Sifat mekanik kayu adalah sifat yang berhubungan dengan ukuran kemampuan kayu untuk menahan gaya luar yang membebani kayu. Kayu yang dibebani ini akan menyebabkan tegangan dalam kayu tersebut dan dapat merubah bentuk kayu. Perubahan bentuk kayu ini dapat terjadi akibat adanya beban (gaya luar) yang membebani kayu, perubahan kadar air (adanya gaya pada seluruh bagian kayu), dan perubahan suhu (adanya muai dan susut pada kayu).
Untuk mengetahui berbagai parameter mengenai sifat mekanik kayu, dilakukan pengujian yang berdasarkan standar pengujian. Standar ini dilakukan agar menghasilkan hasil pengujian yang seragam pada setiap pengujian. Standar yang digunakan dalam pengujian sifat mekanik kayu di antaranya adalah ASTM (American Society for Testing and Materials) di Amerika Serikat, BS (British Standard) di Inggris, DIN (Deutsches Institut fur Normung) di Jerman, dan JIS (Japanese Industrial Standard) di Jepang.
Statika Dasar
Statika dasar membahas mengenai beban, tegangan, dan perubahan bentuk pada kayu. Statika dasar inilah yang nantinya akan berkaitan dengan sifat mekanik kayu dan tegangan kayu sehingga dengan mempelajari statika dasar pada akhirnya kita dapat menentukan kayu mana saja yang bisa digunakan untuk suatu bangunan.
Pengujian Sifat Mekanik Kayu
Sifat mekanik kayu antara lain adalah kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan tekan (compressive strength), kekuatan geser (shear strength), kekuatan lentur (bending strength), sifat kekakuan (stiffness), sifat keuletan (toughness), sifat kekerasan (hardness), dan sifat ketahanan belah (cleavage resistance). Sifat mekanik kayu ini diuji dengan metode “destructive testing” yang dibagi menjadi contoh kecil bebas cacat (small clear specimen) dan contoh ukuran pakai (full scale). Hasil uji ini kemudian dipakai untuk menentukan kekuatan aman kayu/ allowable stress/ working stress/ tegangan yang diperkenankan/ tegangan izin.
Contoh pohon yang diambil dalam pengujian sifat mekanik kayu berdasarkan ASTM D 5336 yaitu sampling forest trees for determination of clear wood properties (penentuan pohon contoh untuk menduga sifat mekanik kayu bebas cacat). Lebih detail lagi pengujian ini berdasarkan pada ASTM D 143 tentang standard test methods for small clear specimen of timber (metode standar pengujian sifat mekanik contoh kecil bebas cacat).
Hal-Hal Penting tentang Sifat Mekanik Kayu
Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Kekuatan tarik kayu adalah kemampuan kayu untuk menahan beban tarik. Kekuatan tarik ini dibedakan menjadi kekuatan tarik sejajar serat dan kekuatan tarik tegak lurus serat. Uji kekuatan tarik dilakukan dengan cara merampingkan bagian tengah kayu spesimen. Bagian yang dibuat ramping merupakan bagian yang diamati kerusakannya, apabila kerusakan tidak terjadi pada bagian ini maka data tidak valid dan pengujian harus diulang dengan spesimen kayu yang baru. Kecepatan uji penarikan ini 1mm/ min untuk paralel to grain test (tes tarik sejajar serat) dan 2,5 mm/ min untuk tension perpendicular to grain test (tes tarik tegak lurus serat).
[read more]
Kekuatan Tekan (Compressive Strength)
Kekuatan tekan kayu adalah kemampuan kayu untuk menahan beban tekan. Sama halnya dengan uji kayu tarik, uji ini pun dibedakan menjadi uji kekuatan tekan sejajar serat dan uji kekuatan tekan tegak lurus serat. Spesimen yang dipakai dibedakan menjadi batag pendek dan batang panjang (tiang). Dimensi batang panjang memiliki dimensi panjang 11 kali dimensi penampang terkecil.
