MATERIAL KAYU
Umum
Kayu adalah bahan lignoselulosa yang dihasilkan oleh tumbuhan berkayu yang mempunyai tinggi minimal 7 m (pohon). Kayu adalah Material alam yang dapat diperbaharui, dengan mengelola hutan dengan baik. Material struktur ini memiliki berat jenis yang ringan dan proses pengerjaannya dilakukan dengan alat sederhana. Kayu merupakan bahan alam yang dapat terurai secara sempurna (digunakan secara menyeluruh) sehingga tidak ada istilah limbah pada kayu.
Anatomi Kayu
Senyawa utama penyusun kayu adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin dengan komposisi kira-kira 50% selulosa, 25% hemiselulosa, dan 25% lignin. Secara umum anatomi kayu terdiri dari kulit, kambium, cinicin tahun, kayu gubal, kayu teras, dan inti kayu.
Gambar Anatomi Kayu
Keterangan : A : Kambium
B : Kulit dalam
C : Kulit luar
D : Kayu gubal/sapwood
E : Kayu teras/heartwood
F : Hati/galih
G : Jari-jari kayu
Kulit luar: Bagian yang terluar. Kulit bertugas sebagai pelindung bagian dalam kayu dari pengaruh-pengaruh iklim, serangan serangga dan jamur atau secara mekanis.
Kambium : Jaringan yang berupa lapisan tipis dan bening, yang melingkar pohon. Tugas kambium ke arah luar membentuk kulit yang baru dan ke dalam membentuk kayu
Kayu gubal : Bagian kayu yang terdiri dari sel-sel yang masih hidup, masih berfungsi. Oleh karena itu tugas kayu gubal ini ialah menyalurkan bahan makanan dari daun ke bagian-bagian pohon yang lain.
Kayu teras : Bagian yang terdiri dari sel-sel yang sudah tua atau mati. Kayu teras ini asalnya dari kayu gubal yang makin tua lalu mati, sehingga tidak berfungsi Kayu teras ini hanya sebagai pengokoh tumbuhnya pohon saja. Kayu teras lebih awet dan pada umumnya warna kayu lebih tua daripada kayu gubalnya.
Hati : Merupakan bagian kayu yang berada di pusat pohon. Hati ini asalnya dari kayu awal yaitu kayu yang pertama-tama dibentuk oleh kambium dan bersifat rapuh berupa jaringan gabus.
Pori-pori : sebenarnya pori-pori adalah sel-sel pembuluh kayu yang terpotong, sehingga memberi kesan lobang-lobang kecil (pori-pori). Ukuran besarnya pori-pori ini untuk tiap-tiap jenis kayu berbeda-beda.
Lingkaran tahun/tumbuh : kondisi pertumbuhan pohon ditentukan oleh lingkungan tumbuh, yaitu iklim. Mutu kayu dipengaruhi oleh tebalnya lingkaran tahun, semakin tipis gelang tahun semakin kuat karena dinding sel relative tebal
Sifat-Sifat Fisik Kayu
Sifat fisik kayu adalah perilaku fisika kayu sebagai tanggapan terhadap perubahan kondisi atmosfir atau udara sekitarnya. Sifat fisik kayu secara umum adalah sebagai berikut :
1.Berat jenis dan kerapatan
Berat kayu tergantung kadar lengasnya/kadar air, oleh karena itu sulit mengatakan berat jenis kayu, lebih tepat dipakai kerapatan kayu.
Semakin besar kerapatannya semakin kuat kayunya dan kekerasanya, hal ini menunjukan jumlah sel yang mampu yang mampu mendukung beban.
2.Pengaruh temperature
Kayu merupakan material yang tersusun atas selulosa, lignin dan hemiselulosa yang semuanya terbentuk dari unsur karbon, hidrogen dan oksigen. Semua unsur ini mudah terbakar apabila ada peningkatan temperatur ruangan yang berlebihan. Waktu yang diperlukan temperatur untuk membakar kayu tergantung dari kadar air, dimensi kayu, dan kandungan oksigen.
Kayu terbakar mengalami pyrolisis mulai pada suhu 150C-180C
a. Pyrolisis selulosa pada suhu 280C-350C
b. Pyrolisis lignin mulai pada suhu 350C-400C
c. Pyrolisis hemiselulosa pada suhu 450C-500C
Struktur kayu yg mengalami peningkatan suhu akan mengalami penurunan kekuatan
3.Higroskopis
Kayu mempunyai sifat sangat peka terhadap air dan tidak pernah lepas dari pengaruh air diudara. Sifat ini dipengaruhi oleh kadar lengas atau kadar air yang menyebabkan mengembang dan menyusutnya kayu.
