BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kontruksi bangunan merupakan bagian dari kehidupan manusia yang tidak akan pernah berhenti dan terus mengalami perkembangan dari masa ke masa. Berbagai inovasi yang ditemukan oleh para ahli membawa proses pembangunan itu sendiri ke arah yang semakin baik. Namun ada hal lain yang harus digaris bawahi, bahwa konstruksi sangat terpengaruh pada bahan konstruksi yang dipilih karena setiap bahan memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Salah satu material struktur yang penting dalam menunjang pembangunan di bidang konstruksi adalah baja. Banyak kelebihan yang dimiliki oleh material baja yang membuatnya semakin banyak digunakan dalam konstruksi pembangunan. Selain kemampuan material baja yang cukup besar untuk menahan tarik dan tekan, sifat daktilitas yang dimiliki baja, menjadikan material ini sangat baik digunakan dalam konstruksi tahan gempa, untuk menjamin tetap berdirinya suatu konstruksi di daerah rawan gempa seperti Indonesia. Berbagai upaya pengembangan system struktur telah dilakukan, berawal dari struktur truss 2D untuk penyangga atap, yang dalam aplikasinya berkembang menjadi balok penyangga atap dan lantai, seperti lattice beam, vierendeel beam, dan berkembang lagi menjadi balok kastela dengan lubang bukaan lingkaran, elips, heksagonal,dan segi-empat Lattice beam didefinisikan sebagai balok terbuka (open beam) yang dibentuk dari balok yang dihubungkan dan diperkuat/diperkaku dengan batang-batang diagonal. Sedangkan vierendeel beam merupakan balok yang menyerupai frame,yang memanfaatkan kemampuan lentur dan aksial tanpa diagonal bracing dalam mendukung beban. Dalam perkembangan selanjutnya penggunaan profil IWF (I Wide Flange) sebagai komponen struktur pendukung beban mulai umum digunakan. Salah satu 1
upaya yang dilakukan untuk menghemat biaya konstruksi dan memperoleh desain konstruksi yang ekonomis adalah dengan meminimalisasi bahan pada balok profil IWF yang dilakukan dengan menambah tinggi balok melalui pembuatan balok yang dibelah menjadi dua bagian pada badan, yang dikenal dengan balok castellated. Bukaan pada balok castellated ini dapat berupa bukaan lingkaran, elips, heksagonal, dan segi empat. Selain dengan bukaan balok castellated juga dimodifikasi dengan pengaku diagonal menggunakan profil siku. Namun balok castellated berupa bukaan lingkaran, elips, heksagonal. segi empat dan pengaku diagonal memiliki beberapa kekurangan, diantaranya : a. Penambahan tinggi yang terbatas yaitu maksimal setengah dari tinggi web (½h) sehingga kapasitas lentur yang dihasilkan juga terbatas. b. Proses pemotongan dilakukan dengan lebih teliti dikarenakan oleh bentuk bukaannya yang berliku-liku. c. Terjadi masalah tekuk yang dikarenakan kelangsingan pada bagian web dengan adanya bukaan tersebut. d. Mekanisme kegagalan yang terjadi didominasi oleh mekanisme vierendeel karena berkurangnya kekakuan pada flens. e. Adanya kegagalan tekuk pada pengaku diagonal. Dengan adanya kelemahan yang ada pada balok castellated dengan bentuk bukaan heksagonal, lingkaran, elips, segi empat dan pengaku profil siku diatas maka dibuat balok castellated modifikasi dengan pengaku tulangan. Tulangan memiliki kekakuan yang lebih tinggi dibanding profil siku sehingga bisa mengurangi terjadinya kegagalan tekuk pada pengaku. Balok castellated modifikasi merupakan suatu balok berpenampang I yang dibelah lurus sepanjang bentang menjadi dua bagian sama besar, dan kemudian dengan menggunakan metode pengelasan, kedua bagian profil tersebut disatukan dengan menggunakan baja tulangan yang dilas pada badan profil I yang telah terpisah dengan posisi menyilang di kedua sisinya sehingga menghasilkan profil baru yang lebih tinggi dari profil standar. Adapun beberapa kelebihan yang 2