Pada batang pendek sifat kekakuan batang tidak berperan pada kekuatan batang. Batang inilah yang dipakai untuk pengujian contoh kecil bebas cacat (small clear specimen).
Pada batang panjang (tiang) beban tekan menyebabkan terjadinya tekukan (beban Euler). Sifat kekakuan batang sangat berperan terhadap kekuatannya, maka perlu diperhatikan faktor tekuk. Semakin tinggi sifat kekakuan batang maka kekuatannya semakin besar.
Tegangan tekan sejajar serat maksimum biasa disimbolkan dengan MCS (Maximum Crushing Strength).
Kekuatan Geser (Shearing Strength)
Kekuatan geser kayu adalah kemampuan kayu untuk menahan beban bergeser. Ada empat kemungkinan geser yang dapat terjadi pada kayu yaitu:
- Geser sejajar serat
- Geser tegak lurus serat
- Geser miring serat
- Geser antar serat
Kecepatan pembebanan dalam uji ini adalah 0,6 mm/ min.
Kekuatan Lentur (Bending Strength)
Kekuatan lentur adalah kekuatan kayu untuk menahan beban lentur. Balok kayu yang dibebani beban lentur akan mengalami teganag normal (lentur tekuk dan lentur tarik), tegangan geser, dan perubahan bentuk (berupa lenturan/ lendutan).
Sifat Kekakuan Kayu (Stiffness)
Sifat kekakuan kayu adalah kemampuan kayu untuk mempertahankan bentuk dan ukurannya apabila kayu tersebut mendapatkan beban. Disimbolkan dengan MOE (Modulus of Elasticity). Sifat ini berlaku untuk tekan, tarik, geser, dan lentur. Khusus kekakuan untuk geser diberi istilah “Modulus of Rigidity”. Semakin besar MOE maka semakin besar sifat kekakuannya yang menyebabkan semakin sulit kayu tersebut dirubah bentuknya.
Sifat Keuletan Kayu (Toughness)
Sifat keuletan kayu adalah kemmapuan kayu untuk menyerap energi akibat beban pukul. Kayu yang ulet adalah kayu yang sukar pecah atau patah meski dibebani samapi beban maksimum. Kayu yang tidak ulet akan mudah patah.
Cara pengujian keuletan kayu dilakukan dengan cara:
- Increament drop impact test (diberi beban pukul berulang)
- Single drop impact test (beban pukul diberikan sekali saja)
- Twisting/ tortion test (contoh uji diberi beban puntir/ torsi)
Cara uji yang saat ini biasa dipakai adalah “Single drop impact test”. Sifat ini juga dikenal dengan “kekuatan pukul” dan pengujiannya disebu pula sebagai “lentur dinamik” atau “dynamic bending”.
Sifat Kekerasan Kayu (Hardness)
Sifat kekerasan kayu adalah ukuran kemampuan kayu untuk menahan indentasi (tekanan setempat) pada permukaan kayu, atau kemmapuan kayu untuk menahan kikisan pada permukaan. Kayu dengan sifat kekerasan yang tinggi diperlukan untuk lantai rumah panggung, lapisan aus pada peti (bagian pinggir peti), roller untuk menggeser barang (di pabrik), dan shuttle pada mesin tenun kain. Pengujian standarnya dengan cara membenamkan setengah bola baja pada permukaan kayu yang diuji.
Sifat Ketahanan Belah (Cleavage Resistance)
Sifat ketahanan belah adalah kemampuan kayu untuk menahan belahan. Contoh uji ini mirip dengan tarik tegak lurus serat. Tujuan dari uji ini adalah untuk melihat kemampuan kayu mengikat paku. Cacat interlocked grain (serat berpadu) biasanya meningkatkan ketahan belah kayu, akibat serat yang membelit.
Referensi:
Redaksi Forester Act
[/read]