4.Kadar air
Kadar air adalah nilai yang menunjukan banyaknya kandungan air yang ada dalam kayu. untuk menggunakan kayu sebagai bahan, baik untuk perabot maupun bangunan, harus banyak diperhitungkan faktor penyusutan. Kayu akan melepas atau mengisap air dari udara disekelilingya, sampai banyaknya air dalam kayu seimbang dengan kadar air udara disekelilingnya, sehingga kadar air kesetimbangan dalam kayu tergantung dari kelembaban udara.
Air yang terkandung dalam kayu dibedakan menjadi dua yaitu:
a. Air bebas, merupakan yang terdapat dalam rongga sel dan ruang antar sel
b. Air terikat, adalah air yang terikat secara kapiler dalam diding sel
Bila kayu mongering, air bebas akan keluar terlebih dahulu kemudian baru diikuti oleh air terikat. Apabila air bebas yang terkandung dalam kayu sudah keluar, kayu berada dalam keadaan titik jenuh serat atau fiber saturation point, besarnya sekitar 30% untuk semua jenis kayu. Kayu yang kadar airnya rendah lebih kuat dibandingkan kayu dengan kadar airnya masih tinggi.
a.kadar air dari pohon hidup/baru ditebang
b.kadar air dengan air bebas dan air terikat
c.kadar air yang mencapai titik jenuh serat (30%)
d.kayu yang “kering udara” kadar air mencapai antara 0% dan 30%
e.Kayu yang “kering tanur” kadar air mencapai 0%
5.Anisotropik kayu
Anisotropic kayu adalah sifat kayu yang mempunyai perilaku dan tanggapan beban yang berbeda menurut arah yang berbeda. Sifat anisotropic kayu dibedakan menjadi tiga, yaitu :
a. Arah longitudinal/axial atau sejajar sumbu pohon.
b. Arah radial atau sejajar dengan arah jari-jari.
c. Arah Tangensial atau tegak lurus jari-jari.
Pada ketiga arah dan bidang ini kayu memiliki perilaku fisik, mekanika, pengembangan dan penyusutan yang berbeda. Sehingga harus menyebutkan arah atau bidang mana yang ditinjau.
R : arah radial
T : arah tangensial
L : arah longitudinal/axial
6.Kembang Susut
Kayu akan mengembang apabila kadar lengasnya bertambah dan menyusut bila kadar lengasnya berkurang.
Besar kecilnya pengembangan dan penyusutan kayu dipengaruhi oleh :
a. arah longitudinal < radial < tangensial
b. arah longitudinal = 0,1 s/d 0,3%
c. Arah radial = 2 s/d 8%
d. Arah tangensial = 4 s/d 14%
e. Volumetric = 7 s/d 21%
Susut kayu menyebabkan berbagai cacat kayu seperti:
• Pecah-pecah pada permukaan kayu
• Melengkung pada proses pengeringan
7.Sifat listrik
Kayu dapat sebagai bahan penyekat listrik yang baik. Daya hantar listrik ini tergantung kadar lengas kayu. Semakin tinggi kadar lengasnya semakin besar daya hantar listriknya.
Sifat-Sifat Mekanika Kayu
Sifat mekanika kayu adalah sifat kayu terhadap beban luar yang mengenainya. Sifat mekanika dari kayu memiliki nilai yang berbeda untuk nilai beban yang sama tergantung dari arah serat yang dikenai beban. Untuk perhitungan selanjutnya hanya dibedakan dua buah sumbu saja yaitu gaya sejajar serat dan gaya tegak lurus serat karena sifat mekanika kearah tangensial dan radial yang hampir sama.
