BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam perkembangan teknologi yang semakin pesat, struktur komposit baja-beton telah banyak digunakan untuk konstruksi bangunan, jembatan, dan berbagai macam konstruksi lainnya. Kebanyakan sistem struktur komposit ini menggabungkan kelebihan dari kekuatan rangka baja dengan kekakuan komponen beton untuk mengontrol kekakuan dan kekuatan yang signifikan. Penggunaan struktur komposit baja-beton sebagai kolom utama dalam mendukung beban lateral pada struktur rangka bangunan belum lazim dalam perkembangan konstruksi saat ini. Ada dua jenis kolom komposit antara lain : bagian struktur baja terbungkus oleh beton dan tabung baja terisi beton penuh (CFST - Concrete Filled Steel Tube). Penggunaan kolom tabung baja diisi beton (CFST - Concrete Filled Steel Tube) memberikan banyak keuntungan dibandingkan dengan kolom baja dan kolom beton bertulang biasa. Beberapa keuntungan antara lain : tabung baja berfungsi juga sebagai bekisting untuk inti beton, dengan adanya material pengisi beton pada tabung baja, kuat tekan tabung baja atau pipa terhadap gaya aksial juga akan meningkat. Selain itu tabung baja atau pipa juga berfungsi untuk mencegah keretakan pada beton, dan kolom komposit jauh meningkatkan kekakuan dan kekuatan yang signifikan dibandingkan dengan konstruksi rangka baja dan beton bertulang biasa. Namun, penggunaan kolom tabung baja diisi beton (Concrete Filled Steel Tube) masih terbatas karena kurangnya pengalaman pelaksanaan dan kerumitan bentuk sambungan pada kolom komposit ini. Penelitian eksperimental tentang tabung baja diisi beton, detail sambungannya banyak bervariasi dan tergantung pada bentuk tabung serta persyaratan sambungan yang dikehendaki secara signifikan. Detail sambungan dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu : sambungan yang menempel pada permukaan tabung baja saja, sambungan yang menggunakan pelat diafragma 1
melingkar dan elemen pelat diafragma menerus ke dalam inti beton yang ada didalam tabung baja atau pipa. Sambungan pada permukaan tabung baja meliputi : pengelasan balok langsung ke permukaan kolom tabung baja menggunakan pelat sambung untuk menghubungkan balok utama ke kolom tabung baja, serta dapat juga memberikan beberapa variasi detail sambungan lainnya. Sedangkan sambungan yang menggunakan elemen pelat diafragma menerus ke dalam inti beton yang ada didalam tabung baja atau pipa meliputi : dibaut melalui ujung dari pelat balok dan meneruskan elemen pelat menerus dari balok baja yang ditembuskan pada dinding kolom tabung baja ke dalam inti beton. Dari uraian diatas, akan dilakukan penelitian secara eksperimental untuk mempelajari perilaku sambungan pelat diafragma melingkar pada balok baja dan kolom tabung baja. Penelitian ini dianggap perlu, karena bisa digunakan sebagai referensi dan merupakan pengembangan dari penelitian analisis dan eksperimental sebelumnya. 1.2 Rumusan Masalah Kolom baja komposit yang terdiri atas tabung baja yang diisi beton sangat efisien dibandingkan kolom baja atau beton bertulang biasa, tetapi problem pada sambungan menjadikan penggunaan elemen struktur jenis ini terkendala. Oleh karena itu pemilihan tipe sambungan yang kuat, kaku dan mudah dilaksanakan menjadi hal yang sangat penting. Dari penelitian ini diharapkan bentuk sambungan yang efisien tersebut dapat dihasilkan, sehingga penggunaan struktur balok dan kolom pipa baja komposit akan lebih luas digunakan. 1.3 Tujuan Penelitian Dalam penelitian ini dibuat model eksperimen sambungan balok kolom antara balok baja dan kolom tabung pipa baja yang bertujuan untuk : 2
