BAB III METODOLOGI
3.1 Umum
Dalam penelitian ini ada dua metode yang digunakan untuk mendapatkan hasil penelitian yang baik dan sesuai dengan tujuan. Maka penelitian yang dilakukan harus
sesuai dengan langkah – langkah dan prosedur yang sesuai. Dua metode yang digunakan adalah dengan metode pendekatan numerik, yaitu menggunakan bantuan
program numerik dan kemudian di lakukan validasi dengan metode eksperimental.
3.2 Analisa Numerik
Dalam metode ini akan dianalisa bagaimana perilaku elemen beton dari struktur sambungan kolom balok yang disatukan oleh penghubung geser besi beton. Suatu
sambungan balok kolom disatukan oleh penghubung geser besi beton dan diberi beban secara bertahap. Dari pembebanan tersebut, kegagalan yang diharapkan dari
sambungan tersebut adalah bukan pada penghubung geser besi betonnya, akan tetapi diharapkan kegagalan terjadi pada beton.
Dalam perencanaan angkur, ada beberapa pedoman teknis yang diikuti, diantaranya dari ACI dan ETAG. Dimana untuk perencanaan jarak angkur, baik ke
beton, ke plat sambungan maupun jarak antar angkur sudah diatur dalam pedoman teknis. Namun dalam penelitian ini, syarat jarak tersebut diubah, dan akan dilihat
pengaruhnya terhadap balok beton. Untuk pengkajian penelitian, perlu dilakukan pendekatan melalui metode
elemen hingga finite element method dengan batuan program numerik. Elemen –
31
Universitas Sumatera Utara
elemen yang terdiri dari beton, baja dan angkur besi beton akan dimodelkan sebagai elemen solid. Dimana jarak angkur divariasikan antara ketiga benda uji. Setelah
pemodelan selesai, maka akan diberi beban statik monotonik yang akan menghasilkan output
berupa beban vs deformasi.
3.3 Analisa Eksperimental
Setelah kajian secara numerik dilakukan, maka selanjutnya hasil dari kajian numerik akan divalidasi melalui kajian eksperimental. Pengujian dilakukan terhdap
tiga buah benda uji. Pembuatan benda uji dan pengaturan peralatan disesuaikan dengan keterbatasan – keterbatasan yang ada di Laboratorium Beton Pasca Sarjana Teknik
Sipil USU. Tahapan kajian secara eksperimental dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram alur penelitian
PERANCANGAN BENDA UJI •
Dimensi balok beton dan baja •
Disain angkur pada beton dan baja
PERSIAPAN BAHAN PERALATAN
PENGUJIAN GESER METODE PUSH OUT TEST ANALISIS HASIL DAN PENGOLAHAN DATA
KESIMPULAN DAN SARAN PEMBUATAN BENDA UJI
Universitas Sumatera Utara
3.3.1 Persiapan Benda Uji
Beberapa bahan yang harus dipersiapkan diantaranya: 1. Balok kubus K-300 dengan ukuran panjang 200 mm, lebar 300 mm dan
tinggi 400 mm sebanyak enam buah. 2. Baja H-Beam 200×200×12×8 mm tiga buah dengan panjang bervariasi.
3. Besi beton ulir D8 dengan panjang 132 mm sebanyak 72 buah.
3.3.2 Persiapan Peralatan
Peralatan yang nantinya akan digunakan dalam pengujian adalah:
1.
Hydraulic Jack , dengan spesifikasi pembebanan mencapai 20000 kg. Alat
ini berfungsi memberikan beban pada benda uji mendorong benda uji sesuai dengan kebutuhan pengujian. Alat ini akan memberikan pembebanan
terhadap benda uji sampai benda uji hancur failure.
2.
Frame baja, digunakan untuk meletakkan benda uji ketika dibebani.
3.
Dial Gauge dengan ketelitian 0.01 mm berfungsi untuk mengukur
deformasi.
4.
Track stang , digunakan untuk mengunci benda uji agar ketika dibebani
hanya timbul beban geser pada benda uji.
3.3.3 Tahap – Tahap Kajian Eksperimental
Dalam kajian eksperimental ada beberapa tahap yang harus dilakukan mulai dari perencanaan benda uji sampai dengan ketika pengujian.
Universitas Sumatera Utara
3.3.3.1 Uji Tarik Angkur
Pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan data material dari angkur besi beton dalam bentuk kurva tegangan-regangan stress strain curve. Adapun parameter
yang didapat antara lain : tegangan leleh fy, tegangan ultimitfu, regangan leleh ε
y
, dan modulus elatisitas baja E.
3.3.3.2 Perencanaan Jarak Angkur Pada Beton
Jarak besi beton sebagai shear connector pada beton yang direncanakan diadopsi dari jarak baut angkur dari Peraturan ETAG 001 Edition 1997; Guideline for
European Techinal Approval of Metal Anchors for Use in Concrete; Annex C: Design Methods for Anchorages, 2010.
