- 1 -  

PENGARUH DIMENSI BILAH PERSEGI PANJANG

TERHADAP KEKUATAN GESER BALOK

LAMINASI BAMBU PETUNG

Oleh:

Mujiman*)

Abstrak

Kuat tarik tanpa nodia setengah tebal dinding bambu (Ori, Petung, Hitam, dan Tutul) pada

bagian luar (kulit) masing-masing sebesar (417, 285, 237, dan 286) MPa, lebih besar dibanding

dengan kuat tarik pada bagian dalam masing-masing sebesar (164, 97, 96, dan 146) MPa (Morisco,

2006 : 41). Adapun nilai modulus elastisitas lentur bilah pada bagian (0,1 ; 0,3 ; 0,5 ; 0,7 ; dan 0,9)

dari bagian luar (kulit) masing-masing sebesar (16,1 ; 10,2 ; 6,8 ; 4,8 ; dan 3,5) GPa (Jian dkk,

2008 : 235).

Berdasarkan dari hasil penelitian tersebut, dilakukan penelitian pengaruh tebal bilah terhadap

kekuatan geser balok laminasi bambu Petung. Dalam penelitian ini digunakan bilah bentuk persegi

panjang tebal bilah (7 dan 9) mm lebar 20 mm, direkat menggunakan perekat Urea Formaldehyde

jenis UF-104 dengan tekanan kempa 2,5 MPa sistem kempa dingin. Dimensi balok uji 70/100 mm,

panjang 1100 mm. Pengujian dilakukan dengan menempatan dua beban titik pada posisi 1/3

panjang bentang dari tumpuan dengan kecepatan pembebanan 5 mm / menit.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa semua balok uji sejak mulai dibebani sampai mencapai

runtuh mempunyai perilaku linier, terjadi runtuh geser pada garis perekat horisontal, dan

keruntuhan bersifat getas. Beban dan lendutan maksimum dicapai balok uji GBP7-1 (25,95 kN ;

8,86 mm), GBP7-2 (17,35 kN ; 4,82 mm), GBP7-3 (19,50 kN ; 6,26 mm), GBP9-1 (20,47 kN ;

6,39 mm), GBP9-2 (19,51 kN ; 5,79 mm), dan GBP9-3 (15,98 kN ; 4,82 mm).

Kata kunci: tebal bilah, persegi panjang, bambu Petung, runtuh, perilaku.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 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. Teknik penyambungan bambu susah dilakukan karena bentuk bambu

berlubang seperti pipa bersekat, diameter ujung dan pangkal tidak sama, tebal dinding ujung lebih

tipis dibandingkan dengan pangkal, panjang internodia tidak sepanjang batang, dan terdapat nodia

sepanjang batang. Diameter bambu berkisar antara (75~175) mm 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.

Kesulitan dalam penyambungan batang bambu tersebut dapat diatasi dengan

mengolah batang bambu menjadi bentuk balok bambu laminasi. Dengan membuat balok bambu

laminasi dapat dibuat dimensi penampang melintang dan panjang balok sesuai dengan kebutuhan.

Dimensi panjang dapat diperoleh dengan melakukan penyambungan bilah secara selang-seling arah

memanjang balok, adapun dimensi penampang melintang dapat diperoleh dengan menambah

susunan bilah arah tinggi dan lebar penampang melintang balok. Balok bambu laminasi memiliki

sifat mekanika lebih baik dibandingkan dengan sifat mekanika batang bambu karena pada proses

pembuatan bilah dapat disusun selang-seling ujung-pangkal dan nodia-internodia. Bentuk dan

tekstur penampang balok bambu laminasi lebih indah dibandingkan dengan bentuk dan tekstur

batang bambu dapat mengubah rendahnya apresiasi dan stigma masyrakat terhadap pengguna

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 3 -  

bambu berbeda dengan bentuk batang bambu

Tujuan Penelitian

Maksud penelitian ini adalah mengembangkan berbagai penelitian tentang

balok bambu laminasi terdahulu agar pemakaian bambu sebagai bahan bangunan pengganti

kayu dapat lebih effisien. Adapun tujuan penelitian:

1. Mengetahui kekuatan dan perilaku geser balok laminasi bambu Petung menggunakan bilah

persegi panjang dengan lem

2. Mengetahui pola retak dan pola runtuh balok bambu laminasi bambu Petung menggunakan

bilah persegi panjang dengan lem

3. Mengetahui pengaruh tebal bilah terhadap kekuatan dan perilaku balok laminasi bambu Petung

menggunakan bilah persegipanjang dengan lem

Tinjauan Pustaka

Anatomi Serat Bambu

Anatomi pengembangan serat bambu Phyllostachys edulis telah diteliti oleh Gan

Xiaohong, dkk (2005 : 16~22). Kriteria bambu muda panjang batang rebung (60, 80, 120,

dan 170) cm dan bambu tua berumur berkisar antara (1~16) tahun. Hasil penelitian

menunjukkan variasi pengerasan dinding serat selama proses pengembangan serat, puncak

pengerasan dinding serat dicapai pada umur 4 tahun selanjutnya tingkat pengerasan

berangsur-angsur berkurang sampai umur 6 tahun. Penampang serat bambu berumur (1, 2,

dan 4) tahun ditunjukkan di dalam Gambar 1 berikut.

