MATERIAL KAYU
Kegiatan penyediaan perumahan terus meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk. Penyediaan perumahan dengan memanfaatkan material okal sebagai bahan utama struktur dapat mengurangi biaya konstruksi dan membuka lapangan pekerjaan. Upaya upaya untuk pemanfaatan material-material local sebagai bahan struktur di Negara kita perlu terus dikembangkan mengingat bangsa kita memiliki potensi sumber daya alam yang beranekaragam.
Kayu adalah salah satu bahan material struktur sudah lama dikenal oleh masyarakat kita. Kayu sebagai hasil utama hutan akan tetap terjaga keberadaanya selama hutan dikelola secara lestari dan berkesinambungan. Bila dibandingkan dengan material struktur lain, material kayu memiliki berat jenis yang ringan dan proses pengerjaannya dpat dilakukan dengan peralatan yang sederhana dan ringan. Sebagai bahan dari alam, kayu dapat terurai secara sempurna sehingga tidak ada istilah limbah pada konstruksi kayu (environmental friendly).
Pada masa lalu, perancangan konstruksi kayu dilakukan berdasarkan intuitif dan coba-coba sehingga pemanfaatan kayu menjadi kurang optimal. Akan tetapi pada saat ini dimana teknik-teknik analisis dan perencanaan sudah semakin berkembang, maka perencanaan konstruksi kayu dapat dilakukan secara rasional dan mengikuti kaidah-kaidah atau ketentuan-ketentuan yang berlaku.
Sebelum menguraikan detail perencanaan konstruksi kayu, pengetahuan tentang sifat-sifat fisik dan perilaku kayu dalam mendukung beban perlu dipahami terlebih dahulu. Secara singkat, topic ini dibahas pada bahasan berikuti ini. Sedangkan bahasan lengkap dapat ditemukan pada banyak buku maupun hand book kayu.
I. Klasifikasi dan penanaman kayu
meruncing. Sub-divisi angiospermae dibagi lagi atas dua kelas monocotyledonae dan dicotyledonae. Kelompok kayu berdaun lebar berasal dari pohon-pohon yang tergolong kelas dicotyledonae. Hampir semua kayu di Indonesia termasuk kelas dycotyledonae, kecuali kayu glugu dan nyiur yang termasuk kelas monocotyledonae.
Satu jenis kayu memiliki dua buah nama yaitu nama perdagangan dan nama ilmiah. Nama perdagangan merupakan nama kayu yang biasa dikenal masyarakat umum seperti: jati, bangkirai, mahoni, giam, tusam, dll. Sedangkan nama ilmiah suatu jenis kayu terdiri atas dua kata. Kata yang pertama menunjukkan nama marga (genus), sedangkan kata yang kedua menunjukkan spesies kayu tersebut. Umumnya nama ilmiah yang lengkap disertai nam orang yang pertama kali memberikan nama yang tepat untuk jenis kayu yang bersangkutan.
Contoh: Pinus merkusii Jungh et de Vr.
Pinus = nama marga, merkusii = nama spesies, Jungh et de Vr adalah nama orang yang member nama merkusii.
(nama perdagangan : tusam)
Kadangkala nama orang yang memberikan nama ilmiah tidak ditulis secara lengkap, melainkan dengan cara singkat, misalnya : Santalum album L. (nama kayu perdagangan : cendana). Untuk beberapa pohon kayu yang mempunyai cirri dan sifat yang hampir sama, seringkali nama ilmiah yang dipakai hanyalah kata pertamanya (nama marga) daja ditambah spp atau spec. div. misalnya: alstonia spp atau alstonia spec.div. (nama perdagangan: pulai)
II. Anatomi kayu
Kelompok sel kayu bergabung membentuk bagian atau anatomi pohon seperti pada gambar 1.1. bagian luar kayu yang disebut kulit (bark), merupakan lapisan yang padat dan cukup kasar. Pada bagian sebelah dalam kulit terdapat lapisan tipis yang disebut lapisan cambium, lapisan ini merupakan tempat pertumbuhan sel-sel kayu. Di sebelah dalam lapisan cambium terdapat bagian kayu lunak yang berwarna keputih-putihan disebut kayu gubal (sapwood), bagian ini berfungsi sebagai penghantar zat-zat makanan dari akar menuju daun dan dapat pula berfungsi sebagai tempat menyimpan bahan makanan. Karena itu jika dipakai sebagai bahan konstruksi, kayu ini akan cepat lapuk. Tebalnya lapisan kayu gubal ini lebih kurang 2 cm sampai10 cm dan relative tetap demikian sepanjang hidup pohon (Mandang dkk, 1997).
GAMBAR
Ketika pohon mulai dewasa (tua), sebagian kayu di dalam batang mati berangsur-angsur sehingga tidak dapat berfungsi sebagai saluran air atau zat hara dan tidak dapat berfungsi pula sebagai tempat penyimpanan hasil fotosintesis. Warna kayu berubah menjadi lebih tua karena pengendapan zat-zat ekstraktif. Lapisan kayu ini dikenal dengan nama teras (heartwood) dengan fungsi sebagai penguat pohon. Karena pada kayu teras akan menjadi lebih awet.