Sifat-sifat mekanik kayu antara lain :
a.Kuat tekan // serat: untuk menetukan beban yang dapat dipikul kolom pendek.
b.Kuat ┴ serat: untuk rancangan sambungan-sambungan antara kayu dalam bangunan dan balok gelagar
Gambar contoh pengujian Kuat tekan ┴ serat pada kayu
c.Kuat tarik // serat: untuk batang-batang yang menerima tarikan
Gambar contoh pengujian Kuat tarik // serat pada kayu
d.Kuat geser // serat: untuk menentukan kapasitas beban yang dapat dipikul balok
Gambar contoh pengujian Kuat geser // serat pada kayu
e.Keuletan: ukuran banyaknya kerja yang dikeluarkan untuk memecahkan contoh uji dengan pukulan/impact
f.Kekenyalan: diukur dengan banyak energi yang diserap apabila sepotong kayu dibengkokan dalam kisaran elastisitasnya.
g.Kekerasan: berhubungan dengan ketahanan terhadap aus seperti pada lantai
h.MOE: ukuran ketahan pembekokan, yaitu berhubungan langsung dengan kekakuan gelagar dan faktor untuk kekuatan kolom.
i.MOR: menentukan beban yang dapat dipikul balok.
Dari sifat-sifat mekanik inilah yang kemudian menentukan besarnya kekuatan kayu itu sendiri. Dilihat dari arah beban yang mempengaruhinya, maka secara mekanik sifat dari kayu ditinjau dari segi kekuatannya untuk nilai pembebanan yang sama adalah:
a.Kayu lebih kuat menahan gaya tarik sejajar serat dari pada tegak lurus serat (σ tarik // > σ tarik ┴)
b.Kayu lebih kuat menahan tarikan dari pada desakan (σ tarik // > σ desak //)
c.Kayu lebih kuat menahan desakan searah serat daripada tegak lurus serat (σ desak // > σ desak ┴)
d.Kayu lebih kuat mendukung gaya geser tegak lurus arah serat daripada menurut arah serat (kuat geser ┴ serat > kuatgeser// serat)
Modulus Elatisitas Kayu
Modulus elastisitas kayu berbeda dengan modulus elastisitas pada baja, karena batas kenyal yang dimiliki kayu tidak begitu jelas, hanya diagram σ/ ε yang didapat pada bagian yang lurus sebelum membengkok dan titik pertemuan ini merupakan batas proposional yang akhirnya dianggap sebagai batas kenyal. Batas tegangan proposional untuk kayu umumnya 75% dari tegangan patah.
Diagram Untuk Menentukan Nilai Tegangan Elastisitas Pada Kayu
Kayu adalah bahan lignoselulosa yang dihasilkan oleh tumbuhan berkayu yang mempunyai tinggi minimal 7 m (pohon). Kayu adalah Material alam yang dapat diperbaharui, dengan mengelola hutan dengan baik. Material struktur ini memiliki berat jenis yang ringan dan proses pengerjaannya dilakukan dengan alat sederhana. Kayu merupakan bahan alam yang dapat terurai secara sempurna (digunakan secara menyeluruh) sehingga tidak ada istilah limbah pada kayu.
Anatomi Kayu
Senyawa utama penyusun kayu adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin dengan komposisi kira-kira 50% selulosa, 25% hemiselulosa, dan 25% lignin. Secara umum anatomi kayu terdiri dari kulit, kambium, cinicin tahun, kayu gubal, kayu teras, dan inti kayu.
Gambar Anatomi Kayu
Keterangan : A : Kambium
B : Kulit dalam
C : Kulit luar
D : Kayu gubal/sapwood
E : Kayu teras/heartwood
F : Hati/galih
G : Jari-jari kayu
Kulit luar: Bagian yang terluar. Kulit bertugas sebagai pelindung bagian dalam kayu dari pengaruh-pengaruh iklim, serangan serangga dan jamur atau secara mekanis.
Kambium : Jaringan yang berupa lapisan tipis dan bening, yang melingkar pohon. Tugas kambium ke arah luar membentuk kulit yang baru dan ke dalam membentuk kayu
Kayu gubal : Bagian kayu yang terdiri dari sel-sel yang masih hidup, masih berfungsi. Oleh karena itu tugas kayu gubal ini ialah menyalurkan bahan makanan dari daun ke bagian-bagian pohon yang lain.
Kayu teras : Bagian yang terdiri dari sel-sel yang sudah tua atau mati. Kayu teras ini asalnya dari kayu gubal yang makin tua lalu mati, sehingga tidak berfungsi Kayu teras ini hanya sebagai pengokoh tumbuhnya pohon saja. Kayu teras lebih awet dan pada umumnya warna kayu lebih tua daripada kayu gubalnya.
