KOMPONEN STRUKTUR BAJA CONCRETE-FILLED STEEL TUBE (CFT) SEBAGAI INOVASI ALTERNATIF STRUKTUR KUDA-KUDA UNTUK BANGUNAN GEDUNG SKRIPSI

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KOMPONEN STRUKTUR BAJA CONCRETE-FILLED STEEL TUBE (CFT) SEBAGAI INOVASI ALTERNATIF STRUKTUR KUDA-KUDA UNTUK BANGUNAN GEDUNG STEEL STRUCTURE COMPONENT WITH CONCRETE-FILLED STEEL TUBE AS AN ALTERNATIVE INNOVATION OF ROOF TRUSS STRUCTURE FOR BUILDINGS

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menempuh Ujian Sarjana pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Oleh DIMAS ACHMAD AFFANDI MASYHAR NIM I 0106050

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

Dimas Achmad A.M, 2012, Komponen Baja Concrete-Filled Steel Tube (CFT) Sebagai Inovasi Alternatif Struktur Kuda-Kuda Untuk Bangunan Gedung Makalah ini menjelaskan mengenai penggunaan Steel Tube (ST) sebagai komponen struktur kuda-kuda, dengan mengelaborasi penggunaan komponen struktur Concrete-Filled Steel Tube (CFT) sebagai batang tekan kuda-kuda baja,dimana batang baja CFT dibentuk dari ST yang pada umumnya digunakan masyarakat sebagai material mebel, (iron furniture), kemudian diisi beton dan Steel tube (ST) sebagai batang tarik. Penelitian ini berawal dari permasalahan mengenai sering terjadinya kasus runtuhnya atap baja ringan sebagai akibat kegagalan struktur yang disebabkan belum adanya Standar Nasional Indonesia (SNI) yang mengatur mengenai perancangan struktur baja ringan. Berawal dari masalah tersebut memberi peluang untuk mencari alternatif pengganti struktur tersebut yaitu dengan Concrete-Filled Steel Tube (CFT). Analisa SAP 2000 versi 11 untuk membandingkan struktur rangka batang ST dan CFT memberikan hasil bahwa dengan pembebanan yang sama, defleksi yang terjadi pada struktur rangka batang CFT lebih kecil 20,08% dari defleksi yang terjadi pada struktur rangka batang ST.

Kata kunci : concrete-filled steel tube (CST), steel tube (ST)

commit to user


digilib.uns.ac.id

Dimas Achmad A.M, 2012,The Structural Component of Concrete-Filled Steel Tube as an Alternative Innovation of Roof Trusses Structure for Buildings This article explains about the use of Steel Tube (ST) as the structural component of trusses, by elaborating the structural component of Concrete-Filled Steel Tube (CFT) as the compressive beam for steel trusses, in which CFT beam is made of CFT used widely within the society as the furniture material (iron furniture), and then is filled in with concrete and Steel tube (ST) as impressive beam. This study departs from the problems concerning the light steel roof collapse case frequently occurring due to the structural failure because there has been no Indonesian National Standard (SNI) governing about the light steel structure design. Departing from this problem, an opportunity emerges to find the alternative structure, with Concrete-Filled Steel Tube (CFT). SAP 2000 version 11 analysis was carried out to compare the structure of ST and CFT beams frame providing that in the same loading, deflection occurring in the CFT beam frame structure is 20.08% less than that occurring in ST beam frame structure.

Keywords : concrete-filled steel tube (CST), steel tube (ST)

commit to user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi. Penyusunan skripsi ini sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Berkembangnya kemajuan zaman dan bertambahnya masalah terutama dalam bidang konstruksi atap bangunan di dunia teknik sipil membuat mahasiswa harus memberikan kontribusi dalam memberikan alternatif pilihan struktur atap bangunan. Penulis berharap skripsi mengenai Struktur Baja Concrete-Filled Steel Tube (CFT) Sebagai Inovasi Alternadtif Struktur Kuda-Kuda untuk Industri Perumahan

ini dapat membantu dan

memberikan alternatif dalam menentukan konstruksi struktur atap yang stabil dan kuat, sehingga dapat memberikan pengetahuan bagi penulis dan orang lain yang membacanya. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Dr.Ir.Agus P.Rahmadi, MSCE selaku Dosen Pembimbing Skripsi dan Dosen Pembimbing Akademik. 2. S.A.Kristiawan, ST, M.Sc, Ph D selaku Dosen Pembimbing Skripsi. 3. Wibowo, ST, DEA dan Achmad Basuki, ST, MT selaku Dosen Penguji Sidang Pendadaran. 4. (Almarhum) Bapak dan Ibu tercinta yang telah memberikan dukungan dan doa bagi penulis. 5. Teman-teman angkatan 2006 (Rieda, Mas Winda, Edo Maharu, Doni) yang telah membantu dalam Penelitian ini. Penulis menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharap kritik dan saran yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan penelitian yang akan datang.

Surakarta, Februari 2012

Penulis

commit to user viii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING .............................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii LEMBAR MOTTO....................................................................................... iv LEMBAR PERSEMBAHAN ....................................................................... v ABSTRAK..................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ................................................................................... viii DAFTAR ISI ................................................................................................. ix DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR..................................................................................... xvi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang............................................................................. 1 1.2. Rumusan Masalah ........................................................................ 3 1.3. Tujuan Penelitian ......................................................................... 3 1.4. Manfaat Penelitian ....................................................................... 3 1.5. Batasan Masalah .......................................................................... 4 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka .......................................................................... 5 2.1.1. Umum ................................................................................ 5 2.1.2. Stabilitas Rangka ................................................................ 6 2.1.3. Concrete-Filled Steel Tube (CFT)....................................... 7 2.1.4. Desain Struktur Rangka Batang .......................................... 9 2.2. Dasar Teori .................................................................................. 10 2.2.1. Analisa Batang ................................................................... 10 2.2.2. Tekuk Kolom (Buckling) .................................................... 10 2.2.3. Batas Berlaku Persamaan Euler .......................................... 19 2.2.4. Keadaan Pasca Tekuk ......................................................... 20 2.2.5. Sifat-Sifat Mekanis Baja Struktural .................................... 22

commit to user ix


digilib.uns.ac.id

2.2.6. Sifat Beton ......................................................................... 25 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Tinjauan Umum............................................................................. 27 3.1.1. Metode Penelitian............................................................... 27 3.1.2. Benda Uji Penelitian........................................................... 27 3.1.3. Variabel yang digunakan .................................................... 27 3.2. Tahapan Penelitian ....................................................................... 28 3.3. Peralatan Penelitian ...................................................................... 29 3.4. Diagram Alir Penelitian ............................................................... 33 BAB 4 ANALISA HASIL PENGUJIAN BENDA UJI 4.1. Pengujian Sifat Material ............................................................... 35 4.1.1. Pengujian Kuat Tekan Beton .............................................. 35 4.1.2. Pengujian Modulus Elastisitas Beton ................................... 36 4.1.3. Pengujian Kuat Tekan Steel Tube (ST) ................................ 39 4.1.4. Pengujian Kuat Tekan Concrete-Filled Steel Tube (CFT) .... 40 4.1.5. Pengujian Modulus Elastisitas Steel Tube (ST) .................... 41 4.1.6. Pengujian Modulus Elastisitas CFT ..................................... 42 4.1.5. Pengujian Tarik Steel Tube (ST).......................................... 43 4.2. Faktor Koreksi Modulus............................................................... 44 4.3. Pengujian Tekuk .......................................................................... 46 4.3.1. Pengujian Tekuk ST dan CFT ............................................ 46 4.4. Pembahasan Pengujian Tekuk ...................................................... 48 4.5. Analisis Simulasi Pembebanan Kuda-Kuda dengan Progran SAP 2000 Versi 11 .............................................................................. 50 4.5.1. Analisis Pembebanan Kuda-Kuda Aksial Tekan pada Ujung Kuda-Kuda ........................................................................ 50 4.5.2. Analisis Pembebanan Kuda-Kuda Berdasar SNI 03-17271989 ................................................................................... 61

commit to user x


digilib.uns.ac.id

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan .................................................................................. 70 5.2. Saran ............................................................................................ 70 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 72 LAMPIRAN

commit to user xi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Kondisi Tekuk Berdasar Jenis Tumpuan Ujung .............................. 14 Tabel 2.2. Tegangan Leleh Baja Struktural berdasar Mutu Baja ...................... 24 Tabel 4.1.Pengujian Kuat Tekan Terhadap 3 Sampel Silinder Beton ............... 35 Tabel 4.2. Data Perhitungan Modulus Elastisitas Beton Sampel 1 ................... 37 Tabel 4.3. Data Perhitungan Modulus Elastisitas Beton Sampel 2 ................... 38 Tabel 4.4. Data Perhitungan Modulus Elastisitas Beton Sampel 3 ................... 39 Tabel 4.5. Data Modulus Elastisitas Beton ...................................................... 39 Tabel 4.6. Tabel Hasil Pengujian Kuat Tekan Steel Tube ................................ 40 Tabel 4.7. Tabel Hasil Pengujian Kuat Tekan Concrete-Filled Steel Tube ....... 40 Tabel 4.8. Tabel Perhitungan Tegangan-Regangan Steel Tube......................... 41 Tabel 4.9. Tabel Perhitungan Modulus Elastisitas Steel Tube .......................... 41 Tabel 4.10. Tabel Perhitungan Tegangan-Regangan ConcreteFilled Steel Tube .......................................................................... 42 Tabel 4.11. Tabel Perhitungan Modulus Elastisitas ConcreteFilled Steel Tube .......................................................................... 43 Tabel 4.12. Hasil Pengujian Tarik Steel Tube .................................................. 44 Tabel 4.13. Perbandingan Modulus Elastisitas CFT Hasil Analisis dengan Hasil Empiris.. ................................................... 46 Tabel 4.14. Variasi Panjang Benda Uji ........................................................... 46 Tabel 4.15. Pengujian Tekan Pada Masing-Masing Sampel............................. 47 Tabel 4.16. Nilai Beban Kritis Hasil Pengujian Tekan MasingMasing Sampel ............................................................................. 49 Tabel 4.17. Nilai Sifat Material Concrete dan Steel ......................................... 50 Tabel 4.18. Perbandingan Nilai Defleksi (δ) ST dan CFT ................................ 55 Tabel 4.19. Beban Tekan Maksimum Untuk Batang ST dan Batang CFT ....... 55 Tabel 4.20. Rekapitulasi Gaya Batang dengan Variasi Pembebanan untuk Struktur Rangka Batang ST ........................... 57 Tabel 4.21. Rekapitulasi Gaya Batang dengan Variasi Pembebanan untuk Struktur Rangka Batang CFT........ ............... 58

commit to user xii


digilib.uns.ac.id

Tabel 4.22. Perbandingan Gaya Batang yang diijinkan dengan Gaya Batang yang Terjadi untuk Kuda-Kuda ST ......................... 59 Tabel 4.23. Perbandingan Gaya Batang yang diijinkan dengan Gaya Batang yang Terjadi untuk Kuda-Kuda CFT...................... 60 Tabel 4.24. Berat Penutup Atap masing-masing titik buhul............................ 62 Tabel 4.25. Berat Gording masing-masing titik buhul.....................................62 Tabel 4.26. Berat Plafond masing-masing titik buhul......................................63 Tabel 4.27. Beban Air Hujan dan Beban Pekerja masing-masing titik buhul...............................................................................................64 Tabel 4.28. Beban Angin masing-masing titik buhul.......................................66 Tabel 4.29. Penguraian Beban Angin terhadap sumbu vertikal dan sumbu horisontal masing-masing titik buhul..............................................67 Tabel 4.30. Defleksi yang terjadi pada kuda-kuda ST dan CFT (Joint Displacement)..................................................................................68 Tabel 4.31. Komponen Batang kuda-kuda yang mencapai beban kritis............69

