MAKALAH KEKUATAN GESER DAN KELENTURAN KAYU

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Kayu merupakan hasil hutan yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi.  Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain.  Pemilihan dan penggunaan kayu untuk suatu tujuan pemakaian, memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kayu. Sifat-sifat ini penting sekali dalam industri pengolahan kayu sebab dari pengetahuan sifat tersebut tidak saja dapat dipilih jenis kayu yang tepat serta macam penggunaan yang memungkinkan, akan tetapi juga dapat dipilih kemungkinan penggantian oleh jenis kayu lainnya apabila jenis yang bersangkutan sulit didapat secara kontinyu atau terlalu mahal.

Kayu berasal dari berbagai jenis pohon yang memiliki sifat-sifat yang berbeda-beda.  Bahkan dalam satu pohon, kayu mempunyai sifat yang berbeda-beda.  Dari sekian banyak sifat-sifat kayu yang berbeda satu sama lain, ada beberapa sifat yang umum terdapat pada semua jenis kayu 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 tangensial).

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.

Kayu memiliki sifat fisis dan mekanis kayu diantaranya ialah:

1.        Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha menarik kayu.  Terdapat 2 (dua) macam kekuatan tarik yaitu :

a.    Kekuatan tarik sejajar arah serat dan

b.    Kekuatan tarik tegak lurus arah serat.

Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah kekuatan tarik sejajar arah serat.  Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat.

2.        Kekuatan tekan / Kompresi

Kekuatan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu untuk menahan muatan/beban. Terdapat 2 (dua) macam kekuatan tekan yaitu :

1. Kekuatan tekan sejajar arah serat dan
2. Kekuatan tekan tegak lurus arah serat.

Pada semua kayu, kekuatan tegak lurus serat lebih kecil daripada kekuatan kompresi sejajar arah serat.

3.        Kekuatan Geser

Kekuatan geser adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut turut bergeser dari bagian lain di dekatnya.  Terdapat 3 (tiga) macam kekuatan yaitu :

1. Kekuatan geser sejajar arah serat
2. Kekuatan geser tegak lurus arah serat dan
3. Kekuatan geser miring

Kekuatan geser tegak lurus serat jauh lebih besar dari pada kekuatan geser sejajar arah serat.

4.        Kekuatan lengkung (lentur)

Kekuatan 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 kekuatan yaitu :

1. Kekuatan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara perlahan-lahan.
2. Kekuatan lengkung pukul, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak.

5.                  Kekakuan

Kekakuan adalah kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk atau lengkungan. Kekakuan tersebut dinyatakan dalam modulus elastisitas.

6.                  Keuletan

Keuletan adalah kemampuan kayu untuk menyerap sejumlah tenaga yang relatif besar atau tahan terhadap kejutan-kejutan atau tegangan-tegangan yang berulang-ulang yang melampaui batas proporsional serta mengakibatkan perubahan bentuk yang permanen dan kerusakan sebagian.

7. 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.

8. Kekuatan Belah

Kekuatan belah adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha membelah kayu.  Sifat kekuatan belah yang rendah sangat baik dalam pembuatan sirap dan kayu bakar. Sebaliknya kekuatan 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 :

1. Faktor luar (eksternal): pengawetan kayu, kelembaban lingkungan, pembebanan dan cacat yang disebabkan oleh jamur atau serangga perusak kayu.
2. Faktor dalam kayu (internal): BJ, cacat mata kayu, serat miring dsb.

PEMBAHASAN

Kekuatan Geser Kayu

Kuat geser kayu adalah kemampuan kayu menahan gaya-gaya yang akan mengakibatkan terjadinya pergeseran atau tergelincirnya suatu bahagian kayu dari bahagian lain pada kayu tersebut. Kuat geser biasanya lebih diperhatikan pada pasangan konstruksi seperti balok tarik konstruksi kuda-kuda karena yang menahan beban pada suatu balok melintang yang ditekan adalah ikatan balok tersebut, jika disambung maka harus diperhatikan sambungan balok yang dibuat.Pergeseran dapat terjadi apabila pada penyambungan balok , beban yang ditahan merata oleh balok sehingga balok cenderung melendut  sehingga batang aikan tertarik satu sama lainnya.

Kuat geser maksimum adalah besarnya gaya yang dapat di tahan benda uji sampai maksimum (putus) dalam satuan tertentu di bagi dengan luas penampang pada bagian uji. Syarat pengujian kekuatan geser kayu adalah

1.ukuran dan bentuk benda uji harus memenuhi ketentuan

2) ketelitian ukuran penampang benda uji ± 0,25 mm;

3) pengujian dilakukan pada bidang tangensial dan bidang radial;

4) kadar air kayu maksimum 20%

Terdapat 4 (empat) macam kekuatan geser yaitu :

a) Kekuatan geser sejajar arah serat, yaitu gaya geser dan bidang geser sejajar dengan arah serat

b) Kekuatan geser tegak lurus arah serat, yaitu gaya geser memotong arah serat, dan bidang geseran tegak lurus dengan serat.

c) Kekuatan geser miring, yaitu gaya geser sejajar arah serat, tetapi karena seratnya miring, maka geserannya seolah-olah miring serat.

d) Kekuatan antar serat, yaitu serat cenderung digeser satu sama lain (bidang geserannya sejajar dengan arah serat)

Kekuatan geser tegak lurus serat jauh lebih besar dari pada kekuatan geser sejajar arah serat.

