BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Dalam pembangunan prasarana fisik di Indonesia saat ini banyak pekerjaan konstruksi bangunan menggunakan konstruksi baja sebagai struktur utama. Banyaknya penggunaan baja ini karena kemampuan baja yang cukup besar untuk menahan kekuatan tarik dan tekan. Tetapi banyak juga yang menggunakan struktur komposit, walaupun konstruksi bangunan gedung dengan menggunakan komposit tidak ekonomis, namun dalam praktek dewasa ini memanfaatkan aksi komposit pada hampir semua keadaan dimana baja dan beton saling melekat, baik pada jembatan maupun gedung. Struktur komposit adalah struktur yang menggabungkan interaksi dari dua elemen-elemen struktur yang berbeda yang tersusun oleh material yang sama ataupun berbeda. Sejak awal dikenalnya, usaha untuk mengembangkan teknologi struktur komposit dan penerapannya pada berbagai jenis konstruksi terus dilakukan, karena berbagai keuntungan yang diperoleh dari struktur komposit ini. Banyaknya penggunaan baja karena kemampuan baja yang cukup besar untuk menahan kekuatan tarik dan tekan, dan juga mempunyai perbandingan kekuatan dan berat yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan-bahan bangunan lainnya. Pengembangan sistem struktur balok telah banyak dilakukan. Struktur truss 2D yang digunakan untuk struktur atap telah berkembang menjadi balok penyangga atap dan balok penyangga lantai, seperti lattice beam.
1
Struktur truss 2D terbentuk oleh elemen-elemen batang lurus yang ujungujungnya disambung secara sendi sempurna, membentuk pola-pola segitiga yang stabil. Agar berfungsi optimal, beban harus bekerja sebidang dengan bidang struktur melalui titik-titik nodal, dan tumpuan juga diposisikan pada titik nodal. Apabila semua persyaratan tersebut dipenuhi, elemen-elemen truss 2D hanya akan menahan gaya aksial tarik atau tekan (Suhendro, 2000). Lattice beam didifinisikan sebagai balok terbuka (open beam) yang dibentuk dari batang-bantang horisontal yang dihubungkan dan diperkuat/diperkaku dengan batang-batang diagonal (http://www.metsec.com/). Lattice beam ditunjukkan pada Gambar 1.1 di bawah ini.
Gambar 1.1. Lattice beam (http://www.metsec.com/) Dalam upaya memperoleh dimensi struktur yang ekonomis, maka perlu dicari bentuk formula atau model struktur yang dapat dipakai dalam merencanakan suatu struktur dengan meminimalisasi kebutuhan bahan. Minimalisasi balok IWF dapat dilakukan dengan mengurangi luas badan balok melalui pembuatan balok kastela. Karena sebagian besar momen lentur yang bekerja pada balok IWF telah dipikul oleh sayapnya, maka pengurangan luas badan sampai batas tertentu tidak akan menurunkan kapasitas lentur pada balok IWF.
2
Kekuatan balok dipengaruhi oleh momen inersia balok. Semakin besar momen inersia balok, maka kapasitas lentur balok juga besar. Oleh karena itu memperbesar momen inersia balok tanpa harus mencari ukuran profil yang lebih besar dapat dilakukan dengan membuat balok baja castellated dengan cara memodifikasi profil IWF. Biasanya balok baja castellated ini memiliki variasi bentuk bukaan seperti pada Gambar 1.2 di bawah ini, yaitu heksagonal, persegi, lingkaran maupun variasi dari ketiga bentuk tersebut seperti yang terlihat pada Gambar 1.2.
Gambar 1.2 Macam-macam bentuk bukaan balok castellated (http://www.grunbauer.nl/eng/wat.htm) Permasalahan yang muncul pada balok baja castellated dengan bentuk seperti yang telah disebutkan sebelumnya adalah 1.
Pemotongan profil IWF dengan bentuk heksagonal, persegi, lingkaran maupun variasi dari ketiga bentuk tersebut memerlukan pengerjaan yang tidak sederhana karena proses pemotongannya harus teliti.
3
2.
Tinggi efektif balok castellated yang dihasilkan terbatas, yaitu tergantung dari dimensi profil dan jenis maupun ukuran bukaan yang digunakan, sehingga kenaikan kapasitas geser juga terbatas
3.
Masalah kelangsingan pada badan dengan bukaan perlu diperkecil.
4.
Mekanisme kegagalannya didominasi oleh vierendel mechanism karena berkurangnya kekakuan sayap Oleh karena itu dalam penelitian ini akan diteliti mengenai balok castellated
modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar dengan harapan balok castellated ini akan mampu meningkatkan kapasitas lentur dari balok castellated. Balok castellated modifikasi ini mempunyai beberapa kelebihan, yaitu: 1.
Pemotongan profil IWF menjadi lebih sederhana karena pemotongannya lurus sepanjang bentang.
2.
Tinggi efektif balok castellated tidak terbatas karena tergantung dari panjang profil siku yang digunakan sebagai penyambung dari profil IWF yang sudah terpotong menjadi dua bagian.
