J. ForestSains 11 2 : Juni 2014 99 -109
ISSN : 1693 - 5179
100
lebih merata sehingga dapat dipergunakan untuk produk konstruksi struktural.
Produk CLT dapat diaplikasikan untuk elemen lantai, dinding atap,dan juga dapat
dibentuk untuk penggunaan jendela, pintu, bahkan panel CLT dapat dibuat melengkung dengan
radius yang cukup lebar Wood Naturally Better 2010. Di Austria dan Jerman, produk CLT
digunakan sebagai dinding pada bangunan bertingkat seperti sekolah dan perumahan. CLT
juga diaplikasikan sebagai dek pada jembatan. Salah satu contohnya adalah jembatan di Jalan
Wandritsch
Kota Murau
Styria Austria
Mendegarian dan Milev 2010. Dinding
geser Shearwal
sebagai komponen dinding merupakan elemen vertikal
pada sistem tahanan gaya lateral lateral force resisting yang berfungsi menopang diagfragma
dan memindahkan gaya-gaya lateral ke arah pondasi APA, 2004. Penelitian mengenai dinding
geser CLT telah dilakukan Dujic et.al 2007 pada bangunan yang terletak di daerah rawan gempa,
hasilnya menunjukkan bahwa dinding CLT memiliki kekakuan dan kapasitas dukung beban
yang relatif tinggi. Dinding geser dari CLT dapat dibuat menggunakan kayu dari hutan tanaman
rakyat, diharapkan menghasilkan nilai kekuatan dan kekakuan yang tinggi sebagai komponen
bangunan rumah kayu. Penelitian ini bertujuan ingin mengetahui karakteristik fisis dan mekanis
panel CLT sebagai elemen dinding geser dari tiga jenis kayu rakyat.
II. METODE PENELITIAN
Penelitian
ini
dilaksanakan pada bulan April 2013
– Maret 2014 di laboratorium pengerjaan kayu bagian Teknologi Peningkatan
Mutu Kayu, laboratorium keteknikan kayu bagian Rekayasa
dan Desain
Bangunan Kayu
Departemen Hasil Hutan IPB serta laboratorium Pusat
Penelitian dan
Pengembangan Pemukiman,
Badan Penelitian
dan Pengembangan Kementerian Pekerjaan Umum,
Bandung. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian
ini adalah
kayu sengon
Paraserianthes falcataria,
kayu nangka
Artocarpus heterophyllus Lamk dan kayu Mindi Melia azedarach L. Perekat yang dipakai adalah
perekat Isosianat jenis Koyo Bond KR-560 Aqueous Polymer-Isocyanate Adhesive dengan
hardener : Koyo Bond crosslinker AP.
Komponen dinding geser dibuat menjadi tiga contoh uji panel CLT dengan orientasi sudut
90 ⁰ yang menggunakan tiga jenis kayu.
Pembuatan panel dinding geser diawali dengan penyusunan
dan perekatan
lamina-lamina berukuran tebal 3 cm, lebar 14 cm dan panjang
168 cm dalam 5 lapisan lamina yang saling tegak lurus satu dengan yang lainnya. Lapisan sejajar
ditempatkan pada bagian permukaan atas, tengah dan bawah. Sedangkan lapisan bersilang terletak
diantara ketiga lapisan tersebut. Lapisan sejajar dan lapisan bersilang kemudian direkatkan per
lapisan dengan menggunakan perekat isosianat dengan berat labur 280 g m
-2
pada dua permukaan double spread dengan orientasi sudut 90
⁰ pada masing-masing jenis kayu. Panel CLT kemudian
dirakit menjadi dinding panel CLT dengan ukuran akhir 15 cm x 84 cm x 168 cm pada dimensi tebal,
lebar dan panjang. Panel-panel dinding geser kemudian dikempa menggunakan mesin kempa
dingin dengan tekanan pengempaan berkisar 15 MPa dan dikondisikan selama 1 minggu.
