BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Pada tahun 1850, J.L Lambot memperkenal konsep dasar konstruksi komposit yaitu gabungan dua bahan konstruksi yang berbeda yang bekerja bersama sama memikul beban. kemudian pada perkembangannya saat ini, banyak penelitian yang dilakukan untuk mengkompositkan dua bahan yang berbeda untuk mendapatkan kekuatan yang tinggi salah satunya komposit antara baja castellated dan beton. Balok baja komposit yang terdiri dari beton dan profil baja castellated telah banyak diteliti saat ini karena memiliki kelebihan yaitu dapat mereduksi berat profil baja yang dipakai 20-30%, dan juga keuntungan dari kedua sifat bahan tersebut, dimana baja mampu menahan tarik dan beton yang mampu menahan tekan sehingga jika kedua bahan tersebut di kompositkan maka akan meningkatkan kemampuan menahan gaya tarik dan tekan. Penggunaan balok profil IWF sebagai balok komposit dengan beton memiliki harga yang relatif mahal sehingga perlu dilakukan efisensi bahan yaitu dengan menggunakan balok castellated. Balok castellated merupakan jenis expended beam (balok yang ditingkatkan tingginya) yang dibuat dari profil IWF. Bentuk modifikasi profil IWF menjadi balok baja castellated memiliki berbagai bentuk variasi bukaan lubang yaitu mulai dari heksagonal, persegi, lingkaran maupun kombinasi dari ketiganya serta dapat juga dilakukan perkuatan dengan menambah tulangan. Balok castellated memiliki kelebihan antara lain mempunyai kemampuan memikul momen lentur yang lebih besar karena jarak antara sayap lebih besar dan berat sendiri yang lebih kecil karena adanya lubang-lubang pada bagian badan. Akan tetapi, kemampuan kapasitas geser berkurang akibat adanya lubang-lubang tersebut. Kenaikan kapasitas lentur balok komposit castellated dengan bukaan hexagonal yaitu 128,6% terhadap kapasitas lentur balok castellated, (Pribadi,2012). Hal ini memperlihatkan bahwa kapasitas lentur balok komposit 1
castellated jauh lebih besar dari balok castellated. Permasalahan yang muncul pada balok baja kastela dengan bentuk seperti yang telah disebutkan sebelumnya adalah 1. Pemotongan profil IWF dengan bentuk heksagonal, persegi, lingkaran maupun variasi dari ketiga bentuk tersebut memerlukan pengerjaan yang tidak sederhana karena proses pemotongannya harus teliti. 2. Tinggi efektif balok kastela yang dihasilkan terbatas, yaitu tergantung dari dimensi profil dan jenis maupun ukuran bukaan yang digunakan, sehingga kenaikan kapasitas geser juga terbatas 3. Masalah kelangsingan pada badan dengan bukaan perlu diperkecil. 4. Mekanisme kegagalannya didominasi oleh vierendel mechanism karena berkurangnya kekakuan sayap Permasalahan-permasalahan tersebut kemudian ditangani dengan penelitian selanjutnya tentang balok castelatted modifikasi komposit oleh Haidar, (2014). Pada penelitian ini balok castelatted dipotong secara lurus tepat ditengah badan profil IWF kemudian disambung dengan pengaku profil siku dan komposit mortar. Kenaikan kapasitas beban dari penelitian Haidar (2014) terhadap penelitian Pribadi (2012) adalah sebesar 31,04%. Adapun beberapa kelebihan yang dimiliki balok castellated modifikasi dibandingkan dengan balok castellated bukaan heksagonal adalah : 1. Pemotongan profil dilakukan secara lurus tepat ditengah badan profil sepanjang bentang. 2. Dapat memiliki tinggi yang tidak terbatas, tetapi tentunya juga harus mempertimbangkan kekurangan-kekurangan yang ada pada balok baja castellated modifikasi tersebut. 3. Kekakuan pada bagian web dapat diatur sedemikian sehingga hasil yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan. 4. Vierendel mechanism akan lebih kecil karena tinggi stem pada balok kastela modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar ini adalah maksimum yaitu ½ h w. 2
Masalah yang muncul pada penelitian Haidar (2014) adalah kemampuan penampang balok castelatted modifikasi komposit yang tidak sepenuhnya bekerja akibat terjadinya kegagalan tekuk torsi pada pengaku profil siku yang mengawali kegagalan balok castelatted modifikasi komposit. Berdasarkan permasalahan diatas maka penulis akan meneliti balok castelatted modifikasi dengan bukaan penuh ( opening web) ditengah badan sepanjang bentang kemudian disambungkan dengan pengaku tulangan dan komposit mortar. Penggunan pengaku tulangan diharapkan dapat menangani kegagalan pada pengaku. Adapun kelebihan balok castelatted modifikasi komposit pada penelitian ini dengan balok castelatted modifikasi komposit pada penelitian Haidar (2014) adalah : 1. Balok castellated komposit mempunyai berat struktur yang lebih ringan karena pada bagian komposit diberi lubang segiempat. 2. Pengaku tulangan memliki kemampuan untuk tidak mengalami tekuk torsi. 3. Balok castellated memliki kekakuan yang lebih besar karena inersia penampang pengaku lebih besar dan juga panjang tekuk yang lebih pendek. 1.2 Rumusan Masalah Dari uraian latar belakang masalah diatas dimana balok castellated akan menggunakan pengaku tulangan dan dikompositkan dengan mortar untuk meningkatkan kapasitas momen maka pada penelitian ini akan dikaji beberapa hal, yaitu: 1. Pola keruntuhan pada balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar. 2. Besarnya kapasitas lentur balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar. 3. Besarnya Lendutan balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar. 3
