Pertemuan 5
Kayu merupakan bahan yang dapat menyerap air disekitarnya (hygroscopic), dan dapat mengembang dan menyusut sesuai kandungan air tersebut. Karenanya, kadar air kayu merupakan salah satu syarat kualitas produk kayu gergajian. Jika dimaksudkan menerima beban, kayu memiliki karakter kekuatan yang berbeda dari bahan baja maupun beton terkait dengan arah beban dan pengaruh kimiawi. Karena struktur serat kayu memiliki nilai kekuatan yang berbeda saat menerima beban. Kayu memiliki kekuatan lebih besar saat menerima gaya sejajar dengan serat kayu dan lemah saat menerima beban tegak lurus arah serat kayu.
Kayu adalah bahan yang ramah lingkungan, yang memiliki jangkauan luas dalam hal sifat fisika dan mekanika pada semua spesies kayu
Kayu adalah sumber daya alam yang dapat diperbaharui.
Kayu memiliki perbandingan kekuatan dan berat (strength to weight ratio) diatas bangunan lain yang dibangun dengan menggunakan baja dan beton.
Kayu merupakan material yang ringan sehingga menghasilkan gaya inersia yang kecil selama terjadi gempa.
Kayu merupakan material konstruksi yang sangat diharapkan karena energi yang diperlukan untuk
memproduksi kayu jauh lebih rendah dari material yang lain, seperti baja, beton atau plastik.
Kayu menyimpan banyak karbon di dalam serat-seratnya dan melepaskan hanya sedikit karbon ke udara.
Konstruksi kayu merupakan material yang tahan terhadap gempa, disebabkan karena:
1. Komponen konstruksinya bertindak sebagai satu kesatuan.
2. Bentuk denah cenderung simetri
3. Sistem penyerapan energi terjadi pada sambungannya.
Pertumbuhan kayu dipengaruhi oleh kondisi tanah dan lingkungan disekitarnya.
Fungsi utama kayu adalah untuk mendukung tegaknya pohon dan tempat penyaluran dan penyimpanan sari-sari makanan.
Kayu dapat diklasifikasi menjadi dua: Sapwood (gubal) dan heartwood (teras).
Lokasi sapwood dekat dengan kambium. Fungsi utamanya adalah tempat penyimpanan makanan dan merupakan sistem transport tumbuhan. Ketebalan sapwood biasanya antara 20-100 mm.
Heartwood terdiri dari inti utama dan sel kayu yang telah berubah secara fisika dan mekanika dari sapwood yang lunak menjadi heartwood yang keras. Warna heartwood lebih gelap.
Pertumbuhan kayu ditandai dengan adanya lingkaran tahun. Lingkaran tahun yang terbentuk selama musim panas lebih tipis dibandingkan yang terjadi selama musim hujan.
Lingkaran tahun lebih jelas terlihat pada kayu yang tumbuh di daerah subtropis dengan 4 musim.
Usia pohon bisa ditentukan dengan melihat lingkaran tahunnya.
Sifat fisikakayu Arah Sumbu
Diameter kayu bertambah dalam tiga arah selama masa pertumbuhan kayu, oleh karena itu ada tiga sumbu utama pada kayu : longitudinal, radial dan tangensial
Perbedaan gaya yang bekerja antara sumbu radial dan tangensial sangat kecil jika dibandingkan dengan perbedaan gaya yang bekerja antara sumbu radial dan tangensial dengan sumbu longitudinalnya.
Kadar Air
Kadar air kayu didefinisikan sebagai berat air dalam kayu terhadap berat kering oven.
Pada pohon yang hidup, kadar air kayu bervariasi dari 25%
sampai 250%.
Kadar air kayu dimana dinding sel kayu masih jenuh tetapi tidak ada air yang terlihat dalam sel kayu disebut sebagai titik jenuh serat (fiber saturated point).
Kayu adalah material yang bersifat hydroscopic artinya menyerap air dalam lingkungan yang lembab dan melepaskan air dalam lingkungan yang kering.
Pada temperatur dan kelembaban konstan, kayu akan mencapai kadar air seimbangnya (equilibrium moisture content IEMC)).
Diatas FSP, kayu akan memiliki sifat kembang susut yang besar, dan bisa mengalami perubahan dimensi akibat kadar air yang berubah-ubah.
Perubahan dimensi bisa menyebabkan kayu mengalami retak, patah ataupun pecah.
