15
30 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN Vol.14, No.1, Maret 2012: 31- 44 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN Oleh : Susilahadi Staf pengajar Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir Ds.Ciwaruga Kotak pos 1234 Bdg 40012 [email protected] ABSTRAK Penentuan besar beban leleh ini berbasis dari suatu penelitian tentang pengujian beam-column joint penampang komposit tanpa shear connectoryang dimodelkan secara full-scaled(7).Uji beban dilakukan dengan menggunakan beban quasi- static berkapasitas 100 ton dengan kemampuan simpangan maksimum sebesar 30 cm. Kolom berdimensi (500x500x3200)mm, sedang balok berdimensi (300x500x2300)mm. Tebal pelat baja 4mm dan mutu baja fy=270 MPa. Beton yang digunakan adalah fc’=33 MPa. Berdasarkan kurva hubungan antara gaya dan defleksi, terjadi leleh pertama pada Py=20 tf dalam simpangan 22 mm, atau pada saat momen leleh balok My= 37,4952 tf.m. Sedangkan berdasar reaksi pendel, diperoleh momen leleh My= 37,0258 tf.m Kata Kunci : Komposit baja beton, full-scaled, beam-column joint, quasi-static Pendahuluan Beban leleh pertama adalah besarnya gaya lateral yang mengakibatkan penampang balok komposit mencapai kondisi leleh yang pertama kalinya. Pada pengujian pembebanan, penentuan besarnya beban ini menjadi hal yang sangat penting karena menyangkut daktilitas penampang. Ketika pengujian beban berlangsung, terkadang tidak mudah untuk menentukan beban leleh pertama. Hal ini terkait dengan pembebanan siklik yang tidak hanya besar dan arahnya saja yang berubah- ubah tetapi juga karena sistem pembebanannya yang harus diulang-ulang. Maka dari itu perlu dilakukan perhitungan atau analisa lain sebagai validasi kebenaran beban leleh yang dihasilkan dari kurva hubungan beban vs defleksi tersebut. Penelitian ini berdasar pada sebuah percobaan/pengujian, bukan pemodelan. Maka dari itu, penelitian ini tidak memerlukan analisa untuk membuat sebuah prototype. Secara spesifik penelitian ini antara bertujuan untuk : Mengetahui keruntuhan lentur pada balok komposit Menentukan beban leleh pertama suatu penampang lentur berdasarkan kurva POLBAN

VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

30 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN

Vol.14, No.1, Maret 2012: 31- 44

VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA

DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI

PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN

Oleh :

Susilahadi

Staf pengajar Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir Ds.Ciwaruga Kotak pos 1234 Bdg 40012

[email protected]

ABSTRAK

Penentuan besar beban leleh ini berbasis dari suatu penelitian tentang pengujian beam-column joint penampang komposit tanpa shear connectoryang dimodelkan secara full-scaled(7).Uji beban dilakukan dengan menggunakan beban quasi-static berkapasitas 100 ton dengan kemampuan simpangan maksimum sebesar 30 cm. Kolom berdimensi (500x500x3200)mm, sedang balok berdimensi (300x500x2300)mm. Tebal pelat baja 4mm dan mutu baja fy=270 MPa. Beton yang digunakan adalah fc’=33 MPa. Berdasarkan kurva hubungan antara gaya dan defleksi, terjadi leleh pertama pada Py=20 tf dalam simpangan 22 mm, atau pada saat momen leleh balok My= 37,4952 tf.m. Sedangkan berdasar reaksi pendel, diperoleh momen leleh My= 37,0258 tf.m

Kata Kunci : Komposit baja beton, full-scaled, beam-column joint, quasi-static

Pendahuluan

Beban leleh pertama adalah besarnya gaya

lateral yang mengakibatkan penampang balok

komposit mencapai kondisi leleh yang pertama

kalinya. Pada pengujian pembebanan,

penentuan besarnya beban ini menjadi hal yang

sangat penting karena menyangkut daktilitas

penampang. Ketika pengujian beban

berlangsung, terkadang tidak mudah untuk

menentukan beban leleh pertama. Hal ini

terkait dengan pembebanan siklik yang tidak

hanya besar dan arahnya saja yang berubah-

ubah tetapi juga karena sistem pembebanannya

yang harus diulang-ulang. Maka dari itu perlu

dilakukan perhitungan atau analisa lain sebagai

validasi kebenaran beban leleh yang dihasilkan

dari kurva hubungan beban vs defleksi

tersebut.

