- 1 -  

KEKUATAN TARIK LAMINASI BILAH PERSEGI PANJANG

BAMBU PETUNG

Oleh:

Mujiman*)

Abstrak

Kekuatan tekan sejajar serat bambu bulat jenis Kao Zhu (Bambusa pervariabilis) dan

Mao Zhu (Phyllostachys heterocycla) bagian ujung lebih besar dibandingkan dengan

bagian pangkal (Tommy Y. Lo, dkk, 2004 : 2596). Kekuatan tarik sejajar serat bagian

internodia lebih besar dibandingkan dengan bagian nodia dan kekuatan tarik tanpa nodia

setengah tebal dinding bambu bagian luar (kulit) lebih besar dibanding dengan kuat tarik pada

bagian dalam (Morisco, 2006 : 41).

Berdasarkan dari hasil penelitian tersebut, dilakukan penelitian kekuatan tarik sejajar serat

laminasi bambu Petung. Dalam penelitian ini digunakan bilah bentuk persegi panjang tebal 2 mm

lebar sesuai dengan tebal dinding bambu, direkat menggunakan perekat Urea Formaldehyde jenis

UF-104 dengan tekanan kempa 2,5 MPa sistem kempa dingin. Berdasarkan SNI 2002 : 16, dimensi

penampang melintang benda uji tarik 2 mm lebar sesuai tebal dinding bambu. Pengujian dilakukan

menggunakan UTM.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekautan tarik bagian nodia lebih kecil dibandingkan

dengan kekuatan tarik bagian internodia. Benda uji tarik dengan nodia maupun tanpa nodia

mengalami perilaku runtuh getas

Kata kunci: tebal dinding, bambu Petung, runtuh tarik, perilaku tarik.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 2 -  

Pendahuluan

Kayu adalah salah satu bahan bangunan yang telah lama digunakan sejak jaman

dahulu. Seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, kebutuhan kayu sebagai bahan bangunan

semakin meningkat. Hal tersebut memicu aktivitas penebangan kayu secara besar-besaran, dengan

realita tanpa diikuti aktivitas penanaman kembali. Akibatnya, banyak hutan gundul dan rusak yang

kemudian secara menyeluruh berdampak terhadap kerusakan bumi. Untuk menghentikan dan

memperbaiki kerusakan hutan, yang berarti juga menyelamatkan bumi, aktivitas penebangan kayu

harus dihentikan. Oleh karena itu, bahan bangunan sebagai bahan pengganti kayu sangat

diperlukan.

Bambu merupakan salah satu hasil alam yang potensial untuk dijadikan bahan

bangunan pengganti kayu karena memiliki banyak keunggulan. Menurut Siopongco dan Munandar

(1987), dalam Morisco (1999) bambu adalah salah satu anggota rumput rumputan yang

pertumbuhannya sangat cepat. Bambu dengan kualitas yang baik dapat diperoleh dalam kurun

waktu yang relatif singkat pada umur 3~5 tahun. Bambu mudah ditanam dan tidak memerlukan

perawatan khusus. Bambu memiliki kekuatan tarik sejajar serat yang tinggi dan dapat mencapai

dua kali lipat dari kuat tarik baja tulangan (Morisco, 1999).

Pemakaian bambu sebagai bahan bangunan menemui berbagai kendala baik teknis

maupun non teknis. Kendala teknis antara lain adalah teknik penyambungan bambu dan

keterbatasan dimensi bambu untuk struktur-struktur yang memerlukan bentang panjang dan

dimensi lebih besar. Diameter bambu berkisar antara (75~175) mm dan panjang efektif berkisar

antara (7500~2500) mm merupakan keterbatasan dimensi bambu. Kendala non teknis adalah

rendahnya tingkat apresiasi masyarakat terhadap bambu karena adanya stigma masyarakat

pengguna bambu sebagai masyarakat miskin.

Kendala tersebut dapat dieliminasi dengan mengolah batang bambu menjadi bentuk

balok bambu laminasi yang memiliki sifat mekanika lebih baik dibandingkan dengan sifat

mekanika batang bambu. Balok laminasi bambu Petung sebagai balok struktural mengalami

pembebanan geser maupun lentur, akibatnya serat bagian cekung mengalami tekan dan serat bagian

cembung mengalami tarik. Untuk mengetahui seberapa besar kekuatan tarik yang dimanfaatkan

pada sisi tarik, dilakukan pengujian tarik sejajar serat laminasi bambu Petung yang direkat

menggunakan perekat Urea Formaldehyda jenis UF-104.

