Identifikasi Gaya Batang Tekan pada Baja Profil Siku untuk Berbagai Macam Tumpuan melalui Metode Vibrasi

Purwandy Hasibuan, Prof. Ir. Hrc. Priyosulistyo, M.Sc.,Ph.D.

2013 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Investigasi karakteristik elemen struktur dengan metode vibrasi telah banyak diterapkan terutama dalam memprediksi gaya internal pada elemen struktur dengan menggunakan beberapa teori yang telah dikembangkan sebelumnya. Pada struktur truss, yang banyak menggunakan elemen profil siku, terjadi eksentrisitas beban aksial akibat dari perbedaan posisi pada pusat berat penampang dan sambungan, sekaligus merubah karakter terhadap teori vibrasi yang ada. Batang tekan langsing profil baja siku L.30.30.3, panjang 120 cm dan 10 variasi kombinasi dari sendi, jepit dan parsial jepit diuji dengan beban aksial tekan dan penerapan metode vibrasi secara bersamaan. Tahapan pembebanan dilakukan dengan interval 1 kN pada jepit-jepit dan 0,5 kN pada kombinasi lainya. Nilai frekuensi batang tekan pada setiap tahap pembebanan dievaluasi dengan teori vibrasi batang lentur, lentur-torsional dan elastisitas ujung tumpuan untuk mendapatkan karakter dari kekakuan rotasi ujung tumpuan. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan beban aksial tekan menyebabkan penurunan frekuensi alami dari struktur batang tekan. Kekakuan rotasi ujung secara teori pada tumpuan ideal sendi (σ = 0) dan jepit (σ = ∞) sulit terjadi pada pelaksanaan pengujian. Analitis nilai gaya tekan aksial dengan data regresi dari frekuensi hasil pengujian terhadap tumpuan sendi-sendi, jepit-jepit dan sendi-jepit memberikan keakuratan yang lebih baik dibandingkan dengan data awalnya. Kesalahan relatif rata-rata dari data regresi frekuensi hasil pengujian memberikan nilai masing-masing pada tumpuan sendi-sendi, jepit-jepit dan sendijepit sebesar 0,19%, 8,63% dan 0,52%. Secara statistik, nilai analitis gaya tekan tehadap eksperimen menghasilkan Coeficient of Variation (COV) sebesar 0,24%, 10,2% dan 1% masing masing pada tumpuan sendi-sendi, jepit-jepit dan sendijepit, yang membuktikan keseragamaan dan signifikansi kedua nilai tersebut.

Investigation of characteristics of structural elements using vibration method has been widely applied, especially in predicting internal forces of the elements by employing several theories that have been developed recently. In a truss structure, which comprises many elements of angled cross section, an eccentricity may take place due to the different position between centers of area of angled cross section and connection, that might violate the existing vibration theory. Slender element of single angled steel of L.30.30.3 of 120 cm in length with 10 variations of support type that are pined, clamped and partly clamped were tested under axial compressive load and applying the vibration method simultaneously. Stage of loading was carried out at load intervals of 1 kN at clamped-clamped and 0,5 kN for other type of support combinations. The natural frequency at each stage of load interval was evaluated by considering beam vibration theory of flexural, flexural-torsional and elastically constrained ends to get the characteristics of end rotational stiffness. The results showed that increasing the axial compressive load led to a reduction of the natural frequency of the structure. The theory of end rotational stiffness for pined (σ=0) and clamped (σ=∞) are difficult to occur on the implementation. Analytical value of the axial compressive force by the data regression of the frequency for combinations of pined-pined, clamped-clamped and pined-clamped provide better accuracy than that the preliminary data of the frequency of the test results. The average relative error was indicated by 0,19%, 8,63% and 0,52% for pined-pined, clamped-clamped and pined-clamped respectively. Statistically, the analytical value provides the Coefficient of Variation (COA) of 0,2%, 10,2% and 1% for pined-pined, clamped-clamped and pined-clamped, which proves the uniformity and the significance of the two sets of the data.

Kata Kunci : Profil baja siku, beban tekan aksial, frekuensi alami, kekakuan rotasi ujung tumpuan