Penelitian ini berdasar pada sebuah

percobaan/pengujian, bukan pemodelan. Maka

dari itu, penelitian ini tidak memerlukan

analisa untuk membuat sebuah prototype.

Secara spesifik penelitian ini antara

bertujuan untuk :

Mengetahui keruntuhan lentur pada balok

komposit

Menentukan beban leleh pertama suatu

penampang lentur berdasarkan kurva

                               

POLBAN

Page 2: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI 31 PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN (Susilahadi)

hubungan gaya vs defleksi suatu pengujian

beban full-scaled.

Mencari pendekatan lain untuk melakukan

validasi kebenaran penentuan beban leleh

pertama.

Ruang lingkup permasalahan penelitian

ini adalah :

Tinjauan struktur dan uji pembebanan

hanya dalam dua dimensi

Material dianggap isotrop dan homogen

Aspek non-linieritas yang diperhitungkan

hanyalah non-linieritas bahan

Penampang komposit yang menjadi objek

penelitian ini berupa profil baja kotak

yang diisi tengahnya dengan campuran

beton.

Studi Pustaka

Kekuatan suatu penampang sangat

ditentukan oleh sifat material yang digunakan.

Besar tegangan dan regangan sangat

dibutuhkan dalam desain struktur karena

merupakan unsur penting dalam penyusunan

persamaan kesetimbangan gaya maupun

momen. Analisis penampang komposit menjadi

lebih rumit, karena lebih dari satu jenis

material yang digunakan pada penampang.

Oleh karena komposit yang digunakan adalah

komposit baja-beton, maka perlu ditinjau

sekilas tentang sifat material dari kedua bahan

tersebut.

Material Baja dan Beton

Bentuk kurva tegangan dan regangan pada

beberapa jenis baja akan sangat bervariasi,

tergantung dari kandungan material lain yang

ada di dalamnya. Penjelasan akan hal ini dapat

dilihat pada Gambar 1 (Beedle, 1958).

Sedangkan kurva tegangan-regangan dari

material baja berdasarkan American Society of

Testing Material (ASTM), seperti dipaparkan

dalam Steel Structures , Controlling Behavior

Through Design (Englekirk, 1994) dapat

dilihat pada Gambar 2.

Sumber: Plastic Design of Steel Frames (2)

Gambar 1. Stress-Strain Curve of Various Steels

                               

POLBAN

Page 3: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

32 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN

Vol.14, No.1, Maret 2012: 31- 44

Sumber: Steel Structures, Controlling Behaviour Through Design (4)

Gambar 2. Stress-Strain Curves for Three ASTM Designation Steels

Tabel 1. Tegangan dan Peregangan Beberapa Jenis Baja

Sumber: Notes on ACI318-77_3rd ed (5)

Gambar 3. Typical Stress-Strain Curves for Concrete

                               

POLBAN

Page 4: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI 33 PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN (Susilahadi)

Notes on ACI318-77 (3rd ed ,1980)

memaparkan korelasi tegangan dan regangan

beton untuk berbagai harga fc’ seperti tampak

pada Gambar 3.

Untuk kepentingan desain struktur , sifat-

sifat material baja biasanya tidak disajikan

dalam bentuk grafik, tetapi dalam bentuk tabel.

Sebagai contoh, Tabel 1 dari SNI 03–1729–

2002 yang memuat sifat mekanis baja

struktural untuk beberapa jenis baja struktur.

Tentang material komposit, dalam Composite

Steel & Concrete Structural Members

(Oehlers& Bradford, 1995) disebutkan :The

fact that each material (steel or concrete in

Figure 1.1) is used to take advantage of its best

attributes makes composite steel-concrete

construction very efficient and economical.

However, the real attraction of composite

construction is based on having an efficient

connection of the steel to the concrete, and it is

this connection that allows a transfer of forces

and gives composite members their unique

behaviour.