commit to user xiii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Keseimbangan Stabil dan tidak stabil .......................................... 10 Gambar 2.2. Keseimbangan dinamis dan statis ................................................ 11 Gambar 2.3. Konsep Stabilitas ........................................................................ 12 Gambar 2.4. Konsep Batang Tertekuk............................................................. 13 Gambar 3.1. Penggunaan Gerinda Tangan ...................................................... 29 Gambar 3.2. Penggunaan Mesin Cut Off ......................................................... 30 Gambar 3.3. Kondisi Loading Frame untuk Pengujian Tekan ......................... 30 Gambar 3.4. Kondisi Hidraulic Jack merk Hi-Force ....................................... 31 Gambar 3.5. load cell dan Transducer Indicator ............................................. 31 Gambar 3.6. Penggunaan Dial Indicator ......................................................... 32 Gambar 3.7. Diagram Alir Penelitian .............................................................. 33 Gambar 4.1. Pengujian Kuat Desak Beton dengan Mesin UTM ...................... 35 Gambar 4.2. Pengujian Modulus Elastisitas Beton .......................................... 37 Gambar 4.3. Pengujian Kuat Tekan Steel Tube dengan Mesin UTM ............... 40 Gambar 4.4.Sampel Steel Tube Pengujian Tarik .............................................. 43 Gambar 4.5. Kondisi Pembebanan Tekan Pada Pengujian Tekuk .................... 47 Gambar 4.6. Batang Steel Tube Mengalami Tekuk Lokal ................................ 48 Gambar 4.7. Diagram Alir Analisis SAP 2000 Versi 11 .................................. 50 Gambar 4.8. Desain Truss jenis Fink Bentang 6 meter .................................... 52 Gambar 4.9. Tampilan Material Property Data Concrete dan Steel................. 53 Gambar 4.10. Kuda-Kuda ST .......................................................................... 53 Gambar 4.11. Kuda-Kuda CFT ....................................................................... 54 Gambar 4.12. Pembebanan Titik pada Kuda-Kuda .......................................... 54 Gambar 4.13. Posisi Gaya Batang Nomor 18,19,20,21 .................................... 59 Gambar 4.14. Posisi Gaya Batang Nomor 44,45,46 ......................................... 60 Gambar 4.15. Pembebanan Mati (Dead Loads) ............................................... 67 Gambar 4.16. Pembebanan Hidup (Live Loads) .............................................. 67 Gambar 4.17. Pembebanan Angin Kiri (wind Left) .......................................... 67 Gambar 4.18. Pembebanan Angin Kanan (wind Right).................................... 67

commit to user xiv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GRAFIK Grafik 2.1. Jangkauan Kekuatan Kolom Terhadap Angka Kelangsingan ......... 18 Grafik 2.2. Hubungan Kekuatan Kolom Terhadap Angka Kelangsingan Untuk menentukan Euler Berdasar Panjang Batang.............................................................................. 18 Grafik 2.3. Bifurkasi dan Divergensi............................................................... 20 Grafik 4.1. Hubungan Regangan-Tegangan .................................................... 36 Grafik 4.2. Hubungan Regangan-Tegangan Beton Sampel 1 ........................... 37 Grafik 4.3. Hubungan Regangan-Tegangan Beton Sampel 2 ........................... 38 Grafik 4.4. Hubungan Regangan-Tegangan Beton Sampel 3 ........................... 38 Grafik 4.5. Grafik Hubungan Panjang Batang dengan Beban Kritis ................ 49

commit to user xv


digilib.uns.ac.id 1

BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Pertumbuhan jumlah penduduk di Indonesia yang sangat pesat mengakibatkan peningkatan jumlah kebutuhan tempat tinggal atau perumahan. Sebagian masyarakat masih memiliki pemikiran konvensional, membangun rumah tempat tinggal menggunakan bahan dasar kayu untuk beberapa komponen struktur. Salah satunya struktur atap terutama pada konstruksi kuda-kuda. Kondisi saat ini pola penggunaan kayu untuk bahan konstruksi harus mulai dikurangi mengingat beberapa kondisi alam yang terjadi akhir-akhir ini akibat penebangan hutan. Pemberitaan Antara News 70% dari luas daratan Indonesia adalah kawasan hutan atau sekitar 130 juta Ha. Dari jumlah tersebut,43 juta Ha merupakan hutan primer atau sekitar 42%. Namun kondisi saat ini 42 juta Ha sudah tak berhutan lagi alias gundul karena penebangan. Sehingga mulai sekarang ini perlu pembatasan penebangan hutan. Hal ini perlu dilakukan untuk mengurangi efek pemanasan global (global warming). Akibat dari pembatasan penebangan hutan tersebut, ketersediaan kayu di pasaran mulai langka dan kalaupun ada maka harganya relatif lebih tinggi dari harga normalnya. Kondisi tersebut menyebabkan sebagian kalangan mulai beralih menggunakan baja ringan sebagai konstruksi rangka atap. Banyak merk dan produsen baja ringan menawarkan dengan berbagai keuntungan untuk menarik konsumen agar beralih menggunakan baja ringan. Beberapa keunggulan dari baja ringan dibandingkan kayu yaitu : baja ringan ditawarkan dengan harga lebih murah berkisar Rp.140.000-Rp.200.000/m2, baja ringan beratnya sekitar 9-10 kg/m2 lebih ringan daripada kayu 15-18 kg/m2, cara pemasangan relatif lebih cepat dan mudah karena proses penyambungan dilakukan dengan self driving screw,dan lebih tahan rayap.

commit to user


digilib.uns.ac.id 2

Kenyataan di lapangan menunjukkan banyaknya fenomena kegagalan sistem atap baja ringan berupa runtuh atau ambruknya atap yang terbuat dari baja ringan karena tidak ada peraturan yang mengatur secara khusus tentang keberadaan konstruksi baja ringan, dalam hal ini Standar Nasional Indonesia (SNI). Kegagalan sistem atap baja ringan bukan kebetulan semata, karena sering dijumpai bangunan runtuh setelah dibangun atau direnovasi yang menggunakan atap baja ringan. Hal ini menjadi bom waktu bagi para pemilik bangunan yang atapnya terbuat dari baja ringan. Keruntuhan sistem atap baja ringan menurut Dr.Ir.Agus P.Rahmadi,MT diduga akibat profil baja ringan sendiri yang menggunakan profil jenis penampang terbuka (open section). Penggunaan material baja ringan open section memberi pengaruh besar terhadap kegagalan sistem baja ringan. Penampang open section memiliki pengertian bahwa penampang tersebut terbuka (profil C dan profil Z) sehingga tegangan maksimum yang terjadi meningkat hampir 70 kali lipat jika dibandingkan dengan penampang closed section. Berawal dari permasalahan tersebut lahir sebuah ide untuk mencari solusi alternatif pengganti baja ringan yang lebih stabil. Akhirnya memilih material yang mudah diperoleh di pasaran dan memiliki harga yang relatif murah yaitu baja nonstruktural yang pada masyarakat umum biasa digunakan untuk bahan mebeler atau pagar rumah. Penelitian ini mengangkat topik penggunaan tabung baja persegi non-struktural (Steel Tube) atau yang disingkat ST untuk komponen utama struktur rangka batang dan selanjutnya mengkombinasikan beton diisikan ke dalam baja tabung (Concrete-Filled Steel Tube) atau yang disingkat CFT untuk menaikkan kaspasitas pikul beban material.

commit to user


digilib.uns.ac.id 3

1.2.

Rumusan Masalah Rumusan masalah yang muncul sebagai berikut :

1. Bagaimana modus kegagalan batang tekan yang terjadi pada sampel Steel Tube dan Concrete-Filled Steel Tube? 2. Bagaimana pengaruh pengisian beton pada Concrete-Filled Steel Tube dibandingkan Steel Tube? 3. Apakah material baja non-struktural dapat digunakan sebagai komponen utama struktur rangka batang (truss)?

1.3.

Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk :

1. Merancang suatu struktur rangka batang (truss) menggunakan baja nonstruktural sebagai komponen utama struktur. 2. Mengetahui batas kekuatan tekan masing-masing elemen batang tekan berdasar uji tekan laboratorium, selanjutnya menentukan jenis keruntuhan batang tekan. 3. Memberikan pengetahuan mengenai pengaruh akibat pengisian beton ke dalam Steel tube.

1.4.

Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini antara lain :

1. Memberikan gambaran mengenai perancangan komposit baja nonstruktural berisi beton (concrete-filled steel tube). 2. Memberikan pengetahuan mengenai sifat batang tekan pada material steel tube dan concrete-filled steel tube berdasarkan variasi panjang.

commit to user


digilib.uns.ac.id 4

1.5.

Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini bertujuan agar penelitian dapat terarah sesuai dengan tujuan penelitian yang telah ditetapkan.Batasan-batasan masalah dalam penelitian ini antara lain : 1. Kuda-kuda dirancang dengan menggunakan struktur rangka batang (truss) dengan bentang 6 m dan sudut kemiringan 25˚. 2. Struktur rangka pada penelitian ini menggunakan model dengan perletakan sendi-rol. 3. Struktur rangka merupakan struktur statis tertentu. 4. Baja yang digunakan adalah baja furniture (non struktural), metode concrete-filled steel tube. 5. Jenis baja adalah baja tabung persegi dimensi 40 mm x 40 mm dengan ketebalan ± 1,4 mm. 6. Cara pengisian beton dilakukan ke dalam tabung baja untuk batang tekan. 7. Beban yang bekerja adalah beban aksial tekan 8. Analisis 2 dimensi menggunakan SAP 2000 9. Uji pembebanan dilakukan secara bertahap dan akan dihentikan apabila salah satu batang mengalami keruntuhan, sehingga beban yang bekerja pada saat runtuh dianggap beban maksimum dan simpangan yang terjadi merupakan tekuk maksimum. 10. Tekuk yang diperhitungkan dalam penelitian ini adalah tekuk global. 11. Susut dalam sifat beton yang menjadi pengisi baja tidak diperhitungkan atau dibahas secara mendetail. 12. Sambungan yang digunakan kuda-kuda pada proses simulasi pembebanan dengan menggunakan program SAP 2000 versi 11 dianggap aman sampai mencapai beban kritis tertentu karena dalam penelitian ini tidak menyinggung mengenai bentuk sambungan joint.

commit to user


digilib.uns.ac.id 5

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka 2.1.1. Umum Perencanaan suatu struktur dengan material komponen baru harus memiliki tujuan yang jelas agar dapat memenuhi persyaratan fungsi (functional requirement), persyaratan ekonomis (economical requirement) dan persyaratan keindahan (aesthetical requirement). Ditinjau dari segi konstruksi perencanaan harus memenuhi 3 syarat yaitu aman, kuat, dan stabil.(Novianto Budi Nugroho,2008). Rangka batang merupakan susunan elemen-elemen linier yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak dapat berubah bentuk bila diberi beban eksternal tanpa adanya perubahan bentuk pada satu atau lebih batangnya. Setiap elemen tersebut dianggap tergabung pada titik hubungnya dengan sambungan sendi, sedangkan batang-batang tersebut dihubungkan sedemikian rupa sehingga semua beban dan reaksi hanya terjadi pada titik hubung. Prinsip yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai struktur pemikul beban adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk stabil. Pada bentuk segiempat atau bujursangkar apabila dibebani maka akan terjadi deformasi masif dan menyebabkan struktur tidak stabil. Berbeda halnya dengan konfigurasi segitiga yang tidak dapat berubah bentuk atau runtuh, sehingga dapat dikatakan bahwa bentuk tersebut stabil. (Dian Ariestadi,2008) Rangka batang baja umumnya merupakan struktur yang dibangun dari anggotaanggota individual yang secara bersama membentuk suatu rangka segitiga. Titik hubung bisa baut, las, atau dipasak. Tapi dalam pembahasan sekarang ini titik hubung diandaikan berfungsi sebagai sendi-sendi licin, dengan demikian anggotaanggotanya ditujukan untuk memikul hanya gaya-gaya aksial tarik atau tekan dan

commit to user


digilib.uns.ac.id 6

tidak ditujukan untuk mengalami lenturan karena ujung-ujungnya

dianggap

sebagai sendi. Beban hanya bekerja pada titik-titk hubungnya. Pada tiap-tiap titik hubung garis sumbu dan garis kerja masing-masing harus bertemu pada satu titik. Sebenarnya pada batang tekan maupun batang tarik ada juga gaya lintang dan momen, tetapi gaya lintang dan momen yang bisa timbul menjadi 20 % dari gaya batang yang diperhitungkan, maka pada umumnya boleh diabaikan saja. (Frick, Heinz, 1978) Sambungan dapat dilakukan dengan las, baut, ataupun paku keling yang kemungkinan akan memberikan pengaruh sekunder karena garis berat alat sambung umumnya tidak selalu berhimpit secara tepat dengan garis berat batang. Eksentrisitas alat sambung ataupun tidak sempurnanya garis berat bertemu pada titik buhul, memberikan efek sekunder yang bersifat lokal, namun lazimnya cukup kecil dan dapat diabaikan dalam praktek. (Binsar Hariandja, 1996) Dalam membentuk batang tersusun diperlukan penghubung berupa plat atau batang. Penghubung berfungsi menahan gaya lintang sepanjang kolom sehingga batang tersusun dapat bekerja sebagai satu kesatuan dalam mendukung beban. Batang-batang susun dapat disusun melintang, transversal, diagonal atau kombinasi keduanya. (Padosbajoyo, 1991)

