BAB II STUDI PUSTAKA. terutama untuk bangunan sederhana atau yang bersifat sementara dan kuda kuda untuk

Transkripsi

1 BAB II STUDI PUSTAKA 2.1 Umum Sebagai salah satu bahan konstruksi, kayu memegang peranan cukup penting terutama untuk bangunan sederhana atau yang bersifat sementara dan kuda kuda untuk atap. Kayu adalah bahan didapat dari tumbuh tumbuhan di alam termasuk vegetasi hutan. Tumbuhan yang dimaksud disini adalah pohon (tree). Pohon berbeda dengan tanaman (plant). Dari tanaman tidak menghasilkan kayu. Kayu sebenarnya adalah daging pohon. Kayu memiliki empat unsur yang esensiil yaitu : 1. Sellulosa. Unsur terbesar dari kayu meliputi ± 70 % dari berat kayu. Bagian yang disebut Alpha selulosa adalah dasar pembuat kayu. 2. Lignin. Komponen pembentuk kayu sekitar 18% 20% dari berat kayu dan member sifat keteguhan pada kayu. 3. Bahan bahan ekstraksi. Komponen ini yang memberikan kayu sifat sifat seperti warna, bau, rasa dan keawetan. 4. Mineral Pembentuk Abu. Komponen ini tertinggal setelah selulosa dan lignin terbakar habis. Studi mengenai kayu dimulai dari sebatang pohon hidup dan dengan meneliti tahap tahap penebangan, pengubahan, dan pengeringan. Kesemua ini mempersiapkan kayu sehingga dapat digunakan seorang tukang. Berikut akan di uraikan bagian bagian kayu yang terlihat pada potongan melintang kayu yaitu :

2 C D C A.Kulit luar B.Kulit Dalam C.Kayu Gubal D.Kayu Teras E.Kambium F.Hati Kayu G.Lingkaran Tahun H.Jari - Jari I.Kayu Awal J.Kayu Akhir Gambar 2.1 Penampang Melintang Kayu Kulit Kayu Kulit Kayu terdapat pada bagian terluar, yang terdiri dari : a. Kulit Dalam ( Phloem ) Kulit dalam berada tepat dibalik kulit luar sebatang pohon, diluar lapisan kambium, yang berfungsi menyampaikan makanan dari daun ke seluruh bagian kayu. b. Kulit Luar ( Cortex ) Kulit luar merupakan pelindung bagi pohon yang sedang tumbuh, yang berfungsi mencegah penguapan dari lapisan cambium dan kayu gubal. Kulit kayu terdiri dari sel sel berbentuk pembuluh pembuluh dan mendapatkan makanan dari kulit dalam. Apabila pohon tumbuh keluar, kulit luar akan pecah dan digantikan oleh lebih banyak kulit luar yang disalurkan oleh kulit dalam. Adakalanya, dengan

3 terbentuknya kulit luar yang baru, kulit luar lama yang telah mati terlepas dari pohon Kambium Lapisan kambium merupakan jaringan yang lapisannya tipis dan bening, mengelilingi kayu, ke arah luar membentuk kayu baru sebagai pengganti kayu lama yang telah rusak dan ke arah dalam membentuk kayu baru. Kambium terletak diantara kulit dalam dan kayu gubal. Dengan adanya kambium ini maka pohon bertambah lama bertambah besar Kayu a. Kayu Gubal ( Alburmum ) Kayu Gubal merupakan bagian dari pohon yang melingkari kayu inti. Terdiri dari sel sel yang masih hidup. Sel sel kayu gubal membawakan air dan garam garam mineral ke dahan yang selanjutnya menuju daun, untuk diubah sebagai sumber makanannya dan sekaligus berfungsi sebagi tempat menyimpan makanan. Kayu gubal tidak begitu berharga sebagai kayu pertukangan. Hal ini disebabkan karena adanya zat zat tepung didalam sel selnya yang dapat menyebabkan kayu tersebut mudah diserang serangga dan mudah lapuk. Tebal lapisan kayu gubal bervariasi menurut jenis pohon antara 2 cm sampai 10 cm dan relatif tetap sepanjang hidup pohon. b. Kayu Teras Terdiri dari sel sel yang sudah tua atau mati. Kayu teras ini awalnya adalah kayu gubal yang menua sehingga tidak bisa berfungsi sebagai penyalur cairan atau zat hara dan sebagai penyimpanan hasil fotosintesis. Pada kayu teras dapat mengandung berbagai zat zat ekstraksi yang memberikan warna gelap. Hal ini berlaku untuk jenis jenis kayu yang

