Makalah Tentang Manajemen Konstruksi Jembatan (II)

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sifat Bahan Struktur

Ada tiga jenis bahan utama yang digunakan dalam konstruksi bangunan yaitu kayu, baja dan beton. Dari masing-masing bahan bangunan tersebut mempunyai kelebihan-kelebihan tersendiri yang tidak dimiliki oleh bahan lain. Kelebihan pada kayu yaitu ringan, mudah dikerjakan dan harga relatif murah. Kelebihan pada baja yaitu mempunyai kuat tarik yang tinggi dan kelebihan pada beton yaitu mempunyai kuat tekan yang tinggi.

Untuk memanfaatkan kelebihan-kelebihan tesebut maka dibuat perpaduan ketiga jenis bahan bangunan yaitu menjadi balok komposit baja beton dengan gelagar kayu. Dengan demikian kita perlu mengetahui sifat-sifat yang umum dari bahan struktur yang dimaksud.

2.2 Sifat Bahan Kayu

Kayu mempunyai kuat tarik dan kuat tekan relatif tinggi dan berat yang relatif rendah, mempunyai daya tahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat dengan mudah dikerjakan, relatif murah, dapat mudah diganti dan bisa didapat dalam waktu singkat (Felix,1965).

Dalam kehidupan kita sehari-hari, kayu merupakan bahan yang sangat sering dipergunakan untuk tujuan penggunaan tertentu. Terkadang sebagai barang tertentu, kayu tidak dapat digantikan dengan bahan lain karena sifat khasnya. sebagai pengguna dari kayu yang setiap jenisnya mempunyai sifat-sifat yang berbeda, perlu mengenal sifat-sifat kayu tersebut sehingga dalam pemilihan atau penentuan jenis untuk tujuan penggunaan tertentu harus betul-betul sesuai dengan yang kita inginkan. Berikut ini diuraikan sifat-sifat kayu (fisik dan mekanik) serta macam penggunaannya.

2.3 Pengenalan Sifat-Sifat Kayu

Kayu merupakan hasil hutan yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain. Pemilihan dan penggunaan kayu untuk suatu tujuan pemakaian, memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kayu. Sifat-sifat ini penting sekali dalam industri pengolahan kayu sebab dari pengetahuan sifat tersebut tidak saja dapat dipilih jenis kayu yang tepat serta macam penggunaan yang memungkinkan, akan tetapi juga dapat dipilih kemungkinan penggantian oleh jenis kayu lainnya apabila jenis yang bersangkutan sulit didapat secara kontinu atau terlalu mahal.

Kayu berasal dari berbagai jenis pohon yang memiliki sifat-sifat yang berbeda-beda. Bahkan dalam satu pohon, kayu mempunyai sifat yang berbeda-beda. Dari sekian banyak sifat-sifat kayu yang berbeda satu sama lain, ada beberapa sifat yang umum terdapat pada semua jenis kayu yaitu :

Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam - macam dan susunan dinding selnya terdiri dari senyawa kimia berupa selulosa dan hemi selulosa (karbohidrat) serta lignin (non karbohidrat).
Semua kayu bersifat anisotropik, yaitu memperlihatkan sifat-sifat yang berlainan jika diuji menurut tiga arah utamanya (longitudinal, radial dan tangensial).
Kayu merupakan bahan yang bersifat higroskopis, yaitu dapat menyerap atau melepaskan kadar air (kelembaban) sebagai akibat perubahan kelembaban dan suhu udara disekelilingnya.
Kayu dapat diserang oleh hama dan penyakit dan dapat terbakar terutama dalam keadaan kering.

A. Sifat Fisik Kayu

1. Berat dan Berat Jenis
Berat suatu kayu tergantung dari jumlah zat kayu, rongga sel, kadar air dan zat ekstraktif didalamnya. Berat suatu jenis kayu berbanding lurus dengan BJ-nya. Kayu mempunyai berat jenis yang berbeda-beda, berkisar antara BJ minimum 0,2 (kayu balsa) sampai BJ 1,28 (kayu nani). Umumnya makin tinggi BJ kayu, kayu semakin berat dan semakin kuat pula.

2. Keawetan
Keawetan adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti jamur, rayap, bubuk dll. Keawetan kayu tersebut disebabkan adanya zat ekstraktif didalam kayu yang merupakan unsur racun bagi perusak kayu. Zat ekstraktif tersebut terbentuk pada saat kayu gubal berubah menjadi kayu teras sehingga pada umumnya kayu teras lebih awet dari kayu gubal.

