SIFAT-SIFAT DASAR KAYU - Spada UNS

SIFAT-SIFAT DASAR KAYU

PERTEMUAN 10 Dosen :

Ana Agustina,S.Hut, M.Si Pengelolaan Hutan Fakultas Pertanian UNS

OUTLINE

• PENGERTIAN SIFAT MEKANIKA KAYU

• TUJUAN PENGUJIAN STANDAR KEKUATAN KAYU

• STATIKA DASAR

• VARIABILITAS DALAM KAYU

• JENIS PENGUJIAN SIFAT MEKANIS KAYU

PENGERTIAN SIFAT MEKANIKA KAYU

• Ukuran kemampuan kayu untuk menahan gaya yang datangnya dari luar (gaya luar/beban).

• Terjadi perubahan bentuk pada kayu.

• Sifat mekanika kayu digunakan sebagai bahan

bangunan (gedung, mebel, kendaraan, jembatan, alat- alat pertukangan, dsb).

• Pengujian lapangan

laboratorium

TUJUAN PENGUJIAN STANDAR KEKUATAN KAYU

• Untuk mendapatkan angka-angka kekuatan rata-rata untuk spesimen-spesimen kayu. Data itu penting

untuk menentukan kekuatan dasar (basic stresses), kekuatan penggunaan (working stresses) dan kelas- kelas kekuatan.

• Untuk memperoleh dasar perbandingan bagi

kekuatan-kekuatan kayu yang jenisnya berbeda untuk menentukan penggunaan masing-masing.

• Untuk menentukan pengaruh cacat-cacat kayu dan lain-lain terhadap kekuatan kayu.

• Small clear specimen

contoh uji relatif kecil, disesuaikan dengan alat yang ada.

Contoh uji yang dipilih adalah kayu bebas cacat.

Kadar air contoh uji diatur (basah atau kering udara)

Pengujian lebih banyak dilakukan di laboratorium

• Full scale specimen

Contoh uji lebih besar

Contoh uji lengkap dengan cacat

Kadar air contoh uji dibuat pada KA Kering Udara

Dapat dilaksanakan di lapangan atau laboratorium

• Untuk menjamin keseragaman hasil pengujian digunakan STANDARD PENGUJIAN

• Beberapa standard pengujian small clear specimen : 1. Standard Amerika : ASTM D 143

2. Standard Inggris : BS 373

3. Standard Jerman : DIN 52186

4. Standard Jepang : JIS Z 2101-2118

• Beberapa standar pengujian full scale specimen :

1. ASTM D 198 : standard test methods of static test of lumber in structural size

2. ASTM D 245 : penentuan mutu kayu bangunan

• Beberapa contoh standard pengujian pada ASTM (American Society for Testing and Materials) :

D 143 : Pengujian contoh kecil bebas cacat D 2555 : Analisis statistik nilai kekuatan contoh

kecil bebas cacat

D 245 : Penentuan mutu kayu bangunan dan tegangan ijin secara visual

D 198 : Pengujian untuk kayu ukuran pakai D 1036 : Pengujian untuk tiang-tiang kayu

STATIKA DASAR

• Benda mengalami tegangan dan perubahan bentuk apabila ada beban yang bekerja padanya.

• Perubahan bentuk benda dapat terjadi karena : 1. Gaya luar (external force)

2. Gaya dalam (internal stress)

3. Pemuaian karena pengaruh suhu

• Beban = gaya luar = external force = gaya aksi

• Tegangan = gaya dalam = internal stress = gaya reaksi

STATIKA DASAR (2)

• Gaya reaksi timbul untuk melawan gaya aksi

• Perubahan gaya aksi selalu diikuti oleh gaya reaksi

• Kesetimbangan terjadi apabila : gaya reaksi = gaya aksi

• Gaya reaksi memiliki batas maksimum  mengikuti kekuatan benda

• Perubahan bentuk bersifat sementara apabila dibawah batas proporsi  elastis

• Diluar batas maksimum tegangan  benda mengalami perubahan bentuk tetap (kerusakan) (plastis)

STATIKA DASAR (3)

• Gaya reaksi timbul untuk melawan gaya aksi

• Perubahan gaya aksi selalu diikuti oleh gaya reaksi

• Kesetimbangan terjadi apabila : gaya reaksi = gaya aksi

• Gaya reaksi memiliki batas maksimum  mengikuti kekuatan benda

• Perubahan bentuk bersifat sementara apabila dibawah batas proporsi  elastis

• Diluar batas maksimum tegangan  benda mengalami perubahan bentuk tetap (kerusakan) (plastis)

