REKAYASA BAMBU
Oleh:
I Gusti Lanang Bagus Eratodi
PENERBIT
UNIVERSITAS PENDIDIKAN NASIONAL
DENPASAR BALI
Penulis
Dr. I Gusti Lanang Bagus Eratodi, S.T., M.T.
ISBN: 978-602-9000-11-5
Desain Sampul dan Tata Letak I Gusti Bagus Yuda Swastika, S.H.
Penerbit
Universitas Pendidikan Nasional
Jl. Bedugul No. 39, Sidakarya Denpasar Bali
Cetakan Pertama, 2017 Edisi Pertama
iv + 211 Halaman, 15 x 23 cm Ketebalan: 1 cm
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun tanpa ijin tertulis dari penerbit
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Mahaesa sehingga Buku Struktur dan Rekayasa Bambu ini dapat terwujud. Dalam kehidupan masyarakat di Indonesia, bambu memegang peranan sangat penting.
Bahan bambu dikenal oleh masyarakat memiliki sifat-sifat yang baik untuk dimanfaatkan, antara lain batangnya kuat, ulet, lurus, rata, keras, mudah dibelah, mudah dibentuk dan mudah dikerjakan serta ringan sehingga mudah diangkut. Selain itu bambu juga relatif murah dibandingkan dengan bahan bangunan lain karena banyak ditemukan di sekitar pemukiman pedesaan. Bambu menjadi tanaman serbaguna bagi masyarakat pedesaan. Bambu telah sejak lama dikenal sebagai bahan multi-fungsi, yang salah satunya sebagai bahan bangunan. Pemrosesan bambu sebagai bahan bangunan juga telah dipahami oleh masyarakat pengguna bambu secara tradisional, terutama pemilihan jenis bambu, masa penebangan bambu, proses pengawetan bambu, proses pengeringan dan rekayasa bambu sebagai bahan bangunan unggulan.
Buku ini disusun sebagai bahan informasi global tentang bambu yang terdiri dari 7 (tujuh), dimulai dari anatomi bambu, sifat fisika bambu, sifat mekanika bambu, sifat pengawetan bambu, sifat kimia bambu, kemunduran bambu dan modifikasi bambu.
Akhirnya, ucapan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya disampaikan kepada semua pihak yang telah berkontribusi penyusunan buku ini sehingga dapat bermanfaat bagi umat manusia, terutama menggugah para ilmuwan untuk menjadikan bambu bagian integral dari gerakan untuk maju bersama bambu dan selaras dengan semangat pelestarian hutan. Harapannya melalui buku ini, informasi tentang bambu dan rekayasa bambu dapat diketahui masyarakat umum dan sebagai daya dorong masyarakat memanfaatkan bambu lebih lanjut.
Denpasar, 06 Januari 2017 Penulis,
SAMPUL i
HALAMAN JUDUL ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR TABEL viii
BAB I ANATOMI BAMBU 1
I. Parameter Penentu Sifat Anatomi Bambu 7 II. Beberapa penelitian terkait Anatomi Bambu 8 III. Variasi Sifat Anatomi Bambu Ampel, Ori dan
Wulung dalam Arah Longitudinal 11
BAB II SIFAT FISIKA BAMBU 13
I. Kadar Air (Moisture Content) 15
II. Berat Jenis (Specific Gravity= SG) dan
Kerapatan (Density) 17
III. Kembang susut (Shrinkage and Swelling) 18 IV. Hasil-hasil penelitian tentang sifat Fisika
Bambu 20
BAB III SIFAT MEKANIKA BAMBU 25
I. Kuat tekan 25
II. Kuat tarik 27
III. Kuat geser sejajar serat 29
IV. Modulus lentur (Modulus of Rupture (MOR)) 31 V. Modulus elastisitas (Modulus of Elasticity
(MOE)) 33
BAB IV SIFAT PENGAWETAN BAMBU 36
I. Pengawetan Bambu 36
II. Proses Pengawetan Bambu 39
III. Pengolahan Bambu 46
BAB V SIFAT KIMIA BAMBU 57
I. Sifat Kimia Umum 57
II. Pengujian Kandungan Kimia Bambu 59
III. Intisari Kimia Bambu 74
BAB VI KEMUNDURAN BAMBU 76
I. Penguraian Dinding Sel 76
II. Penurunan Kualitas Dinding Sel 76
III. Penelitian terkait dengan kemunduran Bambu 79
IV. Intisari Kemunduran Bambu 86
BAB VII REKAYASA BAMBU 88
I. Definisi Rekayasa Bambu 88
II. Rekayasa Stabilisasi Warna 89
VI. Arang 95
VII. Pulp 97
BAB VIII BAMBU LAMINASI 100
I. Definisi Bambu Laminasi 100
II. Teknik Perekatan 102
III. Rekayasa Bambu Laminasi 104
DAFTAR PUSTAKA 127
1.1. Jenis Bambu di Indonesia 3 1.2. Komponen Anatomi Bambu Menurut Tempat Tumbuh 10 1.3. Hasil rata-rata prosentase Parenkim (%) pada 3 jenis
bambu dan 3 posisi contoh uji dalam batang 11 1.4. Hasil rata-rata prosentase Massa Serat (%) pada 3 jenis
bambu dan 3 posisi contoh uji dalam batang.. 11 1.5. Hasil rata-rata Panjang Serat (mikron) pada 3 jenis bambu
dan 3 posisi contoh uji dalam batang 12
1.6. Kandungan tepung (%) pada 6 jenis bambu 12 2.1. Nilai sifat fisika dan mekanika bambu ater, bitung dan
andong 21
2.2. Sifat Fisika Bambu pada Umur 3-5 tahun menurut tempat
tumbuhnya 21
2.3. Nilai Kadar Air (%) berdasarkan usia dan posisi 21 2.4. Kadar air bambu menurut umur dan tempat tumbuh 22
2.5. Sifat fisika bambu laminasi 22
2.6. Kembang susut bambu menurut spesies dan posisi batang 22 2.7. Kadar air, berat jenis bambu dalam kondisi basah 23 2.8. Sifat fisika dari berbagai jenis dan kondisi bambu 23 3.1. Kuat Tekan rata-rata bambu bulat pada berbagai posisi 26 3.2. Kuat tarik bambu tanpa buku kering oven 28
3.3. Kuat tarik bambu kering oven 28
3.4. Kuat Tarik Rata-rata Bambu pada berbagai posisi 29
3.5. Tegangan Batas Lentur Bambu 32
3.6. Modulus Elastisitas Lentur Bambu 33
3.7. Hasil pengujian 3 spesies bambu, Gigantochloa apus Kurz, Gigantochloa Verticillata Munro, dan
Dendrocalamus asper Backer (Siopongco dan Munandar) 34 3.8. Sifat Mekanika bambu hitam dan bambu apus 34
3.9. Kuat batas dan tegangan ijin bambu 35
3.10. Sifat mekanik bambu berdasarkan kondisi ketinggian
tempat tumbuh bambu 35
4.1. Bubuk yang ditemukan pada bambu 45
4.2. Penyebaran jenis bubuk pada bambu 46
4.3. Penetrasi persenyawaan bor pada dua belas jenis bambu 47 4.4. Penetrasi Wolmanit CB pada dua belas jenis bambu 48 4.5. Nilai penetrasi dan retensi bahan pengawet Formula 7
pada tiga jenis bambu 49
4.6. Penembusan bahan pengawet pada bambu yang direndam
secara vertikal 50
5.2. Analisis kimia menurut standard ASTM 60