4 terasnya berisi tiloses. Pada beberapa jenis tertentu kayu teras banyak mengandung bahan bahan ekstraktif, yang memberikan keawetan pada kayu tersebut. Untuk keperluan konstruksi yang dimanfaatkan adalah kayu teras Hati Kayu ( Medulla ) Hati kayu terletak dipusat lingkaran tahun. Pada mulanya, hati kayu merupakan pohon muda yang pertama kali dibentuk oleh kambium yang kemudian menjadi pusat dari pohon yang tumbuh selanjutnya, yang merupakan komposisi lunak dari sel sel yang sudah mati. Hati kayu bersifat rapuh atau lunak, sehingga tidak berguna sebagai kayu pertukangan Lingkaran Tahun ( Annual Ring ) Kondisi pertumbuhan suatu pohon ditentukan oleh lingkungan tumbuh yaitu iklim. Pada daerah yang mempunyai perbedaan musim yang jelas pengaruh iklim terhadap pertumbuhan dapat terlihat adanya perbedaan antara kayu yang terbentuk pada permulaan dan pada akhir musim. Perbedaan ini menunjukkan zona zona berupa lingkaran yang mengelilingi sumbu batang, bagian yang renggang berwarna terang dan yang lebih rapat berwarna gelap secara bergiliran yang kedua duanya terjadi pada periode satu tahun. Zona zona yang berbentuk lingkaran ini yang disebut dengan lingkaran tahun. Pada musim kering, pertumbuhan diameter (membesar) terganggu disebabkan adanya pengguguran daun. Sehingga lingkaran tahun dapat terdiri lebih dari satu lingkaran tahun dalam satu musim yang sama. Hal ini disebut lingkaran semu. Lingkaran tahun ini dapat menunjukkan umur suatu pohon pada tempat tertentu.

5 Jari Jari Kayu Jari jari kayu adalah jaringan kayu yang dibentuk dengan susunan sel secara radial yang berfungsi menyampaikan makanan dari kulit dalam kebagian dalam pohon. Jari jari teras mempunyai ukuran yang berbeda beda pada pohon yang berlebihan. Sementara pada pohon oak, jari jari pohon menampakkan sebuah pola yang indah pada potongan kayu Sifat sifat Kayu Kayu berasal dari beberapa jenis pohon memiliki sifat yang berbeda beda. Bahkan, kayu dari satu jenis pohon yang sama memiliki sifat agak berbeda jika dibandingkan ujung dengan pangkalnya. Maka dari itu, kita sebagai pengguna kayu sedikit banyak harus mengetahui ciri ciri dan sifat sifat kayu. Beberapa sifat kayu yang dimaksud meliputi sifat kayu secara umum, sifat fisis, sifat mekanis dan sifat kimia kayu Sifat Umum Meskipun sifat kayu antara satu pohon dengan pohon lain bahkan untuk satu jenis pohon berbeda namun ada beberapa sifat umum yang sama dimiliki hampir setiap jenis kayu. Sifat umum tersebut antara lain adalah : a. Semua batang pohon mempunyai pengaturan vertikal dan sifat simetri radial. b. Semua kayu bersifat anisotropik yaitu sifat sifatnya elastis tergantung dari arah gaya terhadap serat serat dan lingkaran tahun. Tetapi untuk keperluan keperluan praktis kayu dapat dianggap Ortotropis, yang artinya mempunyai tiga bidang simetri elastis yang saling tegak lurus, yaitu Longitudinal ( aksial ), Tangensial, dan Radial. Dimana sumbu Longitudinal ( aksial ) adalah sejajar serat serat, sumbu Tangensial adalah garis singgung cincin cincin pertumbuhan, dan sumbu Radial

6 adalah tegak lurus pada cincin cincin pertumbuhan. Perubahan dimensi kayu akibat pengeringan dari perubahan suhu, kelembaban, pembebanan mekanis juga menunjukkan sifat kayu anisotropis. Gambar 2.2 Bentuk Gambar Arah Tangensial, Radial dan Longitudinal ( Sumber : Awaluddin, ali Konstruksi Kayu. KTSM UGM : Yogyakarta ) c. Kayu bersifat higroskopis yaitu dapat kehilangan atau bertambah kelembabannya akibat perubahan kelembaban dan suhu udara di sekitarnya. d. Kayu dapat terserang makhluk perusak kayu dan dapat terbakar apalagi dalam keadaan kering Sifat Fisis Kayu Sifat fisis dari kayu meliputi : 1. Berat jenis kayu Berat jenis kayu biasanya berbanding lurus dengan kekuatan daripada kayu atau sifat sifat mekanisnya. Makin tinggi berat jenis suatu kayu maka makin tinggi pula kekuatannya. Mengingat kayu terbentuk dari sel sel yang memiliki bermacam macam tipe, memungkinkan terjadinya suatu penyimpangan tertentu. Pada perhitungan berat jenis kayu