2.1.2. Stabilitas Rangka Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai struktur pemikul adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk stabil. Hal ini mengakibatkan konfigurasi segitiga pada batang-batang dan sudut yang terbentuk di antara dua batang tidak akan berubah meskipun struktur stabil tersebut dibebani. (Scholdek, L.D, 1999) Struktur rangka batang (truss) terdiri dari tiga elemen batang, yaitu batang tekan, batang tarik dan batang netral. Rangka batang merupakan struktur yang terbangun dari anggota-anggota elemen yang secara bersamaan membentuk suatu rangka segitiga. Penyusunan elemen yang menjadikan konfigurasi segitiga akan menghasilkan bentuk yang stabil, karena konfigurasi segitiga pada batang-batang

commit to user


digilib.uns.ac.id 7

dan sudut yang terbentuk antara dua batng yang berimpit tidak akan berubah meskipun struktur tersebut dibebani dari segala arah. Keadaan umum konstruksi rangka sederhana yang diatur sedemikian sehingga batang membagi bidang struktur menjadi berbentuk segiempat, tetapi kondisi tersebut memungkinkan ketidakstabilan. Bangunan dengan bentuk struktur tersebut hanya akan stabil jika memikul beban yang sangat khusus sebagai contoh gaya vertikal yang langsung diterima batang kemudian diteruskan ke perletakan. Syarat untuk suatu konstruksi rangka batang menjadi statis tertentu adalah dengan menentukan reaksi tumpuan dan gaya batang masing-masing dengan syarat keseimbangan. Suatu konstruksi dengan jumlah titik simpul (k) akan mempunyai dua kali ketentuan keseimbangan untuk menentukan gaya batang (s) masingmasing dan reaksi tumpuan (a) masing-masing, Frick Heinz menemukan persamaan : 2 Efek dari beban eksternal menyebabkan keadaan tarik murni atau tekan murni pada setiap batang. Batang tarik merupakan batang yang menerima beban tarik aksial pada ujung-ujung elemen, sedangkan batang tekan merupakan batang yang menerima beban tekan aksial. Untuk batang tekan kemungkinan keruntuhan yang terjadi disebabkan karena keruntuhan tekuk (buckling) akibat pengaruh batang panjang yang menerima gaya tekan. Hal itu disebabkan kapasitas beban batang tekan berbanding terbalik dengan kuadrat panjang batang. Gaya tarik atau tekan ini dapat timbul pada setiap batang dan mungkin saja terjadi pola bergantian antara tarik dan desak.

2.1.3. Concrete-Filled Steel Tube (CFT) Nilai kekuatan ikatan antara baja dan beton pada struktur Concrete-Filled Steel Tube (ICST) bervariasi sekitar 0,4-1,0 MPa. Peneliti menyimpulkan bahwa ikatan tersebut tidak berhubungan dengan umur, kekuatan beton, panjang interface atau diameter tabung melainkan mikro-makro penguncian dan kekasaran permukaan baja. Peneliti mengusulkan kekuatan ikatan baja-beton sebesar 1 MPa untuk desain. (Virdi dan Dowling, 1975)

commit to user


digilib.uns.ac.id 8

Perilaku tabung baja diisi beton, hasil eksperimen menunjukkan bahwa beton pengisi dapat menunda terjadinya tekuk dari tabung baja dan meningkatkan sifat daktililasnya. Perbandingan eksperimen dengan hasil prediksi yang ditentukan berdasarkan metode yang mendukung menunjukkan bahwa kapasitas beban aksial hasil perhitungan prediksi mencakup hasil kapasitas beban (kekuatan tinggi baja tabung diisi beton) memiliki tingkat akurasi 85 % terhadap kuat tekan baja tabung diisi beton. Eksperimen ini menunjukkan bahwa daktilitas kelengkungan balok kolom-kekuatan tinggi menurun secara signifikan dengan peningkatan beban aksial atau rasio b / t (lebar/ketebalan) tabung baja. (A. H. Varma ; J. M. Ricles ; R. Sause ; B. K. Hull ; and L. W. Lu, 2000) Tabung diisi beton adalah anggota struktural komposit yang terdiri dari tabung baja dan beton pengisi. Komposit struktur ini mengoptimalkan kontribusi kedua komponen dengan meningkatkan efisiensi geometris mereka dan menggabungkan kekuatan yang melekat dari keduanya. Dinding pengisi beton dibatasi oleh tabung baja, sehingga dalam keadaan triaksial kompresi dapat meningkatkan kekuatan dan kapasitas regangan beton.

Pengisian beton pada baja perimeter secara

optimal, dapat menunda terjadinya local-global buckling tabung. Struktur ini mudah dan cepat dibangun dan menghasilkan kompresi yang signifikan. (Charles W. Roeder, Dawn E. Lehman, Erik Bishop, 2010) Penggunaan tabung baja yang diisi beton dalam berbagai bidang konstruksi tidak hanya memberi solusi yang menarik, tetapi juga menyediakan peningkatan beban daya dukung tinggi, menghemat anggaran biaya dan menyajikan konstruksi yang cepat. Penggunaannya dalam bangunan bertingkat telah meningkat dalam beberapa tahun terakhir karena manfaat kapasitas yang mampu memikul beban yang besar untuk penampang yang relatif lebih diperkecil. Penggunakan pengekangan dalam bentuk tabung

baja

dapat

meningkatkan

daktilitas dari kondisi normal atau menjaga kekakuan beton. Bekisting atau penguatan beton terutama bagian

permukaan untuk menjaga dari bentuk

permukaan beton dan mengurangi abrasi permukaan. Tekuk lokal yang terjadi pada bagian dinding baja yang relatif lebih tipis dapat ditunda atau dicegah, karena adanya pengisian beton. (J.Zeghiche, K.Chaoui, 2004)

commit to user


digilib.uns.ac.id 9

Keuntungan dari tabung baja diisi beton Concrete-Filled Steel Tube (CFT), antara lain: 1.

Menggabungkan sifat kekakuan material baja dan sifat tekan beton sehingga memperoleh kekuatan yang lebih besar dan lebih kaku.

2.

Pengikatan beton ke dalam baja meningkatkan kekuatan beton.

3.

mengurangi ukuran penampang batang yang diperlukan.

4.

tabung baja selain sebagai fungsi struktur, menjadi bekisting permanen untuk beton.

5.

Tahan gempa karena keuletan yang tinggi dan sifat menyerap enegi.

Kekurangan utama adalah degradasi sifat baja ketika terkena api, tetapi elemenelemen ini mungkin dilindungi oleh penyemprotan retardants api ke permukaan luar tabung baja atau dengan eternit menggunakan dan isolasi rock wol. Selain itu, kapasitas dukung beban di bawah api dapat ditingkatkan dengan menggunakan batang tulangan internal. 2.1.3. Desain Struktur Rangka Batang Aspek-aspek yang perlu diperhatikan dalam mendesain struktur rangka batang adalah konfigurasi eksternal, pola segitiga, penggunaan material dan cara mendesain. Efisiensi struktural perlu diperhatikan untuk meminimalkan jumlah bahan yang digunakan. Apabila bahan dan ukuran penampang melintang telah ditentukan maka yang perlu menjadi perhatian khusus adalah mengenai gaya batang. Batang yang hanya memikul gaya tarik atau batang tarik dapat direncanakan terhadap penampang melintang yang lebih kecil daripada batang yang memikul gaya tekan atau batang tekan yang besarnya sama. Batang tarik membutuhkan luas penampang yang diperlukan sama dengan gaya tarik dibagi tegangan ijin. Batang tekan perlu diperhitungkan secara mendalam karena adanya efek keruntuhan tekuk (buckling) yang akan terjadi jika batang yang terlalu panjang memikul gaya tekan. Batang tekan yang panjang memiliki kapasitas pikul beban batang tekan berbanding terbalik dengan kuadrat panjang batang.

commit to user


digilib.uns.ac.id 10

Teori tersebut untuk mendesain suatu struktur rangka batang agar memiliki lebih banyak batang yang memikul gaya tarik atau apabila terdapat batang tekan maka sebisa mungkin menggunakan batang tekan yang pendek untuk menghindari terjadinya tekuk.

2.2. Dasar Teori 2.2.1. Analisa Batang Batang yang menyusun sebuah struktur dikategorikan ke dalam dua jenis batang berdasarkan panjangnya yaitu batang pendek dan batang panjang. Batang pendek diartikan sebagai jenis batang yang kegagalannya berupa kegagalan material (ditentukan oleh kekuatan material), dapat juga dikatakan bahwa batang pendek adalah elemen struktur batang yang mempunyai nilai perbandingan antara panjangnya dengan dimensi penampang melintang relatif kecil. Sedangkan batang panjang adalah batang yang kegagalannya ditentukan oleh tekuk (buckling), jadi kegalannya karena ketidakstabilan (Instability), bukan karena kekuatan. Dengan kata lain elemen struktur tekan yang semakin panjang akan semakin langsing yang disebabkan oleh proporsinya, hal ini pun merupakan definisi dari batang panjang.

2.2.2. Tekuk Kolom (Buckling) Masalah stabilitas struktur yang paling klasik adalah masalah tekuk kolom. Bahaya tekuk timbul jika kolom diberi gangguan kecil pada arah lateral. Keseimbangan kolom tersebut dapat diilustrasikan sebagai dua bola yang terletak pada puncak dan lembah sebuah gelombang. a

b

Gambar 2.1. Keseimbangan Stabil dan tidak stabil

commit to user



Bola (a) yang terletak pada puncak akan tergelincir akibat gangguan kecil, tapi bola (b) tetap stabil dan kembali pada posisi semula setelah gangguan kecil. Tanpa gangguan kecil kedua bola tetap pada posisi seimbang. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa stabilitas adalah ukuran yang menyatakan apakah dapat terjadi perubahan posisi dari seimbang menjadi tidak seimbang. Sedangkan kesimbangan menyatakan apakah terjadi perpindahan atau tidak. Jadi fenomena stabil dan tidak stabil berbeda dengan fenomena seimbang dan tidak seimbang. Jika seimbang dan tidak seimbang disebut fenomena stabilitas statik

maka masalah teknik dan tidak tertekuk disebut fenomena

stabilitas geometri. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.2

Gambar 2.2. Keseimbangan dinamis dan statis Gambar 2 (a) adalah keadaan seimbang dinamik dan tidak seimbang statik. Dan Gambar 2 (b) adalh keadaan seimbang statik dan dinamik. Keadaan seimbang statik terdiri dari seimbang netral, seimbang tidak stabil dan seimbang stabil. Batas kemampuan batang untuk memikul beban tekan sangat bergantung pada panjang dan dimensi melintang penampang, selain itu juga sangat dipengaruhi sifat material yang digunakan.(Dewi, Sri Murni, dkk, 2007) Konsep

stabilitas

sering

dijelaskan

dengan

mempertimbangkan

pada

kesetimbangan bola dalam 3 posisi. Posisi pertama (a) jika bola mendapatkan sedikit gaya yang bekerja pada bola tersebut maka bola akan bergerak sebagai bentuk reaksi dari gaya yang ditimbulkan. Tetapi jika gaya tersebut dihilangkan maka posisi bola akan kembali ke posisi semula. Kondisi tersebut dikatakan sebagai kesetimbangan yang stabil. Sebagai perbandingan, jika bola dalam posisi yang kedua (b) mendapatkan sedikit gaya, bola tersebut akan terus menerus

commit to user



bergerak lebih jauh dari posisi semula meskipun gaya yang bekerja dihilangkan dan tidak akan kembali ke posisi semula. Kondisi tersebut merupakan kesetimbangan yang tidak stabil. Pada posisi ketiga (c) bola mendapatkan gaya maka akan bergerak ketika bola tersebut mendapatkan gaya, sedangkan jika gaya dihilangkan maka bola tersebut akan diam. Kondisi tersebut disebut sebagai kesetimbangan netral.

Gambar 2.3. Konsep Stabilitas Akibat karakteristik ketidakstabilan tersebut akan terjadi perubahan geometri yang dihasilkan oleh kehilangan kemampuan memikul beban tersebut. Apabila beban P < Pcr, maka kondisi struktur masih berada dalam keadaan stabil, dan sebaliknya jika P > Pcr maka struktur berada pada kondisi tidak stabil. Nilai Pcr adalah suatu nilai yang menjadi batasan kondisi struktur stabil atau tidak stabil. Apabila penerapan beban melebihi Pcr, maka struktur akan mengikuti pola keruntuhannya dan tidak dapat kembali lagi pada kondisinya semula, dengan kata lain telah terjadi perubahan geometri dan sifat tegangan regangan bahan tersebut. Masalah ini menjadi isyarat bagi perencana struktur untuk diterapkan selain pertimbangan tercapainya

kekuatan, kekakuan juga harus mempertimbangkan kondisi

kestabilan.

commit to user



P

P

(a)

P

(b)

(c)

Gambar 2.4. Konsep Batang Tertekuk Kondisi a

Kondisi b

Kondisi c

P
P=Pcr

P>Pcr

Kolom memikul beban lebih

Kolom

kecil dari beban kolom

mencapai beban tekuk kritis

besar dari beban tekuk.

