KARAKTERISTIK SIFAT FISIKA DAN MEKANIKA BAMBU
KARAKTERISTIK SIFAT FISIKA DAN MEKANIKA BAMBU PETUNGPETUNG PADA BAMBU MUDA, DEWASA DAN TUA
PADA BAMBU MUDA, DEWASA DAN TUA
( STUDI KASUS : BAGIAN PANGKAL )
( STUDI KASUS : BAGIAN PANGKAL )¹¹
Oleh : Sidik Mustafa² Oleh : Sidik Mustafa²
INTISARI INTISARI Has
Hasil il penpenelielitiatian n yanyang g dildilakuakukan kan oleoleh h bebbeberaerapa pa ahlahli i menmenunjunjukkukkan an bahbahwawa bamb
bambu yang u yang berumberumur 3 ur 3 - 5 - 5 tahun memilitahun memiliki kekuatan yang baik. Batang bambuki kekuatan yang baik. Batang bambu yang ada dipasaran atau yang dijual di toko bangunan umumnya campur antara yang ada dipasaran atau yang dijual di toko bangunan umumnya campur antara b
bamambu bu mumudada, , babambmbu u dedewawasa sa dadan n babambmbu u tutua. a. HaHal l inini i didikakarerenanakakan n memetotodede pene
penebangabangan n yang digunakyang digunakan an adalah metode adalah metode tebantebang g habis dalam habis dalam satu rumpun.satu rumpun. Akibatnya kualitas batang bambu yang diperoleh bercampur antara bambu yang Akibatnya kualitas batang bambu yang diperoleh bercampur antara bambu yang tu
tua a dadan n yayang ng mumudada. . PePermrmasasalalahahan an yayang ng mumuncncul ul adadalalah ah titidadak k didikeketatahuhuininyaya perbedaan kualitas bambu yang berumur muda, dewasa
perbedaan kualitas bambu yang berumur muda, dewasa dan tua.dan tua.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisika dan mekanika bambu Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisika dan mekanika bambu pe
petuntung g bagbagian ian panpangkagkal l padpada a bambambu bu mudmuda, a, dewdewasa asa dan dan tuatua. . SifSifat at fisfisika ika yanyangg diteliti adalah kerapatan bambu, sedangkan sifat mekanika bambu yang diteliti diteliti adalah kerapatan bambu, sedangkan sifat mekanika bambu yang diteliti antara lain kuat tekan sejajar serat, kuat geser sejajar serat dan kuat tarik sejajar antara lain kuat tekan sejajar serat, kuat geser sejajar serat dan kuat tarik sejajar ser
serat. at. SelSelain ain ituitu, , padpada a penpenelitelitian ian ini ini jugjuga a menmeneliteliti i menmengengenai ai kerkerapaapatan tan seraseratt sk
sklerelerenkinkim m yanyang g mermerupaupakan kan salsalah ah satsatu u fakfaktor tor yanyang g memmempenpengargaruhi uhi kekkekuatuatanan bambu.
bambu.
Hasil peneliti
Hasil penelitian an didapdidapatkan kerapatan bambu muda atkan kerapatan bambu muda , , dewasa dan tua dewasa dan tua sebessebesar ar 0,695 gr/cm³; 0,809 gr/cm³ dan 0,742 gr/cm³. Kerapatan serat sklerenkim bambu 0,695 gr/cm³; 0,809 gr/cm³ dan 0,742 gr/cm³. Kerapatan serat sklerenkim bambu muda, dewasa dan tua sebesar 0,4257 mm²/mm; 0,4290 mm²/mm² dan 0,4284 muda, dewasa dan tua sebesar 0,4257 mm²/mm; 0,4290 mm²/mm² dan 0,4284 mm²/m
mm²/mm². Kuat m². Kuat tekan, tegangan batas proporsi dan tekan, tegangan batas proporsi dan modumodulus elastisitas tekanlus elastisitas tekan bambu muda sebesar 37,52 Mpa; 33,10 Mpa dan 3773,15 Mpa; bambu dewasa bambu muda sebesar 37,52 Mpa; 33,10 Mpa dan 3773,15 Mpa; bambu dewasa sebesar 46,59 Mpa; 42,33 Mpa dan 4719,13 Mpa; sedangkan bambu tua sebesar sebesar 46,59 Mpa; 42,33 Mpa dan 4719,13 Mpa; sedangkan bambu tua sebesar 43,13 Mpa; 38,40 Mpa dan 3783,93 Mpa. Kuat geser bambu muda, dewasa dan 43,13 Mpa; 38,40 Mpa dan 3783,93 Mpa. Kuat geser bambu muda, dewasa dan tua sebesar 6,86 Mpa; 9,94 Mpa dan 8,95 Mpa. Kuat tarik bambu muda, dewasa tua sebesar 6,86 Mpa; 9,94 Mpa dan 8,95 Mpa. Kuat tarik bambu muda, dewasa dan tua sebesar 151,54 Mpa; 217,89 Mpa dan 186,09 Mpa. Kerapatan bambu dan dan tua sebesar 151,54 Mpa; 217,89 Mpa dan 186,09 Mpa. Kerapatan bambu dan ker
kerapaapatan tan serserat at sklsklereerenkinkim m berberpenpengargaruh uh terhterhadaadap p kekkekuatuatan an bambambu. bu. KekKekuatuatanan bambu yang tertinggi pada bambu dewasa dan yang terendah pada bambu muda. bambu yang tertinggi pada bambu dewasa dan yang terendah pada bambu muda. Kerapatan dan kekuatan bambu petung bagian pangkal meningkat dari bambu Kerapatan dan kekuatan bambu petung bagian pangkal meningkat dari bambu muda ke bambu dewasa dan menurun pada bambu tua. Walaupun bambu muda muda ke bambu dewasa dan menurun pada bambu tua. Walaupun bambu muda aman bila digunakan sebagai komponen struktur, sebaiknya pemanfaatan bambu aman bila digunakan sebagai komponen struktur, sebaiknya pemanfaatan bambu menggunakan bambu dewasa karena akan mampu menjaga kelestarian rumpun menggunakan bambu dewasa karena akan mampu menjaga kelestarian rumpun bambu, disamping memiliki kekuatan yang baik.