Kepadatan dan Berat Jenis
Kepadatan/kerapatan kayu adalah masa kayu/volume (massa jenis) pada kondisi tertentu. Perhitungan masa jenis kayu harus disertai dengan perhitungan kadar airnya.
Berat jenis kayu = Berat kering oven/Volume kering oven Untuk keperluan rekayasa konstruksi, berat jenis kayu yang dipakai adalah berat kering oven dibagi dengan volume awal saat kadar air 12%.
Sifat Kimia Kayu
Kayu dapat diserang oleh jamur dan organisme penghancur lainnya.
Kayu tidak akan diserang jamur dan organisme lainnya jika dijaga tetap kering (Kadar air < 20%), atau berada di dalam air terus menerus pada kedalaman tertentu.
Untuk menghindari jamur perlu dilakukan perawatan dan pengawetan kayu.
Sifat Termal Kayu
Kayu memiliki thermal conductivity yang rendah sehingga perambatan panasnya rendah.
Kayu adalah bahan yang combustible yaitu mudah terbakar.
Tetapi apabila terbakar, bagian kayu yang paling luar akan berubah menjadi arang. Arang ini berfungsi sebagai pelindung dari kayu bagian dalam. Pasca kebakaran kayu bagian dalam masih utuh.
Perilaku kayu dalam hal kebakaran lebih baik dari pada baja dan beton.
Sifat MekanikaKayu
Modulus elastisitas kayu (E) lebih ditentukan oleh pengujian lentur dari pada pengujian aksial. EL mencakup deformasi geser.
Poission’s Ratio = perbandingan antara regangan transversal dan regangan axial. Poission’s Ratio bervariasi antara spesies kayu satu dan lainnya dan dipengaruhi oleh kadar air dan berat jenisnya.
Pengujian yang dilakukan pada kayu adalah pengujian lentur, pengujian tekan searah serat dan tegak lurus serat, pengujian tarik searah serat dan tegak lurus serat, pengujian geser searah serat dan tegak lurus serat.
Berat Jenis Dan Kelas Kuat Kayu
Berat jenis kayu yang digunakan adalah berat jenis kering udara. Berat jenis kayu 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 (PKKI 1961). Untuk kayu mutu B, tegangan- tegangan ijin dalam daftar harus dikalikan dengan faktor reduksi 0,75.
Kelas kuat kayu digunakan untuk menentukan modulus elastisitas kayu searah serat(E).
Apabila telah diketahui berat jenis kayu, maka untuk menentukan modulus elastisitas kayu harus diketahui pula kelas kuat kayu.
Hubungan antara kelas kuat kayu dan berat jenis kayu.
Klas kuat
I II III IV V
Berat
jenis 0,90 0,60 – 0,89
0,40 – 0,59
0,30 – 0,39
< 0,30
Daftar kayu Indonesia beserta berat jenis dan kelas kuat kayu dapat dilihat pada Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia (PKKI 1961).
Penggunaan Kayu
Kayu digunakan sebagai material struktur dan juga non struktur.
konstruksi bangunan kayu adalah bentuk dasar (prototype) suatu bangunan pre-fabricated dan bangunan rangka.
Konstruksi bangunan kayu kita bagi atas dua golongan menurut pembangunannya yaitu :
1. Konstruksi rangka-rangka tersusun dengan pembangunan konstruksi dinding setingkat demi setingkat berkonstruksi biasanya dengan balok – balok.
2. Konstruksi rangka-rangka terusan dengan pembangunan konstruksi dinding dengan tiang-tiang yang menembus melalui semua tingkat bangunan berkonstruksi biasanya dengan papan.
Bentuk dan Ukuran Kayu Bentuk Gelondongan
Bagian batang yang bundar yang sudah ditanggali jangatnya dan sebagian besar kayu mudanya.
Kebanyakan kayu di pasaran belum ada normalisasi ukuran yang tetap, tetapi dapat dijumpai dengan panjang ukuran 1-5 m.
Panjang 1-1,75 m, diameter 10-19 cm.
Panjang 2-2,75 m, diameter 20-29 cm.
Panjang 3-3,75 m, diameter 30-39 cm.
Panjang 4-4,75 m, diameter 40-49 cm.
Panjang 5-5,75 m, diameter 50-59 cm.
