STUDI EKSPERIMENTAL MOMEN BATAS PADA PELAT BERUSUK AKIBAT PEMBEBANAN MERATA

STUDI EKSPERIMENTAL MOMEN BATAS PADA PELAT BERUSUK AKIBAT PEMBEBANAN MERATA Siti Nurlina, Edhi Wahyuni, Ming Narto Wijaya Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya Brawijaya Malang Jl. MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia E-mail : [email protected] ABSTRAK Pelat merupakan salah satu jenis struktur yang sering digunakan dalam dunia konstruksi. Banyak bangunan yang menggunakan pelat dengan berbagai variasi, salah satunya adalah adanya rusuk dengan dimensi dan jarak tertentu pada pelat tersebut. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui dan membandingkan momen, lendutan pada pelat berusuk dengan pelat datar. Analisa plat dilakukan dengan menggunakan metode elastis pada plat berusuk. Untuk eksperimental, pelat yang dibuat adalah tiga buah pelat dengan variasi rusuk 10x10 cm dengan jarak antar rusuk 40 cm dan satu buah pelat berusuk. Pembebanan dilakukan dengan pemberian beban merata pada masing-masing pelat. Secara eksperimental, lendutan pelat datar lebih besar jika dibandingkan dengan pelat berusuk untuk titik yang sama pada tengah bentang pelat. Dari hasil perhitungan analisis nilai momen dan lendutan pada pelat datar lebih besar dibanding pelat berusuk pada tengah bentang pelat. Adanya rusuk pelat menjadi kaku dan distribusi momen merata dan lendutan yang terjadi juga lebih kecil. Kata kunci : lendutan, momen, pelat, rusuk

PENDAHULUAN Perkembangan dunia konstruksi sangat pesat, umumnya penggunaan pelat pada suatu gedung bertingkat masih sering dijumpai baik sebagai atap maupun lantai. Umumnya bahan yang digunakan untuk pelat yaitu beton bertulang. Hampir semua gedung bertingkat menggunakan material beton bertulang sebagai pelat. Dengan demikian perkembangan berbagai jenis pelat sangat dibutuhkan. Pelat merupakan suatu struktur yang terbuat dari material monolit yang mempunyai tinggi atau tebal yang kecil jika dibandingkan dengan dimensi-dimensi lainnya. Salah satu jenis pelat yang mungkin jarang ditemui yaitu pelat dengan struktur grid atau pelat berusuk. Namun untuk pelat berusuk memiliki kelebihan yaitu untuk bentang yang cukup besar tidak perlu penyangga di tengahnya. Pelat berusuk umumnya terdiri dari kombinasi monolit sejumlah rusuk dengan jarak beraturan dan pelat atas

yang membentang dalam satu arah atau dua arah yang orthogonal. Kapasitas momen dalam suatu perencanan pelat beton bertulang sangat penting sekali dalam penentuan dimensi dan penulangan dari pelat itu sendiri sebagai akibat dari beban yang bekerja. Untuk itu dengan melihat adanya variasi dari pelat, dalam hal ini yaitu pelat berusuk atau pelat grid yang mempunyai kelebihan seperti yang telah dijelaskan diatas, maka dirasa perlu untuk melakukan penelitian dengan perilaku kondisi pembebanan merata pada pelat untuk mengetahui bagaimana momen batas dan lendutan, pada kondisi beban kerja yang dihasilkan oleh pelat berusuk. Hal ini diperlukan untuk memperkaya pengetahuan terutama dalam kaitannya dengan masalah kegunaan atau kelayanan suatu struktur. TUJUAN Penelitian ini bertujuan mengetahui dan membandingkan momen, lendutan pada pelat berusuk dengan pelat datar.

JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No.3 – 2010 ISSN 1978 – 5658

142

TINJAUAN PUSTAKA Pelat Berusuk Pelat berusuk terdiri dari kombinasi monolit sejumlah rusuk dengan jarak beraturan dan pelat atas yang membentang dalam satu arah atau dua arah yang orthogonal. Rusuk pada pelat mempunyai lebar minimum 100 mm dan mempunyai tinggi tidak lebih dari 3,5 kali lebar minimumnya. Jarak bersih antar rusuk tidak boleh melebihi 750 mm. Yang menarik dari sistem pelat berusuk, semua elemen berpartisipasi dalam memikul beban dengan memberikan kombinasi kekuatan lentur dan kekuatan torsinya. Apabila balok rusuk terletak sederhana dan tidak saling berhubungan secara kaku, rotasi lentur satu elemen struktur tidak dapat menimbulkan torsi pada elemen struktur lainnya. Sebagai akibatnya, tidak ada penambahan kekuatan menyeluruh yang dapat diberikan dengan aksi torsi. Jadi defleksi pada struktur pelat berusuk yang terhubung secara kaku akan lebih kecil dibandingkan dengan pada pelat yang terhubung secara sederhana. METODE Prosedur Penelitian 1. Benda uji pelat berusuk dan pelat datar seperti pada Tabel 1, diberi beban pada tahap beben kerja. 2. Pemberian beban dilakukan dengan media tranfer berupa pelat baja dan pasir, dapat dilihat pada Gambar 1. 3. Penempatan dial gauge sebagai titik yang akan diamati ditunjukan pada Gambar 2. 4. Setelah pelat berusuk dan pelat datar diberi beban, hasil lendutan pada dial gauge dan setiap penambahan beban dicatat. 5. Dibandingkan lendutan hasil eksperimen dan teoritis serta momen teoritis untuk pelat datar dan pelat berusuk. 6. Secara umum, proses penelitian dapat dilihat pada diagram alir (Gambar 3)

Tabel 1. Benda Uji Pelat Benda Uji

Jumlah Benda Uji

Dimensi Pelat 120x120 cm, jarak antar rusuk 40 cm 120x120 cm

Pelat Berusuk 10x10 cm Pelat Datar

3 buah 1 buah

Perilaku pemberian beban untuk pelat berusuk dan pelat datar adalah sama.

pelat baja lap. pasir

1 5 5 10

12

10 120

balok rusuk

10

Gambar 1. Skema Pembebanan 0.4

0.4

0.4

0.4 5 3

1 2

4

0.4

0.4

Gambar 2. Penempatan dial gauge Metode Analisis Adapun anggapan-anggapan yang dipergunakan untuk menganalisa sistem pelat grid atau pelat berusuk adalah : - Pelat berusuk ditumpu secara sederhana pada keempat tepinya - Balok tepi merupakan suatu tumpuan menerus - Momen lentur, gaya lintang dan momen puntir yang terjadi pada setiap titik perpotongan rusuk-rusuknya bekerja dalam dua arah yaitu arah x dan arah y.


143

Mulai Percobaan awal, karakteristik bahan

Uji tarik baja

Mix Desain

Benda Uji (15 buah) Silinder 15x30cm

Kuat Tarik baja (fy)

Uji kuat Tekan (f’c)

Pelat Berusuk & Pelat datar Uji Pembebanan merata Dengan media pasir, pelat baja

Ekperimental

Analisis

Pengamatan Lendutan dengan Dial Gauge

Lendutan analisis

Momen

Membandingkan Lendutan Eksperimental & Analisis Membandingkan Lendutan & Momen Batas Pelat Datar dan Pelat Berusuk

Kesimpulan

Selesai

Gambar 3. Diagram Alir Penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN Lendutan Pelat Berusuk dan Pelat Datar Hasil Eksperimen Dari hasil pengujian pelat berusuk dan pelat datar pada titik tengah bentang didapat nilai lendutan untuk pelat berusuk I = 11,196 mm dan pelat datar =17,970 mm ; untuk pelat berusuk I = 11,196 mm

dan pelat datar =17,970 mm dan untuk pelat berusuk III = 11,706 mm dan pelat datar = 4,410 mm. Sedangkan untuk masing-masing titik dan pelat digambarkan pada Gambar 4 sampai dengan Gambar 7 berikut.


144

Grafik Beban-Lendutan Pada Pelat Datar

Grafik Hubungan Beban Lendutan Pada Pelat 1 10000

14000

9000 12000

8000 7000

10000

5000

.