bambu, disamping memiliki kekuatan yang baik. Kata kunci : Umur bambu, kualitas, kekuatan Kata kunci : Umur bambu, kualitas, kekuatan
1)
1) Disampaikan dalam seminar Tugas Akhir untuk Disampaikan dalam seminar Tugas Akhir untuk melengkapi persyaratan kelulusanmelengkapi persyaratan kelulusan memperoleh derajat kesarjanaan Strata-1 Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan Fakultas memperoleh derajat kesarjanaan Strata-1 Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
Teknik Universitas Gadjah Mada 2)
2) MahasMahasiswa Juiswa Jurusan Trusan Teknik Sieknik Sipil dan Lipil dan Lingkunngkungan Fakgan Fakultas Teultas Teknik Unknik Universiversitas Gaitas Gadjahdjah Mada dengan NIM : 05 / 186574 / TK / 30945
Latar Belakang
Permasalahan mengenai kerusakan hutan dan kebutuhan material yang murah dan ramah lingkungan dalam beberapa tahun terakhir hangat diperbincangkan. Hasil hutan yang melimpah dari hutan di Indonesia seperti kayu diambil secara berlebihan tanpa adanya regenerasi yang dilakukan.Untuk mengurangi dan mengembalikan fungsi hutan sebagai komponen lingkungan hidup maka langkah yang dilakukan adalah menghentikan penebangan hutan dan melakukan penanaman hutan kembali atau reboisasi. Bersamaan dengan program tersebut, maka perlu dicari bahan bangunan lain sebagai alternatif pengganti kayu untuk memenuhi
kebutuhan masyarakat.
Bambu merupakan bahan alternatif yang tepat karena sifat atau kekuatannya yang mirip dengan kayu bahkan lebih baik dan merupakan
sumber daya alam yang dapat diperbaharui. Hasil penelitian yang dilakukan oleh beberapa ahli menunjukkan bahwa bambu berumur 3 - 5 tahun memiliki kekuatan yang baik apabila digunakan sebagai komponen struktural. Batang bambu yang ada dipasaran atau yang dijual di toko bangunan umumnya campur antara bambu muda, bambu dewasa dan bambu tua. Hal ini dikarenakan metode penebangan bambu yang digunakan
adalah metode tebang habis dalam satu rumpun. Akibatnya kualitas batang bambu yang diperoleh bercampur
antara bambu yang tua dan yang muda. Selain itu metode ini juga menimbulkan pengaruh terhadap sistem perebungan bambu, sehingga kelangsungan tanaman bambu terganggu. Permasalahan yang muncul adalah tidak diketahui seberapa besar
perbedaan kekuatan antara bambu petung yang berumur muda, dewasa,
dan tua. Dari segi struktural, pemakaian batang bambu dengan
kualitas yang campur antara bambu yang tua dan yang muda mungkin akan sangat berbahaya.
Oleh karena itu, penelitian mengenai karakteristik sifat fisika dan sifat mekanika bambu petung yang berumur muda, dewasa, dan tua perlu dilakukan. Diharapkan dengan penelitian ini maka dapat diketahui perbandingan kekuatan bambu yang berumur muda , dewasa dan tua sehingga pemanfaatan bambu sebagai pengganti kayu dapat lebih optimal.
TINJAUAN PUSTAKA Pengertian Bambu
Bambu adalah nama kumpulan rumput-rumputan berbentuk pohon kayu atau perdu yang melurus dengan batang yang biasanya tegak, kadang-kadang memanjat, mengayu, dan bercabang-cabang. Batangnya timbul
dari buku-buku rimpang yang menjulur. Tanaman ini termasuk Bamboidae, salah satu anggota sub
famili rumput (Sastrapraja,dkk., 1977 dalam Wijaya, 2003).
Secara umum bambu merupakan material yang bersifat orthotropic, yaitu memiliki sifat yang berbeda pada 3 arah sumbu: longitudinal, radial, dan tangensial. Akan tetapi, bambu juga merupakan material yang bersifat biological . Perbedaan dan ketidakkonsistenan sifat karakteristik bambu disebabkan beberapa faktor, antara lain: jenis bambu, umur bambu, keadaan tanah,
keadaan lingkungan, dan bagian batang bambu.
Bambu tua biasanya berumur lebih dari 3 tahun, bambu dewasa berkisar
antara 2 – 3 tahun, dan bambu muda berkisar antara 0 – 2 tahun. Apabila
tidak terdapat data secara rinci, umur bambu dapat diketahui secara visual.
Bambu tua memiliki warna permukaan kulit yang sudah berubah dari warna aslinya (agak putih) dan bercorak akibat ditempeli jamur. Pada bambu muda masih banyak terdapat pelepah pada batang dan warna batang masih
hijau.
Bambu dengan nama botani Dendrocalamus asper di Indonesia dikenal dengan nama bambu petung. Bambu jenis ini mempuyai rumpun agak rapat, dapat tumbuh di dataran rendah sampai pegunungan dengan ketinggian 2000 m di atas permukaan air laut. Pertumbuhan cukup baik khususnya untuk daerah yang tidak terlalu kering. Warna kulit batang hijau kekuning-kuningan, batang dapat mencapai panjang 10-14 m, panjang ruas berkisar antara 40–60 cm, diameter 6–15 cm, dan tebal dinding 10-15 mm (Morisco, 1999).
Sifat Fisika Bambu Kadar Air
Kadar air bambu adalah banyaknya air dalam sepotong bambu yang dinyatakan sebagai prosentase dari berat kering tanurnya. Kandungan
dalam bambu bervariasi baik arah memanjang maupun arah melintang dan tergantung pada umur bambu, waktu penebangan, tempat tumbuh, dan jenis bambu. Kondisi udara di Indonesia termasuk lembab karena terletak di daerah tropis dan berupa negara kepulauan. Kelembaban relatifnya berkisar 60 % - 80 % dengan temperature 18° - 35° C pada musim kemarau. Kondisi ini berbeda-beda, bergantung pada letak geografis dan
tinggi daerah dari permukaan laut. Bila nilai kelembaban relative dan temperature dihubungkan, titik keseimbangan kayu di Indonesia berkisar 12 % - 20 %, bergantung pada jenis kayu (Prayitno, 2008 dan Morisco, 2008).