7 semestinya berpangkal pada keadaan kering udara, yaitu sekering keringny tanpa pengeringan buatan. Berat jenis didefenisikan sebagai angka berat dari satuan volume suatu material. Berat jenis diperoleh dengan membagikan berat kepada volume benda tersebut. Berat jenis diperoleh dengan cara menimbang suatu benda pada suatu timbangan dengan tingkat keakuratan yang diperlukan. Untuk praktisnya, digunakan timbangan dengan ketelitian 20%, yaitu sebesar 20 gr/kg. Sedangkan untuk menentukan volume, ada beberapa cara untuk memperoleh besarnya volume suatu benda. Cara yang umum dan mudah dilakukan adalah dengan mengukur panjang, lebar dan tebal suatu benda dan mengalikan ketiganya. Untuk kayu, sebaiknya ukuran sampel tidak kurang dari ukuran dari 7.5 cm x 5 cm x 2.5 cm, tetapi bila ukuran sampel kurang dari tersebut, maka cara yang digunakan untuk mendapatkan volume adalah dengan metode pencelupan. Pada metode ini penggunaan pan berisi air yang diletakkan pada timbangan ayun. Kemudian timbangan diseimbangkan dengan meletakkan pemberat pada sisi lainnya. Sampel lalu dimasukkan kedalam pan dan dibenamkan kedalam air. Diatur agar air tidak keluar dari dalam pan, dan diatur juga agar sampel tidak menyentuh sisi sisi samping dan bawah pan dengan memasang jarum sebagai kaki kaki sampel. Seimbangkan timbangan dengan menambah pemberat pada sisi lain. Berat pemberat yang ditambahkan untuk mencapai keseimbangan ( dalam Gr ) adalah sama dengan nilai volume sampel ( dalam cm 3 ). Karena kayu sebagai material dengan daya serap yang tinggi, maka diperlukan bahan lain untuk melapisi sampel sehingga air tidak ada yang masuk ke dalam kayu. Bahan tersebut haruslah bahan yang tipis, kedap air, serta memiliki berat yang sangat kecil. Parafin merupakan bahan yang sesuai. Sebelum sampel dimasukkan kedalam air, terlebih dahulu sampel dimasukkan kedalam cairan paraffin yang mendidih sampai

8 keseluruhan permukaan sampel ditutupi parafin. Kelebihan parafin pada permukaan yang dihaluskan dan diratakan sehingga permukaan parafin tidak terlalu tebal. Berat jenis juga didefenisikan berat jenis relative benda tersebut terhadap berat jenis standard, dalam hal ini berat jenis air dalam gr / cm 3. Air dipakai sebagai bahan standard karena berat 1 cm 3 adalah 1 gr. Dapatlah dikatakan bahwa berat jenis suatu benda adalah berat benda tersebut relatif terhadap berat jenis standard yaitu air. 2. Kadar air ( kadar lengas ) kayu Kayu sebagai bahan bangunan dapat mengikat air dan juga dapat melepaskan air yang dikandungnya. Keadaan seperti ini tergantung pada kelembaban suhu udara disekelilingnya dimana kayu itu berada. Kayu mempunyai sifat peka terhadap kelembaban. Karena pengaruh kadar airnya menyebabkan mengembang dan menyusutnya kayu serta mempengaruhi pula sifat sifat fisik dan mekanis kayu. Kadar air sangat besar pengaruhnya terhadap kekuatan kayu, terutama daya pikulnya terhadap tegangan desak sejajar arah serat dan juga tegak lurus arah serat kayu. Sel sel kayu mengandung air, yang sebagian merupakan bebas yang mengisi dinding sel. Apabila kayu mengering, air bebas keluar dahulu dan saat air bebas itu habis keadaannya disebut titik jenuh serat ( Fiber Saturation Point ). Kadar air pada saat itu kira kira 25 % - 30 %. Apabila kayu mengering dibawah titik jenuh serat, dinding sel menjadi semakin padat sehingga mengakibatkan serat seratnya menjadi kokoh dan kuat. Maka dapat diambil suatu kesimpulan bahwa turunnya kadar air mengakibatkan bertambahnya kekuatan kayu. Pada umumnya kayu kayu di Indonesia yang kering udara mempunyai kadar air (kadar lengas) antara 12 % - 18 %, atau rata rata adalah 15 %.

9 3. Cacat kayu Cacat kayu dapat mempengaruhi kekuatan kayu, bahkan kayu yang cacat tersebut tidak dapat dipegunakan untuk bahan konstruksi. Cacat kayu yang sering kali terjadi adalah retak ( Cracks ), mata kayu ( Knots ), dan kemiringan serat ( slope of grain ). Retak disebabkan karena terjadi proses penyusutan pada kayu. Pada kayu yang tipis retak terjadi lebih besar yang dinamakan dengan belah ( Split ). Mata kayu terbentuk dari bekas patahan cabang kayu. Pada mata kayu terjadi pembelokan arah serat sehingga menurunkan kekuatan kayu. Sedangkan kemiringan serat terjadi karena tidak sesuainya sumbu batang kayu dengan sumbu pohon pada saat pemotongan atau penggergajian. 4. Warna kayu Warna kayu bermacam macam seperti kuning, coklat muda, coklat tua, kehitam - hitaman, kemerahan dan lain lain. Kadang kala warna kayu dapat dengan mudah mengidentifikasi jenis kayu tersebut. Pada pengenalan kayu, warna kayu yang dipakai adalah warna kayu terasnya. Warna kayu dapat berbeda karena dipengaruhi zat ekstraktif yang dikandung kayu dan dipengaruhi oleh faktor faktor seperti tempat di dalam pohon, umur pohon dan kelembaban. 5. Serat, tekstur dan kesan raba Arah serat dapat ditentukan oleh alur alur yang tedapat pada permukaan kayu. Jika alurnya sejajar sumbu batang maka kayu berserat lurus. Jika serat agak menyimpang sumbu batang dikatakan serat mencong. Serat mencong dibagi lagi menjadi serat berpadu, serat berombak, serat berpilin dan serat diagonal. Serat dikatakan berpadu jika arah serat menyimpang berselang seling kekiri dan kekanan secara bergantian terhadap sumbu batang. Serat berombak, arah seratnya menggambarkan permukaan yang berbentuk ombak.