1. Mengetahui dan membandingkan perilaku histerisis sambungan pelat diafragma pada balok baja dan kolom tabung baja tanpa isian maupun dengan isian beton yang mengalami pembebanan siklik. 2. Mengukur kekuatan dan kekakuan sambungan pelat diafragma pada balok dan kolom tabung baja, serta pola keruntuhan yang terjadi akibat beban siklik. 3. Untuk memverifikasi sambungan yang cocok untuk kondisi seismik di wilayah Indonesia. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diharapkan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui secara detail perilaku sambungan pelat diafragma pada balok baja dan kolom tabung baja tanpa isian beton maupun dengan isian beton. 2. Mengetahui perilaku histerisis dari sambungan pelat diafragma pada balok baja dan kolom tabung baja tanpa isian beton maupun dengan isian beton. 3. Mengetahui kekuatan dan kekakuan sambungan pelat diafragma pada balok baja dan kolom tabung baja tanpa isian beton maupun dengan isian beton sesuai standard Indonesia. 4. Mengetahui sambungan yang cocok untuk kondisi seismik sesuai standard Indonesia. 5. Dapat memberikan salah satu alternatif penggunaan sambungan balok baja dan kolom tabung baja komposit yang efisien dan mudah dilaksanakan di lapangan. 1.5 Batasan Masalah Agar penelitian ini dapat terarah sesuai tujuan, maka penelitian ini menggunakan batasan batasan masalah antara lain sebagai berikut : 1. Beton pengisi kolom tabung baja yang digunakan adalah beton normal dengan kekuatan rencana fc 20 MPa. Adapun profil baja dan tipe baut baja yang digunakan dengan mutu sesuai dengan bahan yang diperoleh di pasaran. 3
2. Penelitian ini mengacu pada ACI Standard (ACI T.1-01), serta kriteria penerimaan pengujian sambungan berdasarkan ACI Standard (ACI T.1-01). 3. Beban yang diaplikasikan untuk eksperimen ini adalah beban siklik, dengan posisi pembebanan terletak di ujung balok. 4. Perilaku momen dan rotasi yang terjadi pada kolom akibat pembebanan siklik pada balok diabaikan. 5. Penelitian ini hanya terfokus pada sambungan dengan pelat diafragma melingkar yang menghubungkan sayap profil balok baja ke kolom tabung baja eksterior. 1.6 Keaslian Penelitian Studi rangka yang berupa balok baja dan kolom baja berisi beton telah dilakukan oleh Kawano dkk (1994), yang mengamati kapasitas penyerapan energi akibat pembebanan berulang dan bolak-balik. Selanjutnya Teraoka dan Morita (1993) telah melakukan studi terhadap kolom baja persegi yang dihubungkan dengan balok H tanpa diafragma, yang menunjukkan karakteristik daktail akibat pembebanan seismik. Kekuatan sambungan pada saat leleh dan ultimit didekati dengan analisis garis luluh. Wang dkk (2009) mengamati perilaku sambungan flush end plate pada CFST, mendapatkan sambungan mempunyai kekuatan dan kekakuan sesuai yang disyaratkan dalam spesifikasi EC3. Sambungan baut yang digunakan menunjukkan solusi yang efektif untuk struktur rangka komposit penahan momen. Sedangkan dalam penelitian Wang dkk (2009) digunakan tabung baja tampang lingkaran dan balok profil-i dengan sambungan pelat diafragma, yang diuji sampai runtuh dengan beban siklik berdasarkan ketentuan standard Indonesia. Beberapa penelitian lainnya yang pernah dilakukan mengenai sambungan balok baja dan kolom komposit antara lain : 1. Experimental Behavior of Connections to Concrete-Filled Steel Tubes (Stephen P. Schneider & Yousef M. Alostaz, 1998) 2. Analytical Behavior of Connections to Concrete-filled Steel Tubes (Stephen P. Schneider & Yousef M. Alostaz, 1996) 4
3. Experimental seismic behavior of through-diaphragm connections to concrete-filled rectangular steel tubular columns (Ying Qin, 2013) Perbedaan antara penelitian ini dengan penelitian penelitian sebelumnya terletak pada pembebanan sikliknya, dan kriteria penerimaan pengujian sambungan berdasarkan ACI Standard (ACI T.1-01), sehingga sepengetahuan penulis belum pernah ada penelitian yang sama dengan penelitian ini. 5