STATIKA DASAR (4)

Benda yang menerima beban aksial tekan

Tegangan serat pada batas proporsi

STATIKA DASAR (5)

Bentuk beban Tegangan yang timbul

Perubahan bentuk yang terjadi

Beban tekan Tegangan tekan Perpendekan Beban tarik Tegangan tarik Perpanjangan Beban geser Tegangan geser Pergeseran Beban lentur Tegangan lentur Lenturan/lendutan

VARIABILITAS DALAM KAYU

• Adanya variabilitas dalam kayu disebabkan oleh :

‒ Perbedaan jenis kayu

‒ Perbedaan lokasi tempat tumbuh

‒ Perbedaan kecepatan pertumbuhan pohon

‒ Perbedaan posisi kayu dalam pohon

• Sebagai contoh : suatu jenis kayu A diperoleh nilai kekuatan : terendah = 150 kg/cm², rata-rata = 250 kg/cm², dan tertinggi = 450 kg/cm².

• Nilai kekuatan terendah yang menjadi dasar dalam penggunaan kayu di lapangan.

Jenis Pengujian Sifat Mekanis Kayu

• Kekuatan tarik (tensile strength)

• Kekuatan tekan (compressive/crushing strength)

• Kekuatan geser (shear strength)

• Kekuatan lentur (bending strength)

• Sifat kekakuan kayu (stiffness)

• Sifat keuletan (thouhness/ shock resisting ability)

• Sifat kekerasan (hardness)

• Sifat ketahanan belah (cleavage resistance)

A. Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

• Kemampuan benda (kayu) menahan beban tarikan.

• Karena kayu bersifat orthotropis (anisotropis) :

oKekuatan tarik sejajar serat (tensile strength parallel to grain)

oKekuatan tarik tegak lurus serat (tensile strength perpendicular to grain)

• Tensile strength // to grain >>> tensile strength ┴ to grain

• perbandingannya 40 : 1

• Arah longitudinal >>> arah radial > arah tangensial

B. Kekuatan Tekan (compressive/crushing strength)

• Kemampuan benda (kayu) menahan beban tekan.

• Karena kayu bersifat orthotropis (anisotropis) :

oKekuatan tekan sejajar serat (endwise compression) oKekuatan tekan tegak lurus serat (sidewise

compression)

• Tekan ┴ serat berupa tekanan pada seluruh

permukaan kayu yang merupakan nilai tegangan serat pada batas proporsi.

contoh : balok penyangga, bantalan rel kereta

api

B. Kekuatan Tekan (compressive/crushing strength)

• Tekan sejajar serat, menahan beban tekan sejajar serat, dan cenderung memendekkannya

Contoh: tiang, kusen.

• Kekuatan tekan ini biasanya diperoleh dengan cara membagi beban maksimum dengan luas

penampang contoh uji.

Tingkat kekuatan : geser ┴ > miring > geser // > geser antar serat

= P (beban maksimal)

A (Luas permukaan geser) psi

=

3P₁L

psi 2 bd²

Tegangan serat pada batas proporsi:

• Kekerasan biasanya ditentukan dengan Janka ball test.

• Uji ini dilakukan dengan cara memasukkan bola baja berdiameter 0,444 inci sedemikian sehingga separuh diameternya masuk ke dala spesimen.

Luas daerah tekanan adalah 1 cm2.

• Kecepatan turunya kepala mesin 0,25 inci/menit.

• Kekerasan diukur pada permukaan tangensial, radial dan ujung spesimen.

• Kekerasan berkaitan dengan keausan, abrasi atau goresan engan pelbagai objek atau mudah

tidaknya kayu dikerjakan dengan alat atau mesin.

• Kekerasan merupakan sifat yang penting dalam

penggunaan seperti lantai, alat olah raga, pensil dll.

• Nilai kekerasan kayu langsung dibaca pada skala beban.

Keteguhan belah =

P (beban maksimal)

Lbs/inci b (lebar spesimen dalam arah

panjang kait)

Sifat umum yang banyak dilakukan pengujian

Sifat yang paling banyak diuji :

•

Modulus of Rupture (MOR) atau kekuatan lentur

• Kekuatan tekan sejajar serat

• Kekuatan tekan tegak lurus serat

• Kekuatan geser sejajar serat Sifat yang terkadang diuji:

• Usaha sampai beban maksimum

• Kekuatan lentur dinamis (impact bending strength)

• Kekuatan tarik tegak lurus serat

• Kekerasan (Hardness)

TERIMA KASIH