10 Serat berpilin jika arah seratnya membuat gambaran terpilin seolah olah batang kayu mengelilingi sumbu. Serat diagonal yaitu serat yang dapat pada potongan kayu atau papan yang digergaji sedemikian rupa sehingga tepinya tidak sejajar arah sumbu tetapi membentuk sudut dengan sumbu. Tekstur ialah ukuran relatif serat serat kayu. Berdasarkan teksturnya, jenis kayu digolongkan ke dalam : kayu bertekstur halus, kayu bertekstur sedang dan bertekstur kasar. Kesan raba adalah kesan yang diperoleh pada saat kita meraba permukaan kayu. Ada yang terasa kasar, licin atau halus. Kesan raba yang berbeda beda untuk tiap tiap kayu bergantung pada tekstur kayunya, besar kecilnya kadar air yang dikandung dan kadar zat ekstraktif di dalam kayu. 6. Kekerasan Terdapat hubungan langsung antara kekerasan kayu dengan berat kayu. Kayu kayu yang keras termasuk kayu kayu yang berat dan kayu yang lunak termasuk kayu yang ringan. Cara menetapkan kekerasan kayu dengan memotong kayu arah melintang. Kayu yang keras akan sulit dipotong dengan pisau dan hasilnya akan memberikan kilauan pada kayu sedangkan kayu yang lunak akan mudah rusak jika dipotong melintang. 7. Bau dan rasa Bau dan rasa ini sifatnya mudah hilang. Untuk mengetahui bau dan rasa harus dilakukan sayatan kayu yang baru. Sifat bau dari kayu dapat digambarkan sesuai dengan bau yang umum dikenal. Seperti kayu Ulim bau bawang putih.

11 8. Nilai dekoratif Nilai dekoratif tergantung dari warna kayunya, pola dan arah serat kayu, kilap kayunya serta sifat kayunya terhadap zat pemutih, pengisi, politer dan sebagainya. Kayu yang memiliki dekoratif tinggi biasanya diutamakan untuk membuat perabot rumah tangga daripada untuk keperluan arsitektur. Kayu yang memiliki nilai dekoratif antara lain Oak, Jati, Rengas dan Ebony. 9. Pengerutan dan pengembangan kayu Pengerutan dan pengembangan kayu dimaksudkan adalah suatu keadaan perubahan bentuk pada kayu yang disebabkan oleh tegangan tegangan dalam, sebagai akibat dari berkurangnya atau bertambahnya kadar air kayu. Pengerutan terjadi karena dinding dinding maupun isi sel kehilangan sebagian besar kadar airnya, ini juga terjadi pada serat seratnya. Begitu pula sebaliknya, besarnya pengerutan maupun pengembangan pada berbagai jenis kayu dan arah kayu adalah tidak sama. T = Pengerutan kayu arah tangensial ± 7 % - 10 % R = Pengerutan kayu arah radial ± 5 % A = Pengerutan kayu arah aksial ( longitudinal ) ± 0.1 % ( sangat kecil, dapat diabaikan) Pengerutan kayu dalam arah lingkaran lingkaran pertumbuhan ( tangensial ) lebih besar daripada arah radial, karena dapat ditemui bahwa di sebelah luar batang, sel selnya masih muda dan banyak mengandung kadar air. Pada pengeringan batang kayu glondong, keliling mengerut hampir dua kali jari jari yaitu sebanyak garis tengah, sehingga terjadi rengat rengat pengeringan. Jika pada batang yang belum dikeringkan ( basah ) digergaji menjadi papan atau balok akan melipat atau melentur.

12 Secara teoritis, besarnya pengerutan berbanding lurus dengan banyaknya air yang keluar setelah dikeringkan. Contohnya, bila suatu batang kayu mempunyai lebar asal pada arah tangensial, pada kadar air 20% adalah 26 cm. Setelah dikeringkan lebarnya menjadi 24 cm, maka pengerutan kayu arah tangensial dalam persen ( % ) adalah : Sifat Mekanis Kayu Sifat mekanis kayu adalah kemampuan kayu untuk menahan muatan luar, yaitu gaya gaya luar yang cenderung untuk mengubah bentuk dan besarnya kayu. Sifat sifat mekanis kayu meliputi : 1. Keteguhan Tarik Keteguhan tarik adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya gaya yang berusaha menarik kayu tersebut. Kekuatan tarik pada kayu adalah pada sejajar serat. Gaya tarik ini berusaha melepas ikatan antara serat serat kayu tersebut. Sebagai akibat dari gaya tarik (P), maka timbullah di dalam kayu tegangan tegangan tarik, yang harus berjumlah sama dengan gaya gaya luar P. Bila gaya tarik ini membesar sedemikian rupa, serat serat kayu terlepas dan terjadilah patahan. Dalam suatu konstruksi bangunan, hal ini tidak boleh terjadi untuk menjaga keamanan. Tegangan tarik yang masih diizinkan dimana tidak timbul suatu perubahan atau bahaya pada kayu, disebut tegangan tarik yang diizinkan dengan notasi : σ tr// ( kg / cm 2 ). Misalnya, untuk kayu dengan mutu E24 tegangan tarik yang diizinkan dalam arah serat adalah 560 kg / cm 2 ( σ tr// = ± 560 kg / cm 2 ). Gambar 2.3 Batang Kayu Menerima Gaya Tarik Sejajar Serat

