PENELITIAN TERHADAP KEGAGALAN STRUKTUR RANGKA ATAP KAYU BENTANG 12 METER DAN

METODE PERBAIKAN STRUKTURNYA (STUDI KASUS)

TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas

Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh:

HARDIANSYAH

06 0404 141

Dosen Pembimbing:

Ir.BESMAN SURBAKTI, MT

19541012 198003 1 004

SUBJURUSAN STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2010

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan

nikmat yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir

yang berjudul “ Penelitian Terhadap Kegagalan Struktur Rangka Atap Kayu Bentang 12

Meter dan Metode Perbaikannya “ ini dengan baik dan tepat pada waktunya.

Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai salah satu syarat yang harus

dipenuhi dalam Ujian Sarjana Teknik Sipil Bidang Studi Struktur pada Departemen

Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan

dikarenakan keterbatasan pemahaman dan pengetahuan penulis sendiri. Masih banyak

terdapat kekurangan dan kekhilafan yang tidak disadari baik dalam teknik penulisan,

penyajian serta isi dari tugas akhir ini. Oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan saran

dan kritikan yang membangun dari bapak / ibu dosen, rekan – rekan mahasiswa, maupun

teman – teman sekalian untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini. Penulis berharap agar

kedepannya penelitian tugas akhir ini dapat dilanjutkan lagi. Penulis juga mengharapkan

agar Tugas Akhir ini dapat menambah referensi tugas akhir tentang Struktur Kayu di

Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara serta bermanfaat

bagi adik – adik Departemen Teknik Sipil.

Penulis sangat menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini dikarenakan

bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Maka dalam kesempata ini

penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

1

1. Bapak Dr. Ir. Armansyah Ginting, M Eng selaku Dekan Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Prof. DR. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Teruna Jaya Msc., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Besman Surbakti MT, selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak

meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang tiada

hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Ir Rajamin Tanjung dan Ir Robert Panjaitan MT, selaku Dosen

Pembanding yang telah banyak memberikan bimbingan dalam penyelesaian

Tugas Akhir ini.

6. Bapak DR. Ir. Roesyanto Msc, selaku Dosen Wali yang telah banyak memberikan

bimbingan serta nasehat yang begitu berarti bagi penulis.

7. Bapak / Ibu Dosen Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera

Utara yang telah memberikan ilmu dan bimbingannya.

8. Pegawai Administrasi Departemen Teknik Sipil yang telah memberikan bantuan

dalam penyelesaian administrasi.

9. Kedua orangtuaku tercinta yang telah memberikan doa dan dukungannya yang

tiada terhingga kepada penulis dan adikku Rizka Nurhaliza atas doa dan

dukungannya hingga terselesaikanya Tugas Akhir ini.

10. Teman – teman stambuk 2006 yang sangat banyak membantu dalam memberikan

dukungan dan doanya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

2

BAB II

STUDI PUSTAKA

II.1 Umum

Kebutuhan kayu sebagai salah satu bahan konstruksi selain material beton dan

baja terus meningkat, terutama dalam penggunaan kayu sebagai material yang memiliki

nilai estetika tinggi.

Kayu merupakan material yang berasal dari tumbuh – tumbuhan yang banyak

terdapat di hutan. Kayu yang digunakan sebagai material struktur pada umumnya diambil

kayu yang berasal dari pepohonan. Menurut Peraturan Konstruksi Kayu - PKKI, dari

3000-4000 jenis pohon yang ada di Indonesia baru sekitar 150 jenis yang telah diselidiki

dan dianggap penting dalam perdagangan. Dari jumlah tersebut sebagian merupakan jenis

kayu yang penting sebagai bahan struktur. Lembaga Pusat Penyelidikan Kehutanan telah

menyusun daftar kayu Indonesia yang terdiri dari 90 jenis kayu penting di Indonesia.

Dari berbagai jenis kayu yang ada di hutan alam kita, hanya ada

beberapa jenis saja yang digunakan dan tersedia di pasaran. Kayu

sebagai bahan bangunan merupakan alasan mayoritas hadirnya kayu

di berbagai perusahaan kayu seperti panglong. Industri pengolahan

kayu hilir seperti seperti moulding, mebel, mengolah bahan baku yang

berasal dari industri kayu gergajian demikian juga panglong yang

merupakan industri sekunder yang mengolah kayu bail itu kayu

gergajian maupun produk kayu lanjutan.

3

Beberapa jenis kayu yang sering dipakai adalah kayu damar

(Agathisalba), meranti merah, (Shorea leprosula) dan durian (Durio zibethinus)

adalah jenis – jenis kayu yang banyak digunakan di industri – industri

penggergajian dan pengerjaan kayu. Sifat pemesinan kayu yang baik

dan mudah diolah serta kualitas hasil pengolahan yang baik adalah

alasan banyak pengusaha industri dan masyarakat gemar memakai

jenis kayu ini. Sebagaimana diketahui bahan ketersediaan kayu

semakin menurun baik dari sisi kuantitas maupun kualitas. Pada tahun

1980-an kayu bangunan didominasi jenis - jenis kayu tertentu seperti

kapur, kempas, jati, merbau, ulin yang termasuk jenis – jenis kayu

kelas kuat dan kelas awet cukup (Rudi, 2002). Menurut Benny (1992),

di dalam perdagangan, kayu umumnya mempunyai ukuran – ukuran

tertentu yang biasanya banyak dipakai ntuk bangunan rumah . Masing-

masing bentuk dan ukuran dikenal dengan nama – nama sebagai

berikut :

1. Balok : Mempunyai ukuran tinggi lebih besar dari lebarnya,

biasanya terbentuk empat persegi panjang atau bujur

sangakar , misalnya b/h (cm) = 6/12, 6/15, 8/12, 8/14, 10/10,

12/12.

2. Papan : Berupa lembaran tipis yang lebarnya jauh lebih besar

dari tebalnya misalnya (cm) = 2/20, 3/20, 3/25.

3. Ram : Yaitu papan untuk membuat rangka daun pintu dengan

ukuran (cm) = 3/10, 3/12

4

4. Kaso/usuk : Yaitu balok kecil dengan ukuran (cm) = 4/6, 5/7

5. Reng : Yaitu kecil dengan ukuran (cm) = 2/3, biasa dipakai

untuk penumpu genteng.

6. Plepet : Kayu kecil dengan ukuran (cm) = 1/3, 1/5 biasanya

untuk klem kaca pada kosen jendela atau lis penutup

sambungan eternit.

Material kayu memiliki 4 unsur esensial bagi manusia yaitu :

1. Selulosa, unsur ini merupakan komponen terbesar pada kayu, meliputi 70 %

berat kayu.

2. Lignin, merupakan komponen pembentuk kayu yang meliputi 18% - 28% dari

berat kayu. Komponen tersebut berfungsi sebagai pengikat satuan srtukturil

kayu dan memberikan sifat keteguhan kepada kayu.

3. Bahan-bahan ekstrasi, komponen ini yang memberikan sifat pada kayu,

seperti : bau, warna, rasa, dan keawetan. Selain itu, karena adanya bahan

ekstrasi ini, maka kayu bisa didapatkan hasil yang lain misalnya: tannin, zat

warna, minyak, getah, lemah, malam, dan lain sebagainya.

4. Mineral pembentuk abu, komponen ini tertinggal setelah lignin dan selulosa

terbakar habis. Banyaknya komponen ini 0.2% - 1% dari berat kayu.

5

Sebagai salah satu bahan yang digunakan sebagai konstruksi, kayu memliki

beberapa keunggulan dan kekurangan dibandingkan dengan bahan konstrusi lainnya

seperti beton dan baja.

Keunggulan Kayu :

1. Material kayu merupakan material yang murah dan mudah untuk dikerjakan.

2. Mempunyai kekuatan yang cukup tinggi dan bobotnya lebih rendah jika

dibandingkan dengan material beton dan baja.

3. Mempunyai daya penahan tinggi terhadap pengaruh listrik karena bersifat isolasi.

4. Bila terjadi kerusakan pada struktur, konstruksi kayu dapat lebih mudah

diperbaiki dan waktu yang dibutuhkan lebih cepat dibandingkan konstruksi baja

dan beton.

5. Bila perawatannya dilakukan secara teratur, maka material kayu dapat tahan lama.

Kelemahan Kayu :

1. Material kayu merupakan material yang kurang homogen, karena merupakan hasil

dari alam.

2. Material kayu merupakan material yang terdapat cacat – cacat.

3. Jika dibandingkan material beton dan baja, material kayu merupakan material

yang lebih mudah terbakar, sehingga penggunaanya sebagai bahan untuk

konstruksi industri tidak tepat.

4. Dapat memuai dan menyusut sesuai dengan perubahan kelembaban pada

materialnya.

5. Lendutan yang terjadi dengan pembebanan yang sama pada material beton dan

baja lebih besar.

6

Penilaian dan perbandingan teknis antara kayu dengan bahan – bahan konstruksi lain

seperti baja dan beton berdasarkan anggapan – anggapan dalam perhitungan dapat kita

lihat sebagai berikut :

1. Homogenitas (Serba kesamaan)

Untuk keperluan – keperluan praktis, baja dianggap homogeny artinya bagian –

bagian dalam baja mempunyai sifat – sifat fisis yang sama,walaupun mikroskopis

baja sebenarnya tidak homogeny karena terdiri dari bermacam – macam kristal

dengan sifat – sifat yang berlainan. Sedangkan kayu yang terdiri dari serat –

serat, tentunya tidak dapat disebut homogen.Namun dalam prakteknya kayu

dianggap bersifat homogen tentunya dengan memperhatikan cacat – cacat yang

terdapat pada kayu tersebut.

2. Dalam segi batas proporsional, kayu dan beton lebih menguntungkan

dibandingkan dengan baja. Berdasarkan penyelidikan – penyelidikan yang telah di

lakukan, pada pembebanan tekan, batas proporsional dicapai pada 75% dari

tegangan patah. Untuk pembebanan tariknya, penyelidikan menunjukkan angka

yang lebih menguntungkan lagi.

3. Pada pembebanan tekan kayu bersifat elastis sampai batas proporsionalnya.

Sedangkan pada pembebanan tarik, elastisitas kayu bergantung kepadakadar air /

kadar lengas kayu itu sendiri. Untuk kayu dengan kadar air kecil, kayu memiliki

batas elastisitas yang rendah, sedangkan untuk kayu dengan kadar air tinggi, kayu

dapat mengalami perubahan bentuk yang permanen walau dengan pembebanan

yang kecil.

7

4. Dari beberapa penyelidikan yang dilakukan, terdapat perbedaan antara masing –

masing penyelidikan. Ada penyelidikan yang menyebutkan bahwa angka modulus

kenyal untuk tarikan lebih tinggi 4 – 5% daripada tekanan. Ada juga penyelidikan

yang menyebutkan bahwa angka modulus kenyal untuk tarikan lebih rendah 10 %

dibandingkan tekanan. Tetapi kedua penyelidikan tersebut sama – sama

menegaskan bahwa kekuatan tarik kayu lebih tinggi daripada kekuatan tekan

yaitu yang satu angka – angka 2 – 2.5 kali lebih besar dan yang lain angka –

angka yang 2.5 – 3 lebih besar. Meskipunadanya perbedaan dalam modulus

kenyal antara tarik dan tekan, namun sangat penting penggunaan teori elastisitas.

Pada keadaaan praktis, atau di lapangan, perbedaan antara modus kenyal tersebut

akan ditiadakan oleh efek perbedaan dalam penentuan tegangan – tegangan izin

tarik dan tekan kayu.

5. Penyelidikan – penyelidikan yang telah dilakukan menunjukkan terdapat

penyimpangan dari anggapan yang menyebutkan bahwa tampang tetap rata dalam

analisa balok terlentur guna mempermudah perhitungan.

6. Material kayu merupakan bahan nonisotropis seperti baja, sifat – sifat

elastisitasnya tergantung dari arah gaya terhadap arah serat – serat dan cincin –

cincin pertumbuhan. Untuk keperluan – keperluan praktis, kayu dapat dianggap

ortotropis, yaitu mempunyai tiga bidang simetri elastic yang tegak lurus satu

dengan lainnya, yaitu longitudional, tangensial, dan radial,dimana sumbu

longitudinal adalah sejajar serat – serat, sumbu tangensial adalah garis singgung

cincin – cincin pertumbuhan dan sumbu radial adalah tegak lurus pada cincin –

cincin pertumbuhan.

8

Susunan kayu terdiri dari susunan sel-sel, dan sel-sel tersebut terdiri dari susunan

“cellose” yang diikat dan disatukan oleh “lignine”. Perbedaan susunan sel-sel inilah yang

menyebabkan perbedaan sifat-sifat dari berbagai jenis.

Berikut ini merupakan beberapa bagian penyusun material kayu, yaitu :

1. Kulit Kayu (Bark)

Merupakan bagian terluar kayu yang berfungsi melindungi bagian dalam kayu.

