SIFAT-SIFAT FISIKA DAN MEKANIKA KAYU KERUING - SENGON Oleh : Lorentius Harsi Suryawan & F. Eddy Poerwodihardjo Abstraksi Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat-sifat fisika kayu keruing dan kayu sengon beserta juga sifat mekanikanya sebelum diadakan penelitihan lanjutan mengenai komposit kedua jenis kayu tersebut. Hasil pemeriksaan bahan, menunjukkan bahwa kayu keruing termasuk dalam kelas kuat II, sedangkan kayu sengon termasuk dalam kelas kuat V. Dari hasil penelitian dapat dikatakan bahwa kayu keruing yang mempunyai kekuatan lebih besar daripada kayu sengon dapat dimanfaatkan dalam penggunaannya dengan menggabungkan keduanya jenis kayu tersebut menjadi balok komposit, dan perlu penelitihan lebih lanjut. Kata kunci : Aplikasi - Kayu keruing Kayu Sengon Sifat Fisika dan Mekanika PENDAHULUAN Potensi bahan baku kayu di Indonesia sangat melimpah dengan lebih dari 4000 jenis kayu yang di dalamnya ada lebih kurang 200 jenis kayu yang sudah diolah menjadi kayu komersil (Surjokusumo dan Subiyanto, 1997). Kayu olahan terbatas hanya kayu gergajian yang bisa digunakan sebagai bahan konstruksi. Namun sekarang ini sudah sangat sulit untuk memperoleh kayu gergajian dalam ukuran besar dan bermutu baik karena semakin menipisnya produk kayu hutan alam. Meskipun ada program Hutan Tanaman Industri (HTI) untuk tujuan kayu konstruksi ditanam jenis-jenis kayu cepat tumbuh seperti pinus, agathis, albazia, akasia, kayu karet, dan sebaginya, akan tetapi kualitas kayu yang diperoleh dari HTI ini kualitasnya tidak setinggi dari kualitas kayu dari hutan alam (Syafi i, 1998). Sifat-sifat fisika kayu yang penting diantaranya adalah kembang susut kayu, kadar air dan berat jenis kayu. Sifat mekanika kayu yang terpenting adalah kekuatan tarik sejajar serat, tarik tegak lurus serat, tekan sejajar dan tegak lurus serat, kuat geser sejajar serat, kuat lentur dan modulus elastisitas. Kuat tekan kayu tegak lurus serat berkisar antar 12 % sampai dengan 18 % dari kuat tekan sejajar serat (Somayaji, 1995). Kuat lentur kayu memiliki karakteristik sifat mekanik kayu yang tertinggi dibanding sifat mekanik kayu lainnya seperti tarik, tekan dan geser (Awaludin, 2002). Akibat kuat lentur yang tinggi dan berat jenis yang kecil, maka kayu banyak dipakai untuk elemen lentur (balok) pada konstruksi bangunan ringan. Kayu sengon (Paraserianthes falcataria) diperoleh dari pohon sengon yang mudah ditanam, cepat tumbuh dan relatif cocok pada berbagai tempat tumbuh (Kasmudjo, 1995). 39 Teodolita Vol. 8, No.1., Juni 2007: 39-44
Kayu sengon di Jawa Barat dipakai untuk perumahan sederhana seperti papan, balok, tiang, kasau dan sebagainya (Martawijaya dan Kartasujana, 1997). Kayu sengon termasuk kelas kuat IV sampai V, dengan berat jenis 0,24 sampai 0,49 (Anonim, 1961). Kayu keruing (Dipterocarpaceae) dikenal dengan banyak nama seperti karup, keladan, kelalar, keruing minyak, keruing batu, dan lain lain. Dinegara lain dikenal dengan nama Keruing (Malaysia Barat, Serawak, dan Sabah), Apitong (Philipina), Gurjun, Indian Gurjun (India). Kayu ini tergolong dalam kelas kuat I sampai II dengan berat jenis rata-rata 0,79, serta kelas awet III (PKKI, 1961). Kuat lentur kayu Keruing mencapai 98,97 MPa dan kuat gesernya sebesar 9,78 MPa (Fakhri, 2001). Karena kekuatannya cukup tinggi, umumnya kayu keruing dipergunakan untuk struktur bangunan seperti rangka kudakuda, balok dan kolom. SIFAT MEKANIKA KAYU Pada umumnya kekuatan dan kekerasan kayu-kayu adalah berbanding lurus dengan berat jenisnya. Kekuatan kayu dibedakan menjadi 5 kelas (I, II, III, IV dan V). Besarnya kerapatan dan kisaran kekuatan kayu dapat digunakan untuk menentukan kelas kuat kayu. Hubungan berat jenis dengan kekuatan kayu seperti diperlihatkan dalam Tabel 1. Tabel 1 Hubungan berat jenis kayu dengan kelas kuat kayu Kelas Kekuatan Lentur