2.1
Aplikasi Baut Angkur
Penggunaan baut angkur sebagai penghubung geser banyak digunakan umumnya untuk peralatan mekanikal elektrikal seperti tiang listrik, AC, rambu lalu lintas, furing plafon dan sebagainya. Belakangan ini para
engineer banyak
mempergunakan angkur pada konstruksi, seperti: angkur pada retaining wall , angkur pada tiang pedestal baja, dan pada sambungan-sambungan konstruksi baja. Baut angkur yang digunakan sudah dipabrikasi dengan spesifikasi produk masing-masing penyedia jasa. Baut angkur yang dibautkan pada stuktural harus diberi chemical anchor sebagai bahan aditif agar daya rekat antara baut angkur dan struktural semakin kuat dan mengurangi pull out pada sambungan tersebut. Produk bahan aditif yang biasanya digunakan antara lain bermerk dagang Hilti, Ramset, Dia-Kress, Sormat, Simpson. 2.2
Klasifikasi Baut Angkur Pada Beton
Baut angkur dapat diklasifikasikan menjadi berbagai macam tipe klasifikasi, salah satunya adalah pengklasifikasian pada cara pemasangannya. Menurut Wiston Wayne Clendennen (1994), berdasarkan klasifikasi ini, angkur terbagi menjadi baut angkur cor ditempat (cast-in-place (cast-in-place)) dan baut angkur dipasang ( post-installed ). ). Berikut adalah sistem pembagian angkur: 1.
Cast-in place, terdiri dari Headed, J&L Bolts, dan Studs.
2.
Post-installed, terbagi atas: Bonded, terbagi atas: a. Adhesive, terdiri dari: Polymer dan Hybrid system. b. Grouted, terdiri dari : Cementitious dan Polymer. Mechanical, terbagi atas: a. Expansion. b. Undercut.
1)
place) Baut Angkur Cor Ditempat ( cast – i n – Baut angkur tipe ini dipasang sesuai disain pada bagian struktur beton yang akan
di cor,sehingga penggunaannya hanya terbatas pada konstruksi baru. Berikut beberapa tipe angkur cor di tempat, yaitu: headed bolt, L-bolt, J-bolt dan Headed stud. 2)
Baut Angkur Dipasang ( post-installed )
Baut angkur tipe ini dipasang pada beton yang telah mengeras atau beton eksisting. Pemasangan tipe ini dapat digunakan pada konstruksi baru ataupun rehabilitasi konstruksi lama. Berikut beberapa tipe angkur dipasang: 1.
Expansion anchors terdiri dari: Torque-controlled expansion anchors; deformation-controlled expansion anchors dan Displacement-controlled expansion anchors.
2. 3.
Undercut anchors. Bonded anchor terbagi atas: Adhesive dan Grouted anchors.
Berikut penjelasan dari masing – masing pembagian angkur: 1.
E xpansion Anchor Angkur tipe ini sangat baik untuk digunakan di area yang memiliki rongga,
atau area yang sering mengalami getaran, seperti di stadium atau bangunan Bandara. Expansion anchor didisain untuk mengembang setelah dipasang. Setelah pemasangan, muncul gaya gesekan antara angkur dan beton yang kemudian menimbulkan kekuatan gaya tarik angkur terhadap beton. Expansion anchor terbagi atas dua tipe, yaitu: Torque controlled dan Displacement controlled , yang dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Expansion anchors; (a) Torque-controlled, (b) Deformation controlled 2.
Undercut Anchor Tipe angkur ini adalah tipe angkur yang cukup kuat dalam mengikat
masing – masing elemen dibandingkan tipe lainnya. Karena itu angkur ini biasa digunakan di tempat-tempat yang beresiko, seperti: roller coaster, bangunan tenaga nuklir, dan struktur lainnya yang menuntut keamanan tinggi. Angkur ini biasa digunakan pada struktur beban dinamik dan perkuatan bangunan gempa. Undercut anchor sangat kuat sehingga tidak akan runtuh terlebih dahulu daripada betonnya, maka tipe ini lebih banyak dipilih oleh para insinyur. Angkur ini terbagi dua, yaitu: a.
Undercut drilled bit , dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Undercut drilled bit anchor b.
Undercut drilled hole, dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Undercut drilled hole
Bonded Anchor
3.
