Kayu Laminasi

Structural glued laminated timber (Laminasi) adalah teknologi pengolahan kayu yangsudah dikenal sejak dulu. Laminasi adalah penyatuan beberapa lapis kayu denganlem pada kedua sisinya kemudian diberi tekanan. Proses pengeleman ini dilakukanmengikuti arah panjang kayu. Bahan kayu laminasi adalah kayu–kayu lapis yangtelah dibentuk dan disiapkan sedemikian rupa sehingga dapat disatukan menjadibentuk kayu yang diinginkan. Ketebalan kayu yang diijinkan mencapai 50 mm.Namun biasanya kayu laminasi dibuat dari kayu dengan tebal antara 25 sampai 50mm. Karena kerumitan dalam pembuatannya, Standar Amerika Utara mewajibkankayu laminasi diproduksi oleh pabrik yang sudah diakui. Ukuran laminasi yangdihasilkan dapat disesuaikan dengan keinginan namun hal ini dibatasi olehkemampuan pabrik dan sarana transportasi.Beberapa jenis kayu yang biasa dilaminasi di Amerika Serikat antara lain jenisDouglas Fir–Larch, Southern Pine, Hem–

Fir, and Spruce–Pine–Fir (SPF). Namunumumnya, semua jenis kayu dapat dilaminasi tergantung apakah sifat fisik danmekanisnya cocok dan apakah kayunya bisa dilem dengan baik.

KEUNTUNGAN

Dibanding dengan kayu alam (kayu hasil gergajian) laminasi memiliki beberpakeuntungan seperti ukurannya yang bisa diatur sedemikian rupa sesuai dengankeinginan, bentuknya beragam, tahan terhadap cuaca, dan kualitasnya seragam.1. UkuranUkuran kayu laminasi dapat lebih besar dari ukuran pohon yang dijadikan kayugergajian. Zaman dahulu, Negara Amerika Serikat mempunyai cadangan pohonbesar yang cukup yang dapat menghasilkan kayu gergajian yagn cukup besar.Tapi, saat ini orang–orang mulai menanam kayu dengan diameter yang lebihkecil dengan siklus penanaman yang lebih pendek dan hampir semuapenggergajian kayu dibangun untuk mengakomodasi log yang relatif kecil.Menggabungkan kayu dengan laminasi membuat produksi elemen struktur yangbesar menjadi mungkin. Elemen lurus dengan panjang hingga 30 m bukansesuatu yang luar biasa dan beberapa bentang dapat mencapai 43 m dan tinggi2 m. Dengan demikian laminasi memberikan potensi untuk memproduksi kayubesar dari pohon kecil.2. Efek ArsitekturalBerbagai macam bentuk arsitektural yang sulit dapat diperoleh denganmembengkokkan kayu selama proses produksi. Laminasi dengan lengkunganstandar dapat diperoleh dari timber dengan tebal 19 mm. Lengkungan dengansudut yang lebih besar dapat diproduksi dari timber dengan tebal 38 mm. Timberdengan ketebalan 13mm atau lebih tipis lagi dapat digunakan untuk menghasilkanlengkungan yang lebih tajam (dengan sudut yang lebih kecil). Sebagaipertimbangan jari –jari dari lengkungan (busur) yang akan diproduksi dibatasiantara 100 sampai 125 kali tebal kayu laminasi

 

3. PengeringanKayu yang digunakan untuk memproduksi laminasi harus dikeringkan lebih dahulusebelum digunakan. Agar kayu yang dihasilkan tahan terhadap pengaruh cuaca.4. Bentuk Penampang Yang BervariasiElemen–elemen struktural dapat dibentuk sedemikian rupa sesuai dengankebutuhan kekuatan dan kekakuannya.5. Kualitas kayu yang beragamKegunaan laminasi yang lain adalah, kayu dengan kualitas tinggi dapat disatukandengan kayu yang kualitasnya berada dibawahnya. Kualitas kayu ini biasanyadivariasikan pada pembuatan balok. Jadi kayu dengan kualitas yang baikdiletakan di bagian atas dan bawah sedangkan kayu dengan kualitas yang lebihrendah diletakkan di bagian tengah dari balok. Selain itu jenis kayu yangdisatukan juga dapat berbeda.6. Ramah lingkunganBeberapa analisis memperlihatkan bahwa sebagai sumber daya yang dapatdiperbaharui kayu membutuhkan energi yang sedikit selama pembentukannya,kemampuannya menyimpan karbon dan potensinya untuk didaur ulang berpotensimemberikan keuntungan jangka panjang bagi lingkungan dibandingkan denganmaterial yang lain.Namun terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pembuatan laminasiyang tidak terdapat dalam produksi kayu biasa.1. Proses tambahan membuat biaya produksi laminasi lebih tinggi dari kayubiasa2. Pembuatan laminasi membutuhkan peralatan khusus, perekat, tempat danketerampilan yang lebih.3. Tiap tahap membutuhkan perhatian untuk memastikan kualitas dari hasilproduksi.

