Jurnal
aintis
ISSN: 1410-7783
Volume 13 Nomor 1, April 2013, 83-87
Sifat Mekanik Kayu Keruing untuk Konstruksi Mechanics Characteristic of Keruing wood for Construction
Sri Hartati Dewi Program Studi Teknik Sipil Universitas Islam Riau Jl.Kaharuddin Nasution 113 Pekanbaru-28284
[email protected]
Abstrak Banyak terdapat kayu yang sudah tidak sesuai lagi dengan kelas kuatnya. Hal ini menyebabkan kayu yang ada tidak dipergunakan sesuai dengan kualitasnya. Sifat Mekanik dibutuhkan untuk optimal dan efisiensi kayu sebagai bahan baku untuk konstruksi. Pembuatan sampel ini mengacu pada standar ISO 3129-1975 . Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas tekan sejajar serat, kapasitas tarik sejajar serat dan kapasitas geser sejajar serat keruing adalah 43,63 MPa 143,27 MPa dan 9,46 MPa, sedangkan nilai lentur dan elastisitas kayu keruing adalah 97,814 MPa dan 10878,43 MPa. Berdasarkan nilai-nilai diatas kayu keruing dapat diklasifikasikan pada kelas kuat II. Jika mengacu pada SNI3 2002, kayu keruing dapat diklasifikasikan pada E26.Dengan ini, kayu keruing layak digunakan sebagai elemen struktur yang langsung memikul beban konstruksi. Kata Kunci : Karakteristik Mekanik, Keruing, Lentur, Kapasitas
Abstract There are a lot of wood that is no relevant to the class.This causes the existing wood is not used in accordance with the quality. Mechanics characteristic is needed for optimal and efficiency of wood as structural member, so that it can be placed in order of construction.This Research following the method ISO 3129- 197.Standard the research result showed that Parallel Compression Strength (tk//), Parallel Tension Strength (//), and shear strength (//) are 43,65 MPa, 143,27 MPa, and 9,46 M,Flexure strength capacity (MOR) is 97,81 MPa and flexure elasticity (MOE) is 10878,43 MPa. Flexure strength capacity (MOR) is 97,81 MPa and flexure elasticity (MOE) is 10878,43 MPa. Based on the above values, keruing can be classified in a strong class II. and E26 in classified with SNI3 2002 standard. Keruing can be used as a structural elementthat directly receives the load of construction. Keyword :mechanic characteristic, keruing, flexure, strength
PENDAHULUAN Saat ini kayu yang beredar sudah tidak sesuai lagi dengan kelas kuatnya. Hal ini menyebabkan kayu yang ada tidak dipergunakan sesuai dengan kualitasnya, khususnya dalam aplikasi pada struktur bangunan tanpa mengabaikan syarat – syarat konstruksi yang harus dipenuhi. Untuk itu sangat diperlukan data mengenai karakteristik kayu, terutama sifat mekaniknya sehingga dapat ditentukan dimana kontruksi itu dapat digunakan seefisien mungkin, baik dalam bentuk dan fungsinya.
J. Saintis, Vol.13. No.1, 2013: 83-88
Kayu memiliki perbedaan kekuatan dan kekakuan bukan saja antar spesies, namun dalam spesies yang sama(Blass dkk, 1995 dalam Fakhri, 2001). Perbedaan ini disebabkan antara lain asal/lokasi tempat tumbuh, letak kayu dalam satu batang, asal dan kondisi batang pohon, bentuk dan kondisi batang, kecepatan tumbuh pohon, pengaruh lingkungan dan perlakuan silvikultur, serta tindakan pemuliaan pohon (Kasmudjo, 2000). Selain itu iklim, kepadatan hutan, lokasi pengolahan kayu, kadar air, dan cacat kayu akan berpengaruh pada sifat fisika dan mekanika kayu yang dihasilkan (Somayaji, 1995). Tabel 1. Jenis beberapa Sifat Mekanika Kayu No a.
Jenis Karakteristik Uji Kadar Air dan Kerapatan
Rumus (m1 m2 ) m x100% w w m2 Vw Dengan w = Kadar air (%) m1 = Berat benda uji sebelum dikeringkan (gr) m2 = Berat benda uji setelah dikeringkan (gr) ρw = Kerapatan (gr/cm3) mw = Berat kayu (g) pada kadar air w vw = volume ( cm3) kayu pada kadar air w N tk // atau tk maks Ag w
b.
c.
Uji Tekan Sejajar Serat dan Tegak Lurus Serat
Dengan ttk = Kuat tekan sejajar atau tegak lurus (MPa) Ag = Luas irisan yang dikenai beban (mm2) Pmaks tr // ANg maks = beban maksimum searah atau tegak lurus seratσ(N)= Kuat tekan sejajar Dengan
Tarik Sejajar Serat
tr
(MPa) (mm2)
Ag = Luas irisan benda uji Pmaks = beban maksimum
d.
