BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Hal yang umum terjadi dalam pelaksanaan di lapangan, bahwa kondisi beban balok struktur baja tidak selalu persis bekerja pada pusat geser. Apabila diteliti khususnya dalam konsep stabilitas struktur, sangat berbeda efek lateral buckling jika posisi beban yang bekerja, tidak di pusat geser balok dengan tepat di pusat geser. Maka dengan penelitian ini perlu dilakukan suatu langkah pengujian untuk penomena di atas, dan memperbandingkan hasil yang dicapai dengan hasil berdasarkan teoritis. Harapan dari penelitian ini kita memperoleh manfaat pengetahuan dalam perencanaan yang lebih akurat dan beralasan, serta dapat kita bayangkan suatu alternatip pengkondisian beban yang lebih tepat pada rencana yang dilakukan, dapat dilihat contoh perbedaan posisi beban tersebut pada Gambar 1.1.
(A) = Beban di bagian atas profil dan( B) = Beban di bagian bawah profil
xviii
(u+β.h/2) (h) (u) (u β.h/2) β P (h) (h) β β (u+β.h/2) (u) (u β.h/2) (u+β.h/2) (u) (u β.h/2) P P P P P
Gambar 1.1. Beban mesin katrol pada balok I
Fenomena yang akan diteliti di dalam tulisan ini adalah menyangkut hal kestabilan yang berbeda akibat posisi beban yang berbeda, dengan posisi kontak beban pada struktur balok di atas, di pusat geser dan di bawah balok tersebut Gambar 1.2.
Gambar 1.2. Lateral buckling dengan putaran sudut profil I dan posisi kontak beban berbeda.
Penelitian di laboratorium meninjau suatu balok kantilever yang menggunakan profil strip beam dan I beam dengan luas tampang yang berbeda beda, tetapi tinggi yang sama, dengan perletakan balok jepit bebas. Pada struktur balok yang menggunakan strip beam, merupakan balok dinding tipis tampang terbuka. Ketika terjadi aksi beban sampai kondisi beban kritis, besaran beban ini menjadi daya tahan struktur tersebut terhadap lateral buckling yang hanya dipikul oleh web (badan), dan besarnya sangat rendah dibanding arah sumbu kuatnya (sb-x). Pembuatan sayap (flens) akan menyebabkan peningkatan konstanta warping (Iw), sehingga beban yang dapat dipikul oleh balok terhadap lateral buckling menjadi bertambah, dan daya tahan balok terhadap pembebanan mengalami peningkatan. Hal ini dapat membuktikan bahwa kondisi awal tampang tanpa
(A) =Beban di atas balok, (B)=Beban di pusat geser balok dan (C)=Beban di bawah balok
(B)
(A) (C)
1 2
sayap dan seterusnya, penambahan sayap yang semakin besar akan semakin besar pula pertambahan kekuatan lateral buckling balok tersebut, demikian juga sejajar dengan hal ini tentang beban yang diposisikan di atas, di pusat geser atau di bawah balok akan mengalami perbedaan yang signifikan sebanding dengan parameter Inersia warping yang semakin besar akan memperbesar perbedaan besar beban yang dapat ditahan balok tersebut pada posisi beban di atas dan di bawah. Apabila beban di atas balok akan ada pertambahan momen sebesar Pcr.½.β.h yang memperlemah balok tersebut.dan sebaliknya apabila posisi beban ada di bawah balok akan diperkuat sebesar Pcr.½.β.h dan pengurangan/pertambahan ini akan tergantung pada faktor Iω (konstanta warping). Secara praktis melalui uji eksperimental akan dapat dilihat sejauh mana penomena Iω
1.2. Permasalahan
memberikan kontribusi terhadap perbedaan besar kekuatan balok dengan beban di atas , di pusat geser atau di bawah balok , melalui penomena tekuk lateral ( lateral buckling penomenon).
Untuk mencapai kemudahan dalam penelitian penomena ini, maka dipilihlah balok kantilever sebagai struktur pengujian. Komponen struktur konstruksi yang terbuat dari profil profil baja biasanya terdiri dari penampang penampang berdinding tipis, ada yang berdinding tipis terbuka atau berdinding tipis tertutup. Untuk penelitian ini akan dilakukan pada balok bertampang I double simetris, dan menguji hal yang mungkin terjadi perbedaan pada kestabilan, apabila lebar sayap balok I berbeda beda daya dukungnya juga berbeda terhadap bahaya lateral buckling, boleh saja sebagai benzmark penelitian dengan balok I tanpa sayap dan secara bertahap menambah lebar sayap, seperti 3
apa akibat perbedaan tersebut mempengaruhi kekuatan terhadap terhadap lateral buckling tersebut. Dengan keterbatasan bahan dan syarat teoritis, maka perlu ditetapkan suatu pembatasan dengan asumsi serta keterbatasan berbagai hal, maka dalam penelitian ini ditentukan beberapa pembatasan masalah yaitu :
