BAB III UJI LABORATORIUM. Pengujian bahan yang akan diuji merupakan bangunan yang terdiri dari 3

Transkripsi

1 BAB III UJI LABORATORIUM 3.1. Benda Uji Pengujian bahan yang akan diuji merupakan bangunan yang terdiri dari 3 dimensi, tiga lantai yaitu dinding penumpu yang menahan beban gempa dan dinding yang menahan tegak lurus dengan beban lateral. Gambar 3.1. Bentuk Model Uji III-1 1

2 Secara rinci spesifikasi bahan yang dilakukan dalam pengujian dapat dijelaskan sebagai berikut : Bahan Beton Normal : Kekuatan tekan adalah fc = 20,98 Mpa Baja Tulangan : Diameter Baja tulangan yang digunakan dalam pembuatan benda uji, di antaranya : Tulangan ø8 dengan fy = 361,3 Mpa Tulangan ø13 dengan fy = 365,52 Mpa Tulangan ø16 dengan fy = 334,7 Mpa Gambar 3.2. Gambar Pondasi dan Sloof III-2

3 Gambar 3.3. Penggunaan Stek Besi Tulangan ø8 mm Dimensi Model Uji Model Uji merupakan bangunan 2 Lantai dengan Atap Dak. Berikut dimensi dari model uji, antara lain : Panjang model Uji = 3400 mm Lebar model Uji = 3400 mm Tinggi model uji = 5750 mm Tebal model uji = 160 mm Untuk ukuran lebih detailnya dapat dilihat pada lampiran bab 3. Gambar 3.4. Denah Model Uji III-3

4 Gambar 3.5. Potongan Model Uji Sistem Penulangan Mpanel Sistem penulangan pada MPanel seperti yang sudah dijelaskan pada bab 2 yaitu serangkaian panel-panel busa polystyrene, yang diselimuti oleh jaring kawat baja yang disepuh (galvanized). Penulangan selimut dinding sterofoam menggunakan Wiremesh 2 lapis dengan ø2,5 mm, pada bangian vertikal ø3,0 mm dengan jarak antar tulangan 75 mm. Kemudian dinding di cor dengan beton shotcrete, pelat lantai dengan tebal 15 cm serta ditahan dengan tulangan ø13 mm. III-4

5 Gambar 3.6. Penempatan Wiremesh Pada dinding MPanel 3.2. Alat Uji Pengujian ini dilakukan beberapa macam peralatan uji yang terdiri dari peralatan ukur dan peralatan pendukung lainnya Peralatan Ukur Pada pelaksanaan pengujian, digunakan beberapa alat ukur yang telah dikalibrasi dan telah dilakukan penyesuaian dengan faktor koreksi yang ada pada setiap alat ukur yang digunakan. Alat ukur yang digunakan adalah sebagai berikut. a. Strain gauge Strain gauge berfungsi untuk mengukur regangan yang terjadi pada tulangan yang terdapat didalam model uji. Pada pengujian ini digunakan Strain gauge tipe FLA-6-11 yang dipasang di tulangantulangan terutama pada tulangan ragka panel dinding,tulangan pada III-5

6 panel lantai serta tulangan pada sambungan. Pemilihan lokasi Strain gauge ini didasari asumsi bahwa lokasi tersebut akan mengalami regangan yang cukup ekstrim. Jumlah Strain gauge yang dipasang mencapai 63 Buah. Lokasi Strain gauge dapat dilihat pada lampiran set-up uji. b. Linear Variable Displacement Transducer(LVDT) dan wire Gauge Alat ukur ini berfugsi untuk mengukur perpindahan atau lendutan yang terjadi pada model uji. LVDT ditempatkan pada lokasi-lokasi yang akan diamati. Jumlah pengujian LVDT terdapat 35 Buah titik yang tersebar di masing-masing titik yang diamati. Lokasi penempatan LVDT dapat dilihat dilampiran Set-Up uji. c. Alat Ukur Beban (Load Cell) Load Cell digunakan untuk mengetahui besar beban yang sedang diberikan pada model uji pada saat perpindahan tertentu. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur beban horizontal adalah satu buah Load Cell yang berkapasitas 100 ton. III-6

7 Berikut ini posisi dimana Transducer(LVDT) dan Strain gauge di pasang dalam model uji, namun untuk bentuk dan posisi lebih detailnya dapat dilihat dilampiran. Gambar 3.7. Posisi Transducer pada Model Uji Gambar 3.8. Posisi Transducer pada Model Uji III-7

8 Gambar 3.9. Posisi Strain Gauge Pada Model Uji 1-34 Gambar Posisi Strain Gauge Pada Model Uji Gambar Posisi Strain Gauge Pada Model Uji III-8

