II. TINJAUAN PUSTAKA
2.3 Sifat Fisis dan Mekanis Kayu
Kayu memiliki beberapa sifat fisis dan mekanis yang berbeda untuk setiap jenis kayu. Beberapa sifat tersebut yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah kadar air, berat jenis, dan kekuatan kayu.
2.3.1 Kadar Air
Kayu memiliki kadar air yang terkandung di dalamnya, yang kadangkala beratnya lebih besar dari berat kayu itu sendiri. Kandungan air ini diketahui dapat mempengaruhi karakteristik dari kayu seperti berat, kekuatan, dan penyusutan. Kandungan air juga memungkinkan terjadinya serangan dari berbagai serangga dan jamur yang dapat membuat kayu menjadi rapuh dan juga dapat merusak struktur penyusun kayu tersebut.
Karena kadar air berpengaruh terhadap karakteristik kayu, maka perlu diketahui secara pasti kadar air dari kayu tersebut. Kadar air pada kayu berbeda untuk setiap kondisi cuaca, namun akan relatif tetap untuk kayu yang berada pada kondisi kering udara.
Ada tiga macam kadar air pada kayu, yaitu kadar air basah, kadar air kering udara, dan kadar air kering mutlak. Kayu yang baru ditebang masih basah sekali. Kadar airnya berkisar antara 40% - 200%, bergantung pada jenis kayu. Kayu yang masih basah tersebut semakin lama semakin kering hingga mencapai kadar air 24% -30% yang disebut fibre saturation point. Setelah fibre saturation point tercapai, kayu
Besarnya kadar air pada suatu material biasanya dinyatakan sebagai persentase berat kering dari material terebut. Ada beberapa cara untuk mencari kadar air pada suatu material, antara lain dengan cara pengeringan, dengan peralatan, dan desilasi. Cara yang paling sesuai dan akurat adalah dengan metode pengeringan.
Kadar air juga dipengaruhi oleh keadaan udara disekitar kayu yaitu suhu udara dan kelembaman relatif. Semakin besar suhu udara disekitar kayu, maka kadar air akan semakin rendah dan berbanding terbalik dengan kelembaman relatif.
Perubahan kadar air juga diikuti oleh perubahan dimensi kayu. Dalam proses pengeringan kayu akan terjadi perubahan dimensi yang disebut dengan penyusutan (shrinkage), dimana penyusutan arah radial (lebar) lebih besar daripada penyusutan longitudinal (panjang).
Sesudah pengeringan Sebelum pengeringan Gambar 2.5 Penyusutan pada kayu
Namun apabila terjadi perbedaan penyusutan yang cukup besar pada arah longitudinal, tangensial, dan radial, maka akan tejadi distorsi bentuk pada balok atau papan kayu berupa; pembengkokan, lengkung busur, lengkung mangkok, dan puntiran.
Gambar 2.6 Distorsi bentuk pada kayu
2.3.2 Berat Jenis
Berat jenis didefenisikan sebagai berat dari satuan volume suatu material. Berat jenis diperoleh dengan membagikan berat benda kepada volume benda itu. Berat benda diperoleh dengan menimbang benda tersebut dengan suatu timbangan dengan angka akurat sesuai dengan yang diperlukan. Sedangkan untuk menentukan volume, cara yang paling umum dan mudah untuk dilakukan adalah dengan
Berat jenis juga didefenisikan sebagai berat jenis relatif benda tersebut terhadap berat jenis standar, dalam hal ini berat jenis air dalam gram per sentimeter kubik. Air dipakai sebagai bahan standar karena berat satu sentimeter kubik air adalah satu gram. Jadi dapat dikatakan bahwa berat jenis suatu benda adalah berat benda tersebut per satuan volumenya dan berat jenis benda itu relatif terhadap berat jenis standar, yaitu air.
