## Kajian Eksperimental Perilaku Lentur Balok Laminasi Lengkung dari Kayu Jabon

## ERMA DESMALIANA
Institut Teknologi Nasional Bandung Email: edesmaliana@gmail.com

## ABSTRAK
Kayu  laminasi  merupakan  salah  satu  produk  kayu  rekayasa  berupa  kayu komposit  sebagai  representasi  yang  baik  dalam  efisiensi  penggunaan  sumber daya alam yang tersedia dari HTI dan HTR. Penggunaan kayu laminasi bertujuan untuk mengatasi keterbatasan dimensi kayu untuk aplikasi komponen struktural. Pada  penelitian ini  dibuat  balok  kayu  laminasi  menggunakan  kayu  Jabon  (kayu cepat tumbuh) dengan dimensi 50 mm * 50 mm * 760 mm (dengan tebal tiap lamina 5 mm) dan tinggi pelengkung 5 cm, serta variasi bentuk yaitu horizontal dan lengkung. Perekat yang digunakan yaitu perekat sintesis tipe Poly Urethane merek Excel One. Pembebanan pada balok dilakukan di atas tumpuan sederhana dengan  metode  one  point  loading.  Hasil  pengujian  memperlihatkan  kapasitas lentur balok kayu glulam lengkung dalam memikul beban maksimum meningkat sebesar 18,67% dibandingkan dengan balok kayu glulam horizontal.
Kata kunci : kayu cepat tumbuh, kayu laminasi, lengkung, Jabon, HTI, HTR

## ABSTRACT
Laminate  wood  is  one  of  wood  engineering  products  in  the  form  of  composite wood as a good representation in the efficient use of natural resources available from HTI and HTR. The use of laminated wood aims to overcome the limitations of wood dimensions for the application of structural components. In this study, laminated wooden beams using Jabon wood (fast growing tree) with dimensions of 50 mm * 50 mm * 760 mm (with a thickness of 5 mm each lamina) and 5 cm high arch and horizontal and curved shape variations. The adhesive used is Poly Urethane  type  synthesized  adhesive  of Excel  One.  The  loading  on  the  beam  is done on a simple pedestal with one point loading method. The test results show that the flexural capacity of the arched laminated beam in carrying peak load is increased by 18.67% compared to the horisontal laminated wooden beam.
Keywords : fast growing tree, laminated wood, arch, Jabon, HTI, HTR

## 1. PENDAHULUAN
Kayu  merupakan  sumber  daya  alam  yang  sangat  potensial  untuk  digunkan  dan dibudidayakan  sebagai  material  utama  dalam  bidang  konstruksi  di  Indonesia.  Hal  ini dikarenakan  di  seluruh  wilayah  Indonesia  tumbuh  kurang  lebih  4.000  jenis  pohon. Penggunaan kayu sebagai material konstruksi menjadi pilihan karena memiliki nilai estetika yang  menarik  secara  fisik,  serta  memiliki  nilai  kuat  tarik  dan  kuat  geser  yang  relatif  lebih tinggi dari kuat tarik dan kuat geser beton secara mekanik sehingga penggunaan kayu untuk komponen  struktur  rumah  tinggal  di  daerah  rawan  gempa  relatif  lebih  aman.  Kebutuhan kayu  yang  semakin  meningkat  seiring  dengan  berkembangnya  pembangunan  di  Indonesia menyebabkan  industri  pengolahan  kayu  mengalami  krisis  bahan  baku  untuk  kayu  solid berdiameter  besar  di  pasaran.  Oleh  karena  itu,  penggunaan  kayu  secara  efisien  penting dilakukan  untuk  pemanfaatan  jenis-jenis  kayu  cepat  tumbuh  hasil  produksi  baik dari  hutan tanam  industri  (HTI)  maupun  hutan  tanam  rakyat  (HTR)  yang  umumnya  berdiameter  kecil dan  bermutu  rendah.  Salah  satu  langkah  yang  dapat  dilakukan  untuk  meningkatkan  sifat mekanik jenis kayu bermutu rendah dengan teknologi kayu rekayasa seperti kayu  laminasi. Hal  ini  menjadikan  representasi  yang  baik  dalam  penggunaan  sumber  daya  alam  yang tersedia  dari  HTI  dan  HTR  secara  efisien.  Salah  satu  keuntungan  dari  penggunaan  kayu laminasi, yaitu dapat dibuat struktur lengkung. Penelitian ini mengkaji kapasitas lentur balok laminasi lengkung dari kayu cepat tumbuh bermutu rendah dalam memikul beban, sehingga dapat diketahui beban maksimum yang nantinya akan diaplikasikan struktural.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Balok Laminasi
Balok  laminasi  adalah  cara  efektif  dalam  penggunaan  kayu  berkekuatan  tinggi  dengan dimensi  terbatas  menjadi  elemen  struktural  yang  besar  dalam  berbagai  bentuk  ukuran (CWC,  2000).  Balok  laminasi  adalah  balok  yang  dibuat  dari  lapis-lapis  papan  yang  diberi perekat  secara  bersama-sama  pada  arah  serat  yang  sama  dengan  ketebalan  maksimum yang  diizinkan  sebesar  50  mm  (Moody  1999).  Dengan  mengikuti  konsep  di  atas,  balok laminasi  diperoleh  dari  pengolahan  batang  kayu  yang  dimulai  dengan  pemotongan  dengan ketebalan tertentu, perekatan dengan bahan perekat tertentu dan pengempaan/pengkleman sampai membentuk balok dengan dimensi yang diinginkan.

