g da
te
ke g
pa not
d. Ketegu
te le
st m
pe da
gaya-gaya yang menyebabkan ba dari bagian lain di dekatnya.
tegangan geser pada kayu lihat G Dalam hal ini, keteguhan
keteguhan geser sejajar serat, ket geser miring. Tegangan geser ter
pada pergeseran serat kayu dise notasi F
v
MPa \
Gambar II.4 Batang kayu
teguhan Lengkung Lentur
Keteguhan lengkung lent terhadap gaya-gaya yang berusah
lengkung dapat dibedakan menja statik dan keteguhan lengkun
menunjukkan kekuatan kayu perlahan-lahan, sedangkan keteg
dalam menahan gaya yang menge n bagian kayu tersebut bergeser at
a. Akibat gaya geser ini maka hat Gambar II.4.
uhan geser dibagi menjadi 3 tiga , keteguhan geser tegak lurus serat da
terbesar yang tidak akan menimbul disebut tegangan geser yang diizi
kayu yang menerima gaya geser tega serat
lentur adalah kekuatan atau day usaha melengkungkan kayu tersebut
njadi 2 dua macam, yaitu keteguha ngkung pukul. Keteguhan leng
u dalam menahan gaya yang teguhan lengkung pukul adalah ke
ngenainya secara mendadak.
16 atau tergelincir
ka akan timbul
a macam, yaitu t dan keteguhan
mbulkan bahaya izinkan, dengan
tegak lurus arah
daya tahan kayu ebut. Keteguhan
guhan lengkung engkung statik
g mengenainya kekuatan kayu
Universitas Sumatera Utara
17
P
g a r is n e tr a l T e r te k a n
T e r ta r ik
Balok kayu yang terletak pada dua tumpuan atau lebih, bila menerima beban berlebihan akan melengkungmelentur. Pada bagian sisi atas balok
akan terjadi tegangan tekan dan pada sisi bawah akan terjadi tegangan tarik yang besar lihat Gambar II.5. Akibat tegangan tarik yang melampaui batas
kemampuan kayu maka akan terjadi regangan yang cukup berbahaya.
Gambar II.5 Batang kayu yang menerima beban lengkung
e. Keteguhan Belah
Keteguhan belah adalah kemampuan kekuatan kayu dalam menahan gaya-gaya yang berusaha membelah kayu. Kayu lebih mudah membelah
menurut arah sejajar serat kayu. Keadaan kayu juga mempengaruhi sifat pembelahan, misalnya kayu yang basah lebih mudah dibelah daripada kayu
yang telah kering.
II.1.2.3 Sifat Kimia Kayu
Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam – macam dan susunan dinding selnya terdiri dari senyawa kimia berupa selulosa dan hemi
selulosa karbohidrat serta lignin non karbohidrat.
Universitas Sumatera Utara
18
II.1.3 Tegangan Bahan Kayu
Istilah kekuatan atau tegangan pada bahan seperti kayu adalah kemampuan bahan untuk mendukung beban luar atau beban yang berusaha
merubah bentuk dan ukuran bahan tersebut. Akibat beban luar yang bekerja ini menyebabkan timbulnya gaya – gaya dalam pada bahan yang berusaha
menahan perubahan ukuran dan bentuk bahan. Gaya dalam ini disebut dengan tegangan yang dinyatakan dalam Pound ft
2
. Dibeberapa negara satuan tegangan ini mengacu ke sistem Internasional SI yaitu N mm
2
. Perubahan ukuran atau bentuk ini dikenal sebagai deformasi atau
regangan. Jika tegangan yang bekerja kecil maka regangan atau deformasi yang terjadi juga kecil dan jika tegangan yang bekerja besar maka deformasi
yang terjadi juga besar. Jika kemudian tegangan dihilangkan maka bahan akan kembali kebentuk semula. Kemampuan bahan untuk kembali kebentuk
semula tergantung pada besar sifat elastisitasnya. Jika tegangan yang diberikan melebihi daya dukung serat maka serat – serat akan putus dan
terjadi kegagalan atau keruntuhan. Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja sampai
pada satu titik . Titik ini adalah Limit Proporsional. Setelah melewati titik ini
besarnya deformasi akan bertambah lebih cepat dari besarnya beban yang diberikan . Hubungan antara beban dan deformasi ditunjukkan pada gambar
II.6 berikut .
