KEKAKUAN LENTUR BALOK BAMBU SUSUN DENGAN ALAT PENGHUBUNG GESER BAUT

GUSTI MADE OKA, ST., MT., Dr. -Ing. Ir. Andreas Triwiyono

2015 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik Sipil

Balok bambu susun adalah material teknik terdiri dari dua atau lebih bambu dengan atau tanpa material pengisi rongga. Balok ini mempunyai potensi sebagai material pengganti kayu. Balok bambu susun dapat digunakan untuk komponen struktur seperti kuda-kuda dan rangka. Kekakuan lentur balok bambu susun diketahui berbeda antara teoritis dan eksperimen. Penelitian ini menggunakan bambu Wulung dan bertujuan menentukan persamaan empiris sifat mekanika bambu, kekuatan sambungan geser dan rasio kekakuan lentur balok bambu susun. Penelitian dibagi dalam tiga tahap. Tahap pertama, pengujian berkaitan dengan sifat fisika dan mekanika, kuat tumpu bambu, kuat lentur baut dan kuat tumpu mortar berdasarkan pada standar ASTM dan ISO. Tahap kedua pengujian berkaitan dengan sambungan satu bidang geser (SSC), sambungan dua bidang geser (SDC), balok susun dua bambu (BDL) dan balok susun tiga bambu (BTL). Tahap ketiga, penelitian berkaitan dengan sambungan balok-kolom dengan balok susun dua bambu (SFCBDL), sambungan balok-kolom dengan balok susun tiga bambu (SFCBTL), struktur rangka dengan balok susun dua bambu (FBDL) dan struktur rangka dengan balok susun tiga bambu (SFCBTL). Pengujian sambungan balok-kolom dilakukan untuk mengetahui kekakuan relatif (Sr) hubungan antara momen dan rotasi. Dua rangka bangunan bambu dua tingkat diuji dibawah beban statik horisontal dan vertikal untuk memperoleh lendutan dan frekuensi alami. Hasil penelitian menunjukkan berat jenis (G) bambu Wulung antara 0,61-0,74. Persamaan empiris sifat mekanika bambu dapat diprediksi sebagai fungsi berat jenis.Kekuatan sambungan geser bambu susun hingga beban leleh merupakan fungsi dari tebal bambu (t), berat jenis (G) dan ditentukan dengan persamaan empiris Fs = 0,0021t3,1158G0,2066 (SSC) dan Fs = 0,0562t2,1445G1,0658 (SDC). Rasio kekakuan (kEI) lentur balok bambu susun dapat diketahui dari diameter bambu (D), berat jenis (G) dan jarak baut (s). Rasio kekakuan lentur balok bambu susun dapat didekati dengan persamaan empiris kEI=1,1601D0,1112G0,2024s-0,1616 (BDL) dan kEI = 1,2308D0,0821G0,3332s-0,1970 (BTL) hingga beban proporsional. Kekakuan rotasi sambungan balok-kolom semi-rigid menunjukkan nilai berturut-turut 95 kNm/rad (SFCBDL1), 612.5 kNm/rad (SFCBDL2), 255 kNm/rad (SFCBTL1), 812,5 kNm/rad (SFCBTL.2) hingga kondisi beban proporsional. Dari hasil analisis numerik struktur rangka bambu (FBDL) dan (FBTL) dengan memasukkan nilai kekakuan rotasi sambungan didapatkan bahwa analisis numerik mempunyai nilai konsisten dengan eksperimen.

Compound bamboo beam is an engineered building material, consists of two or more bamboos with or without void filling material. This beam has a potential to constitute wood material. It can be used for structure components such truss and frame. Flexural rigidity of compound bamboo beam was found to difference between theority and eksperiment. This research used Wulung bamboo dan aimed to determine empirical equation of mechanical properties, shear connection strength, and ratio flexural rigidity stiffness of compound bamboo beam. The research was divided into three steps. First step, the testing was related to physical and mechanical properties, the bamboo bearing strength, bolt bending strength and the mortar bearing strength of based on ASTM and ISO standards. Second step, the testing was related to the strength of shear single connection (SSC), shear double connection (SDC), beam consists of two bamboo components (BDL) and three bamboo components (BTL). Third step, the testing was related to beam-column connection with two bamboo components (SFCBDL) and three bamboo component (SFCBTL), frame structure with two bamboo component (FBDL) and tree bamboo components (FBTL). The testing connection beam-column was found of relative stiffness (Sr) to connect between moment and rotation. Two bamboo frames of two story building were tested under vertical and horizontal static loads to find a horizontal deflection and natural frequent. The results showed the specific gravity of Wulung bamboo was between 0,62-0,73. Empirically, the mechanical properties of bamboo can be approached as function of specific gravity. The strengthuntil yield load limit of compound bamboo shear connection was function of bamboo thickness (t), specific gravity (G) and was determined with empirically equation Fs = 0,0021t3,1158G0,2066 (for SSC) and Fs = 0,0562t2,1445G1,0658 (for SDC). The flexural rigidity stiffness (kEI) ratio beam can be found from bamboo diameter (D), spesific gravity (G) and bolt distance (s). The flexural rigidity stiffness of compound bamboo beam can be obtained with empirically equation kEI = 1,1601D0,1112G0,2024s-0,1616 (for BDL) and kEI = 1,2308D0,0821G0,3332s-0,1970(for BTL)until proportional load limit. Rotation stiffness of the beam-column joins from experimental test on semi-rigid frame connection (SFCBDL) showed value of 95 kNm/rad (SFCBDL1), 612,5 kNm/rad (SFCBDL2) and thesemi-rigid frame connection (SFCBTL) found value of 255 kNm/rad (SFCBTL1), 812,5 kNm/rad (SFCBTL2) until proportional load condition. From the result numerical analysis of bamboo building frame (FBDL) and (FBTL) to input of joins rotation stiffness value, obtained that the developed numerical analysis have a consistent value with the experiment.

Kata Kunci : sifat mekanika bambu, sambungan geser, balok bambu susun, sambungan balok-kolom semi-rigid, struktur rangka.