bambu petung laminasi

7/23/2019 Bambu Petung Laminasi

1/7

Material

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013 M - 9 7

KUAT TEKAN DAN ANGKA POISSON BAMBU PETUNG LAMINASI

(117M)

Nor Intang Setyo H.1, Iman Satyarno

2, Djoko Sulistyo

2dan T.A. Prayitno

3

1Program Studi Teknik Sipil, Universitas Jenderal Soedirman, Jl.Mayjen Sungkono KM 5 Blater Purbalingga

1Mahasiswa Program Doktor, Teknik Sipil UGM, Jl.Grafika No. 2 Yogyakarta

Email: [email protected] Teknik Sipil dan Lingkungan, UGM, Jl. Grafika No. 2 Yogyakarta

Email: [email protected]; [email protected] Teknologi Hasil Hutan, UGM, Jl Agro Yogyakarta

Email: [email protected]

ABSTRAK

Bambu laminasi sebagai salah satu bahan pengganti kayu agar dapat digunakan sebagai fungsi

struktur perlu diketahui karakteristik mekanika, diantaranya kuat tekan, nilai modulus elastisitastekan dan angka poisson (poisson ratio) bahan. Data base angka poisson pada bambu laminasi

sangat diperlukan untuk analisis lanjut, terutama dalam menggambarkan sifat nonlinearitas bahan

bambu laminasi. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan nilai kuat tekan dan angka poisson

bambu (petung) laminasi melalui eksperimental. Bambu laminasi dibuat dari susunan bilah bambu

petung ukuran bilah sekitar (5-10) x 20 mm, direkatkan dengan perekat Urea Formaldehida (UF),dan dikempa dengan tekanan 1,5 - 2,0 MPa membentuk batang dengan dimensi 50 x 5 0 x 200 mm.

Ukuran dan spesifikasi pengujian tekan sejajar serat mengikuti standar ASTM D143-94 (2000).

Pengujian tekan dengan beban statik sampai beban maksimum, deformasi besar, dan batang

laminasi sampai runtuh. Pada pengujian ini diamati perilaku yang terjadi saat pembebanan dan

direkam hasil deformasi arah longitudinal, radial dan tangensialnya. Hasil penelitian

memperlihatkan bahwa nilai kuat tekan (tk//) antara 48,230 57,603 MPa, angka poissons ratiolongitudinal-radial (LR) sebesar 0,079 - 0,282 (rerata 0,189) dan angkapoissons ratio longitudinal-

tangensial (LT) sebesar 0,187 - 0,278 (rerata 0,225).Kata kunci: kuat tekan, modulus elastisitas, angka poisson, bambu petung, laminasi

1. PENDAHULUAN

Seiring dengan menipisnya pasokan bahan bangunan kayu, maka bambu petung laminasi dapat dijadikan alternatif

pengganti kayu. Bambu petung (Dendrocalamus asper) merupakan salah satu jenis bambu yang mempunyai rumpun

aga rapat, dapat tumbuh di daerah rendah sampai pegunungan dengan tinggi 2000 m di atas permukaan laut.

Pertumbuhan cukup baik khususnya untuk daerah yang tidak terlalu kering. Warna kulit hijau kekuning-kuningan.Panjang batang dapat mencapai 1014 m, dan panjang ruas berkisar antara 4060 cm, dengan diameter 615 cm,

tebal dinding 1015 cm (Morisco, 2006).

Untuk dapat menggunakan bahan bambu sebaai struktur bangunan, maka harus diketahui sifat mekanika bambu

petung tersebut. Irawati dan Saputra (2012) telah melaporkan hasil analisis dari beberapa penelitian sifat mekanikabambu petung berbagai sumber di UGM dari tahun 2002 sampai dengan 2010. Hasil analisis sifat mekanika bambu

petung tersebut disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Nilai kuat tekan dan modulus elastisitas tekan

No Sifat Mekanika (MPa) Standar Deviasi (MPa) Koefisien variasi (%)