Terdiridari :

a. Kulit Dalam (Phloem / Bast)

Merupakan lapisan yang lunak, basah, berpori besar seperti spon dan

berfungsi untuk menyaluran makanan dari daun ke bagian bawah. Pada

lapisan dalam ini terdapat bebapa zat kimia seperti : getah, tannis dan

sebagainya.

b. Kulit luar (Cortex / Outer Bark)

Merupakan lapisan yang sudah mati dank eras, berfungsi sebagai pelindung

lapisan di dalamnya.

2. Kambium

Lapisan yang berada di sebelah dalam kulit, berupa lapisan yang sangat tipis,

tebalnya hanya berukuran mikroskopik. Bagian inilah yang memproduksi sel – sel

kulit dan sel – sel kayu. Pada lapisan ini, sel – sel mampu berkembang biak

dengan membelah diri. Bagian yang sebelah luar berkembang membentuk sel –

sel jangat (kulit), sedangkan bagian dalam berkembang membentuk kayu baru.

3. Kayu Gubal (Sap wood)

Merupakan lapisan yang memiliki tebal bervariasi antara 1 – 20 cm tergantung

dari jenis kayunya, bewarna keputih – putihan, berfungsi sebagai pengangkut air

9

(berikut zat – zat) dari tanah ke daun. Untuk keperluan struktur umumnya kayu

perlu diawetkan dengan memasukkan bahan – bahan kimia kedalam lapisan kayu

gubal ini.

4. Kayu teras atau galih (heart wood)

Lapisan yang lebih tebal dari kayu gubal yang tidak bekerja lagi. Kayu teras

terjadi dari perubahan kayu gubal secara perlahan – lahan . Kayu teras

merupakan bagian utama pada struktur kayu yang biasanya lebih awet (terhadap

serangan serangga, bubuk, jamur) daripada kayu gubal.

5. Hati (puh)

Merupakan lapisan yang terletak di pusat lingkaran tahun. Pada mulanya hati

kayu merupakan pohon muda yang pertama kali dibentuk kambium yang

kemudian menjadi pusat dari pohon yang tumbuh selanjutnya, yang merupakan

komposisi lunak dari sel – sel yang telah mati. Hati kayu bersifat rapuh dan lunak,

sehingga tidak berguna sebagai kayu untuk konstruksi.

6. Lingkaran tahun (Annual ring)

Batas antara kayu yang terbentuk pada permulaan dan pada akhir suatu musim.

Melalui lingkaran-lingkaran tahun ini dapat diketahui umur pohon. Apabila

pertumbuhan diameter (membesar) terganggu oleh musim kering karena

pengguguran daun, ataupun serangga/hama, maka lingkaran tahun dapat terdiri

lebih dari satu lingkaran tahun (lingkaran tumbuh) dalam satu musim yang sama.

Hal ini disebut lingkaran palsu. Lingkaran tahun dapat mudah dilihat pada

beberapa jenis kayu daun lebar. Pada jenis- jenis lain, lingkaran tahun ada kalanya

10

sulit dibedakan terutama di daerah tropic, karena pertumbuhan praktis

berlangsung sepanjang tahun.

7. Jari – jari kayu (Rays)

Merupakan lapisan yang dari luar ke dalam berpusat pada sumbu batang,

berfungsi sebagai tempat saluran bahan makanan yang mudah diproses di daun

guna pertumbuhan pohon.

II.2 Sifat – sifat Kayu

Kayu berasal dari berbagai jenis pohon yang memiliki sifat-sifat yang berbeda-

beda. Bahkan dalam satu pohon, kayu mempunyai sifat yang berbeda-beda. Untuk itu,

dalam penggunaan kayu sebagai bahan konstruksi, diperlukan pemilihan berdasarkan

sifat – sifat yang dimiliki kayu tersebut.

A. Sifat Umum

Secara umum, kayu memiliki beberapa sifat yaitu :

1. Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam-macam dan susunan

dinding selnya terdiri dari senyawa kimia berupa selulosa dan hemi selulosa

(karbohidrat) serta lignin (non karbohidrat).

2. Semua kayu bersifat anisotropik, yaitu memperlihatkan sifat-sifat yang

berlainan jika diuji menurut tiga arah utamanya (longitudinal, radial dan

11

tangensial). Tetapi untuk keperluan – keperluan praktis kayu dapat dianggap

sebagai Ortotropis, yang artinya mempunyai tiga bidang simetri elastis yang tegak

lurus, yaitu Longitudinal (aksial), Tangensial, dan Radial. Dimana sumbu

Longitudinal (aksial) adalah sejajar serat – serat, sumbu Tangensial adalah garis

singgung cincin – cincin pertumbuhan, dan sumbu Radial adalah tegak lurus pada

cincin – cincin pertumbuhan. Perubahan dimensi kayu akibat dari pengeringan

dari perubahan suhu, kelembaban, pembebanan mekanis juga menunjukkan sifat

kayu anisotropis.

3. Kayu merupakan bahan yang bersifat higroskopis, yaitu dapat menyerap atau

melepaskan kadar air (kelembaban) sebagai akibat perubahan kelembaban dan

suhu udara disekelilingnya.

4. Kayu dapat diserang oleh hama dan penyakit dan dapat terbakar terutama

dalam keadaan kering. Sifat Fisik Kayu

B. Sifat Fisis.

Sifat fisis kayu meliputi :

1. Berat Jenis Kayu

Berat jenis adalah rasio antara kerapatan suatu bahan dengan kerapatan air. Berat

jenis disebut juga kerapatan relative (Tsoumis, 1991). Simpson, et.al, (1999)

mengemukakan bahwa berat jenis adalah rasio antara kerapatan kayu dengan

kerapatan air pada kondisi anomali air (4,40C), dimana kerapatan air pada kondisi

tersebut besarnya adalah 1 g/cm3. Untuk menentukan berat jenis digunakan berat

kering oven dan volume pada (a) basah, (b) kering oven, dan (c) pada kadar air 12%

12

(Forest Products Laboratory, 1999). Di Amerika lebih disukai ukuran berat jenis kayu

menurut volume berat basah, sedang di Eropa lebih senang dengan volume berat

kering tanur. Besarnya berat jenis pada tiap-tiap kayu berbeda-beda dan tergantung

dari: kandungan zat-zat dalam kayu, kandungan ekstraktif serta kandungan air kayu.

Berdasarkan volume basahnya, berat jenis kayu akan mencerminkan berat kayunya.

Klasifikasi yang ada terdiri dari :

a. Kayu dengan berat ringan, bila BJ kayu < 0,3

b. Kayu dengan berat sedang, bila BJ kayu 0,36 – 0,56

c. Kayu dengan berat berat, bila BJ kayu > 0,56

Faktor-faktor yang mempengaruhi berat jenis kayu yaitu umur pohon, tempat

tumbuh, posisi kayu dalam batang dan kecepatan tumbuh. Berat jenis kayu

merupakan salah satu sifat fisik kayu yang penting sehubungan dengan

penggunaannya (Pandit dan Hikmat, 2002). Berat suatu kayu tergantung dari jumlah

zat kayu, rongga sel, kadar air dan zat ekstraktif didalamnya, Berat suatu jenis kayu

berbanding lurus dengan BJ-nya. Pada umumnya Kayu mempunyai berat jenis yang

berbeda-beda, berkisar antara BJ minimum 0,2 (kayu balsa) sampai BJ 1,28 (kayu

nani), makin tinggi BJ kayu, kayu semakin berat dan semakin kuat pula.

Kayu yang berasal dari bagian pangkal umumnya sudah terbentuk kayu dewasa

(mature wood), yaitu massa kayu yang didominasi oleh kayu akhir dengan sel-sel

penyusunnya memiliki didnding sel yang tebal dan rongga sel yang kecil, sehingga

kerapatannya juga lebih tinggi. Selain itu kayu pada bagian pangkal juga sudah

13

terbentuk kayu teras yang lebih banyak. Pada bagian ujung tersusun atas jaringan

yang masih muda, dimana secara fisiologis jaringan tersebut masih berfungsi aktif

sehingga dinding selnya relatif lebih tipis dibanding dengan dinding sel jaringan yang

sudah tua. Haygreen dan Bowyer (2003) mengemukakan bahwa semakin tinggi berat

jenis dan kerapatan kayu, semakin banyak kandungan zat kayu pada dinding sel yang

berarti semakin tebal dinding sel tersebut.

Percobaan untuk mendapatkan berat jenis biasanya dilakukan dengan cara

menimbang suatu benda pada suatu timbangan dengan tingkat keakuratan yang

diperlukan. Untuk praktisnya , digunakan timbangan dengan ketelitian 20 % , yaitu

sebesar 20 gr / kg . Sedangkan untuk menentukan volume , ada beberapa cara untuk

memperoleh besarnya volume suatu benda . Cara yang umum dan mudah dilakukan

adalah dengan mengukur panjang , lebar dan tebal suatu benda dan mengalikan

ketiganya .

Untuk kayu , sebaiknya ukuran sampel tidak kurang dari ukuran dari 7.5 cm x 5

cm x 2.5 cm, tetapi bila ukuran sampel kurang dari tersebut, maka cara yang

digunakan untuk mendapatkan volume adalah dengan metode pencelupan. Pada

metode ini penggunaan pan berisi air yang diletakkan pada timbangan ayun.

Kemudian timbangan diseimbangkan dengan meletakkan pemberat pada sisi lainnya.

Sampel lalu dimasukkan kedalam pan dan dibenamkan kedalam air . Diatur agar air

tidak keluar dari dalam pan , dan diatur juga agar sampel tidak menyentuh sisi – sisi

samping dan bawah pan dengan memasang jarum sebagai kaki – kaki sampel .

Seimbangkan timbangan dengan menambah pemberat pada sisi lain . Berat pemberat

yang ditambahkan untuk mencapai keseimbangan ( dalam Gr ) adalah sama dengan

nilai volume sampel ( dalam cm 3 ) .

14

Karena kayu sebagai material dengan daya serap yang tinggi, maka diperlukan

bahan lain untuk melapisi sampel sehingga air tidak ada yang masuk ke dalam kayu.

Bahan tersebut haruslah bahan yang tipis, kedap air, serta memiliki berat yang sangat

kecil. Parafin merupakan bahan yang sesuai. Sebelum sampel dimasukkan kedalam

air, terlebih dahulu sampel dimasukkan kedalam cairan parafin yang mendidih sampai

keseluruhan permukaan sampel ditutupi parafin . Kelebihan parafin pada permukaan

yang dihaluskan dan diratakan sehingga permukaan parafin tidak terlalu tebal .

2. Kadar Air

Kadar air merupakan banyaknya air yang terdapat dalam kayu yang dinyatakan

dalam persen terhadap berat kering tanurnya. Air dalam kayu terdapat dalam dua

bentuk yaitu air bebas yang terdapat pada rongga sel dan air terikat (imbibisi) yang

terdapat pada dinding sel. Kondisi dimana dinding sel jenuh dengan air sedangkan

rongga sel kosong, dinamakan kondisi kadar air pada titik jenuh serat. (Simpson, et.al,

1999; Brown, et al., 1952). Kadar air titik jenuh serat besarnya tidak sama untuk

setiap jenis kayu, hal ini disebabkan oleh perbedaan struktur dan komponen kimia.

Pada umumnya kadar air titik jenuh serat besarnya berkisar antara 25-30% (Panshin,

et.al,1964). Tsoumis (1991) mengemukakan bahwa besarnya titik jenuh serat berkisar

antara 20-40%.

Pengujian untuk mengetahui kadar air kayu dilakukan dengan menyiapkan benda

uji yang berukuran 7 x 50 x 50 mm yang diambil dari contoh uji menurut bagian kayu

(juvenil, gubal dan teras) dan posisi batang (pangkal, tengah dan ujung), ditimbang

beratnya (Bo), kemudian dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 103 ± 2oC

15

ditimbang kembali untuk mengetahui berat akhir kering oven (B1). Perhitungan kadar

air adalah sebagai berikut :

Kadar air basah = Berat basah (Bo )−Berat kering oven (B 1)

Berat kering oven(B 1) x 100 %

Kadar air kering udara = Berat kering udara(Bo)−Berat kering oven (B 1)

Berat kering oven(B 1) x 100

%

Apabila kayu mengering dibawah titik jenuh serat , dinding sel menjadi semakin

padat sehingga mengakibatkan serat – seratnya menjadi kokoh dan kuat . Maka dapat

diambil suatu kesimpulan bahwa turunnya kadar air mengakibatkan bertambahnya

kekuatan kayu . Pada umumnya kayu – kayu di Indonesia yang kering udara

mempunyai kadar air ( kadar lengas ) antara 12 % - 18 % , atau rata – rata adalah 15

%.

3. Cacat Kayu

Secara material, cacat kayu dapat mempengaruhi kekuatan kayu, yang pada akhirnya

berpengaruh terhadap kekuatan struktur kita. Sebagai bahan alami, ada beberapa cacat

fisik kayu yang tidak bisa kita hindari, namun bisa dikurangi. Sulit dihindari karena

cacat tersebut adalah sebagai bagian dari kayu, alami terbentuk dan terbuat pada

waktu pertumbuhan pohon. Secara umum, cacat fisik kayu berupa :

1. Mata kayu

16

Kayu dikatakan kasar apabila mengandung mata kayu. Mata kayu ini tidak

sama sifatnya dengan kayu-kayu di sekelilingnya. Kadang-kadang keras sekali

kadang-kadang lunak, selalu mengadakan perubahan arah serat.

