ELEMEN KONSTRUKSI KAYU

  • View
    243

  • Download
    74

Embed Size (px)

DESCRIPTION

penjelasan tentang materi kayu

Text of ELEMEN KONSTRUKSI KAYU

I

Struktur Beton I - LENTUR

PAGE PERANCANGAN ELEMEN KONSTRUKSI KAYU

BAB 1. PENGERTIAN ELEMEN KONSTRUKSI1.1 PENDAHULUANIndonesia adalah suatu negeri yang sangat kaya akan kayu, baik kaya di dalam jenis maupun kaya di dalam arti kuantitasnya. Jenis-jenis pohon di Indonesia ada beberapa ribu, sedangkan kalau kita melihat peta Indonesia akan tampak bahwa pulau-pulau besar di Indonesia mempunyai banyak areal hutan sebagai penghasil kayu. Kayu merupakan bahan konstruksi bangunan yang banyak dipergunakan untuk perumahan, jembatan atau keperluan lainnya. Dipilihnya kayu sebagai bahan konstruksi karena kayu memiliki beberapa keuntungan antara lain mempunyai kekuatan yang cukup tinggi, ringan, mudah diperoleh, dan di beberapa daerah harganya relatif murah serta mudah dalam pelaksanaannya.

Meskipun pada saat ini kayu sebagai bahan konstruksi telah banyak digantikan oleh bahan konstruksi lain, seperti baja ringan (lightweight steel), misalnya pada konstruksi kuda-kuda ataupun gording, namun bukan berarti bahwa kayu sudah tidak dipergunakan lagi. Dari segi harga maupun ketersediaan bahan dalam jumlah yang besar, di daerah-daerah tertentu di Indonesia yang mempunyai hutan yang luas dan merupakan daerah penghasil kayu, kayu lebih murah dan lebih mudah diperoleh dibandingkan baja. Juga dari segi arsitektural, konstruksi kayu dipandang lebih indah dan lebih mudah dibentuk sesuai dengan desain yang diinginkan daripada konstruksi baja. 1.2 ELEMEN KONSTRUKSIYang dimaksud dengan elemen konstruksi di sini adalah bagian-bagian dari suatu konstruksi bangunan yang menggunakan bahan kayu. Ada 4 (empat) elemen terpenting pada konstruksi kayu yaitu :

1. Batang tarik

2. Batang tekan

3. Batang lentur

4. Batang lentur dan tekan

Batang tarik adalah batang yang menahan beban atau gaya (P) tarik. Batang tarik biasa kita jumpai pada konstruksi rangka. Konstruksi rangka dipakai pada konstruksi kuda-kuda atap dan rangka jembatan kayu. Memang dewasa ini kontruksi rangka jembatan kayu sudah tidak dipakai digantikan oleh konstruksi baja, namun pada rangka kuda-kuda atap masih banyak menggunakan konstruksi kayu, karena konstruksi rangka kuda-kuda atap dengan baja dipandang masih terlalu mahal.

Batang tekan adalah batang yang menahan beban atau gaya (P) tekan. Batang tekan juga kita jumpai pada konstruksi rangka. Konstruksi rangka dipakai pada konstruksi kuda-kuda atap dan rangka jembatan kayu.Batang lentur adalah batang yang menahan beban lentur atau momen. Batang lentur biasanya berbentuk balok kayu dan kita jumpai pada balok jembatan kayu. Meskipun saat ini jembatan kayu sudah sangat jarang ditemui terutama di perkotaan yang lebih memilih jembatan rangka baja maupun jembatan beton, namun di daerah-daerah terpencil dimana kayu lebh mudah diperoleh dan lebih murah dibanding baja dan beton, jembatan dari kayu masih dipergunakan. Selain pada jembatan, batang lentur berupa balok bisa kita temui pada sistem lantai bangunan gedung.Batang lentur dan tekan adalah batang yang menahan beban lentur dan beban tekan secara bersamaan. Batang lentur dan tekan biasanya terdapat pada elemen balok-kolom. Akibat beban tekan, tampang balok-kolom menerima tegangan tekan secara merata. Sedangkan akibat beban lentur, sebagian tampang yang lain mengalami tegangan tarik. Tampang balok kolom yang menerima tegangan tekan total (tegangan tekan akibat beban tekan dan akibat momen lentur) harus dijadikan sebagai dasar perancangan dimensi balok-kolom.1.3 SIFAT FISIK KAYUUntuk mengetahui sifat-sifat kayu sebagai bahan bangunan, kita perlu mengetahui bangun (structure) kayu. Sifat-sifat kayu ada 2 (dua) macam yaitu :

1. Sifat fisik

2. Sifat mekanik

Sifat-sifat tersebut harus selalu diperhatikan pada perancangan suatu konstruksi kayu dan merupakan dasar dari pemakaian elemen konstruksi kayu yang sesuai dengan beban yang akan ditahan konstruksi tersebut.

1.3.1 KANDUNGAN AIRKayu merupakan material higroskopis, artinya kayu memiliki kaitan yang sangat erat dengan air berupa cairan ataupun uap. Kemampuan menyerap dan melepaskan air tergantung dari kondisi lingkungan seperti temperatur dan kelembaban udara.

Kandungan air yang terdapat pada sebuah pohon kayu sangat bervariasi tergantung pada jenis spesiesnya. Dalam 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.

Air yang terdapat pada batang kayu tersimpan dalam dua bentuk yaitu air bebas (free water) yang terletak diantara sel-sel kayu air ikat (bound water) yang terletak pada dinding sel. Selama air bebas masih ada, maka dinding-dinding sel kayu akan tetap jenuh. Air bebas merupakan air yang pertama yang akan berkurang seiring dengan proses pengeringan, pengeringan selanjutnya akan dapat mengurangi air ikat pada dinding sel.