Apabila

Apabila

Kolom akan terus terdeformasi

kolom

defleksi

kecil,

dimungkinkan

konfigurasi

mengalami masih

kembali

semula

ke

apabila

memikul

kolom

beban

mengalami

Kolom memikul beban lebih

defleksi linier, maka akan

pada

pembebanan

konstan

tetap pada konfigurasi baru

sampai mencapai keruntuhan

meskipun beban dihilangkan.

total.

bebannya dihilangkan.(kondisi

elastic). Sumber : Schodek Daniel L. Struktur, Cetakan Pertama

Tekuk adalah suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban. Saat kondisi tekuk terjadi, tingkat gaya internal yang timbul sebagai reaksi pembebanan dapat sangat rendah. Kondisi tekuk berkaitan dengan kekakuan elemen struktur, sehingga dapat dikatakan bahwa suatu elemen yang mempunyai kekakuan yang kecil lebih mudah mengalami tekuk dibandingkan elemen yang kekakuannya besar. Semakin langsing suatu elemen struktur, semakin kecil kekakuannya.

commit to user



Banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk atau beban kritis (Pcr) antara lain panjang kolom, perletakan kedua ujung kolom, dimensi dan bentuk penampang kolom. Kemampuan pikul beban kolom berbanding terbalik dengan kuadrat penampang kolom. Selain itu,faktor lain yang menentukan nilai Pcr adalah yang berhubungan dengan karakteristik kekakuan elemen struktur (jenis material, bentuk serta dimensi penampang). Kolom cenderung menekuk ke arah sumbu terlemah. Tetapi, elemen tersebut dapat juga mempunyai kekakuan cukup pada sumbu lainnya untuk menahan tekuk. Dengan demikian, kapasitas pikul beban elemen tekan bergantung juga pada bentuk dan dimensi penampang. Ukuran penampang ini pada umumnya dapat dinyatakan dengan momen inersia (I). Faktor lain yang sangat penting dalam mempengaruhi besarnya beban tekuk Pcr adalah kondisi ujung elemen struktur. Apabila ujung-ujung suatu kolom bebas berotasi, kolom tersebut mempunyai kemampuan pikul beban yang lebih kecil dibandingkan dengan kolom yang sama yang kedua ujungnya dalam kondisi dijepit. Terdapat empat kondisi yang umum ditemui pada batang panjang dengan penampang melintang yang relatif kecil dalam menerima gaya aksial dan mengalami peristiwa tekuk seperti gambar di bawah ini: Tabel 2.1. Kondisi Tekuk Berdasar Jenis Tumpuan Ujung

a. kolom sendi-sendi b. kolom jepit-bebas A

b. kolom jepit-jepit

b. kolom jepit-sendi

C

D

B

4

4

commit to user

2,046



A

B

C

L

1

L

2

D

L

0.5

2

0.5

L

0.699 0.699

Pernyataan untuk beban kritis dari kolom dengan kondisi seperti pada gambar telah ditemukan oleh ahli matematika Swiss L.Euler pada tahun 1783 yakni dengan melakukan penurunkan dari persamaan differensial garis elastic. Sebagai contoh diambil kondisi kedua dari empat kondisi di atas yakni : kolom langsing panjang sama dengan l pada bagian bawahnya dijepit sedangkan pada ujungnya yang lain bebas diberikan gaya tekan aksial P. Maka pada sebuah titik yang berjarak X dari dasar akan terjadi momen lentur sebesar : Berdasarkan persamaan garis elastik

!

"#

sehingga diperoleh

% &

Dengan menggunakan elastik "#, maka persamaan menjadi:

%

Penyelesaian persamaan tersebut akan memperoelh persamaan matematik umum yaitu:

commit to user



'( sin % ' cos % '( cos % ' sin % %

Untuk mengetahui konstanta C1 dan C2 maka menggunakan syarat-syarat batas sebagai berikut: 1. Untuk titik A berlaku bila x = 0; y = 0 berarti C2 = -d

2. Untuk titik A berlaku bila x = 0; = 0 berarti C1 = 0

Dari kedua syarat batas tersebut persamaan '( sin % ' cos % Menjadi cos % 3. Untuk titik B berlaku bila % .; didapat ,maka persamaan menjadi cos . atau cos . atau cos . 0

Dari persamaan tersebut menunjukkan ada dua kemungkinan yang terjadi yaitu: 1. 0 bila ujung kolom tetap ditempat atau kolom tetap tegak dalam kondisi seimbang. /

/

2. cos . 0 berarti diperoleh nilai . atau 01 &

4. Nilai disubstitusikan ke dalam persamaan "# akan menghasilkan

persamaan rumus gaya tekuk menurut Euler, yaitu: 2

4.

Bila rumus ini disubstitusikan ke dalam persamaan cos % akan menghasilkan persamaan Elastis untuk kolom. Dengan cara yang sama didapat rumus gaya tekuk euler untuk empat kondisi sebagai berikut:

commit to user



Kondisi tekuk 1 sendi-sendi dimana panjang tekuk . . 2

345 .

Kondisi tekuk 2 jepit-bebas dimana panjang tekuk . 2. 2

345 4.

(

Kondisi tekuk 3 jepit-jepit dimana panjang tekuk . .

2

4 345 .

(

Kondisi tekuk 4 jepit-sendi dimana panjang tekuk . .√2

2 345 2 .

Ke empat rumus gaya tekuk euler tersebut dapat dihitung tegangan kritis yang berlaku sampai batas berlakunya hukum hooke, yaitu: 7

2 345 .8 8

Dengan menggunakan jari-jari inersia 9345

7 1

4:;<

/ " >

?

;:;<

@

#:;< =

diperoleh

dimana:

merupakan angka kelangsingan λ, sehingga rumus tegangan kritis menjadi:

7

ABC

Tegangan ini menggambarkan suatu diagram lengkung asimtuth Karena tegangan kritis berlaku dalam bats hokum hooke, maka : 7

/ " D

E 7F atau B G

/ " I H

commit to user



σs T

T

4000 3000 Tetramayer

2000

Euler

1000 50

100

150

200

250

λ?

Grafik 2.1. Jangkauan Kekuatan Kolom Terhadap Angka Kelangsingan Sumber : Salmon, Charles G, Struktur Baja Desain dan Perilaku, Jilid I Edisi Kedua

Dari uraian di atas menunjukkan bahwa pada tiang-tiang yang mempunyai faktor kerampingan λ yang besar, tekuk akan timbul sebelum tegangan tekan mencapai batas elastisitas σp, jadi dalam hal ini kekuatan kolom ditentukan oleh rumus Euler, sehingga dapat dengan gambar sebagai berikut :

Grafik 2.2. Hubungan Kekuatan Kolom Terhadap Angka Kelangsingan Untuk menentukan Euler Berdasar Panjang Batang

commit to user



2.2.3. Batas Berlaku Persamaan Euler Untuk mengetahui batas berlakunya persamaan Euler, dapat dilihat hubungan antara tegangan kritis dengan kelangsingan kolom. Dari persamaan berikut apabila kedua ruas dibagi dengan luas penampang,maka diperoleh: 8 8 #

Dimana i2 = = maka diperoleh :

8 J 9 K

Dimana

7

LM 4

adalah angka kelangsingan (λ) maka diperoleh

B

Batang tekan panjang akan runtuh akibat tekuk elastic, dan batang tekan pendek dapat dibebani sampai bahan tersebut meleleh atau sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening). Pada kondisi umum, kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang meleleh. Keadaan ini disebut tekuk in elastic (tidak elastis). Kondisi umum kolom merupakan satu kesatuan dan tidak dapat berlaku secara bebas tetapi kenyataannya tekuk diartikan sebagai perbatasan antara lendutan stabil dan tak stabil yang terjadi pada batang tekan. Sehingga penentuan beban maksimum tidak selaras dengan hasil percobaan. Hasil percobaan meliputi pengaruh bengkokan awal pada batang eksentrisitas beban yang tak terduga, tekuk setempat dan tegangan sisa.

commit to user



2.2.4. Keadaan Pasca Tekuk Deformasi tekuk yang besar berakibat menimbulkan tegangan atau gaya dalam yang melebihi kekuatan nominal bahan. Kondisi akhir dari deformasi tekuk adalah menimbulkan leleh atau plastis. Pada kondisi struktur statis tertentu, leleh atau plastis akan menimbulkan keruntuhan, tetapi pada beberapa struktur yang lain setelah terjadi leleh akan timbul keseimbangan baru yang disebut keadaan pasca tekuk. Keseimbangan baru yang terjadi dapat berupa keseimbangan stabil dan dapat pula keseimbangan yang tidak stabil. Hubungan P-keadaan denganperilaku pasca tekuk dapat dilihat pada gambar p

p

v

v

D iv e rg e n s i

B ifu rk a s i

Grafik 2.3. Bifurkasi dan Divergensi Kondisi stabilitas dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu tekuk bifurkasi dan tekuk divergensi. Tekuk bifurkasi adalah tekuk yang terjadi akibat pengaruh gaya tekan yang bekerja sendiri. Sedangkan tekuk divergensi adalah tekuk yang terjadi akibat pengaruh gaya tekan yang bekerja bersamaan dengan gaya lateral (gaya pada arah perpindahan tekuk). Perpindahan tekuk dibedakan menjadi dua yaitu perpindahan lateral (tegak lurus dengan gaya tekan), perpindahan rotasi atau torsi (terjadi pada tekuk puntir atau warping pada balok dan kolom tipis / open section. Batang jika dikategorikan berdasar gaya yang diterima, dibedakan menjadi dua jenis yaitu:

commit to user



2.2.4.1. Batang Tekan Batang tekan adalah elemen struktur yang memikul gaya tekan aksial. Batang tekan dapat berupa batang tepi, batang diagonal, batang vertikal, dan batangbatang pengekang (bracing). Kondisi sebenarnya batang tekan tidak hanya memikul gaya tekan aksial melainkan juga bekerja gaya-gaya lain seperti momen lentur, gaya lintang maupun torsi. Perencanaan batang tekan sedikit lebih sulit daripada perencanaan batang tarik karena efek tekuk lateral yang menimbulkan momen sekunder (secondary moment) selain gaya aksial tekan. Efek tekuk lateral ini dipengaruhi oleh kelangsingan kolom yaitu perbandingan antara panjang efektif kolom dengan jarijari girasi penampang kolom. Keadaan dimana nilai kelangsingan sangat kecil (kolom pendek), maka serat-serat bahan pada penampang akan mengalami kegagalan tekan. Tetapi bila keadaan menunjukkan bahwa nilai kelangsingan sangat besar (kolom langsing), maka akan mengalami kegagalan tekuk dan seratserat bahannya belum mencapai kuat tekannya atau masih berada dalam keadaan elastik (lateral bucling failure). Perencanaan batang tekan biasanya menggunakan nilai kelangsingan di antara kedua nilai tersebut atau yang dikenal dengan intermediate column.

2.2.4.2. Batang Tarik Batang tarik merupakan batang yang direncanakan untuk menahan gaya aksial tarik yang dikerjakan oleh gaya tarik aksial pada ujung-ujung batang. Kestabilan gaya tarik sangat baik sehingga dalam perencanaannya tidak serumit pada perencanaan batang tekan. Yang menjadi catatan adalah pada daerah sambungan, distribusi tegangan tarik akan terjadi secara tidak merata, hal ini kemungkinan dikarenakan terjadi pengurangan luas tampang bahan akibat penempatan alat sambung. Kekuatan batang tarik dapat dijelaskan menurut keadaan batas. Keadaan batas di sini sangat berpengaruh bagi batang tarik berupa: pelelehan penampang lintang

commit to user



bruto pada tempat yang jauh dari titik sambungan dan retakan dari luas bersih efektif (yakni melalui lubang-lubang) pada sambungan. 2.2.5. Sifat-Sifat Mekanis Baja Struktural Sifat mekanisme pada baja struktur diperoleh berdasarkan hukum eksperimental tegangan dan regangan yang didapatkan oleh Robert Hooke pada tahun 1678. Jika benda mengalami pembebanan, didapatkan bahwa untuk bahan tertentu perpanjangannya berbanding lurus dengan beban yang dipasang. Jika bahan terbuat dari bahan terbuat dari bahan elastik yang penampangnya sama dibebani menurut sumbunya, tegangannya sama pada seluruh penampang dan besarnya sama dengan besar beban dibagi dengan luas penampangnya. Regangan sumbu sama dengan pertambahan panjang dibagi dengan panjang semula, sehinggga dapat ditulis: 8 O N P

7

7 N.

Keterangan: P = gaya aksial yang bekerja pada penampang. A = luas penampang. Lo = panjang awal. L = panjang setelah pembebanan. E = modulus elastisitas. Berdasarkan persentase zat arang yang dikandung, baja dapat dikategorikan sebagai berikut : 1. Baja dengan persentase zat arang rendah (low carbon steel) kurang dari 0.15 %. 2. Baja dengan persentase zat arang ringan (mild carbon steel) sekitar 0.15 % 0.29 %. 3. Baja dengan persentase zat arang sedang (medium carbon steel) sekitar 0.30 % - 0.59 %.

commit to user



4. Baja dengan persentase zat arang tinggi (High carbon steel) sekitar 0.60 % 1.7 %. Baja untuk bahan struktur termasuk kedalam baja yang persentase zat arang yang ringan ( mild carbon steel ), semakin tinggi kadar zat arang yang terkandung didalamnya, maka semakin tinggi nilai tegangan lelehnya. Sifat-sifat bahan struktur yang paling penting dari baja adalah sebagai berikut : 1.

