BABI MATERIAL KAYU

A. Anatomi Kayu

Kayu sebagai bahan konstruksi sudah sejak dulu dikenal orang. Dahulu menggunakan kayu sebagai bahan konstruksi hanya didasarkan pada pengalaman dan intuisi. Berkat kemajuan llmu pengetahuan, terutama dibidang matematik, mekanika teknik dan juga ditemukan alat-alat penyambung modern, maka dapat dibuat konstruksi yang berat.

Kayu sebagai hasil utama hutan akan tetap terjaga keberada--"..'lu.,

,^ dikC!~!3 5°cwra 1°St?ri dan harkaeina mhirnaanar~ya sc~U.~~ a '' „,.

u

Bila dibandingkan dengan material struktur lain, material kayu mempunyai berat jenis yang ringan dan proses pengerjaannya dapat dilakukan dengan peralatan yang sederhana clan ringan. Sebagai bahan dari alam kayu dapat terurai secara sempuma sehingga tidak ada istilah limbah pada konstruksi kayu (enaironrnenta( friendly).

Untuk mencukupi kebutuhan kayu sebagai bahan konstruksi di Pulau jawa masih mendatangkan kayu dari Kalimantan, dengan demikian harga kayu sampai di Pulau jawa akan menjadi heberapa kali lipat, hal ini disebabkan pengangkutan yang sukar dan tidak lancar.

Selain itu hendaknya penggunaan kayu jati harus dibatasi, karena merupakan bahan export. Untuk gantinya kita hc)rus menggunakan kayu-kayu jenis lain dan supaya kayu tahan lama maka perlu adanya pengawetan.

Untuk mengenal kayu sebagai bahan konstruksi mka sebelumnya kita harus mengetahui struktur dan sifat-sifW H,rvkayu.Penampang metintang dari batang kayu terdiri dari : 1. Kulit luar

Merupakan bagian terluar dari batanQ dan terdiri dari sel-sel yang sudah mati dan tidak dapat membelah lagi. Fungsi dari kulit luar: melindungi bagian dalam dari kerusakkan, mencegah terjadinya penguapan batang yang begitu besar.2. Kulit Dalam

Bagian yang masih hidup dan merupakan jalan makanan vang dibuat di daun dan disebar ke seluruh bagian batang3. Lapisan kambium

Suatu lapisan yang sangat tipis clan terdiri dari sel-sel hidup yang selalu membelah. Pembelahan set dari satu menjadi dua, dua menjadi empat, empat menjadi delapan dan seterusnya. Lapisan

kambium bagian luar membentuk sel-sel kulit dalam dan lapisan kambium bagian dalam membentuk sel-sel kayu muda. Pembelahan sel-sel kambium terjadi pada musim penghujan dan pada waktu musim kemarau tidak terjadi pembelahan sel sama sekali. Dengan demikian terjadinya pembelahan sel-sel dari musim penghujan yang satu ke musim penghujan yang lain, menimbulkan batas-batas. Dan batas-batas ini disebut lingkaran tahun,Struktur kayuGarrrbar 1. Penampang Melintang pada Kayu.l. Kulit luar

2. Kulit dalam

3. Lapisan kambium

4. Kayu muka

5. Kayu inti

6. Empelur (inti kayu)

7. Lingkaran tahun

8. Jari-jari empelurkarena terjadinya setiap tahun. Pada keadaan musim yang tera maka lingkaran tahun dapat menunjukkan umur dari batang.

4. Kayu muda

Merupakan bagian yang masih hidup dan merupakan ja makanan dari akar ke seluruh bagian batang. Kayu muda da terlihat jelas sekali pada kayu-kayu yang masih muda. Un kayu yang sudah tua kayu muda sudah tidak terlihat lagi c sudah menjadi satu dengan kayu inti. Lapisan kayu muda tic begitu tebal dan biasanya lapisan kayu ini disebut guhal c kayu. Gubal dari kayu harus dibersihkan, karena kalau tic dibersihkan akan menjadi tempat berlindungnya dari hewan k seperti sebangsa serangga.

5. Kayu Inti (kayu teras)Merupakan bagian terpenting dari batang karena bag inilah yang dapat

digunakaan sebagai bahan konstruksi. Kayu terdiri atas sel-sel yang sudah mati, tetapi hubungan antara yang satu dengan set yang lain itu sangat kuat sekali. Kayu hPrfimgsi mtuk mPngokohkan berdirinya pohon.

6. Empelur (inti kayu)

Merupakan bagian kayu yang ditengah dan terdiri c elemen-elemen yang sudah mati. Ada beberapa jenis kayu em lurnya merupakan gabus dan inti

tampak jelas apabila kayu ma muda. Pada beberapa jenis kayu yang sudah sangat tua empe' nya sangat keras dan biasanya disebut galih.

7. Jari-jari empelur

Merupakan rongga-rongga atau ruang yang menghubungl bagian dalam kayu dengan luar kayu. Rongga-rongga tidak mE pakan bagian yang lurus tapi terputus-putus. Guna jari-jari em lur untuk jalan penyebaran makanan ke seluruh bagian batang.