5.3. Komposisi kimia dari bambu 65
5.4. Analisis kimia 10 jenis bambu 75
6.1. Pengkodean Uji panel 81
6.2. Kondisi iklim di PUSPIPTEK Serpong-Tangerang dari
Juni 2001 sampai Mei 2002 83
6.3. Kerapatan dari panel zephyr bambu pada kondisi outdoor 83 6.4. Ketebalan dari panel zephyr bambu pada kondisi outdoor 83 7.1. Data derajat putih dan keteguhan tarik bambu tali
(Gigantochloa apus) yang telah diputihkan 90 7.2. Beberapa sifat fisik dan mekanik bambu lapis 91 7.3. Sifat fisik dan mekanik bambu lapis 92 7.4. Nilai sifat fisik dan mekanik bambu lamina 93 7.5. Berat jenis dan rendemen destilasi kering 4 jenis bambu 95
7.6. Sifat arang bambu 96
7.7. Sifat arang aktif bambu andong dan bambu betung 97 8.1. Kekuatan tekan dan modolus elastisitas tekan sejajar serat 105 8.2. Pengaruh lebar lamina pada kekuatan balok bambu
laminasi 105
8.3. Pengaruh lebar lamina pada MOE dan MOR 106 8.4. Pengaruh susunan lamina pada kekuatan papan bambu
laminasi 106
8.5. Kekuatan papan laminasi bambu Petung 107 8.6. Pengaruh umur bambu pada kekuatan lentur balok bambu
laminasi 108
8.7. Pengaruh umur bambu pada kekuatan geser balok bambu
laminasi 108
8.8. Kekuatan dan kekakuan balok uji 109
8.9. Tekanan kempa dan kekuatan geser balok laminasi bambu
Petung 110
8.10. Tekanan kempa dan kekuatan geser balok laminasi bambu
Ampel 110
1.1. Kelompok tunas bambu berdasarkan pertumbuhan 2 1.2. Kelompok bambu berdasarkan pertumbuhan 2
1.3. Sel bambu 4
1.4. Ilustrasi morfologi nodia 5
1.5. Potongan internode batang bambu (Cross sectional view) 5 1.6. Cross section batang bambu (magnifikasi 10x) 5 1.7. Potongan Longitudinal Bambu yang menampilkan
Anatominya 6
1.8. Susunan parenkim bambu pada bagian dalam bambu,
skala 55µm.. 6
1.9. Susunan serat bambu 6
2.1. Distribusi serat beraneka ragam ukuran pada irisan bambu
(arah tangensial) 16
2.2. Penurunan kadar air bambu menyebabkan bambu
menyusut dan melengkung (swelling) 19
2.3. Keluar-masuknya air terikat pada dinding sel berakibat
terjadinya kembang-susut 19
2.4. Makroskopik batang bambu, tampak arah longitudinal (A), bambu terbelah (B) dan tampilan arah tangensial
serta radial (C) 19
3.1. Uji Tekan Bambu 26
3.2. Hasil Uji Tekan Bambu 27
3.3. Pengujian kuat tarik sejajar serat 27
3.4. Hasil Uji Tarik Bambu 28
3.5. Hasil Uji Tarik Bambu Ori, Bambu Petung dan Baja 29
3.6. Uji Geser Bambu 30
3.7. Hasil Uji Geser Bambu 31
3.8. Uji Lentur (Bending) Batang Bambu 32
3.9. Hasil Uji Lentur Bambu 32
4.1. Proses pengawetan bambu tradisonal bambu dengan
perendaman 37
4.2. Sistem pengawetan Boucheri 38
4.3. Sistem pengawetan Boucheri-Morisco 38
4.4. Pengawetan bambu metode boucheri 51
4.5. Metode pengeringan bambu dengan cara pengasapan 54 5.1. Kandungan ekstraktif bambu pada usia dan lokasi berbeda 65 5.2. Kandungan ekstraktif alcohol-toluene dari bambu usia
tiga tahun dengan lapis horizontal yang berbeda 66 5.3. Kandungan ekstraktif air panas dari bambu pada usia dan
ketinggian lokasi berbeda 67
yang berbeda 68 5.6. Kandungan holocellulose pada bambu usia 3 tahun dari
lapis horizontal yang berbeda 69
5.7. Kandungan Alpha-cellulose dari bambu pada usia dan
tinggi yang berbeda 70
5.8. Kandungan Alpha-cellulose pada bambu usia 3 tahun
darilapis horizontal yang berbeda 70
5.9. Kandungan Klason Lignin dari bambu pada usia dan
tinggi yang berbeda 71
5.10. Kandungan Klason lignin pada bambu usia 3 tahun dari
lapis horizontal yang berbeda 72
5.11. Kandungan Abu dari bambu pada usia dan tinggi yang
berbeda 73
5.12. Kandungan Abu pada bambu usia 3 tahun dari lapis
horizontal yang berbeda 73
6.1. Kehilangan berat dari panel zephyr bambu pada kondisi
outdoor 86
6.2. MOR dari panel zephyr bambu pada kondisi outdoor 86 8.1. Sistem perekatan dengan lima gaya perekatan 104
8.2. Penampang melintang balok uji 104
8.3. Penampang Benda uji tekan sejajar serat 111 8.4. Penampang lamina bilah bambu dengan lubang-lubang
sistem pola incising 116
8.5. Distribusi tegangan kondisi seimbang 118 8.6. Uji balok komposit beton bertulang-bambu laminasi 118 8.7. Geometri model numerikal sambungan balok-kolom
struktur bambu laminasi 121
8.8. Konektor pelat baja 122
8.9. Sambungan dengan pelat konektor disisipkan pada balok 122 8.10. Proses uji siklik sambungan balok-kolom struktur bambu
laminasi dengan konektor pelat baja dikarter 125 8.11. Hubungan tahanan momen-rotasi join sambungan hasil
ekperimen 126
BAB I
ANATOMI BAMBU
Bambu di dunia tercatat tumbuh dilebih dari 75 negara dan terdapat 1250 spesies bambu, selanjutnya kuantitas bambu yang ada di Asia Selatan dan Asia Tenggara kira-kira 80% dari keseluruhan bambu yang ada di dunia. Genus Bambusa mempunyai jumlah spesies paling banyak, terutama tersebar di daerah tropis, termasuk Indonesia. Bambu yang bergerombol dalam rumpun pada dasarnya termasuk tanaman hutan. Bambu yang tumbuh menjalar pertumbuhannya cenderung merajarela ke segala arah untuk menguasai lahan yang ada. (Sharma, 1987 dan Uchimura, 1980). Bambu mempunyai keunggulan sebagai bahan multi fungsi, tanaman cepat tumbuh (3 - 5 tahun), dan mempunyai sifat kuat tarik yang hampir mendekati baja. Rittirong dan Elnieri (2007), memaparkan penggunaan bambu yang dibagi dalam bambu tradisional (konvensional) dan bambu rekayasa (mengalami proses manufaktur). Bambu berdasarkan pertumbuhannya, dapat dibedakan dalam dua kelompok besar, yaitu bambu simpodial dan bambu monopodial (Morisco, 2005). Bambu simpodial tumbuh dalam bentuk rumpun, setiap rhizome hanya akan menghasilkan satu batang bambu, bambu muda tumbuh mengelilingi bambu yang tua. Bambu simpodial tumbuh di daerah tropis dan subtropis, sehingga hanya jenis ini saja yang dapat dijumpai di Indonesia.
