STRUKTUR KAYU Modul ke:
Mat ater erii Kay ayu u Se Seba bag gai ba baha han n Kon ons str truk uksi si
Fakultas
FTPD Program Studi
TEKNIK SIPIL www.mercubuana.ac.id
RENDRA YUDHI AGUSTIAN, ST., MT.
1. Dasar Penggunaan Kayu •
Kayu merupakan satu dari beberapa bahan konstruksi konstruksi yang yang sudah lama dikenal dikenal masyarakat, didapatkan dari semacam tanaman yang tumbuh di alam dan dapat diperbaharui secara alami. Faktor-faktor seperti kesederhanaan dalam pengerjaan, ringan, sesuai dengan lingkungan (environmental compatibility) telah membuat kayu menjadi bahan konstruksi yang dikenal di bidang konstruksi ringan (light construction).
•
Penggunaan kayu kayu sebagai bahan konstruksi konstruksi tidak hanya didasari oleh kekuatannya kekuatannya saja, akan tetapi juga didasari oleh segi keindahannya. Secara alami kayu memiliki bermacam-macam bermacam -macam warna dan bentuk serat, serat, sehingga sehingga untuk bangunan expose material kayu tidak banyak memerlukan perlakuan tambahan.
•
Pada perkembangan teknik penggunaan kayu kayu struktural perlu diperhatikan sifatsifat dan jenis-jenis kayu serta faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu, sambungan dan alat-alat penyambung serta keawetan kayu.
•
Keterbatasan penggun penggunaan aan kayu kayu selama ini terjadi dikarenakan keterbatasan kayu alami yang lurus dan relative panjang sudah jarang didapatkan, serta kayu dengan tingkat kekuatan yang tinggi sidah semakin berkurang. Oleh karena itu, maka teknologi sambungan dan komposit material sangat penting pada perancangan struktur kayu
2. Bagian Penampang kayu •
Senyawa utama penyusun sel kayu dengan komposisinya adalah selulosa 50%, hemiselulosa 25%, lignin 25%. Sel-sel kayu kemudian secara kelompok membentuk pembuluh, parenkim dan serat. Pembuluh memiliki bentuk seperti pipa yang berfungsi untuk saluran air dan zat hara. Parenkim memiliki bentuk kotak, berdinding tipis dan berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara hasil fotosintesis. Serat memiliki bentuk panjang langsing dan berdinding tebal serta berfungsi sebagai penguat pohon.
•
Kelompok-kelompok sel kayu bergabung membentuk bagian/anatomi pohon. Sebatang pohon dipotong melintang akan diperoleh secara kasar gambaran dan bagian-bagian kayu seperti terlihat pada Gambar dibawah ini.
A = kulit luar B = kulit dalam C = cambium D = kayu gubal E = kayu teras F = hati kayu G = jari-jari kayu
•
Bagian luar kayu disebut kulit (bark) merupakan lapisan yang padat dan cukup kasar, bagian kulit yang paling luar sudah mati dan berfungsi sebagai pelindung kayu terhadap serangan dari luar (iklim, serangan serangga, dan jamur). Sedangkan kulit bagian dalam bersifat hidup dan tipis yang berfungsi sebagai jalan zat yang mengandung gizi dari akar ke daun.
•
Pada bagian sebelah dalam kulit terdapat lapisan tipis yang disebut lapisan kambium, lapisan ini merupakan jaringan yang tipis dan bening, berfungsi sebagai tempat pertumbuhan sel-sel kayu. Disebelah dalam lapisan kambium terdapat bagian kayu lunak yang berwarna keputihputihan disebut kayu gubal (sapwood), bagian ini merupakan kayu muda yang terdiri dari selsel yang masih hidup, berfungsi sebagai pengantar zat-zat makanan dari akar menuju daun dan juga sebagai tempat penyimpanan bahan makanan, mempunyai ketebalan ± 2 cm sampai 10 cm.
•
Selanjutnya di sebelah dalam dari lapisan kayu gubal terdapat bagian kayu yang warnanya lebih gelap disebut dengan kayu teras (heartwood), berfungsi sebagai penguat pohon karena memiliki dinding sel yang lebih tebal dan kuat. Pada bagian ini tidak terdapat zat-zat makanan, sehingga jika dipakai sebagai bahan konstruksi akan awet.
•
Pertumbuhan sel-sel kayu disertai dengan munculnya struktur seperti cincin yang disebut dengan cincin tahunan (annual ring) yang dapat memperkirakan umur dari pohon kayu. Pohon kayu yang mengalami pertumbuhan cepat akan memiliki cincin tahunan yang lebih besar bila dibandingkan dengan pohon kayu yang memiliki pertumbuhan lambat. Pada bagian tengah batang ada inti (pith) yang dikelilingi oleh sejumlah cincin tahunan.
Keuntungan dan kerugian struktur dengan kayu
a. Keuntungan Struktur dengan bahan Kayu
Bahan Kayu relatif mudah didapat
Harga relatif lebih murah
Mudah dalam pengerjaannya
Dari segi estetika/keindahan.
