BAB I PENDAHULUAN. pengkajian dan penelitian masalah bahan bangunan masih terus dilakukan. Oleh karena

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Sejalan dengan pembangunan prasarana fisik yang terus menerus dilaksanakan, pengkajian dan penelitian masalah bahan bangunan masih terus dilakukan. Oleh karena itu masih selalu dicari dan diusahakan pemakaian jenis bahan bangunan dan model struktur yang ekonomis, mudah diperoleh, mudah pengerjaannya, mencukupi kebutuhan/kekuatan struktur dengan biaya yang relatif murah. Struktur beton tetap menjadi struktur utama dan umum untuk keperluan berbagai konstruksi bangunan, dan dapat bernilai ekonomis untuk daerah yang melimpah serta mudah dalam mendapatkan material penyusun beton,sedangkan di daerah daerah yang jarang dan sulit untuk mendapatkan material penyusun beton membuat struktur beton menjadi sangat mahal. Kayu merupakan salah satu bahan bangunan yang banyak dijumpai, sering dipakai dan relatif mudah untuk mendapatkannya. Berat jenis kayu lebih ringan bila dibandingkan dengan baja ataupun beton. Selain itu kayu juga mudah dalam pengerjaannya. Ditinjau dari segi struktur, kayu cukup baik dalam menahan gaya tarik, tekan dan lentur. Ditinjau dari segi arsitektur, bangunan kayu mempunyai nilai estetika yang tinggi. Sebagai bahan bangunan yang dapat diperbaharui ( renewable ), kayu menjadi bahan bangunan yang relatif ekonomis. Pada pembangunan prasarana fisik, kayu sebagai unsur bahan bangunan turut memegang peranan penting. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk menghemat 1

2 penggunaan kayu sebagai bahan bangunan dan mengatasi keterbatasan ukuran kayu yang ada di pasaran, maka dilakukan kombinasi antara kayu dan beton dalam satu kesatuan struktur komposit. Komponen struktur komposit adalah gabungan dua macam atau lebih bahan bangunan yang sama atau berbeda, yang mampu beraksi terhadap beban kerja secara satu kesatuan, sehingga kelebihan sifat masing masing bahan yang membentuk komponen struktur komposit tersebut dapat dimanfaatkan secara maksimal. Aksi komposit dalam struktur dapat diartikan sebagai interaksi antara elemen-elemen struktur yang berbeda dan dapat dikonstruksikan dari material struktur yang sejenis maupun tidak sejenis.komponen struktur komposit kayu beton adalah komposit yang terbentuk dari bahan kayu dan beton, yang digabungkan menjadi satu kesatuan dengan perantara alat sambung geser, sehingga mampu bereaksi terhadap beban kerja sebagai satu kesatuan. Perilaku komposit hanya akan terjadi jika potensi terjadinya slip antara kedua material ini dapat dicegah. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa hal ini dapat teratasi jika gaya geser horizontal pada kedua permukaan kayu dan beton dapat ditahan dengan menggunakan penghubung geser.penghubung geser yang dipasang pada bidang kontak balok dapat berupa penghubung geser menerus seperti perekat /lem, atau dapat juga penghubung geser yang dipasang secara discrete seperti baut,paku, pasak, dan alat penghubung geser lainnya yang sifatnya dipasang secara satuan.pada penghubung geser yang dipasang menerus seperti perekat / lem, tidak akan terjadi slip pada bidang kontak. Maka komposit yang memakai lem sebagai penghubung geser akan beraksi sebagai komposit sempurna. Namun pemasangan penghubung geser seperti ini cukup rumit 2

3 mengingat besarnya bidang kontak yang harus direkatkan dan harus ada alat khusus untuk menahan dan melakukan pressing terhadap elemen elemen yang akan disatukan. Penghubung geser yang dipasang secara discrete juga dapat beraksi sebagai komposit sempurna seperti pada komposit yang disatukan dengan perekat dengan cara memasang penghubung geser sedekat / serapat mungkin. Namun pemasangan penghubung geser yang terlalu rapat dapat menyebabkan perlemahan pada elemen struktur. Oleh karena itu dibutuhkan perhitungan yang tepat dan akurat untuk mendapatkan ukuran dan jarak penghubung geser yang paling tepat dan efisien. Komposit kayu beton dimungkinkan untuk menjadi alternatif pilihan, khususnya bagi daerah yang sulit mendapatkan material penyusun beton, sementara banyak terdapat material kayu sehingga tercapai harga yang ekonomis. Sudah tentu harus diketahui apakah komposit kayu beton layak dan aman dipakai dalam struktur bangunan. Penelitian yang telah dilaksanakan khusus pada pemakaian bahan komposit kayu beton adalah sebagai batang tekan dan lentur. Dengan bahan tersebut sebagai komposit dapat diperoleh sifat gabungan yang lebih baik dari sifat komponen penyusunnya. Kekuatan batang struktur kayu meningkat karena tambahan beton, sedangkan keretakan beton dapat dicegah oleh kekuatan kayu. Tegangan tekan dapat ditahan oleh lapisan beton dan tegangan tarik oleh kayu. Tulangan yang digunakan pada beton dapat mencegah retak susut beton. Atas dasar inilah perencanaan akan dilakukan dengan dua metode, metode elastis dan metode plastis untuk mengetahui struktur komposit kayu kelapa beton mana yang paling kekuatannya cukup tinggi untuk suatu struktur dengan biaya yang biaya relatif murah. 3

