KAJIAN OPTIMASI SAMBUNGAN PASAK
BAMBU LAMINASI PADA STRUKTUR
LAMINATED VENEER LUMBER (LVL)
YETVI ROSALITA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
PERNYATAAN MENGENAI
TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kajian Optimasi Sambungan Pasak Bambu Laminasi Pada Struktur Laminated Veneer Lumber (LVL) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Agustus 2009 Yetvi Rosalita NRP E251070041
ABSTRACT
YETVI ROSALITA. Study of Optimizing Laminated Bamboo Dowel
Connection on Laminated Veneer Lumber (LVL) Stucture). Under the direction of NARESWORO NUGROHO and BAMBANG SUBIYANTO.
In building structure design, connection is one of concerning matter that can’t be neglected. The objective of the research is to optimize the connection design on LVL structure using bamboo dowel as fastener. Type of bamboo used to make dowel were Sembilang (Dendrocalamus giganteus) and Betung (Dendrocalamus asper) with specific gravity more than 0,6. Sembilang and Betung have similar properties, more over the properties of bamboo dowel produced by both type of bamboo is the same. The best properties of LVL was LVL A which composed of rubber wood veneer and glued with PF adhesive. That LVL was utilized as structure component to be connected with the bamboo dowel. Connection design was utilizing the Mode III from Eurocode 5, which has the lowest value also indicate the most critical mode. From mathematical calculation, to substitute bolt with 10 mm of diameter, 4 bamboo dowels with 15 mm of diameter or 8 bamboo dowels with 10 mm of diameter are needed. Based on that calculation, number of dowel used in this research were 4, 6 and 8. Those calculation was proven by compression testing on proportional limit load (Pp)
point. Different strength was also observed in the case of multiple dowels versus single dowel. Dowels with diameter of 10 mm has 37-55% reduction value, and dowels with diameter of 15 mm has 17-46% reduction value campared to a single dowel. There were 45-75% increased of strength at yield load, Py poin,t than at
ultimate load, Pu point.
RINGKASAN
YETVI ROSALITA. Kajian Optimasi Sambungan Pasak Bambu Laminasi Pada
Struktur Laminated Veneer Lumber (LVL). Dibimbing oleh NARESWORO NUGROHO dan BAMBANG SUBIYANTO.
Kekuatan pada struktur bangunan merupakan hal yang tidak bisa diabaikan dalam perancangan suatu konstruksi. Simpul atau sambungan dalam struktur merupakan titik kritis yang mempengaruhi kekuatan. Sambungan pada umumnya menggunakan konektor paku atau baut, yang tentunya mempunyai kelebihan serta kekurangan. Fakta memperlihatkan bahwa bangunan kuno dengan konstruksi kayu yang menggunakan pasak sebagai konektor masih berdiri kokoh meski telah berusia puluhan tahun. Besi dan baja merupakan hasil tambang yang tidak terbarukan sehingga pasak berbahan hayati yang terbarukan dapat digunakan sebagai pilihan. Kayu keras dengan mutu tinggi keberadaannya semakin menurun sehingga dimungkinkan dicari alternatif bahan yang dapat menggantikan kayu sebagai bahan baku pasak. Beberapa jenis bambu mempunyai potensi sebagai pengganti kayu, meskipun tidak dipungkiri bambu mempunyai banyak kelemahan. Beberapa hasil penelitian menunjukkan adanya jenis bambu yang mempunyai potensi sebagai komponen bahan bangunan. Bambu Betung dan Sembilang dapat digunakan sebagai bahan baku konstruksi karena kekuatan cukup tinggi dan kuat tariknya dapat dipersaingkan dengan baja.