8. Lingkaran tahun (Annual Ring)Potion kayu yang mengalami pertumbuhan cepat akan me liki cincin tahunan yang lebih lebar bila dibandingkan den; pohon kayu yang pertumbuhannya lambat. Annual Ring da

menentukan kualitas dari kayu. Menurut penyelidikan pada batang-batang yang lapisan lingkaran tahunnya tipis mempunyai kualitas lebih baik dari pada batang yang lapisan lingkaran tahun lebih tebal, karena semakin tipis lingkaran tahunnya berarti poripori semakin rapat clan hal ini biasanya terjadi pada musim kemarau. Tampang Ingkaran tahun dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Garis Annual Ring pada penampang kayu

9. Sel Kayu

Batang terdiri dari sel-sel yang berlekatan saho cama 1w;,.;, r;entuk set batang lonjong pipih dan pada ujung-ujungnya adalah lancip. Dinding sel terdiri dari zat cellulose, dengan rumus (C6Fi 10 05)x dan bilangan x belum diketahui besamya karena menurut penyelidikan besarnya bilangan x berbeda-beda. Fiubunl;an antara sel yang satu dengan sel yang lain dihubungkan oloh suatu zat perekat yang disebut lignin. Dalam susunan batang ,,rah niemanjang sel adalah sejajar dengan sumbu batang. Karena svrnt-serot kayu merupakan susunan dari sel-sel maka dalam Lwrdaan ini arah serat kayu adalah se) ajar dengan arah sumbu Iwtmol;. Daya lekat sel-sel dapat menentukan tinggi rendahnya

w•ppr arah seratnya. Selain itu kepadatan sel juga menen-tnl.,m ktekokohan batang, karena semakin padat selnya berarti sunarkin tinggi berat jenis (BJ) kayunya.

i;crnihonen/Senyawa utama penyusun kayu

l. Komponen Primer, yaitu penyusun dinding sel dan cadangan makanan dalam sel-sel tumbuhan. terdiri dari :

Fraksi karbohidrat (polisakarida) total disebut holoselulosa antara 60 - 80 % yang terdiri dari : selulose 40 - 50 % clan hemiselulose 15 -18 % untuk kayu jarum dan 22 - 35 % untuk kayu daun.

- Lignin : 25 - 35 % dalam kayu jarum clan 17 - 25 io dalam kayu daun.

2. Komponen Sekunder, komponen diluar dinding sel terdapat dalam rongga sel. Terdiri dari :

- Zat Ekstraktif sekitar 1-10 %- Mineral

Disamping selulose hemiselulose dan lignin yang merupakan bagian integral dinding sel, di dalam kayu juga terdapat zat-zat yang mengisi rongga-rongga sel, mungkin juga ronggarongga mikro dalam dinding sel atau rongga interseluler, zatzat ini yang disebut ekstraktif.

B. Sifat-sifat Kayu

Sambungan kayu sebagai bahan konstruksi perlu ditinjau sifat-sifatnya mengenai: sifat mekanis, sifat hygroskopis dan sifat hsik1. Sifat Mekanis

Sifat-sifat mekanis atau kekuatan kayu untuk mengukur kemampuan kayu dalam menahan gaya-gaya atau beban dari luar yang mengenainya.

Batang kayu merupakan kekuatannya untuk ke semua Untuk itu dibedakan atas arah tangensial.

Pada ketiga sumbu arah tersebut tegangan atau

tidak sama. Tegangan-tegangan untuk sumbu radial dan tangensial perbedaannya sangat kecil sekali atau boleh dikatakan hampir sama.

Dalam praktek diambil untuk arah tangensial dan radial adalah sama, sehingga kita hanya mengenal dua sumbu saja, yaitu arah sumbu axial dan arah sumbu radial. Juga disebut untuk arah sumbu axial = longitudinal ialah arah sejajar dengan arah serat sedang untuk arah sumbu radial ialah arah tegak lurus arah serat. Perlu pula diingat bahwa kayu tidak mempunyai batas kenyalbenda yang anisotrop artinya arah batang adalah tidak sama. sumbu: Longitudinal, radial dankekuatan

yang nyata tapi mempunyai batas proporsronal. Sehingga didalani praktek batas proporsional diambil batas sebagai batas kenyal dari kayu.

Garnbar 3. AraJv Sumbu KayuSifat-sifat mekanis kayu yang sering dibahas meliputi : a.

Kuat tarikh Krrat takan

c. Kuat geser

d. Kuat lentur e. Kekakuan f. Kekerasan f;. Kuat belah

Adapun konsep-konsep dasar mengenai mekanika bahan d,rhm mendukung sifat mekanis kayu akan dibicarakan lebih (i,rhulu. Gaya adalah setiap usaha yang cenderung untuk meng,;or,rknn benda yang diam atau mengubah bentuk, ukuran, arah t tv

(yatan, benda yang bergerak. Dibawah pengaruh gaya luar ~ ,mp;

akan mengubah bentuk clan ukurannya benda yang diam +4.nn memberikan perlawanan, perlawanan ini yang disebut dt~~ry,an tegangan (Stress : Q). Tegangan ini akan sama dengan gaya him aF,<rhila benda ada dalam kesetimbangan. Tegangan juga ber ++n

F;nya luar persatuan luas. Dengan demikian ada kesamaan artif;aya luar, beban dan tegangan sehingga dalam peng-

wmmrnnti,t sering dipertukarkan tergantung pada konteknya.Ada tiga maiam gaya yang dapat bekerja pada benda yang

disebut gaya primer:Gaya tekan, apabila gaya ini memendekkan dan mengecilkan dimensi atau volume benda. Contoh benda yang menahan gaya tekan seperti pada Gambar 4.