Bambu monopodial berkembang dengan rhizome yang menerobos ke berbagai arah di bawah tanah dan muncul ke permukaan tanah sebagai tegakan bambu yang individual. Batang bambu terdiri atas dua bagian yaitu:
a. Nodia (ruas/buku bambu)
Nodia adalah bagian terlemah terhadap gaya tarik sejajar sumbu batang dari bambu, karena pada nodia sebagain serat bambu berbelok. Serat yang berbelok ini sebagian menuju sumbu batang, sedang sebagian lain menjauhi sumbu batang, sehingga pada nodia arah gaya tidak lagi sejajar semua serat (Morisco 1999). Secara umun nodia mempunyai kapasitas memikul
bahan yang tidak efektif baik dari segi kekuatan ataupun deformasi. Meskipun demikian adanya nodia pada batang bambu mencegah adanya tekuk lokal yang sangat penting dalam perancangan bambu sebagai elemen tekan (kolom).
b. Internodia (antar ruas)
Internodia adalah daerah antar nodia, semua sel yang terdapat pada internodia mengarah pada sumbu aksial, sedang pada nodia mengarah pada sumbu transversal. Tiap-tiap jenis bambu mempunyai jarak internodia yang berbeda-beda. Bagian internodia adalah bagian yang paling kuat dari bambu, sehingga mempunyai kapasitas memikul bahan yang efektif.
a b
Gambar 1.1. Kelompok tunas bambu berdasarkan pertumbuhan:
a. Simpodial; b. Monopodial
a b
Gambar 1.2. Kelompok bambu berdasarkan pertumbuhan:
a. Bambu Simpodial; b. Bambu Monopodial
Menurut Krisdianto, dkk. (2005) tanaman bambu di Indonesia merupakan tanaman bambu simpodial, dengan batang-batang yang cenderung mengumpul didalam rumpun karena percabangan rhizomnya di dalam tanah. Batang bambu yang lebih tua berada di tengah rumpun, sehingga kurang menguntungkan dalam proses penebangannya. Di Indonesia terdapat lebih dari 13 spesies bambu yang biasa digunakan masyarakat untuk struktur bangunan, seperti yang tercantum pada Tabel 1.1. berikut:
Tabel 1.1. Jenis Bambu di Indonesia (Krisdianto dkk, 2005)
Nama Ilmiah Nama Lokal
Bambusa Spinosa Bluemeana Bambu duri, bambu gesing, bambu greng, haur cucuk, pring greng Bambusa Bambos Cruce Bambu duri, pring ori
Bambusa Multiplex Raeusech Awi krisik, bambu cina, pring gendani, pring cendani, bambu pagar
Bambusa Vulgaris Schrad Bambu tutul, jajang gading, awi koneng
Dendrocalamus Asper (Schult, F) Black ex Heyne
Awi betung, bambu petung, deling peting, jajang betung, pring petung Gigantochloa Verticillite (Willa)
Munro
Andong gombong, awi gombong,awi hideung, bambu hitam, pring wulung, pereng sorat
Gigantochloa Nigrociliata (Bues) Kurz
Bambu lengka tali, awi tela, bambu lengka
Gigantochloa Apus Awi tali, bambu tali, deling apus, pring tali, pring apus
Gigantochloa Hasskarlina (kurz) Back ex Heyne
Awi lengka tali, awi tela Phyllostachuhys Aurea Pring unceu, bambu cina Schizostashyum Blumei Nees Awi bunar, awi tamiyang, pring
wuluh, buluh sumpitan Schizostashyum Zollingeri (Steud)
Kurz
Bambu perling, awi cakeutreauk Schizostachy Branchycladium Kurz Awi bulu
Strukur anatomi batang bambu ditentukan oleh bentuk, ukuran, susunan dan jumlah berkas pengangkutan. Jumlah berkas pengangkutan lebih banyak pada bagian luar dari pada bagian dalam. Bagian luar berbentuk bulat telur dan kecil, sedangkan pada bagian dalam berbentuk bulat dan besar. Semakin sedikit ke arah ujung batang semakin rapat (Liese, 2000).
Penelitian Feng (2014), susunan sel bambu seperti tampak pada Gambar 1.1. Anatomi struktur batang bambu menentukan karakteristiknya. Bambu-bambu bersifat seperti rumput-rumputan yang tinggi dan tidak seperti pohon-pohon, pertumbuhannya hanya tunggal tanpa pertumbuhan sekunder. Parenkim dan sel penghubung lebih banyak ditemukan pada bagian dalam dari kolom, sedangkan serat lebih banyak ditemukan pada bagian luar.
Susunan serat pada ruas penghubung antar buku memiliki kecenderungan bertambah besar dari bawah ke atas sementara parenkimnya berkurang.
Gambar 1.3. Sel bambu (Osorio dkk, 2010).
Batang bambu terdiri atas sekitar 50% parenkim, 40% serat dan 10% sel penghubung (pembuluh dan sieve tubes), Dransfield dan Widjaja (1995). Parenkim dan sel penghubung lebih banyak ditemukan pada bagian dalam dari batang, sedangkan serat lebih banyak ditemukan pada bagian luar. Sedangkan susunan serat pada ruas penghubung antar buku memiliki kecenderungan bertambah besar dari bawah ke atas sementara parenkimnya berkurang.
Penelitian struktur anatomi dari ruas/nodia bambu telah dilakukan oleh Ota dan Sugi (1953), Grosser dan Liese (1971), Zee (1974), Hsiung dkk. (1980), dan Younus-Uzzaman (1990). Liese,(1997),
melakukan penelitian struktur nodia bambu monopodial dan sympodial. Struktur nodal berpengaruh pada pergerakan cairan selama pengeringan dan pengawetan, dan mempengaruhi beberapa sifat fisik dan mekanika batang bambu. Simpul dari batang bambu terdiri dari upper edge of diaphragm, ridge nodal, diafragma, sheath scar, ektra-node (Gambar 1.2). Serat dan sel parenkim di daerah nodal granulae sering mengandung pati (Gambar 1.3).
Gambar 1.4. Ilustrasi morfologi nodia (Ding dkk, 1997).
Gambar 1.5. Potongan internode batang bambu (Cross sectional view)
Gambar 1.6. Cross section batang bambu (magnifikasi 10x)
Gambar 1.7. Potongan Longitudinal Bambu yang menampilkan Anatominya
Gambar 1.8. Susunan parenkim bambu pada bagian dalam bambu, skala 55µm.
Gambar 1.9. Susunan serat bambu
L1 – L4 = Lapisan papan (broad layers);
N1 – N3 = Lapisan sempit (narrow layers);
O = Lapisan terluar dari dinding kedua (outermost layer of the second wall);
P = Dinding primer (primary wall) .
Sumber: Wai , Li dkk 1995
I. Parameter Penentu Sifat Anatomi Bambu
Dalam penelitian tentang parameter penentu sifat-sifat anatomi bambu, meliputi kerapatan berkas pengangkutan proporsi sel: pembuluh, parenkim, massa serat dan dimensi serat.
Pengambilan contoh benda uji dilakukan dengan memotong setiap bagian bambu secara longitudinal.
Pembuatan preparat untuk mengukur kerapatan berkas pengangkutan dan proporsi masing-masing sel penyusun batang bambu dilakukan dengan mengiris bagian internodia beberapa penampang melintang dengan ketebalan 20 mikron. Pengirisan dengan mikrotom. Preparat yang dihasilkan dipotret dengan foto- mikroskop pada pembesaran 32 kali. Pemotretan dilakukan di dalam medan penglihatan dalam mikroskop dan diarahkan pada posisi dalam, posisi tengah, dan posisi luar dari ketebalan bambu.
Foto yang dihasilkan diukur dimensi panjang dan lebarnya, kemudian digunakan untuk memisahkan bagian foto yang berisi jaringan bambu dari bagian foto yang tidak berisi jaringan bambu.
Bagian foto yang berisi jaringan batang bambu ditimbang dan dihitung jumlah berkas pengangkutan. Bagian foto yang berisi gambar jaringan batang bambu kemudian digunting-gunting lagi mengikuti garis-garis batas kelompok masing-masing unsur penyusun struktur anatomi bambu untuk memisahkan satu unsur dengan terhadap unsur yang lainnya. Setiap bagian foto yang bergambar kelompok unsur penyusun anatomi itu kemudian ditimbang.
Kerapatan berkas pengangkutan ditentukan dengan persamaan:
2
1 m A
BPJbp (1)
dimana:
BP = kerapatan berkas pengangkutan dalam satuan/cm2;
Jbp = jumlah unit-unit berkas pengangkutan yang tergambar struktur anatomi bambu (cm2);
m = perbesaran yang diberlakukan pada foto-mikroskop.