## 2.2 Balok Laminasi Lengkung
Penggunaan balok laminasi untuk struktur lengkung pada konstruksi bangunan telah banyak dijumpai.  Struktur  lengkung  biasa  digunakan  pada  struktur  bentang  panjang  karena perilakunya yang unik yaitu mampu meminimalisir momen lentur yang terjadi. Balok laminasi lengkung  secara  umum  diasumsikan  berperilaku  elastis  tanpa  mempertimbangkan kemungkinan  kebutuhan  kapabilitas  deformasi  inelastik.  Perencanaan  balok  laminasi lengkung  umumnya  hampir  sama  dengan  balok  laminasi  horizontal,  dengan  jari-jari kelengkungan  yang  berpotensi  menghasilkan  tegangan  residual  selama  pembuatan  yang mampu  mempengaruhi  kapasitasnya  dalam  memikul  beban.  Pasa  saat  konstruksi  struktur lengkung juga akan menimbulkan tegangan tangensial sehingga tegangan lentur tidak akan didistribusikan  secara  linier  dan  seragam  ke  sekeliling  penampang  melintang.  Menurut Suryoatmono  dan  Bukhari  (2010)  kapasitas  pemikul  beban  balok  laminasi  lengkung  dapat meningkat akibat pengaruh rasio tinggi per bentangnya sebesar 16%.

## 2.3 Karakteristik Kayu Jabon
Dalam bahasa latin, kayu Jabon disebut Anthocepalus cadamba, yang merupakan salah satu jenis kayu cepat tumbuh yang populer di Indonesia. Pertumbuhan kayu Jabon cukup cepat sehingga  sudah  dapat  dipanen  pada  usia  4 5  tahun  masa  penanaman.  Penyebaran

## Kajian Eksperimental Perilaku Lentur Balok Laminasi Lengkung dari Kayu Jabon
pertumbuhan kayu Jabon di wilayah Sumatera, Jawa Barat, Jawa Timur, Kalimantan Selatan, seluruh Sulawesi, Nusa Tenggara Barat dan Papua. Kayu Jabon, produk hutan tanam industri (HTI), termasuk jenis kayu berdaun lebar ringan dengan  berat jenia kering udara rata-rata 0,42. Kayu Jabon termasuk golongan kelas kuat III hingga IV dan kelas awet IV hingga V. Daya tahan kayu Jabon terhadap rayap kayu kering termasuk dalam kelas II dan daya tahan terhadap jamur pelapuk kayu termasuk dalam kelas IV hingga V. Penyusutan ke arah radial 0,8% sedangkan penyusutan ke arah tangensial 2,1%. Tekstur kayu agak halus hingga agak keras,  dengan  arah  serat  lurus  kadang  agak  terpadu.  Kayu  Jabon  memiliki  serat  halus, bagian teras dan gubal berwarna putih semu-semu kuning muda secara fisik.