Gaya tarik, apabila gaya ini memperpanjang dimensi atau volume benda. Contoh benda yang menahan gava tarik seperti pada Gambar 5.

- Gaya geser, apabila gaya ini menyebabkan satu bagian benda bergeser terhadap bidang yang lain dalam arah sejajar bidang singgung kedua bagian itu.

Gaya lentur merupakan kombinasi dari ketiga gaya primer tersebut yang menyebabkan adanya lengkungan pada benda. Aki-batnya bagian atas (cekung) bekerja gaya tekan, bagian bawah (cembung) bekerja gaya tarik clan bagian tengah (netral) mengalami geser seperti pada Gambar 6 clan Gambar 7.

Garnbar 4. Perilaku kayu saat uji tekart

Gambar S. Perilaku kayu saat uji tarik

Gantbar 6. Perilaku knyu saat uji lentur

+

ryF rN10E untuk tegangan tekan dan tank disebut Modulus Young, sedangkan MOE untuk tegangan lentur disimbulkan E.

Apabila sepotong kayu diberi beban secara berangsur- angsur naik dan regangan yang timbul dicatat kemudian diplotkan dalam grafik maka akan timbul kurva seperti Gambar 8 yang disebut kurva tegangan regangan .

Garnbnr 7. Tegangan pada gelagar yang diheri hehan P.Ketahanan kayu terhadap beban yang bekerja dinamakan

l.ekuatan kayu, sehingga kekuatan ka,yu bisa berupa kekuatan tol.an, kekuatan tarik, kekuatan geser dan kekuatan lentur terma ';uk juga kekakuan, ketahanan kejut, kekerasan dan kuat belah.

Gaya yang bekerja pada suatu benda akan menimbulkan l10rubahan bentuk dan ukuran, perubahan bentuk ini yang disebut n'i;ongan atau deformasi (strain : e). Regangan dinyatakan dalam dt'formasi per satuan luas.

l:f•gangan yang timbul pada sepotong kayu sebanding dcni;an tegangan yang diberikan bila tegangan ini kecil. Regangan IM dapat kembali ke bentuk semula apabila lamanya pemberian tat;mn,;an

hanya singkat dan regangannya tetap kecil. Perilnku ~.vyu srprrti iu diuraikan oleh Robert Hooke pada tahun 1678 dan li,:1)Ung;3n antara tegangan dan regangan dinyatakan dalam pcr '.11t1a1'3I1 (T = k.e , dimana k adalah konstantan kesebandingan yang disuhut dengan modulus elastisitas (Modulus of Elasticity : MOF:).

i

Modulus elastisitas acialah i kemiringan garis elastisi I

i p a c r a h d i b a u ' a h kiuva sampai BP adalah usahayang dapat dipulihkan atau rcsilicasi

1

Regangan (s ) atau saluan deformasi. Gambar 8. Diagram

Tegangan-regangan (Behan-Deformasi)

Bagian yang lurus dari kurva menunjukkan bahwa beban dalam keadaan sebanding dengan deformasi yang ditimbulkan. Jika beban itu dihilangkan maka kayu akan kembali ke bentuk semula. Jadi sepanjang garis lurus ini kayu bersifat elastis dan kurva yang lurus itu disebut garis elastis. Luas bagian dibawah garis lurus dan sumbu x menunjukkan energi potensial atau besarnya usaha yang dipulihkan. Tegangan potensial ini digunakan benda untuk kembali ke bentuk semula apabila beban dihilangkan. Kemiringan garis elastis ini menunjukkan besarnya MOE. Makintegak garis elastis tersebut makin besar htOE atau makin kaku kayunya.

Untuk setiap spesimen yang diberi beban, bagian yang lurus dari kurva beban-deformasi. Akhirnya akan mencapai suatu titik yang disebut batas proporsi beban clan deformasi tidak lagi seban ding lurus. Deformasi naik lebih cepat daripada beban dan kurvanya tidak lagi berupa garis lurus tetapi berupa garis lengkung. Dengan demikian batas proposi dapat didefinisikan sebagai beban per satuan luas dimana deformasi mulai naik lebih cepat daripada beban. Batas proporsi ditentukan dari kurva beban-deformasi yaitu titik dimana kurva yang lurus mulai melengkung. Tegangan yang terjadi dalam spesimen kayu pada batas proporsi disebut tegangan serat (fiber stress at proportional limit). Ini merupakan beban maksimum yang bekerja pada kayu tanpa mengalami perubahan bentuk.

Diatas batas proporsi beban dan deformasi tidak lagi berbanding lurus dimana deformasi naik lebih cepat daripada beban, sehingga kurva melengkung, disini terjadi perubahan bentuk per manen (beban tidak dapat kembali ke bentuk semula bila beban dihilangkan).