Kerapatan ( Density )
Berat jenis adalah nilai perbandingan antara kerapatan suatu benda dengan kerapatan benda standar pada volume yang sama. Kerapatan
adalah perbandingan massa suatu benda dengan volumenya. Menurut
Soenardi (1976) dalam Hidayati (2008), berat jenis dan kerapatan kayu atau bambu merupakan faktor yang menentukan sifat –sifat kayu dan atau bambu. Menurut Liese (1980) dalam
Pambudi (2002), berat jenis bambu berkisar antara 0,5 - 0,9 gr/cm3. Variasi
berat jenis terjadi baik arah vertikal maupun horizontal. Batang bambu bagian luar mempunyai berat jenis
lebih tinggi daripada bagian dalam, sedangkan pada arah memanjang berat jenis meningkat dari pangkal ke ujung.
Sifat Anatomi Bambu
Sifat anatomi berpengaruh terhadap sifat fisika dan sifat mekanika bambu. Batang bambu terdiri dari 50 % parenkim, 40 % serat, dan 10 % jaringan penyalur (pori dan saluran pembuluh) dengan variasi tergantung kepada spesiesnya. Sel-sel parenkim dan pembuluh tapis sebagian besar terdapat pada 1/3 tebal batang bagian dalam, sedangkan serat terdapat pada 1/3 tebal batang bagian luar (Liese, 1985 dalam Hidayati, 2008).
Sifat Mekanika Bambu Kuat Tarik Sejajar Serat
Kuat tarik merupakan ketahanan suatu benda menahan gaya luar yang berupa gaya tarik yang bekarja pada benda tersebut. Morisco pada tahun 1994 - 1999 telah melakukan pengujian terhadap kuat tarik bambu. Hasil yang didapatkan kuat tarik kulit bambu ori cukup tinggi yaitu hampir mencapai 5000 kg/cm², atau sekitar dua kali tegangan luluh baja, sedang kuat tarik rata-rata bambu petung juga lebih tinggi dari tegangan luluh baja, hanya satu specimen yang mempunyai kuat tarik lebih rendah dari tegangan luluh baja. Adapun hasil uji dapat dilihat
pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1. Grafik Tegangan-Regangan Bambu dan Baja (Morisco, 1999) Kuat Tekan Sejajar Serat
Kuat tekan sejajar serat merupakan kemampuan benda untuk menahan gaya luar yang datang pada arah sejajar serat yang cenderung memperpendek atau menekan bagian – bagian benda secara bersama – sama
(Syafii, 1984 dalam Pambudi, 2002). Kuat Geser Sejajar Serat
Kuat geser sejajar serat merupakan kemampuan benda untuk menahan gaya dari luar yang datang pada arah sejajar serat uang cenderung menekan bagian-bagian benda secara tidak bersama-sama atau dalam arah
yang berbeda. Kuat geser bambu sangat kecil jika dibandingakan dengan kuat tarik dan kuat tekan bambu.
LANDASAN TEORI Sifat Fisika Bambu Kadar Air
Kadar air dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (1) berikut:
% 100 x W W W K o o b a − = (1)
dengan K a : kadar air bambu (%), b
W : berat basah (gram) dan W o:
berat kering tanur ( gram ). Kerapatan
Besar kerapatan bambu dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2) berikut: w w w V m = ρ (2)
dengan ρ w : kerapatan pada kadar air
w (gram/ cm3),
w
m : massa benda uji pada kadar air w (gram) dan V w :
volume benda uji pada kadar air w (cm3).
Sifat Mekanika Bambu Kuat Tarik Sejajar Serat
Kuat tarik bambu dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (3) berikut:
A P maks tarik =
σ (3)
dengan σ tarik : besar tegangan tarik
(N/mm2),
maks
P : beban tarik maksimum
(N) dan A: luas penampang benda uji (mm2).
Kuat Tekan Sejajar Serat
Kuat tekan bambu dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (4) berikut:
A P
maks
tekan =
σ (4)
denganσ tekan : besar tegangan tekan
(N/mm2),
maks
P :beban tekan maksimum (N) dan A: Luas penampang benda uji (mm2).
Untuk mengetahui besar regangan tekan yang terjadi pada bambu, digunakan Persamaan (5) berikut:
L l ∆ = ε (5)
dengan ε : besar regangan tekan, ∆ l:
perpendekan yang terjadi pada benda uji (mm) dan L: panjang benda uji (mm).
Untuk mengetahui besarnya modulus elastisitas digunakan Persamaan (6) berikut: ε σ = tekan E (6)
dengan E tekan : modulus elastisitas
tekan (N/mm2), σ : tegangan tekan
(N/mm2) dan ε : regangan benda uji.
Kuat Geser Sejajar Serat
Kuat Geser Sejajar Serat dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (7) berikut:
A V =
τ (7)
dengan τ : besar tegangan geser
(N/mm2), V: beban geser geser
maksimum (N) dan A : luas penampang benda uji (mm2).
Bagan Alir Penelitian
Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 2 berikut :
Gambar 2. Bagan Alir Penelitian
Penyimpanan bambu dan Persiapan Pengumpulan Data Hasil Pengujian Analisis Data Pembahasan Mulai Pembuatan Benda Uji Pengamatan Kadar air Kesimpulan Kalibrasi Moisture Meter Selesai Pengujian : • Kerapatan Bambu • Kerapatan Sklerenkim
• Kuat Tarik // Serat
• Kuat Tekan // Serat
HASIL PENELITIAN Sifat Fisika Bambu Kadar air
Hasil penelitian kadar air bambu pada saat pengujian ditampilkan pada
Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Kadar Air rata-rata Bambu Sifat Mekanika Umur Bambu Kadar Air Aktual (%) Kuat Tekan Muda 12,61 Dewasa 12,79 Tua 12,51 Kuat Geser Muda 11,42 Dewasa 12,06 Tua 11,36 Kuat Tarik Muda 10,28 Dewasa 11,85 Tua 11,22 Kerapatan bambu
Hasil penelitian kerapatan bambu pada saat pengujian ditampilkan pada
Tabel 2. berikut.