## 2.4 Bahan Perekat Poly Urethane (PU)
Dalam  proses  pembuatan  balok  laminasi  diperlukan  bahan  perekat/lem  untuk  merekatkan antara  lamina  kayu  Jabon  yang  satu  dengan  lamina  kayu  Jabon  yang  lainnya.  Menurut Prayitno  (1996)  perekatan  merupakan  usaha  penggabungan  dua  buah  permukaan  bahan dengan  dua  ikatan  permukaan  yang  terdiri  atas  bermacam-macam  ikatan.  Sebagai  bahan perekat,  terdapat  banyak  jenis  perekat  kayu  untuk  pembuatan  balok  laminasi  baik  perekat sintesis  maupun  perekat  alami.  Dalam  penelitian ini  bahan  perekat  yang  digunakan  adalah bahan  perekat  sintesis  berupa Poly  Urethane  (PU)  merek  Excel  One.  Penggunaan  bahan perekat PU sangat mudah dalam pengaplikasiannya pada bahan, apalagi untuk peruntukkan aplikasi  ikatan  kayu  yang  khusus.  Perekat  PU  sangat  mudah  dijumpai  ketersediannya  di pasaran.  Selain  itu,  perekat  PU  memang  cocok  digunakan  untuk  aplikasi  struktural  pada lingkungan layan eksterior. Kelebihan perekat ini mampu memberikan ikatan yang baik pada kayu basah (kadar air >20%).

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  metode  deskriptif  eksperimental. Langkah-langkah yang dilakukan pada saat penelitian dilaksanakan adalah sebagai berikut:
a. Pengadaan  bahan  baku,  yaitu  kayu  Jabon  asal  Desa  Cibugel  Sumedang  dan  lem Poly Urethane.
b. Proses  pengolahan  kayu,  membuat  benda  uji  kayu  Jabon  sesuai  dengan  ukuran  yang telah ditentukan. Proses pemotongan kayu Jabon dilakukan di bengkel kayu Teknik Sipil Politeknik  Negeri  Bandung.  Selama  kegiatan  ini  dilakukan  juga  kegiatan  persiapan peralatan.
c. Proses  pembuatan  kayu  laminasi,  kayu  Jabon  sebagai  bahan utama,  perekatan  dengan lem Polyurethane.
d. Proses pengujian, benda uji akan diuji keteguhan lentur.
e. Menganalisis data yan diperoleh dari pengujian tersebut.
f. Menyusun hasil penelitian.

## 3.1 Pembuatan Benda Uji
Balok laminasi dibuat sebanyak 3 buah untuk setiap benda uji dengan ukuran 50 mm * 50 mm  *  760  mm  menggunakan  ketebalan  tiap  lamina  5  mm  baik  untuk  balok  horizontal maupun balok lengkung. Semua benda uji direkatkan dengan pengolesan lem Poly Urethane secara  merata  di  antara  lamina-lamina  kayu  ( Gambar  1 ).  Demikian  selanjutnya  lamina- lamina  kayu  tersebut  segera  disusun  dan  diklem  karena  ikatan  pengerasan  antara  lem dengan  kayu  terjadi  cukup  cepat.  Lakukan  pengkleman  selama  24  jam  agar  terjadi pengerasan secara sempurna. Selanjutnya balok laminasi tersebut dibentuk kontur lengkung melalui  proses  penekanan  dengan  mesin  ( Gambar  2 )  sehingga  terbentuk  benda  uji  balok laminasi lengkung seperti diilustrasikan pada Gambar 3 .
Balok benda uji yang tidak melalui proses laminaso (kayu solid) dengan ukuran yang sama disiapkan  sebagai  balok  kontrol  dan  perhitungan  teoritis  perencanaan  pembebanan  balok laminasi. Benda uji tersebut berukuran 50 mm * 50 mm * 760 mm sebanyak 3 buah yang dipotong dari suatu balok lurus dan tanpa cacat pada kondisi kering udara ( surface saturated dry / SSD) dengan kadar air <16%.
Gambar 1. Proses perekatan benda uji
Gambar 2. Proses pembuatan benda uji balok laminasi lengkung
Gambar 3. Benda uji balok laminasi lengkung Jabon

