pertemuan 4 teknologi bahan bangunan

8/16/2019 Pertemuan 4 Teknologi Bahan Bangunan

1/17

MODUL PERKULIAHAN

TEKNOLOGIBAHANBANGUNANKAYU SEBAGAI BAHANKONSTRUKSI (LANJUTAN)

FakultasProgramStudi

TataMuka

Kod! MK Disusu" Ol!#

Fakultas TeknikPerenanaan !an"esain

Pr#$ra% Stu!i Teknik Si&il $%

MK Ae& Hi!a'atSTT

A&stra't Kom!t!"si

Materi Teknologi Bahan Bangunanberisikan mengenai bahan konstruksi

bangunan, Perencanaan,Pelaksanaan serta penerapannya dibidang Teknik Sipil.

Mahasiswa dapat menjelaskankarakteristik / sifatsifat sifat fisik

dan sifat mekanik bahan konstruksidalam perencanaan, pelaksanaandan pengawasan dalam penerapandalam persoalan persoalan dibidang teknik sipil.

()* *

T!k"ologi Ba#a" Ba"gu"a"Pusat Ba#a" A+ar da" !L!ar"i"g

!cep "idayat,ST,MT http#//www.mercubuana.ac.id


2/17

I. Kayu Sebagai Bahan Konstruksi

I.1 Dasar-Dasar Penggunaan Kayu

Kayu merupakan satu dari beberapa bahan konstruksi yang sudah lama

dikenal masyarakat, didapatkan dari semacam tanaman yang tumbuh di alam dan

dapat diperbaharui secara alami. Faktor-faktor seperti kesederhanaan dalam

pengerjaan, ringan, sesuai dengan lingkungan (environmental compatibility) telah

membuat kayu menjadi bahan konstruksi yang dikenal di bidang konstruksi ringan

(light construction).

Penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi tidak hanya didasari oleh

kekuatannya saja, akan tetapi juga didasari oleh segi keindahannya. Secara alami

kayu memiliki bermacam-macam arna dan bentuk serat, sehingga untuk

bangunan expose material kayu tidak banyak memerlukan perlakuan tambahan.

Pada perkembangan teknik penggunaan kayu struktural perlu diperhatikan sifat-

sifat dan jenis-jenis kayu serta faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu,

sambungan dan alat-alat penyambung serta keaetan kayu.

Keterbatasan penggunaan kayu selama ini terjadi dikarenakan keterbatasan

kayu alami yang lurus dan relati!e panjang sudah jarang didapatkan, serta kayu

dengan tingkat kekuatan yang tinggi sidah semakin berkurang. "leh karena itu,

maka teknologi sambungan dan komposit material sangat penting pada

perancangan struktur kayu.

I.2 Bagian-Bagian Penampang Kayu

Senyaa utama penyusun sel kayu dengan komposisinya adalah selulosa

#$%, hemiselulosa %, lignin %. Sel-sel kayu kemudian secara kelompok

membentuk pembuluh, parenkim dan serat. Pembuluh memiliki bentuk seperti

pipa yang berfungsi untuk saluran air dan 'at hara. Parenkim memiliki bentuk

kotak, berdinding tipis dan berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara hasil

fotosintesis. Serat memiliki bentuk panjang langsing dan berdinding tebal serta berfungsi sebagai penguat pohon.

()* +




3/17

Kelompok-kelompok sel kayu bergabung membentuk bagiananatomi

pohon. Sebatang pohon dipotong melintang akan diperoleh secara kasar

gambaran dan bagian-bagian kayu seperti terlihat pada ambar *.*.

+ kulit luar

kulit dalam

cambium

/ kayu gubal

0 kayu teras

F hati kayu

jari-jari kayu

ambar *.* Pototngan melintang pohon kayu

agian luar kayu disebut kulit (bark ) merupakan lapisan yang padat dan

cukup kasar, bagian kulit yang paling luar sudah mati dan berfungsi sebagai

pelindung kayu terhadap serangan dari luar (iklim, serangan serangga, dan jamur).

Sedangkan kulit bagian dalam bersifat hidup dan tipis yang berfungsi sebagai

jalan 'at yang mengandung gi'i dari akar ke daun.

/isebelah dalam lapisan kambium terdapat bagian kayu lunak yang

berarna keputih-putihan disebut kayu gubal ( sapwood ), bagian ini merupakan

kayu muda yang terdiri dari sel-sel yang masih hidup, berfungsi sebagai pengantar

'at-'at makanan dari akar menuju daun dan juga sebagai tempat penyimpanan

bahan makanan, mempunyai ketebalan 1 & cm sampai *$ cm.