Tabel 2. Kerapatan Rata-rata Bambu Sifat Mekanika Umur Bambu Kerapatan Bambu (gr/cm3) Kuat Tekan Muda 0,688 Dewasa 0,816 Tua 0,721 Kuat Geser Muda 0,712 Dewasa 0,805 Tua 0,749 Kuat Tarik Muda 0,686 Dewasa 0,806 Tua 0,756
Sifat Anatomi Bambu
Kerapatan Serat Sklerenkim
Hasil penelitian kerapatan serat sklerenkim bambu ditampilkan pada Tabel 3. berikut.
Tabel 3. Kerapatan Serat Sklerenkim Bambu Petung Bagian Pangkal
Umur Keratapan serat sklerenkim (mm²/mm²) Rata-rata (mm²/mm²) Muda 1 0,4491 0,4258 Muda 2 0,4335 Muda 3 0,3946 Dewasa 1 0,4252 0,4290 Dewasa 2 0,4321 Dewasa 3 0,4294 Tua 1 0,4175 0,4284 Tua 2 0,4494 Tua 3 0,4183 Sifat Mekanika Bambu
Hasil penelitian sifat mekanika bambu petung bagian pangkal ditampilkan pada Tabel 4. berikut.
Tabel 4. Hasil Pengujian Sifat Mekanika Bambu Sifat Mekanika Umur Rata-rata (Mpa) Kuat Tekan Muda 37,52 Dewasa 46,59 Tua 43,13 Tegangan Batas proporsi Tekan Muda 33,10 Dewasa 42,33 Tua 38,40 Modulus Elastisitas Tekan Muda 3773,15 Dewasa 4719,13 Tua 3783,93 Kuat Geser Muda 6,86 Dewasa 9,94 Tua 8,95
Kuat Tarik Muda 151,54 Dewasa 217,89
Tua 186,09
PEMBAHASAN Kadar Air Bambu
Pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa kadar air bambu telah mencapai kadar air kering udara ( ± 12 % ). Kadar air tersebut telah sesuai dengan persyaratan kadar air untuk pengujian sifat mekanika bambu menurut ISO 22157 (2004). Hasil analisis variansi menunjukkan bahwa kadar air pada masing-masing pengujian tidak beda signifikan atau dapat dikatakan bahwa kadar air bambu seragam sehingga pengaruh kadar air dapat diabaikan
dalam perbandingan kekuatan antara bambu muda, dewasa dan tua.
Kerapatan Bambu
Pada Tabel 2 dapat dilihat bahwa kerapatan bambu petung bagian pangkal telah sesuai dengan penelitian Liese (1980) dalam Pambudi (2002), dimana kerapatan bambu berkisar antara 0,5 - 0,9 gr/cm3. Kerapatan bambu dewasa paling tinggi dan
kerapatan bambu muda paling rendah pada setiap pengujian sifat mekanika.
Grafik perbandingan kerapatan rata-rata bambu petung bagian pangkal berdasarkan umur bambu ditampilkan pada Gambar 3 berikut .
K e ra p a ta n B a m b u P e tu ng B a g i 0 . 5 0 0 . 5 5 0 . 6 0 0 . 6 5 0 . 7 0 0 . 7 5 0 . 8 0 0 . 8 5 M u d a D e w a s a T u a U m u r B a m K e r a p a t a n ( g r / c m 3 )
Gambar 3. Grafik Perbandingan Kerapatan Bambu Petung bagian
pangkal
Dari Gambar 3 diatas dapat dilihat kerapatan bambu muda sebesar 0,695 gr/cm³, bambu dewasa 0,809 gr/cm³ dan bambu tua 0,742 gr/cm³. Kerapatan bambu petung bagian pangkal akan
meningkat dari umur muda ke umur dewasa dan menurun pada umur tua. Hal ini menunjukkan adanya proses pematangan sel pada batang bambu seiring meningkatnya umur. Penurunan kerapatan pada bambu tua mungkin disebabkan oleh penurunan zat selulosa
pada batang bambu tua (Prawirohatmodjo dan Sulthoni, 1988).
Hasil dari analisis variansi menunjukkan bahwa umur bambu berpengaruh terhadap kerapatan bambu petung bagian pangkal.
Kerapatan Serat Sklerenkim
Pada Tabel 3 dapat dilihat bahwa kerapatan serat sklerenkim rata-rata antara bambu muda, dewasa dan tua tidak jauh berbeda. Analisis variansi menunjukkan kerapatan serat sklerenkim tidak beda signifikan terhadap faktor umur. Grafik perbandingan kerapatan sklerenkim bambu petung bagian pangkal berdasarkan umur ditampilkan pada
Gambar 4 berikut. 0 . 4 2 2 0 0 . 4 2 3 0 0 . 4 2 4 0 0 . 4 2 5 0 0 . 4 2 6 0 0 . 4 2 7 0 0 . 4 2 8 0 0 . 4 2 9 0 0 . 4 3 0 0 M u d a D e w a s a T u a U m u r B am K e r a p a t a n S e r a t s k l e r e n k i m ( m m ² / m m ² )
Gambar 4. Grafik Perbandingan Kerapatan Serat Sklerenkim Bambu
Petung Bagian Pangkal
Perbedaan yang tidak begitu signifikan mungkin disebabkan oleh bambu muda telah mencapai umur
lebih dari 1 tahun. Dalam penelitian yang dilakukan oleh Gritsch et al (2004) dapat diketahui perkembangan dinding sel penyusun serat bambu berumur 1 tahun tidak berbeda jauh
dengan bambu umur 3 tahun.