Tahapan selanjutnya dilakukan pengujian dinding geser panel CLT meliputi pengujian sifat
fisis kadar air, kerapatan, kembang susut volume dan delaminasi, sifat mekanis keteguhan geser
rekat dan pengujian dinding geser panel CLT. Pengujian sifat mekanis dinding geser panel CLT
menggunakan uji racking, berdasarkan draf Standar Internasional ISODIS 2009 No 22452
tentang ”Timber Structure-Structural Insulated Panel Wall-test method. Gambar 1 menunjukkan
grafik tahapan pengujian uji racking dinding geser CLT yang dibagi menjadi tiga tahap yaitu yaitu : 1.
Siklus beban stabil stabilizing load cycle berupa penambahan beban seberat 0,1 F
max, est
yang berfungsi sebagai stabilisasi contoh uji, 2. Siklus
J. ForestSains 11 2 : Juni 2014 99 -109
ISSN : 1693 - 5179
101
beban kekakuan stiffness load cycle berupa penambahan beban sampai berat 0,4 F
max,est
yang dilakukan secara bertahap berupa beban 0,1 F
max,est
untuk mendapatkan nilai kekakuan benda uji dan 3. Uji kekuatan strength test berupa
penambahan beban sebesar 0,1 F
max,est
secara bertahap sampai tercapai F
max
dari benda uji
Gambar 1 Grafik tahapan pengujian Racking Shear wall CLT sumber ISODIS 22452
Analisis Data
Hasil pengujian
komponen
dinding geser panel CLT berupa : 1 Kekakuan racking
racking stiffness dihitung dengan menggunakan rumus
[ ] N mm
-1
, 2 Kekuatan racking racking strength, yaitu berupa
nilai maksimum beban racking F
max
yang diperoleh pada uji kekuatan dan 3 Rekaman
displacement. Sebaran data rataan sifat fisis dinding panel CLT ditampilkan dalam bentuk
histogram. Analisis data pengamatan dilakukan dengan
menggunakan metoda
deskripsi kuantitatif.
III.
HASIL
DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Fisik
Rataan nilai kadar air dinding geser panel CLT dari ketiga jenis kayu berkisar antara 13.00
sampai 14.60 . Besarnya persentase kadar air tergantung dari jenis kayunya. Hasil penelitian
Apriliana 2012 memperlihatkan bahwa nilai rata- rata kadar air CLT sengon menurut kombinasi
ketebalan lamina dan orientasi sudut lamina sebesar 12,66 . Sedangkan penelitian Riztian
2013 nilai rata-rata kadar air CLT yang dihasilkan dari kayu nangka sebesar 14.97 .
Hasil penelitian tersebut tidak berbeda jauh dengan hasil penelitian ini. Perbedaan ketebalan
J. ForestSains 11 2 : Juni 2014 99 -109
ISSN : 1693 - 5179
102
tidak banyak berpengaruh terhadap kadar air CLT yang dihasilkan.
Rataan kadar air dinding geser panel CLT kayu nangka 14.60 lebih tinggi dibanding
dengan kadar air panel CLT sengon 13 dan mindi 14.02 . Perbedaan kadar air ini
disebabkan, karena kayu nangka tersusun dari lamina yang memiliki kerapatan yang lebih tinggi
sehingga dinding selnya lebih tebal dan memiliki air terikat pada dinding sel yang lebih besar.
Disamping itu, perbedaan kadar air CLT juga dapat disebabkan oleh perbedaan kadar air lamina
sebelum direkat. Menurut Moody et.al. 1999, perbedaan maksimum kadar air tiap lamina adalah
sebesar 5. Hasil penelitan menunjukkan bahwa perbedaan kadar air tiap lamina untuk ketiga jenis
kayu masih dibawah 5 .