Bentuk Papasan
Kayu berasal dari kayu gelondong yang dipapas menjadi bentuk empat persegi panjang atau persegi delapan.
Kayu papasan ini dapat diolah kembali menjadi balok- balok dengan penampang yang lebih kecil.
Bentuk Balok
Bagian-bagian batang gelondongan dengan penampang melintang yang berbentuk bujur sangkar. Ukuran penampang balok berkisar antara :
a. 18 x 20 cm b. 20 x 20 cm c. 20 x 25 cm d. 25 x 25 cm e. 25 x 30 cm f. 30 x 30 cm
Sedangkan panjang balok berkisar antara 2-3,5 m.
Bentuk Gergajian
Kayu ini sering digunakan untuk konstruksi rangka suatu bangunan, kusen pintu atau jendela, dan sebagainya.
Kayu gergaji ini dapat berbentuk :
a. Balok : 8/12, 8/14, 8/16, 8/18 cm. 10/14, 10/16, 10/18, 10/20, 10/22 cm.
b. Kasau : 5/7 untuk jarak antar sumbu ke sumbu 50 cm, 5/10 untuk jarak antar sumbu ke sumbu 100 cm.
c. Reng : 2/3 untuk jarak bentangan ±23 cm, 3/5 untuk jarak antar bentangan 100 cm.
d. Papan : 2/20, 3/20, 2/30, 2,5/20, 2,5/30 cm.
e. Bantalan : 12/22 cm panjangnya 1,8 m sampai 4 m.
Hubungan Kayu
Hubungan kayu adalah dua batang kayu atau lebih yang saling dihubungkan satu sama lain pada satu titik tertentu, sehingga menjadi satu benda atau satu bagian konstruksi dalam satu bidang maupun dalam satu ruang berdimensi tiga.
Syarat-Syarat Hubungan Kayu
a. Hubungan dibuat sederhana mungkin tapi kokoh, agar mudah dikerjakan, mudah dipasang, mudah dikontrol dari luar.
b. Hindari menggunakan kayu yang betul-betul cacat.
c. Perhatikan sifat dari kayu terutama penyusutan, pengembangan.
d. Hindari menakik kayu terlalu dalam, karena dapat melemahkan.
e. Perhatikan perencanaan penempatan sambungan.
f. Sebelum hubungan dari kedua kayu itu disatukan lebih baik diulas terlebih dahulu dengan Lood menie (cat dasar) supaya tahan lembab dan awet.
Jenis-JenisKayu
Ada dua hal yang menjadi pertimbangan dalam memilih jenis kayu yaitu berdasarkan kelas awet dan kelas kuat.
Kelas awet adalah tingkat keawetan alami suatu jenis kayu terhadap serangan organisme perusak kayu.
Sementara kelas kuat adalah tingkat ketahanan alami suatu jenis kayu terhadap kekuatan mekanis atau beban.
SambunganKayu
Sambungan kayu adalah dua batang kayu atau lebih yang saling dihubungkan satu sama lain, sehingga menjadi satu batang kayu yang panjang sesuai dengan kebutuhan.
Sambungan kayu dan hubungan kayu sangat di butuhkan dalam suatu konstruksi, karena dalam suatu konstruksi
dibutuhkan kayu yang cukup panjang, sedangkan panjang kayu yang tersedia di pasaran sangat terbatas.
Sambungan kayu balok menurut konstruksinya terbagi atas 3 macam, yaitu :
1. Sambungan kayu balok memanjang mendatar / arah horizontal.
2. Sambungan kayu balok memanjang tegak / arah vertikal.
3. Sambungan kayu balok menyudut / membentuk sudut.
Sambungan Kayu Balok Memanjang Mendatar / Arah Horizontal
Sambungan kayu memanjang mendatar / arah horizontal adalah menyambungkan dua batang kayu atau lebih sehingga didapat satu batang kayu yang panjang.
Fungsi sambungan kayu memanjang mendatar/arah horizontal adalah untuk menyambungkan balok gording, ring balok, kuda-kuda, kusen, pintu, jendela dan lain-lain.
Sambungan bibir lurus dada tegak
Digunakan bila disepanjang balok-balok dipikul secara merata dan tidak menerima gaya tarik maupun momen lentur. Contoh : balok tembok.
.
Sambungan bibir lurus dada miring
Digunakan jika balok menerima gaya ungkit ke atas.
