Perilaku balok lengkung laminasi bambu sudut 20 derajat, 25 derajat, dan 30 derajat dengan tegangan tarik bambu lapis luar

CAHYONO, Dian Adi, Ir. H. Morisco, Ph.D

2004 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Bangunan-bangunan dengan atap dome maupun pelengkung menjadi suatu bangunan yang digemari karena nilai arsitektural yang lebih indah. Dengan minat yang relatif besar terhadap bangunan ini, mengakibatkan perlunya komponen struktural yang dapat dibentuk melengkung dengan variasi sudut. Ketersediaan bahan material penyusun beton maupun kayu telah berkurang akibat pembangunan prasarana fisik yang dominan menggunakan bahan material ini, sehingga diperlukan inovasi guna menemukan bahan material baru yang dapat digunakan sesuai dengan keinginan. Balok laminasi lengkung belum pernah dikaji secara detail berkaitan dengan kekuatannya. Dengan demikian dalam penelitian ini mengkaji balok laminasi lengkung dengan bahan baku Bambu Petung dengan memanfaatkan kuat tarik bahan yang relatif tinggi. Penelitian secara garis besar terbagi menjadi dua bagian yaitu pengujian pendahuluan bahan dan pengujian balok lengkung. Pengujian bahan dilakukan berdasarkan ketentuan ISO 1975 guna mengetahui kekuatan properties bahan yang menjadi penuntun perencanaan dalam fabrikasi balok lengkung. Penelitian ini menekankan pada balok lengkung dengan variasi sudut 20o, 25o dan 35o dengan parameter tetap bentang balok 2 m dan penampang dengan ukuran 6x12 cm2. Fabrikasi balok laminasi lengkung diawali dengan pelengkungan galar bambu dengan metode panas. Kemudian galar-galar bambu yang telah melengkung dilaminasi dengan perekat Urea Formaldehida (UF-104). Sifat fisika bahan bambu menunjukkan kadar air dan kerapatan sebesar 11,23% and 0,72 g/cm3. Hasil pengujian bahan bambu menunjukkan kuat tarik, kuat tekan sejajar serat, kuat tekan tegak lurus serat dan kuat geser berturutturut sebesar 391,30 MPa, 51,75 MPa, 49,08 MPa, dan 12,01 MPa. Fabrikasi dari balok uji pada penelitian ini mengalami penyimpangan sudut sebesar 5o lebih besar daripada sudut rencana. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kenaikan sudut kelengkungan balok mengakibatkan kenaikan tegangan awal material bahan. Besarnya tegangan awal pada sudut 20o, 25o, dan 30o berturut-turut sebesar 21,74 MPa; 24,02 MPa; dan 26,02 MPa. Pengujian pada balok uji lengkung diperoleh hasil bahwa balok lengkung mempunyai kekuatan yang lebih besar daripada balok lurus. Kenaikan beban maksimum yang mampu didukung oleh balok sudut 25o, 30o, dan 35o adalah sebesar 14,78%; 28,76% dan 24,53%. Kekuatan balok lebih ditentukan oleh tegangan geser. Balok-balok uji mengalami kegagalan saat tegangan geser maksimum mencapai 3 MPa. Kegagalan dari setiap balok pada bergesernya antar lamina yang menunjukkan bahwa kekuatan antar lamina tidak mampu menahan tegangan yang terjadi. Kenaikan sudut pada rentang sudut 25o, 30o, dan 35o memberikan pengaruh kenaikan beban yang tidak beda nyata.

Dome as a roof has been a trade mark for building recently because of its beautiful architectural. The demand of this model had increased and as a result, it needs arch structural component which can be modified into any variation of angle. The availability of concrete component and wood has decreased because of the rapid development which mostly using concrete for main structure. This background has encouraged the researcher to innovate a new material which can be used to accommodate the lack of concrete component and wood. Laminated arch beam hasn’t been investigated and it encouraged the researcher to investigate the behavior and strength of laminated arch beam. The aim of research is to define the behavior of arch beam in several angles of 20o, 25o, and 30o compared with straight beam. Each layer of lamination consists of bamboos because it has a high tensile strength. The research was conducted into two important sections, i.e. investigation of physical and mechanical properties of bamboos and testing of arch beam. Investigation of physical and mechanical properties referred to ISO 1975. This preliminary investigation was used for designing the arch beam. Dimensions of beam were 60 mm wide, 120 mm high, 2000 mm span, consisted of 17 layers with 7 mm thick. Fabrication of arch laminated beam were begun with making a permanently bend of bamboos by hot press. Then, each layer of bend bamboos was glued with Urea Formaldehid (UA 104) adhesive. Physical properties test indicated that the moisture content and density of bamboos were 11,23% and 0,72 g/cm3. The result of mechanical properties test showed that the tensile strength, the compression strength parallel, the compression strength upright, the shear strength were 391,30 MPa, 51,75 MPa, 49,08 MPa, and 12,01 MPa. Fabrication of arch beam with the proposed method have the deviation about 5 degrees higher than the planning. The result of research indicated that the higher degrees caused an increase of initial stress because of preliminary strain. Initial stress for angle 20o, 25o, and 30o were 21,74 MPa; 24,02 MPa; dan 26,02 MPa. Based on arch beam testing, can be summarized that arch beam have a higher strength than the straight beam. The increased of maximum load which can be supported by arch beam in angle 25o, 30o, and 35o were 14,78%; 28,76% and 24,53%. The shear stress has a rule of the failure for each beam. Each of arch beams has a failure at the maximum of shear stress reach 3 MPa. The variation angle between 25o and 35o don’t have significant difference to support the maximum load.

Kata Kunci : balok lengkung laminasi, sudut, arch laminated beam, angle