Gambar 2. Kerapatan rata-rata dinding geser panel CLT dari kayu sengon, mindi dan nangka
Rataan kerapatan dinding geser panel CLT Gambar 2 dari ketiga panel CLT sengon, mindi
dan nangka masing-masing 0.32 g cm
-3
, 0.47 g cm
-3
dan 0.64 g cm
-3
. Terjadi peningkatan kerapatan CLT relative berbeda bila dibandingkan
dengan kerapatan kayunya. Peningkatan ini disebabkan adanya lapisan campuran perekat dan
pemadatan akibat pengempaan dingin. Hasil penelitian Apriliana 2012 menunjukkan nilai rata-
rata kerapatan CLT sengon tebal 5 cm sebesar 0.33 g cm
-3
, sedangkan Riztian 2013 nilai rata- rata kerapatan CLT yang dihasilkan dari kayu
nangka tebal 5 cm sebesar 0.59 gr cm
-3
. Kerapatan panel CLT nangka yang dihasilkan
penelitian ini berbeda dengan kerapatan yang dihasilkan oleh Riztian 2013. Kerapatan akhir
panel dapat dipengarui oleh beberapa faktor, seperti jumlah lapisan penyusun panel, kadar
perekat dan besarnya tekanan kempa.
Panel CLT nangka memiliki nilai kerapatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan panel CLT
sengon dan mindi. Hal ini dikarenakan perbedaan ketebalan dinding sel tiap lamina. Kecenderungan
sel yang memiliki dinding tebal dan lumen kecil memiliki kerapatan tinggi, sebaliknya sel yang
memiliki dinding tipis dan lumen besar memiliki kerapatan yang rendah Ruhendi et al. 2007.
Rataan pengembangan dan penyusutan volume dinding geser panel CLT dari ketiga jenis
jenis kayu disajikan pada Gambar 3. 0.1
0.2 0.3
0.4 0.5
0.6 0.7
Sengon Mindi
Nangka
K e
ra p
a ta
n g
c m
-3
Jenis kayu
ISSN : 1693 - 5179
103
Gambar 3 Persentase kembang-susut volume rata-rata dinding ges er
panel CLT dari kayu sengon, mindi dan nangka
Rataan
pengembangan
volume panel CLT berkisar antara 2.35 sampai dengan 5.26
dan penyusutan volume berkisar antara 3.30 sampai dengan 4.5 . Nilai pengembangan dan
penyusutan volume pada katiga panel CLT tidak jauh berbeda. Hal ini berarti tidak terjadi
perubahan yang begitu besar antara kembang dan susut kayu. Panel CLT nangka memiliki nilai
kembang-susut
volume rata-rata
tertinggi dibanding panel CLT sengon dan mindi. Hal ini
dikarenakan panel CLT nangka disusun dari lamina yang memiliki kerapatan yang lebih tinggi
dari kayu sengon dan mindi. Hal ini sejalan dengan teori yang dikemukakan Haygreen dan
Bowyer 1986, bahwa variasi dalam penyusutan disebabkan
beberapa faktor,
salah satu
diantaranya kerapatan kayu. Semakin tinggi kerapatan
kayu maka
semakin besar
kecenderungannya untuk menyusut. Nilai penyusutan yang tinggi menunjukkan bahwa
panel CLT nangka mempunyai sifat yang dimensinya tidak stabil dibanding dari panel CLT
sengon dan mindi. Panel CLT sengon dengan nilai penyusutan yang rendah mengindikasikan
bahwa panel CLT ini lebih stabil dibanding dengan panel CLT nangka dan mindi.
Rataan delaminasi air dingin dan air panas dinding geser panel CLT dari ketiga jenis kayu
disajikan pada Gambar 4. 1
2 3
4 5
6 7
Sengon Mindi
Nangka
ke m
b a
n g
-s u
su t
v o
lu m
e
Jenis kayu
kembang volume susut volume
104
Gambar 4. Persentase delaminasi air dingin dan delaminasi air panas dinding geser panel CLT dari kayu sengon,mindi dan nangka
Rataan delaminasi perendaman air dingin panel CLT sengon, mindi
dan
nangka masing- masing sebesar 3.87 , 7.65 dan 14.80 .
Panel CLT sengon dan mindi telah memenuhi standar Japanes Agricultural Standard for Glued
Laminated Timber Notification No 234 tahun 2003 JPIC 2003 yang mensyaratkan nilai delaminasi
air dingin maksimal sebesar 10. Sementara panel CLT nangka belum memenuhi persyaratan
standar JAS 234:2003. Rataan delaminasi perendaman air panas panel CLT sengon,mindi
dan nangka masing-masing sebesar 5.53 ,
21.40 dan 36.88 . Panel CLT dari ketiga jenis kayu belum memenuhi standar JAS
234:2003 yang mensyaratkan nilai delaminasi air mendidih maksimal sebesar 5.
