Kemampuan Ultimit dan Layan Sistem Lantai Komposit Baja Canai Dingin-Kayu Lapis dengan Sambungan Bahan Perekat Epoksi-Resin
Miqdad Khosyi Akbar, Ir. Ali Awaludin, S.T., M.Eng., Ph.D., IPU., ACPE.; Prof. Dr-Ing. Ir. Andreas Triwiyono, IPU.
2024 | Tesis | S2 Teknik Sipil
Penggunaan beton sebagai material untuk elemen struktural pada bangunan gedung harus dikurangi sebagai respon dari efek negatif emisi CO2 yang dihasilkan oleh industri semen. Oleh karena itu, penggunaan material seperti baja canai dingin dan kayu dapat menjadi alternatif. Baja canai dingin dengan rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi memiliki potensi untuk dikombinasikan dengan plywood yang memiliki kekakuan tinggi menjadi sebuah sistem lantai komposit yang ringan. Pemilihan jenis sambungan komposit juga perlu diperhatikan, dimana sambungan jenis bahan perekat epoksi-resin mampu memberikan kapasitas dan kekakuan yang jauh lebih tinggi dibandingkan sambungan self-drilling screw yang umum digunakan pada struktur baja canai dingin. Permasalahan dalam sistem lantai ringan berbahan kayu tidak hanya pada kekuatannya, namun juga pada kemampuan layannya terkait defleksi total akibat beban jangka panjang dan vibrasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan sistem lantai komposit yang ringan dari baja canai dingin dan plywood menggunakan sambungan bahan perekat epoksi-resin melalui pengujian yang komprehensif di laboratorium.
Empat batang baja canai dingin profil C75.100 direkatkan dengan plywood Meranti tebal 12 mm pada sisi sayap bawah dan plywood Meranti-Sengon tebal 18 mm pada sisi sayap atas menggunakan bahan perekat epoksi-resin menjadi sebuah panel lantai komposit. Empat spesimen lantai komposit berdimensi 105 x 900 x 2800 mm diuji vibrasi, lentur, dan rangkak, yaitu tiga spesimen digunakan untuk pengujian lentur, sedangkan satu spesimen digunakan untuk pengujian vibrasi dan rangkak. Pengujian vibrasi menggunakan skema free vibration response dengan tiga kali repetisi. Pengujian lentur dilakukan menggunakan skema four-point bending test mengacu pada ISO 24322 (2023). Analisis numerik elemen hingga dan perhitungan analitik dengan teori penampang komposit dilakukan untuk memvalidasi hasil pengujian vibrasi dan lentur. Selain itu, pengujian rangkak dilakukan selama 90 hari dengan skema four-point bending test mengacu pada ISO 24322 (2023) dengan beban konstan sebesar 10 kN. Selanjutnya, melalui hasil eksperimen, kemampuan ultimit dan layan sistem lantai ini dievaluasi terhadap beban desain untuk rumah tinggal.
Dari hasil pengujian vibrasi diperoleh frekuensi alami rerata sistem lantai komposit baja canai dingin-plywood dengan bahan perekat epoksi-resin sebesar 25,65 Hz. Sedangkan kapasitas momen dan kekakuan lentur hasil pengujian lentur masing-masing sebesar 18,60 kNm dan 369,96 kNm2. Perbedaan hasil analisis numerik dan perhitungan analitik terhadap hasil eksperimen menunjukkan perbedaan dalam rentang yang dapat diterima, yaitu 6,2 – 7,4%; 0,4 – 10,6%; dan 3,3 – 5,5% masing-masing untuk frekuensi alami, kapasitas momen, dan kekakuan lentur hasil analisis numerik, serta 7,0 – 8,3%; 5,8 – 24,3%; dan 6,8 – 8,8% untuk hasil perhitungan analitik. Faktor rangkak yang diperoleh dari pengujian rangkak hari ke-90 adalah 0,15 dengan prediksi faktor rangkak pada umur layan bangunan 50 tahun sebesar 0,24. Hasil evaluasi kemampuan ultimit dan layan menujukkan sistem lantai ini aman untuk digunakan sebagai sistem lantai pada rumah tinggal. Dari hasil evaluasi kemampuan ultimit diperoleh faktor aman sebesar 6,2. Sementara itu, hasil evaluasi kemampuan layan menunjukkan sistem lantai ini mengalami defleksi total sebesar 4,8 mm, yaitu kurang dari batasan maksimum l/240 yang diberikan oleh peraturan. Frekuensi alami sistem lantai ini sebesar 25,65 Hz juga memenuhi batasan minimum frekuensi untuk kenyamanan yang disyaratkan, yaitu 8 Hz dan 9 Hz.
Kata Kunci : cold-formed steel, plywood, floor system, creep, vibration