Walaupun demikian, dari penelitian ini didapatkan bambu dewasa memiliki kerapatan serat sklerenkim yang tertinggi dan bambu muda yang paling rendah.
Kuat Tekan Sejajar Serat
Pada Tabel 4 diatas dapat dilihat bambu dewasa memiliki kuat tekan
yang paling tinggi dan bambu muda yang paling rendah. Kuat tekan bambu meningkat dari bambu muda ke bambu dewasa dan menurun pada bambu tua. Grafik perbandingan kuat tekan bambu petung bagian pangkal berdasarkan
umur bambu ditampilkan pada Gambar 5 berikut.
Kuar Tekan Sejajar Se rat Bambu Petung Ba Pangkal 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Muda Dew as a Tua K u a t T e k a n ( M p a )
Gambar 5. Garfik Perbandingan Kuat Tekan Sejajar Serat Bambu Petung
Bagian Pangkal
Perbedaan kuat tekan diatas disebabkan karena pengaruh kerapatan bambu. Bambu dewasa memiliki
kerapatan yang tertinggi dimana kuat tekannya juga yang tertinggi, begitu juga dengan bambu muda yang memiliki kerapatan yang paling kecil sehingga kuat tekannya juga rendah.
Nilai tegangan batas proporsi dan modulus elastisitas tekan menunjukkan hasil yang serupa dengan hasil kuat tekan bambu, dimana bambu dewasa memiliki tegangan batas proporsi dan modulus elastisitas yang tertinggi dan bambu muda yang paling rendah.
Grafik perbandingan tegangan batas proporsi dan modulus elastisitas tekan bambu petung bagian pangkal berdasarkan umur bambu ditampilkan pada Gambar 6 dan Gambar 7 berikut.
Tegangan Batas Proporsi Kuat Tekan Bambu Petung Bagian Pangkal 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Muda Dew asa Tua
T e g a n g a n B a t a s P r o p o r s i ( M p a )
Gambar 6. Grafik Perbandingan Tegangan Batas Proporsi Bambu
Modulus Elastisitas Te kan Bambu Petung Bagian Pangkal 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
Muda Dew asa Tua
Umur Bambu M o d u l u s E l a s t i s i t a s T e k a n ( M p a
Gambar 7. Grafik Perbandingan Modulus Elastisitas Tekan Bambu
Petung Bagian Pangkal
Analisis variansi pada kuat tekan dan tegangan batas proporsi menunjukkan hasil beda signifikan antar umur bambu, tetapi untuk modulus elastisitas menunjukkan hasil yang tidak beda signifikan.
Kuat Geser Sejajar Serat
Bambu memiliki kuat geser yang sangat kecil jika dibandingkan dengan kuat tekan dan kuat tariknya. Pada Tabel 4 diatas dapat dilihat, kuat geser tertinggi ada pada bambu dewasa dan kuat geser terendah pada bambu muda. Hal ini disebabkan nilai kerapatan
bambu, dimana bambu dewasa memiliki kerapatan tertinggi pula. Hasil analisis variansi menunjukkan bahwa kuat geser bambu beda signifikan antar umur bambu. Gambar perbandingan kuat geser bambu petung bagian pangkal ditampilkan pada
Gambar 8 berikut. K u a t G e s e r B a m b u P e t u n g B a g ia n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 Mud a De w a s a Tu a K u a t G e s e r ( M p a )
Gambar 8. Grafik Perbandingan Kuat Geser Sejajar Serat Bambu Petung
Bagian Pangkal Kuat Tarik Sejajar Serat
Bambu memiliki kuat tarik yang tinggi, bahkan hampir sama dengan kuat tarik baja tulangan (Morisco, 1999). Hasil dari pengujian kuat tarik
bambu petung bagian pangkal didapatkan kuat tarik bambu muda berkisar antara 110 – 183,78 Mpa, bambu dewasa berkisar 180,26 –
255,96 Mpa dan bambu tua berkisar antara 131,13 – 240,22 Mpa. Kuat tarik bambu berkisar antara 3 – 5 kali dari
kuat tekan bambu. Pada Tabel 4 dapat dilihat bahwa kuat tarik rata-rata bambu muda sebesar 151,54 Mpa, bambu dewasa 217,89 Mpa dan bambu
tua 186,09 Mpa. Perbandingan nilai kuat tarik rata-rata bambu petung bagian pangkal ditampilkan pada
K u a t T a r i k B a m b u P e t u n g B a g i a n P a n 0 25 50 75 10 0 12 5 15 0 17 5 20 0 22 5 25 0
Mud a Dew as a Tua
K u a t T a r i k ( M p a )
Gambar 9. Grafik Perbandingan Kuat Tarik Sejajar Serat Bambu Petung
Bagian Pangkal
Dari Gambar 9 diatas dapat dilihat bahwa bambu dewasa memiliki kuat
tarik yang tertinggi dan bambu muda yang terendah. Hasil ini sesuai dengan kerapatan bambu dewasa yang lebih tinggi dari kerapatan bambu muda dan bambu tua. Selain kerapatan yang
tinggi, bambu dewasa juga memiliki kerapatan serat sklerenkim yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan kerapatan sklerenkim bambu muda dan bambu tua.
Hasil analisis variansi didapatkan hasil beda signifikan. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa umur bambu mempengaruhi kuat tarik bambu pada bagian pangkal.
Berdasarkan hasil pengujian sifat fisika dan mekanika bambu petung bagian pangkal diatas, maka klasifikasi kelas bambu dapat ditentukan. Klasifikasi bambu petung bagian pangkal berdasarkan kelas kuat kayu, bambu muda masuk dalam kayu kelas kuat II dan III, bambu dewasa masuk dalam kelas kuat II dan bambu tua masuk dalam kelas kuat II. Dari hasil klasifikasi diatas dapat disimpulkan bahwa bambu petung bagian pangkal masih layak jika digunakan dalam
komponen struktur bangunan. Sebagai perbandingan, kayu jati masuk dalam
kelas kuat II dan kayu mahoni masuk dalam kelas kuat II dan III. Dalam
penggunaan sebagai komponen struktur, harus dilakukan pengujian sifat mekanika bambu terlebih daluhu sehingga kekuatan dari bahan dapat diketahui secara pasti. Tetapi dalam pemanfaatan sebagai komponen
struktur, sebaiknya memakai bambu yang telah berumur dewasa karena selain memiliki kekuatan yang lebih
baik, akan bermanfaat dalam pelestarian rumpun tanaman bambu.