2. Cacat retak-retak

Cacat retak-retak ini terdapat di dekat hati, retak lingkaran tahun dan retak

angin.

3. Hati yang busuk

Cacat ini sukar dilihat sebelum pohon ditebang. Biasanya terdapat pada pohon

yang sudah tua dan besar batangnya

4. Cacat lapuk

Kayu yang masih muda bilamana ditumpuk terlalu lama dan belum dikuliti

cepat menjadi cacat lapuk. Kelapukan ini dipengaruhi oleh susunan

penumpukan dan kelembaban udara.

5. Cacat lapuk

Kayu memiliki warna-warna alami yang sangat bervariasi. Umumnya kayu

gubal berwarna lebih muda atau lebih terang dibandingkan kayu teras.

Sedangkan kayu teras memiliki variasi warna yang lebih banyak, utamanya

coklat dengan berbagai macam corak. Karena warna tersebut kayu teras

biasanya lebih disukai daripada kayu gubal. Beberapa jenis kayu diberi

perlakuan khusus misalnya direndam atau diberi uap untuk menggelapkan

warnanya. Selanjutnya Mandang dan Pandit (1997) menyatakan bahwa warna

kayu berkisar dari hampir putih sampai hitam, ada yang polos dan ada pula

yang terdiri atas dua macam warna atau lebih, sehingga tampak seperti ada

coraknya. Corak yang ada pada suatu jenis kayu dapat ditimbulkan oleh :

17

1. Perbedaan warna antara kayu awal dan kayu akhir dari lingkar tumbuh, seperti

pada kayu jati dan tusam.

2. Perbedaan warna jaringan. Pada kayu bintangur misalnya, parenkim pita

berwarna coklat merah, sedangkan warna jaringan lainnya merah muda.

Parenkim pita pada kayu bintangur ini menimbulkan corak bergaris pada

bidang radial dan tangensial.

3. Perbedaan intensitas pewarnaan pada lapisan-lapisan kayu yang dibentuk dalam

jangka waktu yang berlainan. Pada kayu ebony misalnya, ada lapisan-lapisan

yang berwarna coklat atau coklat merah dan ada lapisan-lapisan yang berwarna

hitam. Pada bidang radial dan tangensial akan tampak sebagai jalur-jalur warna

coklat merah dan hitam bergantian.

Kayu yang berasal dari pohon yang lebih tua dapat mempunyai warna

yang lebih tua (lebih gelap) bila dibandingkan dengan bagian kayu yang

berasal dari pohon yang lebih muda dari jenis yang sama. Kayu yang kering

berbeda warnanya bila dibandingkan dengan warna kayu yang basah. Kayu

yang sudah lama tersimpan di tempat terbuka warnanya bisa lebih gelap atau

lebih terang dibandingkan dengan kayu yang segar, ini tergantung kepada

keadaan (cuaca, angin, sinar dan sebagainya). Pada umunya warna dari suatu

jenis kayu bukan merupakan warna yang murni, tetapi merupakan warna

campuran dari beberapa jenis warna, sehingga dalam penampilannya sulit

untuk dapat dinyatakan secara tepat dengan kata-kata (Pandit dan Ramdan,

2002).

Zat Ekstraktif Sebagai Pemberi Warna Alami Kayu

18

Tsoumis (1991) menyatakan bahwa warna kayu disebabkan oleh bahan yang

dapat diekstrak (tanin dan sebagainya) yang disebut ekstraktif. Ekstraktif

adalah bahan kimia dalam kayu yang dapat dilarutkan dalam pelarut netral

seperti air, eter, alkohol, benzen dan aseton. Kandungan ekstraktif dalam kayu

bervariasi mulai kurang dari 1% hingga lebih dari 10% dan dapat mencapai

20% untuk kayu-kayu tropis. Selanjutnya Brown et al (1952) menyatakan

bahwa setiap jenis pohon mengandung satu atau beberapa macam zat ekstraktif

dan hanya sedikit jenis pohon yang mengandung semua zat ekstraktif.

Achmadi (1990) menyatakan bahwa flavonoid, stilbena, tanin dan antosianin

merupakan golongan zat warna ekstraktif kayu. Kemudian Hillis (1987)

menyatakan bahwa flavonoid merupakan senyawa yang menyebabkan kayu

teras berwarna merah, kuning, coklat atau biru. Begitu juga Uprichard (1993)

yang menyatakan bahwa polifenol dan tanin pada kayu daun lebar memiliki

kontribusi yang besar pada warna kayu, khususnya warna kayu teras dan pada

waktu dulu beberapa kayu daun lebar dijadikan bahan pencelup. Sedangkan

Sjostrom (1981) menyatakan bahwa fenolik yang terdapat di dalam kayu teras,

kulit dan sedikit di dalam xilem mempunyai fungsi sebagai fungisida dan

selain itu juga berfungsi meningkatkan pewarnaan kayu. Zat ekstraktif

dipengaruhi oleh kondisi pertumbuhan. Sebagai contoh, perbedaanperbedaan

warna pada kayu walnut dari lokasi geografis yang berbeda, berhubungan

dengan sifat-sifat tanah. Perbedaan zat kimia ekstraktif memungkinkan untuk

membedakan antara jenis kayu atau membuat pewarnaan terhadap kayu teras

tidak berwarna dengan aplikasi zat-zat kimia. Beberapa kayu seperti black

19

locust, honey locust dan beberapa jenis kayu tropis mengalami fluorescent

karena zat ekstraktifnya (Tsoumis, 1991).

6. Serat, tekstur dan kesan raba

Arah serat adalah arah umum sel-sel kayu terhadap sumbu batang pohon. Arah

serat dapat dibedakan berdasarkan oleh alur – alur yang tedapat pada

permukaan kayu menjadi serat lurus, serat berpadu, serat berombak, serta

terpilin dan serat diagonal (serat miring). Jika alurnya sejajar sumbu batang

maka kayu berserat lurus. Jika serat agak menyimpang sumbu batang dikatakan

serat mencong. Serat mencong dibagi lagi menjadi serat berpadu, serat

berombak, serat berpilin dan serat diagonal. Serat dikatakan berpadu jika arah

serat menyimpang berselang seling kekiri dan kekanan secara bergantian

terhadap sumbu batang. Serat berombak, arah seratnya menggambarkan

permukaan yang berbentuk ombak. Serat berpilin jika arah seratnya membuat

gambaran terpilin seolah – olah batang kayu mengelilingi sumbu. Serat

diagonal yaitu serat yamg dapat pada potongan kayu atau papan yang digergaji

sedmikian rupa sehingga tepinya tidak sejajar arah sumbu tetapi memebentuk

sudut dengan sumbu.

Tekstur adalah ukuran relatif sel-sel kayu. Berdasarkan teksturnya, kayu

digolongkan kedalam kayu bertekstur halus (contoh: giam, kulim dll), kayu

bertekstur sedang (contoh: jati, sonokeling dll) dan kayu bertekstur kasar

(contoh: kempas, meranti dll).

20

Kesan raba adalah kesan yang diperoleh pada saat meraba permukaan kayu

(kasar, halus, licin, dingin, berminyak dll). Kesan raba tiap jenis kayu berbeda-

beda tergantung dari tekstur kayu, kadar air, kadar zat ekstraktif dalam kayu.

7. Keawetan

Keawetan adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur perusak

kayu dari luar seperti jamur, rayap, bubuk dll. Keawetan kayu tersebut

disebabkan adanya zat ekstraktif didalam kayu yang merupakan unsur racun

bagi perusak kayu. Zat ekstraktif tersebut terbentuk pada saat kayu gubal

berubah menjadi kayu teras sehingga pada umumnya kayu teras lebih awet dari

kayu gubal. Lembaga Penelitian hasil Hutan membagi keawetan kayu di

Indonesia dalam lima kelas awet. Ang dimasukkan dalam kelas-kelas awet

dibawah ini harus dapat bertahan.

Kelas Awet I II III IV V

Selalu berhubungan dengan tanah lembab 8 tahun 5 tahun 3 tahun Sangat pendek

Sangat pendek

Hanya terbuka terhadap angin dan iklim

tetapi dilindungi terhadap pemasukan

air dan pelemasan

20 tahun

15 tahun

10 tahun

Beberapa tahun

Sangat pendek

21

Dibawah atap tidak berhubungan dengan

tanah lembab dan dilindungi terhadap kelemasan

Tak terbatas

Tak terbatas

Tak terbatas

Beberapa tahun

Sangat pendek

Seperti diatas tetapi tidak dipelihara dengan baik Tak terbatas

Tak terbatas

Tak terbatas

20 tahun 20 tahun

8. Bau dan rasa

Bau dan rasa kayu mudah hilang bila kayu lama tersimpan di udara terbuka. Beberapa

jenis kayu mempunyai bau yang merangsang dan untuk menyatakan bau kayu tersebut,

sering digunakan bau sesuatu benda yang umum dikenal misalnya bau bawang (kulim),

bau zat penyamak (jati), bau kamper (kapur) dsb.

9. Nilai Dekoratif

Gambar kayu tergantung dari pola penyebaran warna, arah serat, tekstur, dan

pemuncula n riap-riap tumbuh dalam pola-pola tertentu. Pola gambar ini yang membuat

sesuatu jenis kayu mempunyai nilai dekoratif.

10. Higroskopis

Kayu mempunyai sifat dapat menyerap atau melepaskan air. Makin lembab

udara disekitarnya makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai

keseimbangan dengan lingkungannya. Dalam kondisi kelembaban kayu sama

22

dengan kelembaban udara disekelilingnya disebut kandungan air keseimbangan

(EMC = Equilibrium Moisture Content).

11. Sifat Kayu terhadap Suara

- Sifat akustik, yaitu kemampuan untuk meneruskan suara berkaitan erat

dengan elastisitas kayu.

- Sifat resonansi, yaitu turut bergetarnya kayu akibat adanya gelombang

suara. Kualitas nada yang dikeluarkan kayu sangat baik, sehingga kayu

banyak dipakai untuk bahan pembuatan alat musik (kulintang, gitar, biola

dll).

12. Daya Hantar Panas

Sifat daya hantar kayu sangat jelek sehingga kayu banyak digunakan untuk

membuat barang-barang yang berhubungan langsung dengan sumber panas.

13. Daya Hantar Listrik

Pada umumnya kayu merupakan bahan hantar yang jelek untuk aliran listrik.

Daya hantar listrik ini dipengaruhi oleh kadar air kayu. Pada kadar air 0 %,

kayu akan menjadi bahan sekat listrik yang baik sekali, sebaliknya apabila

kayu mengandung air maksimum (kayu basah), maka daya hantarnya boleh

dikatakan sama dengan daya hantar air.

14. 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

23

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. T = Pengerutan kayu arah tangensial ± 7 % - 10 % R =

Pengerutan kayu arah radial ± 5 % A = Pengerutan kayu arah aksial (longitudinal)

± 0.1 % (sangat kecil, dapat diabaikan) Pengerutan kayu dalam arah lingkaran-

lingkaran pertumbuhan (tangensial) lebih besar daripada arah radial, karena dapat

ditemui bahwa di sebelah luar batang, sel-selnya masih muda dan banyak

mengandung kadar air. Pada pengeringan batang kayu glondong, keliling

mengerut hampir dua kali jari-jari yaitu sebanyak garis tengah, sehingga terjadi

rengat-rengat pengeringan. Jika pada batang yang belum dikeringkan (basah)

digergaji menjadi papan atau balok akan melipat atau melentur. Secara teoritis,

besarnya pengerutan berbanding lurus dengan banyaknya air yang keluar setelah

dikeringkan. Contohnya, bila suatu batang kayu mempunyai lebar asal pada arah

tangensial, pada kadar air 20 % adalah 26 cm. Setelah dikeringkan lebarnya

menjadi 24 cm, maka pengerutan kayu arah tangensial dalam persen (%) adalah =

26−2426

x 100 %

C. Sifat Mekanis Kayu

Sifat mekanika biasanya merupakan syarat-syarat terpenting bagi pemilihan kayu

sebagai bahan struktural misalnya untuk konstruksi bangunan, palang-palang lantai,

tiang listrik, kerangka perabot rumah tangga, alat-alat olah raga, alat kedok-teran dan

24

lain-lain. Panshin dan de Zeeuw (1980) mendefinisikan sifat mekanika kayu sebagai

kekuatan atau kemampuan kayu untuk menahan gaya gaya atau beban dari luar yang

mengenainya. Gaya adalah setiap usaha yang cenderung untuk menggerakkan benda

yang diam, atau mengubah bentuk dan ukurannya, atau mengubah arah dan kecepatan

benda yang bergerak. Ada beberapa macam gaya yang dapat bekerja pada benda yang

disebut gaya primer yaitu :

1. Gaya yang mengakibatkan pemendekan ukuran atau memperkecil volume benda

disebut gaya tekan (compressive stress)

2. Gaya yang cenderung untuk menambah dimensi atau volume benda disebut gaya

tarik (tensile stress)

3. Gaya yang mengakibatkan satu bagian benda bergeser terhadap bagian benda yang

lain disebut gaya geser (shearing stress)

4. Gaya lengkung (bending stress) adalah hasil kombinasi semua gaya primer yang

menyebabkan terjadinya pelengkungan

Sifat – sifat mekanis kayu meliputi :

1. Keteguhan Tarik

Keteguhan tarik adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha

menarik kayu.

Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tarik yaitu :

a. Keteguhan tarik sejajar arah serat dan

b. Keteguhan tarik tegak lurus arah serat.

25

Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah keteguhan tarik sejajar arah serat.

Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar

arah serat. Gaya tarik berusaha melepas ikatan antara serat – serat kayu tersebut.

Sebagai akibat dari gaya tarik (P), maka timbullah didalam kayu tegangan -

tegangan tarik, yang harus berjumlah sama dengan gaya – gaya luar P. Bila gaya

tarik ini membesar sedemikian rupa, serat – serat kayu terlepas dan terjadilah

patahan. Dalam suatu konstruksi bangunan, hal ini tidak boleh terjadi untuk

menjaga keamanan . Tegangan tarik yang masih diizinkan dimana tidak timbul

suatu perubahan atau bahaya pada kayu, disebut tegangan tarik yang diizinkan

dengan notasi : σ  N̅ tr // dalam satuan kg / cm ². Misalnya , untuk kayu dengan

mutu E24 tegangan tarik yang diizinkan dalam arah serat adalah 560 kg / cm² (

σ  N̅ tr // = 560 kg / cm² )

Gambar : Gaya tarik yang bekerja pada batang kayu

2. Keteguhan Tekan

Keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu untuk menahan muatan/beban.

Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tekan yaitu :

26

a. Keteguhan tekan sejajar arah serat

Gaya tekan yang bekerja sejajar serat kayu akan menimbulkan bahaya

tekuk pada kayu tersebut . Pada semua kayu, keteguhan tegak lurus serat lebih

kecil daripada keteguhan kompresi sejajar arah serat, namun dapat menimbulkan

retak pada kayu

Batang – batang yang panjang dan tipis seperti papan, bahaya kerusakan

karena menerima gaya tekan sejajar serat adalah lebih besar, jika dibandingkan

dengan gaya tekan tegak lurus serat kayu. Sebagai akibat adanya gaya tekan ini

akan menimbulkan tegangan tekan pada kayu. Tegangan tekan yang terbesar

dimana tidak menimbulkan adanya bahaya disebut tegangan tekan yang diizinkan,

dengan notasi , σ  N̅ tr dalam satuan kg / cm ²

3. Keteguhan Geser

27

Keteguhan geser adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang

membuat suatu bagian kayu tersebut turut bergeser dari bagian lain di dekatnya.

Akibat gaya geser ini, maka akan timbul tegangan geser pada kayu.

Terdapat 3 (tiga) macam keteguhan yaitu :

a.Keteguhan geser sejajar arah serat

b.Keteguhan geser tegak lurus arah serat dan

c.Keteguhan geser miring

Keteguhan geser tegak lurus serat jauh lebih besar dari pada keteguhan geser

sejajar arah serat. Tegangan geser terbesar yang tidak akan menimbulkan bahaya

pada pergeseran serat kayu disebut tegangan geser yang diizinkan , dengan notasi

σ  N̅ dengan satuan kg/cm².

4. Keteguhan Lengkung (Lentur)

Keteguhan lengkung/lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang

berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban mati maupun hidup

selain beban pukulan. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan yaitu :

28

a. Keteguhan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang

mengenainya secara perlahan-lahan.

b. Keteguhan lengkung pukul, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang

mengenainya secara mendadak.

5. Keteguhan Belah

Keteguhan belah adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang

berusaha membelah kayu. Sifat keteguhan belah yang rendah sangat baik dalam

pembuatan sirap dan kayu bakar. Sebaliknya keteguhan belah yang tinggi sangat

baik untuk pembuatan ukir-ukiran (patung). Pada umumnya kayu mudah dibelah

sepanjang jari-jari (arah radial) dari pada arah tangensial.

Ukuran yang dipakai untuk menjabarkan sifat-sifat keku-atan kayu atau sifat

mekaniknya dinyatakan dalam kg/cm2. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat

mekanik kayu secara garis besar digolongkan menjadi dua kelompok :

a. Faktor luar (eksternal): pengawetan kayu, kelembaban lingkungan, pembebanan

dan cacat yang disebabkan oleh jamur atau serangga perusak kayu.

b. Faktor dalam kayu (internal): BJ, cacat mata kayu, serat miring dsb.

6. Kekakuan

Kekakuan adalah kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk atau

lengkungan. Kekakuan tersebut dinyatakan dalam modulus elastisitas.

7. Keuletan

Keuletan adalah kemampuan kayu untuk menyerap sejumlah tenaga yang relatif

besar atau tahan terhadap kejutan-kejutan atau tegangan-tegangan yang berulang-

29

ulang yang melampaui batas proporsional serta mengakibatkan perubahan bentuk

yang permanen dan kerusakan sebagian.

8. Kekerasan

Kekerasan adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya yang membuat takik

atau lekukan atau kikisan (abrasi). Bersama-sama dengan keuletan, kekerasan

merupakan suatu ukuran tentang ketahanan terhadap pengausan kayu.

9. Kekuatan

Kekuatan adalah kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk. Pada

umumnya dapat dikatakan bahwa kayu-kayu yang berat sekali juga kuat sekali,

dan bahwa kekuatan, kekerasan dan sifat tekik lainnya adalah berbanding lurus

dengan berat jenisnya. Tetapi perbandingan ini tidak selalu cocok.

Lembaga Pusat Penyelidikan Kehutanan membagi kekuatan kayu Indonesia

dalam 5 kelas kuat didasarkan kepada jenis kayu tersebut:

Kelas Kuat Berat Jenis Kuat Tarik Absolute (kg/m³)

Kuat Tekan Absolute (kg/m³)

Kelas I ≥ 0.90 ≥ 1100 ≥ 650

Kelas II 0.90 – 0.60 1100 – 725 650 – 425

Kelas III 0.60 – 0.40 725 – 500 425 – 300

Kelas IV 0.40 – 0.30 500 – 360 300 – 215

Kelas V < 0.30 < 360 < 215

30

D. Kayu Damar

Genus Agathis, umumnya disebut damar, atau dalam bahasa Maori disebut

kauri, adalah genus dari 21 spesies pohon yang berdaun sepanjang tahun dari famili

konifer purba Araucariaceae. Meskipun dahulunya menyebar luas selama periode Jurasik,

sekarang mereka hanya ditemukan di daerah yang lebih kecil di belahan Bumi selatan.

Pohon-pohon ini bercirikan batang yang sangat besar dan percabangan sedikit atau tidak

pada beberapa bagian ke atas. Pohon muda biasanya berbentuk kerucut; hanya saat

dewasa tajuknya menjadi lebih membulat atau tidak beraturan. Kulit kayunya lembut dan

berwarna abu-abu muda atau cokelat abu-abu, biasanya mengelupas menjadi serpihan-

serpihan yang menebal pada pohon yang lebih tua. Struktur cabangnya seringkali

horizontal, atau menaik saat lebih besar. Cabang paling bawah seringkali meninggalkan

luka cabang melingkar bila mereka tanggal dari batang yang berada lebih di bawah. Daun

muda pada semua spesies Agathis lebih besar daripada daun tua, lebih atau kurang lancip,

bermacam-macam bentuknya di antara spesies dari bentuk ovata (membulat telur) hingga

lanceolata (panjang, lebar di tengah). Daun tua berlawanan, bentuk elips hingga linier,

sangat kasar dan cukup tebal. Daun muda seringkali berwarna merah tembaga, kontras

dengan dedaunan musim sebelumnya yang biasanya hijau atau hijau-berserbuk. Damar

laut termasuk ke dalam famili Dipterocarpaceae. Memiliki habitus yakni tinggi 20-50 m,

panjang batang bebas cabang 10-35 m, diameter sampai 160 cm, banir dapat mencapai

tinggi 3,5 m. Kayu teras berwarna coklat muda atau kuningcoklat muda yang lambat laun

menjadi coklat tua. Kayu gubal berwarna lebih muda dari kayu teras, tebal 2-12 cm,

biasanya 4 cm. Permukaan kayu umumnya licin. Pada bidang radial kayu yang

mempunyai arah serat berpadu nampak bagian yang licin dan bagian yang kesat.

Permukaan kayu sedikit mengkilap sampai mengkilap. Pada bidang radial kayu yang

31

mempunyai arah serat berpadu nampak gambar berupa garis-garis. Pori sebagian besar

soliter, sebagian bergabung 2-4 dalam arah radial, kadang-kadang dalam gabungan

tangensial atau miring, berbentuk bundar atau lonjong, diameter 100-300 μ, frekuensi 2-

10 per mm2, kadang-kadang sampai 14 pori per mm2, banyak berisi tilosis, bidang

perforasi berbentuk sederhana. Parenkim termasuk tipe paratrakeal berbentuk selubung

lengkap atau tidak lengkap yang sering kali bergabung dengan parenkim yang tersebar

atau parenkim apotrakeal yang berbentuk pita tangensial pendek. Jari-jari homogen,

sempit dan pendek, frekuensi 6-8 per mm, kadang-kadang berisi endapan berwarna

coklat. Saluran interselular hampir selalu lebih kecil dari pada pori, hanya terdapat dalam

arah aksial merupakan deretan tangensial panjang atau kadang-kadang pendek, biasanya

berisi endapan berwarna putih. Penyusutan sampai kering udara pada S.leavis 1,5% (R)

dan 3,1 (T); S.maxwelliana 1,7 % (R) dan 3,5 % (T).(Martawijaya.,

dkk 1981).

Secara umum kayu damar memiliki ciri – cirri sebagai berikut :

1. Kayu teras berwarna keputíh-putihan sampaí kuning-coklat, kadang-kadang semu-

semu merah jambu. Kayu gubal tidak berbeda dengan kayu teras.

2. Tekstur kayu halus dan merata, Panjang serat 5.737 M dengan diameter 49,4 M

tebal dindìng 8,5 p dan diameter lumen 32,414. Arah serat Arah serat Iurus atau

kadang-kadang terpilín, Kesan raba Permukaan kayu Iícin, Permukaan kayu

mengkilap, Pada bìdang radial nampak jelas bìntik-bintìk berwarna coklat dalam sel

jan-jarì.

3. Pori Kayu tidak berpori, Parenkim tersebar dan berisì damar berwarna, Jari-jari

homoselular, uniseriat, sangat sempìt sangat pendek dan jarang (6 per mm).

4. Kelas kuat kayu damar pada kelas II – III dan kelas awet pada kelas IV - V

32

Kegunaan kayu meranti secara umum baik untuk meranti merah, meranti kuning

dan meranti putih pada konstruksi ringan, perkakas rumah tangga, kayu lapis dan

digunakan pada industri perkapalan digunakan pada kulit dan dudukan mesin. Untuk

keperluan Tugas Akhir ini jenis meranti yang digunakan adalah meranti putih.

II. 4 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. Kemampuan bahan

untuk kembali kebentuk semula tergantung pada besar sifat elastisitasnya. Jika tegangan

yang diberikan melebihi daya dukung serat maka serat – serat akan putus dan terjadi

kegagalan atau keruntuhan.

Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja sampai pada satu titik .

Titik ini adalah Limit Proporsional. Setelah melewati titik ini besarnya deformasi akan

bertambah lebih cepat dari besarnya beban yang diberikan . Hubungan antara beban dan

deformasi ditunjukkan pada gambar II.7 berikut .

33

Kayu memiliki beberapa tegangan, pada satu jenis tegngan nilainya besar dan

untuk jenis tegangan yang lain nilainya kecil. Sebagai contoh tegangan tekan cenderung

memperpendek kayu sedangkan tegangan tarik akan memperpanjang kayu. Biasanya

kayu akan menderita kombinasi dari beberapa tegangan yang terjadi secara bersamaan

meski salah satu jenis tegangan lebih mendominasi. Kemampuan untuk melentur bebas

dan kembali kebentuk semula tergantung kepada elastisitas, dan kemampuan untuk

menahan terjadinya perubahan bentuk disebut dengan kekakuan.

Modulus elastisitas adalah ukuran hubungan antara tegangan dan regangan dalam

limit proporsional yang memberikan angka umum untuk menyatakan kekakuan atau

elastis suatu bahan. Semakin besar modulus elastisitas kayu, maka kayu tersebut semakin

kaku.

Istilah getas digunakan untuk mendeskripsikan deformasi yang terjadi sebelum patah.

Dapat diperhatikan bahwa sifat getas ini bukan menyatakan kelemahan. Sebagai contoh,

besi tuang dan kapas adalah bahan yang getas, walaupun besarnya beban yang

dibutuhkan untuk mengakibatkannya hancur sangat berbeda.