Contoh : balok tembok / tarik di ujung atap.
Sambungan bibir lurus dada tegak berkait
Digunakan jika suatu balok akan menerima gaya tarik yang arahnya saling berlawanan. Contoh : balok tarik.
Sambungan bibir miring dada tegak tanpa kait
Digunakan apabila balok berada di atas dua tumpuan.
Contoh : balok gording pada atap.
Sambungan bibir miring dada tegak berkait
Digunakan utk balok yg menerima gaya lentur maupun gaya tarik. Contoh : balok tarik dan gording atap.
Sambungan bibir miring dada miring tanpa kait
Digunakan untuk menahan gaya lentur dan gaya ungkit yang arahnya ke atas.
Sambungan bibir lurus mulut ikan
Sambungan ini digunakan bila ada gaya samping dan tidak menerima gaya tarik yang besar.
SambunganKayuMemanjangTegak / ArahVer*kal Sambungan kayu memanjang tegak / arah vertikal adalah menyambungkan dua batang kayu tegak atau lebih sehingga didapat satu batang kayu yang panjang dengan posisi berdiri atau tegak.
Fungsi sambungan kayu memanjang tegak / arah vertikal adalah untuk menyambungkan balok-balok penyangga yang berfungsi sebagai tiang-tiang pada bangunan konstruksi kayu yang tinggi seperti gedung olah raga dan gedung pertemuan.
Sambungan memanjang tegak ½ tebal kayu
Sambungan memanjang tegak pen lurus
Sambungan memanjang tegak pen miring (tirus)
Sambungan memanjang tegak pen silang
Sambungan memanjang tegak mulut ikan
SambunganKayuMenyudut / MembentukSudut
Sambungan kayu menyudut adalah dua batang kayu atau lebih yang saling dihubungkan satu sama lain pada satu
titik tertentu, sehingga menjadi satu benda atau satu bagian konstruksi dalam satu bidang maupun satu ruang berdimensi tiga.
Fungsi sambungan kayu menyudut / hubungan kayu adalah untuk menyambungkan konstruksi dalam membuat ibu pintu, ibu kusen, daun pintu, rangka atap, tangga, maupun lantai.
Dengan coakan ½ tebal kayu kepala terbuka pada sudut siku
Dengan coakan ½ tebal kayu kepala tertutup pada sudut siku
Hubungan dengan ekor burung terbuka
Hubungan dengan pen dan lubang terbuka
Hubungan lintang dengan gigi takik (Voor Loef)
Hubungan tumpang dengan gigi
Sambungan Takikan Lurus Ekor Burung Dengan Perkuatan Dan Samb. Raveling Ekor Burung
Sambungan Purus Dan Lobang Dengan Spatpen
Sambungan Purus Dan Lobang Dengan Spatpen Purus Alur
Sambungan Purus Dan Lobang Terbuka Dan Sambungan Purus Dan Lobang Tertutup
Sambungan Purus Dan Lobang Dengan Gigi Tegak
Sambungan Purus Dan Lobang Dengan Gigi Garis Bagi
Sambungan Kayu Melebar/Sambungan Papan
Sambungan kayu melebar adalah menyambungkan dua papan kayu atau lebih sehingga menjadi satu bidang permukaan papan kayu yang lebar, sambungan dapat berupa bidang mendatar maupun tegak.
Fungsi sambungan kayu melebar mendatar adalah untuk menyambungkan papan-papan kayu ke sisi samping seperti pada lantai kayu, permukaan meja, lemari dll.
Sedangkan Sambungan kayu melebar tegak adalah untuk menyambungkan papan-papan kayu yang digunakan untuk dinding kayu, partisi, dinding lemari, daun pintu, klam-klam pintu, jendela, dll.
Sambungan Lidah Dan Alur
Sambungan Lidah Lepas Dan Alur
Sambungan Lidah Bersponing Dan Alur
Sambungan Lidah Miring
Sambungan Papan Melebar Ke Arah Tegak
Sambungan Kayu Bersusun Dan Sambungan Dengan Pengunci
Sambungan Bersusun Dengan Schei Dan Sambungan Bersusun Dengan Gigi
Sambungan Dengan Pengunci Di Samping
Sambungan Dengan Pengunci Di Bawah Dan Sambungan Dengan Pengunci Atas Dan Bawah
Contoh Struktur Yang Menggunakan Kayu
Bagian-bagian dari konstruksi kuda-kuda
1. Balok/alas kuda-kuda ( 6/12), (8/12), (8/15) 2. Kaki kuda-kuda ( 6/12), (8/12), (8/15) 3. Batang penggantung (6/12),(8/12) (8/15) 4. Batang tekan / schoor ( 6/12),(8/12) 5. Batang tarik.
