BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Kontruksi bangunan merupakan bagian dari kehidupan manusia yang tidak akan pernah berhenti dan terus mengalami perkembangan dari masa ke masa. Berbagai inovasi yang ditemukan oleh para ahli membawa proses pembangunan itu sendiri ke arah yang semakin baik. Namun ada hal lain yang harus digarisbawahi, bahwa konstruksi sangat terpengaruh pada bahan konstruksi yang dipilih karena setiap bahan memiliki kelebihan dan kekurangannya masingmasing. Salah satu material struktur yang penting dalam menunjang pembangunan di bidang konstruksi adalah baja. Banyak kelebihan yang dimiliki oleh material baja
yang
membuatnya
semakin
banyak
digunakan
dalam
konstruksi
pembangunan. Selain kemampuan material baja yang cukup besar untuk menahan tarik dan tekan, sifat daktilitas yang dimiliki baja, menjadikan material ini sangat baik digunakan dalam konstruksi tahan gempa, untuk menjamin tetap berdirinya suatu konstruksi di daerah rawan gempa seperti Indonesia. Berbagai upaya pengembangan sistem struktur telah dilakukan, berawal dari struktur truss 2D untuk penyangga atap, yang dalam aplikasinya berkembang menjadi balok penyangga atap dan lantai, seperti lattice beam (Gambar 1.1), vierendeel beam (Gambar 1.2), dan berkembang lagi menjadi balok kastela dengan lubang bukaan lingkaran, ellips, heksagonal (Gambar 1.3), dan segi-
1
empat. Lattice beam didifinisikan sebagai balok terbuka (open beam) yang dibentuk dari balok yang dihubungkan dan diperkuat/diperkaku dengan batangbatang diagonal. Sedangkan vierendeel beam merupakan balok yang bentuknya menyerupai frame, yang memanfaatkan kemampuan lentur dan aksial tanpa diagonal bracing dalam mendukung beban.
Gambar 1.1. Lattice Beam (http://www.archiexpo.com)
Gambar 1.2. Vierendeel Beam (http://www.gostructural.com)
2
Gambar 1.3. Balok Kastela Bukaan Heksagonal (http://scherersteel.com)
Dalam perkembangan selanjutnya penggunaan profil IWF (I Wide Flange) sebagai komponen struktur pendukung beban mulai umum digunakan. Salah satu upaya yang dilakukan untuk menghemat biaya konstruksi dan memperoleh desain konstruksi yang ekonomis adalah dengan meminimalisasi bahan pada balok profil IWF dengan cara menambah tinggi balok melalui pembelahan yang dilakukan pada badan profil menjadi dua bagian, yang dikenal dengan balok castellated. Bukaan pada balok castellated ini dapat berupa bukaan lingkaran, ellips, heksagonal, dan segi-empat. Balok castellated modifikasi merupakan suatu balok berpenampang I yang dibelah lurus sepanjang bentang menjadi dua bagian sama besar, dan kemudian dengan menggunakan metode pengelasan, kedua bagian profil tersebut disatukan dengan menggunakan profil siku yang dilas pada badan profil I yang telah terpisah dengan posisi menyilang di kedua sisinya sehingga menghasilkan profil baru yang lebih tinggi dari profil standar. Adapun beberapa kelebihan yang dimiliki balok baja castellated modifikasi dibandingkan dengan balok castellated bukaan persegi maupun heksagonal adalah :
3
1. Pemotongan profil dilakukan secara lurus tepat ditengah badan profil sepanjang bentang. 2. Dapat memiliki tinggi yang tidak terbatas, tetapi tentunya juga harus mempertimbangkan kekurangan-kekurangan yang ada pada balok baja castellated modifikasi tersebut. 3. Kekakuan pada bagian web dapat diatur sedemikian sehingga hasil yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan. 4. Terjadinya mekanisme vierendeel dapat diminimalisasi karena tinggi stem balok mencapai 0,5 h. Struktur komposit merupakan suatu struktur yang terdiri dari dua elemen struktur dengan bahan material dan sifat yang berbeda yang bekerja bersama-sama membentuk satu kesatuan. Sehingga diharapkan kinerja dari struktur komposit tersebut akan lebih maksimal dalam menahan gaya tarik maupun tekan. Bangunan dengan struktur komposit baja-beton memiliki kualitas dan efisiensi waktu yang lebih baik dibandingkan dengan struktur beton bertulang. Secara umum, pembuatan lubang pada balok baja castellated modifikasi tidak akan membuat modulus tampang balok berkurang secara signifikan. Namun permasalahan yang sering muncul akibat adanya lubang pada badan balok adalah terjadinya pengurangan kapasitas geser balok. Selain itu bukaan juga akan menyebabkan terjadinya konsentrasi tegangan yang nantinya dapat memicu terjadinya crack di daerah tersebut dan rentan terjadi tekuk baik tekuk lokal maupun lateral. Salah satu cara untuk meningkatkan kapasitas geser dan kapasitas momen pada balok baja castellated modifikasi akibat adanya lubang pada badan
4
balok adalah dengan memberi pengaku pada badan balok, serta dikombinasikan dengan mortar pada bagian web baja castellated modifikasi. Kombinasi balok baja dengan pengaku arah menyilang dan komposit mortar diharapkan dapat memiliki kapasitas yang relatif meningkat dalam mengakomodasi gaya-gaya yang terjadi. Maka untuk selanjutnya perlu dilakukan penelitian lebih mendalam terhadap sistem ini.
