Uji Eksperimental Perilaku Portal Sambungan Balok- Sloof Kolom Menggunakan Kunci Penjepit Mekanis (KPM) pada Rumah Instan Struktur Baja (RISBA) dengan Metode Pengujian Siklik

RAFID YUDA SETIAWAN, Prof. Ir. Iman Satyarno, M.E., Ph.D

2024 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Kurangnya opsi sambungan yang dapat dibongkar pasang untuk struktur baja prefabrikasi yang memenuhi standar kinerja seismik dapat menimbulkan masalah. Solusi yang diusulkan untuk masalah ini adalah dengan menggunakan sambungan kunci penjepit mekanis (KPM) pada portal. Metode tersebut melibatkan penggunaan komponen male-female untuk mempermudah perakitan dan pembongkaran elemen struktur pada lokasi pengerjaan konstruksi bangunan baja prefabrikasi. Keterbatasan studi ini meliputi konfigurasi spesifik, orientasi pembebanan dan material yang digunakan sambungan KPM pada portal. Portal dengan menggunakan dinding pengisi GRC board dan kalsiplank yang diusulkan menawarkan keuntungan potensial dibandingkan teknik konstruksi tradisional, termasuk penghematan biaya dan waktu, peningkatan kontrol kualitas struktur dan penurunan ketergantungan pada tenaga kerja terampil. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kinerja seismik portal dan menentukan pengaruh pengisi dinding yang menggunakan GRC board dan kalsiplank terhadap daktilitas dan disipasi energi serta tipe kegagalan pada portal. 

Empat spesimen diuji melalui pembebanan siklik dan kinerja seismik portal dilakukan penelitian melalui analisis hasil uji eksperimental. Pengujian eksperimental spesimen melibatkan pengukuran respons beban dan perpindahan dari spesimen portal dengan menggunakan beban siklik, sehingga menghasilkan kurva hysteretic yang menggambarkan hubungan antara beban dan perpindahan. Dengan menganalisis kurva tersebut, berbagai parameter seismik seperti perilaku hysteretic, kurva skeleton, evaluasi kekakuan, koefisien redaman viskos ekuivalen, dan kinerja daktilitas serta energi disipasi dapat dinilai. 

Hasil penelitian menunjukkan bahwa spesimen KPM memiliki respon histeresis berbentuk kurva S terbalik dengan jepitan di tengahnya. KPM pada portal menunjukkan kapasitas lateral portal tertinggi dimiliki KPM-3 portal dengan pengisi dinding GRC board nilai kondisi ultimit KPM-3 saat dibebani arah tekan 5,51 kN dengan simpangan 39,02 mm dan saat dibebani arah tarik 6,03 kN dengan simpangan 66,67 mm. Kapasitas drift rasio KPM pada portal maksimum dalam penelitian ini adalah sebesar 4,85% pada KPM-1. Hal ini dipengaruhi dengan nilai displacement saat pengujian berlangsung. Dengan penambahan GRC board dan kalsiplank pada KPM-4 yang memiliki kekakuan lebih besar sehingga memiliki kinerja daktilitas yang paling efisien dibandingkan dengan KPM-1,KPM-2, dan KPM-3. Dengan nilai koefisien daktilitas saat dibebani tekan 6,64 dan saat dibebani tarik 2,14. KPM menunjukkan koefisien redaman viskos ekuivalen tertinggi dimiliki KPM-1 portal tanpa dinding dengan nilai koefisien 0,191 yang kemudian diikuti oleh KPM-2 dengan kalsiplank 0,165. Terjadi kegagalan patah las sambungan pada KPM-1 tanpa penambahan pengisi dinding, sedangkan untuk portal penambahan pengisi dinding tidak mengalami patah las pada sambungan. Secara keseluruhan, portal dengan pengisi dinding memiliki nilai perbandingan kondisi ultimit sebesar 1,5 kali lebih besar jika dibandingkan dengan portal tanpa dinding, dan portal dengan pengisi dinding memiliki kinerja daktilitas 6 kali lebih efisien dibandingkan dengan portal tanpa dinding. Secara efektif, penambahan dinding mengurangi kegagalan getas dan patah las pada sambungan.

The lack of demountable connection options for prefabricated steel structures that meet seismic performance standards can be problematic. The proposed solution to this problem is to use mechanical clamp pocket (KPM) connections. This method involves the use of male-female components to simplify the assembly and disassembly of structural elements at prefabricated steel building construction work sites. The results of this study can serve as a basis for designing steel structure instant houses (RISBA) that have high durability, are easy to assemble and can be used in earthquake-prone areas. Limitations of this study include the specific configuration, loading orientation and materials used in the KPM connection. The proposed KPM connection using GRC board and kalsiplank infill walls offers potential advantages over traditional construction techniques, including cost and time savings, improved structural quality control and decreased reliance on skilled labor. The purpose of this study was to investigate the seismic performance of KPM connections and determine the effect of wall infill using GRC board and kalsiplank on ductility and energy dissipation.

Four specimens were tested through cyclic loading and the seismic performance of the KPM was investigated through analysis of experimental and numerical test results. Experimental testing of specimens involves measuring the load and displacement responses of KPM specimens using cyclic loads, resulting in hysteretic curves that describe the relationship between load and displacement. By analyzing such curves, various seismic parameters such as hysteretic behavior, skeleton curves, stiffness evaluation, equivalent viscous damping coefficient, and ductility and energy dissipation performance can be assessed.

The results showed that KPM specimens have an inverted S-curve shaped hysteresis response with a pinch in the middle. KPM in the portal shows the highest portal lateral capacity owned by KPM-3 portal with GRC board wall infill, the ultimate condition value of KPM-3 when loaded in the compressive direction is 5.51 kN with a displacement 39.02 mm and when loaded in the tensile direction is 6.03 kN with a displacement 66.67 mm. The drift capacity ratio of KPM at the maximum portal in this study is 4.85% for KPM-1. This is influenced by the displacement value during the test. With the addition of GRC board and kalsiplank in KPM-4 which has greater stiffness, it has the most efficient ductility performance compared to KPM-1, KPM-2, and KPM-3. With a ductility coefficient value under compressive load of 6.64 and under tensile load of 2.14. KPM shows the highest equivalent viscous damping coefficient owned by KPM-1 portal without walls with a coefficient value of 0.191 which is then followed by KPM-2 with a kalsiplank of 0.165. Joint weld fracture failure occurred in KPM-1 without the addition of wall filler, while the portal with the addition of wall filler did not experience weld fracture at the joint. Overall, the portal with wall infill has an ultimate condition comparison value of 1.5 times greater than that of the portal without walls, and the portal with wall infill has a ductility performance that is 6 times more efficient than that of the portal without walls.

Kata Kunci : Rumah instan struktur baja (RISBA), sambungan baja KPM, GRC board, kalsiplank, pembebanan siklik