dimiliki balok baja castellated modifikasi dibandingkan dengan balok castellated bukaan segi empat, heksagonal dan pengaku diagonal menggunakan profil siku 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. Terjadinya mekanisme vierendeel dapat diminimalisasi karena tinggi stem balok mencapai 0,5 h. 4. Mengurangi terjadinya tekuk pada pangaku diagonal. Struktur komposit merupakan suatu struktur yang terdiri dari dua elemen struktur dengan bahan material dan sifat yang berbeda yang bekerja bersama-sama membentuk satu kesatuan. Sehingga diharapkan kinerja struktur komposit tersebut akan lebih maksimal dalam menahan gaya desak maupun tarik. Bangunan dengan struktur baja komposit memiliki kualitas dan efisiensi waktu yang lebih baik dibandingkan dengan struktur beton bertulang. Secara umum, pembuatan lubang pada balok baja castellated modifikasi tidak akan membuat modulus tampang balok berkurang secara signifikan. Namun permasalahan yang sering muncul akibat adanya lubang pada badan balok adalah terjadinya pengurangan kapasitas geser balok. Selain itu bukaan juga akan menyebabkan terjadinya konsentrasi tegangan yang memicu terjadinya crack di daerah tersebut dan rentan terjadi tekuk baik lokal maupun lateral. Salah satu cara untuk meningkatkan kapasitas geser dan kapasitas momen pada balok baja castellated modifikasi akibat adanya lubang pada badan balok adalah dengan memberi pengaku pada badan balok, serta dikombinasikan dengan mortar pada bagian web baja castellated modifikasi. Kombinasi balok baja dengan pengaku arah menyilang dan komposit mortar diharapkan dapat memiliki kapasitas yang relatif meningkat dalam 3
mengakomodasi gaya-gaya yang terjadi. Maka untuk selanjutnya perlu dilakukan penelitian lebih mendalam terhadap sistem ini. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang masalah, maka ada beberapa hal penting yang perlu dikaji dalam penelitian ini, adalah : 1. Untuk mengetahui perbandingan perilaku geser balok baja castellated modifikasi dengan penyambung tulangan ulir diameter 22, dibandingkan dengan balok baja castellated dengan tulangan dan komposit mortar, (Heldita, 2012), perilaku geser balok komposit castellated bukaan heksagonal dengan selimut mortar (Atmaja, 2012), Perilaku Geser Balok Castellated Modifikasi Dengan Penyambung Profil Siku Dan Komposit Mortar (Heidy, 2014). 2. Untuk mengetahui pola keruntuhan balok baja castellated modifikasi dengan penyambung tulangan ulir diameter 22 dibandingkan dengan balok baja castellated dengan tulangan dan komposit mortar, (Heldita, 2012), perilaku geser balok komposit castellated bukaan heksagonal dengan selimut mortar (Atmaja, 2012), Perilaku Geser Balok Castellated Modifikasi Dengan Penyambung Profil Siku Dan Komposit Mortar (Heidy, 2014). 3. Untuk mengetahui perbandingan nilai displacement yang terjadi pada balok baja castellated modifikasi dengan penyambung tulangan ulir diameter 22, dibandingkan dengan balok baja castellated dengan tulangan dan komposit mortar, (Heldita, 2012), perilaku geser balok komposit castellated bukaan heksagonal dengan selimut mortar (Atmaja, 2012), Perilaku Geser Balok Castellated Modifikasi Dengan Penyambung Profil Siku Dan Komposit Mortar (Heidy, 2014) melalui proses pembebanan statik. 1.3 Tujuan Penelitian Berdasarkan dari uraian identifikasi masalah, maka tujuan penelitian ini,adalah : 4
1. Mengetahui perilaku geser balok baja castellated modifikasi dengan penyambung tulangan ulir diameter 22 dan komposit mortar. 2. Mengetahui pola keruntuhan balok baja castellated modifikasi dengan penyambung tulangan ulir diameter 22 dan komposit mortar. 3. Mengetahui nilai displacement yang terjadi pada balok baja castellated modifikasi dengan penyambung tulangan ulir diameter 22 dan komposit mortar. 