Kata Kunci: Struktur Komposit, Penghubung Geser Lekatan (Bond Connector), Kuat Tekan Beton, Kuat Lekat, dan Slip.

Transkripsi

1 PENGUJIAN KEKUATAN PENGHUBUNG GESER YANG TERBUAT DARI BAJA TULANGAN POLOS BERBENTUK I YANG DIMIRINGKAN SEBESAR 45 0 TUGAS AKHIR OLEH: MOHAMMAD NUR SUFALI JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2011

2 ABSTRAK Struktur komposit adalah struktur gabungan dua atau lebih bahan dengan karakteristik berbeda yang bekerja bersama-sama sebagai suatu kesatuan dengan memanfaatkan karakteristik masing-masing bahan secara optimal. Suatu struktur komposit lazimnya terdiri atas baja dan pelat beton yang diperkuat oleh penghubung geser. Pada penelitian ini, penghubung geser yang digunakan adalah penghubung geser tipe lekatan (bond connector) yang terbuat dari potongan baja tulangan berbentuk huruf I yang dimiringkan sebesar 45 0 terhadap sayap balok baja. Kekuatan penghubung geser dipengaruhi oleh besarnya lekatan yang terjadi antara beton dan penghubung geser. Besarnya lekatan (kuat lekat) dipengaruhi oleh luas bidang lekatan penghubung geser dan mutu beton dari struktur komposit tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan penghubung geser yang dilihat berdasarkan hubungan slip dan beban apabila mutu betonnya berbeda sedangkan luas penampang dan panjang serta sudut kemiringan penghubung geser yang digunakan adalah sama. Pengujian kekuatan penghubung geser dilakukan terhadap 6 spesimen komposit, dengan mutu beton yang berbeda yakni sebesar 20 dan 25 Mpa (masing-masing mutu beton terdiri atas 3 spesimen). Panjang masing-masing penghubung geser sebesar 200 mm dan diameter Ø10 mm. Masing-masing spesimen dibuat dari kombinasi baja profil IWF (250x125x6x9) mm dengan panjang 600 mm dan pelat beton dengan ukuran 2x450x225x150 mm. Pengujian kekuatan penghubung geser menggunakan metode Push Out Test yang mengacu pada standar Australia (AS 2327 Part 1, 1980). Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai slip dan nilai kuat tekan beton berbanding terbalik pada saat diberikan beban, dimana semakin besar nilai kuat tekan beton pada suatu spesimen komposit maka semakin kecil slip yang terjadi. Pada kenaikan mutu beton 41,53%, nilai penurunan slip berkisar dari 8,82% sampai dengan 92,88%. Kata Kunci: Struktur Komposit, Penghubung Geser Lekatan (Bond Connector), Kuat Tekan Beton, Kuat Lekat, dan Slip.

3 ABSTRACT Composite structure is a structure for construction composed by two or more types of materials with different characteristics that work together as a unit by utilizing the characteristics of each material optimally. A composite structure is typically composed by steel and concrete slab reinforced by shear connectors. In this research, shear connectors used are bonding type connectors attachment (bond connector) which are made of reinforcing steel that are tilted toward of 45 0 to the flange steel I section. Shear strength is influenced by the bond occurs between the skin of reinforcing steel and concrete. The bond strength is influenced by the shear connector s bonding area and the concrete quality. This research aims to determine the shear connector strength indicated by slip and loading when the compressive strength of concrete is varied while the area of cross-section and length and angle of shear connector used are constant. Shear connector strength testing performed by six specimens of composites, with two differents concrete compressive strength are equal to 20 and 25 MPa (in this case each compressive strength of concrete consists of 3 specimens). Shear connectors are from reinforcing steel having 10 mm diameter with length of 200 mm. Each specimen was a combination of steel IWF section (250x125x6x9) mm with a length of 600 mm and concrete slab with a size of 2x450x225x150 mm. Testing specimen was conducted using the Push Out Test method which refers to the Australian standard (AS 2327 Part 1, 1980). The result of test indicated that the value of the slip and the compressive strength of concrete are inversely nonproportional when the testing load was applied, where the greater the value of compressive strength of concrete in a composite specimen, the smaller the slip happened. At the increase in concrete quality by 41.53%, the value of slip reduction ranged from 8.82% to 92.88%. Keywords: Composite Structure, Bond Connector, Compressive Strength of Concrete, Bond Strength, and Slip.

4 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-nyalah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pengujian Kekuatan Penghubung Geser yang Terbuat Dari Baja Tulangan Berbentuk I yang Dimiringkan Sebesar Selama penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan informasi, bantuan serta bimbingan dari beberapa pihak. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ir. I Made Alit Karyawan Salain, DEA selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. Dewa Putu Gede Sugupta, MEng.Sc. selaku Dosen Pembimbing I dan Ibu Ir. Ida Ayu Made Budiwati, MSc. PhD. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, petunjuk, dan saran dalam melakukan penelitian serta penulisan Tugas Akhir ini. 3. Keluarga di rumah, terutama Abi, Ummi, Kakak Tattya dan Adik Imam serta seluruh kerabat tercinta untuk doa dan dukungannya baik moril maupun materil. 4. Teman seperjuangan (Candra, Rian, Adi), kawan-kawan PAB (Agus, Alif, Inn, Ito, Oki, Rambu, Wahyu, Yonif), Nisa, Ronny, Farhan, Aan, Gelys, Fika, Bagus, Fathur, Ayu, Ricky, kawan-kawan Pondok Titi Sari 1 dan Pondok Griyatara serta adik-adik angkatan 2007 dan 2008 yang telah membantu dalam penyelesaian ataupun memberi semangat dalam menyelesaikan tugas ini. 5. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana reguler angkatan 2006 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu serta yang selalu memberi semangat sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Penulis menyadari dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan, karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan yang dimiliki. Untuk itu segala kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan ini dapat berguna bagi pembaca. Bukit Jimbaran Penulis