MOR (kapasitas lentur) (modulus elastisitas kayu)
dan
MOE
(N) MOR
P. L3 3 P L MOE 2 48 I δ 2bh
P = beban (N); L = panjang bentang balok (mm); a = jarak beban terhadap tumpuan balok (mm); E = modulus elastisitas (MPa) dan I = momen inersia (m4)
Pada umumya kekuatan dan kekerasan kayu berbanding lurus dengan berat jenisnya. Adanya kandungan zat ekstraktif disamping ukuran sel kayu juga dapat mempengaruhi berat jenis kayu. Sifat mekanika kayu merupakan sifat-sifat kayu yang berhubungan dengan kemampuan kayu dalam menahan beban. Berdasarkan sifat ini dibuat kelas kuat kayu, dengan tetap mengingat bahwa kekuatan kayu untuk satu jenis kayu tidak selalu sama akibat faktor-faktor tersebut (Kasmudjo, 2001). Pada umumnya kekuatan dan kekerasan kayu berbanding lurus dengan berat jenisnya (LPMB, 1961). Semakin besar berat jenisnya, maka semakin tinggi kekuatannya.
84
Sifat Mekanik Kayu Keruing untuk Konstruksi (Sri Hartati Dewi)
Nilai modulus elastisitas merupaka nukuran ketahanan kayu terhadap perpanjangan bila balok kayu mengalami tarik atau tekan selama pembebanan berlangsung dengan kecepatan pembebanan konstan.Modulus elastisitas kayu sejajar serat dapat diperoleh dari pengujian kekuatan lengkung statik dengan mengukur lendutan (deflection) pada daerah pelengkungan pembebanan berlangsung. Dalam penelitian ini dibatasi khusus pada jenis kayu keruing. Nilai-nilainya akan menjadi dasar perhitungan struktur bangunan kayu, terutama untuk elemen tekan, elemen tarik dan lentur. Klasifikasi Kayu Keruing Kayu keruing mempunyai nama botanis Dipterocarpus famili Dipterocarpaceae, Kayu ini tergolong dalam kelas kuat I sampai II dengan berat jenis rata-rata 0,79, serta kelas awet III (LPMB, 1961). Kuat lentur kayu Keruing mencapai 98,97 Mpa dan kuat gesernya sebesar 9,78 Mpa (Fakhri, 2001). Menurut Martawijaya dkk (1981), besarnya penyusutan kayu keruing pada arah radial sebesar 2,8 - 4,7%, penyusutan arah tangensial sebesar 4,7 5,9%. Kayu keruing pada umumnya mudah direkat. Penggunaan kayu keruing cocok dipakai untuk konstruksi bangunan (balok, tiang, papan dan kerangka atap). Secara visual, kayu teras terlihat berwarna coklat-merah sampai coklat-kelabu, kayu gubal berwarna kuning atau coklat muda semu-semu kelabu dan mempunyai batas yang jelas dengan kayu teras, tekstur kayu kasar sampai agak kasar dengan arah serat lurus dan kadang-kadang terpadu. Permukaan kayu agak licin, seringkali melengket. Kayu keruing mempunyai bau damar yang agak menyolok (Martawijaya dan Kartasujana, 1977). Identifikasi fisik kayu keruing dapat dilakukan dengan memperhatikan sifat fisiknya, saluran getah, tekstur dan serat kayu (Kasmudjo, 2001). METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan berdasarkan ISO 1975 terhadap kayu Keruing, Jenis pengujian yang dilakukan berupa sifat fisik dan mekanik. Setiap pengujian terdiri dari tiga buah benda uji, dengan ukuran yang ditentukan ISO. Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dengan memberikan beban secara perlahan hingga kayu mengalami keruntuhan pada beban maksimum. Mesin UTM yang dipergunakan adalah merk United model SFM-30 seri 989540, buatan USA, kapasitas 13 ton. 3 mm 60 mm
20 ±5 mm 20 mm 20 mm
20 mm 20 mm
45 mm
6 m m
200 mm
Gambar 1.Beberapa Pengujian Karakteristik Kayu Keruing
85
20 mm 20m m
J. Saintis, Vol.13. No.1, 2013: 83-88
Gambar 2.Mesin UTM (Universal Testing Machine)
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisik Kayu keruing Dari hasil pengujian diperoleh kadar air kayu keruing sebesar 12 ,697%. Hal ini menunjukkan bahwa kayu yang ada dipasaran sudah bisa digunakan tanpa melakukan pengeringan terlebih dahulu. Kerapatan kayu keruing adalah 0,703. Hal ini masih memberi kemungkinan adany peningkatan kerapatan hingga mencapai 0,8 gr/cm3 Kapasitas Tekan sejajar serat Berdasarkan Tabel 2, kapasitas tekan sejajar serat kayu keruing 43,63 MPa. Kuat tekan kayu keruing berkisar diantara 39 MPa sampai m’1 1 52 MPa. Hal ini menunjukkan bahwa kayu keruing hanya dapat memikul beban yang rendah pada beban tekan sejajar serat. Tabel 2. Kapasitas tekan sejajar serat kayu keruing