1 Kuat lentur 134,972 42,389 31,4

2 Kuat tarik sejajar serat 228 94,458 41,4

3 Kuat tekan sejajar serat 49,206 10,986 22,3

4 Kuat tekan tegak lurus serat 24,185 18,837 77,9

5 Kua geser sejajar serat 9,505 2,846 29,956 Modulus elastisitas lentur 12888,477 4891,824 37,96

Sifat mekanika bahan bambu sangat diperlukan untuk analisis struktur bambu lebih lanjut. Sifat mekanika bambu

petung laminasi, khususnya konstanta angka poisson tidak nampak dalam Tabel 1, sehingga diperlukan penelitian


2/7

Material

M - 9 8

lebih lanjut untuk mendapatkan angka

serupa dengan bahan kayu pada umum

Penelitian tentang angka poisson bamb

banyak dilakukan. Wardani dkk (2011

Penelitian dilakukan menurut standard

dan satu buah caliperyang ditempatka

ini dilakukan untuk mendapatkan nilai

tangensial (LT). Cara lain untuk menetelah dilakukan oleh (Baere et al, 2009

dan transversal. Prinsip yang sama d

transversal (radial dan longitudinal).Hellmich (2012) dengan cara gabunga

tersebut dilakukan pada pengujian seca

Tujuan penelitian ini adalah untuk men

tekan (kuat tekan, modulus elastisita

diharapkan dapat memberikan konstribsecara numerikal.

2. METODE PENELITIAN

Bahan dan Alat

Bahan utama yang digunakan adalah b

acid). Bambu petung diambil dengan p

yang diperoleh di daerah Sleman, Yog

181 (produksi PT. Pamolite Adhesive

bahan pengembang (extender) berup

Yogyakarta.

Alat utama pembuatan benda uji antara

panel saw), kalifer, meteran, alat kemp

alat proses perekatan. Alat utama penguoven, moisture-meter, hydraulic jack, l

Benda Uji

Benda uji dibuat dari susunan bilah-bil

200 mm berdasarkan spesifikasi ASTbilah bamboo dibuat dengan ukuran teb

5 buah.

Gambar 1. Tampang ba

Konferensi Nasional T

Universitas Sebelas Maret (UNS) -

poisson bambu petung laminasi. Struktur bambu la

ya, sehingga standar hitungan kayu dapat digunakan

laminasi belum pernah dilakukan di Indonesia, seda

) telah melakukan penelitian rasio poisson pada ka

STM D 143-94 berupa uji tekan dengan menempatk

pada arah aksial (longitudinal) dan transversal (radi

i rasio poisson dalam arah longitudinal-radial (LR) tukan angka poisson dapat dilakukan dengan mengu

. Dua buah strain gage ditempatkan pada benda uji

engan Wardani dkk (2011) untuk mendapatkan ni

enentuan angka poisson yang lain telah dilakukaantara eksperimntal dan gelombang ultrasonik. Pe

a diagonal pada contoh uji besi dan kayu.

apatkan sifat mekanika bambu petung dalam bentuk

s, dan angka poisson) melalui pengujian. Manfaa

usi dalam analisis struktur lebih lanjut, khususnya d

mbu petung, perekat formaldehida (UF), bahan pen

anjang sekitar 8 m bagian pangkal (1 m dari pangkal

akarta, sedangkan bahan perekat UF berupa adonan

Industry, Probolinggo) ditambah bahan pengeras/

tepung (flour). Bahan pengawet diperoleh dari

lain adalah : alat belah bambu, bak pengawet, mesi

hidrolis, mesin ampelas (sanding), mesin penebal (

jian antara lain adalah : UTM (Universal Testing Ma dt, load cell, dan data logger.

ah bambu petung menjadi bentuk batang persegi de

D143 94 (ASTM, 2000) (Gambar 1). Ukuran taal sekitar 510 mm dan lebar sekitar 1520 mm. U

mbu utuh, bilah bambu, dan benda uji tekan bambu l

knik Sipil 7 (KoNTekS 7)

urakarta, 24-26 Oktober 2013

minasi secara geometri

ntuk bambu laminasi.

ngkan untuk kayu tidak

u pangsor dan kecapi.