Selain memperhatikan alat sambungnya, maka material/bahan struktur yang disambung merupakan bagian dari kekuatan konstruksi yang tidak bisa diabaikan. Salah satu produk yang dapat menggantikan kayu berkekuatan tinggi sebagai struktur suatu konstruksi adalah Laminated Veneer Lumber (LVL). LVL dapat diproduksi dari kayu cepat tumbuh dengan diameter kecil serta kualitas yang rendah, tetapi dapat menghasilkan produk dengan kekuatan mekanis yang setara dengan kayu utuh. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan desain sambungan yang optimal pada struktur LVL yang menggunakan pasak bambu sebagai konektornya berdasarkan variasi diameter dan jumlah pasak dalam menahan gaya tekan.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah untuk pasak menggunankan bambu Sembilang (Dendrocalamus giganteus) dan bambu Betung (Dendrocalamus asper) yang mempunyai umur lebih dari 3 (tiga) tahun yang diambil dari koleksi tananam bambu Kebun Raya Bogor. Dinding batang bambu yang digunakan mempunyai berat jenis (BJ) diatas 0.6. Perekat yang digunakan untuk pembuatan pasak bambu laminasi adalah Polyurethan merek KOYO BOND dengan berat labur 280 g/m2 produksi PT. KOYOLEM INDONESIA, Gunung Putri Bogor. LVL yang digunakan merupakan hasil produksi komersial PT. Sumber Graha Sejahtera (SGS) dengan lokasi di Balaraja, Serang, Banten dengan tiga (3) komposisi yaitu LVL A mempunyai tebal ± 5 cm dan lebar ± 9 cm, disusun dari 17 vinir Karet dengan perekat PF, LVL B mempunyai tebal ± 5 cm dan lebar ± 9 cm, disusun dari 10 vinir Karet dan 12 vinir Sengon dengan perekat PF, LVL C mempunyai tebal ± 5 cm dan lebar ± 9 cm, disusun dari 17 vinir Karet dengan perekat MUF.
Hasil penelitian yang didapat adalah karakteristik bambu, karakteristik LVL, karakteristik pasak bambu laminasi, perhitungan desain sambungan serta hasil pengujian mekanik sambungan. Karakteristik bambu nilai BJ lebih besar dari
0.6 diperoleh pada setiap sebaran titik pengujian pada ± 6 lapisan atau ± 6 mm dari dinding bambu yang terluar baik bambu Betung maupun Sembilang. Sifat fisik dan mekanis bambu Betung dan Sembilang mempunyai kemiripan sehingga pada saat dijadikan produk komposit yaitu pasak bambu mempunyai propertis yang hampir sama. LVL yang mempunyai propertis terbaik adalah LVL A, yaitu yang disusun oleh venir kayu karet dengan perekat PF sehingga LVL A inilah yang dipilih dalam simulasi sambungan. Perencanaan sambungan dengan pendekatan Eurocode 5, dan model III mempunyai nilai paling rendah sehingga mengindikasikan model yang paling kritis. Hasil perthitungan menghasilkan n = 4 dan n = 8 untuk pasak diameter 15 mm dan 10 mm yang dapat mensubtitusi baut 10 mm. Sehingga jumlah pasak yang digunakan untuk variabel adalah 4, 6 dan 8. Hasil pendekatan matematis ini telah dibuktikan tren hasil pengujian tekan dengan memperhatikan titik Pp. Penambahan pasak dalam dalam sambungan telah
mereduksi kekuatannya pada saat pemakaian tunggal. Pasak dengan diameter 10 mm mempunyai nilai reduksi antara 37 – 55% , sedangkan reduksi untuk pasak diameter 15 berkisar antara 17 – 46%. Kekuatan yang diperoleh pada saat Py
© Hak cipta milik IPB, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebut sumber.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
KAJIAN OPTIMASI SAMBUNGAN PASAK
BAMBU LAMINASI PADA STRUKTUR
LAMINATED VENEER LUMBER (LVL)
YETVI ROSALITA
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Dan Teknologi Hasil Hutan
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Prof.(Emrt) Ir. Surjono Surjokusumo., MSF, PhD
Judul Tesis : KAJIAN OPTIMASI SAMBUNGAN PASAK BAMBU LAMINASI PADA STRUKTUR
LAMINATED VENEER LUMBER (LVL)
Nama : Yetvi Rosalita NRP : E251070041
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Naresworo Nugroho, MS Prof(R). Dr. Ir. Bambang Subiyanto, M.Agr
Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Ilmu Dan Teknologi Hasil Hutan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dede Hermawan, M.Sc Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan anugerah-Nya sehingga penelitian dan penulisan tesis ini dapat diselesaikan. Tesis ini berjudul “Kajian Optimasi Sambungan Pasak Bambu Laminasi Pada Struktur Laminated Veneer Lumber (LVL)” dapat diselesaikan antara lain berkat bantuan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Naresworo Nugroho, MS dan Bapak Prof (R). Dr. Ir. Bambang Subiyanto, M.Agr sebagai ketua dan anggota komisi pembimbing yang telah banyak membimbing, memberikan masukan dan saran yang terkait dengan penelitian ini, serta semangat guna terselesaikannya tesis ini. Bapak Prof.(Emrt) Ir. Surjono Surjokusumo., MSF, PhD sebagai penguji luar komisi dan Dr.Ir. Lina Karlinasari, S.Hut.M.Sc.F selaku moderator sidang tesis yang juga memberikan masukan dan saran demi kesempurnaan tesis ini.
