BAB I PENDAHULUAN 1.1.Umum dan Latar Belakang Perkembangan teknologi perancangan konstruksi gedung sudah semakin berkembang dan telah mempermudah manusia untuk melakukan pekerjaan analisis struktural yang rumit dan membutuhkan waktu yang lama, menjadi analisis yang mudah dan cepat. Dalam mendesain bangunan seorang perencana dituntut untuk mendesain suatu bangunan yang kuat, mudah dalam pelaksanaan dan memenuhi fungsi serta kebutuhan bangunan. Salah satu faktor penting dalam perencanaan kekuatan bangunan adalah mengenai daktilitas. Daktilitas struktur dipengaruhi oleh daktilitas elemen-elemennya; jika elemen struktur dapat memanfaatkan daktilitasnya dengan baik, maka demikan pula strukturnya secara keseluruhan. Sehubungan dengan pemanfaatan sifat dakitilitas bahan tersebut, kita telah mengenal adanya dua macam analisa didalam perencanaan struktur, yaitu analisa elastis dan analisa plastis. Pada analisa elastis diasumsikan bahwa ketika struktur dibebani maka tegangan yang terjadi lebih kecil dari tegangan leleh (yield stress) dimana tegangan serat terluar tepi atas dan serat terluar tepi bawah adalah linear. Sementara itu, deformasi yang terjadi akibat beban yang bekerja akan dapat kembali pada bentuk semula ketika gaya tidak lagi diberikan. Deformasi elestis mengacu pada hukum Hooke yang menyatakan bahwa: 15
Dimana adalah tegangan yang bekerja, E adalah konstanta material yang disebut sebagai Modulus Young dan adalah regangan yang dihasilkan. Hubungan ini hanya berlaku pada keadaan elastis dan mengindikasikan suatu kemiringan antara tegangan dan regangan yang dapat digunakan untuk menentukan besarnya Modulus Young. Sedangkan pada analisa plastis tegangan yang terjadi adalah tegangan leleh (yield stress) yang telah menjalar kebagian dalam serat penampang. Pada daerah plastis Hukum Hooke (Hooke s Law) sudah tidak berlaku lagi. Plastisitas ini sendiri merupakan suatu metoda yang menggambarkan deformasi pada suatu material yang mengalami perubahan inelastis (inelastic changes) ketika diberikan beban sebelum mengalami keruntuhan. Deformasi yang terjadi pada analisa plastis bersifat permanen (tidak dapat kembali ke bentuk semula) Pada analisa plastis, bila beban pada struktur diperbesar maka untuk pembebanan tertentu sebagian serat akan mengalami tegangan leleh. Penambahan beban secara bertahap menyebabkan daerah serat yang mengalami tegangan leleh akan semakin bertambah. Hingga pada suatu beban plastis (beban batas), maka seluruh serat penampang akan mengalami tegangan leleh. Akibatnya pada bagian tersebut akan terjadi perubahan sudut (rotasi) yang besar secara terus menerus walau tanpa diberikan penambahan beban, keadaan ini kemudian disebut sebagai pembentukan sendi plastis. Untuk suatu struktur apabila telah tecapai sejumlah sendi plastis tetentu maka struktur tersebut akan mengalami keruntuhan (Failure); momen yang terjadi pada kondisi ini disebut sebagai momen plastis. 16
Dalam hal ini penulis mencoba membahas mengenai analisa perbandingan antara beban batas (ultimate) dan beban layan dalam tahapan pencapaian sendisendi plastis pada struktur bentang menerus sampai sesaat sebelum terjadinya keruntuhan. Pemanfatan penuh dari kapasitas plastis pada balok menerus memerlukan suatu analisis yang meluas dari semua kemungkinan lokasi tebentuknya sendi-sendi plastis; apabila beban terus ditambah sebelum terjadinya keruntuhan pada struktur. 