Ketika batang kayu mulai diolah (ditebang dan dibentuk), kandungan air pada batang berkisar antara 40% hingga 300%. Kandungan air ini dinamakan kandungan air segar. Setelah ditebang dan mulai dibentuk atau diolah, kandungan air ini mulai bergerak keluar. Suatu kondisi dimana air bebas yang terletak diantara sel-sel sudah habis sedang air ikat pada dinding sel masih jenuh dinamakan titik jenuh serat (fibre saturation point). Kandungan air pada saat titik jenuh serat berkisar antara 25% sampai 30% bergantung pada jenis kayu itu sendiri.

Pengeringan selanjutnya (kadar air dibawah titik jenuh serat) akan mengurangi kandungan air ikat pada dinding sel, menyebabkan terjadinya perubahan dimensi tampang melintang batang kayu, peningkatan kepadatan, peningkatan sifat-sifat mekanik dan ketahanan lapuk. Kandungan air pada kayu akan sangat dipengaruhi oleh kelembaban udara lingkungan. Bila kelembaban udara lingkungan meningkat, maka kandungan air pada kayu akan meningkat pula, dan begitu pun sebaliknya. Pada lingkungan yang memiliki kelembaban udara yang stabil, maka kandungan air pada kayu juga akan cenderung teta, kondisi kandungan air pada kayu yang tetap ini disebut kadar air imbang (equilibrium moisture content) berkisar antara 12% - 17%.

1.3.2 KEPADATAN DAN BERAT JENIS

Kepadatan atau berat unit sebuah kayu dinyatakan sebagai berat per unit volume. Hal ini ditunjukan untuk mengetahui porositas atau prosentase rongga/void. Kepadatan akan kecil pada inti kayu bagian dasar dan akan meningkat tajam kearah luar penampang (cross section) dan meningkat secara perlahan kearah ketinggian.

Kepadatan suatu jenis kayu dapat dihitung dengan cara membandingkan antara berat kering dengan volume basah. Berat kering kayu dapat diperoleh dengan cara menyimpan specimen kayu dalam oven pada suhu 1050 C selama 24 jam atau hingga berat sepesimen kayu tetap.

Keterangan :

K

= kepadatan (gr/cm3)

Berat Kering

= berat sel kayu (gr)

Volume basah= volume sebelum di oven (cm3)

Berat jenis adalah perbandingan antara kepadatan kayu dengan kepadatan air pada volume yang sama.

Dimana V adalah volume basah kayu yang sama dengan volume air.

Kayu terdiri dari bagian padat/sel kayu, air dan udara. Volume V pada persamaan diatas adalah jumlah dari volume bagian padat, volume air dan volume udara. Ketika kayu dimasukan ke dalam oven atau dikeringkan maka volume yang tetap tinggal adalah volume bagian padat dan volume udara saja sedangkan airnya sudah menguap/hilang.

1.3.3 CACAT KAYU

Cacat atau kerusakan kayu dapat mengurangi kekuatan dan bahkan kayu yang cacat tersebut tidak dapat dipakai sebagai bahan konstruksi. Cacat kayu yang sering terjadi adalah retak/belah, mata kayu dan kembang-susut.1. Retak Kayu

Retak pada kayu terjadi karena proses penurunan kandungan air (pengeringan) yang terlalu cepat. Proses pengeringan ini memaksa air pada batang bagian dalam kayu untuk segera keluar, sehingga terbentuklah retak. Pada batang kayu yang tipis, retak dapat terjadi lebih besar dan disebut dengan belah.

2. Mata Kayu

Mata kayu sering terdapat pada batang kayu yang merupakan bekas cabang kayu yang patah. Pada daerah mata kayu terjadi pembelokan arah serat, sehingga kekuatan kayu menjadi berkurang. Menurut Desch dan Dinwoodie (1981), penurunan kekuatan akibat mata kayu pada kuat geser dan kuat tekan tegak lurus serat relatif kecil, pada kuat tekan sejajar serat cukup besar, dan penurunan kekuatan yang paling besar terjadi pada tarik sejajar serat. Untuk keperluan konstruksi, dihindari penggunaan batang kayu yang memiliki mata kayu.

3. Kembang susut

Kondisi lingkungan yang memiliki kelembaban udara tidak tetap (fluktuatif), dapat menyebabkan ukuran batang kayu tidak stabil. Proses penyusunan (shrinkage) batang kayu terjadi apabila kelembaban udara disekitar batang kayu memaksa air pada batang kayu keluar, dan sebaliknya apabila kandungan air pada kayu meningkat akibat tingginya kelembaban udara, maka batang kayu akan mengembang (swalling). Besarnya kembang-susut yang terjadi pada arah longitudinal, radial dan tangensial tidaklah sama. Kembang-susut paling kecil terjadi pada arah longitudinal, sedangkan kembang susut paling besar terjadi pada arah tangensial.

1.4 SIFAT-SIFAT MEKANIK KAYU

1.4.1 KUAT TARIK SEJAJAR SERATElemen konstruksi yang menerima beban tarik dapat dengan mudah kita temukan pada konstruksi rangka. Kuat tarik dapat dihitung dengan cara membagi beban tarik dengan luas tampang (cross-section). Kayu memiliki kuat tarik yang lebih besar pada arah panjang batangnya (sejajar serat) dari pada arah radial (tegak lurus). Sehingga pada konstruksi kayu dihindari pembebanan tarik yang tegak lurus serat kayu. Kegagalan tarik memiliki kecenderungan untuk bergerak melalui bagian yang lebih rendah kepadatannya (kayu muda/kayu gubal), tetapi berbent