Perekat isosianat yang digunakan dalam penelitian ini belum mampu bertahan dalam
kondisi panas, sehingga perekat ini kurang cocok digunakan pada struktur bangunan eksterior
dengan kondisi yang ekstrim.
Hasil pengujian sifat fisis dari Panel CLT pada penelitian ini dapat digolongkan berdasarkan
peraturan kayu yang berlaku di Indonesia. Berdasarkan Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia
PKKI 1961, kelas kuat kayu dapat digolongkan berdasarkan berat jenis pada kondisi kering udara.
Dari pengujian yang telah dilakukan, panel CLT sengon dapat digolongkan sebagai kelas kuat IV,
panel CLT mindi digolongkan sebagai kelas kuat III dan panel CLT nangka digolongkan ke dalam
kelas kuat II.
Karakteristik Mekanis
Pengujian keteguhan rekat dilakukan untuk mengetahui kinerja perekat pada panel CLT yang
dihasilkan. Rataan keteguhan geser rekat panel CLT dari tiga jenis kayu disajikan pada Gambar 5
. 5
10 15
20 25
30 35
40 45
Sengon Mindi
Nangka
D e
la m
in a
si
Jenis kayu
Delaminasi air dingin Delaminasi air panas
J. ForestSains 11 2 : Juni 2014 99 -109 ISSN : 1693 - 5179
105
Gambar 5. Keteguhan geser rekat rata-rata panel CLT dari kayu sengon, mindi dan nangka Rataan
keteguhan
rekat geser panel CLT sengon, mindi dan nangka masing-masing
sebesar 18.95 kg cm
-2
, 31.36 kg cm
-2
dan 29.09 kg cm
-2
. Keteguhan rekat panel CLT mindi lebih besar dibanding panel CLT sengon dan nangka.
Walaupun CLT nangka memiliki kerapatan yang lebih besar dari CLT mindi, namun keteguhan
gesernya lebih rendah, hal ini diduga disebabkan adanya zat ekstraktif yang bersifat menghalangi
proses penetrasi dan pematangan perekat. Sugiarti 2010 menyebutkan bahwa faktor-faktor
yang berpengaruh terhadap kekuatan rekat antara lain kadar zat ekstraktif kayu, keadaan
permukaan yang direkat, kadar air kayu, tekanan dan waktu kempa.
Karakteristik Struktur Dinding Geser
Pengujian racking pada struktur dinding geser panel CLT menggunkan alat ukur tranduser
yang terhubung dengan data logger lewat kabel data. Tranduser merupakan suatu alat yang
berfungsi untuk mengetahui besarnya defleksi yang terjadi pada setiap beban yang diberikan
pada strujtur panel dinding geser. Tranduser dipasang secara vertikal dan horizontal pada
sampel uji dinding geser. Ketika sampel panel dinding geser CLT diberi beban lateralhorizontal,
tranduser tersebut akan bergerak menunjukkan nilai dari peralihan displacement. Hubungan
antara peralihan vertikal dan horizontal ditunjukan pada Gambar 6.
5 10
15 20
25 30
35 40
Sengon Mindi
nangka
K e
te g
u h
a n
g e
se r
re ka
t kg
c m
-2
Jenis kayu
ISSN : 1693 - 5179
106
Gambar 6. Hubungan antara peralihan horizontal mm dan peralihan vertikal mm pada dinding geser panel CLT sengon, mindi dan nangka
Gambar 6 menunjukkan
bahwa
peralihan horizontal menghasilkan nilai yang lebih besar
dibanding dengan peralihan vertikal. Oleh sebab itu dalam perhitungan nilai racking test yang
digunakan adalah peralihan dari tranduser horisontal. Nilai peralihan vertikal sangat kecil
sehingga dapat diabaikan pengaruhnya terhadap pergerakanperalihan struktur dinding geser.