Dalam mencari karakteristik kekuatan kayu ada dua cara yang dapat dilakukan.

Pertama, dengan pengujian langsung di lapangan. Kedua, dengan penelitian. Karena

pelaksanaan pengujian di lapangan memerlukan biaya yang besar maka pengujian dengan

penelitian merupakan alternatif pemilihan.

Pada penelitian ada 2 (dua) jenis pengujian yang dapat dilakukan. Pengujian

dengan menggunakan sampel kecil dan pengujian kayu sebagai struktural. Pengujian

dengan menggunakan sampel penting untuk tujuan komparatif, yang memberikan

indikasi bahwa sifat-sifat kekuatan setiap jenis-jenis kayu berbeda. Karena pengujian

dirancang untuk menghindari pengaruh kerusakan lain, sehingga hasilnya tidak

34

menunjukkan beban aktual yang mampu diterima dan faktor yang harus digunakan untuk

mendapatkan tegangan kerja yang aman. Pengujian kayu dengan bentuk struktural lebih

mendekati kondisi penggunaan yang sebenarnya. Secara khusus dianggap penting karena

dapat mengamati kerusakan seperti pecah-pecah. Kelemahan pada pengujian ini adalah

memerlukan biaya yang besar dan pekerjaannya sulit karena membutuhkan kayu dalam

jumlah yang besar dan butuh waktu yang lebih lama. Selain itu, faktor pemilihan bahan

dalam ukuran yang besar dengan kualitas yang seragam menjadi sangat penting

dibandingkan dengan pemilihan sampel dalam ukuran kecil.

Pengujian dengan menggunakan sampel kecil telah memiliki standar pengujian.

Karena sifat kekuatan kayu sangat dipengaruhi oleh kandungan air, pengujian dapat

dilakukan dalam kondisi terpisah. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan material

kayu yang memiliki kandungan standar. Pengujian dilakukan pada bahan kering udara

dengan kadar air yang diketahui dan angka-angka kekuatan tersebut dikoreksi terhadap

kandungan air standar. Ketelitian dibutuhkan untuk mengeliminasi faktor-faktor yang

dapat membuat variasi sifat kekuatan.

Pengujian dengan sampel kecil dari jenis-jenis kayu yang berbeda-beda kini telah

dilakukan, dan banyak batasan data yang diperoleh. Angka-angka yang diterbitkan untuk

kayu yang berbeda-beda dapat dibandingkan dengan metode pengujian yang telah

distandarkan. Angka-angka ini sendiri dapat dipakai dalam memperhitungkan tegangan

kerja karena faktor koreksi telah diperhitungkan.

Umumnya secara empiris hanya sedikit karakteristik kekuatan kayu yang

diketahui. Sebagai contoh adalah kualitas kayu oak, kayu jati, dan kayu damar sebagai

bahan struktur. Hasil pengujian berdasarkan nilai tegangan dan regangan dari kayu

35

tersebut. Nilai tegangan diperoleh dari besarnya beban per luas penampang yang

dibebani, dinyatakan dalam N/mm², atau :

Dan regangan didefinisikan sebagai deformasi per ukuran semula yaitu :

Ada beberapa jenis tegangan yang dapat dialami oleh suatu material, yaitu

tegangan tekan (Compression Strength), tegangan tarik (Tensile Strength), dan tegangan

lentur (Bending Strength). Pada tegangan tekan, material mengalami tekanan pada luasan

tertentu yang menyebabkan timbulnya tegangan pada material dalam menahan tekanan

tersebut sampai batas keruntuhan dan diambil sebagai nilai tegangan tekan. Demikian

pula dengan tarikan, tegangan tarik timbul akibat adanya gaya dalam pada material yang

berusaha menahan beban tarikan yang terjadi. Kemampuan maksimum material menahan

tarikan adalah sebagai sebagai tegangan tarik.

Secara teoritis, semakin ringan kayu maka semakin kurang kekuatannya,

demikian juga sebaliknya. Pada umumnya dapat dikatakan bahwa kayu-kayu yang berat

sekali juga kuat sekali. Kekuatan, kekerasan dan sifat teknik lainnya adalah berbanding

lurus dengan berat jenisnya. Tentunya hal ini tidak terlalu sesuai, karena susunan dari

kayu tidak selalu sama.

Salah satu sifat mekanik kayu yang sangat penting dalam analisis tahanan

sambungan adalah kuat tumpu kayu disekitar alat sambung (dowel bearing strength).

Pengujian kuat tumpu kayu dapat dilakukan dengan cara seperti pada gambar berikut.

Beban tumpu kayu ditentukan dengan metoda offset pada sesaran 0,05D (D adalah

diameter alat sambung). Kemudian kuat tumpu kayu diperoleh dengan membagi beban

tumpu pada metoda offset dengan luas bidang tekan yaitu diameter alat sambung

dikalikan dengan tebal kayu.

36

Kuat tumpu kayu dipengaruhi oleh kandungan air, berat jenis kayu, dan diameter

alat sambung. Hasil pengujian Rammer dan Winistorfer (2001) menunjukkan bahwa kuat

tumpu kayu pada kandungan air 15%,, 12%, 6%, dan 4% adalah berturut – turut sebesar

1,23 , 1,36, 1,63, 1,72 kali kuat tumpu kayu pada kandungan air 20%. Smith (1988)

melakukan pengujian kuat tumpu kayu dengan beberapa macam nilai berat jenis yang

tergolong pada kayu lunak (soft woods) dan kayu keras (hard woods). Hasil yang

diperoleh menunjukkan bahwa kuat tumpu kayu meningkat seiring dengan peningkatan

berat jenis kayu. Wilkinson (1991) mengusulkan Persamaan (1) untuk menghitung kuat

tumpu kayu. Persamaan (1) kemudian dipakai secara luas oleh banyak peraturan

termasuk SNI-5 Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu (2002).

II.5 Kuat Acuan

A. Kuat Acuan Berdasarkan atas Pemilahan secara Mekanis

Pemilahan secara mekanis untuk mendapatkan modulus elastisitas lentur harus

dilakukan dengan mengikuti standar pemilahan mekanis yang baku. Berdasarkan

modulus elastisitas lentur yang diperoleh secara mekanis, kuat acuan lainnya

dapat diambil mengikuti Tabel 5.1. Kuat acuan yang berbeda dengan Tabel 5.1

dapat digunakan apabila ada pembuktian secara eksperimental yang mengikuti

standar – standar eksperimen yang baku.

Tabel 5.1 Nilai kuat acuan (Mpa) berdasarkan atas pemilahan secara mekanis

pada kadar air 15%

37

Kode Mutu

Modulus Elastisitas Lentur Ew

Kuat Lentur Fb

Kuat tarik sejajar serat Ft

Kuat tekan sejajar serat Fc

Kuat Geser Fv

Kuat tekan Tegak lurus Fc

E26 26000 66 60 46 6.6 24E25 25000 62 58 45 6.5 23E24 24000 59 56 45 6.4 22E23 23000 56 53 43 6.2 21E22 22000 54 50 41 6.1 20E21 21000 56 47 40 5.9 19E20 20000 47 44 39 5.8 18E19 19000 44 42 37 5.6 17E18 18000 42 39 35 5.4 16E17 17000 38 36 34 5.4 15E16 16000 35 33 33 5.2 14E15 15000 32 31 31 5.1 13E14 14000 30 28 30 4.9 12E13 13000 27 25 28 4.8 11E12 12000 23 22 27 4.6 11E11 11000 20 19 25 4.5 10E10 10000 18 17 24 4.3 9

Dimana Ew adalah Modulus elastisitas lentur

Fb adalah Kuat lentur

Fc⁄⁄ adalah Kuat tekan sejajar serat

Ft⁄⁄ adalah Kuat tarik sejajar serat

Fv adalah Kuat geser

Fc adalah Kuat tekan tegak lurus serat

A. Kuat Acuan Berdasarkan atas Pemilahan secara Visual

Pemilahan secara visual mengikuti standar pemilahan secara visual yang baku.

Apabila pemeriksaan visual dilakukan berdasarkan pengukuran berat jenis, maka

kuat acuan untuk kayu berserat lurus tanpa cacat dapat dihitung dengan

menggunakan langkah – langkah sebagai berikut :

38

a. Kerapatan ρ pada kondisi basah (berat dan volume diukur pada kondisi

basah, tetapi kadar airnya lebih kecil dari 30%) dihitung dengan

mengikuti prosedur baku. Gunakan satuan kg/m³ untuk ρ.

b. Kadar air, m% (m<30), diukur dengan prosedur baku

c. Hitung berat jenis pada m% (Gm) dengan rumus :

Gm = ρ / [1.000 (1+m/100)]

d. Hitung berat jenis dasar (Gb) dengan rumus :

Gb = Gm / [1+0.265aGm] dengan a = (30-m)/30

e. Hitung berat jenis pada kadar air 15% (G₁₅) dengan rumus :

G₁₅ = Gb/(1-0,133 Gb)

f. Hitung estimasi kuat acuan dengan modulus elastisitas lentur (Ew) =

16500 G⁰⁷, dimana G = G₁₅ = berat jenis kayu pada kadar ai 15%

Untuk kayu dengan serat tidak lurus dan/atau mempunyai cacat kayu, estimasi nilai

modulus elastis lentur acuan pada point f harus direduksi dengan mengikuti ketentuan

pada SNI (Standar Nasional Indonesia) 03-3527-1994 UDC (Universal Decimal

Classification) 691.11 tentang “Mutu Kayu Bangunan“ yaitu Henny Sahara : Kombinasi

Alat Penyambung Paku Dan Baut Pada Kolom Pendek Kayu Meranti Dengan

Pembebanan Aksial Tekan Berdasarkan Pkki Ni-5 2002 (Eksperimen), 2010.

dengan mengalikan estimasi nilai modulus elastis lentur acuan dari Tabel II.1 tersebut

dengan nilai rasio tahanan yang ada pada Tabel II.2 yang bergantung pada kelas mutu

kayu . Kelas mutu kayu ditetapkan dengan mengacu pada Tabel II.3.

39

Kelas Mutu Nilai Rasio Tahanan

Kelas A 0,80

Kelas B 0,63

Kelas C 0,50

Macam Cacat Kelas Mutu A Kelas Mutu B Kelas Mutu C

Mata Kayu :

Terletak di muka lebar

1/6 lebar kayu 1/4 lebar kayu 1/2 lebar kayu

Terletak di muka sempit

1/8 lebar kayu 1/5 lebar kayu 1/4 lebar kayu

Retak 1/5 tebal kayu 1/6 tebal kayu 1/2 tebal kayu

Pinggul 1/10 tebal atau lebar kayu

1/6 tebal atau lebar kayu

1/4 tebal atau lebar kayu

Arah serat 1 : 13 1 : 9 1 : 6

Saluran damar 1/5 tebal kayu eksudasi tidak diperkenankan

2/5 tebal kayu 1/2 tebal kayu

Gubal Diperkenankan Diperkenankan Diperkenankan

Lubang serangga Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada tanda – tanda serangga hidup

Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasidan tidak ada tanda – tanda serangga hidup

Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasi dan tidak ada serangga hidup

Cacat lain (lapuk, hati rapuh, retak melintang)

Tidak diperkenankan

Tidak diperkenankan

Tidak diperkenankan

40

II.6 Tata Cara Perencanaan Berdasarkan Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia 2002

Kekuatan / tahanan sambungan dianalisis berdasarkan moda kelelehan

sambungan yang mungkin terjadi. Tahanan yang diperoleh kemudian disebut sebagai

tahanan ultimit. Untuk mendapatkan tahanan ijin sambungan, maka tahanan ultimit harus

dikalikan dengan faktor koreksi yang sesuai berdasarkan, jenis pembebanan, masa layan,

dan jenis alat sambung itu sendiri.

A.Beban dan Kombinasi Pembebanan

* Beban nominal

Beban nominal adalah beban yang ditentukan didalam Pedoman Perencanaan

Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, SKBI – 1.3.53.1987, SNI 03-1727-1989.

Beban nominal yang harus ditinjau adalah sebagai berikut :

- D beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk

dinding, lantai,atap, plafon, partisi tetap, tangga dan peralatan layan tetap.

- L beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk

pengaruh kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan,

dan lain – lain.

- La beban hidup atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,

peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda

bergerak.

- H beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan oleh genangan air.

- W beban angin termasuk dengan memperhitungkan bentuk aerodinamika

bangunan dan peninjauan terhadap pengaruh angin topan, puyuh,dan tornado

bila diperlukan.

41

- E beban gempa,yang ditentukan menurut SNI 03-1726-1969, atau

penggantinya.