9 Gambar Posisi Strain Gauge Pada Model Uji Peralatan Pendukung Peralatan pendukung lainnya yang digunakan dalam pengujian adalah sebagai berikut : a. Reaction Frame Reaction frame berupa suatu rangkaian rangka dengan bahan baja profil yang dipasang dan didukung oleh suatu lantai beton panahan aksi (reaction floor) untukmeletakan benda uji dan dinding beton penahan aksi (reaction wall) sebagai tempat untuk menahan model uji dalam arah lateral. b. Hydraulic Jack Terdapat tiga buah Hydraulic Jack masing-masing berkapasitas 100 ton pada arah horizontal yang digunakan untuk memberi beban Pseudo dynamic horizontal dua arah pada model uji. III-9

10 c. Switch Box Switch Box digunakan sebagai terminal penghubung anatara alat ukur yang digunakan dengan datalogger. Dalam pengujian ini terdapat satu buah Switch Box. d. Data Logger Data logger digunakan untuk mengkomplikasi data yang dikeluarkan oleh strain geuge, LVDT, Wire geuge serta Load cell untuk selanjutnya direkam pada komputer. Dalam pengujian ini digunakan satu buah data logger. e. Komputer Komputer digunakan untuk merekam secara otomatis data-data regangan, perpindahan dan beban yang telah tercatat oleh data logger. Dengan bantuan komputer, kita dapat menampilkan grafik perilaku struktur pada salah satu titik yang diamati ketika pengujian berlangsung sehingga dapat dilakukan kontrol terhadap beban atau perpindahan beban yang diberikan pada model uji. Gambar Peralatan Pendukung Pengujian III-10

11 3.3. Metodologi Pengujian Model uji berupa dinding dua dimensi tiga lantai, yang merupakan permodelan dari struktur bangunan yang akan dipasang di lapangan, sebagai struktur yang menerima beban kombinasi arah vertikal dan arah horizontal. Beban arah vertikal ditimbulkan oleh berat sendiri dan beban hidup yang bekerja pada bangunan, sedangkan beban arah horizontal diakibatkan oleh beban angin dan beban gempa. Pengujian dilakukan dengan maksud mengetahui tingkat keandalan dan kinerja struktur berupa nilai parameter inelatis kinerja struktur, di antaranya adalah faktor daktilitas ( ) sistem, faktor reduksi beban gempa (R), faktor kuat lebih beban dan bahan (f1), nilai reduksi kekakuan, disipasi energi, serta pola kerusakan yang terbentuk selama pengujian akibat beban lateral siklik yang bekerja pada sistem struktur tersebut. Riwayat pembebanan untuk pengujian model uji sistem struktur ini dilakukan berdasarkan perbandingan simpangan antar tingkat dengan mengacu pada perpindahan horizontal model uji dengan kenaikan yang telah direncanakan sebelumnya. Pembebanan dilakukakan sampai model uji runtuh, sehingga perilaku model uji dapat diamati sejak kondisi elastis, plastis, sampai runtuh, yaitu saat model uji sudah tidak dapat menahan beban horizontal. Riwayat pembebanan rencana mengacu pada standart yang tercantum dalam ACI Rencana riwayat pembebanan dapat dilihat pada gambar 3.14 dibawah ini. III-11

12 Gambar Siklus Pembebanan Dari data siklus diatas, diambil dari data percobaan dengan 1093 titik. Data tersebut dikelompokkan menjadi data kuat tarik dan kuat dorong, sehingga mendapat kesimpulan grafik siklus diatas dengan jumlah 193 titik. Sistem pengujiannya antara lain, dimulai dari titik pertama yaitu diambil dari 0% (titik 1) dengan menggunakan alat hydraulick Jack, diasumsikan digeser dengan cara dorong ± 1 cm mendapat siklus pembebanan sebanyak 0,2 % (titik 2) yang kemudian ditarik kembali sampai mendekati titik 0 % sampai - 0,2 % (titik 3 dan 4). Titik 5 dengan cara didorong kembali alat hydraulick jack sampai mendekati titik 0 dengan gaya dorong paling tinggi dan tarik paling rendah. Yang dapat disimpulkan siklus tersebut diambil dengan titik puncak pada setiap gaya dorong dan tarik hydraulick jack tersebut. Pada setiap puncak siklus pembebanan, dilakukan pengamatan retak yang kemudian dilakukan penggambaran pola retak. Juga dilakukan dokumentasi kondisi model uji pada setiap saat terjadi perubahan bentuk dengan media foto. III-12

