I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Kebutuhan pembangunan rumah di Indonesia sangat tinggi sekitar 900.000 sampai 1,2 juta unit/tahun akibat pertambahan jumlah penduduk dan bencana alam seperti tsunami, banjir, longsor, gunung meletus dan berbagai bencana alam lainnya (Puslitbangkim, 2006). Dalam keadaan normal diperlukan rumah dalam jumlah besar dan sekian rumah yang sudah tua harus direhabilitasi/diganti dengan yang baru serta berbagai kondisi bencana alam yang terjadi. Kebutuhan rumah sudah sangat mendesak, sehingga diperlukan usaha percepatan pembangunan rumah yang layak, mudah dikerjakan, bahannya tersedia dan harganya terjangkau oleh masyarakat. Kondisi Indonesia sering terjadi bencana, sehingga diperlukan usaha untuk rehabilitasi dan rekonstruksi infrastruktur termasuk perumahan bagi penduduk yang terkena bencana. Pertimbangan kondisi yang tidak normal akibat bencana ini diperlukan pembangunan rumah yang layak huni, tetapi mudah dan cepat pembangunannya, terjangkau, bahan tersedia di lokasi dan mudah dibuat serta memenuhi syarat rumah tinggal. Rumah sebagai tempat tinggal yang ideal harus memenuhi syarat : tahan cuaca, tahan organisme perusak, tahan gempa, aman dan nyaman dihuni, estetis dan arsitektural, sehat dan ramah lingkungan. Berdasarkan kondisi di atas, rumah prefabrikasi dari kayu bisa menjadi pilihan karena kecepatan pembangunannya, harga terjangkau dan bagianbagian bangunan yang rusak bisa diganti secara parsial. Indonesia merupakan kawasan rawan gempa sehingga menelan banyak korban akibat kegagalan konstruksi. Salah satu penyelesaian untuk bangunan tahan gempa yang praktis adalah menggunakan rumah prefabrikasi. Rumah prefabrikasi (disingkat prefab) adalah rumah yang konstruksi pembangunannya cepat karena menggunakan modul hasil fabrikasi industri (pabrik). Komponen-komponennya dibuat dan sebagian dipasang oleh pabrik (off site). Setelah semuanya siap, kemudian diangkut ke lokasi, disusun kembali dengan cepat, sehingga tinggal melengkapi utilitas (utility) serta pengerjaan akhir (finishing). Beberapa manfaat lain adalah waktu konstruksi yang cepat, lingkungan pembangunan yang bersih dan biaya yang lebih terjangkau. Rumah prefab dirancang berdasar atas modul, maka keleluasaan pemilihan desain menjadi terbatas pada apa yang telah tersedia, namun ini tidak mengurangi minat masyarakat untuk menggunakannya (Roychansyah, 2006).
Struktur bangunan berkayu memiliki stabilitas dan integritas struktur yang sangat tinggi. Hal ini karena kayu memiliki kekuatan yang jauh lebih tinggi dibanding berat (strength to weight ratio) daripada baja dan beton yang memiliki berat lebih tinggi daripada kayu, sehingga bangunan kayu umumnya lebih ringan. Sambungan-sambungan komponen bangunan kayu bersifat daktil dan tidak mudah lepas. Pada saat terjadi kerusakan pada salah satu komponen bangunan kayu dapat diatasi, karena kayu dapat mengambil ke posisi keseimbangan baru. Sifat-sifat demikian menyebabkan bangunan kayu lebih tahan terhadap gempa (Karlinasari dan Nugroho 2006). Kayu banyak digunakan sebagai pilihan utama material bangunan karena sifat fleksibilitasnya. Kayu adalah salah satu bahan bangunan yang dapat digunakan sebagai bahan untuk konstruksi rumah prefabrikasi, karena kekuatannya yang cukup tinggi, ringan, mudah didapat, mudah dikerjakan dan merupakan sumberdaya alam yang dapat diperbaharui (renewable) dan dapat diproduksi secara berkelanjutan (ramah lingkungan). Dengan adanya degradasi hutan alam, keberadaan kayu yang memenuhi syarat baik kuantitas, kualitas dan ukurannya sebagai bahan bangunan semakin langka, sehingga perlu bahan pengganti alternatif berupa kayu-kayu yang dihasilkan oleh hutan tanaman dari