1.4 Manfaat Penelitian Untuk mengoptimalkan sistem balok baja castellated modifikasi, sehingga diharapkan balok baja castellated modifikasi dengan penyambung tulangan ulir diameter 22 dapat dijadikan acuan dan membantu dalam pengaplikasian struktur komposit di lapangan. Manfaat lain yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah bertambahnya wawasan dan pengetahuan mengenai struktur komposit dengan menggunakan balok composite, sehingga diharapkan struktur komposit dengan menggunakan baja tulangan ini dapat menjadi salah satu alternatif dalam pengaplikasian struktur komposit dilapangan. 1.5 Batasan Penelitian Penelitian balok baja ini sebagian besar didasarkan atau mengacu pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya yaitu mengenai Perilaku Geser Balok Castellated Bentuk Lubang Segiempat dengan Tulangan dan Komposit Mortar oleh Heldita (2012), Perilaku Geser Balok Komposit Castellated Bukaan Heksagonal dengan Selimut Mortar (Atmaja, 2012), Perilaku Geser Balok Castellated Modifikasi Dengan Penyambung Profil Siku Dan Komposit Mortar (Heidy, 2014). Adapun dimensi dan ukuran profil balok composite steel plate beam yang digunakan mengikuti ukuran yang telah diteliti sebelumnya, yaitu 275 x 75 x 7 x 5 mm. Adapun beberapa batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 5
1. Benda uji berupa balok baja castellated modifikasi dengan menggunakan profil I wide flange(iwf) dengan dimensi 150x75x5x7 mm. Kedua bagian profil baja yang telah terpisah tersebut disatukan menggunakan tulangan ulir dengan diameter 22 yang dilas dengan arah menyilang pada kedua sisi badan profil I wide flange. 2. Panjang bentang profil IWF untuk pengujian geser sebesar 910mm, dengan jarak tumpuan ke tumpuan sebesar 780mm. 3. Sudut pengaku tulangan ulir diameter 22 arah menyilang sebesar 45 o. Kemudian pengaku dilas saling menyilang diantara kedua sisi badan profil IWF. Pemasangan pengaku tersebut diberi space sekitar 10mm antara ujung pengaku dengan bagian flange profil IWF. 4. Perbandingan volume bahan mortar yang digunakan adalah semen : pasir = 1 : 1,5, dengan nilai fas 0,4. 5. Jumlah benda uji untuk pengujian adalah sebanyak satu buah, yang nantinya hasilnya akan dibandingkan dengan penelitian balok castellated bentuk lubang segiempat dengan tulangan dan komposit mortar pada pengujian sebelumnya oleh Heldita (2012), perilaku geser balok komposit castellated bukaan heksagonal dengan selimut mortar (Atmaja, 2012), Perilaku Geser Balok Castellated Modifikasi Dengan Penyambung Profil Siku Dan Komposit Mortar (Heidy, 2014). 6. Beban yang diaplikasikan pada balok adalah beban dua titik yang bekerja pada arah tegak lurus bidang balok, dimana posisi titik pembebanan adalah 1/3 dan 2/3 dari panjang total benda uji (jarak tumpuan ketumpuan). Beban yang bekerja diasumsikan sebagai beban gravitasi arah vertikal, sedangkan beban gempa tidak diperhitungkan. 7. Pengujian balok baja castellated modifikasi dengan komposit mortar dilakukan pada umur benda uji minimal 28 hari. 6
8. Tinjauan yang dilakukan adalah perilaku geser, beban, regangan, dan besarnya lendutan yang terjadi akibat proses pembebanan. 9. Nilai kapasitas beban hasil pengujian akan dibandingkan dengan hasil perhitungan analisis penampang, metode layer, respon-2000, abaqus CAE 7. 10. Nilai gaya hasil pengujian dibandingkan dengan SAP 2000. 11. Penelitian ini difokuskan pada seberapa besar peningkatan kapasitas geser. 1.6 Keaslian Beberapa penelitian yang dilakukan mengenai struktur balok baja castellated modifikasi komposit antara lain : Perilaku Geser Balok Castellated Bentuk Lubang Segiempat dengan Tulangan dan Komposit Mortar (Heldita, 2012), Perilaku Geser Balok Komposit Castellated Bukaan Heksagonal dengan Selimut Mortar (Atmaja, 2012). Perilaku Geser Balok Castellated Modifikasi Dengan Penyambung Profil Siku Dan Komposit Mortar (Heidy, 2014). Sepanjang pengetahuan penulis dan berdasarkan studi literatur yang telah dilakukan, maka penelitian mengenai balok baja castellated modifikasi dengan penyambung profil siku dan komposit mortar belum pernah dilakukan sehingga penelitian ini bisa dipertanggung jawabkan keasliannya. 7