Kode No Benda Uji 1 Tkn // - 1 2 Tkn // - 2 3 Tkn // - 3
Ukuran Penampang (mm) Lebar Tinggi 18,20 18,13 18,20 18,10 18,21 18,15
Beban Maksimum (Newton) 12985,881 13230,898 16974,752
Kuat Tekan Hasil Rata-rata 39,36 40,16 51,36 43,63
Kapasitas Tarik sejajar serat Berdasarkan Tabel 3, kapasitas tarik sejajar kayu keruing sebesar 143,18 MPa., Harga keruntuhan tarik yang demikian setara dengan 3 kali besar kuat tekan, sehingga dapat dikatakan bahwa kayu keruing memiliki keruntuhan lentur yang baik. Dikarenakan keruntuhan lentur merupakan kombinasi dari tarik dan tekan pada serat kayu. Tabel 3. Kapasitas tarik sejajar serat kayu keruing
No 1 2 3
Ukuran Penampang (mm) Beban Maksimum Kode Benda Uji Lebar Tinggi Panjang (Newton) Trk // - 1 3,13 5,16 33,33 1962,368 Trk // - 2 3,17 5,19 30,75 2552,034 Trk // - 3 3,24 5,18 30,25 2566,618
86
Kuat Tarik Hasil Rata-rata 121,50 155,12 152,93 143,18
Sifat Mekanik Kayu Keruing untuk Konstruksi (Sri Hartati Dewi)
Kapasitas Geser sejajar serat Kuat Geser sejajar serat untuk kayu keruing dilihat dari tabel 4 adalah 9,458MPa. Nilai ini setara dengan kurang dari 10% tegangan tarik sejajar, Hal ini berarti kayu keruing bersifat lemah terhadap beban geser. Tabel 4. Kapasitas geser kayu keruing
No 1 2 3
Ukuran Penampang (mm) Beban Maksimum Kuat Geser Kode Benda Uji Lebar Tinggi Panjang (Newton) Hasil Rata-rata Gsr // - 1 20,86 21,95 33,33 4579,929 10,003 Gsr // - 2 20,75 21,76 30,75 3951,462 8,751 Gsr // - 3 20,97 21,71 30,25 4378,918 9,619 9,458
Kapasitas dan Elastisitas lentur kayu keruing Berdasarkan Tabel 5, maka kapasitas lentur (MOR) rata-rata kayu keruing sebesar 97,814 MPa dan nilai MOE sebesar 10878,43 MPa, menunjukkan bahwa kayu keruing tergolong dalam kayu structural seperti balok dan kolom, Tabel 5. Kapasitas lentur dan elastisitas kayu keruing Ukuran Penampang (mm) Beban Maksimum MOR MOE No Lebar Tinggi Panjang Newton MPa MPa 1 21,97 20,33 280 2011,302 93,030 11267,053 2 21,87 20,25 280 2213,627 103,670 10530,477 3 22,96 20,27 280 2172,925 96,742 10837,754 Rata-rata 97,814 10878,430
SIMPULAN Kapasitas tekan sejajar serat kayu keruing adalah 43,63 MPa, kapasitas tarik sejajar serat adalah 143,27 MPa, jauh lebih besar 5 kali dari tekan sejajar serat. Kapasitas geser sejajar serat keruing jauh lebih kecil yaitu 9,46 MPa, sedangkan nilai Lentur dan elastisitas kayu keruing adalah 97,814 MPa dan 10878,43 MPa. Berdasarkan nilai-nilai diatas kayu keruing dapat diklasifikasikan pada kelas kuat II. Jika mengacu pada SNI3 2002, kayu keruing dapat diklasifikasikan pada E26, meskipun jika ditinjau dari segi elastisitas bahan temasuk E11. Dengan ini, kayu keruing layak digunakan sebagai elemen struktur yang langsung memikul beban konstruksi.
DAFTAR PUSTAKA ASCE. 1992. Annual Book of ASTM Standards Section 4, Phillaldelphia. Fakhri. 2001. Pengaruh Jumlah Kayu Pengisi Balok Komposit Kayu Keruing-Sengon Terhadap Kekuatan dan Kekakuan Balok Kayu Laminasi (Glulam Beams), Tesis S2, Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta (tidak diterbitkan). LPMB. 1961. Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia NI-15 PKKI-1961, Yayasan Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung. 87
J. Saintis, Vol.13. No.1, 2013: 83-88
Kasmudjo. 2001. Pengantar Teknologi Hasil Hutan, Bagian Penerbitan Fakultas Kehutanan UGM, Yogyakarta. Martawijaya, A. dan I. Kartasujana. 1977. Ciri Umum, Sifat dan Kegunaan Jenis-jenis Kayu Indonesia, Lembaga Penelitian Hasil Hutan, Bogor. Somayaji, S. 1995. Civil Engineering Materials, Prentice Hall, Englwood Cliffs, New Jersey.
88