hutan rakyat dan hutan tanaman industri seperti kayu Mangium (Acacia mangium Willd). Kayu Mangium merupakan sumberdaya alam terbarukan (renewable) karena cepatnya pertumbuhan dan potensinya melimpah. Kayu Mangium mempunyai keunggulan diantaranya adalah batangnya bulat lurus, berkulit tebal agak kasar dan kadang beralur kecil dengan warna coklat muda. Kayu Mangium juga kuat, ulet, rata, ringan, keras, mudah dibentuk dan dikerjakan serta mempunyai penampilan kayu mewah (berserat halus dan berkesan raba seperti kayu jati). Pemanfaatan kayu Mangium sebagai bahan bangunan dan furniture semakin beragam sehingga diperlukan teknologi untuk meningkatkan kegunaannya, terutama untuk mengatasi kelemahan kayu Mangium seperti banyak mata kayu, diameter yang terbatas dan cacat split. Hal ini dapat dikendalikan dengan pola pengerjaan bahan kayu yang optimal dan penerapan teknologi pengolahan kayu untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas kayu agar sesuai dengan kebutuhan bahan baku kayu untuk perumahan. Kayu Mangium memiliki prospek yang potensial berdasarkan sifat sifat dasar kayunya dimana kekuatan kayu dapat diperhitungkan sebagai kayu konstruksi struktural melalui penerapan sistem masinal. Pada masa yang akan datang dengan perbaikan sifat yang dilakukan, termasuk perbaikan teknik silvikultur, diharapkan terjadi peningkatan sifat mekanis kayunya sebagai bahan bangunan yang ramah lingkungan dan tahan gempa. 2
Hingga saat ini kayu Mangium sebagian besar masih digunakan untuk bahan baku pulp dan kertas, dan hanya sedikit yang mengalokasikan untuk kayu pertukangan, sehingga terkendala pasokan bahan baku untuk pembangunan rumah prefab secara masal. Sebagai bahan bangunan, kayu Mangium memiliki kelemahan banyak mata kayu, diameter relatif kecil, kesilindrisannya relatif rendah dan adanya serat berpuntir meskipun bentuk dolog tergolong cukup bundar. Untuk mengatasi kelemahan ini diperlukan teknologi rekayasa bahan baku dengan penerapan pemilahan log, pola penggergajian, pengeringan dan pengolahan yang tepat guna meningkatkan rendemen dan efisiensi bahan. Kendala kayu Mangium sebagai bahan bangunan ini harus dilakukan teknologi baru untuk memodifikasi berbagai elemen struktur dengan teknologi rekayasa bahan dan rekayasa struktur untuk keperluan pembuatan komponen konstruksi rumah prefabrikasi kayu yang bersifat knockdown, kokoh dan tahan gempa. Agar lebih aplikatif, diperlukan desain dan pengujian model komponen struktur terpilih berdasarkan modul optimasi bahan dan perhitungan kekuatan berdasarkan analisa struktur sehingga dapat diproduksi secara masal dan berskala industri dengan sistem prefabrikasi. B. Tujuan 1. Menentukan nilai karakteristik, tegangan ijin dan pengkelasan mutu kayu Mangium umur 8 tahun sebagai bahan kayu struktural rumah prefabrikasi. 2. Melakukan penggergajian dengan Model Optimasi Penggergajian (MOP), pengeringan dan pengolahan kayu Mangium, guna meningkatkan rendemen dan kualitas kayu untuk bahan komponen struktur rumah prefab. 3. Melakukan pengujian eksperimental keandalan shearwall kayu Mangium terhadap beban lateral monotonik dan analisis perilakunya akibat pengaruh beban gempa pada rumah prefabrikasi. C. Hipotesa 1. Karakteristik kayu Mangium umur 8 tahun berupa sifat dasar, tegangan ijin dan kelas mutu kayu memenuhi syarat sebagai bahan konstruksi bangunan. 2. Kendala keterbatasan kayu Mangium sebagai bahan konstruksi bangunan dapat diatasi dengan penerapan rekayasa pengolahan bahan dan rekayasa struktur sehingga dapat meningkatkan rendemen dan optimalisasi bahan baku. 3. Berdasarkan uji kekuatan shearwall sebagai komponen struktur terpilih terhadap ketahanan gempa, kayu Mangium memenuhi syarat sebagai bahan dinding pada konstruksi rumah prefabrikasi. 3