Volume serat bambu berkisar antara (60~70)% dari total volume batang bambu,

dimensi serat setiap jenis bambu berbeda. Diameter, tebal dinding, dan diameter lumen

masing-masing berkisar antara (11~19 ; 4~6 ; dan 2~4) mikron. Katagori serat pendek

Gambar 1. Penampang serat bambu, skala panjang 5 µm (a) Umur 1 th, (b) Umur 2 th, (c) Umur 4 th

(Gan Xiaohong dkk, 2005 : 19)

(a) (c) (b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 4 -  

berkisar antara (1,3~1,5) mm, dan katagori serat panjang berkisar antara (3,2~4,3) mm

(Liese, dkk 1992 : 2). Ilustrasi skematik bentuk serat bambu ditunjukkan di dalam Gambar

2 berikut. 

 

 

 

 

 

 

 

Sifat Fisika dan Mekanika Bambu

Bambu bagian dalam mengandung zat tepung lebih banyak dibandingkan dengan

bagian kulit. Akibat serangan kumbang bubuk, kerusakan paling parah selalu di bagian

dalam (Bhat K.V., dkk, 2005 : 1~9). Semakin banyak zat tepung dan parenchyma, semakin

sedikit jumlah bundel serat. Jumlah kandungan zat tepung, parenchyma, dan bundel serat

bambu disajikan di dalam Tabel 1 berikut.

Tabel 1. Kandungan zat tepung, Parenchyma, dan bundel serat bambu

Posisi Zat tepung (%) Parenchyma (%) Bundel serat

Kulit Dalam Kulit Dalam Kulit Dalam

Ujung 1,5 5,2 56,0 73,0 44,0 27,0

Tengah 4,8 6,6 53,4 67,6 46,5 32,4

Pangkal

4,8 8,2 46,9 65,6 53,0 34,4

(Bhat K.V., dkk, 2005 : 3) 

Serat bagian ujung lebih padat dibandingkan dengan serat bagian pangkal, dinding

bagian pangkal ke ujung semakin tipis, dimensi internodia semakin panjang dari pangkal

ke tengah, dan semakin pendek dari tengah ke ujung (Khosrow Ghavami, 2004 : 639~640).

Gambar 2. Ilustrasi skematik struktur serat bambu (a) Serat bambu, (b) Detail serat bambu

(Wai dkk, dalam Li dkk, 1995 : 126 dan 129)

(a) (b)

Gambar 3. Kurva volume serat vs posisi arah radial (Khosrow Ghavami, 2004 : 639)

Arah radial

Vol

ume

sera

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 5 -  

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 2 berikut.

Tabel 2 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)

Teknologi Laminasi

Glued-Laminated suatu bahan kayu tipis terpilih dari kwalitas berbeda atau sama

direkatkan satu dengan lainnya, baik dalam bentuk lurus atau lengkung. Menurut Russell

C. Moody, et al (1997 : 7 ~ 13) dalam Glued-Laminated Timber, beberapa keunggulan

kayu laminasi dibanding dengan kayu solid yaitu:

a. Ukuran, kayu laminasi dimungkinkan dibuat jauh lebih besar dibandingkan dengan

batang kayu gergajaian biasa (solid).

b. Keindahan arsitektural, kayu laminasi sebagian besar digunakan untuk suatu struktur

yang diekspose sebagai dekorasi.

c. Kayu kering oven, sehingga terhindar dari retak, lamina mengelupas, dan

pembengkokan.

d. Potongan melintang bervariasi, penampang melintang maupun memanjang batang kayu

laminasi dapat dibuat dengan berbagai variasi.

e. Efisiensi penggunaan bahan, dapat digunakan kayu lamina berbeda kwalitas dimana

lamina jelek ditaruh di daerah beban kecil dan kayu lamina baik ditaruh di daerah

beban lebih besar.

Gambar 4. Penampang melintang serat bambu (Jian dkk, 2008 : 234) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 6 -  

f. Ramah lingkungan, kayu merupakan bahan yang mudah diperbaharui, mudah

dikerjakan, mampu menyerap karbon, dan mudah busuk

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

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 benda uji ditentukan berdasarkan dimensi lebar bilah dan kapasitas beban dan

dimensi alat yang digunakan untuk pengujian.

Gambar 5. Balok uji

Tampak Depan

1100 mm

T. Samping

70 mm

100

mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 7 -  

Jumlah dan kode benda uji

Tabel 3. Jumlah dan kode benda uji

Kode benda uji Jumlah

GBP7-1 1 balok

GBP7-2 1 balok

GBP7-3 1 balok

GBP9-1 1 balok

GBP9-2 1 balok

GBP9-2 1 balok

Jumlah 6 balok

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 7/20mm dan 9/20 mm

e. Pengeleman dan pengempaan

f. Pengetaman balok hingga diperoleh ukuran penampang 70/100 mm

g. Pemotongan dan penghalusan

Setting up benda uji

Hasil Pengujian dan Pembahasan

Gambar hasil pengujian

Load cell Batang pendistribusi beban Baja pejal diamter 35 mm

Gambar 6. Setting up balok uji

900 mm

LVDT-KR

300 mm 300 mm

LVDT-TH LVDT-KN

300 mm

100

mm

100

mm

Gambar 7. Hasil pengujian (a) Balok siap dibebani, (b) Balok melendut, (c) Balok mengalami runtuh

(a) (b) (c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 8 -  

Beban dan lendutan maksimum yang dihasilkan dari pengujian disajikan di dalam

Tabel 4 berikut.