Beban (kg)

Beban (kg)

6000 Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik 5 Poly. (Titik 1) Poly. (Titik 2) Poly. (Titik 3) Poly. (Titik 4) Poly. (Titik 5)

4000 3000 2000 1000

8000 titik 1 Poly. ( titik 1) 6000

4000

2000

0 0

1

2

3

4

5

6 7 Lendutan (mm)

8

9

10

11

12 0 0

5

10

15

20

25

30

Lendutan (mm)

Gambar 4. Hubungan Beban dan Lendutan pada Pelat I

Gambar 7. Hubungan Beban dan Lendutan pada Pelat Datar

Grafik Hubungan Beban Lendutan Pelat II 9000

8000

7000

Beban (kg)

6000

5000

4000 Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik 5 Poly. (Titik 1) Poly. (Titik 2) Poly. (Titik 3) Poly. (Titik 4) Poly. (Titik 5)

3000

2000

1000

0 0

1

2

3

4

5

6

7

Lendutan (mm)

Gambar 5. Hubungan Beban dan Lendutan pada Pelat II Grafik Hubungan Beban - Lendutan Pada Pelat III

4000 3500

2500 2000 Titik 1 titik 2 Titik 3 Titik 4 Poly. (Titik 1) Poly. (titik 2) Poly. (Titik 3) Poly. (Titik 4)

1500 1000 500

Grafik Beban-Lendutan Rata-rata Titik 1

0

10000

0

1

2

3

4

5 6 7 Lendutan (mm)

8

9

10

11

0.4

0.4

0.4

12 9000

0.4

Gambar 6. Hubungan Beban dan Lendutan pada Pelat III

8000 7000

5

y = -2E+12x2 + 5E+08x - 59.949 R2 = 0.9997

3

1 2

4

0.4

6000 Beban (kg)

Beban (kg/m2)

3000

Lendutan dan Momen Pelat Berusuk dan Pelat Datar Hasil Analisis Dari hasil perhitungan analisis lendutan dan momen untuk pelat berusuk I, II, dan III, pada titik 1, titik 2, titik 3, di masingmasing pelat mempunyai nilai lendutan dan momen lebih kecil bila dibandingkan dengan nilai momen pada titik 4 dan titik 5 atau dapat dikatakan bahwa nilai momen pada titik yang berada pada pelat lebih kecil dibandingkan dengan titik yang berada pada balok rusuk. Sedangkan nilai momen pada titik 5 (persilangan rusuk) lebih besar jika dibandingkan dengan titik 4 (balok rusuk). Hubungan beban dan lendutan pelat berusuk pada setiap titik digambarkan pada Gambar 8 sampai dengan Gambar 13.

0.4

5000 4000

Lendutan Analisa Poly. (Lendutan Analisa)

3000 2000 1000 0 0.00E+00

5.00E-06

1.00E-05

1.50E-05

2.00E-05

2.50E-05

Lendutan (mm)

Gambar 8. Hubungan Beban dan Lendutan Pelat Berusuk rata-rata pada Titik 1 JURNAL REKAYASA SIPIL / Volume 4, No.3 – 2010 ISSN 1978 – 5658

145


Grafik Beban-Lendutan Rata-rata Titik 5 0.4

0.4

0.4

10000 9000

9000

0.4

0.4 5

5

8000

1

3

8000 2

3

0.4

4

7000

1 2

4

0.4

7000 0.4

6000

0.4

6000 Beban (kg)

Beban (kg)

0.4

y = -22135x2 + 50235x - 53.657 R2 = 0.9998

2

y = -2E+12x + 5E+08x - 59.949 2 R = 0.9997

0.4

0.4

10000

5000 4000


5000


4000

3000 3000

2000

2000

1000 0 0.00E+00

1000

5.00E-06

1.00E-05

1.50E-05

2.00E-05

2.50E-05

Lendutan (mm) 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Lendutan (mm)