Hati : Merupakan bagian kayu yang berada di pusat pohon. Hati ini asalnya dari kayu awal yaitu kayu yang pertama-tama dibentuk oleh kambium dan bersifat rapuh berupa jaringan gabus.
Pori-pori : sebenarnya pori-pori adalah sel-sel pembuluh kayu yang terpotong, sehingga memberi kesan lobang-lobang kecil (pori-pori). Ukuran besarnya pori-pori ini untuk tiap-tiap jenis kayu berbeda-beda.
Lingkaran tahun/tumbuh : kondisi pertumbuhan pohon ditentukan oleh lingkungan tumbuh, yaitu iklim. Mutu kayu dipengaruhi oleh tebalnya lingkaran tahun, semakin tipis gelang tahun semakin kuat karena dinding sel relative tebal
Sifat-Sifat Fisik Kayu
Sifat fisik kayu adalah perilaku fisika kayu sebagai tanggapan terhadap perubahan kondisi atmosfir atau udara sekitarnya. Sifat fisik kayu secara umum adalah sebagai berikut :
1.Berat jenis dan kerapatan
Berat kayu tergantung kadar lengasnya/kadar air, oleh karena itu sulit mengatakan berat jenis kayu, lebih tepat dipakai kerapatan kayu.
Semakin besar kerapatannya semakin kuat kayunya dan kekerasanya, hal ini menunjukan jumlah sel yang mampu yang mampu mendukung beban.
2.Pengaruh temperature
Kayu merupakan material yang tersusun atas selulosa, lignin dan hemiselulosa yang semuanya terbentuk dari unsur karbon, hidrogen dan oksigen. Semua unsur ini mudah terbakar apabila ada peningkatan temperatur ruangan yang berlebihan. Waktu yang diperlukan temperatur untuk membakar kayu tergantung dari kadar air, dimensi kayu, dan kandungan oksigen.
Kayu terbakar mengalami pyrolisis mulai pada suhu 150C-180C
a. Pyrolisis selulosa pada suhu 280C-350C
b. Pyrolisis lignin mulai pada suhu 350C-400C
c. Pyrolisis hemiselulosa pada suhu 450C-500C
Struktur kayu yg mengalami peningkatan suhu akan mengalami penurunan kekuatan
3.Higroskopis
Kayu mempunyai sifat sangat peka terhadap air dan tidak pernah lepas dari pengaruh air diudara. Sifat ini dipengaruhi oleh kadar lengas atau kadar air yang menyebabkan mengembang dan menyusutnya kayu.
4.Kadar air
Kadar air adalah nilai yang menunjukan banyaknya kandungan air yang ada dalam kayu. untuk menggunakan kayu sebagai bahan, baik untuk perabot maupun bangunan, harus banyak diperhitungkan faktor penyusutan. Kayu akan melepas atau mengisap air dari udara disekelilingya, sampai banyaknya air dalam kayu seimbang dengan kadar air udara disekelilingnya, sehingga kadar air kesetimbangan dalam kayu tergantung dari kelembaban udara.
Air yang terkandung dalam kayu dibedakan menjadi dua yaitu:
a. Air bebas, merupakan yang terdapat dalam rongga sel dan ruang antar sel
b. Air terikat, adalah air yang terikat secara kapiler dalam diding sel
Bila kayu mongering, air bebas akan keluar terlebih dahulu kemudian baru diikuti oleh air terikat. Apabila air bebas yang terkandung dalam kayu sudah keluar, kayu berada dalam keadaan titik jenuh serat atau fiber saturation point, besarnya sekitar 30% untuk semua jenis kayu. Kayu yang kadar airnya rendah lebih kuat dibandingkan kayu dengan kadar airnya masih tinggi.
a.kadar air dari pohon hidup/baru ditebang
b.kadar air dengan air bebas dan air terikat
c.kadar air yang mencapai titik jenuh serat (30%)
d.kayu yang “kering udara” kadar air mencapai antara 0% dan 30%
e.Kayu yang “kering tanur” kadar air mencapai 0%
5.Anisotropik kayu
Anisotropic kayu adalah sifat kayu yang mempunyai perilaku dan tanggapan beban yang berbeda menurut arah yang berbeda. Sifat anisotropic kayu dibedakan menjadi tiga, yaitu :
a. Arah longitudinal/axial atau sejajar sumbu pohon.
b. Arah radial atau sejajar dengan arah jari-jari.
c. Arah Tangensial atau tegak lurus jari-jari.
