting adalah berat jenis, kembang
susut, kadar air dan kekuatan mekanik.
Setiap jenis kayu mempunyai ciri tersendiri baik sifat kimia, fisikmekaniknya. Sebagai contoh kayu jenis fast growing spesies mempunyai sifat mekanik yang lebih
lemah jika dibandingkan dengan jenis non fast growing spesies, karena kondisi set-set kayunya berbeda.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu diantaranya adalah: faktor biologis microorganisme yang menyerang kayu, kadar air, berat jenis kayu. Faktor-
faktor tersebut pada dasamya dapat dimanipulasi sehingga upaya pencegahan gangguan kekuatan kayu dapat dipertahankan, misalnya upaya pengawetan dengan zat
kimia, pengeringan dan manipulasi percepatan tumbuh.
Mengenai komponen kimia kayu mempunyai arti yang penting karena dapat mengetahui penggunaan suatu jenis kayu dan dapat digunakan untuk membedakan
sesuatu jenis kayu yang secara anatomis sukar sekali untuk dibedakan. Susunan kimia kayu dapat digunakan sebagai identifikasi kekuatan sesuatu jenis kayu terhadap
serangga atau jamur perusak. Disamping itu dapat pula digunakan untuk mengatur pengerjaanperlakuan dalam pengolahan untuk mendapatkan hasil yang optimal.
II. SIFAT MEKANIK KAYU
Sifat-sifat kayu yang penting sehubungan dengan penggunaannya meliputi sifat fisik, sifat mekanik, sifat kimia dan keawetan alami. Sifat kayu yang erat
kaitannya dengan kekuatan kayu adalah sifat mekanik kayu. Kekuatan dan ketahanan terhadap perubahan bentuk suatu bahan disebut sebagai sifat-sifat mekaniknya
e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara
1
Haygreen dan Bowyer, 1993. Ketahanan terhadap perubahan bentuk menentukan banyaknya bahan yang dimanfaatkan, terpuntir atau terlengkungkan oleh sesuatu
beban yang mengenainya. Perubahan-perubahan bentuk yang terjadi segera sesudah beban dikenakan dan dapat dipulihkan jika beban dihilangkan disebut peubahan
bentuk elastis. Sebaliknya jika perubahan bentuk berkembang perlahan-lahan sesudah dikenakan, disebut reologis atau tergantung waktu.
Istilah kekuatan sering digunakan dalam arti umum untuk menyatakan semua sifat mekanik. Hal ini dapat menyebabkan kekacauan karena banyak terdapat tipe-tipe
kekuatan dan sifat elastik yang berbeda-beda. Kayu yang relatif kuat sehubungan dengan satu kekuatan mungkin tingkatnya lebih rendah pada sifat yang lain apabila
dibandingkan dengan spesies yang lain.
Sifat-sifat mekanik kayu yang penting diketahui kaitannya dengan kekuatan kayu, yaitu :
1. Kekuatan lengkung MOR: menentukan beban yang dapat dipikul suatu gelagar. 2. Kekuatan tekan sejajar serat: menentukan beban yang dapat dipikul suatu tiang
atau pancang yang pendek. 3. Tekanan tegak lurus serat: penting dalam rancangan sambungan-sambungan
antara siku-siku kayu dalam suatu bangunan dan pada penyangga gelagar. 4. Kekuatan tarik sejajar serat: penting untuk siku bawah busur pada penopang
kayu dan dalam rancangan sambungan antara siku-siku bangunan. 5. Kekuatan geser sejajar serat: sering menentukan kapasitas beban yang dapat
dipikul oleh gelagar pendek. 6. Keuletan: ukuran banyaknya kerja yang dikeluarkan untuk memecahkan contoh
uji kecil dengan pukulan. 7. Kekenyalan: diukur dengan banyaknya energi yang diserap apabila sepotong kayu
dibengkokkan dalam kisaran elastisitasnya. 8. Kekerasan sisi: berhubungan dengan ketahanannya terhadap lekukan seperti untuk
rantai. 9. Usaha sampai beban maksimal: ukuran energi yang diserap oleh contoh-contoh uji
kecil dibengkokkan perlahan-lahan. 10.
Modulus elastisitas: ukuran ketahanan terhadap pembengkokan, yaitu berhubungan langsung dengan kekauan gelagar juga suatu faktor untuk kekuatan
tiang yang panjang.