Perubahan bentuk permanen ini disebabkan oleh deformasi plastis dari kayu yang ditunjukkan oleh luas bidang antara lanjutan garis elastis sesudah batas proporsi dan kurva yang leng kung. Deformasi plastis ini naik dengan naiknya beban diatas batas proporsi sampai kayunya retak (crack). Luas bidang dibawah b:urva tegangan regangan merupakan besamya energi yang diabsorbsi oleh kayu, selama deformasi juga menunjukkan keuletan kayu. Kayu yang ulet adalah apabila proses melengkungnya dalam waktu yang lama dan mengalami keretakan secara berlahan-lahan. Sedangkan kayu yang patah secara tiba-tiba dan sedikit melengkung disebut kayu getas.

Bentuk yang permanen ini disebabkan oleh plastisitas benda. 8enda yang plastis sempurna tidak mempunyai elastisitas seperti tanah lempung. Kayu sedikit banyak memiliki sifat plastis. i'lastisitas kayu naik jika dibasahi clan dipanasi.

Kayu mulai patah jika batas regangan telah tercapai seperti terlihat pada batas atas kurva beban-deformasi pada Gambar 8. f<uat tekan maksimum adalah kemampuan kayu untuk monahan beban tekan sejajar serat sampai rusak. Dalam kuat lentur besarnya beban yang butuhkan hingga crack disebut modulus patah (Modulus of Rupture MOR). Bentuk kurva tegangan regangan getas kurva akan berakhir secara mendadak, sedang bila kayunya ulet kurva akan turun secara bertahap.

Kekuatan geser kayu hanya ditentukan dalam arah sejajar arah serat karena kayu dalam arah ini lemah dalam kekuatan gesemya. Kuat geser kayu dalam arah melintang jauh lebih besar dari pada dalam arah yang lain.

Sifat- Sifat Mekanis yang diuji a.Kekuatan Lentur

Kekuatan lentur statis adalah suatu kekuatan kayu yang sangat penting karena kebanyakan struktur kayu mengalami beban lentur. Contoh pada gelagar kayu, dengan gaya luar yang mengenainya dalam arah tegak lurus serat dengan gaya ini terjadi tiga tegangan yaitu tegangan tarik, tegangan tekan dan tegangan geser. Seperti Gambar 7. Tegangan-tegangan ini adalah aksial. Tegangan tarik terbesar terletak pada permukaan bawah, tegangan tekan terbesar terletak pada permukan atas, kemudian secara beranpsur-angsur masing-masinQ menurun kearah tengah dan menjadi nol dibidang netral atau tengah gelagar. Sedangkan tegangan geser terbesar dibidang netral ditengah gelagar clan nol dipermukaan. Pembagian tegangan sepanjang batang gelagar tergantung pada cara pembebanan (tengah, sepertiga panjang atau seragam).

Kekuatan lentur kayu biasanya dinyatakan dalam Modulus retak (Modulus of Rupture : MOR) yang merupakan tegangan tertinggi dibagian serat paling luar kayu ketika gela gar retak/patah karena beban yang dikenakan secara berangsur-angsur selama beberapa menit. MOR bervariasi antara 55 - 160

N/mmz dan ini menunjukkan bahwa tegangan lentur sama dengan tegangan tarik sejajar serat.

b. Kuat Tekan

Kuat tekan meliputi kuat tekan sejajar clan tegak lurus serat. Kuat tekan sejajar serat 15 kali kuat tekan tegak lurus serat dan besarnya antara 25 - 95 N/mm'-, sedangkan kuat tekan tegak lurus serat bervariasi antara 1 - 20 N/mm'. Kuat tekan kayu kira-kira setengah kuat tarik kayu hal ini karena

struktur kay'u. Dinding sel tersusun atas molekul-molekul selulose yang sangat kuat menahan kekuatan tarik aksial, Hemiselulosa, selulose clan lignin juga mendukung dalam kekuatan tekan.

Kerusakan karena tekanan sejajar serat disebabkan oleh rusaknya lapisan-lapisan interseluler, belah atau geser, terlipatnya sel dan pecahnya dindingsel. Sebaliknya tekanan tegak lurus serat menyebabkan perubahan bentuk penampang melintang sel dan pengurangan besarnya rongga sel.

Tekanan tegak lurus serat terjadi misalnya pada bantalan rel yang dilalui oleh rel kereta api, sedangkan tekanan sejajar serat terjadi dalam tiang pendek(kolom).

c. Kuat Tarik

Kuat tarik kayu menunjukkan perbedaan yang besar apabila menahan beban aksial (sejajar serat) atau transversal (tegak lurus serat). Kuat tarik aksial jauh lebih tinggi daripada kuat tarik transversal. Kuat tarik aksial kayu daerah iklim sedang bervariasi dari 50-160 N/mm- sedang kuat tarik transversal 1-7 N/mm= Par la kavn-kavn trnn;kal L-„af tarsU tr„.,iL-,

, ~ _. __ _~ _ .. .r ..... ..~... ....... ...,t. .... mencapai 300 N/mmz.

d. Kuat Geser

Ceser dapat terjadi pada bidang longitudinal atau transversal. Tegangan geser longtudinal dapat terjadi apabila kayu uibebani gaya lentur. Kekuatan kayu dalam geser aksial ber:<isar hervariasi anrtara 5 - 20 N/ mm

Kuat geser transversal adalah 3 - 4 kali lebih besar Liar ipada kuat geser aksial, tetapi sifat ini tidak begitu penting t,oren.a kayu sudah rusok lebih du(u sebelum mmgalami geser transversal.

e. Keuletan (Keteguhan pukul)

Keuletan atau energi dalam lentur duiamis adalah ketah<3nan kayu terhadap beban kejut (tiba-tiba) yang bertentangan clenl;m lentur statis dimana beban naik berangsur-anl;sur.