an 2 buah extensometer

l dan tangensial). Cara

dan arah longitudinal-

akan strain gage yang tarik dalam arah aksial

lai rasio poisson pada

oleh Kohlhauser and bacaan data kombinasi

laminasi, terutama sifat

t dari hasil penelitian

alam hitungan struktur

awet (borax dan boron

tidak dipakai/dibuang)

dari resin UF tipe UA-

ardener (HU-12), dan

toko kimia di daerah

gergaji kayu (circular

lanner), klem penjepit,

hine), timbangan meja,

ngan ukuran 50 x 50 x

pang melintang bilah- langan benda uji dibuat

minasi


3/7

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (K

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta,

Pelaksanaan

Bambu dipersiapkan dalam bentuk

ketebalan bambu) (Gambar 1a). Sel

boron 1 : 3) dengan jalan direbus

pengeringan dilakukan pada bilah(planner) untuk mencapai ketebalan

Proses pembuatan batang bambu l

pembutan batang laminasi. Papan l

laminasi dibuat dengan merekatkan

UF dengan jumlah perekat terlabur

sesuai rekomendasi pabrik dan teka

jam dan proses finishing (perapihpembuatan benda uji tekan ukura

penyusunan bilah bambu hingga me

dalam satu batang, namun disusun d

Pembuatan benda uji dilakukan di

sedangkang pengujian tekan batangPengujian tekan dilakukan sesuaidisplacement control dengan kecep

Setting pengujian dilakukan sede

vertikal/longitudinal, 2 lvdt dalam a

3 arah (longitudinal, radial, dan t

tersebut (Gambar 2b). Untuk memjarak 15 cm sebagai daerah uji (Ga

a) Setting penempatan LVDT dal

Gambar 2. Setti

Analisis Data

Pengujian tekan bambu petung lami

dalam arah vertikal (longitudinal) s

lurus serat (tangensial dan radial).

Longitudinal-Tangensial (LT) daLongitudinal-Radial (LR). Nilai-nildan

LTdiperoleh dengan rumus seb

NTekS 7)

24-26 Oktober 2013

bilah-bilah ukuran lebar sekitar 2,5 cm dan tebal

anjutnya bilah bambu diawetkan dengan bahan peng

dengan perbandingan air dan bahan pengawet da

bambu hingga dicapai kadar air kesimbangan (15 bilah sekitar 0,51 cm dilakukan sebelum proses pe

aminasi dilakukan dalam dua tahap, yaitu : pemb

aminasi dibuat dengan cara merekatkan bilah-bilah

papan-papan laminasi yang telah jadi tersebut. Pros

50/MDGL dengan perbandingan UF : extender :

nan kempa sebesar 2 MPa. Proses pengempaan dila

n, planner) dilakukan setelah pengkondisian 24 ja50 x 50 x 200 mm siap untuk diuji (Gambar 1

njadi batang bambu laminasi tidak dilakukan pemilih

engan cara diacak (random).

Laboratorium Pengolahan dan Penggergajian Kayu

bambu petung laminasi dilakukan di Laboratorium Stdengan standard ASTM D143 94, dimana dig

atan pembebanan ditetapkan 1 mm/menit.

mikan rupa dengan menempatkan 5 buah lvdt,

rah radial, dan 2 lvdt dalam arah tangensial (Gambar

angensial) dimaksudkan untuk pembacaan data def

aca deformasi arah aksial/longitudinal, klem dudukbar 2a).

am 3 arah b) Setting pelaksanaan pe

ng pengujian tekan bambu laminasi dan penempatan

nasi diperoleh data pembacaan beban dan deformasi (

ejajar serat, sedangkan deformasi dalam arah longit

engukuran deformasi dalam arah tangensial untuk

n pengukuran deformasi arah radial untuk me

ai tegangan tekan (tk//), modulus elastisitas tekan ( agai berikut (Wardani, dkk, 2011).