SEJARAH PEMBUATAN LAMINASI

Laminasi pertama kali digunakan di eropa pada konstruksi sebuah auditorium di kota

Basel, Swiss, pada tahun 1893, sistem ini dipatenkan sebagai “Hertzer System” dan menggunakan lem yang tidak waterproof. Dengan demikian aplikasi ini hanya dapatdigunakan pada kondisi kering. Perkembangan enis lem yang digunakan selamamasa perang dunia pertama menstimulasi penggunaan laminasi pada pesawat danrangka bangunan. Di Amerika salah satu dari lengkung laminasi pertama yangdibangun ada pada gedung USDA Forest Service, Forest Product Laboratory,Madison, Wisconsin.Perang dunia kedua memacu minat yang baru pada pengembangan lem dari resinsyntetic yang waterproof. Hal ini membuat laminasi dapat digunakan pada jembatankayu dan aplikasi ekterior lainnya. Pada awal tahun 1950an paling terdapat selusinpabrik kayu laminasi yang tergabung dalam American Institute of TimberConstruction (AITC). Pada tahun 1963, Asosiasi ini membuat standar nasionalpertama. Dan dan standar ini terus diupdate oleh AITC. Pada pertengahan 1990anterdapat 30 perusahaan di seluruh Amerika Serikat dan Kanada yang memproduksilaminasi sesuai dengan standar yang ditetapkan oleh AITC.

 

JENIS–JENIS KAYU LAMINASI

Struktur lentur

Laminasi yang tersusun dari kayu yang berbeda kualitasnya atau biasa disebutdengan laminasi laminasi biasanya digunakan untuk menahan gaya lentur. Jenis inidikembangkan untuk menghasilkan bahan yang ekonomis dan efisien untukmenahan gaya lentur yang diakibatkan oleh beban tegak lurus sisi lebar kayu.Laminasi jenis ini biasa digunakan untuk komponen yang dipasang horizontal. Untukmengoptimalkan kekakuan dari kayu, sejumlah kayu dengan kualitas bagus dapatditambahkan di sisi luar dengan jumlah yang sama antara sisi atas dan bawah.Untuk mengoptimalkan kekuatan lentur dari balok, jumlah lapisan kayu kualitasbagus dapat diperbanyak pada sisi tekan dari struktur.

Struktur tekan

Laminasi juga didesain untuk menahan gaya tekan dan gaya lentur yang searahdengn sisi lebar dari kayu laminasi. Laminasi jenis ini biasanya digunakan untukkomponen yang dipasang vertikal. Tidak seperti struktur lentur yang didesaindengan kualitas kay uyang seragam, laminasi untuk struktur tekan dibuat dari kayuyang kualitasnya seragam. Karena penempatan jenis material yang salah dapatmenyebabkan kurangnya efisiensi dan keuntungan ekonomi yang didapat biladibandingkan dengan struktur lentur.

Bagian Lengkung (struktur lengkung)

Kombinasi kualitas kayu yang efisien pada struktur lengkung hampir sama dengankombinasi kayu pad struktur horizontal. Tegangan dan tekanan dianalisa sebagaigaya tangensial yang bekerja pada bagian lengkung dari struktur. Ada perilaku unikyang ditunjukkan oleh struktur, jika jari –jari kelengkungan laminasi berkurang,tekanan radial yang terbentuk dibagian lengkung balok akan meningkat. Karenakekuatan kayu tegak lurus serat yang lebih rendah dari kekuatan sejajar serat,tekanan radial ini menjadi faktor kritis dari design laminasi lengkung. Bagianlengkung ini biasa diproduksi dengan ketebalan standar 19 sampai 38 mm.Normalnya sudut lengkung yang didapat dari kayu dengan tebal 19 mm akan lebihtebal daripada kayu dengan tebal 38 mm. Disarankan rasio tebal kayu (t) berbanding jari–jari kelengkungan (R), tidak boleh melebihi 1/100 untuk kayu keras dan 1/125untuk kayu lunak.