Tabel 4. Beban dan lendutan maksimum

Kode benda uji Beban maksimum (kN) Lendutan maksimum (mm) BP7-1 25,95 8,86 BP7-2 17,35 4,82 BP7-3 19,50 6,26 BP9-1 20,47 6,39 BP9-2 19,51 5,79 BP9-2 15,98 4,82

Hasil pengujian dua balok uji sejak dimulai pembebanan sampai mencapai beban

maksimum hingga terjadi runtuh disajikan dalam bentuk kurva hubungan beban dan

lendutan sebagai berikut.

 

Dari hasil pengujian beban dan lendutan maksimum dapat diperoleh kekuan setiap

balok uji sebagai berikut

Tabel 5. Kekakuan balok uji

Kode benda uji

Beban maksimum (kN)

Lendutan maksimum (mm)

Kekakuan (kN/mm)

BP7-1 25,95 8,86 2.929 BP7-2 17,35 4,82 3.600 BP7-3 19,50 6,26 3.115 BP9-1 20,47 6,39 3.203 BP9-2 19,51 5,79 3.370 BP9-2 15,98 4,82 3.315

0

4

8

12

16

20

0 5 10 15 20

Beb

an (

kN)

Lendutan (mm)

Kurva beban vs lendutan BP9-1

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15

Beb

an (

kN)

Lendutan (mm)

Kurva beban vs lendutan BP7-1

Gambar 7. Contoh hasil pengujian dalam bentuk kurva beban vs lendutan

balok uji BP7-1 dan BP9-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 9 -  

Dari hasil pengujian beban dan lendutan sejak dimulai pembebanan hingga runtuh

dapat diketahui sifat runtuh setiap balok uji sebagai berikut.

Dari bentuk kurva beban vs lendutan menunjukkan bahwa semua balok uji geser

sejak dibebani sampai mencapai beban maksimum berkisar antara (16~26) kN dengan

lendutan berkisar antara (4~6) mm mengalami perilaku sama dalam bentuk linier hingga

mencapai beban maksimum. Beban maksimum 26 kN diperoleh pada balok uji BP7-1

dengan lendutan 11 mm.

Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

Balok laminasi bambu Petung menggunakan bilah tipis lebih kaku dan kuat

dibandingkan dengan balok laminasi menggunakan bilah tebal.

Balok laminasi bambu Petung menggunakan bilah tipis memiliki perilaku lebih duktil

dibandingkan dengan balok laminasi menggunakan bilah tebal.

Saran

Untuk memperoleh hasil yang lebih bervariatif dan akurat, harus dilakukan penelitian

lanjutan dengan variabel bentuk dan dimensi bilah

Harus dilakukan pengujian lanjutan dengan bilah disusun lap-lip arah lebar-bilah, dan

arah panjang balok lap-lip ujung-pangkal dan lap-lip nodia-internodia.

0

4

8

12

16

20

24

28

0 6 12 18 24 30 36

Beb

an (

kN)

Lendutan (mm)

KURVA HUBUNGAN BEBAN VS LENDUTAN BALOK UJI GESER BILAH 7 MM DAN 9 MM

Series2

Series3

Series4

Series5

Series6

Series1

= BP7-1

= BP7-2

= BP7-3

= BP9-1

= BP9-2

= BP9-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 10 -  

Daftar Pustaka

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

Nasriadi, dkk, Pengaruh Susunan Lamina Bambu Petung Terhadap Kuat Geser dan Lentur

Balok Lamiansi Galar Bambu Petung, Bunga Rampai Abstrak Penelitian Bambu 2012

: B16-B17.

Purnawan Gunawan dkk (2007), Pengaruh Jenis Perekat Terhadap Keruntuhan Lentur dan

Geser Balok Laminasi Galar serta Bilah Vertikal Bambu Petung, Thesis, FTSL

Universitas Gadjah Mada Yogyakarta 2007. (Tidak dipublikasikan).

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 11 -  

S.H. Li, Q.Y. Zeng, Y.L. Xiao, S.Y. Fu, and B.L. Zhou, Biomimicry of Bamboo Bast Fiber

with Engineering Composite Materials, Materials Science and Engineering C3 (1995 :

125-130)

Theodorus Paling dkk, Pengaruh Umur Bambu Terhadap Perilaku Kekuatan Geser Balok

Laminasi Bilah Bambu Petung, Thesis, FTSL Universitas Gadjah Mada Yogyakarta

2010. (Tidak dipublikasikan).

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