Tekstur konstruksi lebih natural/Alami
b. Kerugian Struktur dengan bahan Kayu
•
Bahan tidak homogen dan tidak Isotropis, sehingga perhitungan strukturnya lebih Spekulatif
Data tentang kekuatan dan keawetan kayu kurang lengkap dan teruji.
Mudah terbakar kecuali dari kayu anti api.
Mudah terserang hama dan penyakit
Daya tahan struktur (durabilitas) relatif lebih rendah dari bahan lain seperti beton atau baja
Kekuatan lebih lemah dari pada bahan beton atau baja
Berat Jenis Kayu dan Kelas Kuat Kayu. •
•
Berat-jenis kayu ditentukan pada kadar lengas kayu dalam keadaan kering udara. Sehingga berat-jenis yang digunakan adalah berat-jenis kering udara. Berat-jenis menentukan kekuatan kayu. Selain berat-jenis kekuatan kayu juga ditentukan oleh mutu-kayu. Mutu-kayu dibedakan dalam dua macam, yaitu mutu A dan mutu B yang selanjutnya dapat dibaca pada PKKI (Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia) 1961 (NI-5) pasal. 3. Kekuatan kayu digolongkan dalam klas-kuat I, II, III, IV, dan V.
•
Tegangan-tegangan ijin untuk kayu mutu A dengan klas kuat tertentu dapat dilihat pada daftar IIa PKKI 1961.
•
Untuk kayu mutu B tegangan-tegangan ijin dalam daftar IIa harus dikalikan dengan faktor reduksi sebesar 0,75.
•
Apabila diketahui berat-jenis kayu, maka tegangan-tegangan ijin kayu mutu A dapat langsung dihitung dengan rumus seperti terdapat pada daftar Ilb PKKI 1961, sbb. dengan g = berat-jenis kering udara
•
Untuk kayu mutu B rumus tersebut di atas harus diberi faktor reduksi sebesar 0,75. jika suatu kayu diketahui jenisnya maka dengan menggunakan lampiran 1 PKKI 1961 dapat diketahui berat-jenisnya. Dari lampiran 1 tersebut untuk perhitungan tegangan ijin sebagai berat-jenis kayu diambil angka rata-rata dengan catatan bahwa perbedaan antara berat-jenis maksimum dengan berat-jenis minimum tidak boleh lebih dari 100% berat jenis minimum.
•
Atau Bj-maks - Bj-min < Bj-min.
•
Jika perbedaan tersebut lebih dari 100% harus digunakan berat- jenis yang minimum. Misal : Kayu Keruing dari lampiran 1 PKKI no. 22 mempunyai Bj-maks =1,01 dan Bj-min= 0,51,maka Bj-maks – Bj-min = 1,01 - 0,51 = 0,5 < Bj-min = 0,51 sehingga dapat digunakan Bj-rata-rata = 0,76.
•
Dengan cara lain kita dapat langsung menggunakan klas-kuat kayu yang terendah dari lampiran I tersebut. Disarankan untuk menggunakan rumus yang ada untuk menghitung tegangan ijin apabila telah diketahui berat jenis kayu.
•
Klas-kuat kayu juga digunakan untuk menentukan modulus kenyal (elastisitas) kayu sejajar serat (E), yang dapat dilihat pada daftar I PKKI 1961. Jadi apabila telah diketahui
•
berat-jenis kayu, maka untuk menetukan modulus kenyal kayu harus diketahui pula klas-kuat kayu- Untuk itu hubungan antara klas-kuat dan berat-jenis kayu didapat sbb.
Faktor Reduksi •
Harga tegangan-tegangan ijin dalam daftar PKKI 1961 maupun rumus tegangan yang telah diberikan di atas adalah uuntuk pembebanan pada konstruksi yang bersifat tetap dan permanen serta untuk konstruksi yang terlindung. Jadi :
- untuk sifat pembebanan tetap, faktor reduksi c = 1 - untuk konstruksi terlindung, faktor reduksi b = 1 •
Apabila pembebanan bersifat sementara atau khusus dan konstruksi tidak terlindung, maka harga tegangan ijin tersebut harus dikalikan dengan faktor reduksi sbb.
- untuk konstruksi tidak terlindung b = 5/6 - untuk konstruksi yang selalu basah (terendam air), b = 2/3 - untuk pembebanan yang bersifat sementara, c = 5/4 - untuk pembebanan yang bersifat khusus (getaran,dll) c = 3/2 •
•
Faktor reduksi tersebut di atas juga berlaku untuk mereduksi kekuatan alat-alat sambung
Pengaruh Penyimpanan Arah Gaya terhadap Arah Serat Kayu. •
Apabila arah gaya yang bekerja pada bagian-bagian konstruksi menyimpang dengan sudut a terhadap arah serat kayu, maka tegangan ijin desak/tarik kayu harus dihitung sbb.:
Faktor reduksi seperti yang diuraikan di atas juga harus diperhitungkan.
