01 Struktur Kayu Karakteristik Kayu Sebagai Bahan Struktur FTPD Teknik Sipil PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

PENDAHULUAN Kompetensi : Mahasiswa mampu merancang Stuktur Rangka Atap Kuda-Kuda Kayu dengan Metode Elastis Pokok Bahasan : 1. Karakteristik Kayu 2. Mendesain Gording 3. mendesain kuda-kuda 4. Gambar Sambungan

Bobot Nilai : UTS = 30% UAS = 25% Absen = 10% Tugas = 35% Total = 100 % Daftar Pustaka: KH Felix Yap, Konstruksi Kayu, 1974 Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 1961 (PKKI 1961), 1961 Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 2000 (PKKI 2000), 2000

KETENTUAN LAIN : Dosen belum datang terlambar 15 menit. (Wakil mahasiswa menghubungi via hp – kosong/isi) Mahasiswa datang terlambat 15 menit, diijinkan ikut kuliah tetapi tidak dapat mengisi daftar absen. Ujian : nyontek atau kerjasama dengan temannya : E. Saat kuliah hp dimatikan. Pakaian : pakai sepatu, baju rapi, celana panjang.

Karakteristik Kayu 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 memberi 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.

Bagian – bagian kayu :

Bagian – bagian kayu : 1. 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 kambium 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 terbentuknya kulit luar yang baru , kulit luar lama yang telah mati terlepas dari pohon.

2. 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. 3. 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.

b. Kayu Teras  Terdiri dari sel – sel yang 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 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.

4. 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 . 5. 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.

6. 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 ukur an 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 dibandingka n 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 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 keperlua – keperluan praktis kayu dapat dianggap Ortotropis , yang artinya mempunyai tiga bidang simetri elastis yang saling tegak lurus , yaitu Longitudinal (aksial), Tangensial , dan Radial. c. Kayu bersifat higroskopis yaitu dapat kehilangann 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.

Bentuk Gambar Arah Tangensial, Radial dan Longitudinal

Sifat Fisis 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. 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 . 3. Cacat kayu   Cacat Kayu dapat mempengaruhi kekuatan kayu, bahkan kayu yang cacat tersebut tidak dapat dipegunakan ubtuk bahan konstruksi. Cacat kayu yang sering kali terjadi adalah retak ( Cracks ), mata kayu ( Knots ), dan kemiringan serat ( slope of grain ). 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.

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. Tekstur ialah ukuan 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 memotog 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.

8. Nilai dekoratif   Nilai dekoratif tergantung dari warna kayunya, pola dan arah serat kayu kilap kayunya serta sifat kayunya terhadap zat pemutih, pengisi, politur dan sebagainya. Kayu yang memiliki dekoratif tinggi biasanya di utamakan 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.

Gambar. Batang Kayu Menerima Gaya Tarik Sejajar Serat 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. Gambar. Batang Kayu Menerima Gaya Tarik Sejajar Serat

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. Gambar. Batang kayu menerima gaya tekan sejajar serat Gambar.Batang kayu yang 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. Gambar .Batang kayu yang menerima gaya geser tegak lurus arah serat

4. Keteguhan Lengkung ( Lentur )   Keteguhan lengkung ( lentur ) adalah kekuatan atau daya tahan kayu terhadap gaya – gaya yang berusaha melengkungkan kayu tersebut. Gambar . Batang kayu yang menerima beban lengkung

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 . Kekuatan, keuletan dan kekerasan 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 tarik atau lekukan.

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.

Sambungan Mekanis 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 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.   2. Penyimpangan arah serat 3. Terbatasnya luas sambungan

4. Memiliki angka penyebaran panas yang rendah. 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. 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.

Jenis – Jenis Sambungan Jenis – jenis sambungan dibedakan menjadi sambungan satu irisan (menyambungkan dua batang kayu), dua irisan ( menyambungkan tiga irisan ) dan seterusnya. Menurut sifat gaya yang bekerja pada sambungan, sambungan dibedakan atas sambungan desak, sambungan tarik dan sambungan momen.

Alat Sambung A. Paku   Alat sambung paku masih sering dijumpai pada struktur atap, lantai, dinding atau struktur rangka rumah. Paku tersedia dalam dua jenis yaitu paku bulat dan paku ulir. Paku bulat kekuatannya lebih rendah dari paku ulir, karena koefisien gesekan paku ulir lebih besar sehingga tahanan cabutnya lebih besar. Paku dipasang dengan cara dipukul. Agar terhindar dari pecahnya kayu, pemasangan paku dapat didahului oleh lubang penuntun.

Tabel . Tebal Kayu yang diperkenanakan untuk beberapa ukuran Paku

B. Baut  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. 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.

(A) (B) Gambar .Geometri sambungan : (A) Sambungan Horizontal dan (B) SambunganVertikal

Gita Puspa Artiani, ST.,MT e-mail : gita_artiani@yahoo.com HP. : 0812 997 8839