Universitas Sumatera Utara
19 Gambar II.6 Hubungan antara beban tekan dengan deformasi untuk tarikan dan
tekanan
Kayu memiliki beberapa tegangan, pada satu jenis tegangan nilainya besar dan untuk jenis tegangan yang lain nilainya kecil. Sebagai contoh
tegangan tekan cenderung memperpendek kayu sedangkan tegangan tarik akan memperpanjang kayu. Biasanya kayu akan menderita kombinasi dari
beberapa tegangan yang terjadi secara bersamaan meski salah satu jenis tegangan lebih mendominasi. Kemampuan untuk melentur bebas dan kembali
kebentuk semula tergantung kepada elastisitas, dan kemampuan untuk menahan terjadinya perubahan bentuk disebut dengan kekakuan.
Modulus elastisitas adalah ukuran hubungan antara tegangan dan regangan dalam limit proporsional yang memberikan angka umum untuk
menyatakan kekakuan atau elastis suatu bahan. Semakin besar modulus elastisitas kayu, maka kayu tersebut semakin kaku.
Istilah getas digunakan untuk mendeskripsikan deformasi yang terjadi sebelum patah. Dapat diperhatikan bahwa sifat getas ini bukan menyatakan
kelemahan. Sebagai contoh, besi tuang dan kapas adalah bahan yang getas,
Beban
Deformasi Tarikan
Tekanan Limit Proporsional
Limit Proporsional
Universitas Sumatera Utara
20 walaupun besarnya beban yang dibutuhkan untuk mengakibatkannya hancur
sangat berbeda. Dalam mencari karakteristik kekuatan kayu ada dua cara yang dapat
dilakukan. Pertama, dengan pengujian langsung di lapangan. Kedua, dengan penelitian. Karena pelaksanaan pengujian di lapangan memerlukan biaya
yang besar maka pengujian dengan penelitian merupakan alternatif pemilihan. Pada penelitian ada 2 dua jenis pengujian yang dapat dilakukan.
Pengujian dengan menggunakan sampel kecil dan pengujian kayu sebagai struktural. Pengujian dengan menggunakan sampel penting untuk tujuan
komparatif, yang memberikan indikasi bahwa sifat-sifat kekuatan setiap jenis- jenis kayu berbeda. Karena pengujian dirancang untuk menghindari pengaruh
kerusakan lain, sehingga hasilnya tidak menunjukkan beban aktual yang mampu diterima dan faktor yang harus digunakan untuk mendapatkan
tegangan kerja yang aman. Pengujian kayu dengan bentuk struktural lebih mendekati kondisi penggunaan yang sebenarnya. Secara khusus dianggap
penting karena dapat mengamati kerusakan seperti pecah-pecah. Kelemahan pada pengujian ini adalah memerlukan biaya yang besar dan pekerjaannya
sulit karena membutuhkan kayu dalam jumlah yang besar dan butuh waktu yang lebih lama. Selain itu, faktor pemilihan bahan dalam ukuran yang besar
dengan kualitas yang seragam menjadi sangat penting dibandingkan dengan pemilihan sampel dalam ukuran kecil.
Pengujian dengan menggunakan sampel kecil telah memiliki standar pengujian. Karena sifat kekuatan kayu sangat dipengaruhi oleh kandungan
air, pengujian dapat dilakukan dalam kondisi terpisah. Pengujian ini
Universitas Sumatera Utara
21 dilakukan dengan menggunakan material kayu yang memiliki kandungan
standar. Pengujian dilakukan pada bahan kering udara dengan kadar air yang diketahui dan angka-angka kekuatan tersebut dikoreksi terhadap kandungan
air standar. Ketelitian dibutuhkan untuk mengeliminasi faktor-faktor yang dapat membuat variasi sifat kekuatan.
Pengujian dengan sampel kecil dari jenis-jenis kayu yang berbeda- beda kini telah dilakukan, dan banyak batasan data yang diperoleh. Angka-
angka yang diterbitkan untuk kayu yang berbeda-beda dapat dibandingkan dengan metode pengujian yang telah distandarkan. Angka-angka ini sendiri
dapat dipakai dalam memperhitungkan tegangan kerja karena faktor koreksi telah diperhitungkan.