Pencegahan Kayu dari Rayap •
Mahalnya harga kayu dan sulitnya mendapatkan kayu yang berkualitas membuat orang berinisiatif untuk beralih menggunakan material alternatif lainnya. Setelah munculnya produk kusen berbahan aluminium dan daun pintu dari bahan pvc, lalu hadir pula rangka atap dari material baja ringan, dan kini ada lembaran papan fiber semen dengan motif urat kayu.Tentu saja material pengganti tersebut tidak lebih murah dari bahan kayu itu sendiri. Bahkan, bahan itu cenderung jauh lebih mahal, semisal rangka atap dari bahan baja ringan.
•
Bagaimanapun masyarakat kita cenderung lebih memilih kayu daripada bahan material pengganti lainnya. Tinggal bagaimana cara kita merawat, memperlakukan, dan memberi perhatian yang selayaknya.Hal yang paling utama untuk mencegah merajalelanya rayap di rumah kita adalah menghindarkan terciptanya sudut-sudut lembab di dalam rumah. Jangan biarkan kebocoran, sekecil apa pun, membasahi rangka atap. Apalagi sampai merembes ke bawah dan membasahi perangkat furnitur semisal lemari baju yang kebanyakan terbuat dari lempengan particle-board yang sangat rawan terhadap rayap.
•
Adanya tempat yang lembab dan bau kayu yang basah akan memancing rayap dari dalam tanah menembus beton dan lantai semen dengan cepat menerobos lapisan keramik dalam upaya membangun istana idaman mereka. Saat rayap mulai menyerang rumah, sekecil apa pun serangan itu, atasilah sesegera mungkin dengan tuntas. Jangan pernah "memberi hati" kepada makhluk kecil ini yang berkembang biak sangat cepat
Tegangan Izin Kayu PKKI 1961 •
Untuk kayu yang sama, tegangan ijin akan berbeda bila mutu kayu berbeda serta sifat pembebanannya berbeda. Lima macam tegangan ijin kayu yang dibedakan menurut gaya yang bekerja dan arah bekerjanya gaya:
•
Faktor- factor yang mempengaruhi izin kayu adalah mutu kayu, keadaan konstruksi (β) dan sifat beban ( α). Berdasarkan PKKI 1961, Mutu Kayu dibedakan menjadi 2 macam yaitu:
•
Faktor- factor yang mempengaruhi izin kayu adalah mutu kayu, keadaan konstruksi (β) dan sifat beban ( α). Berdasarkan PKKI 1961, Mutu Kayu dibedakan menjadi 2 macam yaitu:
Mutu A
Mutu B
•
Daftar II PKKI memuat tegangan yang diijinkan untuk kayu mutu A seperti tabell berikut:
sedangkan untuk kayu mutu B tegangan ijin dari daftar II tersebut harus dikalikan dengan faktor 0,75.
Keadaan konstruksi (β) Tegangan ijin kayu pada daftar II PKKI harus dikalikan dengan factor: •
•
2/3
Untuk konsrruksi yang selalu terendam dalam air.
Untuk konstruksi yang tidak terlindung dan kadar lengas kayu akan selalu tinggi.
5/6
•
Untuk konstruksi yang tidak terlindung tetapi kayu dapat mengering dengan cepat
1
Untuk konstruksi yang terlindung.
Sifat Beban (α) •
Tegangan ijin kayu pada daftar II PKKI harus dikalikan dengan factor:
•
5/4
•
Untuk konstruksi yang menahan muatan tetap dan muatan angin.
Untuk konstruksi yang menahan muatan tetap dan muatan tidak tetap.
1
Untuk konstruksi yang menahan muatan tetap
•
Pada perhitungan perencanaan batang tekan dan balok lentur, beberapa rumus membutuhkan besaran modulus elastisitas kayu (E) yang diperlukan untuk menghitung perubahan bentuk elastis.
Tabel Modulus kenya I (E) kayu sejajar serat
CONTOH SOAL Suatu konstruksi kayu dengan mutu kayu adalah mutu A gording menahan beban permanen terbagi rata sebesar 50 kg/m. Gording terbuat dari kayu dengan Bj = 0,6. Diminta untuk menghitung tegangan-tegangan ijinnya. Penyelesaian
Konstruksi gording terlindung, b = 1 pembebanan permanen, c = 1; Bj = 0,6, maka :
CONTOH SOAL Suatu jembatan direncanakan menggunakan kayu Bangkirai dan menahan beban permanen. Diminta untuk menghitung tegangan-tegangan ijinnya. Penyelésaian: •
Konstruksi jembatan tidak terlindung, b = 5/6
•
Pembebanan permanen, c = 1
•
Kayu Bangkirai dari lampiran 1 PKKI 1961, Bj rata-rata = 0,91
•
Klas-kuat I, dari daftar II PKKI 1961,
Contoh Soal Sebuah batang tarik pada konstruksi takterlindung tergambar dibawah ini, jika kayu yang digunakan adalah kayu kelas II mutu B dengan dimensi penampang 6 x 10 cm menerima beban tetap, dan sambungan kayu menggunakan baut. Tentukan apakah kayu cukup kuat untuk menahan gaya tarik yang bekerja
Penyelesaian
Terima Kasih RENDRA YUDHI AGUSTIAN, ST., MT.