## Kajian Eksperimental Perilaku Lentur Balok Laminasi Lengkung dari Kayu Jabon

## 3.2 Pelaksanaan Pengujian Benda Uji
Benda uji berupa balok laminasi diletakkan pada loading frame dengan jarak tumpuan 70 cm dan  batang  pelentur  diletakkan  di  tengah-tengah  bentang  benda  uji  di  bawah  batang pelentur  ( Gambar  4 ). Loading  diberikan  dengan  kecepatan  mesin  2,5  mm/menit  dengan simpangan lebih 25%. Data load cell beban maksimum yang mampu ditahan balok kemudian dicatat.
Gambar 4. Setting  up  benda uji balok laminasi lengkung Jabon

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1 Keteguhan Lentur Balok Solid Kayu Jabon
Dari pengujian kuat lentur pada balok kayu solid didapatkan nilai kuat lentur terbesar adalah 25,39 MPa dan terkecil adalah 16,44 MPa dengan kuat lentur rata-rata tiga buah benda uji adalah 21,27 MPa.
Berdasarkan hasil pengujian bahwa benda uji B1 menerima beban maksimum sebesar 1.930 N dengan lendutan 8,78 mm. Beban maksimum yang diterima benda uji B2 sebesar 2.980 N dengan lendutan 12,10 mm. Beban maksimum yang diterima benda uji B3 sebesar 2.580 N dengan lendutan 13,48 mm.
Adanya beban maksimum yang  diterima oleh ketiga benda uji (B1, B2, B3) mengakibatkan retak  miring  ( cross  grain  tension)  dengan  kerusakan  pada  bagian  bawah  kayu  yang mengalami tegangan tarik maksimum. Hal ini merupakan kerusakan umum yang terjadi pada balok kayu tanpa perkuatan.
Gambar 5. Hasil pengujian balok solid kayu Jabon
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 B1 B2 B3 B eb a n P ( N )

## 4.2 Keteguhan Lentur Balok Laminasi Kayu Jabon
Dari  pengujian  kuat  lentur  pada  balok  kayu  laminasi  didapatkan  nilai  kuat  lentur  terbesar adalah  36,21  MPa  dan  terkecil  adalah  32,38  MPa  dengan  kuat  lentur  rata-rata  dua  buah benda uji adalah 34,29 MPa.
Berdasarkan  hasil  pengujian  bahwa  benda  uji  BL1  menerima  beban  maksimum  sebesar 3.800 N ( Gambar 6 ) dengan lendutan 20,64 mm. Pada saat pengujian benda uji BL1 sudah mengalami retak miring pada bagian tarik, namun setelah terjadi keruntuhan benda uji BL1 tidak sampai mengalami lepas bidang perekat.
Beban  maksimum  yang  diterima  benda  uji  BL2  sebesar  4.250  N  ( Gambar  6 )  dengan lendutan  20,80  mm.  Pada  benda  uji  BL2  tampak  mengalami  retak  mendatar  ( horizontal tension).  Pola  keruntuhan  yang  terjadi  pada  balok  laminasi  hampir  sama  sehingga menandakan  lem/perekat  bekerja  secara  baik  pada  lamina  kayu  tanpa  terjadi  lepasnya ikatan antar lamina.
Beban  maksimum  yang  diterima  benda  uji  BL3  sebesar  3.200  N  ( Gambar  6 )  dengan lendutan  18,72  mm.  Pada  benda  uji  BL3  tampak  mengalami  retak  mendatar  ( horizontal tension). Pola keruntuhan yang terjadi pada balok laminasi hampir sama tetapi pada lamina kayu  terjadi  lepasnya  ikatan  antar  lamina,  sehingga  terdapat  pengurangan  nilai  beban maskimum dari BL1 dan BL2.
Adapun  beban  maksimum  rata-rata  tiga  buah  benda  uji  adalah  3.750  N  dengan  lendutan 20,05 mm.
Gambar 6. Hasil pengujian balok laminasi Jabon