* Kombinasi Pembebanan

Kecuali apabila ditetapkan lain,struktur, komponen struktur, dan sambungannya

harus direncanakan dengan menggunakan kombinasi pembebanan berikut ini :

1. 1,4D

2. 1,2D + 1,6L + 0,5 (La atau H)

3. 1,2D + 1,6 (La atau H) + (0,5L atau 0,8W)

4. 1,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5 (La atau H)

5. 1,2D ± 1,0 W + 0,5L

6. 0,9D ± (1,3 atau 1,0E)

B.Dasar Perencanaan

* Modulus Elastisitas Lentur

Modulus elastisitas lentur rerata terkoreksi, Ew’ yang digunakan dalam

perencanaan, bergantung pada penggunaannya. Dalam kasus perencanaan dimana

tahanan structural atau stabilitas ditentukan berdasarkan perhitungan maka harus

digunakan nilai persentil ke lima terkoreksi, E05❑ '=1,03 EW

❑' {1−1,645 ( KV E ) }

42

Dengan 1,03 adalah factor koreksi dari nilai EW❑

yang ditabelkan kepada nilai EW❑

bebas

geser, dan KV E = σ E

Ew adalah koefisien variasi nilai EW

❑, yaitu penyimpangan deviasi

standar EW❑

dibagi dengan nilai rerata EW❑

.

Pengecualian : Untuk glulam (kayu laminasi structural), faktor penyesuaian tersebut

adalah 1,05 dan bukan 1,03. Modulus elastisitas lentur tidak perlu dikoreksi terhadap

faktor waktu, λ

* Modulus Elastisitas Lentur

Tahanan rencana dihitung untuk setiap keadaan batas yang berlaku sebagai hasil

kali antara tahanan terkoreksi, R’, faktor tahanan, Ø dan faktor waktu λ . Tahanan

rencana harus sama dengan atau melebihi beban terfaktor,Ru’.

Dengan R’ adalah tahanan terkoreksi untuk komponen struktur, elemen, atau sambungan,

seperti tahanan lentur terkoreksi, M’,tahanan geser terkoreksi, V’ dan lain – lain. Begitu

juga dengan Ru diganti dengan Mu, Vu, dan sebagainya untuk gaya – gaya pada

komponen struktur atau sambungan.

Jenis Simbol Nilai

Tekan Ø c 0,90Lentur Ø b 0,85Stabilitas Ø s 0,85Tarik Ø t 0,80Geser / Puntir Ø q 0,75Sambungan Ø z 0,65

Kombinasi Pembebanan Faktor Waktu (λ)

1,4D 0,60

43

1,2 + 1,6L + 0,5(La atau H) 0,70 jika L dari gudang 0,8 jika L dari ruangan umum

1,25 jika L dari kejut

1,2D + 1,6(La atau H) + (0,5L atau 0,8H)

0,801,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5(La atau H) 1,001,2D ± 1,0E + 0,5L 1,000,9D ±(1,3W atau 1,0E) 1,00

* Faktor Koreksi

a. Faktor Koreksi untuk Masa Layan

Cm adalah faktor koreksi layan basah, untuk memperhitungkan pengaruh kadar

air masa layan yang lebih tinggi dari pada 19% untuk kayu massif dan 16% untuk produk

kayu laminasi terhadap kekuatan kayu. Nilai faktor koreksi layan basah dapat dilihat pada

table berikut.

Fb Ft Fv Fc Fc E

Balok Kayu 0,85* 1,00 0,97 0,67 0,80** 0,902Balok kayu besar (125mm x x125mm atau yang lebih besar)

1,00 1,00 1,00 0,67 0,91 1,00

Lantai papan kayu 0,85 - - 0,67 , 0,90Glulam (kayu laminasi struktural

0,80 0,80 0,87 0,53 0,73 0,83

Ct adalah faktor koreksi temperature untuk memperhitungkan temperature layan

lebih tinggi dari pada 38°C secara berkelanjutan.

44

Fb Ft Fv Fc Fc E

Balok Kayu 0,85* 1,00 0,97 0,67 0,80** 0,902Balok kayu besar (125mm x x125mm atau yang lebih besar)

1,00 1,00 1,00 0,67 0,91 1,00

Lantai papan kayu 0,85 - - 0,67 , 0,90Glulam (kayu laminasi struktural

0,80 0,80 0,87 0,53 0,73 0,83

Cpt adalah faktor koreksi pengawetan kayu, untuk memperhitungkan pengaruh

proses pengawetan terhadap produk – produk kayu dan sambungan. Nilai faktor koreksi

ditetapkan berdasarkan spesifikasi pemasok, ketentuan, atau tata cara yang berlaku.

Crt adalah faktor koreksi tahan api, untuk memperhitungkan pengaruh perlakuan

tahan api terhadap produk – produk kayu dan sambungan. Nilai faktor koreksi ditetapkan

berdasarkan spesifikasi pemasok, ketetuan, atau tata cara yang berlaku

c. Faktor Koreksi Sambungan

Tahanan lateral acuan sambungan harus dikalikan dengan faktor koreksi

sambungan selain faktor koreksi masa layan. Untuk sambungan dengan alat sambung

paku, baut, dan cincin belah, faktor koreksi sambungan dapat dilihat pada tabel berikut

Paku Baut Cincin Belah

Diafragma (Cdi) Ya - -Aksi Kelompok (Cg) - Ya YaGeometri (C∆) - Ya Ya

Kedalaman Penetrasi (Cd) Ya - Ya

Serat ujung (Ceg) Ya - -

Paku miring (Ctn) Ya - -

45

* Komponen Struktur Tarik

Dalam perencanaan komponen struktur tarik pada struktur kayu, komponen

struktur tarik harus direncanakan untuk memenuhi ketentuan sebagai berikut :

Tu ≤ λ Øt T’

Dengan Tu adalah gaya tarik terfaktor, λ adalah faktor waktu (lihat Tabel ,,,,,), Øt adalah

faktor tahanan tarik sejajar serat = 0,80 dan T’ adalah tahanan tarik terkoreksi.

Tahanan tarik terkoreksi adalah hasil dari perkalian tahanan acuan dengan faktor – faktor

koreksi pada,,,,,

T’ = Ft’ An

Dengan Ft’ adalah kuat tarik sejajar serat terkoreksi dan An adalah luas penampang netto.

* Komponen Struktur Tekan

Dalam perencanaan komponen struktur tekan, komponen struktur tekan harus

direncanakan sedemikian rupa sehingga,

Pu ≤ λ Øc P’

dengan Pu adalah gaya tekan terfaktor, λ adalah faktor waktu (lihat tabel ), Øc adalah

faktor tahanan tekan = 0,90. Tahanan terkoreksi adalah hasil dari perkalian tahanan acuan

dengan faktor – faktor koreksi pada …..

Komponen struktur yang memikul gaya – gaya aksial setempat harus mendapatkan

pendetailan tahanan dna kestabilan yang cukup pada daerah bekerjanya gaya – gaya

tersebut. Begitu pula komponen struktur harus memiliki tahanan rencana local dan

stabilitas pelat bahan yang cukup pada tumpuan balok dan pada lokasi gaya – gaya

transversal bekerja.

46

Panjang kolom tak terkekang atau panjang bagian kolom tak terkekang,l harus diambil

sebagai jarak pusat ke pusat pengekang lateral. Panjang kolom tak terkekang harus

ditentukan baik terhadap sumbu kuat maupun terhadap sumbu lemah dari kolom tersebut.

Panjang efektif kolom le, untuk arah yang ditinjau harus diambil sebagai Ke, dimana Ke

adalah faktor panjang tekuk untuk komponen struktur tekan. Kc tergantung pada kondisi

ujung kolom dan ada atau tidaknya goyangan.

Nilai Kc untuk beberapa jenis kondisi kekangan ujung dan untuk keadaan dengan

goyangan serta tanpa goyangan dapat ditentukan dengan menggunakan hubungan pada

gambar berikut

47

II. 5Sambungan Mekanis

Umum

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.

Pemasangan alat sambung sepertu baut, pasak dan gigi menyebabkan luas efektif tampang

berkurang sehingga kekuatannya juga menjadi rendah jika dibanding dengan kayu yang

penampang utuh.

2. Penyimpangan arah serat

Pada buhul sering terdapat gaya yang sejajar serat pada satu batang tetapi tidak dengan

batang kayu yang lain. Karena kekuatan kayu yang tidak sejajar serat lebih kecil maka

kekuatan sambungan harus didasarkan pada kekuatan kayu yang terkecil atau tidak sejajar

serat.

3. Terbatasnya luas sambungan

Jika alat sambung ditempatkan saling berdekatan pada kayu memikul geser sejajar serat

maka kemungkinan pecah kayu sangat besar karena kayu memiliki kuat geser sejajar serat

48

yang kecil. Oleh karena itu penempatan alat sambung harus mengikuti aturan jarak minimal

antar alat sambung agar terhindar dari pecahnya kayu. Dengan adanya ketentuan jarak

tersebut maka luas efektif sambungan ( luas yang dapat digunakan untuk penempatan alat

sambung ) akan berkurang pula.

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.

Selain itu beberapa hal yang perlu diperhatikan pada perencanaan sambungan berkaitan

dengan rendahnya kekuatan sambungan yaitu :

1. Eksentrisitas sambungan yang menggunakan beberapa alat sambung, maka titk berat

kelompok alat sambung harus ditempatkan pada garis kerja gaya agar tidak timbul

momen yang dapat menurunkan kekuatan sambungan.

2. Sesaran / Slip

Sesaran yang terjadi pada sambungan kayu terbagi menjadi dua. Sesaran yang

pertama adalah sesaran awal yang terjadi akibat adanya lubang kelonggaran yang

dipergunakan untuk mempermudah penempatan alat sambung. Selama sesaran

awal, alat sambung belum memberikan perlawanan terhadap gaya sambungan

49

yang bekerja. Pada sambungan dengan beberapa alat sambung, kehadiran sesaran

awal yang tidak sama diantara alat sambung dapat menurunkan kekuatan

sambungan secara keseluruhan. Setelah sesaran awal terlampaui, maka sesaran

berikutnya akan disertai oleh gaya perlawanan (tahanan lateral) dari alat sambung.

3. Mata kayu

Adanya mata kayu dapat mengurangi luas tampang kayu sehingga mempengaruhi

kekuatan kayu terutama kuat tarik dan kuat tekan sejajar serat.

Jenis – Jenis Sambungan

Jenis – jenis sambungan dibedakan menjadi sambungan satu irisan (menyambungkan

dua batang kayu), dua irisan ( menyambungkan tiga irisan ) dan seterusnya. Selain itu juga ada

dikenal jenis sambungan takik. Menurut sifat gaya yang bekerja pada sambungan, sambungan

dibedakan atas sambungan desak, sambungan tarik dan sambungan momen.

Alat Sambung Mekanik

Berdasarkan interaksi gaya – gaya yang terjadi pada sambungan, alat sambung mekanik

di bagi atas dua kelompok. Kelompok pertama adalah kelompok yang kekuatan sambungan

berasal dari interaksi antar kuat lentur alat sambung dengan kuat desak atau kuat geser kayu..

Kelompok kedua adalah kelompok alat sambung yang kekuatan sambungannya ditentukan oleh

luas bidang dukung kayu yang disambungnya. Yang tergolong kelompok pertama adalah paku

dan baut. Sedangkan kelompok kedua adalah pasak kayu Koubler, cincin belah ( split ring ), pelat

geser, spike grid, single atau double sided toothed plate dan toothed ring.

50

Pada tugas akhir ini yang digunakan adalah alat sambung jenis pertama yaitu paku.

Berikut akan diuraikan dengan jelas dari alat sambung tersebut.

A. Paku

1. Umum

Alat ambung 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. Diameter paku dipasaran antara 2,75mm

sampai 8mm dengan panjang 40mm sampai 200mm.

Ketebalan kayu yang yang disambung antara 20mm sampai 40mm.

Tabel II.4 Tebal Kayu yang diperkenanakan untuk beberapa ukuran Paku

No. Tebal Kayu (mm) Nama PakuDiameter Paku

(mm)

Panjang Paku

(mm)

1 20 2”BWG12 2.8 51

2 20 - 25 2.5”BWG11 3.1 63

3 20 - 30 3”BWG10 3.4 76

4 25 - 35 3.5”BWG9 3.8 89

5 30 - 40 4”BWG8 4.2 102

6 40 4.5”BWG6 5.2 114

51

Paku dipasang dengan cara dipukul. Agar terhindar dari pecahnya kayu, pemasangan

paku dapat didahului oleh lubang penuntun. Diameter lubang penuntun tidak boleh

melebihi : 0.9D untuk G > 0.6, dan 0.75D untuk G ≤ 0.6

Dimana G adalah berat jenis kayu dan D adalah diameter batang paku.

Untuk perencanaan sambungan dengan menggunakan alat sambung paku maka analisis

terhadap sambungannya mengikuti aturan yang telah ditetapkan SNI-5 PKKI 2002.

2. Geometri Sambungan Paku

Spasi dalam satu baris ( a ) pada semua arah garis kerja beban lateral terhadap arah

serat kayu, spasi minimum antar alat pengencang :

10 D bila digunakan pelat sisi dari kayu

7 D bila di gunakan pelat sisi dari baja.

Spasi antar baris ( b ) pada semua arah garis kerja beban lateral terhadap arah serat

kayu, spasi inimum adalah 5 D.