C'ne:gi yang diabserpsi oleh kayu lebih besar pada beban kejut

dacipada beban statis. Pada gelagar beban dinamis yang dapat dipikul 2 kali beban statis.

f. Elastisitas

Nilai MOE bervariasi antara 2500 - 17000 N/mmz untuk arah aksial. Kayu memiliki MOE yang lebih rendah daripada bahan-bahan lain, namun bila dilihat dari berat jenisnya nilai elastisitasnya sebanding dengan baja. MOE berbeda pada ketiga arah (aksial, tangensial, dan radial). Pada arah transversal (tangensial clan radial) hanya sekitar 300 - 600 N/ mm'-.

g. Kekerasan

Kekerasan adalah ketahanan kayu terhadap masuknya benda asing ke dalam massa kayu. Ketahanan ini lebih tinggi dari arah akial (pada penampang transversal) daripada dari arah lateral (tangensial dan adial). Kekerasan berkaitan dengan keausan, abrasi, goresan. Jenis kayu yang termasuk kayu keras antara lain : kayu hitam, Kayu ulin, Kayu sawo, dll. Sedangkan kayu lunak seperti kayu sengon.

h. Kuat Belah

Ketahanan kayu terhadap gaya belah adalah kemampuan kayu terhadap gaya luar yang berbentuk baji. Karena strukturnya kayu mempunyai kuat belah yang rendah sejajar serat (mudah belah).

Faktor-faktor yang mempengaruhi terhadap sifat mekanis kayu:a. Kadar Air

Kadar air berpengaruh terhadap sifat mekanrs kayu aP.vbila kadar air ini berubah dibawah titik jenuh serat. Jikn kadar air kayu turun kekuatan akan naik. Ini disebabkan karcna perubahan-perubahan dalam dinding sel yang menjaHi Ichih padat. Juga dipengarui oleh penyusutan, dengan hifnl;nya air dari dinding sel massa zat kayu per satuan volume nnik

Besarnya pengaruh kadar air berbeda untuk tx•rh.+t;.+i kekuatan yang berbeda. Menurut penelitian perubahan I pnrsen dalam kadar air merubah kekuatan tekan sebesar 6 '%,,M10R 5 °,a, Kekerasan 2 - 2.5 '/o, dan MOE 2 %. Perubahan kadar air kayu dan pengaruhnya pada sifat mekanis kayu dapat dilihat pada Gambar 9. Dari kurva ini tampak bahwa makin tinggi kadar air kayu makin turun kekuatannya. Pada titik jenuh serat dan diatasnya kekuatan kayu tidak berubah lagi. Karena pengaruh kadar air dan agar hasilnya dapat diperbandingkan maka sifat mekanis kayu dapat ditentukan pada kadar air yang konstan yaitu 15 %.

kayu yang baru ditebang kadar lengas kayunya tinggi. Oleh karena itu kayu yang baru ditebang kurang baik untuk konstruksi.

c. Kerapatan/ Berat Jenis

Kerapatan kayu merupakan indeks yang paling baik clan paling sederhana dari kekuatan kayu bebas cacat. Dengan demikian kerapatan, kekuatan kayu juga naik. Ini disebabkan karena kerapatan merupakan pengukur banyaknya zat kayu yang ada dalam kayu segar. Kerapatan yang lebih tinggi berasal dari proporsi yang lebih besar dari sel-sel dengan dinding sel tebal clan rongga sel sempit. Ini memberikan kekuatan yang lebih besar pada kayu bebas cacat yang lebih padat. Gambar 10 menunjukkan tiga sifat mekanis kayu yang penting pada dua macam kadar air (basah dan kering angin) dalam hubungannya dengan berat jenis.

Gambar 10. Kurva sifat mekanis kayu( :wmlHrr 9. Pengaruh perubajum kadar kayu pada si~'at-sifut mekaniknyaI, . Kadar Lengas Kayu

Kadar lengas kayu mempunyai pengaruh yang besar tmlmdap tegangan-tegangan yang searah serat maupun yang mp;,~h lurus serat. Kadar lengas kayu ialah jumlah prosentasemr Yar)g ada diantara ruang-ruang antar sel dari kayu. Pada

Dari kurva-kurva itu dijelaskan bahwa :

Kuat tekan sejajar serat bervariasi dengan hubungan linier dengan berat jenis artinya jika berat jenis ditinl;

katkan dua kali, maka kuat tekan sejajar serat akan meningkat dua kali lipat juga.

2) Hubungan berat jenis dengan modulus patah berpangkat 1,25 yang berarti jika berat jenis dilipatkan dua, modulus patah akan naik 2,5 kalinya.