4 I.2 Perumusan Masalah Dari penjabaran diatas, dirumuskan masalah yang ada, yaitu : a. Bagaimana perilaku balok komposit kayu beton terhadap kekuatan lentur? b. seberapa besar kapasitas momen struktur komposit kayu beton dalam memikul beban? c. Bagaimana bentuk grafik hubungan beban dan lendutan dari benda uji yang diteliti? d. Bagaimana pola retak yang terjadi pada komposit? I.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : a. Melakukan analisis perhitungan komposit kayu beton yang menggunakan shear connector dengan metode elastis dan ultimate b. Membuat model komposit kayu beton dengan variasi jarak shear connector c. Melakukan pengujian pembebanan terhadap komposit kayu beton di laboratorium d. Mengetahui besarnya lendutan dan beban maksimal dari pengujian e. Memperoleh gambaran tentang kuat lentur komposit kayu beton yang didesain secara metode elastis dan metode ultimate f. Mengetahui gambaran pola retak yang terjadi pada komposit g. Membandingkan hasil teoritis dengan eksperimen 4

5 I.4 Metodologi Adapun metodologi dan tahapan pelaksanaan yang digunakan dalam eksperimen tugas akhir ini adalah : 1. Pengujian physcal dan mechanical properties kayu untuk mendapatkan: a. Kadar air, b. Berat jenis, c. Kuat tekan sejajar serat, d. Tegangan lentur ultimate, e. Elastisitas lentur kayu, 2. Pengujian kuat tekan beton, 3. Pendesainan komposit kayu-beton dengan 1 buah model berdasarkan metode elastis dan 1 buah model dengan metode ultimate, 4. Pembuatan 2 buah benda uji komposit kayu-beton dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu ( S 1 ) Teknik Sipil, 5. Pemberian beban akan dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S 2) Teknik Sipil 5

6 I.5 Batasan Masalah Dalam penelitian yang dilakukan, ada beberapa lingkup masalah yang dibatasi, yaitu karakteristik bahan yang digunakan sebagai benda uji adalah sebagai berikut : a. Kayu dianggap bersifat homogen dan ortotropis b. Kayu yang dipakai adalah kayu kelapa c. Mechanical Properties konstan dari setiap jenis kayu pada satu balok kayu, d. Dimensi balok kayu adalah 3 x 3 inch 2 e. Kuat tekan beton rencana adalah K-175 f. Bentang benda uji balok komposit yang diuji adalah + 3,0 m g. Benda uji berupa balok kayu yang diselimuti beton setebal 5 cm h. Model 1 didisain secara metode elastis dan model 2 didisain secara metode ultimate dengan ukuran yang sama i. Tulangan beton yang dipakai tulangan minimum j. Pengaruh tulangan beton diabaikan k. Komposit yang terjadi antara kayu beton dianggap penuh (fully connected ) l. Penghubung geser yang dipakai dan diuji dalam penelitian ini adalah paku m. Beban pengujian merupakan beban terpusat n. Beban dianggap bekerja pada pusat geser ( shear center ) sehingga balok tidak dibebani puntiran 6

7 I.6 Mekanisme Pengujian Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan balok komposit di atas 2 tumpuan,sendi dan rol.kemudian diberi Beban statik dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari sampai benda uji runtuh. Beban P diberikan secara bertahap dan pada tiap tahap pembebanan dicatat lendutan yang terjadi pada titik-titik dimana dial gauge terpasang.retak yang terjadi diberi tanda dan dicatat.untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini. ½ P ½ P Kayu kelapa Beton Gambar I.1 Pemberian Beban pada struktur komposit model-1 dan model-2 7

8 I.7 Sistematika Penulisan Sistematika Pembahasan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara garis besar isi setiap bab yang dibahas pada Tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan penelitian, pembatasan masalah, sistematika penulisan dari tugas akhir ini. BAB II. STUDI PUSTAKA Bab ini berisi uraian tentang kriteria kayu,beton serta penghubung geser (shear connector) yang akan digunakan sebagai suatu struktur komposit. BAB III. METODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisi uraian tentang persiapan penelitian mencakup penyediaan bahan dan pekerjaan pertukangan hingga pelaksanaan penelitian. BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian benda uji dalam penelitian,meliputi : hasil pengujian kuat desak silinder beton, hasil pengujian kuat lentur kayu, hasil pengujian balok komposit kayu-beton box. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dengan menitikberatkan pada perilaku struktur komposit kayu-beton box. 8