3.
Kekakuan dan kekuatan arah vertikal maupun lateral juga dapat dioptimalkan melalui dimensi profil siku.
4.
Vierendel mechanism akan lebih kecil karena tinggi stem pada balok kastela modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar ini adalah maksimum yaitu ½ hw.
4
1.2. Perumusan Masalah Dari uraian latar belakang masalah di atas, maka pada penelitian ini akan dikaji beberapa hal, yaitu: 1.
Perilaku lentur pada balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar yang meliputi pola keruntuhan dan pola retak.
2.
Kapasitas lentur balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar.
3.
Lendutan balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar.
4.
Tegangan dan regangan yang terjadi pada lentur balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar.
1.3. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1.
Mengetahui perilaku lentur pada balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar yang meliputi pola keruntuhan dan pola retak.
2.
Mengetahui besarnya kapasitas lentur balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar dibandingkan dengan perilaku lentur balok castellated bentuk lubang segi empat dengan tulangan dan komposit mortar (Oliveira, 2012), perilaku lentur balok komposit castellated bukaan heksagonal diselimuti mortar (Pribadi R, 2012) dan perilaku lentur
5
castellated beam bentuk lubang segi empat dengan tulangan sengkang, wire rope dan komposit mortar (Amelia, 2012). 3.
Mengetahui besarnya lendutan balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar dibandingkan dengan balok castellated bentuk lubang segi empat dengan tulangan dan komposit mortar (Oliveira, 2012), perilaku lentur balok komposit castellated bukaan heksagonal diselimuti mortar (Pribadi R, 2012) dan perilaku lentur castellated beam bentuk lubang segi empat dengan tulangan sengkang, wire rope dan komposit mortar (Amelia, 2012)
4.
Mengetahui tegangan dan regangan yang terjadi pada balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar.
5.
Mengetahui besarnya kapasitas lentur balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar dengan program Response 2000.
6.
Mengetahui besarnya kapasitas lentur dan besarnya lendutan pada balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar dengan program Abaqus.
1.4. Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah untuk menambah referensi tentang struktur balok castellated, terutama untuk mengoptimalkan sistem balok kastela dengan penyambung profil siku dan komposit mortar
6
sehingga diharapkan balok kastela modifikasi ini dapat menjadi salah satu alternatif dalam pengaplikasian struktur baja komposit di lapangan.
1.5. Batasan Penelitian Batasan-batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
Benda uji berupa balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar. Objek penelitian adalah profil IWF 150x75x5x7 dan setelah menjadi balok kastela ukuran tinggi penampang balok castellated menjadi 275 mm dengan lebar flens 75mm, tebal flens 7 mm, tinggi web 261mm, lebar web 5 m. Perkuatan dilakukan dengan menyambung profil siku 30x30x3 dengan sudut kemiringan 450, dilas pada profil IWF dan kemudian dicor dengan menggunakan komposit mortar, setinggi sisi bawah flens bagian atas dan sisi atas flens bagian bawah dan selebar flens bagian atas dan bawah Dimensi balok castellated ini dilandasi dari penelitian sebelumnya (Perilaku Lentur Balok Castellated Bentuk Lubang Segi Empat dengan Tulangan dan Komposit Mortar (Oliveira, 2012).
2.
Jumlah benda uji balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar adalah 1 buah dengan tumpuan sendi-rol.
3.
Metode pengujian menggunakan beban statis dengan dua titik yang bekerja pada arah tegak lurus bidang dengan jarak 1038 mm dari daerah tumpuan.
4.
Peninjauan hanya dilakukan terhadap perilaku lentur yang meliputi pola keruntuhan dan pola retak.
7
5.
Hasil pengujian dan perhitungan teoritis difokuskan pada nilai kapasitas beban.
6.
Nilai kapasitas beban dan lendutan hasil pengujian dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yaitu perilaku lentur balok castellated bentuk lubang segi empat dengan tulangan dan komposit mortar (Oliveira, 2012), perilaku lentur balok komposit castellated bukaan heksagonal diselimuti mortar (Pribadi R, 2012), dan perilaku lentur castellated beam bentuk lubang segi empat dengan tulangan sengkang, wire rope dan komposit mortar (Amelia, 2012).
7.
Nilai kapasitas beban hasil pengujian dibandingkan dengan program Response 2000
8.
Nilai kapasitas beban dan lendutan hasil pengujian dibandingkan dengan program Abaqus.
1.6. Keaslian Penelitian Penelitian tentang castelated beam telah banyak dilakukan antara lain: optimasi bentuk dan ukuran lubang cellular pada badan balok sederhana baja profil I di daerah elastis (Suharjanto, 2009). Sepanjang pengetahuan penulis dan studi pustaka yang penulis lakukan, bahwa penelitian dengan topik perilaku lentur balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar, belum pernah dilakukan sehingga penelitian ini terjamin keasliannya.
8