Gambar 9. Hubungan Beban dan Lendutan Pelat Berusuk rata-rata pada Titik 2



Grafik Beban-Lendutan Titik 1

10000

9000

0.4

0.4

0.4

y = -6E+12x2 + 9E+08x - 59.949 R2 = 0.9997

12000

y = -4E-11x2 + 4795.1x - 2E-11 R2 = 1

0.4 5

8000 1

3

2

7000

4

10000

0.4

0.4

8000 5000

Beban (kg)

Beban (kg)

6000

4000


3000

Analisa Plat Datar Poly. ( Analisa Plat Datar )

6000

2000

4000 1000

0 0

0.000002

0.000004

0.000006

0.000008

0.00001

2000

0.000012

Lendutan (mm)


0 0

0.4 5

8000

1 2

4

0.4

7000 0.4

Beban (kg)

6000

5000

Lendutan Analisa

4000

Poly. (Lendutan Analisa) 3000

2000

1000

0 0

0.000005

0.00001

0.000015

0.00002

0.000025

0.00003

0.000035

2

3

0.4

0.4

y = -5E+11x2 + 3E+08x - 59.952 2 R = 0.9997 3

2


10000

9000

1 Lendutan (mm)

Grafik Beban-Lendutan Rata-rata Titik 4 0.4

1

0.00004

Lendutan (mm)


Lendutan pelat datar dan pelat berusuk hasil eksperimen dengan analisa Untuk mengetahui perbandingan antara pelat berusuk dan pelat datar, maka hasil eksperimen dan analisa dari ketiga pelat berusuk di rata-rata kemudian digambarkan dalan satu grafik yang hasilnya ditampilkan dalam Gambar 14 sampai dengan Gambar 19.


146



10000

5

5 1

3

0.4

4

2

7000

6000

0.4

5000

0.4

4

6000 Beban (kg)

2

7000

0.4

y = -24.823x2 + 1784.9x R2 = 0.8867

8000

1

3

0.4

0.4

0.4

9000

0.4

8000

Beban (kg)

10000

0.4

0.4

0.4

y = -17.243x2 + 1028.5x R2 = 0.9492

9000

4000

0.4

5000 4000

Lendutan Analisa Lendutan Eksperimental Poly. (Lendutan Eksperimental)

3000

3000

2000


2000

1000

1000

0

0 0

2

4

6

8

10

12

0

1

2

3

Lendutan (mm)

4

5

6

Lendutan (mm)

Gambar 14. Hubungan Beban dan Lendutan rata-rata pada Titik 1



Grafik Beban-Lendutan Rata-rata Titik 5 10000

12000

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

y = -117.84x2 + 2129x R2 = 0.8497

9000

0.4

0.4

10000

5

8000

5

y = -18.7x2 + 1105.7x R2 = 0.9585

1

3

2

1

3 0.4

4

2

0.4

4

7000

8000 0.4

0.4

6000

Beban (kg)

Beban (kg)

6000


4000


4000

5000

3000

2000 2000

1000 0

0 0

2

4

6

8

10

12

0

1

2

3

Lendutan (mm)

4

5

6

7

Lendutan (mm)



Grafik Beban-Lendutan Rata-rata Titik 3 10000

12000

0.4

3

3

7000

2

y = 3.1111x - 108.84x + 1594.5x 2 R = 0.9819

5

8000 1 2

4

6000

0.4

10000 0.4

5000

8000

4000 Lendutan Analisa Lendutan Eksperimental Poly. (Lendutan Eksperimental)

3000

Beban (kg)

Beban (kg)

Grafik Beban-Lendutan Pelat Datar

0.4

0.4

0.4

y = -46.354x2 + 1367.9x R2 = 0.9202

9000

Plat Datar titik 1 eksperimen Poly. (eksperimen)

6000

Poly. ( Plat Datar titik 1)

2000

4000

1000 0 0

2

4

6

8

10

12

Lendutan (mm)


2000

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Lendutan (mm)

Gambar 19. Hubungan Beban dan Lendutan rata-rata Pelat Datar Adapun hasil perhitungan analisis dan hasil eksperimen pada titik (tengah bentang) akan ditabelkan pada Tabel 2 berikut ini.