Tidaklah dapat disebut komposit apabila

tidak ada kerja sama antara beton dan baja

sehingga keduanya merupakan sebuah

kesatuan. Pada steel box girder, pemasangan

shear connector umumnya hanya mungkin

dapat dilakukan bila penampang baja cukup

tebal. Pada kondisi ini bidang kontak kedua

material hanyalah pada sisi dalam dari profil

baja karena secara langsung berhubungan

dengan beton. Sedang sisi luar dari profil baja

bukan merupakan bidang kontak.

Namun demikian, selain penampang

tersebut akan mempunyai confinement yang

lebih baik, penampang tersebut akan lebih kaku

karena harga inersianya menjadi lebih besar.

Response Material Terhadap Beban

Bentuk kurva tegangan-regangan

tergantung sifat material dan kondisi percobaan

pembebanan itu sendiri. Pada beban-beban

kecil, antara tegangan dan regangan umumnya

masih linier. Namun pada beban yang cukup

besar, korelasi tersebut akan berubah menjadi

non-linier.

Respons material terhadap beban yang

bekerja dapat diklasifikasikan dalam 4 kondisi,

yaitu :

Elastis

Plastis

Viskoelastis

Viskoplastis

Kondisi-kondisi tersebut akan lebih mudah

dipahami dengan menggunakan kurva

tegangan-regangan pada Gambar 4.

Material dapat disebut elastis bila proses

yang terjadi adalah reversible, dimana loading

path berimpit dengan unloading path (Boresi

and Schmidt, 2003).

Pada deformasi yang kecil inilah kurva

tegangan-regangan umumnya masih berbentuk

garis lurus, yang secara matematik

persamaannya masih linier.

.

                               

POLBAN

Page 5: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

34 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN

Vol.14, No.1, Maret 2012: 31- 44

Sumber: Advances Mechanics of Materials_Sixth Edition (3)

Gambar 4. Types of Nonlinear Response (a) Non-linier Elastic, (b) Plastic, (c) Viscoelastic, (d)

Viscoplastic

Gambar 5. Contoh Kurva Gaya Lateral vs Deformasi

Kurva Histeretik

Kurva histeretik antara gaya lateral dan

lendutan dalam uji pembebanan quasi-static

merepresentasikan kinerja sambungan balok

kolom ketika menerima beban luar. Dari kurva

tersebut akan dapat diketahui kinerja dari suatu

sambungan balok-kolom. Berikut ini adalah

beberapa kriteria sambungan balok-kolom

yang baik berdasarkan uji pembebanan quasi-

static :

stiffness degradation kecil

strength degradation kecil

energi disipasi besar

duktilitas besar

pinching effect kecil

Metodologi

Setiap pemodelan struktur pasti bertumpu

pada beberapa asumsi untuk menyederhanakan

permasalahan. Dengan asumsi ini maka

masalah yang sebenarnya kompleks dapat

dibuat lebih sederhana, tanpa banyak

menghilangkan substansi permasalahan. Maka

dari itu setiap model struktur perlu divalidasi

                               

POLBAN

Page 6: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI 35 PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN (Susilahadi)

untuk mengetahui kebenaran asumsi yang

digunakan.Pengujian beban adalah validasi

terbaik untuk mengetahui baik tidaknya

pemodelan struktur yang diambil.

Metodologi yang digunakan dalam

penelitian ini meliputi 4 langkah berikut :

Pembuatan model struktur danbenda

uji full-scaled

Pengujian pembebanan full-scaled

sampai penampang hancur

Penentuan beban leleh pertama

berdasar kurva hubungan antara gaya

vs defleksi

Validasi atas hitungan beban leleh

pertama.

Model Struktur dan Benda Uji

Secara umum, model struktur yang

digunakan untuk objek penelitian ini

ditentukan berdasarkan pertimbangan

mekanika yang mana bentuk bidang momen

yang terjadi pada benda uji harus menyerupai

bentuk bidang momen dari portal eksterior

ketika menerima beban gempa.

Fiber Model

Fiber model digunakan untuk menghitung

kapasitas penampang secara teoritis. Analisa

penampang komposit lebih mudah dilakukan

secara numerik dengan menggunakan fiber

model analysis. Penggunaan analisa numerik

ini mempunyai 2(dua) tujuan utama, yaitu :

Menentukan kondisi leleh pertama

penampang akibat lentur

Menggambarkan kurva M-Ø

penampang

Fiber model analysis merupakan

pemodelan penampang dengan membagi

penampang menjadi kumpulan banyak

penampang dengan dimensi yang sangat kecil.