1. Beban yang bekerja adalah beban vertikal terpusat pada ujung balok ,tepat pada sumbu memanjang balok.
2. Balok adalah profil plat berdinding tipis terbuka (t / h < 0.1).
3. Tegangan terjadi bersifat linier elastis sehingga berlaku hukum Hooke.
4. Tegangan tegangan residu yang terjadi jika ada pada saat perakitan balok diabaikan.
5. Balok uji adalah 3 jenis penampang dengan tinggi yang sama dengan tampang strip dan tampang I juga berdinding tipis yang symetris dua arah, dan dirakit secara manual (tampang tipis terbuka).
6. Analisa yang dilakukan dengan prinsip prinsip tekuk lateral elastis. 7. Tidak terjadi perobahan bentuk penampang (tekuk distorsi).
8. Balok adalah profil berpenampang double simetris.
9. Beban hanya beban vertikal (gravitasi) dan berat sendiri diabaikan, karena eksperimen ini untuk membuktikan penomena.
10. Efek geser diabaikan.
Balok baja kantilever, dengan beban vertikal terpusat tertentu akan mengalami deformasi vertikal apabila penambahan beban terus berlanjut, di samping deformasi vertikal itu juga akan terjadi deformasi ke arah lateral yang disebut terjadi tekuk lateral
(lateral buckling). Namun penomena tekuk lateral itu akan berbeda jika peletakan beban tepat di sisi atas, di pusat geser dan di sisi bawah penampang dan menghasilkan besar kekuatan lateral buckling yang berbeda pula. Maka kondisi tersebut di atas perlu dibuktikan agar di waspada i bahwa kondisi posisi beban itu akan menentukan pada puncak pencapaian kerusakan/keruntuhan pada struktur apabila mengalami pembebanan yang berlebihan. Apabila beban tersebut bekerja pada sisi atas profil sejarak ½ h dari pusat geser akan lebih bahaya dari pada beban bekerja langsung di pusat geser karena terjadinya pertambahan torsi sebesar Pβ½h, yang akan menambah besar perputaran penampang (twisting) pada arah lateral, serta akan mengurangi ketahanan tekuk terhadap lateral. Penelitian ini akan berkonsentrasi pada pemberian beban P yang menentukan sampai mencapai kegagalan elastis struktur balok kantilever terhadap lateral buckling yang direncanakan, dengan beban diposisikan di atas, di titik pusat dan di bawah profil balok dan menggunakan profil I dengan Ix >> Iy. Variasi pengujian akan dilakukan agar terlihat seberapa jauh penomena perbedaan posisi kontak beban mempengaruhi besar beban yang dapat ditanggulangi satu balok setelah pembebanan berdasarkan kondisi elastis.
1.3. Landasan teori
Landasan teori dalam kelebihan dan kekurangannya sering berbeda beda pencapaian suatu hasil yang lebih akurat, maka untuk penelitian ini dipilih dari antara berbagai model dipakai teori model energi.
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini mengamati efek fenomena lateral buckling pada balok I dengan beban gravitasi murni, menjadi landasan pengetahuan dasar dalam perencanaan struktur baja apabila beban bekerja tidak di pusat geser dan lebih luas pada berbagai kemungkinan beban yang lebih kompleks pada struktur baja. Pengamatan beban kritis yang mengalami bahaya lateral buckling pada balok kantilever sederhana ini dibagi dalam tiga posisi peletakan beban antara lain pertama posisi di atas balok, kedua di pusat geser dan ketiga di bawah balok. Balok dibebani dengan pembebanan vertikal terpusat dan tumpuan jepit bebas, sehingga dilakukan pengujian serta pengkajian terhadap minimum 3 buah benda uji yang sama. Pengamatan perilaku balok dicermati pada saat kumulasi beban telah mendekati besaran beban kritis secara teoritis, dan mendata nilai yang diperoleh dari hasil pengujian. Selanjutnya dapat diambil beberapa kesimpulan berdasarkan analisa lateral buckling pada balok baja tersebut dan mengkaji fenomena-fenomena yang terjadi saat penelitian.
1.5. Manfaat penelitian
Secara praktis prinsip dalam pembangunan struktur baja, pada perencanaan yang akurat ataupun praktis, penelitian ini dapat memberi gambaran kestabilan yang maksimal pada satu balok baja yang akan menerima beban, sehingga beban tersebut di mana baiknya diletakkan / dikonstruksikan agar dapat dicapai kekuatan arah lateral yang lebih efektif dan menguntungkan, dan menjadi prinsip praktis bagi ilmu dan pengetahuan sifat sifat struktur baja.