Proporsi masing-masing unsur penyusun struktur anatomi bambu ditentukan dengan persamaan:
Prop 100%
Wsa
Wpo (2)
dimana:
Prop = proporsi atau prosentase unsur tertentu penyusun struktur anatomi batang bambu (%);
Wpo = berat foto yang bergambar unsur tertentu penyusun strukutr anatomi yang bersangkutan (gram);
Wsa = berat seluruh format foto yang bergambar struktur anatomi bambu;
Panjang serat bambu ditentukan berdasarkan diri pada metode maserasi dan pengukuran yang diterapkan oleh Forest Product Laboratory. Maserasi dilakukan dengan memasukkan serpih bambu berukuran 2 x 2 x 40 mm ke dalam tabung reaksi tertutup berisi campuran antara CH3COOH dan H2O2 dengan perbandingan 1:20, kemudian tabung itu direbus dalam refluks kondensor selama 4 jam. Hasil maserasi dicuci hingga masing-masing serat bambu saling terpisahkan. Serat bambu diwarnai dengan safranin. Setelah dibiarkan selama 24 jam, serat bambu dipindahkan dengan bantuan pipet ke atas gelas preparat, serat dipisah-pisahkan dengan bantuan jarum dan ditutup dengan gelas penutup. Panjang serat diukur dengan menggunakan kurvimeter dan pengukuran dilakukan dibawah fibroskop yang telah diketahui besarannya. Setiap preparat diukur 200 buah serat.
II. Beberapa Penelitian Terkait Anatomi Bambu
A. Komponen Kimia dan Anatomi Tiga Jenis Bambu (Chemical Component and Anatomical Features of Three Species of Bambu)
E. Manuhuwa dan M. Loiwatu meneliti pada 3 lokasi (Buria, Morekao, Tala), terhadap 3 jenis bambu (Dendrocalamus asper, Schizostachyium brachycladum, Schyzotachium lima), dan 3 posisi dalam batang (pangkal, tengah dan ujung). Tujuan penelitian
adalah untuk mengukur komponen kimia dan anatomi 3 jenis bambu (Dendrocalamus asper, Schizostachyium brachycladum, Schyzotachium lima) asal 3 kecamatan Seram bagian barat (Taniwel, Piru, Kairatu), dan 3 bagian batang (pangkal, tengah dan ujung). Percobaan faktorial dalam rancangan petak terpisah digunakan dalam penelitian dengan 3 ulangan.
Hasil penelitian menunjukkan pengaruh signifikan lokasi terhadap kadar lignin, diameter sel serat dan rongga sel serat dan proporsi sel parensim; jenis bambu terhadap panjang dan diameter sel serat; posisi dalam batang terhadap kadar ekstraktif larut air dingin, ekstraktif larut alkohol benzen, panjang dan diameter sel serat, dan diameter sel serat. Ekstraktif larut air dingin berkisar 3,10-3,79%; larut air panas 5,43-6,23%; larut alkohol benzen 3,37%-4,10%; alfa selulosa 44,22%-46,94%; holoselulosa 71,97%- 75,57%; lignin 26,00%-27,37%; panjang sel serat 3,40mm- 3,96mm; diameter sel serat 4,34mikron-4,91mikron; diameter rongga sel serat 2,74mikron-3,23mikron; tebal dinding sel serat 0,76mikron-0,91mikron proporsi sel parensim 51,95%-56,85%;
proporsi sel serat 27,81%-62,66%; dan proporsi sel pori 12,39%- 14,60%.
Komponen anatomi mengacu pada Pedoman LPHH (Silitonga dkk, 1972) dan metode Kaakinen dkk (2004) serta Nugroho dkk (2005) untuk pengukuran dimensi serat dan proporsi sel. Rumus untuk menghitung 100 serat pendahuluan menurut Kasmudjo, 1998 sebagai berikut :
2
4 2
L
N S dengan, S2 =
1 )
( 2
2
n n fiXi fixi
dan L = 0,05 n
fiXi
dimana:
N = Jumlah serat yang diukur;
S = Standar deviasi;
L = Nilai rata-rata panajng serat kali 0,05 (error 5% diangap telah memadai);
Xi = Panjang serat;
Fi = Frekwensi serat (yang sama ukurannya);
N = Jumlah serat yang diukur pada pengukuran pendahuluan (100 serat).
Pengukuran diameter serat dan diameter lumen dapat dilakukan secara langsung dengan menggunakan program Image Pro Plus V 4.5. Cara pengukuran proporsi sel menggunakan program Image Pro Plus V 4.5 dengan spacing horizontal dan vertikal masing-masing 100 dan gambar foto anatomi bambu yang diukur pada penampang melintang (x). Selanjutnya foto anatomi bambu tersebut dihitung jumlah titik dot grid dengan menggunakan manual Tag, kemudian hasil perhitungan tersebut di ekspor ke Microsoft Excel (Nugroho dkk, 2005).
Tabel 1.2. Komponen Anatomi Bambu Menurut Tempat Tumbuh KOMPONEN ANATOMI
DIMENSI SEL (mm dan Mikron) Panjang
Serat
tn-*-
**
3,79 3,56 3,70 3,90 3,55 3,57 3,96 3,67 3,40 Diameter
Serat
**-**-
**
4,91 4,44 4,59 4,91 4,60 4,44 4,97 4,72 4,34 Diameter
Lumen
**-tn-
**
3,10 2,92 2,98 3,10 3,00 2,90 3,23 3,02 2,74 Tebal
Dinding Sel
tn-tn- tn
0,91 0,76 0,80 0,90 0,80 0,77 0,91 0,80 0,77
PROPORSI SEL (%) Sel
Parensim
*-tn-* 55,44 53,10 56,71 54,79 54,79 56,85 56,83 55,67 51,95 Sel Serat tn-tn-* 32,31 62,66 29,99 32,64 39,03 33,03 27,81 31,84 35,31 Sel Pori tn-tn-
tn
12,39 14,33 14,05 12,58 14,96 13,23 14,60 13,43 13,13 Keterangan: **=sangat nyata, *=nyata dan tn=tidak nyata; B=Buria;
B. Kesimpulan
1. Lokasi yang berbeda memberikan interaksi yang signifikan terhadap kandungan lignin bambu, diameter serat, diameter lumen, dan proporsi sel parensim.
2. Jenis bambu yang berbeda memberikan interaksi yang signifikan terhadap panjang dan diameter sel serat.
3. Posisi batang bambu yang berbeda memberikan interaksi yang signifikan terhadap ekstraktif larut panas, ekstraktif larut alkohol benzen, panjang dan diameter serat, serta diameter lumen.
4. Rata-rata ekstraktif larut air dingin bambu berkisar antara 3,10%-3,79%; ekstraktif larut air panas 5,43%-6,23%;
ekstraktif larut alkohol benzen 3,37%-4,10%; alfa selulosa
44,22%-46,94%; holoselulosa 71,97%-75,57%; lignin 26,00%- 27,37%.
5. Rata-rata panjang sel serat bambu berkisar antara 3,40mm- 3,96mm; diameter serat 4,34mikron-4,91mikron; diameter lumen 2,74 mikron-3,23mikron; tebal dinding sel serat 0,76 mikron-0,91mikron; proporsi sel parensim 51,95%-56,85%;
proporsi sel serat 27,81%-62,66%, dan proporsi sel pori 12,39%-14,60%.
III. Variasi Sifat Anatomi Bambu Ampel, Ori dan Wulung dalam Arah Longitudinal
Yustinus Suranto meneliti tiga jenis bambu yang ditebang masing-masing sebanyak 3 batang dari desa Degolan, Kec.
Ngentak, Kab. Sleman. Setiap batang dibedakan lagi dalam arah longitudinal sebagai bagian pangkal, tengah dan ujung batang.
Setiap bagian batang ini diteliti kerapatan berkas pengangkutan, proporsi parenkim, proporsi pembuluh, proporsi masa serat, dan panjang seratnya.
A. Proporsi parenkim
Tabel 1.3. Hasil rata-rata prosentase Parenkim (%) pada 3 jenis bambu dan 3 posisi contoh uji dalam batang
Jenis bambu Posisi Contoh Uji
Pangkal Tengah Ujung
Ampel Ori Wulung
50,834 55,450 46,368
43,437 47,633 44,156
42,101 42,791 43,082
B. Proporsi Massa Serat
Tabel 1.4. Hasil rata-rata prosentase Massa Serat (%) pada 3 jenis bambu dan 3 posisi contoh uji dalam batang
Jenis bambu Posisi Contoh Uji
Pangkal Tengah Ujung
Ampel Ori Wulung
41,703 37,095 45,827
45,472 40,217 47,415
45,921 42,950 45,173
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa proporsi perenkim dan pembuluh berbeda-beda pada jenis bambu dan arah
longitudinal. Proporsi masa serat hanya berbeda dalam jenis saja.