13 Keretakan yang terjadi pada benda uji ketika dilakukan pengujian dapat memberikan informasi yang cukup signifikan tentang kinerja struktur benda uji tersebut. Keretakan beton akan terjadi jika tegangan tarik antar partikel beton telah melebihi tegangan batasnya. Hal ini dapat terjadi karena adanya tegangan akibat lentur, geser dan tarik akibat beban yang bekerja pada benda uji. Kronologis terjadinya keretakan, jenis dan lokasi retak dapat menggambarkan tegangan yang sedang terjadi pada benda uji di saat pembebanan tertentu. Untuk model uji dinding pemikul, story drift minimum yang harus diaplikasikan adalah mengikuti persamaan berikut : Dimana : Hw = tinggi Bangunan Iw = Lebar bangunan pada arah beban lateral Pembacaan drift dalam % antara lain : Δ / h H = tinggi bangunan Δ= persentasi titik puncak setiap percobaan dorong dan tarik Diasumsikan dengan, hw= 5,75 m dan lw= 3,5 m 0,8< lw/hw (%) : = { 0,67(lw/hw) + 0,5 } (%) < 2,5 % 0,8< 3,5/5,75 (%) : = { 0,67(3,5/5,75 ) + 0,5 } (%) < 2,5 % 0,8< 0,608 (%) : = {0, ,5 } (%) < 2,5 % 0,8< 0,608% = 0,908% < 2,5 % 1,507 % < 3,3 % III-13

14 Dari rumus diatas akan didapat panjang dari gaya geser (tarik dan dorong) tersebut, yang kemudian disebut dengan gaya Horizontal. Dalam pengujian, pengambilan titik dimulai dari Titik nol, yang kemudian didorong hingga 0,2 % dan ditarik sampai mendekati 0. Sehingga didalam percobaan, hasil data percobaan tidak tepat pada titik 0. Gambar Alat Hidraulick Jack (Beban Horizontal) Gambar 3.16 Posisi Hydraulick Jack III-14

15 3.4. Persiapan Pengujian Pembuatan komponen model uji dinding dilakukan oleh PT. Modern Panel Indonesia setelah komponen-komponen tersebut selesai dibuat, dilakukan perakitan untuk membuat model uji di laboratorium Balai Struktur dan Konstruksi Bangunan, Puslitbang Permukiman, Departemen Pekerjaan Umum di Bandung. Model uji berupa bangunan yang terdiri dari struktur pemikul tiga dimensi, tiga lantai. Dinding penumpu yang menahan beban gempa dan dinding yang menahan tegak lurus dengan beban lateral gempa. Gambar Perakitan Model Uji A III-15

16 Gambar Perakitan Model Uji B Gambar Konfigurasi Penulangan Model Uji Bawah III-16

17 Karakteristik Model Dinding Mpanel Gambar Konfigurasi Penulangan Model Uji Conector Gambar Setup Model Uji Gambar Manual III-17

18 Gambar Titik Transducer pada Model Uji Gambar Titik Strain Gauge pada Model Uji III-18

19 Gambar Setup model Pengujian 3.5. Pengujian Pengujian yang harus dilakukan untuk mengetahui tingkat kehandalan suatu sistem struktur dinding pemikul yang direncanakan meliputi pengujian komponen dan sistem sambungan. Apabila perilaku dan kekuatan komponen struktur telah dapat diperkirakan dan diketahui dengan baik, maka pengujian cukup dilakukan pada sambungan. Apabila memungkinkan, benda uji dibuat dengan skala 1 : 1, maka jumlah benda uji yang diambil cukup satu benda uji untuk tiap dimensi dan lokasi sambungan dengan pemasangan sensor yang representatif. III-19

20 Gambar Retak saat Pembebanan Dorong tarik, story drift 0,05% Gambar Retak saat Pembebanan Dorong tarik, story drift 0,067% III-20

25 Kronologis pengujian Bangunan tiga dimensi dua lantai dan Dak atap, dilakukan sampai dengan story drift 1,1 %,mendapatkan hasil Retak Optimal. Sedangkan pengujian berikutnya dilanjutkan dengan pengujian Siklik Retak Runtuh dengan bangunan tiga dimensi dua lantai tanpa dak atap sampai story drift 3,5 % Hasil Pengujian Dari pengujian yang telah dilakukan, dapat diketahui perilaku sistem struktur yang membuktikan bahwa kemampuan struktur berskala penuh tiga dimensi terhadap beban Pseudo dynamic sebagai simulasi beban lateral gempa. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui tingkat kehandalan strukur sebagai dasar untuk merencanakan mendesain kekuatan dan kekakuan struktur bila dibebani dengan gempa dinamik selama layanannya sesuai dengan yang disyaratkan dalam SNI tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung. Dari hasil pengujian bahan yang dilakukan oleh PT. Modern Panel Indonesia di PusKim Bandung dengan model uji 2 Lantai tanpa dak atap dengan story drift 3,5%, maka dapat dipeoleh analisa bahan dan strutur sebagai berikut. III-25