Modulus Elastisitas ( E )

Modulus elastisitas untuk semua baja struktur (yang secara relatif tidak tergantung dari kuat leleh ) adalah 28000 sampai 30000 ksi atau 193000 sampai 207000 Mpa. Nilai untuk desain lazimnya diambil sebesar 29000 ksi atau 200000 Mpa. Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Indonesia ( PPBBI ), nilai modulus elastisitas baja adalah 2,1 x 106 kg/cm² atau 2,1 x 105 MPa. 2.

Modulus Geser ( G )

Modulus geser setip bahan elastis dihitung berdasarkan formula :

Q

" A(RSC

Dimana µ = perbandingan poisson yang diambil sebesar 0,3 untuk baja. Dengan menggunakan µ = 0,3 maka akan memberikan G = 11000 ksi atau 77000 MPa. Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia ( PPBBI ), nilai modulus geser ( gelincir ) baja adalah 0,81 x 106 kg/cm² atau 0,81 x 105 MPa. 3.

Koefisien Ekspansi ( α )

Koefisien ekspansi adalah koefisien pemuaian linier. Koefisien ekspansi baja diambil sebesar 12 x 10-6 per 0C. 4. Tegangan Leleh ( σ1 ) Tegangan leleh ditentukan berdasarkan mutu baja. Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh. Dalam kenyataannya, sulit untuk menentukan besarnya tegangan leleh, sebab perubahan dari elastisitas

commit to user



menjadi plastis seringkali besarnya tidak tetap. Sebagai standar menentukan besarnya tegangan leleh dihitung dengan menarik garis sejajar dengan sudut kemiringan modulus elastisitasnya, dari regangan sebesar 0.2 %. Tabel 2.2. Tegangan Leleh Baja Struktural berdasar Mutu Baja

Mutu Baja BJ 34 BJ 37 BJ 41 BJ 50 BJ 55

Tegangan putus minimum, fu (MPa) 340 370 410 500 550

Tegangan leleh minimum, fy (MPa) 210 240 250 290 410

Peregangan minimum (%) 22 20 18 16 13

Sumber : PPBBG Tahun 1987

5. Sifat – sifat lain yang penting. Sifat – sifat ini termasuk massa jenis baja, yang sama dengan 490 pcf atau 7,850 t/m3, atau dalam berat satuan, nilai untuk baja sama dengan 490 pcf atau 76, 975 kN/m³, berat jenis baja umumnya adalah sebesar 7,85 t/m3. Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan regangan pada baja dapat dilakukan dengan uji tarik di laboratorium. Harga konstanta – konstanta diatas untuk baja structural adalah : • Modulus Elastisitas E = 2,1 x 106 kg/cm² • Modulus Geser G = 0,81 x 106 kg/cm² • Angka Poison µ = 0,30 • Koefisien Muai α1 = 12 x 10-6 per º C Baja memiliki beberapa kelebihan sebagai bahan konstruksi, diantaranya : • Nilai kesatuan yang tinggi per satuan berat • Keseragaman bahan dan komposit bahan yang tidak berubah terhadap waktu • Dengan sedikit perawatan akan didapat masa pakai yang tidak terbatas • Daktilitas yang tinggi • Mudah untuk diadakan pengembangan struktur

commit to user



Disamping itu baja juga mempunyai kekurangan dalam hal : • Biaya perawatan yang besar • Biaya pengadaan anti api yang besar ( fire proofing cost ) • Dibandingkan dengan kekuatannya kemampuan baja melawan tekuk kecil • Nilai kekuatannya akan berkurang, jika dibebani secara berulang / periodik, hal ini biasanya disebut dengan leleh atau fatigue. 2.2.6. Sifat Beton Beton dapat dipakai dengan mencampurkan bahan-bahan agregat halus dan kasar yaitu pasir, batu, batu pecah, atau bahan semacam lainnya, dengan menambahkan secukupnya bahan perekat semen, dan air sebagai bahan pembantu guna keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung. Semen berfungsi sebagai pengikat, agregat sebagai bahan pengisi, serta air sebagai bahan penyatu bahan-bahan tersebut. Semen Portland adalah suatu bahan konstruksi yang paling banyak dipakai serta merupakan jenis semen hidrolik yang penting. Semen Portland dipergunakan dalam semua jenis struktural seperti tembok, lantai, jembatan, terowongan dan sebagian yang diperkuat dengan tulangan atau tanpa tulangan. Kekuatan beton tergantung dari banyak faktor, seperti: - Proporsi campuran - Kondisi temperatur dan kelembaban dari tempat dimana campuran ditempatkan dan mengeras - Jumlah air yang relatif terhadap semen serta cara pengolahannya. Faktor air semen (fas) sangat mempengaruhi kekuatan beton, fas merupakan perbandingan antara berat air dengan semen dalam adukan beton. Secara umum diketahui bahwa semakin tinggi nilai fas, semakin rendah mutu kekuatan beton. Namun fas yang semakin rendah tidak selalu berarti bahwa kekuatan beton semakin tinggi. Nilai fas yang rendah akan menyebabkan kesulitan dalam pelaksanaan pemadatan yang pada akhirnya akan menyebabkan mutu beton

commit to user



menurun. Umumnya nilai fas minimum yang diberikan sekitar 0,4 dan maksimum 0,65. Rata–rata ketebalan lapisan yang memisahkan antara partikel dalam beton sangat bergantung pada faktor air semen yang digunakan dan kehalusan butir semennya. Kekuatan tekan beton ditentukan oleh pengaturan perbandingan semen, agregat kasar dan halus, air dan berbagai jenis bahan campur. Kekuatan beton cukup tinggi, dengan pengolahan khusus dapat mencapai 700 kg/cm2. Kuat tekan beton relatif tinggi dibanding dengan kuat tariknya, yaitu kuat tarik beton antara 9 – 15 % kuat tekannya. Selain itu, beton merupakan bahanyang bersifat getas.

commit to user



BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Tinjauan Umum

3.1.1. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode eksperimental, yaitu metode penelitian dengan melakukan percobaan dengan program komputer. Penelitian ini direncanakan menggunakan pengujian struktur rangka dengan memberikan beban sentries secara bertahap. 3.1.2. Benda Uji Penelitian Penelitian yang berjalan saat ini menggunakan benda uji tekuk berupa batang tekan jenis Steel Tube dan Concrete-Filled Steel Tube sebanyak 7 variasi panjang (0,3meter, 0,54 meter, 0,8 meter, 1 meter, 1,24 meter, 1,4 meter, 1,5 meter dan 1,6 meter). Masing-masing variasi panjang terdiri dari 3 Steel Tube dan 3 ConcreteFilled Steel Tube.

3.1.3. Variabel yang Digunakan Variabel-variabel yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari variabel bebas (independent variable) dan variabel terikat (dependent variable). Variabel bebas merupakan variabel yang digunakan dalam penelitian ini yang bersifat bisa berubah sesuai dengan tinjauan, dalam penelitian ini variabel bebas adalah variasi panjang batang yang mendapat perlakuan uji tekuk di laboratorium, sedangkan dalam analisa program komputer yang menjadi variabel bebas adalah batang penyusun kuda-kuda (komponen batang tekan dan komponen batang tarik). Variabel terikat merupakan variabel yang digunakan dalam penelitian ini yang bersifat tetap pada setiap perlakuan benda uji. Penelitian ini menggunakan variabel tetap meliputi gaya tekan pada pengujian tekuk dan pembebanan pada .

commit to user



simulasi kuda-kuda. Faktor lain

seperti korosi,perubahan susunan ion akibat

pengelasan dianggap sebagai variabel yang tidak berpengaruh.

3.2.Tahapan Penelitian Pelaksanaan penelitian dilakukan dengan sistematika yang jelas dan teratur sehingga dapat dipertanggung jawabkan. Penelitian ini dibagi dalam beberapa tahap sebagai berikut : 1. Tahap Pertama Persiapan teori dan literatur yang mendukung penelitian 2. Tahap Kedua Pemilihan material dan penentuan dimensi penyusun struktur rangka batang 3. Tahap Ketiga Pemilihan alternatif bentuk/jenis struktur rangka batang (truss) yang paling kecil kemungkinan terjadinya tekuk. 4. Tahap Keempat Pembuatan benda uji, untuk benda uji CFT dibuat dengan cara memasukkan beton ke dalam ST dimana komposisi beton sendiri 1 pc : 2,5 pasir : 1 kerikil Ø 5 mm dengan FAS 0,45. 5. Tahap Kelima Uji laboratorium untuk sifat material steel tube, concrete-filled steel tube dan pengujian tekuk pada batang tekan dengan menggunakan sampel batang Concrete-Filled Steel Tube dan batang Steel Tube. Variasi benda uji (sub benda uji penelitian) digunakan untuk mendapatkan beban maksimum dan panjang tekuk. 6. Tahap Keenam Menyimpulkan pengaruh pengisian mortar-beton terhadap nilai beban maksimum dan panjang tekuk pada batang tekan. 7. Tahap Ketujuh Desain menggunakan program komputer dengan jenis struktur rangka (bahasan tahap ketiga) dan material penyusun (bahasan sub benda uji penelitian dan tahapan keempat).

commit to user



8. Tahap Kedelapan Analisis hasil output program komputer, meliputi : gaya batang tekan maksimum, gaya batang tarik maksimum, dan defleksi. 9. Tahap Kesembilan Membuat perbandingan hasil analisis awal antara kondisi keseluruhan batang Steel Tube dengan struktur dengan batang tekan berupa Concrete-Filled Steel Tube dan batang tarik berupa Steel Tube. 10. Tahap Membuat kesimpulan antara hasil pengujian di laboratorium dengan hasil analisis program.

3.3. Peralatan Penelitian Penelitian ini menggunakan peralatan meliputi : 1. Gerinda Tangan Gerinda tangan merk Bosch GWS 6-100 Ø 100 mm digunakan untuk meratakan permukaan masing-masing ujung benda uji sebelum dilakukan pengujian tekan.

Gambar 3.1.Penggunaan Gerinda Tangan 2. Mesin Cut Off Mesin Cut Off merk Makita 2414 NB Ø 355 mm digunakan untuk memotong benda uji baik Steel Tube atau Concrete-Filled Steel Tube.

commit to user



Gambar 3.2. Penggunaan Mesin Cut Off 3. Loading Frame Sebagai tempat dudukan benda uji pada saat pembebanan tekan.

Gambar 3.3. Kondisi Loading Frame untuk Pengujian Tekan 4. Alat Pembebanan Alat yang digunakan untuk pembebanan adalah Hidraulic Jack merk HiForce model HP 227 serial No.AH5614, untuk memberikan tekanan pada pengujian tekuk secara tekan sampai batas kerutuhan sampel. Alat ini

commit to user



dapat memberikan tekanan sampai dengan 50 ton dengan menggunakan sistem hidraulik dan dioperasikan dengan tenaga manusia.

Gambar 3.4. Kondisi Hidraulic Jack merk Hi-Force 5. Load Cell Untuk mengetahui besarnya beban yang dipikul oleh benda uji maka dipasang load cell (sel beban) selanjutnya dihubungkan dengan Transducer Indicator merk Showa type DS-1300, yang berfungsi untuk tempat pembacaan digital beban yang sedang bekerja.

Gambar 3.5. load cell dan Transducer Indicator 6. Waterpass Aluminium Magnet Waterpas digunakan untuk mengatur tegak lurus batang benda uji pada dudukan dan beban (load cell).

commit to user



7. Dial Indicator Alat ini berfungsi untuk mengukur simpangan atau deformasi yang terjadi pada benda uji ketika pembebanan. Pengukuran dilakukan dari arah sumbu x dan sumbu y.

Gambar 3.6. Penggunaan Dial Indicator

commit to user



3.4. Diagram Alir Penelitian Mulai

Menentukan topik penelitian

Memperdalam pengetahuan mengenai Topik Penelitian sehingga dapat menentukan: 1. latar belakang, 2. rumusan masalah, 3. batasan masalah

Studi literatur dan kajian pustaka

Pembuatan sampel pengujian meliputi: pemotongan baja, pembuatan sampel silinder beton (1 : 2,5 : 1) FAS 0,45, pengisian beton ke dalam tabung baja.