Pertumbuhan sel-sel kayu ini disertai dengan munculnya struktur seperti cincin tahunan (annual ring). Pohon kayu yang mengalami pertumbuhan cepat akan memiliki cincin tahunan yang lebih lebar bila dibanding dengan pohon kayu yang memiliki pertumbuhan lambat. Pada bagian tengah batang disebut inti (pith) yang dikelilingi oleh sejumlah cincin tahunan yang memperkirakan umur dari pohon kayu.
tangensial, dan angka kembang susut pada arah longitudinal lebih kecil dari pada arah radial maupun arah tangensial.
GAMBAR
III. Sifat-sifat fisis kayu 1. Kandungan Air
Kayu merupakan material higroskopis, artinya kayu memiliki kaitan yang sangat erat dengan air baik berupa cairan ataupun uap. Kemampuan menyerap dan melepaskan air sangat tergantung dari kondisi lingkungan seperti temperature dan kelembaban udara. Kandungan air yang terdapat pada sebuah pohon kayu sangat bervariasi tergantung pada spesiesnya. Dalam satu spesies yang sama terjadi pula perbedaan kandungan air yang disebabkan oleh umur, ukuran pohon dan lokasi penanamannya. Pada bagian batang sebuah kayu, terjadi perbedaan kandungan air, kandungan air pada kayu gubal lebih banyak dari pada kayu teras
Air yang terdapat pada batang kayu tersimpan dalam dua bentuk yaitu: air bebas (free water) yang terletak diantara sel-sel kayu, air ikat (bound water) yang terletak pada dinding sel. Selama air bebas masih ada, maka dinding-dinding sel kayu akan tetap jenuh. Air bebas merupakan air yang pertama yang akan berkurang seiring dengan proses pengeringan, pengeringan selanjutnya akan dapat mengurangi air ikat pada dinding sel. Ketika batang kayu mulai di olah (ditebang dan dibentuk), kandungan air mulai bergerak keluar. Suatu kondisi dimana air bebas yang terletak diantara sel-sel dsudah habis sedangkan air ikat pada dinding sel masih jenuh dinamakan titik jenuh serat (fibre saturation point). Kandungan air pada saat titik jenuh serat berkisar antara 25% sampai 30%.
yang memiliki kelembaban udara yang stabil, maka kandungan air pada kayu juga akan cenderung tetap, kondisi kandungan air pada kayu yang tetap ini disebut kadar air ombang (equilibrium moisture content).
2. Kepadatan dan Berat Jenis
Kepadatan (density) kayu dinyatakan sebagai berat per unit volume. Pengukuran kepadatan ditujukan untuk mengetahui porositas atau persentase rongga (void) pada kayu. Kepadatan dan volume sangat bergantung pada kandungan air . cara menghitung kepadatan suatu jenis kayu adalah dengan cara membandingkan antara berat kering kayu dengan volume basah. Berat kering kayu dapat diperoleh dengan cara menimbang specimen kayu yang telah disimpan dalam oven pada suhu 105C selama 24 hingga 48 jam atau hingga berat specimen kayu tetap.
Berat jenis adalah perbandingan antara kepadatan kayu dengan kepadatan air pada volume yang sama. Kayu terdiri dari bagian padat (sel kayu), air dan udara. Ketika kayu dimasukkan kedalam oven atau dikeringkan maka volume yang tetap tinggal adalah volume bagian padat dan volume udara saja sedangkan airnya sudah menguap/hilang. Berat jenis kayu memiliki korelasi positif dengan kekuatan kayu. Secara kasar hubungan ini dapat dilihat pada persamaan 1.1, dimana F adalah parameter kekuatan kayu (seperti: modulus elastisitas lentur, kuat tekan, dan lain-lain), G adalah berat jenis kayu, K dan n adalah konstanta yang bergantung pada parameter kekuatan kayu yang ditinjau.
F = KG
3. Cacat kayu
IV. Jenis-jenis penggunaan kayu
Dalam kehidupan sehari-hari, jenis kayu tertentu sering digunakan untuk tujuan yang tertentu pula. Dengan kata lain, untuk tujuan atau keperluan tertentu hanya beberapa jenis kayu yang dapat dipergunakan sedangkan jenis kayu yang lainnya tidak dapat dipergunakan. Pemilihan dan penggunaan kayu untuk suatu tujuan pemakaian memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kayu dan persyaratan teknis yang diperlukan. Pengetahuan ini tidak saja dapat memilih jenis kayu yang tepat serta macam penggunaanya, akan tetapi juga dapat dipilih kemungkinan penggantian oleh jenis kayu lainnya apabila jenis kayu yang bersangkutan terlalu mahal atau sulit diperoleh. Jenis kayu dan macam penggunaannya dapat dilihat pada tabel 1.1.