26 Gambar Kerusakan Model Uji sampai dengan story drift 3,5% Pengamatan Pola Retak Retak yang terjadi selama proses pembebanan bolak balik pada model uji ini diamati secara terus menerus. Setiap akhir (puncak) siklus pembebanan retak yang terjadi akibat pembebanan tersebut digambar dan diberi nomor tahap pembebanan (step loading). Jenis retak menurut Gilbert yang biasa terjadi sudah diterangkan di bab 2 halaman 17. a. Retak Lentur (Flexural Crack) Bentuk retak ini akan merupakan garis lurus sejajar dengan arah gaya yang bekerja pada komponen tersebut. b. Retak Geser Lentur (Flexural Shear Crack) Retak geser lentur adalah retak miring yang merupakan retak lanjutan dari retak lentur yang terjadi sebelumnya. c. Retak Geser (Shear Crack) Retak yang terjadi akibat tegangan geser, bentuk retak ini merupakan garis lurus arah diagonal dan membentuk sudut sekitar 45 dengan arah gaya yang bekerja terhadap komponen tersebut. III-26

27 Gambar Jenis Retak pada Komponen Struktur Garis berwarna merah memperlihatkan retak akibat beban pada kondisi tarik, garis berwarna hitam memperlihatkan retak akibat beban pada kondisi dorong. Berikut ini adalah gambar pola retak dan pada semua model uji. Keterangan : Gambar Pola Retak Hasil Uji Siklik PT. Modern Panel Indonesia : Retak Geser : Retak Lentur : Retak Geser Lentur III-27

28 3.7. Analisa data Pengujian Hasil pengujian model uji terhadap beban pseudo dynamic dapat ditampilkan dalam bentuk hysteretic loop yang merupakan kurva hubungan beban lateral dan deformasi lateral. Selain itu juga didapatkan kurva hubungan antara beban lateral dengan regangan yang terjadi pada baja tulangan. Kurva kurva ini digunakan dalam menganalisis perilaku model uji. Berikut ini adalah beberapa analisa data dari hasil pengujian, diantaranya : Analisa Pengujian Terhadap Data Transducer Hysteresis loop antara beban lateral dan deformasi lateral model uji Mpanel pada titik pengamatan dapat ditampilkan sebagaimana terlihat pada gambar Titik pengamatan adalah titik yang berada di lokasi penempatan hydraulic jack, yaitu pada bagian atas model uji atau panel. Pada titik ini telah ditempatkan alat ukur deformasi lateral yaitu transducer. Hasil pengujian serta kurva pada titik pengamatan yang lain dapat dilihat pada lampiran. III-28

29 Gambar 3.38 posisi Transducer Gambar Kurva Beban Lateral dansimpangan Lateral Hasil Uji Siklik PT. Modern Panel Indonesia III-29

30 Gambar 3.40 Transducer 1 (CH-1) Data Uji Hub. Beban Lateral dengan Defleksi Gambar 3.41 Transducer 04 (CH-04) Data Uji Hub. Beban Lateral dengan Defleksi III-30

31 Gambar 3.42 Transducer 11 (CH-11) Data Uji Hub. Beban Lateral dengan Defleksi Gambar 3.43 Transducer 14 (CH-14) Data Uji Hub. Beban Lateral dengan Defleksi III-31

32 Analisa Pengujian Terhadap Data Strain Gauge Hasil pengujian terhadap data Strain Gauge dapat ditampilkan dalam bentuk kurva hubungan antara beban lateral dengan regangan yang terjadi pada baja tulangan. Berdasarkan hasil pengujian dinding, menunjukan bahwa pada saat pembebanan dorong dan tarik, baja tulangan yang diukur dengan stran gauge sampai akhir pengujian ada yang sudah mencapai leleh pada tulangan wiremesh ø 2,5 m pada saat mencapai regangan sebesar 3000 µ. Gambar Kurva Beban Lateral dan Regangan Baja Hasil Uji Siklik PT. Modern Panel Indonesia III-32

33 Gambar Strain Gauge 01 Data Uji Kurva Beban Lateral dan Regangan Baja Gambar Strain Gauge 21 Data Uji Kurva Beban Lateral dan Regangan Baja III-33

34 Gambar Strain Gauge 31 Data Uji Kurva Beban Lateral dan Regangan Baja Gambar Strain Gauge 34 Data Uji Kurva Beban Lateral dan Regangan Baja III-34