PENGERTIAN TEGANGAN KAYU
Istilah kekuatan atau tegangan pada bahan seperti kayu erat kaitannya dengan kemampuan bahan untuk mendukung gaya luar atau beban yang berusaha merubah ukuran dan bentuk bahan tersebut.
Gaya luar yang bekerja pada suatu benda akan mengakibatkan timbulnya gaya-gaya dalam pada benda tersebut yang berusaha merubah ukuran dan bentuk. Gaya-gaya dalam ini disebut dengan tegangan yang dinyatakan dalam gaya per satuan luas.
Perubahan ukuran atau bentuk dikenal sebagai deformasi atau regangan. Jika tegangan yang bekerja kecil maka deformasi yang terjadi juga kecil, dan ketika tegangan dihilangkan sepenuhnya maka bentuk benda akan kembali pada bentuk semula sesuai dengan sifat elastisitas benda tersebut. Puncak garis kesebandingan antara kenaikan tegangan dengan kenaikan regangan disebut dengan batas sebanding. Diluar batas sebanding, regangan akan meningkat lebih besar dibandingkan dengan peningkatan tegangan. Jika tegangan yang didukung melebihi gaya dukung serat maka serat-serat akan putus dan terjadilah keruntuhan / kegagalan. Dapat dilihat pada gambar berikut ini.
 |
| Kurva tegangan dan regangan bahan kayu dengan gaya aksial sejajar serat (Edlund, 1995) |
Kayu memiliki beberapa jenis tegangan, pada jenis tegangan tertentu nilainya besar tetapi pada jenis tegangan yang lain nilainya kecil. Jenis-jenis tegangan yang berbeda tersebut berperan secara bersama-sama, sebagai contoh tegangan tekan akan berusaha menekan / memperpendek kayu, tegangan tarik akan berusaha memperpanjang kayu, dan tegangan geser akan berusaha menggeser serat-serat kayu. Biasanya secara bersamaan walaupun salah satu tegangan diantaranya akan mendominasi.
Kemampuan benda untuk berubah bentuk dan kembali pada bentuk semula disebut fleksibilitas, sedangkan kemampuan benda untuk menahan perubahan bentuk disebut dengan kekakuan. Modulus elastisitas adalah nilai yang mengukur hubungan antara tegangan dengan regangan pada batas sebanding dan menggambarkan istilah fleksibilitas dan kekakuan. Semakin tinggi nilai modus elastisitas maka kayu tersebut akan lebih fleksibel. Masing-masing tegangan memiliki nilai modulus elastisitas yang berlainan. Istilah getas dipakai untuk menggambarkan perilaku bahan yang putus walaupun hanya dengan sedikit perubahan bentuk tanpa memperhatikan besar kecilnya beban luar yang bekerja.
Keuletan dan kekerasan adalah dua sifat kayu yang seringkali diartikan tidak jelas (memiliki banyak pengertian). 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 sebanding serta mengakibatkan perubahan bentuk yang permanen dan kerusakan sebagian. Sedangkan kekerasan adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya yang membuat takik atau lekukan atau kikisan (abrasi).
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TEGANGAN KAYU
Mungkin satu faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu adalah kepadatan, tetapi masih banyak faktor lainnya seperti faktor anatomi : mata kayu, kemiringan serat kandungan air, dan temperatur. Semua faktor ini memerankan fungsi yang cukup jelas terhadap penentuan nilai kekuatan dan kekakuan kayu.
Kepadatan
Pengaruh kepadatan terhadap beberapa jenis kekuatan kayu memiliki korelasi yang baik seperti tegangan tekan sejajar serat, tegangan lentur, dan kekerasan. Bagian dari sebuah pohon juga memberikan pengaruh yang penting pada variasi kepadatan pohon. Kepadatan dan kekuatan akan kecil pada inti kayu (bagian tengah pada pohon) bagian dasar akan meningkat secara tajam ke arah luar dan meningkat secara pelan ke arah ketinggian (Desch dkk, 1981). Kuat tarik sejajar serat, belah, geser, dan ketahanan kejut meskipun juga dipengaruhi oleh kepadatan, juga dipengaruhi oleh penempatan serat-serat kayu atau cacat kayu secara lebih dominan.
Kemiringan Serat
Pada kemiringan serat 15 derajat, tegangan tarik sejajar serat, tegangan lentur statik dan tegangan tekan sejajar serat berkurang sampai 45%, 70%, dan 80% dari tegangan dengan serat lurus (Desch, 1981). Untuk keperluan umum, nilai angka aman pada perencanaan dan penggunaan kayu harus dapat mempertimbangkan pengaruh adanya kemiringan serat.
Kandungan Mata Air
Kandungan air merupakan faktor yang mempegaruhi seluruh kekuatan kayu. Hampir semua kekuatan kayu meningkat apabila kandungan air diturunkan. Peningkatan kekuatan kayu akibat menurunnya kandungan air dari titik jenuh serat terjadi tidak secara linier. Sebagai contoh, kuat tekan sejajar serat pada kayu kering oven adalah tiga kali lebih tinggi dari pada kayu dengan kandungan titik jenuh serat.
Mata Kayu
Mata kayu mempengaruhi jenis-jenis kekuatan kayu dengan tingkat yang berbeda-beda tergantung pada ukuran, letak dan jenisnya. Jenis-jenis kekuatan kayu dipengaruhi secara nyata oleh mata kayu. Hal ini disebabkan serat-serat pada mata kayu miring dan tidak teratur. Mata kayu tidak mempengaruhi semua jenis-jenis kekuatan kayu dengan tingkat yang sama. Tegangan geser, tegangan tekan tegak lurus serat dan modulus elastis sedikit dipengaruhi dengan adanya mata kayu, sedangkan tegangan tekan sejajar serat, tegangan lentur mengalami perubahan penurunan yang cukup besar dengan adanya mata kayu.
Pengaruh mata kayu yang dinyatakan dalam luas mata kayu adalah sebanding terhadap luas tampang batang kayu itu sendiri. Lokasi mata kayu juga memiliki pengaruh dalam penurunan kakuatan kayu. Sebagai contoh pada sebuah balok kayu, mata kayu yang terletak pada daerah tekan akan akan sedikit pengaruhnya dari pada mata kayu dengan ukuran yang sama dan terletak pada daerah tarik. Sedangkan apabila letak mata kayu pada garis netral, maka pengaruhnya akan kecil sekali.
SUMBER REFERENSI :
Awaludin, Ali., Inggar Septhia Irawati. 2005. Konstruksi Kayu. Yogyakarta : Biro Penerbit Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada
Artikel Terkait "Pengertian dan Faktor Tegangan Kayu" :
