BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Sambungan dalam struktur gedung merupakan bagian terlemah sehingga perlu perhatian secara khusus. Seluruh elemen struktur mengalami pembebanan sesuai dengan bagian dan posisinya. Beban diharapkan dapat diteruskan ke bagian struktur dibawahnya hingga sampai ke pondasi. Rekayasa teknik dan bahan berkembang sangat pesat, sehingga sambungan seharusnya tidak menjadi hambatan dalam berbagai desain struktur. Model sambungan untuk aplikasi struktur memiliki beraneka ragam bentuk, jenis bahan dan cara analisis. Penelitian tentang sambungan pada struktur kayu dan sejenisnya merupakan topik yang paling menarik untuk diteliti dari sejak lama hingga saat masa-masa yang akan datang. Permasalahan sambungan pada struktur kayu dan sejenisnya terjadi karena keterbatasan sifat mekanika dan ukuran, sedangkan tuntutan geometrik (bentuk dan dimensi struktur) berkembang pesat. Bambu laminasi merupakan rekayasa bahan bangunan yang memiliki karakter seperti kayu. Rekayasa bahan bangunan ini sangat populer dikembangkan dan diteliti belakangan ini, karena memiliki banyak keunggulan. Tiga aspek utama yang mempengaruhi kualitas hasil akhir dalam proses pembuatan bambu laminasi adalah bahan bambu, bahan perekat dan teknologi perekatan (Prayitno, 1994). Bambu laminasi memiliki keunggulan dapat dibentuk dalam berbagai ukuran, sifat mekanika yang lebih baik dibandingkan dengan bahan dasar jenis bambu yang digunakan (Morisco, 2006). Penelitian-penelitian bambu laminasi sebagai bahan struktur telah banyak dilakukan oleh peneliti sebelumnya di UGM. Bambu laminasi memenuhi syarat sebagai bahan bangunan. Bambu laminasi memiliki potensi baik sebagai alternatif pengganti kayu. Analisis mekanika dan statika struktur menggunakan bambu laminasi sebagai acuan perencanaan bangunan gedung sampai sekarang belum banyak tersedia. Struktur sambungan yang kokoh adalah mampu menahan berbagai kombinasi pembebanan. Faktor-faktor yang berperan penting pada struktur sambungan
1
1
adalah alat sambung, geometri sambungan, sistem dan model sambungan. Sambungan struktur menggunakan bambu laminasi memiliki karakter yang berbeda dengan bahan kayu dan sejenisnya. Bambu laminasi memiliki kuat tarik dan tekan yang tinggi namun untuk mencapai nilai tegangan yang tinggi bahan mengalami regangan yang cukup besar. Fenomena ini sangat mempengaruhi tingkat kenyamanan yang rendah bila diaplikasikan pada struktur bangunan. Kekurangan sifat mekanika bambu laminasi ini akan berpengaruh pada perilaku mekanika sambungan struktur. Modifikasi dan rekayasa sambungan sangat dibutuhkan pada komponen sambungan untuk meminimalisir kekurangannya. Alat sambung dapat menggunakan pelat konektor baja dan baut. Model sambungan struktur bambu laminasi-pelat baja konektor-bambu laminasi menggunakan alat sambung baut akan diteliti, diamati dan dianalisis perilaku mekanikanya. Pelat konektor baja direkayasa dan diperlakukan tertentu untuk meningkatkan kekakuan, kekuatan dan penyerapan energi disipasi pada sambungan. Permukaan pelat konektor baja dikasarkan menggunakan mesin fraise dengan mata pisau 600 sehingga berbentuk mikro piramida runcing. Pelat baja dikarter dirancang dalam penelitian ini berfungsi pelat konektor sebagai alat sambung yang mampu mendistribusikan gaya-momen pada join sambung dengan baik. Pelat konektor ini memberikan fungsi sebagai damper (penyerap energi). Pelat konektor baja berperan sebagai frictional damping akan dapat meningkatkan kombinasi energi disipasi dan nilai kekakuan sambungan melalui kontribusi nilai koefisien gesek kinetik (µk) yang lebih tinggi dibanding bahan pelat baja tanpa dikarter. Perilaku mekanika sambungan struktur bambu laminasi menggunakan alat sambung pelat dikarter dan baut perlu diteliti dan dianalisis lebih lanjut.
B. Rumusan Masalah dan Batasan Masalah 1.
Rumusan masalah Sambungan balok-kolom menggunakan bahan kayu atau sejenis memiliki
kekakuan yang rendah sehingga mempengaruhi kenyamanannya. Permasalahan kenyamanan dan pemanfaatan sifat mekanika bambu laminasi perlu diteliti dan
2
dicari solusi rekayasanya. Perilaku mekanika sambungan menggunakan bambu laminasi merupakan salah satu langkah mendukung inovasi bambu laminasi. Sambungan balok-kolom pada penelitian ini menggunakan model pelat konektor baja disisipkan pada balok struktur bambu laminasi (bambu laminasi-pelat konektor-bambu laminasi) dengan alat sambung baut. Perancangan sambungan bambu laminasi membutuhkan data-data mekanika seperti sifat mekanika bambu laminasi dan alat sambung, kuat tumpu, dan tahanan lateral. Pengujian untuk mendapatkan data-data perilaku mekanika tersebut sangat dibutuhkan karena penting sebagai dasar dalam perhitungan sambungan balok-kolom. Pelat konektor dikarter didesain berfungsi sebagai alat sambung dan damper yang baik. Pelat konektor baja dikarter diharapkan meningkatkan nilai kekakuan dan penyerapan energi disipatif yang baik pada sambungan. Struktur sambungan balok-kolom model ini diuji, dianalisis dan diamati perilaku mekanikanya. 2.
