1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Metode evaluasi struktur bangunan gedung, jembatan dan kontruksi lainnya telah banyak dikembangkan. Secara umum metode yang dapat dilakukan secara destruksi dan non-dektruksi. Metode destruksi dilakukan dengan mengambil bagian dari kontruksi yang selanjutnya diuji untuk mendapatkan nilai ukur dari evaluasi struktur, sedangkan metode non destruksi dilakukan dengan evaluasi pendekatan tanpa mengganggu struktur tersebut secara fisik. Dari perbandingan efisiensi dan keyamanan metode, evaluasi non-destruksi merupakan pilihan yang lebih populer. Salah satu bentuk evaluasi non destruksi yaitu mengukur frekuensi dari struktur utama bangunan, yang selanjutnya dikalkulasi sehingga mendapatkan pendekatan kondisi terakhir dari struktur baik tegangan yang terjadi ataupun perubahan inersia/penampang dari struktur. Metode ini berhasil memberikan bentuk monitoring struktur secara periodik yang mampu menjamin kenyamanan pelayanan dan keberlanjutan dari kontruksi bangunan. Dari evaluasi jembatan skala penuh menunjukkan bahwa frekuensi alami dari struktur jembatan mengalami perubahan setelah perbaikan, walaupun masih dalam indikasi yang relatif kecil dan belum menunjukkan perubahan trend yang signifikan pada nilai rasio damping (Salawu dan Williams, 1995). Beberapa proses metode evaluasi jembatan dengan metode vibrasi juga telah diperkenalkan 1
2 dengan pendekatan-pendekatan tertentu seperti FRF smoother yang merupakan modifikasi low-pass filter untuk mereduksi noise sinyal, wave chain code (WCC) yang membentuk slope dan curvature penyajian syntax dari sinyal curva dan beberapa metode lainnya (Samman, 1994). Pengujian dan metode-metode yang diberikan menunjukkan evaluasi non-destruktif dengan metode vibrasi telah menjadi bagian pilihan yang relevan terhadap evaluasi struktur bangunan. Gaya aksial tekan pada elemen balok, kolom maupun batang pada rangka konstruksi pada berbagai bentuk penampang dan jenis tumpuannya sangat menentukan kapasitas layanan dari elemen struktur tersebut. Formulasi pendekatan terhadap kapasitas batang ini telah banyak diperkenalkan. Efek dari beban aksial pada suatu balok dengan beberapa jenis variasi tumpuan memberikan karakter berbeda terhadap frekuensi alami dan rasio gaya yang diberikan dengan beban kritisnya (P/P cr ). Namun begitu, beberapa jenis tumpuan memiliki karakter yang sama seperti tumpuan jepit-jepit dengan bebas-bebas dan tumpuan sendisendi dengan rol-rol. Variasi tumpuan jepit-jepit memberikan frekuensi yang terbesar dan tumpuan sendi-rol memberikan frekuensi alami yang terkecil (Shakar, 1975). Profil siku banyak digunakan dalam konstruksi bangunan baja sebagai elemen struktur tekan seperti pada tower transmisi listrik, tower telekomunikasi, rangka kuda-kuda dan ikatan angin pada kontruksi jembatan. Dalam penerapannya, profil siku dilakukan dengan penampang tunggal ataupun ganda, dengan sambungan baut ataupun las dan dengan angka kelangsingan tertentu. Pada profil siku sama kaki berpenampang tunggal, profil siku bersifat simetris
3 tunggal pada inersia penampang sumbu lemah. Dengan angka kelangsingan yang memenuhi kriteria tekuk Euler (λ > 100), karakteristik batang tekan profil ini dapat dihitung secara analitis terhadap teori lentur maupun lentur-torsional melalui metode vibrasi. Memodelkan kondisi yang ideal dari bentuk tumpuan yang sesuai sangat sulit untuk diterapkan. Keterbatasan pada ruang penerapan, sambungan antar elemen dan tuntutan desain menyebabkan pelaksana konstruksi memodifikasi tumpuan sedemikian rupa mendekati kondisi yang ideal terhadap perencanaan. Hal ini tentu akan memberikan perilaku yang berbeda terhadap desain perencanaan yang dihitung secara analitis dan numerik. Oleh karena itu, pengujian secara eksperimen diperlukan untuk mengetahui karakter yang terjadi antara kondisi ideal analitis tumpuan dengan kondisi aplikasi tumpuan dilapangan, khususnya pada batang aksial tekan. Hasil penelitian ini akan memberikan nilai pendekatan yang baik terhadap identifikasi gaya batang tekan dengan metode vibrasi. Hasil pengujian yang diberikan dapat menjadi referensi praktisi dalam mendesain perencanaan struktur maupun evaluasi struktur pasca kontruksi. Pada penelitian ini disajikan frekuensi dari batang aksial tekan dengan berbagai tumpuan dengan metode vibrasi melalui eksperimen yang dikomparasi terhadap perhitungan analitis. Pengujian dibatasi pada baja profil siku L 30.30.3 dengan panjang bentang 1,2 meter, dengan pemberian beban secara bertahap dengan perkiraan mendekati 0,8 dari beban kritis. Proses evaluasi kondisi tumpuan pada tiap kombinasi dilakukan dengan pendekatan yang sesuai terhadap frekuensi dan gaya tekan yang didapat dari pengujian laboratorium. Dari
4 penelitian ini diharapkan peneliti dapat memberikan pendekatan prediksi gaya tekan aksial pada baja siku melalui metode vibrasi. 1.2 Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi oleh kondisi sebagai berikut : 1. Pengujian tekan aksial batang langsing tunggal (λ = 203,48) pada profil baja siku L30x30x3 dengan panjang L = 1,2 meter. 2. Pembebanan aksial tekan bersifat bertahap dengan interval 1 kn pada kombinasi tumpuan jepit-jepit dan 0,5 kn pada kombinasi lainnya dengan batasan nilai maksimum 0,8 dari perkiraan beban kritis (P cr ). 3. Kondisi batas tumpuan terbatas pada kombinasi jepit, sendi dan parsial jepit di kedua ujung batang. 4. Pengukuran karakteristik akibat beban tekan aksial terbatas pada frekuensi natural yang terukur sebelum dan pada saat pembebanan. 5. Pengaruh thermal, noise, dan higher mode diabaikan. 1.3 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh peningkatan beban aksial tekan pada berbagai tumpuan terhadap frekuensi alami dari baja profil siku L30x30x3.
5 2. Mengevaluasi nilai rotasi elastisitas pada respon frekuensi baja profil siku terhadap gaya tekan aksial pada berbagai macam tumpuan. 3. Memprediksi gaya tekan yang sesuai dari baja profil siku L30x30x3 dengan tumpuan yang berbeda, dari nilai frekuensi yang diukur.