Kekuatan Tekan Berat Jenis Kuat Mutlak (Kg/cm 2 ) Mutlak (Kg/cm 2 ) I > 0,90 > 1100 > 650 II 0,90-0,60 1100-725 650-425 III 0,60-0,40 725-500 425-300 IV 0,40-0,30 500-360 300-215 V < 0,30 < 360 < 215 Sumber : PKKI NI-5, 1961, hal : 64 Sifat mekanika kayu adalah perilaku kayu terhadap beban luar yang mengenainya. Tegangan dalam (internal stress) kayu dipengaruhi oleh arah serat (aksial, radial dan longitudinal) dan arah pembebanan yang diberikan. Sifat mekanik kayu dalam arah radial dan tangensil tidak banyak berbeda, sehingga peninjauan sifat mekanik hanya pada arah sejajar serat (aksial) dan arah tegak lurus serat (radial dan tangensial). Kekuatan balok sangat dipengaruhi oleh interaksi tegangan tekan dan tarik pada arah sejajar serat. Tegangan lentur balok kayu hanya memperlihatkan perilaku elastis pada beban rendah, sedang pada pembebanan selanjutnya perilaku elastis tegangan regangan tidak tampak lagi. Tegangan lentur maksimum yang terjadi pada balok disebut modulus of rufture (MOR). Pembebanan lentur arah lateral kayu memberikan kuat lentur kayu (MOR) dan nilai modulus elastisitas kayu (MOE = modulus of elasticity) pada beban rendah Sifat-Sifat Fisika dan Mekanika Kayu Keruing - Sengon 40
(kondisi elastis) sebelum patah. Sedangkan nilai modulus elastisitas (MOE) kayu ditentukan dari pengujian lentur, dapat diperoleh dengan cara balok diberi beban sedang (dalam batas elastisnya) kemudian dicatat beban dan lendutannya. Nilai elastisitas kayu (MOE) sangat berhubungan erat dengan kelas kuat kayu, seperti diberikan pada Tabel 2. Tabel 2 Modulus elastisitas (MOE) kayu sejajar serat Kelas Kuat Modulus elastisitas (MOE) sejajar serat (Kg/cm 2 ) I 125.000 II 100.000 III 80.000 IV 60.000 Sumber : PKKI NI-5, 1961, hal : 6 BAHAN PENELITIAN Bahan utama dalam penelitian adalah digunakan bahan Kayu Sengon dan Kayu keruing yang diperoleh dari toko kayu di jalan Raya Beji, Purwosari, Purwokerto Utara, Banyumas. PERALATAN PENELITIAN Beberapa peralatan utama dalam dalam penelitian adalah sebagai berikut : a. Alat untuk pembuatan benda uji meliputi sampel kayu keruing dan kayu sengon meliputi peralatan diantaranya adalah mesin gergaji, mesin planner, kempa hidrolis, meteran, timbangan, kalifer. b. Alat untuk pengujian, meliputi oven, gelas ukur, timbangan, Universal Testing Machine (UTM). BENDA UJI Benda uji dalam penelitian ini meliputi pengujian untuk pemeriksaan sifat-sifat fisik, sifat mekanik kayu. Jenis dan jumlah benda uji disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Jenis dan jumlah benda uji pendahuluan No. Jenis Pengujian Jumlah Keruing Sengon 1 Sifat Fisika (Kerapatan dan Kadar Air) 6 6 2 Tekan Sejajar Serat / Silinder Beton 3 3 3 Tekan Tegak Lurus Serat 3 3 4 Tarik Sejajar Serat 3 3 5 Lentur (MOR) 3 3 6 Modulus Elastistas (MOE) 3 3 Total 42 HASIL PENELITIHAN Sifat Fisika (Kadar Air dan Kerapatan) 41 Teodolita Vol. 8, No.1., Juni 2007: 39-44
Hasil pengujian dari sampel kayu keruing dan kayu sengon untuk sifat fisika (kadar air dan kerapatan) disajikan dalam Tabel 4. Tabel 4 Kadar air dan kerapatan kayu keruing dan sengon Kayu Keruing Kayu Sengon Benda uji Kadar air Kerapatan Kadar air Kerapatan (%) (gr/cm 3 Benda uji ) (%) (gr/cm 3 ) Benda Uji 1 16,00 0,75 Benda Uji 1 16,74 0.25 Benda Uji 2 17,23 0,67 Benda Uji 2 13,13 0,29 Benda Uji 3 19,72 0,71 Benda Uji 3 14,29 0,27 Rata-rata 17,65 0,71 Rata-rata 14,72 0,27 Sumber : Data diolah Tampak dalam Tabel 4, kadar air rata-rata kayu keruing sebesar 17,65 %, dan kadar air rata-rata kayu sengon sebesar 14,72 %. Hal ini menunjukkan bahwa kadar air kayu sengon maupun kayu keruing telah mencapai kadar air keseimbangan (kadar air kering udara) yang nilainya berkisar antara 12 % sampai 20 % (PKKI 1961). Namun untuk kayu keruing mempunyai kadar air yang tinggi (diatas kadar air keseimbangan). Hal ini kemungkinan