Kelenturan (Kekuatan Lengkung)

Kelenturan kayu adalah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban-beban mati maupun hidup selain beban pukulan yang harus dipikul oleh kayu tersebut. Dalam pembahasan laporan ini mencakup mengenai elastisitas kayu, batas ketahanan kayu dan hubungan beban dengan defleksi. Hasil akhirnya akan didapatkan nilai MOR (Modulus of Rupture) dan MOE (Modulus of Elastic) dari data pengamatan yang dilakukan.

Kayu juga tahan terhadap gaya yang berusaha melengkungkan kayu dengan satu kali tekanan secara terus menerus atau berkali-kali (secara mendadak, seperti pukulan).  Modulus elastisitas merupakan ukuran kemampuan kayu menahan perubahan bentuk atau lentur  yang terjadi sampai batas proporsi. Semakin besar beban yang diberikan semakin besar tegangan yang  yang timbul dan perubahan bentuk yang terjadi sampai batas proporsi. Hubungan regangan dan tegangan membentuk garis lurus. Batas bidang proporsi itu adalah bila beban yang bekerja  dilepaskan benda akan kembali ke bentuk semula .

Sifat mekanika kayu terdiri dari kekuatan tarik, kekuatan tekan/kompressi, kekuatan geser, kekuatan lengkung (lentur), kekakuan, keuletan, kekerasan, dan kekuatan belah. Dalam laporan ini, percobaan yang dilakukan khusus mengenai kekuatan lengkung (lentur).

Kekuatan 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 kekuatan yaitu :

         a.         Kekuatan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara perlahan-lahan.

         b.        Kekuatan lengkung pukul, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak, misalnya pukulan.

Dengan mengetahui sifat-sifat mekanik kayu, kita dapat memastikan fungsi spesifik dari suatu bahan dan kita bisa mengetahui bahan tersebut cocok digunakan untuk bidang tertentu. Karena setiap bahan memiliki sifat-sifat mekanik dan fisik yang berbeda maka pengetahuan tentang sifat-sifat ini adalah hal yang mutlak untuk diketahui.

MOE dapat dihitung berdasarkan uji kekuatan lengkung. Untuk mengerjakan gelagar diberi beban sedang dan defleksinya diukur. Dari data ini MOE dapat dihitung dengan menggunakan hubungan antara MOE, ukuran gelagar, bentangan, beban dan defleksinya. Cara ini umum untuk menentukan MOE kayu utuh, partikel dan produk-produk serat. Ini merupakan pengujian yang lebih sederhana yang dapat dilakukan dan lebih dekat hubungannya dengan kebanyakan situasi dari MOE yang ditentukan dari uji tarik dan tekan. MOE dapat dihitung sebagai berikut:

MOE = 3 PL /48 ID

Dimana :

P = beban (pon) L = bentangan (in)

I = momen inersia (in⁴) D = defleksi ditengah bentang (in)

Kekuatan lengkung kayu utuh dan produk-produk asal kayu biasanya dinyatakan dalam istilah modulus patah (MOR). I dihitung dari beban maksimum (beban patah) dalam uji kekuatan lengkung, dengan menggunakan cara pengujian yang sama seperti untuk menentukan MOE. Perhitungan MOR penampang persegi sebagai berikut :

MOR = 1.5 PL/db² psi

Dimana

P = beban maksimum atau beban patah (pon)

L = bentangan penyangga (in) b = lebar gelagar (in)

d = tebal gelagar (in)

PENUTUP

Kesimpulan

Kekuatan geser adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut turut bergeser dari bagian lain di dekatnya. Terdapat 3 (tiga) macam kekuatan yaitu :

a) Kekuatan geser sejajar arah serat

b) Kekuatan geser tegak lurus arah serat dan

c) Kekuatan geser miring

Kekuatan geser tegak lurus serat jauh lebih besar dari pada kekuatan geser sejajar arah serat.

Kekuatan lengkung (lentur)

Kekuatan 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 kekuatan yaitu :

a) Kekuatan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara perlahan-lahan.

b) Kekuatan lengkung pukul, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak.

DAFTAR PUSTAKA

Kartasujana, I. dan Martasujaya, A. 1979. “Kayu Perdagangan Indonesia, Sifat     dan Kegunaannya.” Lembaga Penelitian Hasil Hutan. Departemen Pertanian. Bogor.

Martasujaya, A. dan Kartasujana, I. 1977. “Ciri Umum, Sifat dan Kegunaan Jenis-jenis Kayu Indonesia.” Publikasi Khusus No. 41. Lembaga Penelitian Hasil Hutan. Departemen Pertanian. Bogor.

Prayitno, T.A. 1996. “Perekatan Kayu”. Fakultas Kehutanan. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.

Sadji. 1985. “Konstruksi Kayu II”. Diktat Kuliah, Fak. Teknik Sipil dan Perencanaan, ITS. Surabaya.