Sementara itu, panjang serat tidak berbeda dalam jenis bambu maupun posisi longitudinal batang.
C. Proporsi Panjang Serat
Tabel 1.5. Hasil rata-rata Panjang Serat (mikron) pada 3 jenis bambu dan 3 posisi contoh uji dalam batang
Jenis bambu Posisi Contoh Uji
Pangkal Tengah Ujung
Ampel Ori Wulung
3814,629 3359,306 3103,612
3240,139 3700,502 3318,511
3093,136 3040,088 2830,858
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa proporsi perenkim dan pembuluh berbeda-beda pada jenis bambu dan arah longitudinal. Proporsi masa serat hanya berbeda dalam jenis saja.
Sementara itu, panjang serat tidak berbeda dalam jenis bambu maupun posisi longitudinal batang.
D. Kandungan tepung pada enam jenis bambu (%) Tabel 1.6. Kandungan tepung (%) pada 6 jenis bambu
Spesies Pangkal (%)
Tengah (%)
Ujung (%)
Rata-rata (%) 1. Bambusu vulgaris
(bambu Ampel) 2. Gigantochloa apus
(bambu Apus) 3. Bambusa
arundinacea (bambu Ori)
4. Gigantochloa atroviolacea (bambu Wulung)
5. Gigantochloa verticillata (bambu Legi)
6. Dendrocalamus asper(bambu Petung)
5,71 1,01 0,17 1,15
0,34 1,59
6,91 0,91 0,15 0,91
0,68 2,22
7,61 1.04 0,21 1,62
1,27 2,03
6,75 1,01 0,18 1,23
0,76 1,95
Rata-rata 1,67 1,96 2,30 1,98
BAB II
SIFAT FISIKA BAMBU
Bambu mempunyai ruas dan buku, pada setiap ruas tumbuh cabang-cabang yang berukuran jauh lebih kecil dibandingkan dengan buluhnya sendiri. Pada ruas-ruas ini pula tumbuh akar-akar sehingga pada bambu dimungkinkan untuk memperbanyak tanaman dari potongan-potongan setiap ruasnya, disamping tunas- tunas rimpangnya.
Sifat fisika bambu terdiri dari berat jenis, kadar dan kembang susut. Kualitas bambu sangat tergantung dari nilai sifat fisika bambu. Semakin tinggi kualitas bambu akan ditunjukkan oleh nilai berat jenis yang tinggi, kadar air yang rendah dan kembang susut yang rendah. Sehingga dalam pemilihan bambu akan sangat perlu melihat sifat fisika dari bambu yang akan kita pakai.
Bambu sangat sensitif terhadap perubahan kadar air udara atau kelembapan udara. Sifat fisika bambu adalah perilaku fisik bambu sebagai tanggapan terhadap perubahan kondisi udara di sekitar tempat tumbuh bambu. Sifat fisika bambu terdiri dari berat jenis, kadar dan kembang susut. Kualitas bambu sangat tergantung dari nilai sifat fisika bambu. Semakin tinggi kualitas bambu akan ditunjukkan oleh nilai berat jenis yang tinggi, kadar air yang rendah dan kembang susut yang rendah. Kadar air dan berat jenis merupakan sifat fisika bambu yang dapat mempengaruhi sifat mekanika bambu. Pada batang bambu yang baru dipotong kadar air berkisar antara 50-99% dan pada bambu kering sekitar 12-18%.
Berat jenis bambu berkisar antara 600-900 kg/cm3 (Taurista dkk, 2006). Pemilihan bambu sangat perlu melihat sifat fisika dari bambu yang akan digunakan.
Beberapa hal yang mempengaruhi sifat fisika bambu adalah umur, posisi ketinggian, diameter, tebal daging bambu, posisi beban (pada buku atau ruas), posisi radial dari luas sampai ke bagian dalam dan kadar air bambu. Lu Xiu-xin, dkk (1985) (dalam Janssen, 1991) telah melakukan penelitian mengenai pengaruh umur dan tempat tumbuh bambu terhadap kadar air dan berat jenis
bambu. Setiap macam pengujian dan setiap daerah asal bambu menggunakan lebih dari 200 spesimen. Bambu diambil dari empat daerah di Propinsi Shandong, dari umur 1 – 7 tahun.
Sifat fisika merupakan informasi penting guna memberi petunjuk tentang cara pengerjaan maupun sifat barang yang dihasilkan. Hasil pengujian sifat fisis bambu telah diberikan oleh Ginoga (1977) dalam Krisdianto 2005, dalam taraf pendahuluan.
Pengujian dilakukan pada bambu apus (Gigantochloa apus Kurz.) dan bambu hitam (Gigantochloa nigrocillata Kurz.). Beberapa hal yang mempengaruhi sifat fisis adalah umur, posisi ketinggian, diameter, tebal daging bambu, posisi beban (pada buku atau ruas), posisi radial dari luas sampai ke bagian dalam dan kadar air bambu. Titik jenuh serat bambu 20-30%. Bagian dalam bambu lebih banyak mengandung lengas (air bebas), daripada bagian luar.
Bagian buku-buku (nodes) mengandung +10% lebih sedikit kadar airnya dari pada bagian ruasnya. Bambu kurang tahan jika dipergunakan sebagai tulangan beton karena daya serap airnya bisa mencapai 300%. Bambu perlu diawetkan agar dapat mencapai mutu dan umur yang diharapkan. Penggunaan pada konstruksi bangunan harus dihindarkan dari hujan dan panas matahari langsung, agar tidak mudah rapuh dan membusuk.
Kebanyakan bambu tumbuh pada temperatur 8.8° C sampai 36° C. Moso dan bambu Ma yang tumbuh di Jepang dapat tumbuh pada temperatur – 10° C. Ketinggian tanah dimana bambu tumbuh dapat mencapai 3.600 m di atas permukaan laut seperti bambu yang tumbuh di Ekuador. Bambu umumnya tumbuh pada tanah yang berpasir (sandy loam) sampai di tanah liat (kuning, coklat kekuning-kuningan atau merah kekuning-kunigan). Kualitas tanah tidak penting bagi pertumbuhan bambu.
Moisture content bambu, Phisikal propertis, Mekanikal/
teknikal propertis sebagaimana juga dalam penggunaan bambu sebagai bahan baku atau komponen bangunan tergantung dari kadar airnya (moisture content). Kadar air bambu pada buku dan batang sangat tergantung pada umur dan musim. Pada batang antar buku dapat mencapai 25% dibandingkan dengan pada bagian buku
sedangkan pada bagian dasar sangat bervariasi. Pada daerah subtropical musim sangat mempengaruhi moisture content (kandungan air) bambu dan pada musim hujan dapat mencapai dua kalinya. Kandungan air bambu ini sangat mempengaruhi kualitas bambu terutama pada saat akan dimanfaatkan sebagai komponen bangunan.
Pemuaian dan penyusutan bambu hampir sama dengan kayu. Perubahan yang terjadi pada panjang, lebar serta tebal kurang lebih proporsional dengan kadar air yang dikandung. Pada penggunaan konstruksi yang seluruhnya menggunakan bambu kondisi ini tidak begitu berpengaruh pada konstruksi, berbeda dengan konstruksi yang menggunakan kombinasi antara bambu dan kayu kemungkinan terlepasnya sambungan sangat besar.
Ketahanan api bambu, dibandingkan dengan kayu lunak sejenis spruce (famili pinus) maka bambu mempunya daya rambat yang lebih baikSpruce terbakar lebih cepat sedangkan bambu dua kali lebih lama. Kulit bambu yang mengandung silisic acid sangat membantu menahan rambatan api shingga proses terbakarnya lebih lama dibandingkan spruce. Komponen yang dipasang secara horizontal lebih tahan dibandingkan dengan yang posisinya vertikal.