4. Tegangan dan regangan yang terjadi pada elemen balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mengetahui pola keruntuhan pada balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar. 2. Besarnya nilai beban maksimum balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar dibandingkan dengan balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar (Haidar, 2014) dan balok komposit castellated bukaan heksagonal diselimuti mortar (Pribadi, 2012). 3. Besarnya Lendutan balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar dibandingkan dengan balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar (Haidar, 2014) dan balok komposit castellated bukaan heksagonal diselimuti mortar (Pribadi, 2012). 4. Tegangan dan regangan yang terjadi pada elemen balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar 5. Mengetahui besarnya kapasitas lentur balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar dengan Analisis tampang, metode layer dan program Response 2000. 6. Mengetahui besarnya kapasitas lentur dan besarnya lendutan balok castellated modifikasi dengan penyambung tulangan dan komposit mortar dengan program Abaqus CAE. 1.4 Manfaat Penelitian Penelitian ini akan menambah referensi tentang struktur balok komposit kastela, terutama untuk mengoptimalkan sistem balok kastela dengan penyambung tulangan dan komposit mortar sehingga diharapkan balok kastela modifikasi ini dapat menjadi salah satu alternatif dalam pengaplikasian struktur baja di lapangan. 4
1.5 Batasan penelitian Batasan-batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Objek penelitian adalah profil IWF 150x75x5x7 dan setelah menjadi balok kastela ukuran tinggi penampang balok kastela menjadi 275 mm dengan lebar flens 75mm, tebal flens 7 mm, tinggi web 261 mm, lebar web 5 mm dan panjang bentang 3023 mm. Dimensi balok kastela ini dilandasi dari penelitian sebelumnya ( Perilaku Lentur Balok castellated modifikasi dengan penyambung siku dan komposit mortar, Haidar, 2014). 2. Perkuatan dilakukan dengan menyambung tulangan ulir D22 dengan sudut kemiringan 45 0, dilas pada profil IWF dan kemudian di cor dengan menggunakan mortar dengan diberi lubang segiempat pada badan balok. 3. Mortar direncanakan menggunakan perbandingan semen : pasir adalah 1 : 1,5 dengan nilai faktor air semen sebesar 0,4. 4. Metode pengujian menggunakan beban statis dengan dua titik beban diatasnya. 5. Pengujian balok kastela dengan komposit mortar dilakukan pada umur minimal 28 hari. 6. Peninjauan perilaku lentur balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar terhadap pola keruntuhan. 7. Jumlah benda uji adalah 1 benda uji balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar. 8. Peninjauan yang dilakukan terhadap beban maksimum, besarnya lendutan yang terjadi dan pola keruntuhan. 9. Hasil pengujian dan perhitungan teoritis difokuskan pada nilai kapasitas beban. 10. Nilai kapasitas beban dan lendutan hasil pengujian dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yaitu balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar (Haidar, 2014) dan balok komposit castellated bukaan heksagonal diselimuti mortar (Pribadi, 2012). 5
11. Perbandingan faktor daktilitas dan kekakuan elastis hasil dari pengujian dengan penelitian sebelumnya yaitu balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar (Haidar, 2014) dan balok komposit castellated bukaan heksagonal diselimuti mortar (Pribadi, 2012). 12. Nilai kapasitas beban hasil pengujian dibandingkan dengan program Response 2000 13. Program Abaqus CAE digunakan untuk menganalisis beban lendutan serta tegangan pada flens atas dan bawah. 14. Beban maksimum eksperimen dijadikan beban maskimum pada model SAP2000 v1i untuk melihat rasio kapasitas terhadap kegagalan benda uji. 1.6 Keaslian penelitian Penelitian tentang balok komposit castellated yang telah dilakukan antara lain : Perilaku lentur balok komposit castellated bukaan hexagonal diselimuti mortar (Pribadi, 2012), Perilaku lentur balok komposit castellated bentuk lubang segi empat diselimuti mortar ( Oliviera, 2012), Perilaku lentur balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar (Haidar, 2014), Perilaku lentur balok castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan perkuatan tulangan komposit mortar (Azwanda, 2014). Sepanjang pengetahuan penulis dan studi pustaka yang penulis lakukan, bahwa penelitian dengan topik perilaku lentur balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan dan komposit mortar belum pernah dilakukan sehingga penelitian ini terjamin keasliannya. 6