5 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii PERNYATAAN... iii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v UCAPAN TERIMA KASIH... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR NOTASI... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Balok Komposit Beton Baja Hubungan Interaksi Antara Balok Baja dan Pelat Beton Penghubung Geser Tipe Penghubung Geser Kekuatan Penghubung Geser Jenis Paku dan Kanal Analisa Awal Kekuatan Penghubung Geser Tipe I Gaya yang Dapat Ditahan oleh Penghubung Geser Gaya yang Dapat Ditahan oleh Beton Gaya yang Dapat Ditahan oleh Las Push Out Test Penempatan dan Jarak Antara Penghubung Geser Teori Lekatan Hasil Penelitian Sebelumnya BAB III METODE PENELITIAN Umum Tahapan dan Prosedur Penelitian Rancangan Spesimen Silinder Beton Spesimen Komposit Persiapan Bahan dan Peralatan Penelitian Bahan Penelitian Peralatan Penelitian Pembuatan Spesimen... 34

6 3.6 Perawatan Spesimen Pengujian Kuat Tekan Push Out Test BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Hasil Pengujian Push Out Test pada Spesimen Komposit Hubungan Antara Beban dan Slip Rata-rata Spesimen M Hubungan Antara Beban dan Slip Rata-rata Spesimen M Hubungan Antara Beban dan Slip Rata-rata Pembahasan BAB V SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA Lampiran A Rancangan Campuran Beton Silinder Lampiran B Analisis Awal Rancangan Spesimen Komposit Lampiran C Tabel Hasil Pengujian Lampiran D Dokumentasi Lampiran E AS 2327, Part Lampiran F Lain-lain... 74

7 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Struktur balok non komposit... 7 Gambar 2.2 Diagram regangan pada struktur balok non komposit... 7 Gambar 2.3 Struktur balok komposit dengan derajat interaksi penuh (komposit penuh)... 8 Gambar 2.4 Diagram regangan pada struktur balok komposit dengan derajat interaksi penuh... 8 Gambar 2.5 Balok komposit dengan derajat interaksi sebagian (komposit parsial)... 9 Gambar 2.6 Struktur balok komposit Gambar 2.7 Penghubung geser tipe T Gambar 2.8 Penghubung geser tipe Kanal Gambar 2.9 Penghubung geser Welded Headed Stud Gambar 2.10 Penghubung geser tipe Spiral Gambar 2.11 Penghubung geser tipe V Gambar 2.12 Penghubung geser tipe I Gambar 2.13 Penghubung geser tipe U Terbalik Gambar 2.14 Penghubung geser tipe L Gambar 2.15 Distribusi gaya pada penghubung geser Gambar 2.16 Distribusi tegangan pada beton Gambar 2.17 Penampang las pada penghubung geser Gambar 2.18 Penghubung geser yang digunakan pada penelitian Akoeb (1989) Gambar 3.1 Diagram alir tahapan penelitian Gambar 3.2 Bentuk penghubung geser I Gambar 3.3 Tampak atas spesimen komposit Gambar 3.4 Tampak depan spesimen komposit Gambar 3.5 Tampak samping spesimen komposit Gambar 3.6 Penempatan penghubung geser pada profil baja Gambar 3.7 Spesimen komposit Gambar 3.8 Pengujian kuat tekan beton berbentuk silinder Gambar 3.9 Alat yang digunakan untuk Push Out Test Gambar 3.10 Posisi spesimen pada Push Out Test Gambar 3.11 Posisi dial gauge pada benda uji komposit Gambar 4.1 Grafik hubungan beban dan slip pada spesimen M Gambar 4.2 Grafik hubungan beban dan slip pada spesimen M Gambar 4.3 Grafik hubungan beban dan slip spesimen M 20 dan M

8 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Rancangan penghubung geser Tabel 4.1 Tabel hasil uji kuat tekan beton Tabel 4.2 Persentasi perbedaan slip berdasarkan kenaikan mutu beton Tabel 4.3 Pengaruh mutu beton terhadap beban dan slip pada spesimen Tabel 4.4 Slip rata-rata pada beban terbesar pada saat pengujian Tabel 4.5 Perbandingan kekuatan penghubung geser berdasarkan beban antara prediksi kuat nominal menggunakan rumus stud dan beban terbesar pada saat pengujian... 48

9 DAFTAR NOTASI A s b E E c F c f c Fu fu f uw f y L c l N P c Pk Q u Q n t c t f t w t t V nh V nh σ i σ bk = luas penampang tulangan = lebar efektif pelat beton = modulus elastisitas beton = kuat tekan beton yang direncanakan dalam 28 hari = kuat tekan beton yang didapat dari test pada waktu yang bersamaan dengan pelaksanaan push out test = tegangan ultimit baja yang digunakan untuk penghubung geser = tegangan ultimit baja yang didapat dalam tes = kuat tarik logam las = tegangan leleh baja = panjang penghubung geser kanal = panjang las = jumlah penghubung geser = gaya yang dapat ditahan oleh beton = kekuatan karakteristik dari penghubung geser = kapasitas ultimit penghubung geser = kekuatan nominal satu penghubung geser = tebal pelat beton = tebal pelat sayap kanal = tebal pelat badan kanal = tebal rencana las = gaya geser horizontal = gaya geser horizontal = tegangan idiil = tegangan karakteristik beton