2. PT. Sumber Graha Sejahtera (SGS) dan PT. KOYOLEM INDONESIA dimana telah membantu penyediaan LVL dan perekat Polyurethan yang digunakan pada penelitian ini. Pusat Litbang Permukiman(Puslitbangkim), Badan Litbang PU, Bandung, khususnya ditujukan kepada Ibu Dr. Ir Anita Firmati selaku Ka. Puslitbangkim dan sodara Dani Cahyadi serta staf Laboratorium Bahan Puslitbangkim yang telah memberikan batuan fasilitas pengujian mekanik sambungan. Kebun Raya Bogor, khususnya Bapak Jati beserta staff yang telah membantu penyediaan bambu.
3. Seluruh keluarga besar UPT BPP Biomaterial LIPI atas dukungan, khususnya Team Workshop, Teguh Darmawan, Bang Jayadi, Pak Saefulloh, Ismadi, Ismail, Pak Sapri, Pak Endis, Bang Manto, Fazar, yang memberikan bantuan selama penulis melaksanakan penelitian. Rekan-rekan di Laboratorium Konstruksi yang telah memberikan semangat.
4. Antech’07, terima kasih atas kebersamaan, dorongan dan bantuannya selama perkuliahan, penelitian dan penyelesaian tesis ini. Serta seluruh sahabat penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu atas semangat dan doanya. 5. Ibu Indah Sulistyawati dan Bapak Sucahyo yang telah menyediakan waktu
serta pemikirannya guna berdiskusi dengan penulis tentang hal yang terkait dengan penelitian penulis demi terselesaikannya tesis ini.
6. Ayahanda H. Sunarto Sapto Admodjo, Ibunda Hj. Soedarmiati, Ibu Mertua Hj. Sutriatin, terima kasih setulus hati penulis ucapkan atas segenap dukungan baik moril dan spiritual, doa yang tiada putusnya. Seluruh kakak-kakak, ponakan-ponakan atas segala dukungan, doa dan kasih sayangnya.
7. Suami Finisha Sistin Hardanto, ananda Khansa dan Radith tercinta, terima kasih atas doa, kasih sayang, pengorbanan dan dukungannya selama penulis menjalani studi dan melaksanakan penelitian. Keberadaan mereka merupakan anugerah terindah serta pemberi semangat terbesar dalam kehidupan penulis.
Dengan segala kerendahan hati, penulis mohon maaf atas segala kekurangan yang terdapat dalam tesis ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2009
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Nganjuk pada tanggal 14 Oktober 1973, dari pasangan yang berbahagia ayahanda H. Sunarto Sapto Admodjo dan Ibunda Hj. Soedarmiati. Penulis adalah anak kelima dari lima bersaudara. Penulis menempuh pendidikan sarjana sejak tahun 1991 di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Nasional Malang dan lulus pada tanggal 14 September 1996.