Tujuan Penelitian

Maksud penelitian ini adalah untuk mempersiapkan data tegangan regangan

tarik sejajar serat laminasi bambu Petung sebagai dasar dalam menghitung momen dalam

dengan metode pias (per segmen).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 3 -  

Adapun tujuan penelitian ini yaitu:

1. Mengetahui kekuatan dan perilaku tarik laminasi bambu Petung bilah persegi panjang dengan

lem

2. Mengetahui pola runtuh laminasi bambu Petung menggunakan bilah persegi panjang dengan

lem

Tinjauan Pustaka

Diskripsi Bambu

Bambu cepat tumbuh, dapat tumbuh di lahan sangat kering seperti di Nusa Tenggara

atau di lahan banyak disirami air seperti di Parahyangan, mudah ditanam dan tidak

memerlukan pemeliharaan secara khusus. Bambu dengan kualitas baik dapat ditebang pada

umur berkisar antara (3 ~ 5) tahun (Morisco, 2006 : 1)”, bahkan menurut T.A. Prayitno

(2012 : 12), bambu dengan kualitas baik dapat ditebang pada umur berkisar antara (3 ~ 4)

tahun. Kurun waktu tunggu masa tebang yang relatif cepat dibandingkan dengan kurun

waktu tunggu masa tebang pohon kayu hutan alam dan pohon kayu Jati yang sudah

dibudidayakan di pulau Jawa

Bambu mempunyai bentuk tidak prismatis, diameter, tebal dinding dan jarak nodia

tidak seragam sepanjang batang, menjadikan bambu sangat unik dan artistik, namun

demikian aplikasi bambu sebagai batang struktural menjadi sulit. Semakin besar diameter

bambu, semakin tebal dinding bambu (Tommy Y., dkk, 2008 : 2596)”. Internodia semakin

panjang dari pangkal ke tengah dan semakin pendek dari tengah ke ujung batang bambu

(Tommy Y., dkk, 2008 : 2596 ; Khosrow Ghavami, 2004 : 640). Struktur serat semakin

padat dari bagian pangkal ke bagian ujung batang bambu (Khosrow Ghavami, 2004 : 639).

Struktur serat semakin padat seiring dengan bertambah umur bambu, kepadatan optimum

struktur serat terjadi pada umur 4 tahun (Gan Xiaohong, dkk, 2005 : 19).

Sifat Mekanika Bambu

Bambu memiliki sifat mekanika sangat baik. Kekuatan tarik sejajar serat bagian kulit

bambu Ori mencapai dua kali lipat dibandingkan dengan kuat tarik baja tulangan, dan kuat

tarik rata-rata bambu Petung lebih besar dibandingkan dengan kuat tarik baja tulangan.

Kekuatan tarik sejajar serat tanpa nodia setengah tebal dinding bagian kulit bambu Petung

tiga kali lipat dibandingkan dengan kuat tarik sejajar serat setengah tebal dinding bambu

bagian dalam (Morisco 2006 : 40~42). Modulus Elastisitas lentur semakin besar dari

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 4 -  

dinding bambu bagian dalam ke dinding bambu bagian luar (kulit) (Jian, dkk, 2008 : 235).

Kekuatan tekan sejajar serat bambu bulat bagian ujung lebih besar dibandingkan dengan

bagian pangkal (Tommy, dkk, 2008 : 1533).

Kekuatan tarik sejajar serat tanpa nodia setengah tebal dinding bambu bagian luar

dan bagian dalam jenis bambu Ori, Petung, Hitam, dan Tutul telah diteliti oleh Morisco

(2006). Hasil penelitian disajikan di dalam Tabel 1. berikut.

Tabel 1. Kuat tarik sejajar serat bambu tanpa nodia kering oven

Jenis bambu Kuat tarik sejajar serat (MPa) Rasio (%)

Bagian dalam (D) Bagian luar (L) (L)/(D)

Ori 164 417 254

Petung 97 285 294

Hitam 96 237 247

Tutul 146 286 196 (Morisco, 2006 : 41)

Kekuatan tekan sejajar serat tanpa nodia bambu bulat jenis Petung, Tutul, Galah, dan

Apus bagian ujung lebih besar dibandingkan dengan bagian pangkal (Morisco, 2006 : 41).

Besarnya nilai kekuatan tekan sejajar serat disajikan dalam Tabel 2. berikut.