I. Kadar Air (Moisture Content) Kadar air terdiri dari tiga jenis,
a. Kadar air segar, nilai kadar air bambu saat masih bambu sesaat baru ditebang (fresh moisture content), nilai kada air bambu sangat tinggi bahkan bisa melampaui
b. Kadar air TJS, kadar air setelah bambu diawetkan baik secara tradisional maupun modern dimana dinding sel bambu dalam keadaan penuh berisi air sedangkan lumenselnya kosong air.
c. Kadar air ovendry, kadar air setelah bahan bambu di oven/dikeringkan sampai air dalam dinding sel dan lumen sel menguap seluruhnya.
Kandungan air dalam bambu teridi dari dua jenis yaitu air terikat (bound water) dan air bebas (free water)
a. Air terikat adalah air yang berada pada dinding sel yang terikat akibat gaya ikatan antara air dan molekul selulosa. Jika air terikat habis sering disebut kering tanur, sedangkan jika air terikat tidak habis sedangkan air bebas tidak ada disebut kering angina.
b. Air bebas air yang berada pada lumen sel akibat gaya pipa kapiler.
Kering angin tergantung tempat dimana bambu berada dan terjadi kadar air seimbang sekitar 3-6 bulan.
Kadar air (Moisture content) dihitung dengan menggunakan rumus:
Moisture content (%) =
bambu total
berat
bambu dalam
air berat
x 100% (1)
Nilai kadar air akan meningkat setelah dilaksanakan perekatan pada pembuatan bambu laminasi, hal ini diakibatkan oleh kandungan air yang terdapat pada bahan perekat. Semakin kecil nilai RS (resin solid) dalam spesifikasi yang tercantum pada bahan perekat menunjukkan semakin besar jumlah air yang dikandungnya. Jumlah air ini akan masuk ke sel bambu saat proses perekatan dan pengempaan sehingga akan meningkatkan kadar air bambu.
Gambar. 2.1. Distribusi serat beraneka ragam ukuran pada irisan bambu (arah tangensial)
II.Berat Jenis (Specific Gravity= SG) dan Kerapatan (Density) Berat Jenis
Berat jenis merupakan sifat fisika yang terbaik dalam memprediksi sifat suatu bahan. Berat jenis bambu berkisar 0,4-0,8.
Berat jenis diukur dari jumlah zat padat yang terkandung didalam dinding sel. Merupakan rasio dari berat kering oven (ovendry = OD) pada kadar air 0% bahan bambu terhadap berat yang sama volume dalam air. Berat jenis dapat dihitung dengan rumus:
SG =
air dalam bambu berat
bambu OD
berat
(2)
Dalam pengukuran berat jenis ada dua jenis, yaitu:
a. Variasi Radial
Berat jenis yang diukur berdasarkan spesimen bambu arah radial (dari dalam ke sisi luar bambu.
b. Variasi Longitudinal
Berat jenis yang diukur berdasarkan spesimen bambu arah logitudinal (sepanjang dan sejajar arah serat).
Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap berat jenis bambu:
a. Kadar air, semakin tinggi akan menyebabkan berat jenis semakin rendah.Berat jenis tertinggi bambu terjadi pada kadar air 0%,
b. Proporsi tipe sel penyusun volume bambu dan ketebalan dinding sel. Semakin tebal dinding sel maka semakin tinggi berat jenis bambu,
c. Ukuran sel dan lumen sel, ukur sel dan lumen sel yang lebar akan membuat nilai berat jenis bambu semakin rendah
Metode pengujian SG untuk kayu dan non kayu dapat menggunakan ASTM 1997, Spesimen dipotong kurang lebih 2,5 cm dengan variasi lebar, ketebalan, dan beragam kombinasi antara lokasi batang (dengan nodia atau tanpa nodia).
Density
Density () didefinisikan sebagai massa per unit volume dengan rumus:
= massa/volume (3)
Density dari bahan bambu sekitar 0,5-0,8 g/cm3. Walaupun kenyataan dilapangan density bambu melebihi dari 1 g/cm3. Density dari bahan bambu juga dapat dihitung dengan rumus density berat (weight density – Wt density)terhadap volume pada kadar air tertentu, seperti rumus beikut:
Wt density =
tertentu air
kadar pada bambu volume
tertentu air
kadar pada bambu berat
Semakin tinggi nilai density bambu maka sifat fisika bambu akan lebih baik.
III. Kembang susut (Shrinkage and Swelling)
Kembang susut dipelajari rangka mengatasi bambu pecah pada saat dipakai sebagai bahan konstruksi. Kembang susut terjadi saat air terikat mulai keluar ataupun masuk pada dinding sel. Saat air terikat masuk ke dinding sel sampai dengan kondisi TJS bambu akan mengembang (shrinkage) dan sebaliknya, dari kondisi TJS air terikat pada bambu keluar dinding sel bambu akan menyusut (Swelling).
Kembang susut arah tangensial sedikit lebih besar bahkan pada kondisi dan jenis bambu tertentu nilainya sama besar, sedangkan arah longitudinal nilai kembang susut paling kecil.
Seperti tampak pada gambar 4. posisi arah serat longitudinal, radial, tangensial, batang dengan nodia dan tanpa nodia (internodia), posisi arah serat berbeda akan mengakibatkan nilai kembang suust yang berbeda pula.
MC= 0%
kembang susut
(4)
Gambar. 2.2. Penurunan kadar air bambu menyebabkan bambu menyusut dan melengkung (swelling)
Gambar 2.3. Keluar-masuknya air terikat pada dinding sel berakibat terjadinya kembang-susut
Gambar 2.4. Makroskopik batang bambu, tampak arah longitudinal (A), bambu terbelah (B) dan tampilan arah tangensial serta radial (C)
Sifat fisika bambu berbagai jenis bambu dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti yang diuraikan sebagai berikut:
A. Usia bambu
Berat jenis berdasar umur bambu, semakin muda bambu maka berat jenisnya semakin kecil, semakin besar kadar airnya dan
kembang susutnyapun semakin besar. Begitu pula sebaliknya semakin tua usia bambu berat jenis akan meningkat sedangkan kadar air dan kembang susut nilai semakin kecil.
B. Posisi bambu (pangkal, tengah, ujung)
Sifat fisika tergantung posisi bambu, kualitas bambu mendekati tanah (pangkal) nilai/kualitas nya lebih rendah bila dibandingkan dengan bambu yang jauh dari pangkalnya.
C. Jenis bambu,
Setiap bambu jenis berbeda akan memiliki sifat fisika yang berbeda pula. Sifat fisika bambu jenis yang berbeda akan berakibat pada sifat mekanika dan anatomi bambu yang berbeda pula.
Banyak peneliti sudah melakukan penelitian tentang sifat fisik bambu yang ada didaerahnya, kuantitas yang terbanyak didaerah ataupun sesuai kebutuhan eksperimen bambu selanjutnya,
D. Tempat tumbuh,
Tempat tumbuh yang dimaksud dalam hal ini adalah posisi kemiringan/datarnya tanah dan kandungan air, kesuburan tanah serta cuaca daerah sekitarnya tempat bambu itu tumbuh. Tempat tumbuh erat kaitannya dengan sifat fisika bambu yang tumbuh di tempagt tersebut. Sebagai contoh semakin tinggi kadar air tanah yang dikandung akan otomatis kadar air bambu yang tumbuh ditempat tersebut akan tinggi.
IV. Hasil-hasil penelitian tentang sifat Fisika Bambu
Berikut dibawah ini beberapa hasil penelitian berbagai jenis bambu dan nilai sifat fisikanya:
A. Nilai sifat fisis dan mekanis bambu ater, bitung dan andong hasil penelitian Hadjib dan Karnasudirdja (1986)
Hadjib dan Karnasudirja (1986), melakukan penelitian perbandingan berat jenis bambu yang sering dijumpai di masyarakat. Berat jenis yang paling tinggi adalah bambu Ater kemudian bambu bitung dan bambu andong. Besarnya berat jenis seperti tertera dalam Tabel 2.3.