Setelah menyelesaikan pendidikan sarjana, penulis telah berkesempatan mempunyai beberapa pengalaman bekerja yaitu sebagai staff Unit Pelaksana Proyek IPB tahun 1996-1997, sebagai Dosen Tidak Tetap, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pakuan tahun 1996 – 2001, sebagai staff Research and Development PT Jaya Konstruksi tahun 1997 – 1998, sebagai staff peneliti Pusat Standar Dan Sistem Mutu LIPI tahun 1998 – 2003, dan yang terakhir sebagai staff peneliti UPT BPP Biomaterial LIPI mulai tahun 2003 – Sekarang. Sejak tahun 2003 penulis berkesempatan bergabung menjadi anggota Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia (MAPEKI).
Pada tanggal 14 Oktober 2001 penulis menikah dengan Finisha Sistin Hardanto dan telah dikarunia satu putri dengan nama Kynthia Khansa Assyafi, 7 tahun dan satu putra dengan nama Radithya Rizqulloh Assyafi, 5 tahun.
xi
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ………... xiii
DAFTAR GAMBAR ………. x iv DAFTAR LAMPIRAN ………. xvii
PENDAHULUAN Latar Belakang ……….… 1 Perumusan Masalah ……….……… 4 Kerangka Pemikiran ……….……… 4 Tujuan Penelitian ……….………... 5 Manfaat Penelitian ……….………..…………. 5 Hipotesis ……….……….. 6 TINJAUAN PUSTAKA Struktur Sambungan ………..……….…...…... 7 Risalah Bambu ………..………..…………. 8
Bambu Betung (Dendrocalamus asper (Schultes f.) Backer ex Heyne) ……….………..………... 14
Bambu Sembilang (Dendrocalamus giganteus Wallich ex Munro) ……….. 16
Laminated Veneer Lumber (LVL) ………..………. 18
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu ………..………... 21
Bahan dan Alat ……… 21
Metodologi Penelitian ………..…... 22
Persiapan bahan ………....……... 22
Pengujian sifat fisik mekanik bahan ………..……… 22
Pembuatan pasak bambu ………..………. 29
Pengujian pasak bambu ……… 30
Perencanaan desain sambungan .……… 32
Pengujian mekanik sambungan ……… 34
Analisis Statistika ………. 34
xii
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bambu ……….... 38
Kadar Air (KA) dan Berat Jenis (BJ) ……….. 38
Modulus of Elasticity (MOE) dan Modulus of Rupture (MOR) 42
Struktur Anatomi ……… 46
Karakteristik LVL ……… 49
Kadar Air (KA) dan Kerapatan ……….……… 49
Delaminasi ………. 50
Geser Horisontal ……… 51
Modulus of Rupture (MOR) ……….. 52
Modulus of Elasticity (MOE) ……… 54
Emisi Formaldehide ……….. 56
Karakteristik Pasak Bambu Laminasi .……… 57
Kadar Air (KA) dan Kerapatan ……….……… 57
Modulus of Elasticity (MOE) dan Modulus of Rupture (MOR) 59 Kembang Susut ……….. 61
Perhitungan Desain Sambungan ………. 63
Pengujian Sambungan Pasak Bambu ………. 64
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ………. 72
Saran ………... 72
DAFTAR PUSTAKA ………..……… 74
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Nilai rata-rata berat jenis (BJ) dan kadar air (KA) bambu ………… 38 2. Jumlah ikatan vaskuler pada setiap lokasi pengujian ……….. 39 3. Dimensi serat pda bambu Betung dan Sembilang ……..………. 47 4. Nilai kadar air dan kerapatan dari 3 jenis LVL ………... 49 5. Syarat mutu produk-produk kayu lapis, papan partikel, papan serat,
dan LVL ……….. 56 6. Nilai Pvalue dari sidik ragam ANOVA untuk pengujian KA dan
kerapatan ……….. 59 7. Nilai Pvalue dari sidik ragam ANOVA untuk pengujian MOE dan
MOR …..……….. 61 8. Nilai Pvalue dari sidik ragam ANOVA untuk pengujian kembang dan