D. Manfaat 1. Memberikan informasi tentang karakteristik bahan dan komponen struktur bangunan dari kayu Mangium 2. Teknologi rekayasa bahan dan rekayasa struktur terhadap kayu Mangium membantu meningkatkan rendemen dan efisiensi bahan baku pada konstruksi rumah kayu. 3. Memberikan informasi cara pembuatan produk rumah kayu masal dengan cara prefab, terjangkau, mudah, tahan gempa dan bahan tersedia melimpah. E. Novelty 1. Merancang komponen rumah prefab dari kayu Mangium dengan konstruksi modular mulai dari penentuan tegangan ijin dan pengkelasan mutu untuk bahan konstruksi, optimalisasi pengolahan bahan, serta uji komponen untuk kekokohan konstruksi dan ketahanan gempa sehingga bisa diproduksi secara masal. 2. Mengatasi keterbatasan kayu Mangium umur 8 tahun dengan penerapan rekayasa pengolahan bahan dan rekayasa struktur guna meningkatkan sifat dan kualitas kayu Mangium sesuai persyaratan teknis bangunan, meningkatkan rendemen (efisiensi) dan ramah lingkungan. 3. Optimasi pemanfaatan kayu Mangium dari HTI merupakan inovasi yang bernilai tinggi karena akan menghemat pemanfaatan kayu hutan alam dan lebih prolingkungan sebagai sumber bahan bangunan struktural yang sangat baik berupa : pemilahan kayu berdasarkan kelas mutu kayu sehingga hemat bahan, pemilihan pola penggergajian yang bernilai rendemen tinggi, dibuat ukuran serba papan dalam bentuk solid dan laminasi yang sesuai dengan karakteristik log diameter kecil dan desain struktur diagonal sheathing dengan pemanfaatan semua ukuran panjang papan. F. Perumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini antara lain : (1) Kebutuhan rumah yang sangat mendesak; (2) Kondisi geografis Indonesia yang rawan gempa; (3) Keunggulan kayu dibandingkan dengan bahan bangunan lain; (4) Keunggulan kayu Mangium sebagai produk hutan tanaman; dan (5) Keterbatasan/kendala kayu Mangium yang perlu diatasi dengan rekayasa teknologi. Kendala ini yang mengakibatkan perlunya teknologi rekayasa bahan baku dengan penerapan pemilahan log, pola penggergajian dan pengolahan yang tepat guna meningkatkan rendemen dan efisiensi bahan. Berangkat dari kendala kayu 4
Mangium yang akan dipergunakan sebagai bahan bangunan, muncul gagasan untuk menerapkan teknologi baru (teknologi rekayasa bahan dan rekayasa struktur) agar kayu Mangium dapat diproduksi secara masal dan berskala industri dengan sistem prefabrikasi. Alur pikir penelitian disajikan sebagaimana pada Gambar 1 berikut : PERMASALAHAN Bagaimana membuat komponen struktur rumah prefabrikasi dari optimasi pemanfaatan kayu Mangium umur 8 tahun untuk memenuhi kebutuhan rumah yang ramah lingkungan dan tahan gempa? I. Pengujian sifat dasar untuk menentukan karakteristik kayu dan penentuan tegangan ijin serta pengkelasan mutu kayu Mangium umur 8 tahun dalam format ASD/LRFD II. Optimasi penggergajian dan pengolahan kayu Mangium untuk peningkatan rendemen dan efisiensi bahan berupa : 1. Pengukuran dan pemilahan log, angka bentuk 2. Optimasi penggergajian log dengan MOP 3. Proses pengeringan yang optimum 4. Proses pengerjaan kayu untuk pembuatan molding 5. Optimasi dan efisiensi pengolahan kayu berupa rendemen dan cacat akibat pengolahan III. Pengujian model komponen struktur terpilih mulai dari desain, perakitan dan pengujian komponen struktur shearwall berupa : pengujian eksperimental keandalan shearwall terhadap beban lateral monotonik Analisis perilaku panel komponen shearwall kayu Mangium akibat pengaruh beban gempa pada rumah prefabrikasi Rekomendasi penggunaan kayu Mangium umur 8 tahun sebagai komponen struktur bangunan kayu prefabrikasi Rumah Sederhana Sehat dan tahan gempa. Gambar 1. Bagan Alur Pikir Penelitian 5