Sepotong kayu yang kering tersusun dari material padat yang terdiri dinding sel dan rongga sel, yang mengandung udara dan sejumlah kecil zat lain. Berat jenis atau berat jenis relatif dari material padat dinding sel pada umumnya sama pada semua jenis kayu, yaitu sekitar 1,5. Dapat juga dikatakan bahwa dinding sel sekitar satu setengah kali lebih berat dari air. Dalam satu meter kubik kayu padat, tanpa rongga sel dan ruang antar sel, beratnya dapat mencapai 1500 Kg. Maka berat kayu berkisar antara 160 sampai 1250 Kg per meter kubik. Perbedaan berat jenis pada tiap jenis kayu ini dikarenakan perbedaan rasio dinding sel dengan rongga sel untuk tiap jenis kayu. Rasio ini dikontrol oleh kandungan relatif saluran dinding tipis (thinner-walled vessel), sel parenchyma, dinding serat padat (thicker-(thinner-walled fibres), dan perpanjangan dari dinding serat sekunder (extent of secondary walls of the fibres).
2.3.3 Kekuatan Kayu
Istilah kekuatan kayu pada suatu material seperti kayu adalah kemampuan material itu untuk menahan gaya luar atau beban yang berusaha untuk mengubah bentuk dan ukuran dari material tersebut. Akibat yang terjadi pada material karena bekerjanya gaya luar tersebut adalah timbulnya gaya dalam pada material yang
menahan terjadinya perubahan ukuran dan bentuk tersebut. Perubahan ukuran dan bentuk ini dikenal dengan nama deformasi, dimana deformasi berbanding lurus dengan pertambahan beban. Jika beban kemudian dihilangkan, maka material tersebut akan berusaha kembali ke bentuk semulanya, disebut dengan nama elastisitas material. Dapat atau tidaknya material itu kembali ke bentuk semula tergantung pada besarnya elastisitas material itu. Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja hingga pada suatu titik. Titik ini adalah limit proporsional. Setelah melewati limit proporsional ini, besarnya deformasi akan bertambah lebih cepat dari besarnya beban yang diberikan. Hubungan antara beban dan deformasi ini ditunjukkan pada gambar 2.7 berikut. Jika beban bekerja melebihi daya kohesi antar jaringan – jaringan kayu maka akan terjadi keruntuhan.
∆L
Sifat mekanik atau kekuatan kayu yang terpenting ada beberapa macam, antara lain sebagai berikut:
2.3.3.1 Kokoh Tarik
Kekuatan atau kokoh tarik dari suatu jenis kayu adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya – gaya yang berusaha untuk menarik kayu tersebut. Kekuatan tarik terbesar pada kayu adalah pada arah sejajar serat kayu. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat, dan mempunyai hubungan dengan ketahanan kayu terhadap pembelahan.
2.3.3.2 Kokoh Tekan
Kokoh tekan suatu jenis kayu adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya tekan (kompresi) yang bekerja pada kayu tersebut.
Kokoh tekan terbagi atas dua, yaitu kokoh tekan sejajar arah serat dan kokoh tekan tegak lurus arah serat. Kokoh tekan menyebabkan kayu memiliki kekuatan untuk menahan tekuk yang dapat terjadi akibat gaya tekan, baik sejajar arah serat maupun tegak lurus arah serat.
2.3.3.3 Kokoh Geser
Kokoh geser adalah suatu ukuran kekuatan kayu dalam hal kemampuannya menahan gaya – gaya yang membuat suatu bagian dari kayu tersebut bergeser atau bergelingsir dari bagian lain di dekatnya. Dalam hubungan ini dibedakan atas 3 macam kekuatan yaitu; kuat geser sejajar arah serat, kuat geser tegak lurus arah serat, dan kuat geser miring.
Gambar 2.8 Beban dan gaya dalam material yang mengalami tekanan, tarikan,
dan geser
2.3.3.4 Kokoh Lentur
Kokoh lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya yang berusaha melengkungkan kayu, atau untuk menahan beban – beban mati maupun beban hidup selain beban tumbukan yang harus dipikul oleh kayu tersebut. Dalam hal ini dibedakan atas kekuatan lengkung statik dan kekuatan lengkung pukul/tumbuk. Kekuatan lengkung statik menunjukkan kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara perlahan, sedangkan kekuatan lengkung pukul menunjukkan kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak seperti pukulan/tumbukan.
2.3.3.5 Kekakuan
Kekakuan kayu adalah suatu ukuran kekuatan kayu untuk mampu menahan perubahan bentuk ataupun lengkungan. Kekuatan tersebut dinyatakan dalam modulus elastisitas, yang berasal dari pengujian keteguhan lengkung statik.
2.4 PERBAIKAN SIFAT KAYU