6. Balok bubungan 7. Papan bubungan 8. Karpus
9. Gording 10. Kasau 11. Reng
12. Anak kuda-kuda 13. Ring balok 14. Dinding
15. Balok sambungan kuda
Selain batang-batang utama kuda-kuda kayu (terutama untuk penutup atap genteng) juga dilengkapi dengan :
1. Reng, yaitu tempat mengaitkan penutup atap (genteng) dan mneruskan bebannya ke kaso, jarak dan dimensi reng berbeda-beda tergantung dari penutup atap genteng yang digunakan.
- Berat bahan penutup atap :
- Jenis bahan penutup atap : sirap dengan 2/3 dengan jarak 15-20 cm
- Genteng biasa reng 2/3 dengan jarak 20 cm.
- Genteng beton, reng ¾ dengan jarak 35 cm.
2. Kasau, yaitu bagian yang menumpu reng dan meneruskan bebannya ke gording jarak antara kasau dan biasanya dipergunakan adalah antara 50-60 cm.
3. Gording, yaitu bagian yang menumpu kasau dan meneruskan bebannya ke kuda-kuda. Jarak gording untuk
- Genteng beton 1,5 m - Genteng biasa 1.5-2.0 m - Sirap 2-2.5
- Asbes gelombang 0.8-1.2 m
Adapun perletakan gording adalah di kuda-kuda.
Alat yang digunakan
Untuk dapat menghasilkan gambar denah, denah rencana pondasi, denah rencana sloof, denah rencana kolom, denah rencana balok, denah rencana lantai, denah
rencana atap dan detai pendukung lainnya dari bangunan struktur kayu, yang mudah dimengerti, jelas, dan rapi diperlukan perlengkapan alat gambar dan tulis yang memadai. Perlengkapan yang harus dipersiapkan untuk menggambar adalah :
1. Meja gambar atau meja yang dapat berfungsi sebagai meja gambar.
2. Mesin gambar atau satu set penggaris segi tiga.
3. Pensil atau pensil mekanis ukuran 0,3 mm dan 0,5 mm.
4. Kertas gambar putih ukuran A3.
5. Karet penghapus yang tidak mudah kotor.
6. Penggaris dan jangka 7. Selotip
8. Pulpen mekanik 9. Cutter
10. Penerangan yang cukup
Langkah Kerja
a. Siapkan dan bersihkan meja gambar dari debu dan kotoran-kotoran lain
b. Siapkan kertas gambar kosong dan tempelkan pada meja gambar
c. Siapkan alat tulis dan gambar
d. Rancang konsep bangunan sederhana dengan struktur kayu sesuai dengan ketentuan yang diberikan e. Gambar Denah, denah rencana pondasi, denah rencana sloof, denah rencana kolom, denah rencana balok, denah rencana lantai, denah rencana atap, dan Detail pendukung lainnya.
Tugas
Dari acuan denah bangunan sederhana yang diberikan, rancanglah struktur bangunan sederhana dengan
menggunakan struktur kayu. Denah, peletakan ruang dan fungsi ruang 30% boleh di ganti atau diubah.
Rancang konsep struktur bangunan dengan menggunakan struktur kayu.
Gambarkan denah, denah pondasi dan sloof, denah kolom, denah balok, denah rencana lantai, denah atap, serta detail-detail pendukung lainnya!
Referensi
Idham, Noor Cholis, 2013, Merancang Bangunan Gedung Bertingkat Rendah, Penerbit Graha Ilmu.
Schierle, G.G., 2006, Architectural Structures Excerpts, American Institute of Steel Construction, Inc.
Macdonald, Angus J., 1998, Structural Design for Architecture, Architectural Press.
Ching, Francis D.K., 2012, A Visual Dictionary of Architecture, John Wiley & Sons, Inc.
K.A.E., 2002, 21 Desain Rumah Kayu, Griya Kreasi
Soemardjo, 2001, Menggambar Sambungan Kayu, Departemen Pendidikan Nasional.
Pertemuan 6