Umumnya secara empiris hanya sedikit karakteristik kekuatan kayu yang diketahui. Sebagai contoh adalah kualitas kayu oak, kayu jati, dan kayu
damar sebagai bahan struktur. Hasil pengujian berdasarkan nilai tegangan dan regangan dari kayu tersebut. Nilai tegangan diperoleh dari besarnya beban per
luas penampang yang dibebani, dinyatakan dalam Nmm², atau :
Penampang Luas
Beban Tegangan
=
σ
Dan regangan didefinisikan sebagai deformasi per ukuran semula yaitu :
Mula Mula
Panjang Deformasi
regangan −
=
ε
Ada beberapa jenis tegangan yang dapat dialami oleh suatu material, yaitu tegangan tekan Compression Strength, tegangan tarik Tensile
Universitas Sumatera Utara
22 Strength, dan tegangan lentur Bending Strength. Pada tegangan tekan,
material mengalami tekanan pada luasan tertentu yang menyebabkan timbulnya tegangan pada material dalam menahan tekanan tersebut sampai
batas keruntuhan dan diambil sebagai nilai tegangan tekan. Demikian pula dengan tarikan, tegangan tarik timbul akibat adanya gaya dalam pada material
yang berusaha menahan beban tarikan yang terjadi. Kemampuan maksimum material menahan tarikan adalah sebagai sebagai tegangan tarik lihat Gambar
II.7.
Gambar II.7 Tegangan tekan dan tegangan tarik
Tegangan yang bekerja :
A P
tr tk
tr tk
=
σ
Dimana : σ
tr tk
= Tegangan tekantarik yang terjadi kgcm²
P
tr tk
= Beban tekan tarik yang terjadi kg
A = Luas penampang yang menerima beban cm²
T e k a n a n
T e g . T e k a n T a r i k a n
T e g . T a r i k
Universitas Sumatera Utara
23 Secara teoritis, semakin ringan kayu maka semakin kurang
kekuatannya, demikian juga sebaliknya. Pada umumnya dapat dikatakan bahwa kayu-kayu yang berat sekali juga kuat sekali. Kekuatan, kekerasan dan
sifat teknik lainnya adalah berbanding lurus dengan berat jenisnya. Tentunya hal ini tidak terlalu sesuai, karena susunan dari kayu tidak selalu sama.
II.1.4 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis
Pemilihan secara mekanis untuk mendapatkan modulus elastisitas lentur harus dilakukan dengan mengikuti standar pemilahan mekanis yang
baku. Berdasarkan modulus elastis lentur yang diperoleh secara mekanis, kuat acuan lainnya dapat diambil mengikuti tabel II.1. Kuat acuan yang berbeda
dengan Tabel II.1 dapat digunakan apabila ada pembuktian secara eksperimental yang mengikuti standar-standar eksperimen yang baku.
Tabel II.1 : Nilai kuat acuan MPa berdasarkan atas pemilahan secara mekanis
pada kadar air 15 berdasarkan PKKI NI - 5 2002
Kode Mutu
E
w
F
b
F
t
F
c
F
v
F
c┴
E26 E25
E24 E23
E22 E21
E20 E19
25000 24000
23000 22000
21000 20000
19000 18000
66 62
59 56
54 56
47 44
60 58
56 53
50 47
44 42
46 45
45 43
41 40
39 37
6,6 6,5
6,4 6,2
6,1 5,9
5,8 5,6
24 23
22 21
20 19
18 17
Universitas Sumatera Utara
24 E18
E17 E16
E15 E14
E13 E12
E11 E10
17000 16000
15000 14000
13000 14000
13000 12000
11000 42
38 35
32 30
27 23
20 18
39 36
33 31
28 25
22 19
17 35
34 33
31 30
28 27
25 24
5,4 5,4
5,2 5,1
4,9 4,8
4,6 4,5
4,3 16
15 14
13 12
11 11
10 9
Dimana : Ew
= Modulus elastis lentur
Fb =
Kuat lentur Ft
= Kuat tarik sejajar serat
Fc =
Kuat tekan sejajar serat Fv
= Kuat Geser
Fc┴ = Kuat tekan tegak lurus
II.1.5 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilihan Secara Visual
Pemilahan secara visual harus mengikuti standar pemilahan secara visual yang baku. Apabila pemeriksaan visual dilakukan berdasarkan atas
pengukuran berat jenis, maka kuat acuan untuk kayu berserat lurus tanpa cacat dapat dihitung dengan menggunakan langkah-langkah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
25 a.