Tabel 2.1. Nilai Sifat Fisika dan Mekanika Bambu Ater, Bitung dan Andong (Hadjib dan Karnasudirdja, 1986)
No Jenis Bambu Berat Jenis
1 Bambu Ater (Gigantochloa Atter Kurz) 0,71 2 Bambu Bitung (Dendrocalamus Asper Backer) 0,68 3 Bambu Andong (Gigantochloa Apus Kurz) 0,55
Tabel 2.2. Sifat Fisika Bambu pada Umur 3-5 tahun menurut tempat tumbuhnya (Lu, dkk. 1985)
Daerah Asal bambu
Sancha Luchanya Dahuaya Dajin- kou Lingkungan
tempat tumbuh
bambu
Daerah pengunungan
dingin, sepenjang
sungai
Di tengah pegunungan
Daerah pantai, daerah datar, pada cabang/anak
sungai
Daerah datar,
dekat sungai
Kadar Air (%) 79,02 77,46 77,21
99,11 76,18 74,02
80,26 79,45 70,67
84,97 84,73 81,54 Berar Jenis
(kg/m3)
717 704 680 679
B. Kadar Air (%) Berdasarkan Zhou Fangchun (1980) Tabel 2.3. Nilai Kadar Air (%) berdasarkan usia dan posisi
Posisi Umur B. vulgaris B. tulda Pangkal Dewasa
Muda
52,8 85,7
77,2 90,2 Tengah Dewasa
Muda
48,7 86,3
75,9 75,2
Ujung Dewasa
Muda
51,9 94,5
75,4 66,4 Rata-rata Dewasa
Muda
50,9 88,8
76,8 77,3
C. Kadar air bambu menurut umur dan tempat tumbuh ILL: Xiu- xin dkk. (1985)
Tabel. 2.4. Kadar air bambu menurut umur dan tempat tumbuh Umur
(tahun)
Daerah asal bambu
Sancha Dajinkou Uahuaya Luchanya
1 95,66 88,58 95,53 121,22
2 87,39 86,85 91,96 105,25
3 79,02 84,97 80,26 99,11
4 77,46 84,73 79,45 76,18
5 77,21 81,54 70,67 74,02
6 73,21 80,96 67,87 70,40
7 66,93 71,77 66,52
D. Nilai Sifat Fisika Papan Bambu Laminasi hasil penelitian dari IM Sulastiningsih dan Nurwati (2009)
Tabel. 2.5. Sifat fisika bambu laminasi Sifat Fisika Nilai MC (%)
Density (g/cm3) TS (%) LE (%)
12.67 – 13.68 0.71 – 0.75 2.47 – 4.08 0.07 – 0.17
E. Hasil uji kembang-susut bambu (Triwiyono dan Morisco, 2000) Tabel. 2.6. Kembang susut bambu menurut spesies dan posisi batang
Spesies Posisi Muai rata-rata
( %)
Susut rata-
rata ( %)
Kisaran (%)
Gigantochloa apus Bambu Apus
Pangkal Tengah Ujung
19,129 13,586 11,923
1,364 4,891 4,479
20,493 18,477 16,402 Bambusa arundinacea
Bambu Ori
Pangkal Tengah Ujung
13,073 10,873 11,392
4,262 6,965 7,499
17,336 17,837 18,891 Dendrocalamus asper
Bambu Petung
Pangkal Tengah Ujiang
1,852 5,856 2,935
9,261 9,941 9,699
11,113 15,797 12,633 Gigantochloa
atroviolacea Bambu Wulung
Pangkal Tengah Ujung
15,461 8,284 3,866
2,677 8,950 7,562
18,138 17,235 11,428
F. Hasil Kadar air, berat jenis bambu dalam kondisi basah dan kering (Triwiyono dan Morisco, 2000 dalam Morisco 2006)
Tabel. 2.7. Kadar air, berat jenis bambu dalam kondisi basah
Posisi
Nomor
Bambu Basah Bambu Kering Udara Kadar
air (%)
Berat Jenis
Kadar air (%)
Berat Jenis Pangkal 1
2 3
38,610 34,256 35,361
0,634 0,680 0,603
5,381 4,390 5,909
0,646 0,663 0,682
rata-rata 36,076 0,639 5,227 0,664
Tengah 1
2 3
41,129 36,402 35,965
0,695 0,701 0,712
6,250 6,926 6,859
0,711 0,702 0,769
rata-rata 37,832 0,703 6,678 0,727
Ujung 1
2 3
38,699 36,078 35,517
0,754 0,712 0,686
6,034 8,756 6,818
0,763 0,697 0,820
rata-rata 36,765 0,717 7,203 0,760
G. Kesimpulan Sifat fisika dari berbagai jenis dan kondisi bambu Tabel. 2.8. Sifat fisika dari berbagai jenis dan kondisi bambu
Sifat Fisika Kisaran Nilai
1. Berat jenis 2. Kadar Air 3. Kembang Susut
0,55 – 0,75 kg/cm2 5,227 – 105,25 % 11,113-20,493 %
Beberapa cara teknis sederhana dalam pemilihan bambu untuk mendapatkan kualitas bambu yang baik:
1. Usia yang tidak terlalu muda dan tidak terlalu tua, antara 3 sampai dengan 5 tahun,
2. Posisi bambu yang diambil minimal 1.5 meter dari pangkal bambu yang ditebang, dipilih bambu yang lurus dan diameter seragam sehingga akan menghindari bambu pada posisi paling ujung,
3. Tempat tumbuh, diusahakan mengambil bambu pada posisi tanah yang datar dan kadar air tanah yang relatif rendah. Serta rumpun bambu tempat tumbuh telah mengikuti prosedur budidaya bambu yang baik.
BAB III
SIFAT MEKANIKA BAMBU
Sifat mekanika merupakan informasi penting guna memberi petunjuk tentang cara pengerjaan maupun sifat barang yang dihasilkan. Hasil pengujian mekanis bambu telah diberikan oleh Ginoga (1977) dalam taraf pendahuluan. Pengujian dilakukan pada bambu apus (Gigantochloa apus Kurz.) dan bambu hitam (Gigantochloa nigrocillata Kurz.). Beberapa hal yang mempengaruhi mekanis bambu adalah umur, posisi ketinggian, diameter, tebal daging bambu, posisi beban (pada buku atau ruas), posisi radial dari luas sampai ke bagian dalam dan kadar air bambu. Sifat mekanika, merupakan nilai paling utama dalam desain perancangan bambu sebagai bahan konstruksi. Nilai ini menetukan kuat tidaknya, dan layak tidaknya digunakan pada posisi tertentu pada konstruksi. Lingkungan tempat tumbuh bambu juga berpengaruh pada sifat mekanik bambu. Untuk membuktikan hal tersebut, penelitian telah dilakukan oleh Lu Xiu-xin dkk 1985 (dalam Janssen, 1991). Setiap macam pengujian dan setiap daerah asal bambu menggunakan lebih dari 200 spesimen. Bambu diambil dari empat daerah di Propinsi Shandong. Hasil eksperimen yang dilakukan pada penelitian itu dapat dilihat pada Tabel 2.5. Ginoga (1977) meneliti sifat mekanika bambu Hitam (Gigantochloa atroviolacea) dan bambu Apus (Gigantochloa apus). Hasil pengujian sifat mekanika tertera pada Tabel 2.7.
Sifat mekanika dari bambu antara lain:
I. Kuat tekan
Kekuatan bambu untuk menahan gaya tekan tergantung pada bagian ruas dan bagian antar ruas batang bambu. Kuat tekan dari batang bambu dapat dihitung dengan Persamaan 1. Bagian batang tanpa ruas memiliki kuat tekan (8 – 45)% lebih tinggi dari pada batang bambu yang beruas.
A P
tk
(N/mm2) (1)dengan :
Ptk = beban maksimum ( N );
A = luas bidang tekan ( mm2 ).