13 2. Keteguhan Tekan Keteguhan tekan / kompresi adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap gaya gaya tekan yang bekerja sejajar atau tegak lurus serat kayu. Gaya tekan yang bekerja sejajar serat kayu akan menimbulkan bahaya tekuk pada kayu tersebut. Sedangkan gaya tekan yang bekerja tegak lurus arah serat akan menimbulkan retak pada kayu. Gambar 2.4 Batang kayu menerima gaya tekan sejajar serat Batang batang yang panjang dan tipis seperti papan, bahaya kerusakan karena menerima gaya tekan sejajar serat adalah lebih besar, jika dibandingkan dengan gaya tekan tegak lurus serat kayu. Sebagai akibat adanya gaya tekan ini akan menimbulkan tegangan tekan pada kayu. Tegangan tekan yang terbesar dimana tidak menimbulkan adanya bahaya disebut tegangan tekan yang diizinkan, dengan notasi σ tr ( kg / cm 2 ). Gambar 2.5 Batang kayu menerima gaya tekan tegak lurus serat 3. Keteguhan Geser Keteguhan geser adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap dua gaya gaya tekan yang bekerja padanya, kemampuan kayu untuk menahan gaya gaya yang menyebabkan bagian kayu tersebut bergeser atau tergelincir dari bagian lain di dekatnya. Akibat gaya geser ini, maka akan timbul tegangan geser pada kayu. Dalam hal ini dibedakan 3 macam keteguhan geser, yaitu keteguhan geser sejajar serat, keteguhan geser

14 tegak lurus serat dan keteguhan geser miring. Tegangan geser terbesar yang tidak akan menimbulkan bahaya pada pergeseran serat kayu disebut tegangan geser yang diizinkan, dengan notasi : τ ( kg / cm 2 ). Gambar 2.6 Batang kayu yang menerima gaya geser tegak lurus arah serat τ // ( kg / cm 2 ) 4. Keteguhan Lengkung ( Lentur ) Keteguhan lengkung ( lentur ) adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap gaya gaya yang berusaha melengkungkan kayu tersebut. Dalam hal ini dibedakan atas keteguhan lengkung statik dan keteguhan lengkung pukul. Keteguhan lengkung statik menunjukkan kekuatan kayu dalam menahan gaya yang mengenainya perlahan lahan, sedangkan keteguhan lengkung pukul adalah kekuatan kayu dalam menahan gaya yang mengenainya secara mendadak. Balok kayu yang terletak pada dua tumpuan atau lebih, bila menerima beban berlebihan akan melengkung / melentur. Gambar 2.7 Batang kayu yang menerima beban lengkung 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.

15 5. 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. 6. Kekuatan, keuletan dan kekakuan Kekuatan adalah kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk. Keuletan artinya kemampuan kayu menyerap sejumlah tenaga yang relatif besar atau tahan terhadap kejutan kejutan atau tegangan tegangan yang berulang ulang yang melampaui batas proporsional serta mengakibatkan perubahan bentuk yang permanen. Sedangkan kekerasan adalah ukuran kekuatan kayu dalam menahan gaya yang membuat takik atau lekukan Kayu Kelapa 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 system balok bersusun, sementara bagian tengah yang lebih lemah harus ditempatkan pada lapisan yang menerima beban tidak terlalu besar.

16 2. 4 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.7 berikut. Gambar 2.8 Hubungan antara beban tekan dengan deformasi untuk tarikan dan tekanan

17 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, 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

18 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 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 N/mm², atau :

19 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), 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.9). Tegangan yang bekerja : Gambar 2.9 Tegangan tekan dan tegangan tarik ( 2. 1 ) Dimana : σ (tk/tr) = Tegangan tekan/tarik yang terjadi (kg/cm²) P (tk/tr) A = Beban tekan / tarik yang terjadi (kg) = Luas penampang yang menerima beban (cm²) Secara teoritis, semakin ringan kayu maka semakin kurang kekuatannya, demikian juga sebaliknya. Pada umumnya dapat dikatakan bahwa kayu-kayu yang berat sekali juga