Tabel 2. Kuat tekan rata-rata bambu bulat

Jenis Bambu Kuat tekan (MPa) Rasio (%)

Pangkal (P) Tengah (T) Ujung (U) (P/T) (P/U)

Bambu Petung 277 409 548 67,73 50,55

Bambu Tutul 532 543 464 97,97 114,66

Bambu Galah 327 399 405 81,95 80,74

Bambu Apus 215 288 335 74,65 64,18 (Morisco, 2006 : 41)

Gambar 2. Modulus Elastisitas Lentur Bambu bagian luar ke dalam

(Jian dkk, 2008 : 235)

Bagian tengah

Bagian kulit

Bagian dalam

Gambar 1. Diagram tegangan-regangan Bambu dan baja tulangan

(Morisco, 2006 : 40)

Regangan (%)

Teg

anga

n (

MP

a)

Kulit Bambusa arundinaceae

Dendroccalamus asper

Baja

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 5 -  

Perekatan

Perekatan (adhesion) adalah kondisi ikatan dua permukaan bahan menjadi satu oleh

gaya-gaya pengikat permukaan. Gaya-gaya dapat berupa gaya valensi atau gaya ikatan ion

yang saling mencengkam antara perekat dengan bahan direkat atau interlocking. Perekatan

dapat dianalisis sebagai suatu sistem yang terdiri dari lima buah gaya ikatan yang berbeda

satu sama lain yang berasosiasi bersama membentuk suatu ikatan antara garis perekat

dengan bahan direkat. Teori perekatan yang meninjau jumlah lingkaran gaya valensi saling

mencengkeram menurut Brown, dkk (1952) dan Marra (1992) dalam Prayitno (1996 : 6).

Jumlah Perekat Terlabur

Jumlah perekat yang dilaburkan menggambarkan banyaknya perekat terlabur agar

dicapai garis perekat pejal, kuat, dan kaku. Satuan luas permukaan rekat ditentukan

menggunakan satuan Inggris yaitu seribu kaki persegi (1000 square feet) disebut dengan

MSGL (Multilayer Single Glue Line) dinyatakan dalam satuan pound (Lbs). Bila kedua

bidang permukaan dilabur maka disebut MDGL (Multilayer Double Glue Line) atau

pelaburan dua sisi (Prayitno, 1996 : 12-16). Dalam praktik di Laboratorium satuan perekat

dikonversikan menjadi satuan berat dalam (gram) dan luas salam (inci2) disebut GPU

(Gram Pick Up). Apabila luas bidang rekat dihitung menggunakan satuan sentimeter

persegi (cm2), maka untuk menghitung jumlah kebutuhan perekat digunakan persamaan

sebagai berikut

Gambar 3. (a) Lima Lingkaran Garis Perekat (LLGP) (Five-Chain Glue Line)

Brown dkk, (1952) dalam Prayitno, (1996 : 6)

(b) Lima Lingkaran Garis Perekat (LLGP) (Five-Chain Glue Line) Marra (1992) dalam Prayitno, (1996 : 6)

Bahan direkat

Bahan direkat 5

3

2

1 1. Gaya kohesi bahan direkat 2. Gaya adhesi molekul bahan

direkat dan perekat 3. Gaya kohesi antara molekul

perekat 4. Gaya adhesi molekul bahan

direkat dan perekat 5. Gaya kohesi bahan direkat

4

(a)

(b)

1 -- 2 dan 2a. Adanya perubahan sifat

permukaan bahan kayu atau substrat berada di bawah

permukaan bahan

4a -- 4 dan 5. Adanya perubahan sifat

permukaan bahan kayu atau substrat berada di bawah

permukaan bahan

3a -- 3b dan 3 atau 3 -- 3b dan 3a. Adanya bahan tambahan seperti

bahan pengembang atau bahan pengisi

3b

3a

2a

2

1

3

3a

4a

4

5

3b

Terjadi extension

Bahan direkat

Terjadi extension

Bahan direkat

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 6 -  

GPUS ∗ A

2048,3                                                         1

dimana:

GPU = Gram Pick Up (gram)

S = jumlah perekat yang dilaburkan dalam pound / MDGL

A = luas bidang yang direkat (cm2)

Metodologi Penelitian

Tahap penelitian meliputi studi literatur, survei bahan dan alat, penentuan variabel

penelitian, perencanaan benda uji, pembuatan benda uji, sett-up benda uji dan pengujian.

Dimensi dan bentuk benda uji ditentukan berdasarkan SNI 2002 bagian 13 halaman 16.

Pembuatan Benda Uji

a. Pemotongan dan pembelahan batang bambu

b. Pengawetan dengan cara direbus menggunakan cairan boraks-boriks konsentrasi 5%

c. Pengeringan secara alami dan dilanjutkan dioven

d. Pembentukan bilah asli menjadi bilah persegi panjang dimensi 7/20 mm

e. Pengeleman dan pengempaan

f. Pengetaman blok uji hingga diperoleh ukuran sesuai yang telah ditentukan

g. Pemotongan panjang menjadi 700 mm dan penghalusan

h. Pembentukan

Gambar 4. Benda uji tarik bambu sejajar serat internodia dan nodia (ISO/TR/2257-2-2004 E : 19, Modifikasi : Zhou 1981, Arce 1993, Onou, dan NSPM 2002 : 7)

200 mm 200 mm

700 mm

100 mm 100 mm 100 mm

Tampak Atas

200 mm 200 mm

700 mm 100 mm 100 mm 100 mm

Tampak Depan

Tampak Samping

5 mm

10 mm 5 mm

5 m

m

Teb

al b

ilah

5 m

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 7 -  

Setting up benda uji

Hasil Pengujian dan Pembahasan

Gambar hasil pengujian

Data hasil pengujian disajikan Tabel 4. berikut.