Kegagalan akibat uji tekan ada tiga jenis, yaitu:
a. Kegagalan tekuk (buckling failure), kegagalan bambu berupa batang bambu menekuk akibat yang kemudian ditandai bambu pecah (failure)
b. Kegagalan geser (split), kegagalan bambu langsung pecah dan terbelah arah longitudinal akibat uji tekan.
c. Kegagalan tekuk dan geser, kegagalan bambu kombinasi tekuk dan geser yang terjadi bersamaan saat bambu akan failure
Tabel 3.1. Kuat Tekan rata-rata bambu bulat pada berbagai posisi (Morisco, 1999)
Jenis Bambu Bagian Kuat Tekan
(MPa) Bambu Petung (Dendrocalamus Asper) Pangkal
Tengah Ujung
277 409 548 Bambu Tutul (Bambusa Vulgaris) Pangkal
Tengah Ujung
532 543 464 Bambu Galah (Gigantochloa ven icilata) Pangkal
Tengah Ujung
327 399 405 Bambu Apus (Gigantochloa apus) Pangkal
Tengah Ujung
215 288 335
Gambar 3.1. Uji Tekan Bambu
Gambar 3.2. Hasil Uji Tekan Bambu (Structural Bambu Project_Univ. Of Hawaii)
II. Kuat tarik
Kekuatan bambu untuk menahan gaya tarik tergantung pada bagian batang yang digunakan dan besarnya dihitung dengan Persamaan 2. Bagian ujung memiliki kekuatan terhadap gaya tarik 12% lebih rendah dibanding dengan bagian pangkal.
A P
tr
(N/mm2) (2)dengan :
Ptk = beban maksimum ( N );
A = luas bidang tarik ( mm2 ).
Gambar 3.3. Pengujian kuat tarik sejajar serat
Gambar 3.4. Hasil Uji Tarik Bambu
(Structural Bambu Project_Univ. Of Hawaii)
Tabel 3.2. Kuat tarik bambu tanpa buku kering oven (Morisco, 1999) Jenis Bambu Kuat Tarik
Bagian Dalam (kg/cm2)
Kuat Tarik Bagian Luar
(kg/cm2) Bambu Ori (Bambusa arundinacea)
Bambu Petung (Dendrocalamus asper)
Bambu Hitam (Gigantochloa atroviolacea)
Bambu Tutul (Bambusa maculata)
1.640 970 960 1.460
4.170 2.850 2.370 2.860 Tabel 3.3. Kuat tarik bambu kering oven (Morisco, 1999)
Jenis Bambu Kuat Tarik tanpa Buku
(MPa)
Kuat Tarik dengan Buku
(MPa) Bambu Ori (Bambusa arundinacea)
Bambu Petung (Dendrocalamus asper)
Bambu Wulung (Gigantochloa atroviolacea)
Bambu Legi (Gigantochloa verticilata)
Bambu Tutul (Bambusa maculata) Bambu Galah (Gigantochloa verticilata)
Bambu Apus (Gigantochloa apus)
291 190 166 288 216 253 151
128 116 147 126 74 124
55
Tabel 3.4. Kuat Tarik rata-rata bambu bulat pada berbagai posisi
Jenis Bambu Bagian Kuat Tekan
(MPa) Bambu Petung (Dendrocalamus Asper) Pangkal
Tengah Ujung
228 177 208 Bambu Tutul (Bambusa Vulgaris) Pangkal
Tengah Ujung
239 292 449 Bambu Galah (Gigantochloa ven icilata) Pangkal
Tengah Ujung
192 335 232 Bambu Apus (Gigantochloa apus) Pangkal
Tengah Ujung
144 137 174
Gambar 3.5. Hasil Uji Tarik Bambu Ori, Bambu Petung dan Baja
(Morisco, 1999) III. Kuat geser sejajar serat
Kemampuan bambu untuk menahan gaya - gaya yang membuat suatu bagian bambu bergeser dari bagian lain di dekatnya disebut dengan kuat geser. Kuat geser bambu tergantung pada ketebalan dinding batang bambu. Bagian batang tanpa ruas memiliki kekuatan terhadap gaya geser 50% lebih tinggi dari pada batang bambu yang beruas. Pengujian ini menggunakan standar ISO / DIS
3347, bertujuan menentukan kekuatan atau keteguhan geser (ultimate Shearing stress) dengan cara memberikan beban secara teratur pada bidang geser benda uji sampai menimbulkan retak akibat geser. Perhitungan kuat geser menggunakan Persamaan 3.:
l b
P
// (N/mm2) (3)dengan :
τ//serat = tegangan geser sejajar serat (MPa);
P = beban maksimum (N);
b = tebal benda uji (mm);
l = panjang bidang geser (mm).
Kegagalan geser tertinggi berada pada posisi internodia, karena posisi internodia memiliki daya ikat antar serat yang paling lemah
Gambar 3.6. Hasil Uji Geser Bambu
Gambar 3.7. Uji Geser Bambu
IV. Modulus lentur (Modulus of Rupture (MOR))
Modulus lentur merupakan keteguhan lentur suatu bahan, dimana merupakan refleksi dari kapasitas beban maksimum pada perlakuan.
Nilai modulus lentur bahan dapat dihitung dengan Persamaan 4.
2 max
2 3
h b
l
MoR P (N/mm2) (4)
dengan :
Pmax. = beban maksimum ( N );
b = lebar benda uji ( mm );
h = tinggi benda uji ( mm );
l = jarak antar tumpuan ( mm ).
l
½ l ½ l P
Gambar 3.8. Uji Lentur (Bending) Batang Bambu
Gambar 3.9. Hasil Uji Lentur Bambu
Tabel 3.5. Tegangan Batas Lentur Bambu (Morisco, 1999)
Jenis Minimum Maksimum Rata-rata
Bambu Dengan Buku
Tanpa Buku
Dengan Buku
Tanpa Buku
Dengan Buku
Tanpa Buku Bambu
Apus
28 42 155 199 80 124
Bambu Temen
35 79 226 389 103 184
Bambu Petung
61 95 207 337 124 207
V. Modulus elastisitas (Modulus of Elasticity (MOE))
Modulus elastisitas merupakan keteguhan lentur pada batas elastis bahan. Keteguhan lentur adalah rasio beban terhadap regangan dibawah batas proporsional. Peningkatan nilai modulus elastisitas dapat seiring dengan peningkatan keteguhan lentur suatu bahan. Modulus elastisitas merupakan implikasi bahwa deformasi yang terjadi oleh beban yang rendah dapat kembali ke posisi semula secara sempurna setelah beban ditiadakan. Perhitungan modulus elastisitas ini menggunakan standar ISO 3349 – 1975, sesuai Persamaan 5.
4 3
. h b
l
MoR P (N/mm2) (5)
dengan:
P = beban rata-rata dari batas atas dan bawah ( N );
l = jarak antar tumpuan ( mm );
b = lebar benda uji ( mm );
h = tinggi benda uji ( mm );
γ = defleksi pada titik lengkung dihitung dari rata-rata defleksi batas atas dan bawah ( mm ).
Tabel 3.6. Modulus Elastisitas Lentur Bambu (Morisco, 1999)
Jenis Minimum Maksimum Rata-rata
Bambu Dengan Buku
Tanpa Buku
Dengan Buku
Tanpa Buku
Dengan Buku
Tanpa Buku Bambu
Apus
1.075 1.340 17.033 19.359 5.751 12.133 Bambu
Temen
2.862 3.667 29.596 22.789 5.662 12.139 Bambu
Petung
3.267 12.247 26.672 31.547 10.329 21.658
Tegangan tekan pada serat paling luar mencapai batas tegangan tekan maksimum, maka kondisi elastis akan terlewati dan masuk pada kondisi plastis. Pada tahap ini bagian tekan akan meleleh dan terus merambat keserat bagian dalam, sedangkan serat tarik akan terus mengalami tarik sampai mencapai tegangan tarik maksimum dan runtuh jika tegangan telah mencapai maksimum.