20 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 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis Pemilahan 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 2.1 Nilai Kuat Acuan (MPa) Berdasarkan Atas Pemilahan Secara Mekanis pada Kadar Air 15 % (Berdasarkan PKKI NI ) KODE MUTU E26 E25 E24 E23 E22 E21 E20 E19 E18 E17 E16 E15 E14 E13 E12 E11 E10 E w F b F t// F c// F v F c ,6 6,5 6,4 6,2 6,1 5,9 5,8 5,6 5,4 5,4 5,2 5,1 4,9 4,8 4,6 4,5 4, Dimana : E w = Modulus Elastisitas Lentur F c// = Kuat tekan sejajar serat F b = Kuat Lentur F t// = Kuat tarik sejajar serat F v = Kuat geser F c = Kuat tekan tegak lurus serat

21 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan 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 : 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 kg/m³ untuk ρ. b. Kadar air, m % ( m < 30 ), diukur dengan prosedur baku. c. Hitung berat jenis pada m % ( G m ) dengan rumus : G m = ρ / [1000 (1 + m /100)]... ( 2. 2 ) d. Hitung berat jenis dasar ( G b ) dengan rumus : G b = G m / [1 + 0,265 a G m ] dengan a = ( 30 m ) / ( 2.3 ) e. Hitung berat jenis pada kadar air 15 % ( G 15 ) dengan rumus : G 15 = G b / (1 0,133 G b)...( 2.4 ) f. Hitung estimasi kuat acuan, dengan modulus elastisitas lentur (Ew) = G 0.7, dimana G : Berat jenis kayu pada kadar air 15 % = G 15. Untuk kayu dengan serat tidak lurus dan / atau mempunyai cacat kayu, estimasi nilai modulus elastis lentur acuan pada point f harus direduksi dengan mengikuti ketentuan pada SNI (Standar Nasional Indonesia) UDC (Universal Decimal Classification) tentang Mutu Kayu Bangunan yaitu dengan mengalikan estimasi nilai modulus elastis lentur acuan dari Tabel 2.1 tersebut dengan nilai rasio tahanan yang ada pada Tabel 2.2 yang bergantung pada kelas mutu kayu. Kelas mutu kayu ditetapkan dengan mengacu pada Tabel 2.3.

22 Tabel 2. 2 Nilai Rasio Tahanan KELAS MUTU A B C NILAI RASIO TAHANAN Tabel 2. 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 1/6 lebar kayu 1/8 lebar kayu 1/4 lebar kayu 1/6 lebar kayu 1/2 lebar kayu 1/4 lebar kayu Retak 1/5 tebal kayu 1/6 tebal kayu 1/2 tebal kayu Pingul 1/10 tebal atau lebar kayu 1/6 tebal atau lebar kayu 1/4 tebal atau lebar kayu Arah serat 1 : 13 1 : 9 1 : 6 Saluran Damar 1/5 tebal kayu eksudasi tidak diperkenankan 2/5 tebal kayu 1/2 tebal kayu Gubal Diperkenankan Diperkenankan Diperkenankan Lubang serangga Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda-tanda serangga hidup Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda-tanda serangga hidup Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda-tanda serangga hidup Cacat lain ( lapuk, hati rapuh, retak melintang ) Tidak diperkenankan Tidak diperkenankan Tidak diperkenankan 2. 5 Sambungan Mekanis Umum Karena alasan geometrik, pada kayu sering diperlukan sambungan untuk memperpanjang kayu atau menggabungkan beberapa batang kayu. Sambungan merupakan bagian terlemah dari kayu. Kegagalan konstruksi kayu lebih sering disebabkan karena

23 kegagalan sambungan kayu bukan karena material kayu itu sendiri. Kegagalan dapat berupa pecah kayu diantara dua sambungan, alat sambung yang membengkok atau lendutan yang melampaui lendutan izin. Beberapa hal yang menyebabkan rendahnya kekuatan sambungan kayu menurut Awaluddin ( Konstruksi kayu, 2000 ) adalah : 1. Pengurangan luas tampang. Pemasangan alat sambung sepertu baut, pasak dan gigi menyebabkan luas efektif tampang berkurang sehingga kekuatannya juga menjadi rendah jika dibanding dengan kayu yang penampang utuh. 2. Penyimpangan arah serat. Pada buhul sering terdapat gaya yang sejajar serat pada satu batang tetapi tidak dengan batang kayu yang lain. Karena kekuatan kayu yang tidak sejajar serat lebih kecil maka kekuatan sambungan harus didasarkan pada kekuatan kayu yang terkecil atau tidak sejajar serat. 3. Terbatasnya luas sambungan. Jika alat sambung ditempatkan saling berdekatan pada kayu memikul geser sejajar serat maka kemungkinan pecah kayu sangat besar karena kayu memiliki kuat geser sejajar serat yang kecil. Oleh karena itu penempatan alat sambung harus mengikuti aturan jarak minimal antar alat sambung agar terhindar dari pecahnya kayu. Dengan adanya ketentuan jarak tersebut maka luas efektif sambungan ( luas yang dapat digunakan untuk penempatan alat sambung ) akan berkurang pula. Dengan kata lain, sambungan yang baik adalah sambungan dengan ciri ciri sebagai berikut : 1. Pengurangan luas kayu yang digunakan untuk penempatan alat sambung relatif kecil bahkan nol.

