Kekuatan Kayu SIFAT KAYU

disekelilingnya. Sehingga banyaknya air dalam kayu berubah-ubah menurut keadaan udaraatmosfer sekelilingnya. 2. Air di dalam kayu Keadaan air yang terdapat di dalam kayu terdiri atas 2 macam yaitu: a. Air bebas, yaitu air yang terdapat dalam rongga-rongga sel, paling mudah dan terdahulu keluar. Air bebas umumnya tidak mempengaruhi sifat dan bentuk kayu kecuali berat kayu b. Air terikat, yaitu air yang berada dalam dinding-dinding sel kayu, sangat sulit dilepaskan. Zat cair pada dinding-dinding inilah yang berpengaruh kepada sifat-sifat kayu penyusutan 3. Penyusutan kayu Penambahan air atau zat cair pada suatu zat dinding sel akan menyebabkan jaringan mikrofibril mengembang, keadaan ini berlangsung sampai titik jenuh serat tercapai. Dalam proses ini dikatakan bahwa kayu mengembang atau memuai. Penambahan air seterusnya pada kayu tidak akan mempengaruhi volume dinding sel, sebab air yang ditambahkan di atas titik jenuh serat akan ditampung dalam rongga sel. Pengurangan air selanjutnya dibawah titik jenuh serat akan menyebabkan dinding sel kayu itu menyusut atau mengerut. Dalam hal ini dikatakan menyusut atau mengerut. Perubahan dimensi dinyatakan dalam persen dari dimensi maksimum kayu itu. Dimensi maksimum adalah dimensi sebelum ada penyusutan. Maka pengembangan dan penyusutan umumnya dinyatakan dalam persen dari volume atau ukuran kayu dalam keadaan basah atau diatas titik jenuh serat.