LVDT 1

LVDT 2

Material

M - 9 9

erkisar 1 1,5 cm (sesui

awet (campuran borax dan

n air (95% : 5%). Proses

18%). Proses perataan rekatan.

uatan papan laminasi dan

bambu, sedangkan batang

s perekatan digunkan lem

U-12 yaitu 150 : 25 : 0,5

ukan selama lebih dari 4 . Finishing akhir berupa

). Sebagai catatan, dalam

an kondisi dan lokasi bilah

akultas Kehutanan UGM,

ruktur Teknik Sipil UGM. unakan metode pengujian

imana 1 lvdt pada arah

2). Penempatan lvdt dalam

ormasi dalam ketiga arah

n lvdt ditempatkan dalam

ngujian tekan

VDT

lendutan). Beban diperoleh

dinal dan mendatar tegak

emperoleh angka poisson

mperoleh angka poisson

tk), dan angka poisson LR

LVDT 3

LVDT 4

LVDT 5


4/7

Material


M - 100 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013

APmaks

tk // (1)

AL

LPE

L (2)

RLLR

LR (3)

T

LL

TLT

(4)

Dimana :

tk// = kekuatan/tegangan tekan sejajar serat (kg/cm2)A = luas penampang

Etk = modulus elastisitas tekan sejejar serat arah longitudinal

LR = angka poisson arah Longitudinal-RadialLT = angka poisson arah Longitudinal-TangensialPmaks = beban maksimum

P/

L= kemiringan kurva beban-deformasi

R/L = kemiringan kurva deformasi radial-longitudinalT/L = kemiringan kurva deformasi tangensial-longitudinalL = panjang mula-mula arah longitudinalR = panjang mula-mula arah radial

T = panjang mula-mula arah tangensial

Penentuan sifat mekanika (kuat tekan, modulus elastisitas, dan angka poisson) dengan rumus-rumus pada persamaan

1 sampai dengan 4, digunakan data pengujian dalam batas elastis. Batas elastis material dari hasil pengujian diambil

dalam rentang 10 % - 40 % terhadap kondisi puncak/maksimum (EN408, 2003). Sebelum data-data hasil pengujian

dihitung, dilakukan evaluasi terhadap bentuk-bentuk kerusakan yang terjadi. Enam macam kemungkinan kerusakan

yang mungkin terjadi yaitu crushing, wedge splits, shearing, splitting, compression and shearing parallel to grain,

dan end rolling (brooming) (ASTM, 2000; Wardani, dkk, 2011).

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Tekan Longitudinal

Nilai kuat tekan dan modulus elastistas tekan longitudinal bambu petung laminasi diperoleh dari hasil pengujian

tekan sejajar serat. Dari pengujian tekan sejejar serat diperoleh grafik hubungan beban dan deformasi dalam arah

longitudiunl, radial, dan tangensial (seperti pada Gambar 3). Nilai deformasi arah longitudinal diperoleh daripembacaan 1 buah LVDT, sedangkan untuk nilai deformasi arah radial dan tangensial diperoleh dari selisih

pembacaan data 2 LVDT untuk masing-masing arah. Tampak perilaku material bambu petung laminasi pada arah

tegak lurus serat (radial dan tangensial) lebih kaku dibandingkan arah longitudinal akibat beban aksial (Gambar 3d).

Hal ini terjadi karena pada arah transversal (tegak lurus serat) benda uji tidak menerima beban langsung, sehingga

deformasi yang terjadi pada arah transversal hanya merupakan efek/imbas dari beban arah aksial (sejajar serat).

Dari hasil hitungan diperoleh nilai kuat tekan (tegangan) dan modulus elastisitas tekan seperti disajikan dalam Tabel

2. Sebagai catatan, dalam penentuan nilai modulus elastistas perlu dievaluasi jenis kerusakan yang terjadi saatpengujian. Benda uji yang rusak diluar daerah uji (sekitar 15 cm di bagian tengah), maka data pengujian benda uji

tersebut tidak dipakai dalam hitungan penentuan nilai modulus elastisitas (E) dan angka poisson (). Kerusakanyang terjadi dari hasil penelitian, ada satu benda uji yang rusak diluar daerah 15 cm (Gambar 2a dan Gambar 4).