Hubungan Kerapatan dengan Sifat Mekanika Bambu
Kerapatan bambu merupakan salah satu sifat fisika yang sangat mempengaruhi kekuatan bambu. Bambu dengan kerapatan yang tinggi berarti sel-sel pada batang bambu rapat dan keras. Bambu dengan kerapatan yang tinggi akan memiliki kekuatan yang tinggi pula. Hal ini juga dipengaruhi oleh zat-zat kimia seperti holoselulosa, alpha seloulosa,dan lignin yang terkandung dalam batang bambu. Grafik hubungan kerapatan dengan sifat mekanika bambu ditampilkan pada Gambar 10 sampai Gambar 12 berikut. H u b u ng a n K e r a p a t a n d e n g a n K u a t T e y = 6 5 . 0 8 2 x - 5 . 8 R2= 0 . 5 5 4 5 y = 5 8 . 9 9 9 x + 2 . R2= 0 . 6 9 4 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 0.5 0 .6 0.7 0 .8 0 .9 1 1 .1 1 K e r a p a t an g r / cm ³ ( s e m u a K u a t T e k a n ( M p a ) L in e ar ( P an gk a l) L in ea r (U ju ng , Ra m a d ha n
Kerapatan dengan Kuat Tekan Bambu Petung H u b u n g a n K e r a p a ta n d e n g a n K u a t G e s e r B am y = 21.105x - 7.3 R2= 0.44 y = 12.176x - 0.9 R2= 0.2241 0 2 4 6 8 10 12 14 0 .5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1 . K e r a p a t an g r / c m ³ ( s e m u a K u a t G e s e r ( M p a ) L in e ar (P a n gk a l) L in e ar (U ju n g Ra m a d ha n i (
Gambar 11. Grafik Hubungan Kerapatan dengan Kuat Geser Bambu
Petung
Hubungan Kera patan dengan Kuat Tarik B y = 324.79 x - 58 .2 R2= 0 . 3 6 6 2 y = 18 4.41x + 39.3 R2= 0 . 1 6 3 0 50 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 K e r a p at a n g r /c m ³ ( s e m u a u m K u a t T a r i k ( M p a ) L in ea r ( Pa ng ka l) L in ea r ( Uju ng R ama dh an i ( 2 Gambar 12. Grafik Hubungan Kerapatan dengan Kuat Tarik Bambu
Petung
Dari Gambar diatas dapat dilihat bahwa sifat mekanika bambu meningkat seiring dengan meningkatnya bambu sehingga dapat disimpulkan kerapatan bambu berbanding lurus dengan kekuatan bambu. Kesimpulan ini sesuai dengan
teori Soenardi (1976) dalam Wijaya (2003) yang menyatakan bahwa sifat mekanika kayu atau bambu merupakan fungsi dari banyaknya zat kayu yang terkandung di dalam kayu atau bambu yang bersangkuatan. Kulber (1980) dalam Ismail (2009) menyatakan
kekuatan tarik bambu ditentukan oleh kerapatan dan kekuatan ikat antar serat yang dipengaruhi oleh bentuk serat serta zat pengikat antar serat bambu yaitu lignin.
Hubungan Kerapatan Serat Sklerenkim dengan Kerapatan Bambu
Dari hasil penelitian didapatkan kerapatan serat sklerenkim bambu petung bagian pangkal yang tertinggi ada pada bambu dewasa dan yang terendah pada bambu muda. Hasil ini sesuai dengan kerapatan rata-rata yang didapat, dimana kerapatan bambu dewasa tertinggi dan bambu muda terendah. Hubungan Kerapatan serat sklerenkim dengan kerapatan bambu petung ditampilkan pada Gambar 13 berikut.
Hubungan Kerapatan Serat sklerenkim de Kerapatan Bambu Pe tung
y = 29.812x - 12.0 R2= 0.8011 y = 58.365x - 24.21 R2= 0.7581 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 0.4250 0.4260 0.4270 0.4280 0.4290 0.4300 0.4 Kerapatan Serat Sklerenk im ( m m ²/m K e r a p a t a n ( g r / c m ³ ) Linear ( Pangkal)
Linear (Ujung, Ramadhani (2009))
Gambar 13. Grafik Hubungan Kerapatan Serat Sklerenkim dengan
Kerapatan Bambu
Dari Gambar 13 diatas dapat dilihat peningkatan kerapatan serat sklerenkim
bambu akan mengakibatkan peningkatan kerapatannya, baik pada bagian pangkal maupun bagian ujung.
Hal ini dikarenakan serat mempunyai kontribusi 60-70% terhadap berat total jaringan batang bambu (Liese,1992).