dikarenakan sifat higroskopis kayu keruing maupun sulitnya kayu keruing mengering dalam waktu yang singkat. Kerapatan rata-rata kayu keruing sebesar 0,71 gr/cm 3, nilainya lebih besar daripada kerapatan rata-rata kayu sengon (0,27 gr/cm 3 ). Menurut PKKI 1961, nilai kerapatan kayu keruing berada pada kisaran kerapatan kayu kelas kuat II, yaitu 0,6 0,9 gr/cm 3. Sedangkan kerapatan sengon menurut PKKI termasuk dalam kelas kuat kayu V. Sifat Mekanika Hasil pengujian dari sampel kayu keruing dan sengon untuk sifat mekanika disajikan dalam Tabel 5. Keruing No Benda Uji Tabel 5 Hasil pengujian sifat mekanik bahan Sifat Mekanik Tarik // Geser// Kelas Kuat Tekan // Tekan Lentur Elastisitas (MOR) (MOE) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) 1 53,50 48,38 149,525 8,742 59,95 7.899,96 II 2 48,37 66,24 152,273 9,653 85,62 10.144,23 II 3 58,40 70,13 271,742 9,038 82,66 8.736,59 II Rata-Rata 53,42 61,58 191,180 9,144 76,08 6.097,05 II 1 28,88 9,02 87,506 5,691 27.81 5.278,78 IV - V 2 25,07 8,78 79,274 4,989 33.23 6.062,39 IV V Sengon 3 23,84 10,30 59,988 5,438 29.86 5.248,99 IV V Rata-Rata 25,93 9,37 75,589 5,373 30,30 5.530,06 IV V Sumber : Data diolah Sifat-Sifat Fisika dan Mekanika Kayu Keruing - Sengon 42
Tampak pada Tabel 5, bila ditinjau nilai kekuatan lentur dan tekan menurut PKKI 1961, Martawaijaya dan Katasujana (1977), maka kayu keruing sengon dapat kelompokkan ke dalam kelas kuat II. Sedangkan kayu sengon dapat dikelompokkana ke dalam kayu kelas kuat IV V. Dapat dilihat disini bahwa secara umum nilai hasil pengujian sifat mekanik kayu sengon lebih rendah daripada kayu keruing. Bila ditinjau nilai modulus elastistasnya (MOE), maka menurut PKKI 1961 kayu sengon dapat dikelompokkan ke dalam kelas kuat IV V, sedangkan kayu keruing dapat dikelompokkan ke dalam kelas kuat II. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari pembahasan terhadap hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Menurut PKKI 1961, kayu Keruing yang dipergunakan dalam penelitian ini termasuk dalam kelas kuat kayu II. 2. Menurut PKKI 1961, kayu Sengon yang dipergunakan dalam penelitian ini termasuk Saran dalam kelas kuat V. 1. Karena sifat bahan kayu yang mudah rusak karena pengaruh cuaca atau serangga perusak baik selama proses pembuatan maupun masa pelayanan., maka perlu adanya penelitian lanjutan sebagai pembanding untuk mengikutsertakan pengaruh pengawetan bahan terhadap kekuatan balok kayu. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai kekuatan balok komposit Keruing- Sengon. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 1961, Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia NI-5 PKKI-1961, Yayasan Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung. Anonim, 1996, Standard for Load and Resistance Faktor Design (LRFD) for Engineering Wood Construction : AF&PA/ASCE-16-95, American Society of Civil Engineerr, New York Gere, J.M. dan Timoshenko, S.P., 1996, Mekanika Bahan, Edisi Kedua, Jilid 1, Alih Bahasa oleh H.J. Wospakrik, Erlangga, Jakarta Martawijaya, A., dan Kartasujana, I., 1977, Ciri Umum, Sifat dan Kegunaan Jenis-jenis Kayu Indonesia, Lembaga Penelitian Hasil Hutan, Bogor. Morisco, 1999, Rekayasa Kayu sengon, Nafiri Offset, Yogyakarta 43 Teodolita Vol. 8, No.1., Juni 2007: 39-44
Prayitno, T.A., 1995, Pengujian Sifat Fisika dan Mekanika menurut ISO, Fakultas Kehutanan, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Setyo H., N.I., dan Saputra, D.Y., 2003, Pemanfaatan Kayu sengon pada Balok Komposit Sengon-Kayu sengon Dengan Teknik Laminasi Terhadap Perilaku Makanika, Laporan Penelitian Proyek Peningkatan Kopertis Wilayah VI, Fakultas Teknik Universitas Wijayakusuma, Purwokerto. Somayaji, S., 1995, Civil Engineering Materials, Prentice Hall, Englewoodf, Cliffs, New Jersey. Sifat-Sifat Fisika dan Mekanika Kayu Keruing - Sengon 44