Bonded anchor dapat terbagi atas adhesive dan grouted anchor . Adhesive anchor memerlukan adhesive chemical untuk pemasangannya sehingga angkur akan mengikat dengan beton. Grouted anchor ditanam pada beton yang sebelumnya telah dilubangi dengan langkah – langkah pemasangan yang sama dengan adhesive anchor . Angkur tipe ini mengharuskan lubang yang akan ditanam bersih dan kering agar kekuatan mengikat antara pasta, angkur dan beton menjadi maksimal. Perbedaan mendasar pada kedua tipe ini adalah jika diameter lubang sama dengan 1,5 kali diameter angkur atau lebih kecil, maka dapat dikategorikan sebagai adhesive anchor , sebaliknya jika diameter lubang lebih besar 1,5 kali diameter angkur, maka dapat dikategorikan sebagai grouted anchor . 2.6
Kekuatan Baut Angkur Pada Beton
Mekanisme penyaluran gaya geser horizontal yang terjadi dari balok baja ke pelat beton ditransfer seluruhnya oleh penghubung geser, dalam hal ini adalah angkur besi beton. Yang mana kekuatan dan luas bidang kontak tulangan angkur beton tersebut dengan beton sangat mempengaruhi kapasitas suatu angkur besi beton untuk dapat mentransfer geser horizontal. Pada
Pedoman
Perencanaan
Lantai
Jembatan
Rangka
Baja
Dengan
Menggunakan CSP (Pd T-12-2005-B), disebutkan bahwa kekuatan sistem penghubung geser dipengaruhi oleh beberapa hal seperti: 1.
Jumlah penghubung geser.
2.
Tegangan longitudinal
rata-rata
dalam
pelat
beton
penghubung. 3.
Ukuran.
4.
Penataan dan kekuatan tulangan pelat di sekitar penghubung.
di
sekeliling
5.
Ketebalan beton di sekeliling penghubung.
6.
Derajat kebebasan dari setiap dasar pelat untuk bergerak secara lateral dan kemungkinan terjadinya gaya tarik ke atas (up lift force) pada penghubung.
7.
Daya lekat pada antar muka beton-baja.
8.
kekuatan pelat beton dan tingkat kepadatan pada beton disekeliling pada setiap dasar penghubung geser.
Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya deformasi pada angkur besi beton yaitu: bentuk dan ukurannya, lokasinya pada balok, lokasi momen maksimum, dan cara pemasangannya pada balok baja. Dalam perencanaan pemasangan angkur besi beton pada beton, ACI mengenai Anchorage to Concrete secara umum dapat menjadi acuan, peraturan lain dapat kita adopsi dari European Organisation for Technical Approvals (EOTA) yang juga telah menetapkan pedoman teknisnya “Guideline for European Technical Appropal of Metal Anchors for Use in Concrete (ETAG-001)”. Berbagai macam kegagalan yang mungkin terjadi diakibatkan oleh berbagai pembebanan (tarik, geser) antara lain sebagai berikut: steel failure, pull-out failure, concrete cone failure, splitting failure. Model keruntuhan dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Tipe Keruntuhan Angkur pada Beton
1)
Beban Tarik
Secara umum, beban tarik yang terjadi pada suatu angkur bisa dihitung berdasarkan teori elastisitas menggunakan asumsi berikut: 1.
Plat dari angkur haruslah kaku sehingga tidak akan berdeformasi sebelum dibebani.
2.
Kekakuan dan modulus elastisitas angkur sama dengan modulus elastisitas baja.
3.
Pada daerah yang tertekan, angkur tidak ikut menyalurkan gaya normal. Jika besaran gaya tarik
yang berbeda – beda (Nsi)
diberikan pada
masing – masing angkur yang berada pada suatu grup angkur, maka eksentrisitas
eN dari gaya tarik grup (Ng) harus diperhitungkan untuk
mendapatkan kekuatan nominal grup angkur. 2)
Beban Geser
Berbeda dengan beban tarik, distribusi beban geser pada suatu pengangkuran bergantung pada model keruntuhan yang terbagi atas: 1.
Steel failure dan concrete pry-out failure. Diasumsikan bahwa semua angkur dalam suatu grup pengangkuran akan terkena gaya geser bila diameter angkur tidak lebih besar dari diameter lubang angkur. Jika diameter angkur lebih kecil dari lubang angkur dalam beton, maka di sela-sela rongga sisa harus diisi mortar atau bahan aditif.
2.
Concrete edge failure. Pada model kegagalan ini, berdasarkan metode kesetimbangan, angkur di bagian ujung dan saling paralel yang terkena gaya geser. Jika besaran gaya geser yang berbeda – beda (Vsi ) diberikan pada masing – masing angkur yang berada pada suatu grup angkur, maka eksentrisitas
eV dari gaya
tarik grup (Vg) harus diperhitungkan sesuai Gambar 2.6 dan 2.7 untuk mendapatkan kekuatan nominal grup angkur.
Gambar 2.6 Contoh distribusi beban ketika semua angkur diberi beban geser
Gambar 2.7 Contoh distribusi beban ketika hanya sebagian angkur yang mendapat beban geser 3)
Ketahanan terhadap beban tarik
Untuk mendapatkan kekuatan nominal angkur terhadap beban tarik berbeda – beda dalam hal keruntuhannya. Berikut ketahanan beban tarik berdasarkan
tipe
keruntuhan menurut ETAG-001 ( Annex C: Design Methods for Anchorage) sebagai berikut: 1.
Keruntuhan yang terjadi pada angkur.
2.
Keruntuhan yang terjadi pada beton .