11. Modulus elastis MOE sejajar serat Modulus Young: ukuran ketahanan terhadap pemanjangan atau pemendekan suatu contoh uji dibawah tarikan atau
tekanan.
Kelas Kekuatan Kayu
Di dalam Vademecum Kehutanan Indonesia, kelas kekuatan kayu didasarkan pada berat jenis, keteguhan lengkung mutlak klm dan keteguhan tekan mutlak ktm,
dan dapat dilihat pada tabel berikut ini : Tabel 1 : Kelas Kekuatan Kayu
Kelas Kayu Berat Jenis
Klm kgcm
2
Ktm kgcm
2
I 0,90 1.100
650 II
0,60 - 0,90 725 - 1.100
425 - 650 III
0,40 - 0,60 500 - 725
300 - 425 IV
0,30 - 0,40 300 - 500
215 - 300 V
0,30 300
215
e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara
2
Kekuatan kayu terhadap gaya tekanan sejajar serat disebut daya tegang kayu. Tegangan adalah gaya yang tersebar persatuan luas dan dinyatakan dalam psi pon per
inci persegi atau dalam Pascal newton per meter kwadrat. Apabila suatu gaya dikenakan pada suatu suku benda, maka akan terjadi tegangan-tegangan internal.
Tegangan ini memiliki atau mengubah bentuk ukuran benda tersebut. Perubahan panjang per satuan panjang dalam arah tekanan disebut regangan.
Gambar 1 : Gambaran tegangan dan regangan dalam tekanan sejajar serat
Pada gambar di atas apabila beban 8000 pon dikenakan pada contoh uji 2 x 2, terjadi suatu tegangan sejajar serat sebesar 80004 = 2.000 psi. Tegangan ini
tersebar pada semua jarak dari ujung, karenanya perubahan bentuk total sebesar 0,0072 inci 6,000 - 5,9928, maka regangan yang terjadi adalah sebesar 0,00726 =
0,0012 inin. Sehingga Modulus Young MOE adalah tegangan dibagi regangan = 20000,0012 = 1,67x10
6
psi. MOE dapat juga dihitung berdasarkan uji keteguhan lengkung. Untuk
mengerjakannya gelagar diberi beban sedang dan defleksinya diukur. Dari data ini MOE dapat dihitung dengan menggunakan hubungan yang telah dikenal antara MOE,
ukuran gelagar, bentangan, beban, dan defleksinya. Cara ini umum untuk menentukan MOE kayu utuh, partikel, dan produk-produk serat. Ini merupakan pengujian yang
lebih sederhana yang dapat dilakukan dan lebih dekat dengan hubungannya dengan kebanyakan situas daripada MOB yang ditentukan dari uji tarik dan tekan.
Untuk contoh uji yang dibebani dengan beban yang terpusat pada tengah- tengah bentangan dan disangga pada ujung-ujungnya. MOB dapat dihitung sebagai
berikut: Haygreen dan Bowyer, 1993.
MOE = PL 348 ID psi dimana :
P = beban dalam pon di bawah batas proposi D = defleksi pada tengah-tengah bentangan dalam inci akibat dari P
L = bentangan dalam inci I = momen inersia, suatu fungsi ukuran gelagar lebar x tinggi
3
12 untuk gelagar dengan potongan melintang empat persegi panjang, dihitung dengan bersamaan.
e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara
3
Keteguhan lengkung kayu utuh dan produk-produk asal kayu biasanya dinyatakan dalam istilah Modulus Patah MOR. I dihitung dari beban maksimum
beban pada saat patah dalam uji keteguhan lengkung, dengan menggunakan cara pengujian yang sama seperti untuk menentukan MOE. Untuk contoh dengan
penampang melintang empat persegi panjang MOR dihitung dengan persamaan :
MOR = 1,5 PLdb2 psi dimana :
P = beban maksimum pematah dalam pon L = jarak penyangga bentangan dalam inci
b = lebar gelagar inci d = tebal gelagar inci
Persamaan ini hanya syah apabila gelagar empat persegi panjang disangga secara bebas pada kedua ujungnya dan dibebani pada tengah-tengah bentangan.
III. HUBUNGAN ANTARA KEKUATAN KAYU DENGAN BERAT JENIS
Kategori