Selanjutnya di sebelah dalam dari lapisan kayu gubal terdapat bagian kayu yang arnanya

lebih gelap disebut dengan kayu teras (heartwood ), berfungsi sebagai penguat pohon

karena memiliki dinding sel yang lebih tebal dan kuat.

Pada bagian ini tidak terdapat 'at-'at makanan, sehingga jika dipakai sebagai bahan

konstruksi akan aet.

()* ,




4/17

Pertumbuhan sel-sel kayu disertai dengan munculnya struktur seperti cincin yang disebut dengan

cincin tahunan (annual ring ) yang dapat memperkirakan umur dari pohon kayu. Pohon

kayu yang mengalami pertumbuhan cepat akan memiliki cincin tahunan yang lebih besar bila

dibandingkan dengan pohon kayu yang memiliki pertumbuhan lambat. Pada bagian tengah

batang ada inti ( pith) yang dikelilingi oleh sejumlah cincin tahunan.

I.3 Sifat-Sifat Kayu

Kayu merupakan bahan alam yang tidak homogen. Ketidakhomogenan ini disebabkan oleh

pola pertumbuhan batang dan kondisi lingkungan pertumbuhan yang sering tidak sama.

"leh karena itu , sifat-sifat fisik dan sifat-sifat mekanik pada arah longitudinal, radial dan

tangensial tidak sama. Kekuatan kayu pada arah longitudinal (2) lebih besar

dibandingkan dengan arah radial (3) ataupun tangensial (4) dan angka kembang susut

pada arah longitudinal lebih kecil dari

pada arah radial maupun arah tangensial.

ambar *.& +rah longitudinal, radian dan tangensial pohon kayu

), Sifat-sifat f isik kayu

a. Kanungan air

Kayu merupakan material higroskopis, artinya kayu memiliki kaitan yang

()* -




5/17

sangat erat dengan air baik berupa cairan maupun uap. Kemampuan menyerap

dan melepaskan air sangat tergantung dari kondisi lingkungan seperti temperatur

dan kelembaban udara.

Kandungan air yang terdapat pada sebuah pohon kayu sangatlah ber!ariasi,

tergantung pada jenis spesiesnya. /alam satu spesies yang sama terjadi pula perbedaan kandungan air yang disebabkan oleh umur, ukuran pohon dan lokasi

penanamannya. Pada bagian batang sebuah kayu terjadi perbedaan kandungan air,

kandungan air pada kayu gubal lebih banyak dari pada kayu teras.

+ir yang terdapat pada batang kayu tersimpan dalam dua bentuk, yaitu air

bebas ( free water ) yang terletak di antara sel-sel kayu dan air ikat (bound water )

yang terletak pada dinding sel. Selama air bebas masih ada, maka dinding sel

kayu akan tetap jenuh. +ir bebas merupakan air pertama yang akan berkurangseiring dengan proses pengeringan, pengeringan selanjutnya akan mengurangi air

ikat pada dinding sel.

Ketika batang kayu mulia diolah (ditebang dan dibentuk), kandungan air

pada batang berkisar antara 5$% hingga 6$$%. Kandungan air ini dinamakan

kanungan air segar. Setelah kayu ditebang dan mulai dibentuk atau diolah,

kandungan air mulai bergerak keluar. Suatu kondisi dimana air bebas yang

terletak antara sel-sel sudah habis, sedangkan air ikat pada dinding sel masih

jenuh dinamakan titik !enuh serat ( fibre saturation point ). Kandungan air pada

saat titik jenuh serat berkisar antara % sampai 6$% bergantung pada jenis kayu

itu sendiri.

Ketika batang kayu mulia diolah (ditebang dan dibentuk), kandungan air

pada batang berkisar antara 5$% hingga 6$$%. Kandungan air ini dinamakan

kanungan air segar. Setelah kayu ditebang dan mulai dibentuk atau diolah,

kandungan air mulai bergerak keluar. Suatu kondisi dimana air bebas yang

terletak antara sel-sel sudah habis, sedangkan air ikat pada dinding sel masih

jenuh dinamakan titik !enuh serat ( fibre saturation point ). Kandungan air pada

()* .




6/17

saat titik jenuh serat berkisar antara % sampai 6$% bergantung pada jenis kayu

itu sendiri.