Sehingga dalam penentuan nilai Etk, 1 data tersebut tidak dipakai dan hanya memperhitungkan 4 data pengujian.

Tampak dari Tabel 2, nilai kekuatan tekan bambu petung laminasi sejajar serat sekitar 48,23057,603 MPa. Hasil

ini cukup rendah dibandingkan dengan kuat tekan bambu petung utuh/bulat dengan kulit yang dilakukan Morisco(2006), yaitu sekitar 277 548 MPa. Namun nilai kuat tekan bambu petung laminasi tersebut hampir mendekati

sama dengan kuat tekan bambu petung utuh yang dilaporkan oleh Irawati dan Ashar (2012) yaitu sekitar 49,206

MPa dengan standar deviasi 10,986 MPa (Tabel 1). Apabila dilihat nilai standar deviasi yang terjadi, nilai kuat tekan

bambu petung utuh relatif lebih lebar variasinya dibandingkan dengan bambu petung laminasi (StDev 3,390 MPa).

Nilai modulus elastisitas tekan bambu petung laminasi diperoleh sekitar 4612,2927118,931 MPa dengan standar

deviasi 1137,53 MPa. Hasil ini termasuk dalam katagori kecil dengan melihat hasil-hasil penelitian yang dilaporkanMorisco (2006) untuk nilai Etekan berkisar 559021182 MPa untuk 3 jenis bambu (Apus, Petung, dan Awi).


5/7

Material


Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013 M - 101

a) Grafik beban vs deformasi longitudinal b) Grafik beban vs deformasi radial

c) Grafik beban vs deformasi tangensial d) Grafik beban vs deformasi rata-rata (3 arah)

Gambar 3. Grafik hubungan bebandevormasi hasil pengujian tekan

Tabel 2. Nilai kuat tekan dan modulus elastisitas tekan

Sifat Mekanika Nilai (MPa) Kerapatan

Rata-rata

Kadar Air

Rata-rataMinimum Maksimum Rata-rata StDev

Kuat Tekan 48,230 57,603 53,404 3,390 0,738 16,80 %

Modulus Elastisitas 4612,292 7118,931 6175,493 1137,527 0,738 16,80 %

Kerusakan benda uji tekan mempengaruhi hasil-hasil pengujian. Kerusakan yang terjadi akibat pengujian tekan

sejajar serat bambu petung laminasi adalah Crushing, Shearing, dan Compression and Shearing Parallel to Grain,seperti diperlihatkan pada Gambar 4.


6/7

Material


M - 102 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013

a) Shearing b) Shearing c) Shearing d) Crushing danShearing

e) Compression andShearing Parallel

to Grain

Gambar 4. Jenis-jenis kerusakan yang terjadi

Sebagian besar kerusakan yang terjadi adalah shearing. Kerusakan shearing pada daerah pengamatan uji (15 cm

pada bagian tengah) merupakan jenis kerusakan yang paling diharapkan dalam penelitian ini. Untuk kerusakan

benda uji diluar daerah uji (15 cm) maka data pengujian tidak dapat mempresentasikan nilai mekanika sebenarnya,

sehingga data tidak dipakai dalam hitungan modulus elastisitas dan angka poisson, dan hanya dipakai pada hitungan

kuat tekan.

Angka Poisson

Beberapa konstanta sifat mekanika bambu petung laminasi belum diteliti secara menyeluruh, terutama nilai angka

(rasio) poisson. Jangankan bambu, untuk kayu saja belum banyak dijumpai laporan tentang nilai rasio poisson. Hal

ini terjadi karena faktor kesulitan dalam pengukurannya (Wardani, dkk, 2011). Untuk bambu (petung) dalam bentuk

laminasi dapat dikatagorikan ke dalam jenis kayu karena perubahan bentuk geometrinya dari bulat silindris tipis

(seperti pipa) menjadi bentuk pejal (solid). Sehingga tata cara dan standard hitungan dapat menggunakan starndar

kayu, meskipun sedikit berbeda, karena standar bambu laminasi belum ada.