1.2.permasalahan Selain direncanakan untuk menahan beban yang bekerja padanya,suatu struktur juga dituntut dan diharapkan dapat memberikan keamanan dan kenyamanan pada penggunanya. Faktor yang mempengaruhi keamanan struktur diantaranya adalah terhindarnya struktur dari keruntuhan (collapse). Seperti yang telah disebutkan diatas, suatu struktur akan mengalami keruntuhan jika telah tercapai mekanisme keruntuhan stuktur itu sendiri, yaitu terbentuknya sejumlah sendi-sendi plastis yang dibutuhkan untuk meruntuhkan struktur tersebut. Untuk mencegah hal tesebut maka diperlukan analisa dan perhitungan yang matang mengenai besarnya kapasitas beban batas (ultimate), kapasitas rotasi sendi plastis di setiap titik yang mungkin terjadi sendi plastis, dan juga perhitungan sejumlah kemungkinan mekanisme keruntuhan yang paling membahayakan struktur yang mungkin terjadi (khususnya pada struktur portal dan gelagar menerus). 17
P P L/2 L/2 L/2 L/2 a) Mekanisme keruntuhan 1 b) Mekanisme keruntuhan 2 Sendi plastis Sendi plastis P L/2 L/2 c) Mekanisme keruntuhan 3 Sendi plastis Gambar 1.1 Jenis-jenis mekanisme keruntuhan pada struktur dengan dua perletakan 18
Untuk itu dalam memecahkan masalah ini, penulis mencoba menggunakan Metode Analisa Sloope Deflection sebagai alat bantu dalam menganalisa pendekatan nilai (besaran) factor beban (load factor), yaitu perbandingan antara beban batas dan beban layan pada struktur bentang menerus. Adapun dipilihnya jenis struktur bentang menerus ini dikarenakan sering dijumpainya bentuk stuktur ini dilapangan baik seperti jembatan maupun struktur balok menerus pada bangunan yang sering kita jumpai. 1.3.Manfaat dan Tujuan Dalam tugas akhir ini penulis bertujuan untuk melakukan analisa dan perhitungan mengenai besaran load factor pada suatu struktur bentang menerus, dengan memperhitungkan sejumlah kemungkinan lokasi terbentuknya sendi plastis, sehingga pada akhirnya kita dapat melihat dan menganalisa besaran (nilai) beban maksimum/batas (yang kemudian disebut sebagai beban plastis) yang dapat dipikul oleh struktur yang bersangkutan. Dengan demikian, manfaat praktis yang bisa diperoleh dari hasil tulisan ini adalah optimalisasi kinerja struktur baik dari segi kenyamanan, terlebih lagi dari segi keamanan struktur, bahkan dengan tidak mengabaikan segi keekonomisan dan efisiensi perencanaan struktur. 19
1.4.Pembatasan Masalah Mengingat luasnya cakupan pembahasan mengenai analisa load factor tersebut, maka dalam Tugas Akhir ini penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas antara lain: 1. Balok pada struktur yang dianalisa merupakan bahan yang bersifat homogen dan isotropis. 2. Penampang balok adalah profil IWF dengan perbandingan tertentu antara tinggi, lebar profil, tebal badan, dan tebal sayap profil. 3. Tegangan geser dan gaya normal tidak ditinjau. 4. Analisa regangan tidak ditinjau. 5. Pengaruh komposisi bahan, temperatur, kecepatan regang bahan dan residual stress tidak ditinjau. 6. Beban yang dipikul adalah beban terpusat dan beban merata. 7. Struktur yang ditinjau adalah struktur bentang menerus empat perletakan sendi-jepit; dengan variasi nilai beban yang berbeda-beda antara satu bentang dengan bentang lainnya, seperti gambar berikut : 2 /L A EI B C 2EI D E 3EI F G L 3L 4L Gambar (1.2). Struktur bentang menerus empat perletakan 20
1.5.Metodologi Penulisan Metode yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir ini adalah dengan cara analitis. Disamping itu juga digunakan program komputer Microsoft Exel untuk mempermudah operasi matriks dari penyelesaian persamaan dalam penentuan nilai faktor beban plastis yang akan dibahas nantinya; serta untuk penggunaan tabulasi data hasil perhitungan. 21