3. Warna
Kayu yang beraneka warna macamnya disebabkan oleh zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda.

4. Tekstur
Tekstur adalah ukuran relatif sel-sel kayu. Berdasarkan teksturnya, kayu digolongkan kedalam kayu bertekstur halus (contoh: giam, kulim dll), kayu bertekstur sedang (contoh: jati, sonokeling dll) dan kayu bertekstur kasar (contoh: kempas, meranti dll).

5. Arah Serat
Arah serat adalah arah umum sel-sel kayu terhadap sumbu batang pohon. Arah serat dapat dibedakan menjadi serat lurus, serat berpadu, serat berombak, serta terpilin dan serat diagonal (serat miring).

6. Kesan Raba
Kesan raba adalah kesan yang diperoleh pada saat meraba permukaan kayu (kasar, halus, licin, dingin, berminyak dll). Kesan raba tiap jenis kayu berbeda-beda tergantung dari tekstur kayu, kadar air, kadar zat ekstraktif dalam kayu.

7. Bau dan Rasa
Bau dan rasa kayu mudah hilang bila kayu lama tersimpan di udara terbuka. Beberapa jenis kayu mempunyai bau yang merangsang dan untuk menyatakan bau kayu tersebut, sering digunakan bau sesuatu benda yang umum dikenal misalnya bau bawang (kulim), bau zat penyamak (jati),bau kamper(kapur),dsb.

8. Nilai Dekoratif
Gambar kayu tergantung dari pola penyebaran warna, arah serat, tekstur, dan pemunculan riap-riap tumbuh dalam pola-pola tertentu. Pola gambar ini yang membuat sesuatu jenis kayu mempunyai nilai dekoratif.

9. Higroskopis
Kayu mempunyai sifat dapat menyerap atau melepaskan air. Makin lembab udara disekitarnya makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. Dalam kondisi kelembaban kayu sama dengan kelembaban udara disekelilingnya disebut kandungan air keseimbangan (EMC = Equilibrium Moisture Content).

10. Sifat Kayu terhadap Suara, yang terdiri dari :

Sifat akustik, yaitu kemampuan untuk meneruskan suara berkaitan erat dengan elastisitas kayu.
Sifat resonansi, yaitu turut bergetarnya kayu akibat adanya gelombang suara. Kualitas nada yang dikeluarkan kayu sangat baik, sehingga kayu banyak dipakai untuk bahan pembuatan alat musik (kulintang, gitar, biola dll).

11. Daya Hantar Panas
Sifat daya hantar kayu sangat jelek sehingga kayu banyak digunakan untuk membuat barang-barang yang berhubungan langsung dengan sumber panas.

12. Daya Hantar Listrik
Pada umumnya kayu merupakan bahan hantar yang jelek untuk aliran listrik. Daya hantar listrik ini dipengaruhi oleh kadar air kayu. Pada kadar air 0 %, kayu akan menjadi bahan sekat listrik yang baik sekali, sebaliknya apabila kayu mengandung air maksimum (kayu basah), maka daya hantarnya boleh dikatakan sama dengan daya hantar air.

B. Sifat Mekanik Kayu

1. Keteguhan Tarik
Keteguhan tarik adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha menarik kayu. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tarik yaitu :

Keteguhan tarik sejajar arah serat dan
Keteguhan tarik tegak lurus arah serat.

Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah keteguhan tarik sejajar arah serat. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat.

2. Keteguhan tekan / Kompresi
Keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu untuk menahan muatan/beban. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tekan yaitu :

Keteguhan tekan sejajar arah serat dan
Keteguhan tekan tegak lurus arah serat. Pada semua kayu, keteguhan tegak lurus serat lebih kecil daripada keteguhan kompresi sejajar arah serat.

3. Keteguhan Geser
Keteguhan geser adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut turut bergeser dari bagian lain di dekatnya. Terdapat 3 (tiga) macam keteguhan yaitu :

Keteguhan geser sejajar arah serat
Keteguhan geser tegak lurus arah serat dan
Keteguhan geser miring

Keteguhan geser tegak lurus serat jauh lebih besar dari pada keteguhan geser sejajar arah serat.

4. Keteguhan lengkung (lentur)
Keteguhan lengkung/lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban mati maupun hidup selain beban pukulan. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan yaitu :

Keteguhan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara perlahan-lahan.
Keteguhan lengkung pukul, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak.