Seiring berkembangnya konstruksi struktur bambu laminasi, maka dituntut untuk dapat menyelesaikan

permasalahan yang lebih kompleks, sehingga konstanta sifat mekanika bahan harus dikembangkan dan ditemukan,

khususnya konstanta angka poisson. Angka poisson sangat diperlukan dalam analisis struktur bangunan. Sampai

saat ini nilai angka poisson untuk bambu laminasi di Indonesia belum ada, sehingga sangat perlu untuk melakukan

penelitian ini. Hasil pengujian angka poisson bambu petung laminasi disajikan pada Tabel 3.

Tabel 3. Angka poisson bambu petung laminasi

Rasio Poisson Minimum Maksimum Rata-rata StDev

Rasio Poisson Longitudinal-Radial (LR) 0,079 0,282 0,189 0,091Rasio Poisson Longitudinal-Tangensial (LT) 0,187 0,278 0,225 0,041

Nilai rasio poisson bambu petung laminasi disajikan dalam arah radial dan tangensial, hal ini dilakukan karena

bambu laminasi atau kayu mempunyai sifat anisotropik dan orthotropik, sehingga pada analisis struktur sangat

diperlukan. Tampak pada Tabel 3 nilai rasio poisson rata-rata bambu petung laminasi pada arah radial sebesar 0,189

dan pada arah tangensial sebesar 0,225.


7/7

Material


Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013 M - 103

4. KESIMPULAN

Kekuatan tekan bambu petung laminasi sejajar serat relatif sama dengan nilai bambu petung utuh tanpa laminasi,

yaitu sekitar 48,23057,603 MPa dengan berat jenis sekitar 0,738 pada kadar air 16,8 %. Nilai kuat tekan bambu

petung laminasi yang dihasilkan cukup baik dengan standard deviasi yang relatif kecil (3,390). Untuk nilai modulus

elastistas relative kecil dibandingkan nilai bambu utuh (tanpa laminasi), sekitar 4612,2927118,931 MPa.Nilai rata-rata angka poissons ratio longitudinal-radial (LR) sebesar 0,189 dan angka rata-rata poissons ratiolongitudinal-tangensial (LT) sebesar 0,225. Hasil ini dapat dikatakan cukup baik dengan melihat standard deviasiyang relatif kecil, yaitu untuk arah longitudinal-radial sebesar 0,091 dan arah longitudinal-tangensial sebesar 0,041.

DAFTAR PUSTAKA

ASTM (American Society for Testing and Material). (2006). Standard Methods of Testing Small Clear Specimens of

Timber. Designation : D14394. United States.

Baere, I.D., Paepegem, W.V., And Degrieck, J. (2009). On the nonlinear evolution of the Poissons ratio underquasi-static loading for a carbon fabric-reinforced thermoplastic. Part II : Analytical explanation , Polymer

Testing, Elsevier. 28 : 324 - 330.

European Standard (EN 408). (2003). Timber structures Structural timber and glued laminated timberDetermination of some physical and mechanical properties. European Committee for Standardization (CEN),

Nederlandse.

Irawati, I.S, dan Saputra, A. (2012). Analisis Statistik Sifat Mekanika Bambu Petung. Proceeding Simposium

Sinar Bambu I. Yogyakarta, hal. 60hal. 65.

Kohlhauser, C. And Hellmich, C. (2012). Determination of Poissons ratios in isotropic, transversely isotropic, and

orthotropic materials by meas of combined ultrasonic-mechanical testing of normal stiffnesses : Applications

to metals dan wood,European Journal of Mechanics A/Solids, 33 : 82 - 98.

Morisco. (2006). Teknologi Bambu. Bahan Kuliah Magister Teknologi Bahan Bangunan, Program Studi Teknik

Sipil, UGM Yogyakarta.

Wardani, L., Bahtiar, E.T., Sulastiningsih, I.M., Darwis, A., Karlinasari, L., Nugroho, N., Surjokusumo, S. (2011).

Kekuatan Tekan dan Rasio Poisson Kayu Pangsor (Ficus callosa WILLD) dan Kecapi (Sandoricum kucape

MERR).Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan, Vol. 4(1), hal. 1hal. 7.

bambu petung laminasi

Documents