Pengujian laboratorium sifat material meliputi pengujian tarik baja, pengujian modulus elastisitas baja, pengujian kuat tekan beton dan pengujian modulus elastisitas beton

A

Pengujian tekan di laboratorium menggunakan Steel Tube (Tabung baja persegi dimensi 40 mm × 40 mm, tebal 1,4 mm) dan Concrete-Filled Steel Tube (tabung baja diisi beton)

Data beban kritis dan deformasi maksimum pada masing-masing variasi panjang.

Kesimpulan sementara mengenai pengaruh pengisisan mortar-beton terhadap beban kritis tekuk dari data pengujian laboratorium

B

commit to user



B

A

Desain analisis menggunakan program SAP 2000 V11 dengan menggunakan data hasil pengujian sifat material Analisis pertama:

Analisis kedua:

Tabung baja persegi

Tabung baja persegi

Batang tekan dan batang tarik pada desain awal,keduanya menggunakan baja tabung kosong (steel tube)

Batang tekan diisi beton (concrete-filled steel tube),sedangkan batang tarik menggunakan tabung baja kosong (Steel tube)

Melakukan perbandingan hasil output analisis

Membuat kesimpulan

Selesai

Gambar 3.7. Diagram Alir Penelitian

commit to user



BAB IV ANALISA HASIL PENGUJIAN BENDA UJI

4.1. Pengujian Sifat Material 4.1.1. Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian kuat tekan beton dilakukan ketika beton telah berumur 28 hari. Sampel kuat tekan beton menggunakan silinder beton dengan dimensi jari-jari 15 cm dan ketinggian 30 cm. Pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin Universal Testing Machine (UTM) Laboratorium Mesin Material seperti terlihat dalam gambar 4.1.berikut :

Gambar 4.1. Pengujian Kuat Desak Beton dengan Mesin UTM Hasil pengujian kuat tekan yang dilakukan terhadap 3 buah sampel silinder beton adalah seperti yang terlihat dalam Tabel 4.1. berikut: Tabel 4.1.Pengujian Kuat Tekan Terhadap 3 Sampel Silinder Beton Sampel

Luas Permukaan

Gaya Maksimum

Kuat Tekan

Penampang (mm2)

(kN)

(MPa)

1

17671.46

455.94

25.80

2

17671.46

461.97

26.14

3

17671.46

501.53

28.38

Total

80.32

commit to user



Nilai rata-rata benda uji ;

4.1.2. Pengujian Modulus Elastisitas Beton Modulus elastisitas beton ditentukan berdasarkan rekomnedasi ASTM C-469, yaitu: modulus chord dengan kecepatan pembebanan ± (341±34) KPa/s. Chord Modulus adalah sudut tangent dari garis yang ditarik di antara dua titik tertentu pada kurva tegangan-regangan yakni titik dimana regangan bernilai 0,00005, sedangkan titik atas adalah titik dimana titik sama dengan 40 % dari tegangan ultimate seperti yang ditunjukkan grafik regangan-tegangan berikut :

Grafik 4.1. Hubungan Regangan-Tegangan Adapun perhitungan modulus elastisitas chord (chord modul) :

Dimana : Ec

= Modulus elastisitas beton (MPa)

S1

= Tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal sebesar 0.00005(MPa)

S2

= Tegangan yang terjadi di saat 40 % f’c (MPa)

commit to user



ε1

= Regangan longitudinal yang terjadi akibat tegangan S1

ε2

= Regangan longitudinal yang terjadi akibat tegangan S2

Pengujian modulus elastisitas beton menggunakan Loading Frame dengan alat pembebanan berupa Hidraulic Jack. Pengujian ditunjukkan Gambar 4.2. berikut :

Gambar 4.2. Pengujian Modulus Elastisitas Beton 14 12

y = 25629x + 0.577

10 8

Series1

6

Linear (Series1)

4 2 0 0

0.0001

0.0002

0.0003

0.0004

0.0005

Grafik 4.2. Hubungan Regangan-Tegangan Beton Sampel 1 Tabel 4.2. Data Perhitungan Modulus Elastisitas Beton Sampel 1 Pers.

f’c

40 % × f’c

Linier

(MPa)

(MPa)

25629 0.577

26.77

10.71

commit to user

S2

ε1

ε2

1.85845

0.000395

0.00005



10.71 1.85845 0.000395 0.00005

25626 12 y = 22919x + 0.692

10 8 6

Series1

4

Linear (Series1)

2 0 0

0.0001

0.0002

0.0003

0.0004

0.0005

Grafik 4.3. Hubungan Regangan-Tegangan Beton Sampel 2 Tabel 4.3. Data Perhitungan Modulus Elastisitas Beton Sampel 2 Pers.

f’c

40 % × f’c

Linier

(MPa)

(MPa)

22919 0.692

26.77

10.71

S2

ε1

ε2

1.83795

0.00044

0.00005

10.71 1.83795 0.00044 0.00005

22748 12 y = 25150x + 0.620

10 8 6

Series1

4

Linear (Series1)

2 0 0

0.0001

0.0002

0.0003

0.0004

0.0005

Grafik 4.4. Hubungan Regangan-Tegangan Beton Sampel 3

commit to user



Tabel 4.4. Data Perhitungan Modulus Elastisitas Beton Sampel 3 Pers.

f’c

40 % × f’c

Linier

(MPa)

(MPa)

25150 0.620

26.77

10.71

S2

ε1

ε2

1.8775

0.0004

0.00005

10.71 1.8775 0.0004 0.00005

25235 Dari ketiga nilai modulus elastisitas sampel sehingga dapat diperoleh modulus elastisitas rata-rata yaitu : Tabel 4.5. Data Modulus Elastisitas Beton Sampel

Modulus Elastisitas

1

25626

2

22748

3

25235

Total

73609

Nilai rata-rata modulus elastisitas beton (Ec) :

24536

4.1.3. Pengujian Kuat Tekan Steel Tube Pengujian kuat tekan Steel Tube menggunakan 3 buah sampel Steel Tube sepanjang 30 cm. Pengujian menggunakan mesin UTM seperti terlihat dalam gambar 4.2. berikut:

commit to user



Gambar 4.3. Pengujian Kuat Tekan Steel Tube dengan Mesin UTM Tabel 4.6. Tabel Hasil Pengujian Kuat Tekan Steel Tube Luas Permukaan

Gaya Maksimum

Tegangan

Penampang (mm2)

(kN)

(N/mm2)

1

216.16

32.55

150.58

2

216.16

26.73

123.65

3

216.16

35.95

166.31

Sampel

Total

440.54

Nilai rata-rata benda uji ; = 440.54 3 = 146.85 ( N/mm2 ) 4.1.4. Pengujian Kuat Tekan Concrete-Filled Steel Tube Pengujian kuat tekan Concreet-Filled Steel Tube menggunakan 3 buah sampel Steel Tube sepanjang 30 cm. Pengujian menggunakan mesin UTM. Tabel 4.7. Tabel Hasil Pengujian Kuat Tekan Concrete-Filled Steel Tube Sampel

1

Luas Permukaan

Gaya Maksimum

Tegangan

Penampang (mm2)

(kN)

(N/mm2)

1600

82.76

51.73

commit to user

dilanjutkan



Sambungan Tabel 4.7.

2

1600

75.35

47.09

3

1600

83.91

52.44

Total


151.26

.

50.42 !N/mm % 4.1.5. Pengujian Modulus Elastisitas Steel Tube Nilai modulus elastisitas Steel Tube diperoleh dari data hasil pengujian kuat tekan Steel Tube menggunakan 3 buah sampel Steel Tube sepanjang 30 cm. Langkah awal dengan mencari nilai tegangan dan regangan yang terjadi pada ketiga sampel. Nilai tegangan dan regangan dapat dilihat dalam Tabel 4.8.berikut: Tabel 4.8. Tabel Perhitungan Tegangan-Regangan Steel Tube Sampel

Luas

Tegangan

Gaya

Permukaan

Maksimum

Penampang

(kN)

2

(N/mm )

Panjang

Pertambaha

Awal (Lo)

n Panjang

(mm)

(∆L) (mm)

Regangan

2

(mm )

1

216.16

32.55

150.58

300

0.228

7.6 × 10-4

2

216.16

26.73

123.65

300

0.178

5.93 × 10-4

3

216.16

35.95

166.31

300

0.15

5 × 10-4

Nilai Modulus elastisitas masing-masing sampel dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :

& '

( ) * + ) ∆*

Tabel 4.9. Tabel Perhitungan Modulus Elastisitas Steel Tube Sampel

Tegangan

Regangan

2

(N/mm )

1

150.58

Modulus Elastisitas

7.6 × 10

commit to user

-4

198131.58 dilanjutkan



Sambungan Tabel 4.9.

2

123.65

5.93 × 10-4

208516.02

3

166.31

5 × 10-4

332620

Total


739267.6

.

246422.53 !N/mm %

4.1.6. Pengujian Modulus Elastisitas Concrete-Filled Steel Tube Nilai modulus elastisitas Concrete-Filled Steel Tube diperoleh dari data hasil pengujian kuat tekan Concrete-Filled Steel Tube menggunakan 3 buah sampel Steel Tube sepanjang 30 cm. Langkah awal dengan mencari nilai tegangan dan regangan yang terjadi pada ketiga sampel. Nilai tegangan dan regangan dapat dilihat dalam Tabel 4.10.berikut: Tabel 4.10. Tabel Perhitungan Tegangan-Regangan Concrete-Filled Steel Tube Sampel

Luas

Gaya

Permukaan

Maksimum

Penampang

(kN)

Tegangan 2

(N/mm )

Panjang

Pertambaha

Awal (Lo)

n Panjang

(mm)

(∆L) (mm)

Regangan

2

(mm )

1

1600

82.76

51.73

300

0.24

8 × 10-4

2

1600

75.35

47.09

300

0.29

9.67 × 10-4

3

1600

83.91

52.44

300

0.212

7.07 × 10-4

Total

151.26

Nilai Modulus elastisitas masing-masing sampel dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :

& '

( ) * + ) ∆*

commit to user



Tabel 4.11. Tabel Perhitungan Modulus Elastisitas Concrete-Filled Steel Tube Sampel

Tegangan

Regangan

(N/mm2)

Modulus Elastisitas

1

51.73

8 × 10-4

64662.5

2

47.09

9.67 × 10-4

48697

3

52.44

7.07 × 10-4

74172.56

Total


187532.06

- .

62510.69 !N/mm %

4.1.7. Pengujian Tarik Steel Tube Pengujian tarik dilakukan dengan 3 sampel lembaran baja yang dibuat dari hasil pemotongan salah satu sisi steel tube sehingga memiliki dimensi permukaan 4 cm × 30 cm dengan ketebalan 1,4 mm seperti ditunjukkan pada Gambar 4.3. berikut :

Gambar 4.4.Sampel Steel Tube Pengujian Tarik Hasil Pengujian Tarik diperoleh data seperti yang disajikan dalam Tabel 4.12.sebagai berikut:

commit to user



Tabel 4.12. Hasil Pengujian Tarik Steel Tube Sampel

Teg.Leleh Teg.Putus

Luas

Beban

Beban

Permukaan

Leleh

Putus

(Fy)

(Fu)

(mm2)

(N)

(N)

(MPa)

(MPa)

1

56

11000

12000

196.4

214.3

2

56

11000

12600

196.4

225

3

56

10800

12600

192.9

225

585.7

66.43

Total

Nilai rata-rata tegangan leleh ;

-.

195.2

Nilai rata-rata tegangan putus ;

..