Jarak ujung ( c ). Jarak minimum dari ujung komponen struktur kepusat alat

pengencang tedekat diambil :

a. Untuk beban tarik lateral

15 D untuk pelat sisi dari kayu

10 D untuk elat sisi dari baja

b. Untuk beban tekan lateral

10 D untuk pelat sisi dari kayu

5 D untuk pelat sisi dari baja

Jarak tepi ( jarak tepi dengan beban, d, dan jarak tepi tanpa beban, e ). Jarak minimum

dari tepi komponen struktur ke pusat alat pengencang terdekat diambil sebesar :

52

5 D untuk tepi yang dibebani

10 D untuk tepi yang tidak di bebani.

Gambar II.9 Geometri sambungan paku

3. Tahanan Terhadap Gaya Lateral

a. Tahanan Lateral Acuan Satu Irisan

Tahanan lateral acuan dari suatu sambungan yang menggunakan paku baja satu irisan

yang dibebani secara tegak lurus terhadap sumbu alat pengencang dan dipasang tegak lurus

sumbu komponen struktur, diambil sebagai nilai terkecil dari nilai-nilai yang dihitung

menggunakan semua persamaan pada Tabel II.5 dan dikalikan dengan jumlah alat pengencang

53

(n). Untuk sambungan yang terdiri atas tiga komponen ( sambungan dengan dua irisan ),

tahanan lateral acuan diambil sebesar dua kali tahanan lateral acuan satu irisan yang terkecil.

Untuk sambungan dengan pelat sisi dari baja, persamaan untuk moda kelelehan Is

pada Tabel II.5 tidak berlaku, dan tahanan untuk moda tersebut dihitung sebagai tahanan tumpu

alat pengencang pada pelat-pelat baja sisi-sisi.

Tabel II.5 Tahanan Lateral Acuan Satu Paku (Z) untuk Satu Alat Pengencang dengan Satu Irisan yang Menyambung Dua Komponen

Moda kelelehan pErsamaan yang berlaku

IsZ

=3 .3 D t s Fes

K D

IIImZ

=3 .3 k1 D p Fem

K D(1 + 2 Re ), dengan :

k 1= (−1 ) +√2 (1 +Re ) +2 F yb (1 + 2 Re)D2

3 Fem p2

IIIsZ

=3 .3 k2 D t s Fem

KD (2 + Re ), dengan :

k 2 = (−1) + √ 2 (1 + Re)Re

+2 F yb (1 + 2Re) D2

3 Fem ts2

IVZ

=3 .3 D2

K D √ 2 Fem F yb

3 (1 + Re)

54

Catatan : Re =

Fem

Fes

Fe = Kuat tumpu kayu

= 114.45G1. 84 (N/mm²) dimana G adalah berat jenis kayu kering oven

p = Kedalaman penetrasi efektif batang alat pengencang pada komponen

pemegang (lihat Gambar II.11)

K D = 2.2 untuk D ≤ 4.3 mm,

= 0.38 D + 0.56untuk 4.3 mm < D < 6.4 mm

= 3.0 untuk D ≥ 6.4 mm

F yb = kuat lentur paku (lihat Tabel II.6)

Nilai kuat tumpu kayu untuk beberapa nilai berat jenis dapat dilihat pada Tabel II.6.

Semakin besar nilai berat jenis suatu kayu, maka semakin besar pula nilai kuat tumpunya.

Umumnya alat sambung paku digunakan pada kayu dengan berat jenis tidak tinggi mengingat

mudahnya paku untuk tekuk (buckling). Tekuk pada paku juga disebabkan oleh tingginya nilai

banding antara panjang dan diameter paku (angka kelangsingan) sebagai ciri khas alat sambung

paku.

Tabel II.6 Kuat Tumpu Paku (Fe ) untuk Berbagai Nilai Berat Jenis Kayu

Berat Jenis Kayu (G)

0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70

55

NilaiFe (N/mm²)21.21 26.35 31.98 38.11 44.73 51.83 59.40

Nilai kuat lentur paku dapat diperoleh dari supplier atau distributor paku. Pengujian

kuat lentur paku dilakukan dengan metode three-point bending test seperti pada ASTM

(American Standard of Testing Materials) F1575-03. Untuk jenis paku bulat pada umumnya, kuat

lentur paku dapat dilihat pada Tabel II.7 (ASCE (American Society of Civil Engineers), 1997). Kuat

lentur paku menurun dengan semakin meningkatnya diameter paku. Jenis paku lainnya seperti

paku baja (hardened steel nails) memiliki kuat lentur yang lebih tinggi daripada nilai di Tabel II.8.

Dimensi paku yang meliputi diameter, panjang, dan angka kelangsingan dapat dilihat pada Tabel

II. 9.

Tabel II.7 Kuat Lentur Paku untuk Berbagai Diameter Paku Bulat

Diameter PakuKuat Lentur Paku, F yb

≤ 3.6 mm 689 N/mm²

3.6 mm < D ≤ 4.7 mm 620 N/mm²

4.7 mm < D ≤ 5.9 mm 552 N/mm²

5.9 mm < D ≤ 7.1 mm 483 N/mm²

7.1 mm < D ≤ 8.3 mm 414 N/mm²

D > 8.3 mm 310 N/mm²

56

Tabel II.8 Berbagai Ukuran Diameter dan Panjang Paku

Nama PakuDiameter Paku

(mm)

Panjang Paku (mm)λ*

2”BWG12 2.8 51 18

2.5”BWG11 3.1 63 20

3”BWG10 3.4 76 22

3.5”BWG9 3.8 89 23

4”BWG8 4.2 102 24

4.5”BWG6 5.2 114 22

* Angka kelangsingan : panjang paku dibagi diameter paku

b. Tahanan Lateral Dua Irisan

Untuk sambungan yang terdiri atas tiga komponen ( sambungan dengan dua irisan ),

tahanan lateral acuan diambil sebesar dua kali tahanan lateral acuan satu irisan yang terkecil.

c. Tahanan Lateral Terkoreksi

57

Tahanan lateral terkoreksi ( Z’), dihitung dengan mengalikan tahanan lateral acuan

dengan faktor – faktor koreksi untuk sambungan paku. Faktor – faktor koreksi sambungan paku

tersebut adalah :

1. Faktor kedalaman penetrasi, Cd

Gambar II.10 Sambungan paku dengan variasi penetrasi

58

Tahanan lateral acuan dikalikan dengan faktor kedalaman penetrasi, Cd , sebagaimana

dinyatakan berikut ini :

Untuk paku, penetrasi efektif batang ke dalam komponen pemegang, p, harus lebih besar

daripada atau sama dengan 6D.

Untuk 6D ≤ p < 12D, maka Cd = p

12 D

Untuk p ≥ 12D, Cd = 1.00

Apabila penetrasi alat penyambung paku tembus maka faktor kedalaman penetrasi

diabaikan.

2. Faktor serat ujung, Ceg

Tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan faktor serat ujung, Ceg = 0.67, untuk alat

pengencang yang ditanamkan kedalam serat ujung kayu.

3. Sambungan paku miring, Ctn

Untuk kondisi tertentu, penempatan paku pada kayu harus dilakukan secara miring (tidak

tegak lurus). Pada sambungan seperti ini, tahanan lateral acuan harus dikalikan dengan

faktor paku miring, Ctn = 0.83.

4. Sambungan diafragma, Cdi

59

Faktor koreksi ini hanya berlaku untuk sambungan rangka kayu dengan plywood seperti

pada struktur diafragma atau shear wall (dinding geser). Nilai faktor koreksi ini umumnya

lebih besar daripada 1.00.

5. Tahanan Terhadap Gaya Aksial

a . Umum

Tahanan acuan sambungan yang menggunakan paku yang dibebani paralel terhadap

sumbu alat pengencang diambil sebagai nilai minimum dari :

a. Tahanan tarik alat pengencang,

b. Tahanan cabut batang.

b. Tahanan Tarik Alat Pengencang

Tahanan tarik paku ditentukan sesuai dengan ketentuan perencanaan yang berlaku

untuk bahan baja, yang didasarkan atas kuat leleh alat pengencang pada penampang intinya.

Faktor waktu, λ, harus diambil sama dengan 1.0 untuk tahanan tarik alat pengencang.

c. Tahanan Cabut Acuan Batang

Tahanan cabut tidak boleh diperhitungkan untuk paku yang ditanam ke dalam serat

ujung kayu. Tahanan cabut acuan batang pada sambungan dengan paku dengan batang polos

yang ditanam pada sisi kayu adalah :

Zw = 31 .6 DG 2. 5 p n f

60

dimana Zw dalam Newtons (N); G adalah berat jenis komponen pemegang; D adalah diameter

paku dalam mm; nf adalah jumlah alat pengencang; dan p adalah panjang penetrasi efektif

batang paku, mm.

Tahanan cabut batang paku yang berulir spiral atau yang berulir cincin ditentukan

melalui pengujian atau dihitung menggunakan persamaan di atas dengan nilai D diambil sebagai

diameter batang terkecil.

d. Tahanan Cabut Terkoreksi Batang

Tahanan cabut terkoreksi, Zw’, dihitung dengan mengalikan tahanan acuan dengan

faktor koreksi yang berlaku pada tahanan lateral terkoreksi namun faktor koreksi pada

sambungan paku miring, Ctn , besarnya 0.67.

B. balok tersusun dengan paku :

61

Dalam garis besar kita mengenal dua golongan balok tersusun dengan paku :

I. Tipe sederhana, dimana badan terdiri dari suatu papan (atau plywood)

II. Brettwandtrager, dimana terdiri dari papan-papan yang miring.

Cara perhitungan kedua macam balok tersebut tidak sama sedangkan PKKI hanya

memberikan syarat-syarat untuk tipe Brettwandtrager. Sedangkan untuk factor reduksi

yang tersedia masih menggunakan PKKI 1961.

Dalam buku pedoman PKKI 2002 menjelaskan : Komponen struktur tersusun,

termasuk batang majemuk rangka atap, batang difragma, batang penyokong dan

komponen struktur serupa adalah komponen struktur yang terdiri dari dua atau lebih

elemen sejajar yang digabungkan dari bahan dengan tahanan dan kekakuan yang sama.

Tahanan komponen struktur tersusun tersebut harus ditentukan sebagai jumlah dari

tahanan elemen, masing-masing selama tahanan sambungannya juga dapat menjamin

terjadinya distribusi gaya tarik aksial di antara elemen-elemen tersebut yang sebanding

dengan luas masing-masing elemen. Pengaruh perlemahan akibat sambungan antar

elemen harus ditinjau dalam perencanaan.

Pada Tugas Akhir ini menggunakan balok bersusun tipe sederhana. Balok-balok

tersusun dengan paku tipe sederhana dapat dilihat pada gambar II.11 berikut :

Gambar II.11 Balok Tersusun Dengan Paku Tipe Sederhana

62

Sayap bawah dapat juga diperlebar sampai garis titik ini

Balok-balok tersusun dengan paku tipe sederhana yang lebar papan badannya

tidak sama dengan tinggi balok, dapat juga dibuat dalam bentuk peti atau box (Gambar

II.12).

Gambar II.12 Balok Tersusun Dalam Bentuk Peti Kayu Box

Bentuk box ini lebih kaku dan tahan momen lateral ,ebih banyak dibandingkan

dengan bentuk I. Balok tersusun dengan bentuk box papan kayu dengan bidang

kontaknya secara horizontal disebut kampuh horizontal, sedang box papan kayu dengan

bidang kontaknya secara vertical disebut kampuh vertikal.

(a) (b)

Gambar II.13 Tampang box kayu balok tersusun. (a) kampuh horizontal(b) kampuh vertical

63

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Persiapan Penelitian

III.1.a Penyediaan Bahan

Persiapan mencakup penyediaan material dalam hal ini adalah penyediaan kayu

dan alat penyambungnya yaitu paku dan baut. Kayu yang digunakan untuk penelitian ini

adalah Kayu Meranti dengan ukuran 2 inci x 4 inci dengan panjang bentang bersih 4.80

meter. Kayu tersebut akan diteliti sifat-sifat fisis dan mekanisnya sehingga diperoleh

karakteristik yang diperlukan untuk eksperimen nantinya. Kemudian paku yang

64

digunakan adalah paku kayu dan paku beton ukuran 4” dan baut diamter 3/8” panjang

batang 4”.

III.1.b Pekerjaan pertukangan

Kayu – kayu pengujian diketam terlebih dahulu agar didapat permukaan yang

halus kemudian dipotong sesuai ukuran yang dipergunakan baik untuk pengujian physical

dan mechanical properties maupun untuk pengujian sambungan. Ukuran masing –

masing diuraikan selanjutnya. Kemudian dilaksanakan pemasangan alat penyambung

mengikuti persyaratan aturan jarak minimum pada Peraturan PKKI 1961 karena

persyaratan jarak pada Peraturan Kayu 2002 terlalu berbahaya karena kondisi jarak yang

relatif rapat. Pemasangan dilakukan dengan bantuan tukang.