Pembagian ini dalam arah yang sejajar dengan

garis netral.Ketebalannya yang sangat kecil

sehingga mirip dengan selembar serat inilah

alasan mengapa sering disebut fiber model

analysis atan analisa serat.

Pada analisa ini penampang balok dibagi

dalam 1001 bagian, sehingga satu elemen

mempunyai ketebalan 0,4995 mm. Pada

ketebalan yang tipis ini secara matematik dapat

ditentukan besar regangan, tegangan, serta

gaya yang bekerja. Karena pada serat tipis

tersebut sebagian besar juga merupakan

penampang komposit, maka harus dipisahkan

mana yang tegangan baja, serta mana yang

tegangan beton.

Dari perhitungan ini diperoleh hasil bahwa

leleh pertama balok komposit akan terjadi

pada harga momen sebesar M = 39,5543 tf.m .

Harga momen ini yang akan dipakai

secara trial and error untuk menentukan beban

actuator serta memeriksa kemampuan alat uji

yang akan digunakan.

Data Final Benda Uji

Tabel 2 adalah perbandingan antara

kondisi awal (sebelum benda uji terwujud) dan

kondisi akhir (setelah benda uji terwujud).

                               

POLBAN

Page 7: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

36 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN

Vol.14, No.1, Maret 2012: 31- 44

Gambar 6. Bentuk Struktur dan Beban Quasi Static

Gambar 7. Dimensi Benda Uji

                               

POLBAN

Page 8: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI 37 PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN (Susilahadi)

Gambar 8. Benda Uji Komposit

Tabel 2. Perubahan Data Benda Uji

Estimasi Defleksi pada Kondisi Leleh

Pertama

Dari analisa fiber model pada waktu

perhitungan kapasitas balok komposit

diperoleh harga Mb= 39,5543 (tf.m). Dengan

demikian maka leleh pertama pada balok akan

terjadi pada beban actuator Py=21.100 kg.

Kondisi ini ekivalen dengan defleksi sebesar

15,87 mm pada actuator.

Pengujian Pembebanan

Untuk mendapatkan gambaran yang lebih

menyeluruh tentang perilaku non- linier balok

pada sambungan eksterior, pengujian

pembebeban menggunakan sistem

displacement control.

Dengan demikian input yang diberikan

pada sistem ini adalah besar displacement yang

timbul dari dorongan actuator pada puncak

kolom. Beberapa aspek penting yang harus

diperhatikan dalam pengujian pembebanan ini

meliputi: persiapan, penempatan benda uji,

instalasi peralatan, evaluasi, dan pengujian

pembebanan.

Penempatan Benda Uji

Berat benda uji sambungan balok kolom

dengan alat sambung las sekitar 4 ton. Benda

                               

POLBAN

Page 9: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

38 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN

Vol.14, No.1, Maret 2012: 31- 44

uji tersebut tersimpan di tempat pengujian

dalam posisi rebah, sedangkan nantinya dalam

pengujian benda uji harus dalam posisi tegak

berdiri. Maka dari itu penempatan benda uji

secara tepat tidak dapat berlangsung dengan

cepat, meskipun sudah menggunakan peralatan

mekanis untuk mengangkat dan menggeser

benda uji. Beberapa langkah pekerjaan

pemindahan ini harus dilakukan secara ekstra

hati-hati. Hal ini selain untuk menghindari

rusaknya sambungan balok kolom yang akan

diuji, juga untuk menghindari rusaknya benda

uji lain yang masih dalam waiting list di sekitar

lokasi.

Target Defleksi, Siklus, dan Step

Dalam uji pembebanan ada 3 hal penting

yang terkait dengan output regangan, gaya, dan

perpindahan. Ketiga hal tersebut adalah: target

defleksi, siklus , dan step.