221.4

4.2. Faktor Koreksi Modulus Faktor koreksi diperhitungkan untuk menentukan selisih nilai antara nilai modulus elastisitas beton, modulus elastisitas baja (ST) dan modulus elastisitas komposit (CFT) hasil analisis dengan hasil pengujian laboratorium. Material CFT memikul beban tekan secara merata oleh adanya kontribusi kedua komponen yaitu ST dan CFT, dengan meningkatkan efisiensi geometris dan menggabungkan kekuatan yang dimiliki masing-masing material. Dinding beton pengisi dibatasi oleh tabung baja, sehingga dalam keadaan memikul gaya tekan dapat meningkatkan kekuatan dan kapasitas regangan beton. Pengisian beton pada tabung baja secara optimal, dapat menunda terjadinya local-global buckling yang terjadi pada tabung.

commit to user



Berawal dari prinsip tersebut maka dapat ditarik kesimpulan bahwa material CFT menerima gaya tekan aksial dengan cara mendistribusikan beban tekan tersebut secara merata kepada material penyusunnya yaitu baja (ST) dan beton, sehingga dapat dirumuskan : /01 23 41 &/01 ) +/01 &23 ) +23 &41 ) +41 !'/01 ) /01 % ) +/01 !'23 ) 23 % ) +23 !'41 ) 41 % ) +41 Penggabungan material beton dan material ST menjadi suatu material komposit CFT memiliki sifat sewaktu pembebanan tekan aksial, regangan yang terjadi pada CFT dapat diartikan bahwa regangan CFT memiliki nilai sama dengan regangan yang terjadi pada beton dan ST karena pengaruh penggabungan tersebut, sehingga nilai regangan dalam rumus tersebut dapat dieliminasi karena memiliki nilai yang sama. !'/01 ) /01 % ) +/01 !'23 ) 23 % ) +23 !'41 ) 41 % ) +41

/01 ) +/01 23 ) +23 41 ) +41 Dimana:

/01

= Modulus elastisitas CFT hasil analisis (MPa)

+/01

= Luas permukaan penampang CFT (mm2)

23 = Modulus elastisitas beton hasil pengujian (MPa) +23 = Luas permukaan penampang beton (mm2)

41

= Modulus elastisitas ST hasil pengujian (MPa)

+41

= Luas permukaan penampang beton (mm2)

/01 ) !40 % 24536 ) 37.2 245929.4 ) 5!40 % !37.2 %6

/01 ) !40 % 24536 ) 37.2 246422.53 ) 5!40 % !37.2 %6

/01 54512.87

commit to user



Tabel 4.13. Perbandingan Modulus Elastisitas CFT Hasil Analisis dengan Hasil Empiris Hasil Analisis (MPa)

Hasil Empiris (MPa)

54512.87

62510.7

Modulus Elastisitas CFT

Tabel tersebut menunjukkan perbandingan antara hasil analisis dengan hasil empiris, sehingga dapat diperoleh angka koreksi untuk memprediksi hasil empiris jika diketahui angka analitisnya.

/01 7389:;:< 0,87 ) /01 >?@:A:<

4.3. Pengujian Tekuk Pengujian tekuk dilakukan dengan 2 jenis sampel yaitu Steel Tube dan ConcreteFilled Steel Tube. Variasi panjang diambil mendekati panjang batang tekan pada struktur rangka batang (truss) bentang 6 meter dengan sudut kemiringan 25°,variasi panjang ditentukan antara 0,3-1,6 meter sehingga dari hasil pengujian aksial tekan bisa diketahui batang panjang dan batang pendek : Tabel 4.14. Tabel Variasi Panjang Benda Uji Sampel

1

2

3

4

5

6

7

8

Variasi Panjang (m)

0,3

0,54

0,8

1

1,24

1,4

1,5

1,6

4.2.1. Pengujian Tekuk Steel Tube dan Concrete-Filled Steel Tube Pengujian tekuk merupakan pengujian tekan terhadap batang benda uji secara bertahap dengan kenaikan pembebanan per 200 kg sampai batas kemampuan pikul benda uji yang diindikasikan dengan kondisi tertekuk atau kondisi instability, dimana beban yang terbaca terakhir ketika benda uji mengalami instability dianggap sebagai beban kritis dan deformasi yang terjadi dianggap sebagai deformasi maksimum. Pembebanan sampel ketika pengujian tekuk dapat dilihat pada gambar 4.4. berikut:

commit to user



Gambar 4.5. Kondisi Pembebanan Tekan Pada Pengujian Tekuk Berikut Hasil Pengujian Tekuk untuk Benda Uji Steel Tube dan Concrete-Filled Steel Tube : Tabel 4.15. Tabel Hasil Pengujian Tekan Pada Masing-Masing Sampel Panjang

ST

CFT

(meter)

Beban maksimum

Rata

Beban maksimum

Rata

(kg)

(kg)

(kg)

(kg)

0.3

2673

3255

3595

3174.3

8276

7535

8391

8067.3

0.54

-

3400

3900

3650

5190

6850

6900

6313.3

0.8

3800

3650

3350

3600.0

5300

6200 6300

5933.3

1

3740

3480

3070

3430.0

5620

6770

6100

6163.3

1.24

4100

3440

3650

3730.0

5900

6250 5400

5850.0

1.4

3420

3900

3600

3640.0

5780

5420

5900

5700.0

1.5

3700

3350

3850

3633.3

5080

4800

4670

4850.0

1.6

3600

3080

3060

3246.7

4440

4740 4690

4623.3

commit to user



4.3. Pembahasan Pengujian Tekuk Pengujian tekuk untuk mendapatkan nilai beban kritis (Critical Load) dan deformasi maksimum untuk kedua jenis sampel. Penelitian ini difokuskan pada pengaruh pengisian beton ke dalaam baja terhadap beban dan deformasi yang terjadi dibandingkan tanpa pengisian beton. Hasil Pengujian menunjukkan bahwa sampel Steel Tube tidak bisa mencapai tekuk global yang sempurna karena selalu didahului dengan tekuk lokal sehingga setelah tekuk lokal terjadi kondisi batang sampel menjadi instability. Kondisi tersebut ditunjukkan dengan gambar 4.5. berikut:

Gambar 4.6. Batang Steel Tube Mengalami Tekuk Lokal

commit to user



Tabel 4.16.Nilai Beban Kritis Hasil Pengujian Tekan Masing-Masing Sampel Panjang (meter)

0.3 0.54 0.8 1 1.24 1.4 1.5 1.6

ST Beban maksimum (kg) 2673 3255 3595 3400 3900 3800 3650 3350 3740 3480 3070 4100 3440 3650 3420 3900 3600 3700 3350 3850 3600 3080 3060

9000

Rata

3174.3 3650 3600.0 3430.0 3730.0 3640.0 3633.3 3246.7

CFT Beban maksimum (kg) 8276 7535 8391 5190 6850 6900 5300 6200 6300 5620 6770 6100 5900 6250 5400 5780 5420 5900 5080 4800 4670 4440 4740 4690

Rata

8067.3 6313.3 5933.3 6163.3 5850.0 5700.0 4850.0 4623.3

Grafik Hubungan Variasi Panjang Batang dengan Beban Kritis berdasar Hasil Empiris

8000

Beban Kritis (kg)

7000 6000 5000

ST

4000

CFT

3000 2000 1000 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

L

1.8(meter)

Grafik 4.5. Grafik Hubungan Panjang Batang dengan Beban Kritis Data hasil pengujian menunjukkan bahwa pengisian beton memberikan pengaruh yang signifikan terhadap beban kritis (Critical Load) yang terjadi seperti yang terlihat dalam grafik 4.5.

commit to user



4.4. Analisis Kuda-Kuda dengan Bantuan Program SAP 2000 Versi 11 Data mengenai sifat material yang diperoleh dari hasil pengujian laboratorium, selanjutnya dimasukkan ke dalam program SAP 2000 versi 11 untuk memperoleh perbandingan nilai lendutan antara struktur kuda-kuda ST dan struktur kuda-kuda CFT. Data mengenai sifat material dapat dilihat dalam tabel 4.17. berikut: Tabel 4.17. Nilai Sifat Material Concrete dan Steel concrete

steel

Berat jenis (kg/m3)

2074,91

5518,98

Modulus Elastisitas (MPa)

24536

246422,53

Kuat Tekan (MPa)

26,77

-

Tegangan Leleh (MPa)

-

195,2

Tegangan Putus (MPa)

-

221,4

Adapun urutan dalam menginput data dalam melakukan analisis dengan SAP 2000 versi 11 adalah sebagai berikut :

Mulai

Desain bentuk Truss

Membuat material baru dengan menggunakan data-data hasil pengujian sifat material.

A

commit to user



A

Membuat desain bentuk penampang material (ST : tabung baja persegi) dan (CFT : tabung baja persegi yang diisi beton)

Menentukan jenis batang yang digunakan dengan desain material yang telah dibuat sebelumnya. Kuda-kuda ST seluruh batang (tarik-tekan) menggunakan tabung baja kosong (ST). Kuda-kuda CFT batang tarik ST dan batang tekan CFT

Pembebanan kuda-kuda ST dan kuda-kuda CFT

Analisis untuk Truss

Membandingkan hasil analisis kuda-kuda ST dengan kuda-kuda CFT

Selesai Gambar 4.7. Diagram Alir Analisis SAP 2000 Versi 11

commit to user



Langkah pertama dalam melakukan analisis dengan SAP 2000 versi 11 adalah membuat desain struktur rangka batang (truss). Dalam analisis ini jenis truss dapat dikategorikan ke dalam jenis Fink. Desain truss dapat dilihat pada Gambar 4.7 berikut :

Gambar 4.8. Desain Truss jenis Fink Bentang 6 meter Langkah kedua membuat material baru (Steel dan Concrete) berdasar data dari pengujian laboratorium. Data yang dimasukkan meliputi : berat jenis material, modulus elastisitas, poisson ratio, koefisien pemuaian material, Kuat tekan (beton), tegangan leleh dan tegangan putus (baja). Tampilan Material Property Data ditunjukkan Gambar 4.8 berikut :

commit to user



Gambar 4.9. Tampilan Material Property Data Concrete dan Steel Langkah selanjutnya menentukan jenis batang sesuai dengan desain awal yaitu : kuda-kuda ST seluruh batang baik batang tarik dan batang tekan menggunakan material ST, sedangkan kuda-kuda CFT batang tarik menggunakan ST dan batang tekan menggunakan CFT.

Gambar 4.10. Kuda-Kuda ST

commit to user



Gambar 4.11. Kuda-Kuda CFT Setelah menentukan material batang, selanjutnya memberikan pembebanan titik pada kuda-kuda. Pembebanan ini tidak seperti pembebanan pada kondisi pembebanan sebenarnya yaitu terdapat beban mati, beban hidup dan beban angin. Dalam analisis ini hanya menggunakan satu beban titik saja dikarenakan analisis ini merupakan simulasi untuk menunjukkan bahwa pengisian beton pada tabung tekan member pengaruh. Selain faktor tersebut analisis ini merupakan pengantar penelitian selanjutnya yang akan menguji struktur rangka batang dengan skala penuh.

Gambar 4.12. Pembebanan Titik pada Kuda-Kuda

commit to user



Langkah akhir yaitu melakukan Run Analysis. Hasil dari Run Analysis dari kedua kuda-kuda selanjutnya dibandingkan untuk mengetahui perbedaaan dari pengaruh pengisian beton. Hasil analisis disajikan dalam Tabel 4.18 berikut : Tabel 4.18.Perbandingan Nilai Defleksi (δ) ST dan CFT Beban (kg)

ST (m)

CFT (m)

100

-0,000367

-0,000352

500

-0,001549

-0,001290

1000

-0,003026

-0,002463

2000

-0,005980

-0,004809

3000

-0,008934

-0,007154

3500

-0,010411

-0,008327

3900

-0,011593

-0,009265

Berdasar data hasil analisis SAP 2000 versi 11, perbandingan nilai defleksi antara kuda-kuda ST dan kuda-kuda CFT maka dapat ditarik kesimpulan bahwa nilai defleksi yang terjadi pada kuda-kuda CFT memiliki nilai yang selalu lebih kecil dibandingkan defleksi yang terjadi pada kuda-kuda ST. Berarti pengisian beton pada batang tekan untuk kuda-kuda CFT memberikan pengaruh untuk memperkecil nilai lendutan untuk struktur kuda-kuda rangka penuh. Gaya-gaya batang berfungsi untuk menunjukkan bahwa suatu batang telah mencapai pada batas pikul beban maksimum yang diterima, Batas pikul beban tekan maksimum untuk ST dan CFT dapat dilihat Tabel 4.19 berikut: Tabel 4.19. Beban Tekan Maksimum Untuk Batang ST dan Batang CFT Panjang

ST

CFT

(meter)

Beban maksimum

Rata

Beban maksimum

Rata

(kg)

(kg)

(kg)

(kg)

0.3

2673

3255

3595

3174.3

8276

7535

8391

8067.3

0.54

-

3400

3900

3650

5190

6850 6900

6313.3

0.8

3800

3650

3350

3600.0

5300

6200 6300

5933.3

commit to user



1

3740

3480

3070

3430.0

5620

6770 6100

6163.3

1.24

4100

3440

3650

3730.0

5900

6250 5400

5850.0

1.4

3420

3900 3600

3640.0

5780

5420

5900

5700.0

1.5

3700

3350

3850

3633.3

5080

4800

4670

4850.0

1.6

3600

3080

3060

3246.7

4440

4740 4690

4623.3

Sedangkan untuk batas beban tarik maksimum dapat dihitung dari nilai tegangan leleh hasil pengujian kuat tarik Steel Tube (ST). BCD DEFB GBHFGCG (I ) + Dimana Fy : Tegangan Leleh hasil pengujian (MPa) A

: Luas Permukaan penampang ST (mm2)