III.2 Pelaksanaan penelitian

Penelitian mencakup pengujian physical dan mechanical properties dan pengujian

sambungan. Untuk pengujian physical dan mechanical properties mengacu kepada

metode pengujian di Inggris BS (British Standards) 373 (1957) “Metode Pengujian

Contoh Kecil Kayu” (Dinwoodie, 1981) sedangkan untuk pengujian sambungan

berdasarkan perencanaan. Penelitian tersebut dilakukan dengan pengujian di laboratorium

Bahan Rekayasa Teknik Sipil USU meliputi :

1. Pengujian Physical Properties kayu, antara lain :

a) Pengujian kadar air.

b) Pengujian berat jenis.

65

2. Pengujian Mechanical Properties kayu, antara lain :

a) Pengujian kuat tekan sejajar serat.

b) Pengujian kuat lentur dan elastisitas.

3. Pengujian sambungan meliputi pengujian :

a) Kayu tanpa sambungan

b) Sambungan kayu dengan alat penyambung paku.

III.2.1 Pengujian Physical Properties Kayu

III.2.1.a Pengujian Kadar Air

Pemeriksaan kadar air kayu dilakukan sedemikian rupa sehingga sifat dari benda

uji itu mendekati sifat rata-rata dari kayu yang akan diperiksa. Oleh sebab itu, kayu yang

akan digunakan diambil dari tempat yang sama. Benda uji dibuat berukuran 3 cm x 4,5

cm x 6,5cm (lihat Gambar III.1) sebanyak 5 sampel.

Gambar III.1 Sampel Penelitian Kadar Air

Setelah benda uji dibuat maka dilakukan penimbangan berat masing-masing

benda uji dengan menggunakan timbangan merek ELE kapasitas 25 kg dengan ketelitian

66

0.01 gr dan dicatat sebagai berat awal. Penimbangan dilakukan setiap hari hingga berat

sampel tetap atau tidak turun lagi. Metode pengeringan yang dilakukan adalah metode

pengeringan udara, yaitu dibiarkan dalam ruangan dengan suhu kamar dan sampel

terlindung dari pengaruh cuaca seperti panas dan hujan.

Pada saat benda uji menunjukkan berat yang tetap atau tidak turun lagi maka berat

benda uji dapat dianggap sebagai berat akhir dan kayu dapat dianggap telah kering udara.

Tetapi apabila berat benda uji terus menurun (berkurang), maka kayu belum dapat

dianggap kering udara atau kayu masih dianggap basah. Untuk menentukan secara kasar

apakah kadar air kayu sudah di bawah 30 % atau belum, dapat digunakan rumus

pendekatan seperti di bawah ini :

x =1 , 15G x − Gku

Gku

x 100 %

Dimana : x = Kadar lengas kayu (%)

Gx = Berat benda uji mula-mula

Gw= Berat benda uji setelah kering udara

Bila berat benda uji sudah menunjukkan angka yang konstan, maka kayu tersebut

sudah dapat dianggap kering udara, sehingga kadar air kayu dapat diperoleh dengan cara:

x =G x − Gku

Gku

x 100 %

III.2.1.b Pengujian Berat Jenis

Dalam penelitian berat jenis kayu, sampel yang digunakan harus sedemikian rupa

sehingga dapat mendekati sifat rata-rata dari kayu yang diteliti. Sampel dibuat dengan

67

ukuran 2,5 cm x 5 cm x 7,5 cm yang telah kering udara (kadar air 15 %) sebanyak 5

sampel (lihat Gambar III.2).

Gambar III.2 Sampel Penelitian Berat Jenis

Sampel kemudian ditimbang dengan menggunakan timbangan merek ELE

kapasitas 25 kg dengan ketelitian 0.01 gr dan dicatat beratnya. Untuk perhitungan sebagai

berat jenis kayu diambil angka rata-rata dari semua sampel, dan perbedaan antara berat

jenis yang tertinggi dan yang terendah tidak boleh lebih dari 100% berat yang terendah.

Maka dapat dikatakan berat jenis kayu adalah perbandingan berat kayu pada

keadaan kering udara dengan volume kayu pada kondisi tersebut (dalam satuan gr/cm3),

atau :

BJ =W x

V x

Dimana :BJ = Berat jenis kayu (gr/cm3)

Wx = Berat sampel kayu kering udara (gr)

Vx = Volume sampel (cm3)

III.2.2 Pengujian Mechanical Properties Kayu

III.2.2.a Pengujian Kuat Tekan Sejajar Serat

68

P

6 cm

2 cm

2 cm

Penelitian kuat tekan dilakukan dengan menggunakan peralatan mesin tekan

merek ELE kapasitas 200 ton. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan nilai kuat

tekan yang mampu diterima oleh kayu tersebut sampai batas keruntuhan.

Penelitian kuat tekan yang akan dilakukan adalah penelitian kuat tekan kayu

sejajar serat, dimana sampel kayu yang digunakan berukuran 2 cm x 2 cm x 6 cm, dengan

arah serat sejajar dengan arah memanjang sampel (lihat Gambar III.3). Penelitian

dilakukan pada sampel kering udara (kadar air ±15%).

Sampel dimasukkan kedalam mesin tekan dengan sisi 2 cm x 2 cm menghadap ke

atas dan ke bawah. Kemudian dilakukan penekanan secara perlahan. Penekanan

dilakukan sampai pembacaan dial berhenti atau tidak bertambah lagi dan menunjukkan

angka yang tetap, yaitu pada saat terjadi keruntuhan pada sampel.

69

Gambar III.3 Sampel Penelitian Kuat Tekan

Besarnya nilai pembacaan akhir kemudian dicatat sebagai beban tekan dan

merupakan nilai P. Kekuatan tekan kayu dengan arah sejajar serat dihitung

dengan rumus berikut :

σ tk // =PA

Dimana : = Tegangan tekan sejajar serat (KN/mm2)

P = Beban tekan maksimum (KN)

A = Luas bagian yang tertekan (mm2)

III.2.2.b Penelitian Kuat Lentur dan Elastisitas pada Kondisi Ultimate

Untuk penelitian kuat lentur ini menggunakan sampel kayu berukuran 30 cm x 2

cm x 2 cm dengan arah serat kayu dibuat arah memanjang sampel (lihat Gambar III.4).

Gambar III.4 Sampel Penelitian Kuat Lentur

70

Sampel diletakkan pada dua perletakan sederhana dan diberi gaya P terpusat pada

tengah bentang yang secara bertahap ditambah besarnya. Pada tengah bentang sampel

dipasang alat pengukur penurunan. Alat ini berupa dial gauge merek Mitutoyo yang dapat

melakukan pembacaan penurunanan pada sampel yang dibebani dan menujukkan

pergerakan yang terjadi sampai dengan ketelitian 0.01 mm (lihat Gambar III.5).

Gambar III.5 Penempatan Dial Beban pada Sampel

Beban P secara bertahap ditambah besarnya dan dicatat besarnya penurunan yang

terjadi. Besarnya P untuk memperoleh tegangan lentur adalah besarnya beban P yang

diberikan pada saat benda uji mengalami patah dan perhitungan ini nantinya

menghasilkan kuat lentur pada kondisi ultimate.

σ b =

14

PL

16

bh2

Dimana :σb = Tegangan lentur yang terjadi (kg/cm2)

P = Beban pada saat mencapai kondisi ultimate (kg)

L = Panjang bentang = 30 cm

b = Lebar sampel = 2 cm

71

h = Tinggi sampel = 2 cm

Dan untuk setiap besar beban yang bekerja diperoleh besarnya penurunan (f). Dari

kedua parameter ini, P ( beban maksimum ) dan f ( penurunan ) dapat diperoleh nilai

elastisitas material yang menurut persamaan adalah sebagai berikut :

f = PL3

48 EI

E = σε

Dimana : f = Penurunan (cm)

L = Panjang bentang = 30 cm

b = Lebar sampel = 2 cm

h = Tinggi sampel = 2 cm

σ = Tegangan lentur (kg/cm2)

ε = Regangan yang terjadi

III.2.3 Penelitian Sambungan Tekan Sejajar Serat

penelitian sambungan memikul gaya normal tekan serat dengan alat penyambung

paku dan baut ini dilakukan dengan pengujian di Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

III.2.3.1 Pengujian Kayu tanpa Sambungan

72

Sampel pengujian kayu tanpa sambungan berukuran 4 cm x 8 cm x 34 cm

sebanyak dua sampel. Sampel diletakkan dibawah mesin kompres kapasitas 200 Ton.

Atur jarum manometer pembacaan beban di titik nol. Kemudian dial pembacaan

penurunan dengan ketelitian 0,01 mm juga diatur posisinya agar dapat melakukan

pembacaan dengan mudah. Jarum dial pembacaan ini diletakkan diatas pelat datar pada

kaki sampel. Kemudian atur juga dial pembacaan hingga nol kembali dengan jarum dial

dalam keadaan jatuh bebas ( rileks ) karena gaya yang bekerja pada sampel dari bawah.

Plat pembebanan pada mesin kompres bergerak menekan sampel keatas. Setelah selesai

kemudian mulai dilakukan pembebanan secara perlahan – lahan. Pembacaan penurunan

dilakukan setiap kenaikan beban 500 Kg pada manometer. Pembacaan baru dihentikan

pada saat jarum penunjuk berwarna hitam pada manometer tidak menunjukkan kenaikan

dan jarum penunjuk berwarna merah tersebut turun. Selain itu dial juga tidak

menunjukkan kenaikan yang sangat besar.

Pengujian kayu tanpa sambungan ini berfungsi untuk mencari nilai efektifitas

sambungan. Karena nilai efektifitas sambungan didapat dengan membandingkan nilai

patah ultimate sambungan dengan nilai patah ultimate kayu tanpa disambung.

III.2.3.b Pengujian kayu dengan sambungan

Sampel kayu yang digunakan untuk pengujian berukuran 4cm x 8 cm x 16 cm,

dengan penyambung berukuran 2 cm x 8 cm x 30 cm. Jenis sambungan yang dipakai

adalah sambungan dua irisan yaitu sambungan yang menyambung tiga komponen. Dua

batang kayu ( kayu utama ) disambung dengan kayu penyambung ( kayu sekunder )

dengan memberika spasi sebesar 2 cm antara kayu utama yang satu dengan yang lain.

73

Pengujian sambungan ini dilakukan pengujian sambungan dengan alat sambung paku dan

pengujian menggunakan dua buah sampel.

Sebelum memasuki tahap pengujian, untuk sampel pengujian sambungan di

rencanakan terlebih dahulu banyak jumlah alat penyambung yang dihitung bersesuaian

dengan peraturan yang digunakan. Dalam hal ini pemasangan alat penyambung

mengikuti aturan jarak minimum pada PKKI 1961, karena pada PKKI 2002 jarak yang

diberikan relatif sangat rapat. Tidak memungkinkan untuk digunakan karena terlalu

berbahaya, menyebabkaan bidang retak yang besar serta terlalu banyak pengurangan

terhadap luas penampang. Pemasangan alat penyambung harus hati – hati agar kayu tidak

pecah serta alat penyambung tidak bengkok. Pemasangan diawali dengan bantuan lubang

penuntun dengan menggunakan bantuan bor. Pemasangan alat penyambung ini di

lakukan dengan bantuan tukang yang ahli.

Sambungan Dengan Alat Penyambung Paku :

Ukuran kayu utama adalah 4 cm x 8 cm x 16 cm sebanyak 4 buah.

Ukuran kayu penyambung 2 cm x 8 cm x 30 cm sebanyak 4 buah.

Paku yang digunakan adalah paku kayu dan paku beton ukuran 4" (D 0,42 mm )

dengan jumlah paku kayu sebanyak 36 buah dan paku beton 18 buah.

Prosedur yang dilakukan pada pengujian kayu pada sambungan sama dengan

prosedur pengujian pada pengujian kayu tanpa sambungan. Hanya saja penempatan

dialnya yang berbeda. Pada pengujian sambungan dial diletakkan pada spasi sambungan

dengan bantuan pelat tipis yang direkatkan pada salah satu permukaan kayu utama.

Sampel diletakkan dibawah mesin kompres kapasitas 200 Ton. Atur jarum

manometer pembacaan beban di titik nol. Kemudian dial pembacaan penurunan dengan

74

ketelitian 0,01 mm juga diatur posisinya agar dapat melakukan pembacaan dengan

mudah. Jarum dial pembacaan ini diletakkan diatas pelat datar pada spasi sambungan.

Kemudian atur juga dial pembacaan hingga nol kembali dengan jarum dial dalam

keadaan jatuh bebas ( rileks ) karena gaya yang bekerja pada sampel dari bawah. Plat

pembebanan pada mesin kompres bergerak menekan sampel keatas. Setelah selesai

kemudian mulai dilakukan pembebanan secara perlahan – lahan. Pembacaan penurunan

dilakukan setiap kenaikan beban 500 Kg pada manometer. Pembacaan baru dihentikan

pada saat jarum penunjuk berwarna hitam pada manometer tidak menunjukkan kenaikan

atau tetap dan jarum penunjuk berwarna merah berangsur turun Dial juga tidak

menunjukkan kenaikan yang sangat besar bahkan tetap.

75

A B C

Gambar III.6 Penampang Kayu Tanpa dan Dengan Sambungan

Keterangan :

A. Gambar sampel kayu utuh tanpa penyambung

B. Sambungan dengan paku

C. Sket tampak samping sambungan.

76