1.2. Perumusan Masalah Berdasarkan uraian diatas, maka pada penelitian ini akan dikaji beberapa hal, yaitu : 1. Mengetahui perilaku geser balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar. 2. Mengetahui pola keruntuhan balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar. 3. Mengetahui kapasitas geser balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar. 4. Mengetahui nilai displacement yang terjadi pada balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar. 5. Mengetahui besarnya tegangan dan regangan yang terjadi pada balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar. 1.3. Tujuan Penelitian Berdasarkan dari uraian identifikasi masalah, maka tujuan penelitian ini adalah :
5
1. Untuk mengetahui perbandingan perilaku geser balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar, dibandingkan dengan balok baja castellated bukaan persegi dengan tulangan dan komposit mortar (Heldita, 2012) dan hasil analisis dengan program abaqus CAE. 2. Untuk mengetahui pola keruntuhan balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar dibandingkan dengan balok baja castellated bukaan persegi dengan tulangan dan komposit mortar (Heldita, 2012) dan program hasil analisis dengan abaqus CAE. 3. Untuk mengetahui perbandingan kapasitas geser balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar, dibandingkan dengan balok baja castellated bukaan persegi dengan tulangan dan komposit mortar (Heldita, 2012), perilaku geser balok komposit castellated bukaan heksagonal dengan selimut mortar (Atmaja, 2012), hasil analisis dengan program abaqus CAE dan Response-2000. 4. Untuk mengetahui perbandingan nilai displacement yang terjadi pada balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar melalui proses pembebanan statik, dibandingkan dengan balok baja castellated bukaan persegi dengan tulangan dan komposit mortar (Heldita, 2012), perilaku geser balok komposit castellated bukaan heksagonal dengan selimut mortar (Atmaja, 2012) dan hasil analisis dengan program abaqus CAE.
6
5. Mengetahui besarnya tegangan dan regangan yang terjadi pada balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar.
1.4. Manfaat Penelitian Mengoptimalkan sistem balok castellated, sehingga diharapkan balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar ini dapat dijadikan acuan dan membantu dalam pengaplikasian struktur komposit di lapangan. 1.5. Batasan Penelitian Penelitian balok baja castellated modifikasi ini sebagian besar didasarkan atau mengacu pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya yaitu mengenai Perilaku Geser Balok Castellated Bentuk Lubang Segiempat dengan Tulangan dan Komposit Mortar oleh Heldita (2012). Adapun dimensi dan ukuran profil balok castellated yang digunakan mengikuti ukuran pada penelitian sebelumnya, yaitu 275 x 75 x 7 x 5 mm. Adapun beberapa batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Benda uji berupa balok baja castellated modifikasi dengan menggunakan profil I wide flange (IWF) dengan dimensi 150x75x7x5 mm. Kedua bagian profil baja yang telah terpisah tersebut disatukan menggunakan profil siku dengan dimensi 30x30x3 mm yang dilas dengan arah menyilang pada kedua sisi badan profil I wide flange.
7
2. Panjang bentang benda uji untuk pengujian geser sebesar 910 mm, dengan jarak tumpuan ke tumpuan sebesar 780 mm. 3. Sudut pengaku profil siku arah menyilang sebesar 45o yang dilas saling menyilang diantara kedua sisi badan profil IWF. Pemasangan pengaku tersebut diberi space sekitar 10 mm antara ujung pengaku dengan bagian flange profil IWF. 4. Perkuatan dengan mortar. Pemanfaatan dari profil siku selain digunakan sebagai pengaku pada balok, juga berfungsi sebagai penghubung geser agar material balok baja castellated modifikasi dan mortar berperilaku komposit. 5. Perbandingan berat bahan mortar yang digunakan adalah semen : pasir = 1 : 1,5; dengan nilai fas 0,4. 6. Jumlah benda uji untuk pengujian adalah sebanyak satu buah, yang nantinya hasilnya akan dibandingkan dengan penelitian balok castellated bentuk lubang segiempat dengan tulangan dan komposit mortar Heldita (2012), perilaku geser balok komposit castellated bukaan heksagonal dengan selimut mortar (Atmaja, 2012), hasil analisis dengan program abaqus CAE dan Response 2000. 7. Beban yang diaplikasikan pada balok adalah beban dua titik yang bekerja pada arah tegak lurus bidang balok, dimana posisi titik pembebanan adalah 1/3 dan 2/3 dari panjang total benda uji (jarak tumpuan ke tumpuan). Beban yang bekerja diasumsikan sebagai beban gravitasi arah vertikal, sedangkan beban gempa tidak diperhitungkan.
8
8. Pengujian balok baja castellated modifikasi dengan komposit mortar dilakukan pada umur benda uji minimal 28 hari. Tinjauan yang dilakukan adalah perilaku geser, beban, regangan, dan besarnya lendutan yang terjadi akibat proses pembebanan.
1.6. Keaslian Penelitian Beberapa penelitian yang dilakukan mengenai struktur balok baja castellated modifikasi komposit antara lain : “Analisis Kapasitas Lentur Balok Castella dengan Plat Peninggian menurut Metode Blodgett dan Fem” (Apriyatno, 2002), “Perkuatan Geser Balok Tampang Persegi Dengan Penambahan Tulangan Sengkang dan Komposit Mortar” (Susilawati, 2009), Perilaku Geser Balok Castellated Bentuk Lubang Segiempat dengan Tulangan dan Komposit Mortar (Heldita, 2012), Perilaku Geser Balok Komposit Castellated Bukaan Heksagonal dengan Selimut Mortar (Atmaja, 2012). Sepanjang pengetahuan penulis dan berdasarkan studi literatur yang telah dilakukan, maka penelitian mengenai balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar belum pernah dilakukan sehingga penelitian ini masih terjamin keasliannya.
9