Dimana penjelasan untuk masing – masing variabel sebagai berikut: a.
Nilai awal ketahanan angkur untuk beton retak dan tidak retak. Dimana:
Fck,cube
= kuat desak beton karakteristik
kubus ukuran
150x150mm (N/mm2). hef
= kedalaman efektif baut angkur (mm).
k1
= 7.2 diaplikasikan pada beton yang retak.
k1
= 10.1 diaplikasikan pada beton yang tidak retak.
b.
Pengaruh lebar dan jarak pada angkur terhadap beton.
c.
Faktor Ψs,N mempengaruhi distribusi penyaluran tegangan pada beton. Untuk pemasangan angkur dengan jarak yang berbeda-beda, jarak yang paling dekat ke ujung beton yang perlu dimasukkan dalam perhitungan kuat geser.
d.
c
Shell Spalling factor Ψre,N memberi pengaruh pada penulangan. Jika dalam area pengangkuran terdapat penulangan dengan jarak ≥ 150 mm (diameter berapa saja) atau dengan diameter ≤ 10 mm dan jarak ≥ 100 mm, maka shell spalling factor Ψre,N =1.0 dapat diaplikasi kan.
e.
Faktor Ψec,N akan berpengaruh ketika beban tarik bekerja pada masingmasing angkur dalam suatu grup.
4)
Ketahanan Terhadap Beban Geser
Untuk mendapatkan kekuatan nominal baut angkur terhadap beban geser dapat dihitung berdasarkan keruntuhannya. Berikut ketahanan beban geser berdasarkan tipe keruntuhan menurut ETAG-001 ( Annex C: Design Methods for Anchorage) sebagai berikut: 1.
Keruntuhan yang terjadi pada angkur.
2.
Keruntuhan yang terjadi pada beton.
Dimana penjelasan untuk masing – masing variabel sebagai berikut: a.
Nilai awal ketahanan angkur untuk beton retak dan tidak retak.
Dimana: Fck,cube = kuat desak beton kubus 150×150mm (N/mm2).
b.
hef
= kedalaman efektif baut angkur (mm).
dnom
= diameter terluar baut angkur (mm).
k1
= 1.7 diaplikasikan pada beton yang retak.
k1
= 2.4 diaplikasikan pada beton yang tidak retak.
Faktor jarak antara angkur terluar dengan ujung beton dan ketebalan beton mempengaruhi karakteristik beban. Posisi angkur terluar dan ketebalan beton akan memberikan pengaruh dalam disain suatu pemasangan angkur. Pengaruh posisi angkur terluar ini akan berdampak pada kekuatan dari suatu proses pengangkuran. Beberapa posisi beban posisi angkur dan ketebalan beton yang diperhitungakan antara lain: 1.
Posisi angkur dipinggir yang ideal pada beton.
2.
Angkur tunggal diujung beton.
3.
Grup dua buah angkur yang berada di ujung beton ti pis.
4.
Grup dari empat buah angkur yang berada di ujung beton tipis.
Nilai perhitungan Ac,N yang berbeda-beda pada beban geser dapat dilihat pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Contoh luasan aktual Ac,N dari kerucut beton c.
Faktor Ψs,V mempengaruhi distribusi tegangan pada beton. Seperti pada faktor jarak angkur terluar, posisi angkur dalam faktor Ψs,V juga
memberikan
pengaruh.
Pengaruh
jarak
tersebut
tidak
pada
karakteristik beton, akan tetapi akan mempengaruhi distribusi beban pada beton. Untuk pengangkuran dengan jarak yang berbeda-beda, jarak yang paling dekat ke ujung beton yang dimasukkan. d.
Faktor Ψh,V mempengaruhi kekuatan geser yang mana tidak akan s,V berkurang dikarenakan ketebalan beton yang diasumsikan dengan rasio
e.
Faktor Ψα,V berpengaruh pada sudut αV diantara beban yang diberikan, Vsd, dan tegak lurus terhadap beton terluar seperti pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Angkur yang dibebani oleh beban yang arahnya b ersudut
f.
Faktor Ψec,V berpengaruh ketika besar gaya geser yang berbeda-beda bekerja pada masing – masing angkur dalam satu grup.
g.
Faktor Ψre,V berpengaruh terhadap tipe penulangan yang digunakan pada beton yang retak. Ψre,V
= 1.0 untuk pengangkuran pada beton retak dan tidak retak tanpa
penulangan ujung.
Ψre,V
=
1.2
untuk pengangkuran
pada
beton retak dengan
pada
beton retak dengan
penulangan ujung (≥ Ø12 mm). Ψre,V
=
1.4
untuk pengangkuran
penulangan ujung (a ≤ 100 mm). Untuk angkur multiple atau angkur dalam satu grup, jarak minimum angkur harus diperhatikan. Angkur yang tidak memenuhi jarak minimum akan mengalami kerusakan yang berlapis seperti pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Efek grup angkur
