BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara dengan intensitas gempa yang cukup tinggi. Kondisi ini mengharuskan masyarakat Indonesia menjadi lebih selektif dalam pemilihan bahan bangunan yang digunakan sebagai elemen penyusun suatu bangunan gedung termasuk pada struktur atap. Atap adalah bagian dari suatu bangunan yang berfungsi sebagai pelindung dari cuaca, baik panas maupun hujan. Salah satu bagian penyusun atap adalah struktur rangka kuda-kuda. Struktur rangka kudakuda memiliki fungsi sebagai pendukung penutup atap. Kuda-kuda dapat terbuat dari beton, baja, atau kayu. Pada umumnya, masyarakat menggunakan kayu sebagai material penyusun rangka kuda-kuda. Seiring meningkatnya pertumbuhan penduduk di Indonesia, kebutuhan kayu sebagai material konstruksi juga ikut meningkat. Namun demikian, peningkatan tersebut tidak disertai dengan ketersediaan kayu dengan dimensi dan kualitas yang sesuai. Hal ini mendorong masyarakat untuk mencari alternatif material lain selain kayu. Saat ini, masyarakat mulai menggunakan rangka kuda-kuda dengan baja ringan sebagai salah satu alternatif material pengganti kayu.
Gambar 1.1 Rangka kuda-kuda baja ringan 1
2
Baja ringan dipilih karena mudah didapat dan relatif ringan sehingga dapat mengurangi beban dari atap. Baja ringan juga lebih mudah dalam pemasangannya dibandingkan dengan kayu. Namun, baja ringan juga memiliki beberapa kekurangan antara lain baja ringan tidak dapat dipotong dan dibentuk se-fleksibel kayu. Selain itu, baja ringan memiliki ketebalan penampang yang tipis sehingga membuat baja ringan mudah mengalami tekuk atau buckling. Untuk mengatasi buckling tersebut, gaya aksial tekan diperkecil dengan cara membuat jarak antar kuda-kuda lebih rapat. Penampang yang tipis juga membuat sambungan pada baja ringan rawan sobek.
Gambar 1.2 Tekuk pada cold formed steel (Sumber: www.sydney.edu.au, 2013) Dengan adanya kombinasi antara kayu dan baja ringan pada batang tekan, diharapkan dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan baja ringan sehingga dapat mengurangi tekuk yang terjadi. Penelitian-penelitian mengenai komposit baja ringan dengan kayu sudah pernah dilakukan. Beberapa diantaranya adalah Li (2005) serta Winter, dkk. (2012). Penelitian-penelitian tersebut dilakukan untuk mengetahui perilaku lentur pada balok komposit baja ringan dan kayu sebagai upaya untuk menambah kekakuan baja ringan. Untuk mendapatkan dimensi kayu yang sesuai, dapat menggunakan sistem laminasi. Pada umumnya laminasi menggunakan bahan perekat lem untuk merekatkan antar komponen. Sementara itu, lem yang digunakan masih harus didatangkan dari luar negeri sehingga biaya yang dibutuhkan menjadi tinggi. Dari sisi kesehatan, perekat kayu yang digunakan di Indonesia dapat mengganggu
3
kesehatan karena mengandung formaldehida. Sebagai pengganti perekat dapat digunakan alat sambung geser yang lain, seperti paku, baut, atau sekrup, dan menjadi produk kayu yang dikenal dengan istilah mechanically laminated timber (MLT). Selain perilaku tekuk, bagian terlemah dari suatu struktur rangka kuda-kuda baja ringan adalah bagian sambungan. Yanwari (2013) melakukan pengujian pada struktur rangka kuda-kuda baja ringan secara full-scale dengan pembebanan statik. Berdasarkan pengujian tersebut, bagian yang gagal terlebih dahulu adalah bagian sambungan yang ditandai dengan sobeknya pelat di sekitar alat sambung (baut). Pada satu sistem konstruksi gedung, sambungan diperlukan untuk memperoleh bentuk geometri ataupun bentang yang diinginkan. Dalam struktur truss, sambungan tidak hanya dirancang untuk menyambung antar bagian, melainkan juga untuk menerima gaya aksial yang berasal dari pembebanan yang diberikan. Beberapa penelitian mengenai sambungan pada baja ringan telah dilakukan, salah satunya adalah Chung dan Lawson (2000) yang menguji sebanyak 24 buah sambungan dengan empat tipe konfigurasi yang berbeda. Dari penelitian tersebut terdapat tiga buah jenis kegagalan yang teridentifikasi. Ketiga kegagalan tersebut mencakup kegagalan pada sambungan dan tekuk (buckling) pada baja ringan. Sistem komposit antara baja ringan dan kayu ini menambah kekuatan pada batang tekan sehingga kegagalan yang terjadi bukan disebabkan oleh tekuk, melainkan kegagalan pada bagian sambungan. Dengan demikian, sistem sambungan untuk komposit baja ringan - laminasi kayu perlu ditinjau untuk mengetahui kemampuan sambungan agar struktur komposit tersebut dapat diterapkan.