5. Kekakuan

Kekakuan adalah kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk atau lengkungan. Kekakuan tersebut dinyatakan dalam modulus elastisitas.

6. Keuletan
Keuletan adalah kemampuan kayu untuk menyerap sejumlah tenaga yang relatif besar atau tahan terhadap kejutan-kejutan atau tegangan-tegangan yang berulang-ulang yang melampaui batas proporsional serta mengakibatkan perubahan bentuk yang permanen dan kerusakan sebagian.

7. Kekerasan
Kekerasan adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya yang membuat takik atau lekukan atau kikisan (abrasi). Bersama-sama dengan keuletan, kekerasan merupakan suatu ukuran tentang ketahanan terhadap pengausan kayu.

8. Keteguhan Belah
Keteguhan belah adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha membelah kayu. Sifat keteguhan belah yang rendah sangat baik dalam pembuatan sirap dan kayu bakar. Sebaliknya keteguhan belah yang tinggi sangat baik untuk pembuatan ukir-ukiran (patung). Pada umumnya kayu mudah dibelah sepanjang jari-jari (arah radial) dari pada arah tangensial.

Ukuran yang dipakai untuk menjabarkan sifat-sifat kekuatan kayu atau sifat mekaniknya dinyatakan dalam kg/cm2. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mekanik kayu secara garis besar digolongkan menjadi dua kelompok :

Faktor luar (eksternal): pengawetan kayu, kelembaban lingkungan, pembebanan dan cacat yang disebabkan oleh jamur atau serangga perusak kayu.
Faktor dalam kayu (internal): BJ, cacat mata kayu, serat miring dsb.

Menurut Vademecum Kehutanan Indonesia, kelas kekuatan kayu didasarkan kepada berat jenis, keteguhan lengkung mutlak dan keteguhan tekan mutlak.

2.4 Tegangan –tegangan yang diperkenankan

Untuk mengetahui suatu konstruksi kayu perlu diketahui tegangan-tegangan yang diizinkan untuk jenis kayu yang akan dipergunakan dalam konstruksi tersebut.

Adapun besarnya tegangan tersebut menurut PKKI adalah sebagai berikut

Korelasi tegangan yang diperkenankan untuk mutu A.

σlt = 170g (kg/cm2)
σ tk// = σ tr// = 150g (kg/cm2)
σ tk┴ = 40g (kg/cm2)
τ// = 20g (kg/cm2)

Disini

g = berat jenis kering udara
σlt = tegangan izin untuk lentur
σ tk// = tegangan izin sejajar serat untuk tekan
σ tr// = tegangan izin sejajar serat untuk tarik
σ tk┴ = tegangan izin tegak lurus serat untuk tekan
τ// = tegangan izin sejajar serat untuk geser

Angka-angka diatas tetap berlaku untuk konstruksi yang terlindung dan yang menahan muatan tetap. Yang disebut dengan konstruksi terlindung, ialah konstruksi yang dilindungi dari perubahan udara yang besar, dari hujan dan matahari, sehingga tidak akan menjadi basah dan kadar lengasnya tidak akan berubah–ubah banyak.

Yang dimaksudkan muatan tetap ialah: muatan yang berlangsung lebih dari 3 bulan dan beban bergerak yang bersifat tetap atau terus-menerus seperti berat sendiri, tekanan tanh, tekanan air, barang-barang gudang, kendaraan diatas jembatan, dan sebagainya.
Yang dimaksudkan dengan muatan tidak tetap ialah: muatan yang berlangsung kurang dari 3 bulan dan muatan bergerak yang bersifat tidak tetap atau tidak terus-menerus, seperti berat orang yang berkumpul , tekanan angin, dan sebagainya.
Tegangan akibat perubahan suhu boleh diabaikan.

Pengaruh keadaan konstruksi dan sifat muatan terhadap tegangan yang diperkenankan diperhitungkan sebagai berikut:

a. Tegangan-tegangan diatas harus digandakan dengan:

Faktor 2/3 untuk konstruksi yang selalu terendam air dan untuk konstruksi yang tidak terlindung dan kemungkinan besar kadar lengas kayu akan selalu tinggi.
Faktor 5/6 untuk konstruksi yang tidak terlindung tetapi kayu itu dapat mongering dengan cepat.

b. Tegangan-tegangan diatas boleh digandakan dengan 5/4 untuk:

Bagian-bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan muatan angin.
Bagian-bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan tidak tetap.