3) Berat jenis dengan kekuatan tekan tegak lurus serat berpangkat 2,25 yang berarti jika bj dilipatkan dua, kuat tekan tegak lurus serat akan naik 4,5 kalinya.Kekuatan yang efektif tergantung pada antara lain: banyaknya

zat dinding sel, proporsi dinding sel yang ada dalam kayu dan banyaknya zat ekstraktif dalam rongga - sel.

d. SuhuSuhu mempunyai dua pengaruh yang berbeda pada kekuatan

kayu yaitu:

1) Pengaruh langsung pada kekuatan kayu.Makin tinggi suhu kayu, makin turun kekuatannya. Hal ini hanya berlaku apabila lamanya suhu hanya singkat. (gambar 11)

- Makin tinggi berat jenis kayu, makin besar penurunan kekuatan kayu pada suhu meningkat. 2) Pengaruh suhu dan waktu pada kekuatan kayu

Kayu pada sembarang kadar air jika terkena suhu kurang dari 65°C untuk waktu yang relatif pendek kemudian dikembalikan pada suhu kamar normal, tidak akan kehilangan

kekuatan atau sifat-sifat elastisnya. Sebaliknya kayu yang dipanasi pada suhu 65-C clan titik bakar kayu (Ik 275-C) untuk waktu yang cukup lama, kemudian diuji pada suhu kamar, akan kehilangan sebagian kekuatan dan elastisitasnya secara permanen. Seperti Gambar 12.

0.90.8od0.60.6

600, -

100 2w ?.mv.as~c dalam ~ ~" F• b' ° Gambar 11. Pengaruh pemanasan dalam air pada suhu 20tpF

Gumbnr 12. Hubungan kekuatan kciyu dengan waktu

e. Perilaku kayu Anisotropik

Suatu bahan yang memiliki sifat-sifat fisika yang berbeda dalam berbagai sumbu struktural (arah) disebut anistrotroik. Kayu memiliki sifat anisotropik dalam tiga arah.Dibawah titik jenuh serat hubungan antara kekuatan dan suhu berupa garis lurus.

katkan dua kali, maka kuat tekan sejajar serat akan meningkat dua kali lipat juga.

2) Hubungan berat jenis dengan modulus patah berpangkat 1,25 yang berarti jika berat jenis dilipatkan dua, modulus patah akan naik 2,5 kalinya.

3) Berat jenis dengan kekuatan tekan tegak lurus serat berpangkat 2,25 yang berarti jika bj dilipatkan dua, kuat tekan tegak lurus serat akan naik 4,5 kalinya.Kekuatan yang efektif tergantung pada antara lain: banyaknya

zat dinding sel, proporsi dinding sel yang ada dalam kayu dan banyaknya zat ekstraktif dalam rongga - sel.

d. Suhu

Suhu mempunyai dua pengaruh yang berbeda pada kekuatan kayu yaitu:

1) Pengaruh langsung pada kekuatan kayu.

Makin tinggi suhu kayu, makin turun kekuatannya. Hal ini hanya berlaku apabila lamanya suhu hanya singkat. (gambar 11)Dibawah titik jenuh serat hubungan antara kekuatan dan suhu berupa garis lurus.

- ti1akin tinggi berat jenis kayu, makin besar penurunan kekuatan kayu pada suhu meningkat. 2) Pengaruh suhu dan waktu pada kekuatan kayu

Kayu pada sembarang kadar air jika terkena suhu kurang dari 65°C untuk waktu yang relatif pendek kemudian dikembalikan pada suhu kamar normal, tidak akan kehilangan kekuatan atau sifat-sifat elastisnya. Sebaliknya kayu yang dipanasi pada suhu 65-C dan titik bakar kayu (Ik 275-C) untuk waktu yang cukup lama, kemudian diuji pada suhu kamar, akan kehilangan sebagian kekuatan dan elastisitasnya secara permanen. Seperti Gambar 12.

Gambar 11. Pengaruh pemanusan dalam air pada suhu 2000FGumbnr 12. Nubungan kekuatan kayu dengan waktue. Perilaku kayu AnisotropikSuatu bahan yang memiliki sifat-sifat fisika yang berbeda dalam berbagai sumbu struktural (arah) disebut anistrotroik. Kayu memiliki sifat anisotropik dalam tiga arah.

f. Lamanya pemberian beban pada kayu

Semakin pendek waktu pembebanan semakin tinggi tegangannya, oleh karena itu kayu merupakan bahan yang paling baik untuk konstruksi yang menahan tegangan-tegangan yang timbul dalam waktu yang singkat atau dalam waktu yang pendek. Seperti tegangan-tegangan yang ditimbulkan oleh angin, salju, gempa bumi, dan gaya-gaya lain yang timbul dalam waktu pendek.

Tegangan-tegangan yang diijinkan a yang digunakan dalam praktek diambil atau ditentukan berdasarkan pembebanan selama 50 tahun. Dengan demikian bila konstruksi dibebani oleh beban dalam waktu yang pendek, tegangan-tegangan boleh dinaikkan menurut peraturan-peraturan yang ada. Kenaikkan berlaku untuk tegangan lentur, tarik, tekan dan geser, sedang untuk harga modulus elastisitas (E) besarnya tetap. Jadi harga E tidak dipengaruhi oleh sifat muatannya.