Batasan masalah
Batasan masalah pada penelitian ini meliputi: a.
bahan balok dan kolom menggunakan bambu laminasi jenis bambu Petung (Dendrocalamus asper), dimensi bilah 5×20 mm2 (tebal × lebar), tekanan kempa 1,5-2,0 MPa, dan perekat urea formaldehyde UA 181;
b.
sambungan momen sebagai struktur sambungan penahan momen dan sambungan balok-kolom eksterior sebagai struktur penahan kombinasi gaya geser dan momen;
c.
sambungan momen menggunakan balok dengan dimensi 80×150×3000 mm3 dan sambungan balok-kolom dengan kolom penampang ganda 80×150×800 mm3 dan balok 80×150×1000 mm3 ;
d.
sambungan momen dan balok-kolom struktur bambu laminasi menggunakan pelat konektor baja dan baut (bambu laminasi-pelat konektor baja-bambu laminasi). Pelat konektor menggunakan pelat baja polos dan dikarter sebagai fungsi damper, dengan ketebalan pelat baja 8 mm dan alat sambung baut diameter 12,2 mm dengan prestressed untuk pengencangan baut sebesar 0,5
3
MPa-1,00 MPa. Baut berfungsi ganda, sebagai pengempa atau pengencang melalui prestressed dan sebagai alat sambung itu sendiri; e.
pelat dikarter sebagai pelat kaku dengan kedalaman karter 0,4-0,6 mm membentuk mikro piramida sudut 600;
f.
bambu laminasi sebagai satu kesatuan bahan yang utuh dan solid, pengaruh geser sejajar serat dan tarik tegak lurus serat tidak ditinjau lebih dalam dalam penelitian ini; dan
g.
pencatatan nilai kelembaban relatif dan temperatur pengujian sebagai kontrol sifat fisika struktur bambu laminasi terutama sifat kembang (swelling) bambu laminasi dalam rangka mempertahankan grip strength sambungan. C. Keaslian Penelitian Perilaku mekanik sambungan balok-kolom struktur bambu laminasi
menggunakan alat sambung pelat baja dikarter dan alat sambung baut akan diteliti dan dianalisis. Pelat baja konektor disisipkan dibagian tengah pada balok dan kolom bambu laminasi, disusun bambu laminasi-pelat baja konektor-bambu laminasi. Hasil analisis akan divalidasi dengan pengujian sambungan balok-kolom struktur bambu laminasi. Bambu laminasi dibuat dari bambu petung, dengan pertimbangan tebal bambu yang relatif besar sehingga mudah dilaminasi dan ketersediaan yang berlimpah di Indonesia, disamping dalam upaya mengurangi penggunaan kayu yang harganya semakin mahal dan sulit dicari. Schreyer (2002) meneliti tentang perilaku monotonik dan siklik sambungan kayu-baja-kayu dengan beberapa jenis alat sambung baut, pelat baja disisipkan pada balok kayu PSL (Parallel Strand Lumber). Perilaku statis dan dinamis sambungan kayu menggunakan pelat baja, sambungan kayu non-pre-stressed dan pre-stressed, uji beban siklik dibawah quasi-static dan pengujian menggunakan shaking table diulas oleh Awaludin, dkk. (2008). Pengembangan rekayasa bambu laminasi yang diaplikasikan pada sambungan balok-kolom harus dapat dianalisis secara eksperimental dan numerikal. Sambungan balok-kolom struktur bambu laminasi menggunakan konektor pelat dikarter dan baut diharapkan dapat memberikan sumbangan baru bagi ilmu
4
pengetahuan, khususnya bidang teknik sipil dan lingkungan. Harapan lain dari riset ini adalah turut serta menciptakan struktur dengan pemanfaatan material ekonomis yang memenuhi syarat keamanan dan berorientasi pelestarian lingkungan.
D. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini untuk mengetahui: 1.
pengaruh sudut beban terhadap arah serat (loading to grain angle) pada kuat tumpu bambu laminasi (arah gaya sejajar, 300, 450, 600 dan tegak lurus serat);
2.
jarak ujung minimum sambungan bambu laminasi menggunakan alat sambung baut;
3.
perilaku mekanik sambungan menggunakan alat sambung konektor pelatdikarter dan baut;
4.
tahanan lateral acuan (Z) pada balok bambu laminasi-pelat baja-bambu laminasi menggunakan baut;
5.
kemampuan dan perilaku mekanik sambungan balok-kolom bambu laminasi menggunakan konektor pelat dikarter dan alat sambung baut terhadap beban monotonik dan siklik;
6.
peran dan perilaku mekanik pelat dikarter sebagai konektor pada sambungan balok-kolom bambu laminasi; E. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat merumuskan perilaku mekanik, pemodelan
dan rekayasa yang baik dan tepat pada sambungan balok-kolom dengan bahan bambu laminasi. Hasil penelitian ini sebagai masukan pada penyusunan standar SNI dalam rangka memberikan kontribusi tentang perencanaan sambungan pada bangunan struktur bambu laminasi.
5
