BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Batang tekan merupakan batang yang mengalami tegangan tekan aksial. Dengan berbagai macam sebutan, tiang, tonggak dan batang desak, batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekan aksial saja. Namun, bila pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu di ujung kolom bersifat simetris dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung, maka batang tekan dapat direncanakan dengan aman dengan pembebanan secara konsentris. Dari mekanika bahan diketahui bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya, sedangkan keadaan yang umum yaitu lenturan mendadak akibat ketidakstabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang sepenuhnya tercapai. Keadaan demikian disebut dengan tekuk (buckling). Pada material baja canai dingin yang saat ini popular digunakan sebagai struktur rangka atap juga cenderung mengalami kegagalan struktur berupa tekuk lokal (local buckling), sebab profil baja memiliki dimensi ketebalan relatif tipis dengan rasio dimensi lebar setiap elemen profil terhadap tebalnya sangat besar. Untuk mengatasi kegagalan struktur pada batang tekan akibat faktor tekuk adalah dengan menggabungkan baja canai dingin dengan material kayu. Bahan kayu dipilih karena memiliki kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah, mempunyai daya penahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat mudah dikerjakan, relatif murah, dapat diganti dengan mudah dan bisa didapat dalam waktu singkat. Diharapkan dengan menggabungkan dua jenis material tersebut, yaitu baja canai dingin dan kayu dapat menambah kekakuan dan kekuatan batang tekan namun tidak terlalu signifikan dalam menambah berat struktur itu sendiri. Untuk itu, 1
2 digunakan jenis kayu yang memiliki berat jenis yang rendah. Salah satu jenis kayu yang mudah ditemui karena dapat tumbuh dengan baik di musim kemarau yang basah maupun kering adalah pohon Mahoni (Swietenia spp.). Pohon Mahoni banyak ditemui di antara hutan Jati di Pulau Jawa atau ditanam di tepi jalan sebagai tanaman pelindung. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penambahan kekuatan batang tekan profil baja canai dingin setelah digabungkan dengan balok kayu Mahoni. Profil baja canai dingin yang digunakan adalah profil C dengan ketebalan 0,75 mm dan lebar badan profil 70 mm. Setiap profil dimasukkan dua balok kayu Mahoni dengan ketebalan masing-masing 15 mm dan lebar 70 mm. Gabungan baja canai dingin dan kayu diberi konektor geser berupa sekrup dengan jarak tertentu sehingga kedua material tersebut dapat berperilaku sebagai struktur komposit. Dilakukan pengujian tekan dengan beberapa variasi panjang tekuk untuk melihat pola kegagalannya. Diharapkan dari hasil penelitian ini, dapat menjadi alternatif bahan struktur rangka atap yang memiliki kekakuan dan kekuatan yang lebih tinggi dari struktur atap baja canai dingin serta mengurangi kegagalan tekuk pada batang tekannya. 1.2. Rumusan Masalah Batas kemampuan batang untuk memikul beban tekan sangat bergantung pada panjang dan dimensi melintang penampang, selain itu juga sangat dipengaruhi sifat material yang digunakan. Dari latar belakang yang telah diuraikan, permasalahan utama yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah mengetahui penambahan kapasitas tekan pada batang komposit baja canai dingin dengan kayu Mahoni dengan beberapa variasi panjang tekuk baik untuk profil baja canai tunggal dan profil baja canai ganda.
3 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian perilaku batang komposit baja canai dingin dengan kayu terhadap batang tekan adalah untuk : a. Mengetahui perilaku mekanik batang komposit baja canai dingin kayu dalam menerima beban tekan b. Mengetahui nilai perbandingan kekuatan batang tekan baja canai dingin profil C ganda dengan komposit baja canai dingin kayu dalam menerima beban tekan dan mengurangi potensi kegagalan tekuk (local buckling) pada profil baja canai dingin akibat beban tekan. 1.4. Manfaat Penelitian Manfaat yang akan diperoleh dalam penelitian perilaku batang komposit baja canai dingin kayu terhadap batang tekan adalah : 1. Dapat mengaplikasikan batang komposit baja canai dingin kayu sebagai bahan bangunan khususnya struktur rangka atap yang memiliki kekuatan dan stabilitas yang lebih baik dan aman. 2. Dapat mengetahui perilaku mekanik batang komposit baja canai dingin kayu dalam menerima beban tekan serta mengetahui pola keruntuhan yang terjadi. 3. Dapat mengetahui nilai perbandingan kekuatan batang tekan baja canai dingin dengan batang tekan komposit baja canai dingin kayu 4. Memberikan alternatif pilihan pada masyarakat luas tentang struktur batang komposit baja-kayu.