Kondisi kandungan air pada kayu yang tetap ini disebut kaar air seimbang

(equilibrium moisture content ) berkisar antara *&% sampai *7%.

b. Kepaatan an berat !enis

Kepadatan atau berat unit sebuah kayu dinyatakan sebagai berat per unit

!olume. 8al ini ditunjukkan untuk mengetahui porositas atau prosentase

rongga!oid. Kepadatan dan !olume sangat bergantung pada kandungan air.

Kepadatan akan kecil pada inti kayu bagian dasar dan akan meningkat tajam ke

arah luar penampang (cross section) dan meningkat secara perlahan ke arah

ketinggian.

Kepadatan suatu jenis kayu dapat dihitung dengan cara membandingkan

antara berat kering kayu dengan !olume basah. erat kering kayu dapat diperoleh

dengan cara menyimpan specimen kayu dalam o!en pada suhu *$#o selama &5

jam atau hingga berat specimen kayu tetap. erat jenis adalah perbandingan

antara kepadatan kayu dengan kepadatan air pada !olume yang sama.

Kayu terdiri dari bagian padatsel kayu, air dan udara. 9olume adalah

jumlah dari !olume bagian padat, !olume air dan !olume udara. Ketika kayu

dimasukkan ke dalam o!en atau dikeringkan, maka !olume yang tetap tinggal

adalah !olume bagian padat dan !olume udara saja, sedangkan airnya sudah

menguaphilang.

c. "acat kayu

Kerusakan atau cacat pada kayu dapat mengurangi kekuatan dan bahkan

kayu yang cacat tersebut tidak dipakai sebagai bahan konstruksi. acat kayu yang

sering terjadi adalah mata kayu, retakbelah, pecah, pingul, serat miring, gubal,

lubang serangga, serta lapuk dan hati rapuh.

#ata kayu sering terdapat pada batang kayu yang merupakan bekas

cabang kayu yang patah. Pada daerah mata kayu terjadi pembengkokkan arah

serat, sehingga kekuatan kayu menjadi berkurang

()* /




7/17

:enurut /esch dan /inoodie (*;


8/17

+pabila batang kayu ditarik dengan beban tarik tertentu, maka panjang batang kayu

akan bertambah. 3egangan didefinisikan sebagai nilai banding antara pertambahan

panjang dengan panjang batang aal. =ntuk regangan yang kecil biasanya terjadi secara

linier-elastik, sedangkan untuk nilai regangan yang besar terjadi secara nonlinier-nonelastik .

b. Kuat tekan se!e!ar serat

atang yang mengalami gaya tekan dijumpai pada konstruksi kuda-kuda dan elemen kolom

pada portal. Kuat tekan dapat diperoleh dengan cara membagi besar gaya tekan dengan luas

tampang batang. :enurut Koebler (*;


9/17

(MOR)@lt

M . y

l

AAA (*.*)

()* 2




10/17

. Kuat geser se!a!ar serat

Pada batang yang mengalami beban bending momen seringkali disertai dengan gaya

geser. Kekuatan geser kayu akan didukung oleh 'at lignin, oleh karena itu kuat geser

kayu merupakan sifat mekanik kayu yang paling lemah disbanding dengan sifat mekanik

lainnya. Kayu memiliki kuat geser sejajar serat yang lebih kecil dibandingkan dengan kuat

geser tegak lurus serat. acat kayu seperti retak atau mata kayu akan sangat mempengaruhi

kuat geser kayu.

e. Perilaku terhaap temperatur tinggi

Sebagian kayu tersusun atas selulosa, lignin dan hemiselulosa yang kesemuanya itu

merupakan senyaa yang terbentuk dari unsur arbon, 8idrogen dan "ksigen.

=nsur-unsur ini (arbon, 8idrogen dan "ksigen) mudah terbakarKayu

digolongkan sebagai material yang mudah terbakar apabila ada peningkatan temperatur

ruangan yang berlebihan. "leh karena itu, kayu digolongkan sebagai material yangmudah terbakar (combustible material ).

Perilaku struktur kayu dalam merespon api berbeda dengan bahan struktur lainnya

seperti beton atau baja. Ketika api sudah cukup untuk membakar kayu bagian luar, maka

kayu bagian luar akan terbakar dan berubah menjadi arang. Baktu yang dibutuhkan oleh

api untuk membakar kayu bagian luar sangat tergantung dari kadar air kayu aal,

dimensi batang kayu, ketersediaan oksigen dan temperatur api itu sendiri. "leh karena

rendahnya angka penyebaran panas (thermal conductivity) kayu dan air yang ada dalam

kayu, maka untuk temperatur yang kecil dibutuhkan aktu yang lama agar api dapat

membakar bagian dalam kayu.