Pada ketiga arah dan bidang ini kayu memiliki perilaku fisik, mekanika, pengembangan dan penyusutan yang berbeda. Sehingga harus menyebutkan arah atau bidang mana yang ditinjau.
R : arah radial
T : arah tangensial
L : arah longitudinal/axial
6.Kembang Susut
Kayu akan mengembang apabila kadar lengasnya bertambah dan menyusut bila kadar lengasnya berkurang.
Besar kecilnya pengembangan dan penyusutan kayu dipengaruhi oleh :
a. arah longitudinal < radial < tangensial
b. arah longitudinal = 0,1 s/d 0,3%
c. Arah radial = 2 s/d 8%
d. Arah tangensial = 4 s/d 14%
e. Volumetric = 7 s/d 21%
Susut kayu menyebabkan berbagai cacat kayu seperti:
• Pecah-pecah pada permukaan kayu
• Melengkung pada proses pengeringan
7.Sifat listrik
Kayu dapat sebagai bahan penyekat listrik yang baik. Daya hantar listrik ini tergantung kadar lengas kayu. Semakin tinggi kadar lengasnya semakin besar daya hantar listriknya.
Sifat-Sifat Mekanika Kayu
Sifat mekanika kayu adalah sifat kayu terhadap beban luar yang mengenainya. Sifat mekanika dari kayu memiliki nilai yang berbeda untuk nilai beban yang sama tergantung dari arah serat yang dikenai beban. Untuk perhitungan selanjutnya hanya dibedakan dua buah sumbu saja yaitu gaya sejajar serat dan gaya tegak lurus serat karena sifat mekanika kearah tangensial dan radial yang hampir sama.
Sifat-sifat mekanik kayu antara lain :
a.Kuat tekan // serat: untuk menetukan beban yang dapat dipikul kolom pendek.
b.Kuat ┴ serat: untuk rancangan sambungan-sambungan antara kayu dalam bangunan dan balok gelagar
Gambar contoh pengujian Kuat tekan ┴ serat pada kayu
c.Kuat tarik // serat: untuk batang-batang yang menerima tarikan
Gambar contoh pengujian Kuat tarik // serat pada kayu
d.Kuat geser // serat: untuk menentukan kapasitas beban yang dapat dipikul balok
Gambar contoh pengujian Kuat geser // serat pada kayu
e.Keuletan: ukuran banyaknya kerja yang dikeluarkan untuk memecahkan contoh uji dengan pukulan/impact
f.Kekenyalan: diukur dengan banyak energi yang diserap apabila sepotong kayu dibengkokan dalam kisaran elastisitasnya.
g.Kekerasan: berhubungan dengan ketahanan terhadap aus seperti pada lantai
h.MOE: ukuran ketahan pembekokan, yaitu berhubungan langsung dengan kekakuan gelagar dan faktor untuk kekuatan kolom.
i.MOR: menentukan beban yang dapat dipikul balok.
Dari sifat-sifat mekanik inilah yang kemudian menentukan besarnya kekuatan kayu itu sendiri. Dilihat dari arah beban yang mempengaruhinya, maka secara mekanik sifat dari kayu ditinjau dari segi kekuatannya untuk nilai pembebanan yang sama adalah:
a.Kayu lebih kuat menahan gaya tarik sejajar serat dari pada tegak lurus serat (σ tarik // > σ tarik ┴)
b.Kayu lebih kuat menahan tarikan dari pada desakan (σ tarik // > σ desak //)
c.Kayu lebih kuat menahan desakan searah serat daripada tegak lurus serat (σ desak // > σ desak ┴)
d.Kayu lebih kuat mendukung gaya geser tegak lurus arah serat daripada menurut arah serat (kuat geser ┴ serat > kuatgeser// serat)
Modulus Elatisitas Kayu
Modulus elastisitas kayu berbeda dengan modulus elastisitas pada baja, karena batas kenyal yang dimiliki kayu tidak begitu jelas, hanya diagram σ/ ε yang didapat pada bagian yang lurus sebelum membengkok dan titik pertemuan ini merupakan batas proposional yang akhirnya dianggap sebagai batas kenyal. Batas tegangan proposional untuk kayu umumnya 75% dari tegangan patah.
Diagram Untuk Menentukan Nilai Tegangan Elastisitas Pada Kayu
Tidak ada komentar:
Posting Komentar