Tanpa pemahaman yang baik akan tiga hal

tersebut maka dapat timbul kesalahan dalam

intepretasi suatu hasil pengujian beban.

a. Target Defleksi (TD)

Target defleksi merupakan defleksi terbesar

yang ingin dicapai untuk suatu tahapan

pembebanan tertentu. Pengujian beban harus

dibagi dalam beberapa TD yang lebih kecil

supaya terjadinya leleh pertama dapat lebih

terpantau dengan baik. Dalam uji beban ini

dipilih target defleksi sebesar : 4 mm, 8 mm,

12 mm, 16 mm, 20 mm, 32 mm, 48 mm, 64

mm , 96 mm, dan defleksi maximum untuk

mengetahui keruntuhan benda uji.

Gambar 9. Penempatan Benda Uji

                               

POLBAN

Page 10: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI 39 PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN (Susilahadi)

b. Siklus Pembebanan (C)

Satu siklus pembebanan adalah tahapan

pembebanan yang identik dengan tahapan satu

gelombang sinus yang meliputi sekuens

perpindahan actuator sebagai berikut :

Posisi netral

Loading (berupa gaya dorong) sampai

target defleksi yang direncanakan

Unloading sampai posisi netral

Loading (berupa gaya tarik) sampai

target defleksi yang direncanakan

Unloading sampai posisi netral

Pada kondisi dimana leleh pertama belum

terjadi, sebaiknya menggunakan C lebih besar

dari 1, yang artinya ada pengulangan

pembebanan. Hal ini antara lain untuk

menghindari timbulnya kesalahan dalam satu

kali pembebanan sehingga ada kemungkinan

terjadinya leleh pertama tidak teridentifikasi

dengan tepat.

c. Step (S)

Pencatatan data dilakukan menggunakan data

logger, namun instruksi kapan bekerjanya data

logger masih dilakukan oleh operator secara

manual. Untuk itu dibuat rencana pembebanan

yang lebih detail supaya output data logger

secara garis besar dapat mendiskripsikan

perilaku benda uji selama proses pembebanan.

Biasanya ditentukan interval tertentu sehingga

secara periodik operator dapat dengan mudah

memerintahkan data logger mencatat data.

Bila instruksi operator untuk memerintahkan

data logger bekerja ini dikumpulkan menurut

waktu secara sekuensial maka terbentuklah

seperti riwayat pembebanan.

Dengan demikian maka step adalah urutan

pembebanan yang mana 1 set data tercatat oleh

data logger.

Tabel 3 adalah jumlah siklus dan jumlah step

untuk masing-masing target defleksi.

Tabel 3. Target Defleksi, Jumlah Siklus, dan Jumlah Step

                               

POLBAN

Page 11: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

40 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN

Vol.14, No.1, Maret 2012: 31- 44

Jumlah siklus pada target defleksi maximum

teoritis sulit diprediksi karena mempunyai

derajat ketidak-pastian yang cukup tinggi.

Namun dalam uji pembebanan, kondisi

tersebut dapat dilihat di layar monitor (yang

terkait dengan data logger) dengan bentuk

kurva beban dan defleksi yang mulai menurun.

Daftar target defleksi, jumlah siklus, dan

jumlah step sebelumnya menjadi pedoman bagi

operator untuk melakukan ijin pembebanan.

Analisa dan Pembahasan

Pada puncak kolom dimana bekerja gaya

lateral ini terpasang transducer (LVDT) untuk

mengetahui perpindahan puncak kolom, baik

yang searah ataupun yang tegak lurus terhadap

gaya P. Notasi y digunakan untuk menyatakan

perpindahan puncak kolom yang searah dengan

P.

Harga P dalam satuan tonf (tf) dan

dinyatakan dalam sumbu vertikal.

Harga y dalam satuan mm dan

dinyatakan dalam sumbu horisontal.

Pengertian TD dan C sebenarnya erat

hubungannya dengan step. Namun supaya

kurva lebih mudah untuk dipahami, step tidak

dimunculkan dalam gambar. Misalnya bila

tertulis TD=12 / C=2 berarti bahwa kurva

tersebut dihasilkan dari pembebanan dengan

target defleksi 12 mm yang berlangsung pada

siklus yang ke 2.

Kurva Hubungan Gaya Lateral dengan

Defleksi

Setiap TD akan terdiri dari banyak step.

Jarak antara step yang satu dengan yang lain

tidak boleh terlalu besar supaya titik yang

dihasilkan cukup banyak sehingga kurva yang

dihasilkan lebih akurat.