Hubungan Kerapatan Serat Sklerenkim dengan Sifat Mekanika Bambu
Sifat anatomi bambu sangat berpengaruh terhadap sifat fisika dan
mekanika bambu. Ghavami et al (2003) menyatakan bahwa daerah dengan kerapatan yang tinggi pada berkas vaskuler disebut dengan sklerenkim yang terdiri dari serat mikroselolusa. Serat inilah yang bertanggungjawab terhadap kekuatan bambu. Grafik hubungan kerapatan serat sklerenkim dengan sifat mekanika bambu ditampilkan pada Gambar 14 sampai Gambar 16 berikut. H u b u n g a n K e r a p at a n S e r a t S k le r e n k im d e n g a B am b u y = 2 6 0 4 x - 1 0 7 R2= 0 . 9 5 0 5 y = 4 3 1 4 . 1 x - 1 7 R2= 0 . 7 8 2 4 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 0 .4 2 5 0 0 .4 2 6 0 0 .4 2 7 0 0 .4 2 8 0 0 .4 2 9 0 0 .4 3 0 0 0 . K e r a p a t a n Se r a t S k l e r e n k i m ( m K u a t T e k a n ( M p a ) L in e ar ( Pa n gk al) L in e ar ( Uju n g, Ra ma d ha n i (
Gambar 14. Grafik Hubungan Kerapatan Serat Sklerenkim dengan
Kuat Tekan Bambu
H u b u n g a n Ke r a p a t a n S e r a t S k l e r e n k i m d e n g a n B am b u y = 907.19x - 37 R2= 0.9756 y = 1 1 8 0 x - 4 9 7 R2= 0.9981 0 2 4 6 8 1 0 1 2 0.42 50 0.4260 0 .4 270 0.4280 0.4290 0.4300 0.4 K e r a p a ta n S e r a t S k l e r e n k i m ( m K u a t G e s e r ( M p a ) L in ea r ( Pa ng ka l) L in ea r ( Uju ng , R am ad ha ni
Gambar 15. Grafik Hubungan Kerapatan Serat Sklerenkim dengan
Kuat Geser Bambu
H u b u n g a n K e r ap a t a n S e r a t Sk l e r e n k i m d e n g a n B am b u y = 1 8 2 9 1 x - 7 6 3 R2= 0 . 8 9 0 7 y = 1 0 6 4 4 x - 4 3 7 R2= 0 . 7 1 7 5 0 5 0 1 00 1 50 2 00 2 50 0.4 2 5 0 0 .4 26 0 0 .42 7 0 0 .4 2 8 0 0 .4 2 9 0 0 .4 3 0 0 0 .4 K e r a p a ta n S e r a t Sk l e r e n k i m ( m m K u a t T a r i k ( M p a ) L in ea r ( Pa n gk al) L in ea r (Uju ng , R am ad h an i
Gambar 16. Grafik Hubungan Kerapatan Serat Sklerenkim dengan
Kuat Tarik Bambu
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa sifat mekanika bambu akan
meningkat dengan meningkatnya kerapatan serat sklerenkim sehingga dapat disimpulkan bahwa kerapatan serat sklerenkim mempengaruhi kekuatan bambu. Serat sklerenkim merupakan serat mikroselulosa yang mempunyai kekuatan lebih tinggi dibandingkan jaringan ligninnya. Tommy Y.Lo (2008) menyatakan kerapatan serat sklerenkim merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kuat tekan bambu.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Dari hasil pengujian sifat fisika dan mekanika bambu petung bagian pangkal yang berumur muda, dewasa
dan tua, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Kadar air rata-rata untuk bambu muda, dewasa dan tua pada saat pengujian kuat tekan sebesar 12,61 %, 12,79 % dan 12,51 %. Pada saat pengujian kuat geser sebesar 11,42
%, 12,06 % dan 11,36 %. Pada saat pengujian kuat tarik sebesar 10,28
%, 11,85 % dan 11,22 %. Analisis variansi menunjukkan bahwa kadar air bambu muda, dewasa dan tua saat pengujian sifat mekanika tidak beda signifikan.
2. Kerapatan rata-rata bambu petung bagian pangkal yang tertinggi pada bambu dewasa dan terendah pada bambu muda. Kerapatan bambu
muda sebesar 0,695 gr/cm³, bambu dewasa sebesar 0,809 gr/cm³ dan bambu tua sebesar 0,742 gr/cm³. Perbedaan kerapatan bambu tersebut menunjukkan ada proses pematangan sel batang bambu
dengan bertambahnya umur dan akan menurun pada umur tertentu karena terjadi penurunan kandungan zat selulosa. Kerapatan bambu petung bagian pangkal akan meningkat dari bambu muda ke bambu dewasa dan akan menurun pada bambu tua.
3. Kerapatan serat sklerenkim bambu petung bagian pangkal tidak beda signifikan antara bambu muda, bambu dewasa dan bambu tua.
Kerapatan serat sklerenkim bambu muda sebesar 0,4257 mm²/mm², bambu dewasa 0,4290 mm²/mm²
dan bambu tua 0,4284 mm²/mm². Perbedaan kerapatan serat sklerenkim yang tidak beda signifikan mungkin karenakan umur bambu muda telah mencapai 1 – 2 tahun. Secara umum, kerapatan serat sklerenkim pada bambu dewasa tertinggi dan kerapatan serat sklerenkim pada bambu muda terendah.
4. Kuat tekan rata-rata bambu petung bagian pangkal yang tertinggi pada bambu dewasa dan terendah pada bambu muda. Kuat tekan bambu
muda sebesar 37,52 Mpa, bambu dewasa sebesar 46,59 Mpa dan bambu tua sebesar 43,13 Mpa. Kuat tekan bambu dewasa dan bambu tua tidak beda signifikan. Tegangan batas proporsi kuat tekan bambu
muda sebesar 33,10 Mpa, bambu dewasa sebesar 42,33 Mpa dan bambu tua sebesar 38,40 Mpa.
Bambu dewasa memiliki modulus elastisitas tekan tertinggi dengan 4719,13 Mpa dan bambu muda terendah dengan 3773,15 Mpa, sedangkan modulus elastisitas bambu tua sebesar 3783,93 Mpa. Bambu dewasa memiliki kuat tekan, tegangan batas proporsi dan modulus elastisitas tekan yang paling tinggi. Hal ini dikarenakan kerapatan dan kerapatan serat sklerenkim bambu dewasa juga paling tinggi dan menunjukkan
adanya proses pematangan seiring dengan bertambahnya umur. Kuat tekan sejajar serat akan meningkat dari bambu muda ke bambu dewasa dan menurun pada bambu tua.
5. Kuat geser rata-rata bambu petung bagian pangkal yang tertinggi pada bambu dewasa dan terendah pada bambu muda. Kuat geser bambu muda sebesar 6,86 Mpa, bambu dewasa sebesar 9,94 Mpa dan bambu tua sebesar 8,95 Mpa.. Kuat geser bambu dewasa dan bambu tua tidak beda signifikan. Bambu dewasa memiliki kuat geser tertinggi karena kerapatan bambu tersebut juga tertinggi. Kuat geser sejajar serat akan meningkat dari bambu muda ke bambu dewasa dan
menurun pada bambu tua.