Karena dalam pembuatan benda uji digunakan pemasangan besi beton dengan rangkaian paralel maka kelompok angkur didisain seperti pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Kelompok baut angkur pada rangkaian paralel Tebal plat beton yang digunakan adalah 120 mm, maka :
h 1.5 c
1
200 mm 1.5 c
1
c
1
130 mm s
2
3 c
1
s
2
3 130 mm s
2
390 mm c
2
1.5 c
1
c
2
1.5 130 mm c
2
205 mm
Universitas Sumatera Utara
3.3.3.3 Perencanaan Jarak Baut Pada Plat Sayap
Jarak lainnya yang perlu direncanakan adalah jarak angkur ke plat sayap,
seperti pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Jarak angkur ke plat baja pada penghubung geser komposit
Syarat jarak baut: 2.5d
≤ s2 ≤ 7d Dimana d= 8 mm, maka: 20 mm
≤ s2 ≤ 56 mm Jarak baut yang diambil bervariasi, yaitu 5d, 8d dan 12d. Untuk Sampel 1
diambil jarak antar baut yang memenuhi persyaratan jarak, yaitu 5d = 40 mm. Syarat jarak tepi:
1.5d ≤ c
1
12tp Dimana tp = 10 mm, d = 8 mm, maka:
12 mm ≤ c
1
120 mm Diambil nilai c
1
sebesar 60 mm.
3.3.3.4 Perencanaan Angkur Pada Beton
Pada pemasangan besi beton nantinya, akan digunakan chemical anchor sebagai bahan aditif, untuk merekatkan antara besi beton dengan slab betonnya. Dalam
penelitian ini, penulis menggunakan perekat produk dari DIA-KRESS yang sudah
Universitas Sumatera Utara
bersertifikasi. Untuk produk DIA-KRESS sendiri mempunyai aturan persyaratan dalam perencanaan dengan menggunakan besi beton rebar. Adapun persyaratan-
persyaratan tersebut mengacu pada Peraturan ETAG 001 Edition 1997; Guideline for European Techinal Approval of Metal Anchors for Use in Concrete, Annex C: Design
Methods for Anchorages, 2010. Adapun pengaturan detail besi beton terdapat pada
Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Data detail pengaturan pemasangan besi beton rebar Rebar Size
T10
Drill Hole Diameter mm, d 13
Basic Depth mm, h
ef
90 Min. Base Material Thickness mm, h
min
120 Min. Anchor Spacing mm, S
min
= 0,5 h
ef
45 Characteristic Anchor Spacing mm, Scr =
2h
ef
180
Min. Edge Distance mm, C
min
=S
min
45 Characteristic Edge Distance mm, C
cr
= 0.5 S
cr
90
Sumber : DIA-KRESS
Dari kedua sumber peraturan, maka diambil: 1. Jarak antar baut
: 60 mm
2. Jarak dari pinggir beton ke as angkur :
110 mm
Universitas Sumatera Utara
Kapasitas geser dan tarik untuk satu baut dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel 3.2 Kapasitas gaya geser untuk satu baut
Characteristic Resistance F
RK
[KN] : Concrete = C2025
Bar Size T10 T13 T16
T20 T25
T32 T40
Tensile N
Rk,p
[KN] 41.0 65.1 88.0 149.5 230.9 362.0 603.3
Shear V
Rk,s
[KN] G460 0.5 As f
rk
20.8 35.1 53.2 83.1
129.9 212.8 332.4 Shear V
Rk,s
[KN] G500 0.5 As f
rk
21.6 36.5 55.3 86.4
135.0 221.2 345.6 h
ef
mm 90
110 125
170 210
300 400
Design Resistance F
Rd
[KN] : Concrete = C2025
Bar Size T10 T13 T16
T20 T25
T32 T40
Tensile N
Rd,p
[KN] N
Rk,p
γ
MC
22.8 36.2 48.9 83.1
128.3 201.1 335.2 Shear V
Rd,p
[KN] G460 N
Rk,s
γ
MS
16.6 28.0 42.6 66.5
103.9 170.2 265.9 Shear V
Rd,s
[KN] G500 N
Rk,s
γ
MS
17.3 29.2 44.2 69.1
108.0 176.9 276.5 h
ef
mm 90
110 125
170 210
300 400
Recommended Load F
REC
[KN] : Concrete = C2025
Bar Size T10 T13 T16
T20 T25
T32 T40
Tensile N
Rec
[KN] N
Rd,p
γ
F
16.3 25.9 34.9 59.4
91.6 143.6 239.4
Shear V
Rec
[KN] G460 N
Rd,s
γ
F
11.9 20.0 30.4 47.5
74.2 121.6 190.0
Shear V
Rec
[KN] G500 N
Rd,s
γ
MS
12.3 20.9 31.6 49.4
77.1 126.4 197.5
h
ef
mm 90
110 125
170 210
300 400
Sumber : DIA-KRESS 3.3.3.5
Perencanaan Tegangan Untuk Tiap Elemen Benda Uji
Pada masing-masing elemen benda uji akan timbul tegangan yang diakibatkan oleh pembebanan yang diberikan. Tegangan yang timbul yaitu:
1. Tegangan desak pada pelat.
n t
d P
plat
. .
2
3.1 2. Tegangan desak pada beton.
n h
d P
ef beton
. .
3.2
Universitas Sumatera Utara
3. Tegangan geser pada baut.
n d
P
baut
. 4
1
2
3.3
Keterangan : P
= beban Ton. D
= diameter baut besi beton mm. t
2
= tebal flange profil baja. h
ef
= kedalaman baut mm. n
= jumlah baut.
3.4 Standar Pembebanan Dalam Pengujian Eksperimental
Standar pembebanan yang dilakukan dalam pengujian ini berdasarkan pada peraturan Eurocode 4, EN 1994-1-1: Design of Composite Steel and Concrete
Structure – Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings, 2004 dan Standar
Australia AS 2327 Part 1, 1980.
3.5 Peralatan yang digunakan dalam pengujian