24 2. Memiliki nilai banding antara kuat dukung sambungan dengan kuat ultimit batang yang disambung tinggi. 3. Menunujukkan perilaku pelelehan sebelum mencapai keruntuhan (daktail). 4. Memiliki angka penyebaran panas yang rendah. 5. Murah dan mudah di dalam pemasangannya. Selain itu beberapa hal yang perlu diperhatikan pada perencanaan sambungan berkaitan dengan rendahnya kekuatan sambungan yaitu : 1. Eksentrisitas sambungan yang menggunakan beberapa alat sambung, maka titk berat kelompok alat sambung harus ditempatkan pada garis kerja gaya agar tidak timbul momen yang dapat menurunkan kekuatan sambungan. 2. Sesaran / Slip Sesaran yang terjadi pada sambungan kayu terbagi menjadi dua. Sesaran yang pertama adalah sesaran awal yang terjadi akibat adanya lubang kelonggaran yang dipergunakan untuk mempermudah penempatan alat sambung. Selama sesaran awal, alat sambung belum memberikan perlawanan terhadap gaya sambungan yang bekerja. Pada sambungan dengan beberapa alat sambung, kehadiran sesaran awal yang tidak sama diantara alat sambung dapat menurunkan kekuatan sambungan secara keseluruhan. Setelah sesaran awal terlampaui, maka sesaran berikutnya akan disertai oleh gaya perlawanan (tahanan lateral) dari alat sambung. 3. Mata kayu Adanya mata kayu dapat mengurangi luas tampang kayu sehingga mempengaruhi kekuatan kayu terutama kuat tarik dan kuat tekan sejajar serat.

25 Jenis Jenis Sambungan Jenis jenis sambungan dibedakan menjadi sambungan satu irisan (menyambungkan dua batang kayu), dua irisan ( menyambungkan tiga irisan ) dan seterusnya. Selain itu juga ada dikenal jenis sambungan takik. Menurut sifat gaya yang bekerja pada sambungan, sambungan dibedakan atas sambungan desak, sambungan tarik dan sambungan momen Alat Sambung Mekanik Berdasarkan interaksi gaya gaya yang terjadi pada sambungan, alat sambung mekanik di bagi atas dua kelompok. Kelompok pertama adalah kelompok yang kekuatan sambungan berasal dari interaksi antar kuat lentur alat sambung dengan kuat desak atau kuat geser kayu.. Kelompok kedua adalah kelompok alat sambung yang kekuatan sambungannya ditentukan oleh luas bidang dukung kayu yang disambungnya. Yang tergolong kelompok pertama adalah paku dan baut. Sedangkan kelompok kedua adalah pasak kayu Koubler, cincin belah ( split ring ), pelat geser, spike grid, single atau double sided toothed plate dan toothed ring. Pada tugas akhir ini yang digunakan adalah alat sambung jenis pertama yaitu baut. Berikut akan diuraikan tentang alat sambung tersebut Baut 1. Umum Alat sambung baut umumnya terbuat dari baja lunak ( mild steel ) dengan kepala berbentuk hexagonal, square, dome atau flat. Diameter baut dipasaran antara 1/4" 1,25". Pemasangan baut dilakukan dengan cara diputar dengan bantuan sekrup. Untuk kemudahan sebelum pemasangan, terlebih dahulu dibuat lubang penuntun. Lubang

26 penuntuntidak boleh lebih besar dari D+0,8 mm bila D<12,7mm dan D+16 mm bila D 12,7 mm. Alat sambung baut digunakan pada sambungan dua irisan dengan tebal minimum kayu samping adalah 30 mm dan kayu tengah adalah 40 mm dan dilengkapi cincin penutup. Alat sambung baut difungsikan untuk menahan beban tegak lurus sumbu panjangnya. Kekuatan sambungan baut bergantung pada kuat tumpu kayu, tegangan lentur baut dan angka kelangsingan. Ketika kelangsingan kecil, baut menjadi sangat kaku dan distribusi tegangan terjadi secara merata. 2. Geometri Sambungan Baut Untuk baut jarak tepi, jarak ujung dan spasi alat pengencang yang diperlukan dalam perhitungan tahanan acuan dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 2.4 Jarak tepi, jarak ujung dan persyaratan spasi sambungan baut BEBAN ARAH SEJAJAR SERAT 1. Jarak tepi ( b opt ) Lm/D < 6 Lm/D > 6 2. Jarak ujung ( a opt ) Komponen tarik 7D Komponen tekan 4D 3. Spasi ( S opt ) Spasi dalam baris alat 4D pengencang 4. Jarak antar baris alat pengencang BEBAN TEGAK LURUS SERAT 1. Jarak tepi ( b opt ) Tepi yang dibebani 4D Tepi yang tidak dibebani 1,5D 2. Jarak ujung 4D 3. Spasi Lihat catatan 3 KETENTUAN DIMENSI MINIMUM 1,5 D Yang terbesar dai 1,5D atau ½ jarak antar baris alat pengencang tegak lurus 1,5D<127mm ( lihat catatan 2 dan 3 ) KETENTUAN DIMENSI MINIMUM