TABEL
Selain digunakan untuk material konstruksi, kayu juga dapat digunakan sebagai bahan baku elemen non-struktur seperti kayu lapis, particle board, blockboard, dan lain-lain. Dewasa ini beberapa elemen non- struktur berbahan dasar kayu telah banyak dikembangkan dan juga diminati oleh banyak orang karena memiliki nilai keindahan yang cukup tinggi (Tabloid Rumah edisi 63, 2005). Beberapa jenis elemen non-struktur tersebut antara lain:
a. Particle Board (chipboard)
Kayu dihancurkan serbuk kasar dan serbuk tersebut dipadatkan dengan mesin menjadi papan. Kualitas Particle Board diukur berdasarkan kepadatan.
b. MFC (Melamine Face Chipboard)
MFC adalah Particle Board yang permukaannya dilapisi oleh bahan melamin supaya tahan air.
c. MDF (Medium Density Fiberboard)
Terbuat darikayu yang dihancurkan sampai menjadi bubur yang halus, kemudian dicampurkan dengan bahan kimia yang berfungsi sebagai perekat lalu dikompres dan dikeringkan dengan suhu tinggi. MDF lebih halus dibandingkan Particle Board.
Mirip dengan MDF tapi dikompres dan dikeringkan dengan suhu yang lebih tinggi sehingga menghasilkan panel yang lebih kuat dalam menahan beban. Panel HDF biasanya digunakan untuk bahan pelapis lantai.
e. Blockboard
Terdiri dari potongan kecil kayu yang berukuran 4-5cm, kayu tersebut kemudian dipadatkan menjadi lembaran papan. Potongan kayu yang digunakan biasanya dari kayu lunak.
f. Teakblock
Kayu blockboard yang diberi lapisan terluar dari irisan kayu jati (Teak). g. Kayu lapis (Plywood)
Sejumlah lapisan tipis kayu yag dilem dengan mesin menjadi satu membentuk papan. Jenis kayu yang dipakai bervariasi antara kayu keras dan kayu lunak. Tiap lapisan kayu dipasang berselang-seling serat kayunya supaya papan lebih kuat.
V. Kayu laminasi (Glue laminated timber)
Salah satu produk kayu yang saat ini berkembangpesat di banyak tempat di dunia adalah kayu laminasi (Glulam). Kayu laminasi diperoleh dengan cara merekatkan papan-papan kayu yang memiliki ketebalan 20 sampai dengan 45 mm dengan bahan perekat tertentu dan pada tekanan tertentu. Sebelum proses perekatan, terlebih dahulu papan-papan kayu dikeringkan hingga nilai kandungan air dibawah 16%. Karena rendahnya kandungan air pada kayu, maka struktur kayu laminasi memiliki kestabilan ukuran (dimension stability) yang lebih baik bila dibandingkan dengan kayu masif non-laminasi.
GAMBAR
Papan kayu yang memiliki kekuatan tinggi umumnya memiliki nilai kepadatan (density) yang tinggi pula. Dan juga sebaliknya, kayu yang memiliki kekuatan kecil adalah kayu dengan nilai kepadatan yang rendah. Kayu yang memiliki nilai kepadatan rendah identik dengan kayu yang memiliki serat kayu tipis dan memiliki volume rongga yang besar. Perekatan pada kayu yang memiliki kepadatan rendah dapat lebih mudah dilakukan dari pada perekatan pada kayu yang memiliki kepadatan tinggi. Pada papan kayu dengan kepadatan rendah, bahan perekat dapat dengan mudah masuk pada rongga-rongga serat dan mengunci serat-serat kayu. Sedangkan papan kayu berkepadatan tinggi, perlu tekanan yang lebih besar agar serat-serat kayu dapat merekat. Tetapi, tekanan yang dilakukan pada saat perekatan tidak boleh merusak serat-serat kayu. Menurut AFPL (1991), besarnya tekanan pada saat pembuatan kayu laminasi berkisar antara 0,7 Mpa hingga 1,7 Mpa.
Beberapa jenis bahan perekat yang dipergunakan pada struktur kayu laminasi antara lain: casein, urea formaldehyde, phenol formaldehyde, phenol-resorcinol formaldehyde, dan melamine-urea formaldehyde. Pemilihan jenis bahan perekat sangat ditentukan oleh banyak hal seperti: kekuatan rekatan (bond strength), penggunaan struktur (indoor-use atau outdoor-use), dan kemudahan proses perekatannya.
hanya saja sebagian urea diganti dengan melamine untuk meningkatkan ketahanan terhadap air.
Penurunan kekuatan bahan perekat maupun material kayu dalam waktu yang lama dapat disebabkan oleh peningkatan temperature, peningkatan kandungan air, dan serangan micro-organisma. Contoh penurunan kekuatan beberapa jenis bahan perekat dan material kayu akibat pengaruh cuaca dapat dilihat pada gambar 1.4. bahan perekat urea menunjukkan penurunan kekuatan yang paling besar, sedangkan bahan perekat resorcinol, phenol, phenol-resorcinol, dan material kayu mengalami penurunan kekuatan yang sangat kecil.
GAMBAR 1.4 VI. Pengawetan kayu