1.2 Rumusan Masalah Agar laminasi kayu – baja ringan ini dapat dikembangkan dan dijadikan salah satu alternatif material untuk suatu struktur, seperti struktur kuda – kuda, diperlukan suatu sistem sambungan yang baik sehingga dapat mendukung beban – beban
4
yang diterima. Oleh karena itu, perilaku sistem sambungan (jenis alat sambung dan bahan pelat sambung) pada struktur komposit ini perlu diteliti sesuai dengan persyaratan kekuatan dan kekakuannya.
1.3 Tujuan Penelitian Konstruksi komposit baja ringan - laminasi kayu dapat menjadi alternatif dalam pembuatan struktur truss untuk konstruksi atap. Dalam penerapannya, masih terdapat hal – hal yang perlu untuk diperhatikan, salah satunya adalah sistem sambungan yang digunakan. Penelitian ini bertujuan untuk: a. menganalisis perilaku sambungan komposit (ragam kegagalan yang terjadi, kapasitas
lateral sambungan,
dan grafik
beban-selip),
baik
secara
eksperimental maupun menggunakan program DOWEL dan European Yield Model Theory yang dikembangkan untuk sambungan kayu terhadap pengaruh variasi pembebanan dengan arah sejajar dan arah tegak lurus pada sistem sambungan komposit baja ringan - laminasi kayu; dan b. mengetahui sistem sambungan (alat sambung dan pelat sambung) yang sesuai dengan meninjau kekakuan, kekuatan, dan daktilitas sistem sambungan komposit baja ringan - laminasi kayu.
1.4 Manfaat Penelitian Penelitian kekuatan sistem sambungan komposit baja ringan - laminasi kayu ini diharapkan dapat diaplikasikan dan dipergunakan secara luas pada perencanaan struktur kuda-kuda bangunan gedung sehingga struktur komposit ini dapat menjadi salah satu alternatif untuk mengurangi kebutuhan kayu sebagai material struktur serta dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan baja ringan dalam menerima beban.
1.5 Batasan Penelitian Batasan-batasan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: a. Penelitian dilakukan secara eksperimental dan analisis metode elemen hingga menggunakan aplikasi program DOWEL.
5
b. Pembebanan yang diberikan merupakan pembebanan tekan pada arah sejajar dan pembebanan arah tegak lurus. c. Data propertis baja ringan yang digunakan diperoleh dari literatur dan penelitian sebelumnya. d. Sambungan komposit memiliki dua bidang geser dan dibebani secara quasi static. e. Jenis alat sambung yang ditinjau hanya baut.
1.6 Keaslian Penelitian Penelitian yang berkaitan tentang struktur komposit baja ringan - laminasi kayu dan tentang mechanically laminated timber (MLT) sudah pernah dilakukan. Li (2005) melakukan penelitian balok komposit baja ringan – kayu. Fokus dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perilaku balok komposit antara kayu dan baja ringan dengan profil S. Alat sambung yang digunakan dalam penelitian ini adalah self-drilling screw. Winter, et. al. (2012) juga meneliti tentang balok komposit kayu laminasi-baja ringan. Balok tersebut dibetuk dari dua buah baja ringan dengan profil U dan glulam atau cross laminated. Kedua bagian profil tersebut kemudian dihubungkan menggunakan sekrup atau gun driven nails (paku tembak). Sementara itu, Pranata (2011) telah melakukan penelitian mengenai laminasi dengan alat sambung geser baut dengan spasi dan jumlah baris tertentu. Penelitian yang dilakukan mencakup penelitian numerik metode elemen hingga nonlinier dan penelitian eksperimental untuk menemukan persamaan empiris dalam memprediksi kuat lentur, rigiditas lentur, dan perilaku lentur balok laminasi–baut. Dari penelitian sebelumnya, belum pernah dilakukan penelitian mengenai sambungan komposit baja ringan - laminasi kayu dengan alat sambung baut. Oleh karena itu, penelitian ini bersifat asli dan belum pernah dilakukan.