Struktur runcing

Balok laminasi seringkali diruncingkan, dikerat sisi- sisinya untuk memenuhikebutuhan arsitektur, menyediakan atap lengkung, mempermudah jalannya drainasi,dan memenuhi persyaratan dinding yang lebih rendah pada ujung tiang.peruncingandilakukan dengan menggergaji miring pada sisi yang diinginkan. Disarankan untukmembuat potongan hanya pada sisi tekan dari balok. Karena mengusik sisi tarik daribalok dapat menurunkan kekuatan kayu secara keseluruhan.

SPESIFIKASI STANDARPabrikasi

ANSI/AITC A190.1 adalah standar yang mencakup peraturan produksi, pengujian,dan sertifikasi laminasi di Amerika Serikat. Detail dan spesifikasi lain disajikan dalamAITC 200 (AITC 1993a), yang merupakan bagian dari ANSI A190. Untuk memenuhi kebutuhan pabrikasi dari laminasi struktural kan ada mengeluarkan CAN/CSA O122(CSA 1989).

Asal Design Value

ASTM D3737 (ASTM 1997b) mencakup prosedur menentukan design value untukkayu laminasi struktural. Sifat–sifat kayu yang dipertimbangkan antara lain kuatlentur, kuat tarik, kuat tekan sejajar serat, modulus elastisitas, kuat geser horizontal,kuat tarik radial, dan kuat tekan tegak lurus serat.

Design Value Pabrik–pabrik kayu laminasi telah menstandarkan target design value untuklendutan pada balok. Untuk kayu lunak,

design value nya terdapat pada AITC 117.Spesifikasi ini memuat design value dan modifikasi yang direkomendasikan untukdesain bagian kayu laminasi di Amerika Serikat. Sedangkan untuk kayu keras,digunakan AITC 119. National Design Specification for Wood Construction (NDS)menyimpulkan informasi desain pada AITC 117 dan 119 dan menetapkan cara kerjayang dapat diikuti pada desain struktural dari kayu laminasi. (AF&PA 1997)

Pabrikasi

Pabrikasi dari kayu laminasi harus mengikuti standar untuk memastikan nilai designvalue. Dalam pabrikasi, kualitas kayu dan perekat (lem) harus sesuai.Proses pabrikasi kayu laminasi dapat dibagi menjadi empat bagian1. Pengeringan dan grading kayu2. Penyambungan kayu3. Pengeleman4. FinishingJika kayu laminasi akan digunakan pada kondisi dengan kelembapan yang tinggi,perlu dilakukan injeksi bahan pengawet ke dalam kayu agar kayu lebih tahan lama.Pengeringan dan grading kayuPengeringan dilakukan untuk mengurangi perubahan dimensi dan meningkatkankekuatan struktural kayu. Untuk beberapa keperluan, kadar air maksimum yangdiizinkan pada standar ANSI sebesar 16% (ANSI 1992). Namun rentang kadar airmaksimum yang diizinkan pada kayu laminasi sebesar 5%. Rentang ini dibuat untukmeminimalkan perbedaan perubahan dimensi selama proses laminasi.Di Amerika Serikat, banyak pabrik menggunakan kadar sekitar 12%, karenabeberapa alasan. Alasan pertama karena kayu lebih mudah disambung pada kadarair 12%. Alasan yang lain, kadar air 12% adalah kadar air rata–rata untukkebanyakan interior di Amerika Serikat.Kadar air dari kayu dapat diperoleh dengan mengambil sampel dari suply kayu ataudengan moisture meter. Kayu dengan kelembapan yang lebih tinggi akan dipisahkan dan dikeringkan ulang.Grading dapat dilakukan dengan dua cara yaitu visual grading dan E-rating. Visualgrading dilakukan dengan membandingkan karakteristik kayu yang terlihat secaravisual, misalnya ukuran mata kayu, kemiringan serat, retak,dan sifat–sifat lainnya.

 

E-rated graded merupakan sistem pemilahan yang menggabungkan nilai kekakuankayu dan pengamatan secara visual. Pada beberapa pabrik, pengamatan visualdilakukan pada tiap potong kayu, namun E-rated hanya dilakukan pada sampelkayu. Untuk kayu dengan kekuatan yang lebih tinggi, biasanya pabrik melakukangrading tambahan untuk material yang akan digunakan pada daerah dengankebutuhan kuat tarik yang lebih tinggi. Kriteria tertentu dipakai untuk material dengankuat tekan yang tinggi. Alternatif lain yang dilakukan untuk mendapatkan kayuspesial adalah produksi kayu dilakukan dibawah pengawasan ketat agar kekuatanyang dicapai sesuai dengan yang diinginkan. Cara lain dengan menggunakan LVL.