susut ………. 62 9. Hasil pengujian embedding Strength dan Bending 4 Point loading … 63 10. Hasil perhitungan empat model kerusakan ……….. 63 11. Nilai Pvalue dari sidik ragam dengan ANOVA pengujian tekan sambungan
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1. Diagram tegangan regangan bambu baja (Morisco 1999) ……….…. 3 2. Tunas/rebung dari bambu Betung ((Dendrocalamus asper (Schultes
f.) Backer ex Heyne) (kiri) dan ujung-ujung akar yang masih muda (kanan) ………... 15 3. Satu rumpun bambu Betung ((Dendrocalamus asper (Schultes f.) Backer
ex Heyne) dengan usia lebih dari 10 tahun ……….. 15
4. Pertunasan Bambu Sembilang(Dendrocalamus giganteus Wallich ex Munro) (kiri) dan rumpun yang sudah dewasa (kanan) ……… 18 5. Pembebanan pengujian MOR dan MOE ... 24 6. Posisi benda uji LVL Tegak (kanan) dan benda uji Datar (kiri) ….. 26 7. Pengujian MOR dan MOE dengan dua titik pembebanan ... 27 8. a. Botol WKI; b.Shaking Water bath ………. 28 9 . Lembaran papan laminasi bambu, yang terdiri dari 4 lapis vinir
bambu dengan tebal masing-masing 3 mm (untuk pasak 10 mm) ... 29 10. Pemotongan laminasi bambu sejajar serat dengan lebar 15-18 mm .. 30 11. Pembubutan pasak sesuai diameter dan dipotong sesuai kebutuhan ... 30 12. Pengujian yield moment dengan dua titik pembebanan ………. 31 13. Pengujian Embedding strength ……….... 32 14. Model (mode) kerusakan pada sambungan tipe pasak/baut pada dua
dinding geser ……….. 32 15. Pengujian tekan sambungan dengan UTM dan data logger ………… 34 16 Diagram sebaran proporsi ikatan vaskuler (dalam%) ……….... 38 17. Diagram sebaran BJ bambu Betung setiap lapisan dalam satu batang 40 18. Diagram sebaran BJ bambu Sembilang setiap lapisan dalam satu
xv
19. Diagram sebaran MOE bambu Betung setiap lapisan dalam satu
batang ………... 43
20. Diagram sebaran MOE bambu Sembilang setiap lapisan dalam satu batang ……….. 43
21. Diagram hubungan MOR dan MOE pada bambu Betung …... 44
22. Diagram hubungan MOR dan MOE pada bambu Sembilang ... 44
23. Diagram hubungan BJ dan MOR pada bambu Betung …... 45
24. Diagram hubungan BJ dan MOR pada bambu Sembilang ... 45
25. Sebaran MR pada bambu Betung dan Sembilang dengan BJ lebih besar dari 0,5 ………... 46
26. Anatomi bambu Betung dan Sembilang pada bagian atas ………… 48
27. Anatomi bambu Betung dan Sembilang pada bagian tengah ……… 48
28. Anatomi bambu Betung dan Sembilang pada bagian bawah ..……… 48
29. Histogram pengujian delaminasi pada 3 jenis LVL ……… 51
30. Histogram pengujian geser horizontal pada 3 jenis LVL ……… 51
31. Histogram pengujian MOR pada 3 jenis LVL ……… 53
32. Histogram pengujian MOE pada 3 jenis LVL ………….……… 54
33. Pola kerusakan pada pengujia bending dari 3 jenis LVL ……… 55
34. Hasil pengujian kadar air pasak bambu ………... 58
35. Hasil pengujian kerapatan pasak bambu ………. 58
36. Hasil pengujian MOR pasak bambu ……….………... 59
37. Hasil pengujian MOE pasak bambu ……….... 60
xvi
39. Desain sambungan ………... 64 40. Klasifikasi pola hasil pengujian tekan sambungan ……….. 65 41. Hasil pengujian tekan sambungan dalam pengamatan tiga titik
pembebanan ………. 66 42. Grafik hubungan defleksi/sesaran terhadap beban, ada pengujian
tekan sambungan ………. 67 43 Pola kerusakan pasak bambu laminasi pada saat pengujian bending .. 69 44 Pola kerusakan pasak bambu laminasi pada saat pengujian
Embedding Strength ……… . 70 45 Pola kerusakan pasak bambu laminasi pada saat pengujian tekan
sambungan ………... 71