147

Tabel 2. Hasil Perhitungan Analisis dan Eksperimental pada titik (tengah bentang) Benda Uji

Beban

I II

(kg) 9240 7260

III*)

5280

Lendutan (mm) Eksperimen Analisa P.Berusuk P.Datar P.Berusuk P.Datar 11.196 17.970 0.00021 1.93 6.572 10.900 0.00016 1.51 11.706

4.410

0.00013

1.1

Momen (kgm) Analisa P.Berusuk P.Datar 0.0027 436.35 0.0024 342.84 0.0014

249.34

*) = saat ekperimen benda uji III melendut sebelum dilakukan pemberian beban akibat mutu bekisting yang kurang baik. Tabel 2 di atas menunjukkan hasil perhitungan analisis dan eksperimental pada titik (tengah bentang) dimana dapat ditunjukkan bahwa lendutan pada tengah bentang pelat datar lebih besar daripada pelat berusuk. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Lendutan tengah bentang pada pelat datar lebih besar jika dibandingkan pada pelat berusuk. 2. Nilai momen tengah bentang pelat berusuk lebih kecil jika dibandingkan dengan nilai momen pada rusuk. Dan untuk titik tengah bentang pelat nilai momen pada pelat datar nilainya lebih besar dari pelat berusuk . 3. Adanya rusuk dapat menambah perkuatan pada struktur pelat. Saran Untuk mendapatkan hasil penelitian yang lebih maksimal, maka harus diperhatikan hal-hal yang akan dikerjakan, mulai dari perencanaan awal dimensi pelat berusuk, pengujian bahan meliputi uji material campuran beton serta uji tarik baja tulangan, pembuatan bekisting pelat, serta kondisi saat pengecoran. Keterbatasan ruang dibawah pelat saat pengujian juga menyebabkan pengamatan selama beban bekerja tidak dapat dilakukan secara maksimal, karenanya jika akan dilakukan penelitian lebih lanjut sebaiknya memperhatikan hal-hal tersebut. Diharapkan adanya penelitian lanjutan dengan adanya variasi jarak dan ukuran rusuk

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI 032847-2002. Departemen Pekerjaan Umum, Bandung Afina, H.D. 2006. Studi Eksperimental Pola Pola Garis Leleh dan Momen Batas Pada Pelat Bujursangkar Berlubang Persegi di Tengah akibat Pembebanan Merata. Skripsi tidak diterbitkan. Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Malang Eka Buana, G.A. 2004. Studi Perbandingan Perencanaan Pelat Persegi dengan Metode Garis Leleh (Yield Line Method) dan Metode Jalur (Strip Method). Skripsi tidak diterbitkan. Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Malang Saputro, D.E. 2006. Studi Eksperimental Pola Pola Garis Leleh dan Momen Batas Pada Pelat Bujursangkar Berlubang Lingkaran di Tengah akibat Pembebanan Merata. Skripsi tidak diterbitkan. Jurusan Sipil Universitas Brawijaya, Malang Johansen, K.W. 1972. Yield-Line Formulae for Slabs. Cement and Concrete Association, London Nawy, E.G. 1998. Beton Bertulang, Suatu Pendekatan Dasar. Terjemahan Ir. Bambang Suryoatmono, M.Sc. PT Refika Aditama, Bandung Nurlina, S. 1989. Perencanaan Plat Lantai dan Plat Grid dengan Teori Plat Elastis, Gedung PLN Distribusi Jatim Cabang Surabaya Selatan. Skripsi tidak diterbitkan. Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Malang Park,R. dan W.L. Gamble. 1979. Reinforced Concrete Slabs. A Wiley Intersience Publication, New York Schodek L, Daniel. 1998. Struktur. PT Refika Aditama, Bandung Timoshenko, S dan Woiwosky-Krieger. 1992. Teori Pelat dan Cangkang. Terjemahan Ir. S. Hindarko. Erlangga, Jakarta Winter, George & Arthur H. Nilson. 1993. Perencanaan Struktur Beton Bertulang. PT Pradnya Paramita, Jakarta


148

STUDI EKSPERIMENTAL MOMEN BATAS PADA PELAT BERUSUK AKIBAT PEMBEBANAN MERATA

Recommend Documents