2.5.4. Kekuatan Kayu

Sifat mekanik kayu adalah kemampuan kayu untuk menahan muatan beban luar. Yang dimaksud dengan muatan luar adalah gaya-gaya di luar kayu yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk atau besarnya benda. Gaya ini disebut tegangan, yang dinyatakan dalam poundft². Di beberapa negara satuan tegangan ini mengacu ke sistem internasional SI yaitu Nmm². Universitas Sumatera Utara Perubahan ukuran atau bentuk ini dikenal dengan deformasi. Jika beban yang bekerja pada material tersebut kecil maka deformasi yang terjadi pada material juga kecil begitupun sebaliknya. Jika beban kemudian dihilangkan, maka material akan kembali ke bentuk semula setelah gaya yang diberikan kepadanya dihilangkan disebut dengan elastisitas material. Dapat atau tidak suatu material kembali ke bentuk semula tergantung pada besarnya elastisitas material tersebut. Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja sampai pada satu titik. Titik ini adalah limit proporsional. Setelah melewati batas ini besarnya deformasi akan bertambah lebih cepat dari besarnya beban yang diberikan. Hubungan antara beban dan deformasi ditunjukkan pada Gambar 2.6 berikut. Jika beban yang diberikan melebihi daya kohesi antar jaringan-jaringan kayu maka akan terjadi keruntuhan. Gambar 2.8 Hubungan antara beban tekan dan deformasi untuk tarikan dan tekanan Kayu memiliki beberapa jenis kekuatan dan kekuatan kayu dalam satu hal bisa lemah dalam hal lain. Sifat kekuatan yang berbeda misalnya, juga berpengaruh dalam mempertahankan daya tahan terhadap gaya yang bekerja yang cenderung meretakkan kayu, terhadap gaya tarik yang cenderung memperpanjang ataupun gaya geser yang cenderung mengakibatkan suatu bagian bergeser ke bagian lain. Dalam praktiknya, kayu sering disubyekkan terhadap kombinasi gaya-gaya dan tegangan yang bekerja sekaligus. Namun sering satu bagian beban yang dominan bekerja dari bagian lainnya. Kemampuan untuk melentur bebas dan kembali ke bentuk semula tergantung elastisitas. Dan kemampuan untuk menahan terjadinya lenturan disebut dengan kekakuan. Universitas Sumatera Utara Modulus Elastisitas adalah ukuran hubungan antara tegangan dan regangan dalam limit proporsional yang memberikan angka umum untuk menyatakan kekuatan atau elastis suatu bahan. Semakin besar modulus elastisitas suatu kayu maka kayu tersebut akan semakin kaku. Untuk setiap jenis tegangan nilai modulus elastisitas akan berbeda. 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, 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 dilapangan. Kedua, dengan eksperimen di laboratorium. Dengan melakukan pengujian langsung dilapangan biaya yang dibutuhkan sangat besar. Oleh karena itu pengujian dengan eksperimen di laboratorium merupakan alternatif pemilihan. Pada eksperimen di laboratorium ada dua jenis pengujian yang dilakukan. Pengujian dengan menggunakan sampel kecil dan pengujian kayu sebagai struktural. Pengujian dengan menggunakan sampel penting untuk tujuan komparatif, yang memberikan indikasi sifat-sifat kekuatan kayu yang berbeda untuk setiap jenis kayu. Karena pengujian dirancang untuk menghindari pengaruh kerusakan lain. Hasilnya tidak menunjukkan beban aktual yang mampu diterima dan faktor harus digunakan tegangan 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 pengerjaannya sulit karena membutuhkan kayu dalam jumlah yang besar dan butuh waktu yang lama. Selain itu, pemilihan bahan dalam ukuran besar dengan kualitas 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 dilakukan dengan menggunakan material kayu yang memiliki kandungan standar. Pengujian Universitas Sumatera Utara dilakukan pada bahan kering udara dengan kadar air yang diketahui dengan 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 banyak 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 distandartkan. Angka-angka ini sering dipakai dalam memperhitungkan tegangan kerja karena faktor koreksi telah diperhitungkan. Nilai tegangan diperoleh dari besarnya beban per luas penampang yang dibebani, dinyatakan dalan Nmm², atau: Dan regangan didefinisikan sebagai deformasi per ukuran semula yaitu: Ada beberapa jenis tegangan yang dapat dialami oleh suatu material, yaitu tegangan tekan Compression Strength, tegangan tarik Tensile Strength, 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 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 tegangan tarik. Kekuatan kayu berhubungan dengan kepadatan dan berat jenis kayu itu sendiri. Secara teoritis, semakin ringan kayu maka semakin kurang kekuatannya demikian pula 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 selalu sesuai, karena susunan dari kayu tidak selalu sama. Dalam hal ini dibedakan beberapa macam kekuatan sebagai berikut: a. Kekuatan tarik Universitas Sumatera Utara Kekuatan tarik jenis kayu adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya- gaya yang berusaha menarik kayu. Kekuatan kayu terbesar adalah sejajar arah serat. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat dan kekuatan ini mempunyai hubungan dengan ketahanan kayu terhadap pembelahan. Tegangan tarik yang diizinkan dimana tidak timbul suatu perubahan atau bahaya pada kayu. Gambar 2.9 Batang kayu menerima gaya tarik sejajar serat b. Kekuatan tekan kompresi Kekuatan kayu memikul gaya tekan dibedakan menjadi 2 macam: 1 Kekuatan kayu tekan tegak lurus arah serat. Kekuatan kayu ini menentukan ketahanan kayu terhadap beban. Gaya tekan yang bekerja tegak lurus serat akan menimbulkan retak pada kayu. 2 Kekuatan kayu tekan sejajar arah serat. Gaya tekan yang bekerja sejajar serat akan menimbulkan bahaya tekuk pada kayu tersebut. Tekanan tekan yang terbesar dimana tidak menimbulkan adanya bahaya disebut tegangan tekan yang diizinkan, dengan notasi kgcm². Gambar 2.10 Batang kayu menerima gaya tekan sejajar serat Universitas Sumatera Utara Gambar 2.11 Batang kayu menerima gaya tekan tegak lurus serat c. Kekuatan geser Yang dimaksud dengan kekuatan geser adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap dua gaya tekan yang bekerja padanya, kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut bergeser atau bergelincir dari bagian lain didekatnya. Tegangan geser terbesar yang tidak akan menimbulkan bahaya pada pergeseran serta kayu disebut tegangan geser yang diizinkan, dengan notasi τ kgcm². Dalam hubungan ini dibedakan 3 macam kekuatan geser yaitu: 1 Kekuatan geser sejajar arah serat 2 Kekuatan geser tegak lurus arah serat 3 Kekuatan geser miring Gambar 2.12 Batang kayu yang menerima gaya geser tegak lurus arah serat τ kgcm² d. Keteguhan belah Sifat ini digunakan untuk menyatakan kekuatan kayu menahan gaya- gaya yang berusaha membelah kayu. Tegangan belah adalah suatu Universitas Sumatera Utara tegangan yang terjadi karena adanya gaya berperan sebagai baji. Keteguhan belah rendah pada kayu sangat baik dalam membuat sirap dan kayu bakar, contohnya kayu ulin sedangkan keteguhan belah tinggi biasanya digunakan untuk membuat ukiran ataupun popor senjata. Perlu diketahui bahwa kebanyakan kayu lebih mudah terbelah sepanjang jari-jari arah radial daripada dalam arah sejajar lingkaran tahun tangensial. e. Kekakuan Kekakuan kayu yang baik yang dipergunakan sebagai blandar ataupun tiang adalah suatu ukuran kekuatan untuk mampu menahan perubahan bentuk atau lengkungan. Kekakuan tersebut dinyatakan dengan istilah modulus elastis yang berasal dari pengujian-pengujian keteguhan lengkung statik. Untuk benda yang bertumpu pada dua perletakan sendi rol yang dibebani beban terpusat pada tengah bentang, penurunan yang terjadi pada jarak x dari tumpuan untuk kondisi elastis adalah menurut persamaan. Gambar 2.13 Lendutan pada beban P terpusat 14 Penurunan maksimum terjadi pada tengah bentang x= ½ L yang besarnya: 14 Sumber: “Buku Teknik Sipil” Ir. Sunggono kh, 1995; Hal: 68 Universitas Sumatera Utara f. Kekuatan lentur Ialah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban-beban mati maupun hidup selain beban pukulan yang harus dipikul oleh kayu tersebut. Dalam hal ini dibedakan keteguhan lengkung statik dan keteguhan lengkung pukul. Keteguhan lengkung statik menunjukkan kekuatan kayu dalam menahan gaya yang mengenainya perlahan-lahan, sedangkan keteguhan pukul adalah kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak seperti pukulan. 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. Akibat tegangan tarik yang melampaui batas kemampuan kayu maka akan terjadi regangan yang cukup berbahaya. Gambar 2.14 Bahaya kayu yang menerima beban lengkung 15 Tegangan lentur yang terjadi, yaitu hasil pembagian momen maksimum yang terjadi terhadap statis momen tampang material, dalam hal ini tampang persegi empat yaitu 16 bh². 15 15 Sumber: “Buku Teknik Sipil” Ir. Sunggono kh, 1995; Hal: 68 Universitas Sumatera Utara

2.6. TATA CARA PERENCANAAN KONSTRUKSI KAYU