6. Kuat tarik rata-rata bambu petung bagian pangkal yang tertinggi pada bambu dewasa dan terendah pada bambu muda. Kuat tarik bambu
muda sebesar 151,54 Mpa, bambu dewasa sebesar 217,89 Mpa dan bambu tua sebesar 186,09 Mpa.
Umur bambu berpengaruh terhadap kuat tarik bambu. Kuat tarik bambu
petung bagian pangkal akan meningkat dari umur muda ke umur dewasa dan menurun pada umur tua.
7. Kerapatan bambu berpengaruh terhadap sifat mekanika bambu. Semakin tinggi kerapatan bambu, maka kekuatan bambu juga akan meningkat karena batang bambu akan lebih keras. Kerapatan merupatan sifat fisika yang dapat membedakan kekuatan bambu. 8. Serat sklerenkim merupakan salah
satu faktor yang mempengaruhi kekuatan bambu. Bambu dengan kandungan serat sklerenkim yang tinggi cenderung memiliki kekuatan yang tinggi pula. Serat sklerenkim tersebut jaringan yang
bertanggungjawab terhadap kekuatan bambu.
9. Hasil pengujian sifat fisika dan mekanika bambu petung pada bagian pangkal menunjukkan bahwa sifat fisika dan mekanika bambu dipengaruhi oleh umur bambu. Bambu dewasa memiliki
sifat fisika dan mekanika yang tertinggi dan lebih stabil diantara kelompok umut tersebut sehingga dapat dijadikan acuan terhadap pemilihan umur bambu yang akan digunakan untuk komponen struktur.
10. Bambu muda memiliki kekutan yang lebih rendah jika dibandingkan bambu dewasa dan tua. Dari klasifikasi, bambu muda masuk kayu kelas kuat II dan III. Kayu yang masuk dalam kelas kayu ini masih banyak digunakan
sebagai komponen struktur. Walaupun bambu muda aman bila digunakan sebagai komponen strukuktur bangunan, sebaiknya pemanfaatan bambu menggunakan bambu yang telah berumur dewasa. Hal ini untuk menjaga kelestarian tanaman bambu tersebut, disamping bambu dewasa memiliki kekuatan yang paling baik.
Saran
Beberapa saran dibawah ini kiranya dapat bagi penelitian selanjutnya.
1. Perlu mengetahui umur bambu yang sebenarnya sehingga perbedaan sifat fisika dan mekanika bambu dapat diketahui secara pasti. Selama ini umur bambu hanya ditentukan melaui ciri-ciri visual batang bambu dan juga informasi
dari warga sekitar.
2. Perlu penelitian mengenai pengaruh umur terhadap sifat fisika dan mekanika dengan menggunakan umur bambu yang lebih detail (jarak umur yang tidak terlalu jauh) sehinga umur optimum bambu dapat diketahui secara pasti.
3. Perlu pengujian sifat kimia, anatomi (panjang serat, diameter serat dan ketebalan dinding sel) dan mekanika (kuat lentur) bambu sehingga data-data mengenai karakteristik bambu dapat lebih lengkap.
4. Untuk menjaga kelestarian tanaman bambu sebaiknya pemanfaatan bambu meggunakan bambu yang
telah berumur dewasa walaupun bambu muda masih aman jika
digunakan.
DAFTAR PUSTAKA
Ghavami, K et al. 2003. Multyscale Study of Bamboo Phyllostachys
edulis. Department of Civil Engineering, Pontificia Universidade Catolica do Rrio de Janerio.
Gritsch et al, 2004. Development Changes in Cell Wall Structure of Phloem Fibre of the Bamboo Dendrocalamus asper. Annals of Botany 94: 497-505.
Hidayati, Dyah Yoga. 2008. Pengaruh Pengawetan dengan CCB4
konsentrasi 5% , 10 % , 15 % terhadap Kekuatan Tarik, Lentur, Geser dan Kadar Air Bambu Legi. Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan UGM.
Ismail, Irwan. 2009. Sifat Pangawet Air laut pada Bambu Ampel Menggunakan Metode Buucherie-Morisco. Tesis Magister Teknik Bahan Bangunan Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan UGM.
ISO / TR 22157 –1 “Bamboo -Determination of physical and mechanical properties – Part 1 : Requirements” 2004 .
ISO / TR 22157 –2 “Bamboo -Determination of physical and mechanical properties – Part 1 : Laboratory Manual” 2004 .
Liese, W. 1992. The Structure of Bamboo in Relation To Its Properties and Utilization. International Symposium on Industrial Use of Bamboo, Beijing, China.
Morisco. 1999. Rekayasa Bambu. Nafiri Offset . Yogyakarta.
Morisco. 2008. Teknologi Bambu. Diktat kuliah Magister Teknik Bahan Bangunan Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan UGM. Pambudi, Ajar. 2003. Pengaruh
Pengawetan Bambu dengan
Minyak Solar terhadap Karakteristik Bambu (studi kasus perendaman dingin dengan
minyak solar pada jenis bambu petung). Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan UGM.
Prawirohatmodjo dan Sulthoni, 1988. Bamboo Preservation Project Phase II (Indonesia) Final Report (Vol I : Properties of Bamboo) . Fakultas Kehutanan UGM. Yogyakarta. Prayitno. 2008. Teknologi Kayu.
Diktat Kuliah Magister Teknik Bahan Bangunan Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan UGM. Tommy Y.Lo et al. 2008. Strength
Analysis of Bamboo by Microscopic Investigation of Bamboo Fibre. Construction and Building Materials 22:1532-1535. Wijaya, Florentinus Rendriarta. 2003. Pengaruh Pengawetan dengan Metode Perendaman dalam Larutan Prusi terhadap Karakteristik Bambu Ampel ( Bambusa vulgaris Schrad ). Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan UGM.