Lamanya pemberian beban pada sepotong kayu mempunyai pengaruh yang penting pada besarnya beban yang dapat dipikul oleh kayu tersebut. Ini berlaku untuk semua bentukheban, tetapi sangat penting untuk kuat lentur. Kekuatan lentur maksimnm ?tah ,^„CCIuiuJ paiair akan turun sebanding dengan lamanya pemberian beban pada kayu. Seperti pada Gambar 13.

(,ambar 13. Nubungan Ntodulus of rupture derrgan larnanya pemberinn heban

Penyebab dari sifat kayu tersebut dapat dUer -ans;kwo bahwa beban yang bekerja pada kayu menimbull.an dat,)rmasi. Deformasi yang ditimbulkan akibat pemhehannn werupakan hasil dari dua komponen yang berbeda yank; lrf•krrj,r secara simultan.

1) Deformasi elastis

Werupakan reaksi kayu secara langsung trrhmiah beban yang mengenainya clan jika beban dihilangkan Layu kembali ke bentuk semula. Perilaku elastis hasil darr ad.rnya selulose yang ada pada dinding sel.

2) Deformasi Plastis

Deformasi plastis sudah berlaku sejak kayu pcrtanw kali menerima beban clan meningkat dengan herjalannva waktu. Pemulihan deformasi plastis sangat lamhat d.in kurang lebih separoh deformasi dapat dipulihkan sehingi;a terjadi deformasi permanen, artinya bila beban drhil,mkan kayu tidak kembali kebentuk semula. 1'erilaku ini disebabkan adanya fraksi lignin pada dinding sel.Siia'c piasiis uii ieriurai 5eperii Paua meirogi.uy,n~ J

. gelagar karena mengalami pembebanan jany,ka han}any;. Dibawah beban tetap kayu akan mengalami deforniasi plastis yang akan berkorelasi langsung dengan lamanwa pemberian beban. Peristiwa ini yang disebut dengan rangkak (Creep).

Sifat plasis juga tampak bila kayu dipertahankan pacin deformasi yang konstan. Kayu ini akan berkurang ketahanan (tegangan dalam) terhadap deformasi itu dengan bertambah lamanya waktu deformasi. Peristiwa berkuranf;nya ketahanan tegangan akibat plastis dikPnal den};an perrstiwa relnksasi. Kayu dengan deformasi konstan akan mengalami pengurangan tegangan dalam hingf;a IeMh kurang 70 % dari tegangan pada permulaan deformasi.

Kelelahan kayu (Fatique)

Kelelahan adalah pengaruh beban yang berulanl;-ulnn}>, dengan jumlah siklus yang besar pada suatu bahan. Konwrnpuan kayu untuk menahan beban yang berulang-ulang twr5nlus pendek tanpa mengalami kerusakan disebut ketahanan terhadap kelelahan (fatique resisten) yang tergantung dari lamanya waktu.struksi kuda-kuda dan konstruksi-konstruksi kebutuhan perumahan membutuhkan kadar lengas yang rendah.

h. Pengaruh mata kayu

Pengaruh mata kayu terhadap kekuatan tergantung pada Itetak mata kayunya. Pada daerah tertarik mata kayu lebih herbahaya bila dibandingkan dengan membuat lubang sebesar

mata kayunya. Ini disebabkan karena adanya mata kayu torsebut, serat-serat disekitar mata kayu tidak teratur, sehingga niengakibatkan penurunan dari tegangaan-tegangannya. Pada Wnaerah tertekan dan garis netral pengaruh mata kayu tidak hegitu besar.

v Sifat melekuk dari batang tertekan

Batang yang pada kedua ujungnya bersendikan kemungkwan batang akan melekuk, melekuknya batang tergantung d,+rr hanjangnya batang. Jika tegangan-tegangan yang bekerjaI m ( l , + batang masih dibawah ae atau 6 r, , lebih jelas akan dijeI•rshan pada bab perencanaan batang tekan.

WfM-sifat Hygroscopis hadar lengas udarah,+dar lengas kayu dipengaruhi oleh kadar lengas udara . h ,nl,rr If'ngas udara juga mempengaruhi kembang susut dari w I'ada keadaan lengas kayu tinggi akibat kayu akan lww);wnhnng. Demikian pula musim kemarau kadar lengas w l , v , + rendah maka kadar lengas kayu turun, akibatnya katiru . 1 1 M rmo1yusut dengan demikian perubahan kadar lengas 1 1

,h i v +Lvn mempengaruhi kembang susut

dari kayu. kador m 6_.+yu dalam keadaan pangkal kenyang ada diantara 25 t + ~ " " dan inipun tergantung dari jenis kayunya.