27 4. Jarak antar baris alat pengencang : Lm/D > 2 2,5D ( lihat catatan 3 ) 2 < Lm < 6 ( 5lm + 10D ) / 8 ( lihat catatan 3 ) Lm/D > 6 5D ( lihat catatan 3 ) Catatan : 1. lm adalah panjang baut pada komponen utama pada suatu sambungan atau panjang total baut pada komponen sekunder ( 2 ls ) pada suatu sambungan. 2. Diperlukan spasi yang lebih besar untuk sambungan yang menggunakan ring. 3. Spasi tegak lurus arah serat antar alat alat pengencang terluar pada suatu sambungan tidak boleh melebihi 127 mm, kecuali bila digunakan alat penyambung khusus atau biala ada ketentuan mengenai perubahan dimensi kayu. Untuk lebih jelasnya mengenai jarak tepi, jarak ujung, spasi dsalam baris alat pengencang dan jarak baris antar alat pengencang dapat dilihat pada gambar berikut : ( A ) jarak antar baris alat pengencang jarak tepi jarak ujung spesi dalam baris alat pengencang ( B ) Gambar 2.10 Geometri sambungan : (A) Sambungan Horizontal dan (B) SambunganVertikal

28 3. Tahanan Terhadap Gaya Lateral a. Tahanan Lateral Acuan Satu Irisan Berdasarkan PKKI NI tahanan acuan dari suatu sambungan yang menggunakan alat pengencang baut satu irisan atau menyambung dua komponen diambil sebagai nilai terkecil dari nilai-nilai yang dihitung menggunakan semua persamaan di bawah ini : Tabel 2.5 Tahanan lateral acuan untuk satu baut untuk dengan satu irisan yang menyambung dua komponen. MODA KELELEHAN TAHANAN LATERAL ( Z ) Im Is II IIIm IIIs IV Catatan :... ( 2.5 )... ( 2.6 )

29 ... ( 2.7 ) b. Tahanan Lateral Acuan Dua Irisan Tahanan lateral dua irisan pada sambungan baut berbeda dengan tahanan lateral acuan dua irisan pada sambungan paku yang hanya mengalikan dengan dua nilai tahanan lateral acuan satu irisan yang terkecilnya. Pada sambungan baut tahanan lateral acuan dua irisan dihitung sesuai dengan rumus rumus yang telah ditentukan pada PKKI NI yaitu sebagai berikut : Tabel 2. 6 Tahanan lateral acuan satu baut pada sambungan dua irisan yang menyambung tiga komponen. MODA KELELEHAN TAHANAN LATERAL (Z) Im Is IIIs IV Catatan :... ( 2.8 )... ( 2.9 )... ( 2.10 )... ( 2.11 )

30 Dimana Fem dan Fes adalah kuat tumpu kayu utama dan kuat tumpu kayu samping. Untuk sudut sejajar serat dan tegak lurus serat, nilai kuat tumpu kayu adalah Fe // = 77,25 G dan Fe. c. Tahan Lateral Terkoreksi Tahanan lateral terkoreksi Z dihitung dengan mengalikan tahanan lateral acuan yang terkecil dengan faktor faktor koreksi. Beberapa faktor koreksi pada sambungan baut adalah : 1. Faktor Geometri Tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor geometri sambungan (C Δ ), dimana (C Δ ) adalah nilai terkecil dari faktor faktor geometri yang dipersyaratkan untuk jarak ujung atau spasi dalam baris alat pengencang. Jarak ujung. Bila jarak ujung yang diukur dari pusat alat pengencang ( a ) lebih besar atau sama dengan (a opt ) pada tabel 14 maka C Δ = 10. Bila a opt / 2 a < a opt, maka C Δ = a / a opt. Spasi dalam baris alat pengencang. Bila Spasi dalam baris alat pengencang ( s ) lebih besar atau sama dengan s opt maka C Δ = 1,. Jika 3D s < s opt, maka C Δ = s / s opt. 2. Faktor Aksi Kelompok Faktor faktor yang mempengaruhi faktor aksi kelompok Cg adalah kemiringan kurva beban dan sesaran baut, jumlah baut, spasi alat sambung dalam satu baris. Nilai faktor aksi kelompok dapat dihitung dengan persamaan berikut. Dimana :... ( 2.12 )

31 ... ( 2.13 )... ( 2.14 ) a i adalah jumlah alat pengencang efektif pada baris alat pengencang i yang bervadiasi dari 1 hingga n i. n i adalah jumlah alat pengencang dengan spasi yang seragam pada baris ke i. γ adalah modulus bebab atau modulus gelincir untuk satu alat pengencang. Nilai γ diambil sebesar 0,246 D 1,5 KN/mm. S adalah spasi dalam baris alat pengencang jarak pusat kepusat antar alat pengencang dalam satu baris. n f adalah jumlah total alat pengencang. n r adalah jumlah baris alat pengencang dalam sambungan. (EA) m dan (EA) s adalah kekakuan aksial kayu utama dan kayu samping. (EA) min adalah nilai yang terkecil antara (EA) m dan (EA) s (EA) max adalah nilai yang terbesar antara (EA) m dan (EA) s