## 4.3 Keteguhan Lentur Balok Laminasi Lengkung Kayu Jabon
Berdasarkan  hasil  pengujian  bahwa  benda  uji  BLL1  menerima  beban  maksimum  sebesar 4.700  N  ( Gambar  7 )  dengan  lendutan  25,38  mm.  Pada  saat  pengujian,  benda  uji  BLL1 mengalami  pola  keruntuhan  yang  terjadi  di  tengah  bentang  balok,  hal  ini  menunjukkan terjadinya  kegagalan  lentur  dengan  adanya  rekatan  antar  lamina  yang  terlepas  ( Gambar 8.a ).
Beban  maksimum  yang  diterima  benda  uji  BLL2  sebesar  4.800  N  ( Gambar  7 )  dengan lendutan  25  mm.  Pada  benda  uji  BLL2  tampak  mengalami  retak  mendatar  ( horizontal
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 BL1 BL2 BL3 Be ba n P (N )

## Kajian Eksperimental Perilaku Lentur Balok Laminasi Lengkung dari Kayu Jabon
tension) ( Gambar 8.b ). Pola keruntuhan yang terjadi pada balok laminasi lengkung hampir sama yaitu kegagalan lentur.
Beban  maksimum  yang  diterima  benda  uji  BLL3  sebesar  3.850  N  ( Gambar  7 )  dengan lendutan 19,5 mm. Pada benda uji BLL3 tampak mengalami retak mendatar ( Gambar 8.c ) ( horizontal  tension).  Pola  keruntuhan  yang  terjadi  pada  balok  laminasi  lengkung  hampir sama yaitu kegagalan lentur.
Adapun  beban  maksimum  rata-rata  tiga  buah  benda  uji  adalah  4.450  N  dengan  lendutan 23,43 mm.
Gambar 7. Hasil pengujian balok laminasi Jabon
(a) (b)                                       (c)
Gambar 8. Hasil pengujian balok laminasi Jabon, yaitu: (a) benda uji BLL1; (b) benda uji BLL2; (c) benda uji BLL3

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan  pembahasan  yang  telah  dilakukan  diperoleh  kesimpulan bahwa kuat lentur balok solid kayu Jabon terbesar adalah 25,39 MPa, terkecil adalah 16,44 MPa dan rata-rata sebesar 21,27 MPa. Kuat lentur balok laminasi kayu Jabon dengan perekat Poly  Urethane  (PU)  terbesar  adalah  36,21  MPa,  terkecil  adalah  32,38  MPa  dan  rata-rata sebesar 34,29 MPa.
Beban maksimum rata-rata tiga buah benda uji balok laminasi Jabon adalah 3.750 N dengan lendutan  20,05  mm  sedangkan  beban  maksimum  rata-rata  tiga  buah  benda  uji  balok laminasi  lengkung  Jabon  adalah  4.450  N  dengan  lendutan  23,43  mm.  Berdasarkan  hasil penelitian  dan  pembahasan  di  atas  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  pengujian  terhadap balok  laminasi  lengkung  kayu  Jabon  sesuai  dengan  hipotesis  (adanya  peningkatan kemampuan  memikul  beban  maksimum  sebesar  18,67%  dari  balok  laminasi  horizontal Jabon), sehingga kayu tersebut dapat digunakan untuk aplikasi struktural.
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 BLL1 BLL2 BLL3 B eb a n P ( N ) Benda uji

## DAFTAR RUJUKAN
Canadian Wood Council. (2000). Wood Reference Handbook: A Guide to Architectural Use of Wood in Building Construction (4 th Edition). Ottawa: Canadian Wood Council. Moody,  R.  C.,  Hernandez,  R.,  &  Liu,  J.  Y.  (1999).  Glued  Structural  Member.  Dalam  Forest Service US Dept. of Agriculture, Wood Handbook, Wood as an Engineering Material (pp.
19.1-19.14). Madison: USDA, Forest Prayitno. (1995). Perekatan Kayu. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.