BCD DEFB GBHFGCG 195,2 ) 216,16 BCD DEFB GBHFGCG 42194,432 J BCD DEFB GBHFGCG 4219,44 BK Dari nilai kuat tekan maksimum ST-CFT dan kuat tarik maksimum untuk ST, selanjutnya bisa menentukan batang yang telah mencapai beban tekan dan beban tarik maksimum. Sehingga beban aksial yang bekerja pada struktur rangka batang ketika salah satu gaya batang mencapai maksimum merupakan beban maksimum struktur rangka batang. Gaya batang yang bekerja dapat dilihat pada tabel 4.20 dan 4.21 berikut :

commit to user

57

Tabel 4.20. Rekapitulasi Gaya Batang dengan Variasi Pembebanan untuk Struktur Rangka Batang ST Beban (kg)

Gaya Batang

Nomor

Panjang

Maksimum

Batang

Batang

(kg)

18

0,8275

19

Gaya Batang Akibat Variasi Pembebanan (kg)

100

500

1000

2000

3000

3500

3900

-3600

-149,26

-622,51

-1214,07

-2397,19

-3580,30

-4171,86

-4645,11

0,8275

-3600

-148,24

-621,49

-1213,05

-2396,17

-3579,28

-4170,84

-4644,09

20

0,8275

-3600

-144,33

-617,58

-1209,13

-2392,25

-3575,37

-4166,93

-4640,17

21

0,8275

-3600

-143,31

-616,56

-1208,72

-2391,23

-3574,35

-4165,91

-4639,15

32

0,5127

-3650

-1,47

-1,47

-1,47

-1,47

-1,47

-1,47

-1,47

33

1,125

+4219

+2,42

+2,42

+2,42

+2,42

+2,42

+2,42

+2,42

34

1,0255

-3430

-6,39

-6,39

-6,39

-6,39

-6,39

-6,39

-6,39

35

0,7936

+4219

+3,80

+3,80

+3,80

+3,80

+3,80

+3,80

+3,80

36

0,5128

-3650

-1,47

-1,47

-1,47

-1,47

-1,47

-1,47

-1,47

44

1,5

+4219

+124,60

+553,50

+1089,64

+2161,91

+3234,18

+3770,32

+4199,23

45

1,125

+4219

+137,57

+561,47

+1097,61

+2169,88

+3242,15

+3778,29

+4207,20

46

1,125

+4219

+135,09

+564,00

+1100,13

+2172,41

+3244,68

+3780,81

+4209,72

47

0,7936

+4219

+11,21

+11,21

+11,21

+11,21

+11,21

+11,21

+11,21

48

0,7936

+4219

+8,05

+8,05

+8,05

+8,05

+8,05

+8,05

+8,05

-0,000367

-0,001549

-0,003026

-0,005980

-0,008934

-0,010411

-0,011593

Defleksi (δ) (m)

58

Tabel 4.21. Rekapitulasi Gaya Batang dengan Variasi Pembebanan untuk Struktur Rangka Batang CFT Beban (kg)

Gaya Batang

Nomor

Panjang

Maksimum

Batang

Batang

(kg)

18

0,8275

19

Gaya Batang Akibat Variasi Pembebanan (kg)

100

500

1000

2000

3000

3500

3900

-3600

-182,60

-655,85

-1247,40

-2430,52

-3613,64

-4205,20

-4678,44

0,8275

-3600

-179,18

-652,43

-1243,99

-2427,10

-3610,22

-4201,78

-4675,22

20

0,8275

-3600

-171,73

-644,98

-1236,54

-2419,66

-3602,77

-4194,33

-4667,58

21

0,8275

-3600

-168,31

-641,56

-1233,12

-2416,24

-3599,35

-4190,91

-4664,16

32

0,5127

-3650

-4,94

-4,94

-4,94

-4,94

-4,94

-4,94

-4,94

33

1,125

+4219

+6,07

+6,07

+6,07

+6,07

+6,07

+6,07

+6,07

34

1,0255

-3430

-14,72

-14,72

-14,72

-14,72

-14,72

-14,72

-14,72

35

0,7936

+4219

+6,92

+6,92

+6,92

+6,92

+6,92

+6,92

+6,92

36

0,5128

-3650

-4,94

-4,94

-4,94

-4,94

-4,94

-4,94

-4,94

44

1,5

+4219

+141,88

+570,79

+1106,92

+2179,20

+3251,47

+3787,60

+4216,51

45

1,125

+4219

+158,69

+587,60

+1123,73

+2196,00

+3268,27

+3804,41

+4233,32

46

1,125

+4219

+164,86

+593,77

+1129,90

+2202,17

+3274,44

+3810,58

+4239,49

47

0,7936

+4219

+21,65

+21,65

+21,65

+21,65

+21,65

+21,65

+21,65

48

0,7936

+4219

+15,37

+15,37

+15,37

+15,37

+15,37

+15,37

+15,37

-0,000352

-0,001290

-0,002463

-0,004809

-0,007154

-0,008327

-0,009265

Defleksi (δ) (m)



Dari Tabel 4.20 dan Tabel 4.21 maka dapat disimpulkan bahwa : 1.

Kuda-kuda ST mencapai beban aksial tekan maksimum pada pembebanan 3000 kg, karena pada saat pembebanan tersebut batang dengan panjang 0,8275 meter yang dinotasikan dengan nomor batang 18, 19, 20, 21 hampir mendekati batas pikul beban tekan maksimum hasil pengujian batang ST panjang 0,8 meter.

Gambar 4.13. Posisi Gaya Batang Nomor 18,19,20,21 Tabel 4.22. Perbandingan Gaya Batang yang diijinkan dengan Gaya Batang yang Terjadi untuk Kuda-Kuda ST Panjang Batang (m)

0.8

No.Batang

18

19

20

21

-3600

-3600

-3600

-3600

-3580,30

-3579,28

-3575,37

-3574,35

Perb.Gaya

Gaya Maksimum yang diijinkan (kg)

0.8275

Gaya akibat pembebanan (kg)

2.

Kuda-kuda CFT mencapai beban aksial tekan maksimum pada pembebanan 3900 kg. Untuk kuda-kuda CFT, batang yang mengalami batas pikul beban maksimum adalah batang tarik. Hal ini dikarenakan batang tekan telah diisi dengan beton sehingga batang tekan memiliki kemampuan pikul beban lebih besar daripada kuda-kuda ST. Pada batang tarik dengan panjang 1,125-1,5 meter, gaya tarik yang terjadi telah melewati batas pikul beban tarik

commit to user



maksimum hasil pengujian kuat tarik batang ST. Batang tarik yang mencapai maksimum dinotasikan dengan nomor batang 44, 45, 46.

Gambar 4.14. Posisi Gaya Batang Nomor 44,45,46 Tabel 4.23. Perbandingan Gaya Batang yang diijinkan dengan Gaya Batang yang Terjadi untuk Kuda-Kuda CFT Panjang Batang (m)

1.125-1.5

No.Batang

44

45

46

+4219

+4219

+4219

Perb.Gaya

Gaya Maksimum yang diijinkan (kg)

1.125-1.5

Gaya akibat

+4216,51 +4233,32 +4239,49

pembebanan (kg)

Dari keterangan tersebut, terbukti bahwa pengisian beton mempunyai pengaruh besar terhadap kemampuan pikul beban pada batang tekan. Tetapi sebagai catatan bahwa pada kuda-kuda CFT, batang tarik mendahului mencapai beban maksimum sebelum batang tekan. Sehingga untuk solusi ke depannya dapat memodifikasi batang tarik dengan menggunakan material ST yang lebih tebal daripada material ST untuk batang tekan.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Penelitian mengenai struktur rangka batang CFT dapat memberikan kesimpulan bahwa : 1.

Pengujian tekan menunjukkan bahwa material ST tidak bisa mencapai tekuk global secara sempurna karena selalu didahului dengan tekuk lokal yang mengakibatkan batang menjadi instability. Sedangkan material CFT mencapai tekuk global secara sempurna.

2.

Pengujian tekan menunjukkan bahwa pengisian beton memberikan pengaruh terhadap batas pikul beban tekan material CFT lebih tinggi dibandingkan batas pikul beban tekan material ST. Sedangkan hasil analisis SAP 2000 versi 11 menunjukkan bahwa kuda-kuda CFT memiliki nilai lendutan yang lebih kecil dibandingkan kuda-kuda ST.

3.

Simulasi pembebanan kuda-kuda berdasar SNI 03-1727-1989 menggunakan program SAP 2000 versi 11, dimana batang tekan menggunakan CFT dan batang tarik menggunakan ST memiliki kestabilan struktur lebih tinggi jika dibandingkan dengan kuda-kuda yang keseluruhan komponen menggunakan batang ST, sehingga material CFT dapat digunakan sebagai komponen struktur.

5.2. Saran Sebagai catatan untuk penelitian tahap selanjunya, ada beberapa saran yang perlu diperhatikian agar kekurangan-kekurangan dalam penelitian ini tidak terulang. Beberapa saran tersebut meliputi:

commit to user 70


1.

digilib.uns.ac.id

Cara menempatkan batang uji pada pengujian aksial tekan diusahakan harus tegak lurus dengan tumpuan dan pembebanan ditumpukan ke batang uji harus sentris.

2.

Sebaiknya jika melakukan suatu pengujian yang menggunakan dial indicator skala 1/1000, sekitar tempat pengujian yang digunakan disuahakan bebas dari getaran-getaran. Hal ini dikarenakan dial indicator 1/1000 sangat sensitif terhadap perubahan getaran sehingga dapat mempengaruhi pembacaaan nilai simpangan dari dial idicator.

3.

Penelitian selanjutnya bisa membandingkan hasil pengujian aksial tekan batang ST dan CFT dengan tinjauan pengaruh perbedaaan ketebalan dinding baja tabung terhadap kemampuan pikul gaya tekan.

4.

Saran untuk penelitian selanjutnya yang akan menguji struktur rangka batang (truss) diusahakan dalam pembuatan masing-masing elemen batang benarbenar sesuai dengan dimensi dan panjang sebenarnya, sehingga benda uji benar-benar simetri dan sesuai dengan apa yang didesain.

commit to user 71


digilib.uns.ac.id

DAFTAR PUSTAKA

A. Nezamian, dkk. 2002. Push-out Strength of Concrete Plugs in Tubular Steel Piles. Department of Civil Engineering, Monash University Melbourne. Australia Apriyanto, Wira. 2007. Analisa Perbandingan Tekuk Kolom dengan Menggunakan Profil Baja Tersusun dan Komposit. USU Medan. Sub Jurusan Struktur Departemen Teknik Sipil Arden, Kevin E. Euler Buckling. Newport News Shipbuilding. Virginia Chajes, Alexander. 1974. Principles Of Structural Stability Theory. Department Of Civil Engineering University Of Massachusetts Dewi Murni, Sri,dkk. 2007. Stabilitas Bangunan Baja. Malang : Bargie Media Fauzan Azima Lubis, M. 2009. Studi Perbandingan Struktur Rangka Atap Baja Untuk Berbagai Type. USU Medan. Sub Jurusan Struktur Departemen Teknik Sipil Goode, C. Douglas, dkk. 2010. Buckling Of Slender Composite Concrete-Filled Steel Coloumns. Journal Of Civil Engineering and Management : University of Manchester. Hesna, Yervi, dkk. 2009. Komparasi Penggunaan Kayu dan Baja Ringan Sebagai Konstruksi Rangka Atap. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Andalas J. Zeghiche, K. Chaoui. 2004. An Experimental Behaviour Of Concrete-Filled Steel Tubular Coloumns. Journal of Constructional Steel Research. Civil Engineering Department. University of Annaba Algeria Monika Keliat, Siska. 2009. Analisa Tekuk Kolom Konstruksi Kayu dengan Menggunakan Pelat Koppel. USU Medan. Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Morino, Shosuke,dkk. Design and Construction of Concrete-Filled Steel Tube Column System in Japan. Earthquake Engineering and Engineering Seismology, Vol. 4, No. 1. Faculty of Engineering, Mie University R.Al-Mahaidi, dkk. 1999. Pullout Strength of Concrete Plugs in Tubular Piles. Department of Civil Engineering, Monash University Clayton. Australia Salmon, Charles G, Thon E Jhonson. 2000. Struktur Baja Desain dan Perilaku. PT.Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

commit to user


digilib.uns.ac.id

Wahana Komputer. 2010. Analisis Struktur Bangunan dan Gedung dengan SAP 2000. Yogyakarta : Andi Offset Wildensyah, Iden. 2010. Rangka Atap Baja Ringan. Bandung : Penerbit AlfaBeta

commit to user

KOMPONEN STRUKTUR BAJA CONCRETE-FILLED STEEL TUBE (CFT) SEBAGAI INOVASI ALTERNATIF STRUKTUR KUDA-KUDA UNTUK BANGUNAN GEDUNG SKRIPSI

Recommend Documents