Penyambungan kayu

Untuk menghasilkan kayu laminasi dengan panjang yang melebihi kayu yang ada,harus dilakukan penyambungan pada kayu. Sambungan yang biasa digunakanadalah finger joint dengan panjang kira –kira 28 mm. Bentuk sambungan lain jugadiperbolehkan asal memenuhi persyaratan kekuatan dan daya tahan yang telahditentukan. Sambungan yang dikerjakan dengan baik, akan menentukan kualitasdari keseluruhan kayu laminasi. Oleh karena itu, pengawasan yang ketat perludilakukan di tiap tahap pembuatan sambungan tahapan tersebut antara lain,pengecekan jenis kayu, pembentukan bagian sambungan, pemberian lem,penempatan kayu, pemberian tekanan, dan perawatan.Tantangan selanjutnya dalam produksi kayu laminasi adalah mengeliminasi kayuyang memiliki sambungan lemah. Pemeriksaan secara visual dan beberapapengujian yang tidak merusak terbukti tidak cukup efektif untuk memastikankekuatan sambungan. Sebuah metode yang biasa digunakan oleh beberapaprodusen adalah dengan memberikan gaya lentur atau tekanan untuk mengecekkekuatan sambungan kritis pada sisi tarik kayu. Dengan ini sambungan dengankekuatan rendah akan terdeteksi dan dipisahkan dari yang lain. Yang harusdiperhatikan adalah tekanan yang diaplikasikan tidak boleh merusak benda uji.

Proses pengeleman

Pemasangan kayu laminasi hingga tinggi yang diinginkan adalah tahap kritis laindalam proses produksi. Tahap–tahap proses penyatuan meliputi1. Penghalusan permukaanPermukaan kayu dihaluskan 9diketam untuk memperoleh permukaan yangbersih, sejajar, dan mudah dilem, kayu laminasi harus diketam sampai tingkatkehalusan yang cukup. Prosedur yang paling baik adalah denganmenghaluskan kedua sisi sebelum diberi lem. Hal ini untuk memastikanbahwa pemasangan kayu laminasi sesuai dengan bentuk yang diinginkan dantekanan yang diberikan tersebar secara merata.2. Pemberian perekat (lem)Perekat (lem) biasanya disemprotkan dengan penyemprot lem. Perekat yangsering digunakan adalah phenol resorcino. Namun tidak menutupkemungkinan digunakan jenis perekat lain.3. PenekananPemberian tekanan dilakukan segera setelah perekat disemprotkan.Penekana paling sering dilakukan dengan plat penjepit. Tekanan dapatdiaplikasikan dengan sistem mekanik atau hidraulik. Setelah itu perawatankayu dilakukan di ruang yang temperaturnya diatur pada suhu yang ditetapkan selama 6 samapi 24 jam. Beberapa system penjepit yang lebihmodern merupakan gabungan dari sistem hidraulik dan perawatan dengan gelombang radio. Yang mepercepat proses curing hingga hitungan menit.Pada tahap ini 90% dari kekuatan ikatan terbentuk. Setelah beberapa hariselanjutnya proses curing masih berlanjut namun dengan kecepatan yanglambat. Kekuatan ikatan diuji dengan melakukan uji geser pada contoh yangdiambil dari bagian ujung kayu laminasi.

Finishing

Setelah glulam dipindahkan dari alat penekan, permukaan glulam kemudiandihaluskan untuk menghilangkan sisa –sisa lem yang tercecer pada permukaankayu. dalam finishing ada tiga kriteria yang harus dipenuhi yaitu kriteria industrial,arsitektural, dan kualitas tinggi. Kriteria industrial maksudnya bahwa hasil produksidapat digunakan secara luas, sisi arsitektural mensyaratkan hasil produksi dapatdigunakan untuk berbagai keperluan arsitektural. Selain itu pencapaian kualitas yangtinggi juga disayaratkan dalam hal ini.Tahap berikutnya adalah proses pembentukan kayu, pembuatan lubang,penambahan alat sambung, pemasangan segel dan plastik pembungkus agarkelembapan kayunya terjaga.

Pengawetan Kayu

Jika kayu akan ditempatkan pada kondisi dengan kelembapan yang tinggi, makadisarankan untuk melakukan pengawetan pada kayu laminasi yang sudah jadi.Beberapa macam pengawet yang digunakan dlam proses pengawetan ini antaralain, ter, pengawet berbasis minyak dan pengawet berbasis air