I'.H,r kayu jati pangkal kayunya ada disekitar 23 °o. l nrvrmy,r hadar lengas kayu akan menambah kekokohan dari I .v „

I'rnc'ntuan kadar lengas kayu untuk berbagai macamt w m

,nrvksi sangat penting, misal untuk konstruksi-konstruksi o , w ); - w I ,

+ l u hasah kadar lengas kayu tinggi, sedang untuk konb. Kembang Susut

Kayu akan mengembang bila kadar lengas kayu naik dan kayu menyusut bila kadar lengas kayu menurun. Miengembang dan menyusutnya kayu pada arah tegak lurus serat dansejajar serat berbeda. Nlenyusut pada arah sejajar serat jauh lebih kecil dari menyusut tegak lurus serat atau menyusut tegak lurus serat lebih besar dari pada menyusut sejajar serat. Ini dapat dilihat ada sambungan-sambungan pelebaran dari pintu-pintu rumah. Selain kadar lengas udara, kembang susut dipengaruhi juga oleh derajat panas clan kerapatan dari kayu.

Kembang susut kayu untuk semua jenis kayu untuk ke semua arah rata-rata adalah sebagai berikut :Kembang susut arah tangensial

: 4-14%Kembang susut arah radial

: 2-8 %Kembang susut arah axial

: 0,1- 0,2 %Kembang susut arah

volumetrik: 7-21 %

,^,kibui daii kr'iiivui:g $'.aut

vann ),oath,` ~-y•i, .

tinnni.ht.

A ) , y n permukaan-permukaan kayu atau balok akan pecah-perah

timbul retak-retak halus pada dan bila kayu berbentuk papan pada ujungnya.3. Sifat-sifat Fisik

a. Kandungan Air

Pada bagian batang kandungan air pada kayu gubal Itebvh banyak daripada kayu teras. Air yang terdapat paHa h.+tan); kayu tersimpan dalam dua bentuk yaitu:

I) Air bebas (Free water) yang terletak WWara s f l - s u l kayu2) Air ikat (Bound water) yang terletak pada dindink; ae'I

Selama air bebas masih ada maka dinding scl kayu ni,+s0h tetap jenuh. Ketika batang kayu mulai diolah (dihclmp; don dibentuk) kandungan air pada batang berkisar 4t)". - a(H)"", kandungan ini yang dinamakan kandungan air srl;or

Suatu kondisi dimana air bebas yang terletak diant,+r.+ w l

sel sudah habis sedangkan air ikat pada dindunt; aeI ni,+whjenuh dinamakan titik jenuh serat (fibre saturation point). kandungan air ini berkisar 25 % - 30 %.

Kandungan air pada kayu dipengaruhi oleh kelembaban udara lingkungan, bila kelembaban udara meningkat kandungan air pada kayu meningkat pula dan sebaliknya.

Pada kondisi lingkungan yang mempunyai udara stabil dan kandungan air kayu cenderung tetap disebut kadar air imbang (equilibrium moisture content). Dapat dijelaskan pada Gambar 14.

Gambar 14. Kadar air yang mempengaruhi .penyusutan kayu. Keterangan :adalah kadar air dari pohon hidup adalah kadar air dengan air bebas dan air terikat adalah kadar air yang mencapai titik jenuh serat (30 °

d = adalah kayu yang kering udara dengan kadar air mencapai antara 0% dan 30 %

e = adalah kayu yang kering tanur dengan kadar air mencapai 0 %

a b ch. Pengaruh temperatur

Temperatur mempunyai pengaruh besar terhadap kadar It•ngas kayu yang berarti pula berpengaruh terhadap kembang susut. Berarti temperatur rendah kadar lengas naik, kayu akan mc•nl;embang dan temperatur tinggi kadar lengas turun, kayu Aan menyusut dtunjukkan seperti pada Gambar 15. Selain itu kyu mempunyai daya hantar panas yang kecil untuk pered,vr,m panas. Baik sekali untuk dinding-dinding penahanpanas terhadap suhu udara juga untuk perabot rumah tangga sebagai penahan panas.

.,

w.<S.•i:rr3:....,................Gambar 15. Kembang susut bahan ntaterial kayu akibat temperatur.

c. Sifat-sifat Listrik

Mempunyai daya hantar panas yang jelek (isolator) terhadap aliran listrik. Oleh karena itu banyak digunakan sebagai penyekat aliran listrik. Daya hantar listriknya, dipengaruhinlah L ad ar l o n c r a c l r a ~ r i i n ~ ~ a h i l w 4 - A A A , le„r,~~n.•a `ndut, , . ... J... ~.., .

~... ~... ~ y

semakin baik daya tahan terhadap aliran listrik. Semakin tinggi kadar lengas berarti semakin tinggi daya hantar listrik, lni disebabkan aliran listriknya melalui butir-butir air yang ada didalam kayunya.

d. Kepadatan (density)

Kepadatan dinyatakan sebagai berat per unit volume. Pengukuran kepadatan ditunjukan untuk mengetahui porositas dan prosentase rongga (void) pada kayu. Kepadatan dan volume sangat bergantung pada kandungan air. Cara menghitung kepadatan kayu dengan membandingkan antara berat kering kayu dengan volume basah. Berat kering kayu dapat diperoleh dengan cara menimbang spesimen kayu yang telah disimpan dalam oven pada suhu 105°C, Selama 24 hingga 48 jam atau hingga berat spesimen kayu tetap.

e. Cacat-cacat Kayu

Cacat kayu yang sering terjadi adalah retak (cracks), mata kayu (knots) dan kemiringan serat (slope of grain). Retak pada