8emiselulosa pada kayu "ak mulai mengalam pyrolisis

(penguraianperubahan material akibat temperatur) pada temperature *#$o sampai

*


11/17

+kibat yang lebih jauh dari proses terbakarnya kayu pada bidang struktur adalah

terjadinya perubahan sifat-sifat fisik dan mekanik dari kayu itu sendiri. Penurunan

kekuatan kayu akibat terjadinya peningkatan temperatur tidak terjadi secara linier

melainkan cendrung berbentuk lengkung. Perilaku ini disebabkan oleh kehadiran arang

(sisa material kayu yang terbakar) yang berfungsi sebagai pelindung kayu bagian dalam,

sehingga struktur terhindar dari keruntuhan seketika (brittle collapse).

I.& Persyaratan Kayu Struktural

erdasarkan SCD-$5-*;


12/17

harus dilakukan dengan mengikuti standar pemilahan mekanis yang baku.

erdasarkan modulus elastisitas lentur yang diperoleh secara mekanis, kuat acuan

lainnya dapat diambil sesuai 4abel *.*. Kuat acuan yang berbeda dengan tabel

dapat digunakan apabila ada pembuktian secara eksperimental yang mengikuti

standar-standar eksperimen yang baku. Cilai acuan pada tabel dengan satuan

:ega Pascal (:Pa), berdasarkan pemilahan secara mekanis.4abel *.* Kuat acuan kayu (:Pa) berdasarkan pemilahan secara mekanis

Kode:utu

:odulus0lastitas

Eentur

"w

KuatEentur

#b

Kuat4arik

Sejajar

Serat #t

Kuat4ekan

Sejajar

Serat #c$$

Kuat 4ekan4egak Eurus Serat #c F

Kuateser

#v

0&>00&50&6

0&&0&*0&$0*;0*<0*70*>0*#0*50*60*&0**

0*$0;0<07

&>$$$$$$&5$$$&6$$$

&&$$$&*$$$&$$$$*;$$$*$$$*#$$$*5$$$*6$$$*&$$$**$$$

*$$$$;$$$7>5>*

#*&;

>#>6>$#7

#5#*5<5#5&6;6>666$&7&5&*

*<*#*&;

#5#6#&#$

5575#565*5$6;6>6#666*&;

&<&>&5&&

&5&6&&&*

&$*;*<*7*>*#*5*6*&*****$

;<7>

>,;>,<>,7>,#

>,5>,&>,*#,;#,7#,>#,5#,6#,*#,$5,<5,7

5,#5,65,&5,*

2. Kuat acuan kayu berasarkan pemilahan secara )isual

Pemilahan secara !isual harus mengikuti standar pemilahan secara !isual

yang baku. +pabila pemeriksaan !isual 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 % pada kondisi basah (berat dan !olume diukur pada kondisi basah,

tetapi kadar airnya lebih kecil dari 6$%), dihitung dengan mengikuti prosedur

baku. unakan satuan kgm6 untuk %.


13/17

b. Kadar air m% (mG6$) diukur dengan prosedur baku.

c. 8itung berat jenis pada m% (&m) dengan rumus ?

&m %H*$$$(*Im*$$)J AAAAAAAAAAAAAAAAAA. *.&a)

d. 8itung berat jenis dasar (&b) dengan rumus ?

&b &m(*I$,&>#a&m), dengan a ' (6$-m)6$ AAAAAAAAA *.&b)

e. 8itung berat jenis pada kadar air *#% (&()) dengan rumus ?

&() &b(*-$,*#;&b) AAAAAAAAAAAAAAA.AAAA *.&c)

f. 8itung estimasi kuat acuan kayu dengan rumus-rumus pada 4abel *.&, dengan

& adalah &().

4abel *.& 0stimasi kuat acuan berdasarkan atas berat jenis pada kadar air *#%

=ntuk kayu berserat lurus tanpa cacat

Kuat (cuan $umus *stimasi

:odulus elastisitas lentur, " w (:Pa)

Eentur, # b (kPa)

4arik sejajar serat, # t dan tekan sejajar serat, # c (kPa)

eser sejajar serat, # v (kPa)

4ekan tegak lurus serat, # c* (kPa)

*>#$$&$,7

*7*6$&*,*6

7>$$&$,$&&,$;

& adalah berat jenis kayu pada kadar air *#%

=ntuk kayu dengan serat tidak lurus danatau mempunyai cacat kayu,

estimasi nilai acuan yang dihitung dengan rumus-rumus pada 4abel *.&, harus

direduksi dengan mengikuti ketentuan pada SCD $6-6#&7-*;;5 =/ >;*.**

tentang :utu Kayu angunanL, yaitu dengan mengalikan nilai acuan pada 4abel

*.& dengan nilai rasio kekuatan yang ada pada 4abel *.6 yang bergantung pada

kelas mutu kayu. Kelas mutu kayu ditetapkan dengan mengacu pada 4abel *.5.