Kerapatan ρ pada kondisi basah berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnya lebih kecil dari 30 dihitung
dengan mengikuti prosedur baku. Gunakan satuan kgm³ untuk ρ. b.
Kadar air, m m 30, diukur dengan prosedur baku. c.
Hitung berat jenis pada m G
m
dengan rumus : d.
G
m
=
ρ
[1000 1 + m100] e.
Hitung berat jenis dasar G
b
dengan rumus : f.
G
b
= G
m
[1 + 0,265 a G
m
] dengan a = 30 – m 30 g.
Hitung berat jenis pada kadar air 15 G
15
dengan rumus : G
15
= G
b
1 – 0,133 G
b
h. Hitung estimasi kuat acuan, dengan modulus elastisitas lentur Ew =
16500 G
0.7
, dimana G : Berat jenis kayu pada kadar air 15 = G
15
.
Untuk kayu dengan serat tidak lurus danatau mempunyai cacat kayu, estimasi nilai modulus elastis lentur acuan pada point f harus direduksi
dengan mengikuti ketentuan pada SNI Standar Nasional Indonesia 03-3527- 1994 UDC Universal Decimal Classification 691.11 tentang “Mutu Kayu
Bangunan“ yaitu dengan mengalikan estimasi nilai modulus elastis lentur acuan dari Tabel II.1 tersebut dengan nilai rasio tahanan yang ada pada Tabel
II.2 yang bergantung pada kelas mutu kayu . Kelas mutu kayu ditetapkan dengan mengacu pada Tabel II.3.
Universitas Sumatera Utara
26 Tabel II.2 : Nilai rasio tahanan
Kelas Mutu Nilai Rasio Tahanan
A B
C 0,80
0,63 0,50
Tabel II.3 : Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu
Macam Cacat Kelas Mutu A
Kelas Mutu B Kelas Mutu C
Mata kayu : Terletak di muka lebar
Terletak di muka sempit Retak
Pingul Arah serat
Saluran Damar Gubal
Lubang serangga Cacat lain lapuk, hati
rapuh, retak melintang 16 lebar kayu
18 lebar kayu
15 tebal kayu 110 tebal atau
lebar kayu 1:13
15 tebal kayu eksudasi tidak
diperkenan Diperkenankan
Diperkenankan asal terpencar
dan ukuran dibatasai dan
tidak ada tanda- tanda serangga
hidup Tidak
diperkenankan 14 lebar kayu
16 lebar kayu
16 tebal kayu 16 tebal atau
lebar kayu 1:9
25 tebal kayu
Diperkenankan Diperkenankan
asal terpencar dan ukuran
dibatasai dan tidak ada tanda-
tanda serangga hidup
Tidak diperkenankan
12 lebar kayu 14 lebar kayu
12 tebal kayu 14 tebal atau
lebar kayu 1:6
12 tebal kayu
Diperkenankan Diperkenankan
asal terpencar dan ukuran dibatasai
dan tidak ada tanda-tanda
serangga hidup
Tidak diperkenankan
Universitas Sumatera Utara
27 Kayu kelapa merupakan kayu yang dapat dipakai sebagai material
bangunan.Kayu ini tidak sekuat kayu kelas atas seperti damar, jati dan lainnya, namun seiring dengan sulitnya mendapatkan kayu kelas 1, maka penggunaan kayu
kelapa menjadi suatu alternatif. Pada dasarnya batang pohon kelapa dapat dibagi menjadi 3 bagian,yaitu bagian pangkal, bagian tengah, dan bagian pucuk. Biasanya
bagian atas, yaitu bagian yang dekat dengan daun akan dibuang, karena sangat lemah. Yang dipakai hanya bagian bawah dan bagian tengahnya. Bagian pangkal
yang cukup kuat dapat dimanfaatkan untuk memikul beban yang besar pada sistem balok bersusun, sementara bagian tengah yang lebih lemah harus ditempatkan pada
lapisan yang menerima beban tidak terlalu besar.
Gambar II.8 Pembagian Kekuatan Pada Pohon Kelapa
Universitas Sumatera Utara
28
II.2. Beton
Kategori