Pada TD=8, ada sedikit perbedaan bentuk

kurva antara kondisi dorong dengan kondisi

tarik dimana P terbesar pada kondisi tarik

sedikit lebih besar dari kondisi dorongnya. Hal

tersebut dapat dipahami mengingat bentuk

benda uji sambungan eksterior ini tidak simetri.

Konsekuensinya, benda uji seperti ini tidak

dapat berperilaku secara persis sama antara

kondisi beban dorong dan beban

tariknya.Demikian pula yang terjadi pada

TD=12, TD=16, dan TD=20. Pada kurva

terlihat bahwa harga P masih naik. Hal ini

menunjukkan bahwa beban lelehnya belum

tercapai. Pada TD=12 nampak bahwa beban

yang bekerja sudah berada pada kisaran 50%

dari taksiran beban leleh, namun perilakunya

masih mirip dengan kondisi sebelumnya. Ini

menunjukkan bahwa kondisi benda uji masih

cukup baik dan belum terindikasi ada

kesalahan yang serius baik pada pengerjaannya

maupun alat sambung yang digunakan.

Pada TD=16 kurva masih cenderung naik.

Ini menunjukkan bahwa pada kondisi ini belum

terjadi leleh pada penampang. Dengan

demikian taksiran leleh berdasarkan defleksi

sebesar 15,87 mm, ternyata tidak terbukti.

Kemungkinan yang lain adalah taksiran leleh

berdasarkan gaya lateral, bahwa kondisi leleh

akan terjadi pada beban P=21,1 tf.Meskipun

kemiringan ujung kurva sudah lebih landai,

                               

POLBAN

Page 12: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI 41 PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN (Susilahadi)

namun kondisi leleh belum tercapai. Harga ini

masih sedikit dibawah taksiran beban leleh

sebesar P=21,1 tf.

Sedangkan pada TD=32, nampak pada

kurva bahwa sudah terjadi leleh. Ini dapat

dilihat dari bentuk kurva yang mulai landai dan

nilai gaya lateral sudah tidak naik lagi.

Pada TD=48, nampak bahwa gaya lateral

pada interval tertentu nilai menurun, kemudian

naik kembali. Ini karena local buckling terjadi

pada sisi atas balok.

Dari TD=48 / C=1 dan TD=64 / C=1

dapat dilihat bahwa makin besar perbedaan

perilaku kurva antara kondisi beban dorong

(kanan) dan kondisi beban tarik (kiri). Ini

mengindikasikan bahwa respons balok ketika

menerima beban tidak lagi sama antara beban

dorong dan beban tarik.

Pada TD=96 makin terlihat bahwa kurva

semakin menunjukkan perilaku penampang

yang tidak sama antara kondisi beban dorong

dan beban tarik. Perilaku menurunnya nilai

gaya lateral, seperti yang ditunjukkan pada

beberapa TD sebelumnya, sebenarnya masih

ada. Hanya saja, pada TD=96 ini penurunannya

tidak begitu kelihatan karena rentang defleksi

lebih besar.

Pada kondisi TD=maximum (Gambar 10),

dalam kondisi beban dorong terlihat bahwa

simpangan yang terjadi mencapai nilai tertinggi

pada 130,38 mm. Beban lateral tertinggi pada

kondisi ini adalah sebesar 22,21 tf, pada saat

defleksi yang terjadi sebesar 108,18 mm.

Karena gaya beban lateral sudah cenderung

turun, maka pada step 1333 ini uji pembebanan

dihentikan.

Menentukan Kondisi Leleh Pertama

Garis A dan garis B (Gambar 11) masing-

masing mewakili kecenderungan dari 2

himpunan data yang berbeda.Garis A mewakili

daerah kanan yang lebih landai, dan garis B

mewakili daerah kiri yang cenderung naik

secara tajam.

Gambar 10. Hubungan Gaya Lateral dengan Defleksi untuk TD=Maximum

                               

POLBAN

Page 13: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

42 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN

Vol.14, No.1, Maret 2012: 31- 44

Gambar 11. Penentuan Kondisi Leleh Pertama

Tabel 4. Perhitungan Momen Leleh Balok Berdasarkan Reaksi Pendel

Berdasarkan pertemuan dua garis A dan B,

kondisi leleh pertama terjadi pada :

harga beban lateral, Py = 20 tf

defleksi puncak kolom, y = 22 mm

Nilai Py=20 tf ini teoritis akan terkait dengan

nilai kapasitas momen balok komposit hasil

dari analisa fiber model dimana

Mb=My=39,5543 tf.m.

