Analisis perilaku balok lengkung laminasi bambu sudut 32,5 derajat, 35 derajat, dan 37,5 derajat dengan tegangan tarik bambu lapis dalam

ANDREAS, Wahyu Hidayat Pramujati, Dr.Ir. Fitri Mardjono, M.Sc

2005 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Aplikasi struktur lengkung dengan variasi sudut kelengkungannya telah banyak digunakan dalam komponen suatu bangunan contohnya pada rangka atap stadion olah raga, hanggar pesawat terbang, dan atap dome. Selain dipandang dari segi arsitektural yang tampak lebih artistik; struktur lengkung dapat menahan kapasitas beban lebih besar dibandingkan balok lurus karena beban dapat disalurkan ke tumpuan berupa tegangan normal. Struktur lengkung yang akan diteliti merupakan balok laminasi dengan bahan dasar bambu. Bambu petung dipilih sebagai material dalam penelitian ini karena memiliki kuat tarik yang tinggi dan regangan yang besar. Tujuan yang ingin dicapai adalah mendapatkan gambaran pengaruh peningkatan sudut kelengkungan dan pengaruh orientasi arah penyusunan bagian galar bambu saat pembentukkan lengkung; terhadap kapasitas dan pola kerusakan yang terjadi akibat pembebanan terpusat. Penelitian ini secara garis besar dibagi menjadi dua bagian, pertama adalah pengujian terhadap sifat mekanik bambu; kedua adalah pengujian balok lengkung laminasi dengan berbagai variasi sudut. Sudut acuan rencana pada penelitian ini adalah 32,5o; 35o; dan 37,5o. Proses pelengkungan galar bambu dengan metode panas untuk menghilangkan tegangan residu pada balok yang dibuat. Balok laminasi lengkung terdiri dari 17 lapisan dengan ketebalan per lapisan 7 mm dengan dimensi balok lebar 60 mm; tinggi 120 mm; dan panjang 2000 mm. Galar-galar bambu disatukan menjadi balok laminasi dengan Urea Formaldehida (UF-140) sebagai perekat. Balok laminasi lengkung dengan tumpuan sendi pada kedua ujungnya diuji dengan pembebanan statik pada bagian tengah bentangnya hingga kondisi runtuh. Hasil pengujian pendahuluan menunjukkan bahwa sifat propertis bambulapis- dalam dan bambu-lapis-luar berbeda. Perbedaan sifat tersebut juga terjadi pada pengujian bambu dengan nodia dan bambu tanpa nodia. Keberhasilan proses pelengkungan galar bambu lebih ditentukan oleh kekuatan bambu pada nodia, karena kuat tariknya yang rendah (85,1 MPa). Sudut balok lengkung aktual menyimpang 2o-6o dari sudut rencana dengan rincian sebagai berikut: 32,5o menjadi 34o-37o; 35o menjadi 37o-39o; 37,5o menjadi 43o. Berdasarkan hasil pengujian diperoleh beban maksimum untuk balok lurus 27,494 KN; dan balok lengkung B-32,5o; B-35o; dan B-37,5o adalah 33,825 KN; 31,863 KN; dan 29,548 KN dengan perbandingan kenaikan terhadap balok lurus: 23,027%; 15,891%; dan 7,469%. Balok lurus mengalami gagal lentur dan gagal geser sedangkan balok lengkung hanya mengalami gagal geser. Kerusakan didominasi pada bagian tengah penampang balok (antara Lamina 8; 9; dan 10). Tegangan geser tiap balok cenderung sama yaitu 3,5 Mpa; sedangkan tegangan radialnya 1 MPa. Hasil analisis untuk keseluruhan tegangan antara bambu-lapis-dalam dan bambu-lapisluar menunjukkan bahwa orientasi arah susunan galar bambu tidak memiliki perbedaan nyata yang dapat mempengaruhi kekuatan balok lengkung.

The application of arch structure with various arch angles has been adopted in building components such as roof framework for sport stadium, aircraft shed, and dome. Beside its artistic appearance from the architectural point of view, arch structure can also bear heavier load than a straight beam can do, as the load will be distributed to its base as normal force. The arch structure being researched was a lamination beam from bamboo. Bamboo petung was chosen as the research material due to its high tensile stress and large strain. The research aims to obtain a description of the influence from an increase of arch angel and the influence of the orientation of flattened bamboo arrangement at the time of making an arch to the capacity and pattern of damage resulting from a centralized loading. The research was divided into two parts. The first part was a test for the mechanical characteristic of bamboo, and the second part was a test for lamination arch beam of various angles. The angles for this research were 32.5°, 35°, and 37.5°. The process to curve the flat bamboo adopted a heating method in order to remove the residue tension in the created beam. The lamination arch beams consisted of 17 layers with a thickness of 7mm each layer and the dimension of 60mm wide, 120mm high, and 200mm long. The flat bamboos were laminated to produce beam using Urea Formaldehyde (UF-140) as binder. The lamination arch beam with a joint base at both ends was tested by static loading at the middle point of its span until it collapsed. The result of the preliminary test indicated that the characteristic of innerlayered- bamboo and outer-layered-bamboo was different. Such difference was also exhibited in the test for bamboo with nodes and without nodes. The success of curving flatten bamboo depended on the strength of its node due to its low tensile strength (85.1 MPa). The actual angle of arch beam deviated 2°-6° from the plan angle, and it was presented in the following details: 32.5° to become 34°-37°, 35° to become 37°-39°, 37.5° to become 43°. From the test results were obtained the maximum load: 27.494 KN for a straight beam, and 33.825 KN, 31.863 KN, and 29.548 KN for arch beams of B-32.5°; B-35°; and B-37.5° respectively with a ratio of increase of 23.027%, 15.891%, and 7.469% for straight beam. Bending and shear stress had rule of the failure for the straight beams, while the arch beams experience a failure of shear stress only. The crack damage was dominated at the middle part of the beam section (between the lamina 8, 9, and 10). The shear stress was 3.5 MPa, similar for each beam, while the radial stress was 1 MPa. The analysis result for all tensions between inner-layered-bamboo and outer-layered-bamboo showed that the orientation of flattened bamboo arrangement did not have a real difference that may affect the strength of arch beam.

Kata Kunci : Bahan Bangunan, Balok Lengkung Laminasi Bambu, Sudut 32,5 Derajat, 35 Derajat dan 37,5 Derajat, arch beam, lamination, angle.