4abel *.6 Cilai rasio kekuatan

Kelas mutu $asio kekuatan

+

$,6$,#$

4abel *.5 acat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu


14/17

#acam cacat Kelas mutu ( Kelas mutu B Kelas mutu "

:ata kayu ?4erletak dimuka lebar

4erletak dimuka sempit

3etak

Pingul

+rah serat

ubal

Eubang

serangga

acat lain(lapuk, hatirapuh, retakmelintang)

*> lebar kayu

*< lebar kayu

*> tebal kayu

**$ tebal ataulebar kayu

* ? *6

/iperkenankan

/iperkenankanasal terpencar,serangga sudahmati

4idak

diperkenankan

M lebar kayu

*> lebar kayu

*# tebal kayu

*> tebal ataulebar kayu

* ? ;

/iperkenankan

/iperkenankanasal terpencar,serangga sudahmati

4idak

diperkenankan

N lebar kayu

M lebar kayu

N tebal kayu

M tebal atau lebar kayu

* ? >

/iperkenankan

/iperkenankan asalterpencar, seranggasudah mati

4idak diperkenankan

I.+ Pembebanan Paa Struktur Kayu

eban nominal adalah beban yang ditentukan di dalam PedomanPerencanaan Pembebanan untuk 3umah dan edung, SKD-*.6.#6.*;


15/17

Beban angin ,W , beban angin termasuk dengan memperhitungkan bentuk

aerodinamika bangunan dan peninjauan terhadap pengaruh angin topan, puyuh,

dan tornado, bila diperlukan.

Beban gempa , E , beban gempa yang ditentukan menurut SCD $6-*7&>-*; - , $,#( -a atau . ) AAAAAAAAAAAA &)

*,& + I *,>( -a atau . ) I ($,# - atau $,)

Pengecualian ? faktor beban untuk - di dalam kombinasi beban persamaan 6), 5)

dan #) harus sama dengan *,$ untuk garasi parkir, daerah yang digunakan untuk

pertemuan umum, dan semua daerah dimana beban hidup lebih besar dari pada #

kPa.

Setiap keadaan batas yang rele!an harus ditinjau, termasuk kasus-kasus

dimana sebagian beban didalam kombinasi pembebanan bernilai sama dengan nol.

Pengaruh kondisi pembebanan yang tak seimbang harus ditinjau sesuai dengan

ketentuan didalam tata cara pembebanan gedung yang berlaku.

3. Beban lain

Pengaruh struktural akibat beban-beban lainnya, termasuk tetapi tidak

terbatas pada berat dan tekanan lateral tanah, pengaruh temperatur, susut dan

kelembaban, rangkak dan beda penurunan tanah harus ditinjau didalam

perencanaan.

Pengaruh strukutral akibat beban yang ditimbulkan oleh fluida ( # ), tanah

(1 ), genangan air ( ! ) dan temperatur (2 ) harus ditinjau dalam perencanaan dengan

menggunakan faktor beban ? *,6 # O *,>1 O *,& ! O dan *,&2 .

&. Beban yang berla.anan


16/17

+pabila pengaruh suatu beban saling berlaanan didalam komponen

struktur atau sambungannya, maka harus ditinjau gaya aksial, geser dan momen

yang mungkin berbalik arah.

'. Pembebanan !angka pan!ang

+nalsis yang dilakukan pada struktur dan komponen struktur yangmengalami deformasi akibat rangkak pada saat memikul beban kerja, harus

memperhitungkan terjadinya tambahan deformasi akibat rangkak dalam masa

layannya apabila deformasi tersebut mempengaruhi tahanan atau kemampuan

layannya.


17/17

Daftar Pustaka

$. Struktur kayu,M%layati ST,MT

&. Smith ' !ndres, (Material of )onstruktion*, +th edition, $-+.

. aryanto, rs. Pengetahuan Teknik Bangunan, 0ineka )ipta. $+

T!k"ologi Ba#a" Ba"gu"a" Pusat Ba#a" A+ar da" !L!ar"i"g !cep "idayat,ST,MT http#//www.mercubuana.ac.id

pertemuan 4 teknologi bahan bangunan

Documents