                               

POLBAN

Page 14: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI 43 PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN (Susilahadi)

Menentukan Momen Leleh Balok

Berdasarkan Reaksi Pendel

Dengan diketahui harga V maka momen

pada balok tempat terjadinya leleh pertama

dapat dihitung dengan korelasi: M = V. d

Adapun d adalah jarak yang diukur dari

garis kerja V ke titik terjadinya leleh

tersebut.Untuk penyederhanaan maka pengaruh

kemiringan posisi pendel selama uji

pembebanan diabaikan.

Maka dari itu harga d dapat dianggap

konstan, sehingga d = (2000-250-300) mm =

1450 mm = 1,45 m

Perhitungan nilai M dilakukan dengan

mengambil beberapa kondisi ekstrim dimana

beban lateral mencapai nilai tertinggi setelah

kondisi leleh.Dari analisa fiber model

sebelumnya, diperoleh harga momen leleh

pada balok sebesar MB = 39,5543 tf.m.

Kesimpulan

Setelah pengujian pembebanan dan

analisa data selesai dilakukan, beberapa hal

yang dapat disimpulkan adalah :

1. Fiber model cukup baik untuk estimasi

kapasitas momen dari penampang

komposit.

Hal ini didasarkan pada hasil perhitungan

kapasitas penampang momen balok

dimana Mb2=39,5543 tf.m (menggunakan

fiber model) dan Mb3=37,0258 tf.m

(menggunakan reaksi pendel hasil uji

beban). Ternyata pada kedua hasil hitungan

tersebut hanya terdapat perbedaan sebesar

sebesar 6,82 %

2. Keruntuhan struktur adalah keruntuhan

bending pada balok seperti yang

direncanakan

Hal ini didasarkan pada :

Keruntuhan terjadi pada balok, bukan

pada kolom. Hal ini membuktikan

bahwa kriteria kolom kuat balok lemah

terpenuhi

Terjadi local buckling pada balok,

namun local buckling tersebut bukan

merupakan penyebab keruntuhan

struktur. Keruntuhan ditandai dengan

sobeknya pelat baja pada tepi balok,

bukan menekuknya pelat baja akibat

gaya tekan.

3. Slip yang sangat kecil sehingga dapat

diabaikan, meski tanpa shear connector.

Hal ini didasarkan pada fakta bahwa

pinching effect sama sekali tidak dominan,

dan selisih perhitungan momen hanya

6,82% kendatipun dengan mengabaikan

effek slip.

4. Kondisi leleh pertama terjadi pada defleksi

y=22mm atau pada gaya lateral P=20 tf.

Daftar Pustaka

Badan Standardisasi Nasional BSN, “SNI 03-

1729-2002 Tata cara perencanaan struktur baja

untuk bangunan gedung”, Pusat Litbang

Teknologi Pemukiman, 2002.

Beedle, Lynn S, “Plastic design of steel

frames”, USA. John Wiley & Son Inc, 1958.

Boresi, Arthur P & Schmidt, Richard J,

“Advanced Mechanics of materials (Sixth

Edition)”, USA. John Wiley & Son Inc, 2003.

                               

POLBAN

Page 15: VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA …

44 VALIDASI PENENTUAN BEBAN LELEH PERTAMA DARI KURVA HUBUNGAN GAYA VS DEFLEKSI PADA PENGUJIAN PEMBEBANAN

Vol.14, No.1, Maret 2012: 31- 44

Englekirk, Robert), “Steel structures-

controlling behavior through design”, Canada,

John Wiley & Son Inc, 1994.

-, “Notes on ACI318-77 (3rd ed.)”, USA.

Portland Cement Association, 1980.

Oehlers, Deric J & Bradford, Mark A,

“Elementary behaviour of composite steel and

concrete structural members”,Woburn.

Butterwoth Heinemann, 1999.

Susilahadi, “Perilaku non-Linier penampang

komposit baja dan beton pada sambungan

eksterior”, Tesis, 2010.

                               

POLBAN