Tabel 4. Kode benda uji, dimensi dan beban maksimum

Data pengujian

BU mm mm P (KN) Retak awal

TN-1 1.38 7.26 2.1 1.8

TN-2 1.18 8.64 2.1 1.9

TN-3 1.38 8.72 2.8 2.6

TN-4 1.18 8.54 2.1 2

DN-1 1.58 7.22 1 0.9

DN-2 1.58 8.34 0.6 0.5

DN-3 1.18 7.54 0.3 0.25

DN-4 1.24 8.08 0.75 0.5

Gambar 5. Setting up benda uji

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 8 -  

Analisa hasil pengujian disajikan di dalam Tabel 5 berikut.

Tabel 5. Analisa hasil pengujan

Analisa data pengujian

P (N) A (mm²) σ (MPa) P (N) A (mm²) σ (MPa)

1800 10.02 179.66 2100 10.02 209.61

1900 10.20 186.36 2100 10.20 205.98

2600 12.03 216.06 2800 12.03 232.68

2000 10.08 198.47 2100 10.08 208.39

900 11.41 78.89 1000 11.41 87.66

500 13.18 37.94 600 13.18 45.53

250 8.90 28.10 300 8.90 33.72

500 10.02 49.90 750 10.02 74.86

Tegangan tarik tanpa nodia berkisar antara (205,98~209,61) MPa dan tegangan tarik

dengan nodia berkisar antara (33,72~87,66) MPa. Tegangan tarik bagian nodia jauh lebih

kecil dibandingkan dengan tegangan tarik tanpa nodia (internodia) karena pada nodia

terjadi diskontinyuitas arah serat bambu.

Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

Tegangan tarik tanpa nodia berkisar antara (205,98~209,61) MPa

Tegangan tarik dengan nodia berkisar antara (33,72~87,66) MPa

Saran

Untuk memperoleh hasil yang lebih akurat, harus dilakukan penelitian lanjutan dengan

jumlah benda uji lebih banyak

Harus dilakukan pengujian lanjutan untuk berbagai macam jenis bambu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 9 -  

Daftar Pustaka

……………………….Anonim, SNI 2002, Pusat Penelitian dan Pengembangan Bahan

Bangunan Bandung

Gan Xiaohong, and Din Yulong, Bamboo Science and Culture, The Journal of the

American Bamboo Society 19 (1) 2005 : 16-22

Jian-feng Ma, Wu-yi Chen, Ling Zhao, and Da-hai Zhao, Elastic Buckling of Bionic

Cylindrical Shells Based on Bamboo, Journal of Bionic Engeering 5 (2008 : 231-238)

Kazuya Okubo, Toru Fujii, and Yuzo Yamamoto, Development of Bamboo-Based Their

Mechanical Properties, Compsites Part A 35 Applied Science and Manufacturing,

2004 : 377-383

Kazuya Okubo, Toru Fujii, Yuzo Yamamoto, Development of bamboo-based polymer

composites and their mechanical properties, Composites : Part A 35, 2004 : 377~383

Khosrow Ghavami, Bamboo as reinforcement in structural concrete elements, Cement &

Concrete Composites 27 (2005) 637–649

Morisco, Teknologi Bambu, Program Studi S2 Teknik Sipil UNiversitas Gadjah Mada

Yogyakarta, 2006

Rubin Shmulsky, Effect of Lamina Thickness on Parallel-to-Grain Strength in Small

Douglas-Fir Samples, Journal of Bridge Engeering ASCE 2004 : 308-309

Russell C. Moody and Roland Hernandez, Glued-Laminated Timber, Engineered wood

products-A guide for specifiers, Chapter 1, 1997.

Seema Jain, Rakesh Kumar, Mechanical Behaviour of Bamboo and Bamboo Composite,

Journal of Material Science 27 (1992 : 4598-4604)

Shigeyasu A, et all., Fracture Properties of Bamboo, Composites Engineering, Part B 32

(2001) 451 - 459.

Tommy Y. Lo, et. al, Strength Analysis of Bamboo by Microscopic Investigation of

Bamboo Fibre, Construction and Building Material 22 (2004 : 1532-1535)

Tommy Y. Lo, et. al, The Effect of Fiber Density on Strength Capacity of Bamboo,

Construction and Building Material 58, 2004 : 2595-2598