Dinding geser panel CLT sengon memiliki nilai peralihan dari kedua tranduser yang lebih besar
dibanding dengan panel CLT nangka dan mindi. Uji racking yang dilakukan pada dinding geser
panel CLT menghasilkan data berupa beban dan peralihan Gambar 7.
Gambar 7. Hubungan antara beban N dan peralihan mm pada dinding geser panel CLT
sengon, mindi dan nangka -10
-5 5
10 15
20 25
30 35
40
10 20
30 40
50
P e
ra li
h a
n v
e rt
ika l
m m
Peralihan horisontal mm
sengon mindi
nangka
20000 40000
60000 80000
100000 120000
140000 160000
-10 10
20 30
40 50
B e
a b
a n
N
Peralihan mm
Sengon mindi
nangka
J. ForestSains 11 2 : Juni 2014 99 -109
ISSN : 1693 - 5179
107
Gambar 7 menujukkan
hubungan
antara beban N dan peralihan mm dinding geser panel
CLT dari tiga jenis kayu. Semakin besar beban yang diberikan, nilai peralihannya juga semakin
besar. Beban yang dimaksud disini adalah nilai racking strength kekuatan yakni beban maksimal
yang dapat ditahan oleh dinding geser sebelum dinding geser tersebut mengalami kehancuran.
Sementara itu, peralihan merupakan perubahan bentuk, dimensi dan posisi dari suatu titik dalam
skala waktu dan ruang.
Hasil pengujian menunjukkan, dinding geser panel CLT kayu nangka dapat menahan
beban terbesar dibandingkan dengan dinding geser panel CLT mindi dan sengon. Hal ini
disebabkan karena dinding geser panel CLT nangka tersusun dari lamina yang memiliki nilai
kerapatan yang lebih tinggi dibandingkan kerapatan CLT sengon dan mindi. Dinding geser
panel CLT nangka, mindi dan sengon masing- masing mencapai beban maksimal sebesar
146020 N pada peralihan 37.46 mm, 117600 N pada peralihan 22.22 mm dan 129360 N pada
peralihan 46.99 mm.
Nilai racking stiffness kekakuan pada dinding geser dimaksudkan besarnya beban yang
diperlukan untuk menggeser dinding geser panel CLT sejauh 1 satu mm. Nilai kekakuan dinding
geser panel CLT sengon, mindi dan nangka masing-masing sebesar 7388 N mm
-1
, 12521 N mm
-1
, dan 9402 N mm
-1
. Nilai kekakuan dinding geser panel CLT tertinggi terdapat pada dinding
geser mindi. Sifat kekauan dinding geser tergantung dari mutu lamina-lamina penyusun
dinding CLT, semakin tinggi mutu kayu lamina, penyusun dinding geser panel CLT, maka semakin
tinggi pula kekuatan dinding geser panel CLT yang dihasilkan. Disamping itu, proses perekatan dan
pengempaan juga memiliki pengaruh terhadap kekakuan dinding geser panel CLT.
Beban maksimal yang dihasilkan dinding panel CLT pada kayu spruce sekitar 60000 N pada
peralihan 15 mm Dujic, et.al 2007. Tjondro et.al 2011 mengemukakan nilai kekuatan dan
kekakuan dinding geser panel CNLT Cross Nail Laminated Timber dari kayu sengon masing-
masing sebesar 13260 N sampai1 7700 N dan 900 N mm
-1
sampai 1137 N mm
-1
. Nilai kekuatan dan kekauan dari penelitian ini dengan menggunakan
kayu sengon, mindi dan nangka masih lebih besar, hal ini diduga disebabkan oleh perbedaan ukuran
sampel uji,jenis kayu dan jenis perekat yang digunakan.
Dujic et.al 2007 menyatakan dinding kayu utuh memiliki kapasitas beban dan kekakuan
yang tinggi dibanding dengan dinding kayu dengan bukaan. Panel dinding dengan bukaan memiliki
kekakuan geser yang lebih rendah namun kapasitas dukung yang tidak berkurang banyak,
karena kegagalan sebagian besar terkonsentrasi didaerah-daerah penahan dan disudut-sudut
sekitar bukaan.
IV. KESIMPULAN