4 1.5. Batasan Penelitian Dalam penelitian ini untuk mempermudah pembahasan diberikan batasan-batasan masalah sebagai berikut : 1. Profil baja canai dingin yang digunakan adalah profil C dengan ketebalan 0,75 mm 2. Kayu yang digunakan adalah kayu Mahoni dari daerah Yogyakarta dan sekitarnya 3. Benda uji terdiri dari 5 variasi panjang batang dengan masing-masing tipe dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali 4. Alat penghubung batang komposit baja canai dingin kayu berupa konektor geser sekrup 1.6. Keaslian Penelitian Untuk mengurangi terjadinya local buckling, Haryanto (2008) melakukan penelitian perilaku lentur pada baja canai dingin profil C dengan memasang perkuatan tulangan vertikal dan cor beton. Penambahan perkuatan tulangan vertikal dan cor beton pada baja canai dingin profil C ternyata secara signifikan dapat meningkatkan kuat lentur profil tersebut. Namun dengan penambahan cor beton akan meningkat pula berat sendiri struktur, yang besarnya 2,58 kalinya. Damar dkk (2012) meneliti kolom profil C (hasil bentukan dingin) yang diberi perkuatan tulangan transversal dan dicor beton pengisi yang dibebani sentris pada pusat sumbu kolom. Penelitian ini menggunakan profil kanal C yang akan digunakan sebagai kolom dengan diberi cor beton pengisi dan diberi perkuatan transversal. Pemberian cor beton pengisi terbukti dapat mencegah tekuk lokal yang terjadi karena dengan pemberian cor beton pengisi meningkatkan beban yang diterimanya hingga dapat melalui beban teoritisnya.
5 Perilaku mekanik komposit baja-kayu pernah dilakukan oleh Artanto (2000), secara umum hasil yang didapat berupa kenaikan nilai kekakuan, daktilitas, dan kenaikan beban maksimum yang bisa dipikul struktur komposit. Namun pada studi eksperimental ini, terjadi keruntuhan yang diakibatkan oleh geser searah serat. Hal ini diakibatkan karena terlalu tebalnya baja siku yang digunakan, untuk itu sebaiknya baja yang digunakan adalah baja jenis cold-form section. Penelitian eksperimental yang dilakukan oleh Li (2005) mengenai perilaku komposit profil baja canai dingin C dengan kayu dan atau Oriented strand board (OSB) dengan konektor geser sekrup menghasilkan kesimpulan bahwa komposit material ini terbukti efektif meningkatkan kekakuan lentur material tersebut. Namun dalam penelitian ini Li baru menganalisis perilaku lentur balok komposit tersebut. Penelitian oleh Winter,dkk (2012) juga membahas mengenai perilaku lentur komposit baja canai dingin profil U dengan beberapa variasi model kayu laminasi. Dilakukan perbandingan model komposit dengan dua variasi konektor geser yaitu dengan sekrup dan paku tembak. Penelitian terakhir dilakukan oleh Rahmawati (2014) mengenai perilaku komposit kayu Mahoni dengan baja profil Z. Pengujian menunjukkan bahwa kekuatan tekan komposit baja kayu mencapai peningkatan hingga 6 kalinya dibandingkan kekuatan tekan baja canai dingin. Peningkatan kekuatan bergantung pada kelangsingan batangnya. Penelitian ini merupakan kelanjutan dari penelitian yang dilakukan oleh Rahmawati (2014) dengan menggunakan baja canai dingin profil C sebagai materialnya. Bahan kayu yang digunakan sama, yaitu kayu Mahoni dengan dimensi batang kayu disesuaikan terhadap lebar profil baja. Penelitian dimaksudkan untuk membandingkan komposit baja kayu dengan jenis profil baja yang berbeda.