## Analisa Honeycomb untuk Mendapatkan Balok Paling Ekonomis  Berdasarkan Tegangan dan Deformasi dengan SAP 2000 Versi 14
Ngudi Hari Crista 1 Bambang Purnijanto 2 Mukti Wiwoho 3
1 Jurusan Teknik Sipil  Universitas Semarang
2 Jurusan Teknik Sipil Universitas Semarang
3 Jurusan Teknik Sipil Universitas Semarang
Abstrak Honeycomb  adalah  balok  baja  dengan  bagian  badan  terbuka  yang  ketinggiannya  berlipat karena  penyusunan  vertikal  dari  setengah  potongan  badan  tersebut.  Optimasi  struktur  dengan variabel  desain  geometri  lubang  ini  disebut  optimasi  bentuk,  oleh  karena  itu  perhitungan  ulang diperlukan  untuk  setiap  kali  perubahan  bentuk,  sehingga  diperlukan  waktu  komputasi  yang  panjang. Penelitian  bertujuan  mendapatkan  balok  terekonomis  dengan  bentuk,  heksagonal  dan  jarak  antara lubang  berbeda  dengan  ketinggian  pelubangan  sama,  sehingga  didapat  konfigurasi  atau  tata  letak lubang yang optimal. Metode yang digunakan adalah simulasi komputerisasi dengan SAP 2000 versi 14 terhadap 5 sampel untuk mendapatkan ukuran jarak lubang yang optimum pada balok baja profil I dengan  bukaan  heksagonal  dan  kondisi  pembebanan  yaitu  beban  merata  sepanjang  bentang  serta beban titik di tengah bentang. Hasil simulasi menunjukkan bahwa rasio tegangan terkecil terjadi pada sampel II, yaitu Honeycomb dengan jarak pelubangan 15 cm dengan nilai tegangan 1723,49 kg/cm 2 , sedangkan  rasio  tegangan  terbesar  pada  sampel  IV  Honeycomb  dengan  jarak  pelubangan  25  cm dengan  nilai  tegangan  1968,21  kg/cm 2 .  Lendutan  terkecil  terjadi    pada  sampel  II  dengan  jarak pelubangan 15 cm dengan nilai 0,2083 mm, sedangkan untuk deformasi terbesar  terjadi pada sampel IV  dengan  jarak  pelubangan  25  cm  dengan nilai  deformasi  0,2811  mm,  sehingga  jarak, bentuk,  dan pelubangannya yang paling baik adalah pelubangan dengan jarak 15 cm  untuk konfigurasi atau tata letak  lubang  yang  optimal.  Kajian  lebih  lanjut  optimasi  bentuk  lubang cellular ,  baik  bentuk circular maupun ellips dan  tata  letak  lubang,  dengan  memperhatikan  instabilitas  balok  baja  profil  I  dengan bukaan bentuk cellular pada badan, akibat lentur dan tekuk pada daerah web-post .
Kata kunci: balok, kastella, tegangan, lendutan, jarak pelubangan, heksagonal, SAP2000
Abstract Honeycomb  is  a  steel  beam  with  the  body  open  vertical  height  doubled  because  the preparation of the half-pieces of the agency. Optimization of structures with  variable geometry design is called a hole shape optimization, therefore, the re-calculation is required for each change of shape, so  it  takes  a  long  computation  time.  The  research  aims  to  gain  terekonomis  beam  to  the  shape, hexagonal and the distance between the holes is different from the height of the perforation same, in order to get the configuration or layout optimal pit. The method used is a computerized simulation with SAP  2000  version  14  to  5  samples  to  obtain  the  optimum  size  hole  distance  on  the  I  profile  steel beams with hexagonal openings and the loading condition that a distributed load along the span and the load point at midspan. The simulation results show that the ratio of the smallest voltage occurs in the sample II, namely Honeycomb with a perforation spacing of 15 cm with the voltage value 1723.49 kg / cm2, while the ratio of the greatest stress on the sample IV Honeycomb with a perforation spacing of 25 cm with the voltage value 1968.21 kg / cm2. The smallest deflection occurs in sample II with a perforation spacing of 15 cm with a value of 0.2083 mm, while for the greatest deformation occurs in the  sample  IV  with  perforation  spacing  of  25  cm  with  a  value  of  0.2811  mm  deformation,  so  the distance, shape, and it is best pelubangannya perforations with a distance of 15 cm for configuration or layout optimal pit. Further analysis of the cellular hole shape optimization, either circular or elliptical shape  and  layout  of  the  hole,  taking  into  account  the  instability  I  profile  steel  beams  with  cellular openings in body shape, due to bending and buckling in the web-post area.
Keywords: beam, Kastella, stress, deflection, distance perforations, hexagonal, SAP2000

## PENDAHULUAN
Honeycomb  adalah  balok  baja  dengan  bagian  badan  terbuka  yang  ketinggiannya berlipat karena penyusunan vertical dari setengah potongan badan tersebut. Pada bangunan
gudang maupun gedung penggunaan Honeycomb yaitu balok tampang I dengan lubang atau bukaan pada badan, dimanfaatkan untuk duck work dan instalasi pemipaan, menggantikan cara konvensional yaitu dengan menggantungkan pipa pada balok maupun plat.
Balok  baja  profil  I  dengan  bukaan  yang  pertama  dikenal  ialah  balok  baja  kastella ( castellated  beam )  merupakan  modifikasi  dari  bentuk  profil  baja  tampang  I  yang  dipotong pada  bagian  badan  dengan  cara  zig-zag  memanjang  sepanjang  garis  netral  dengan  sudut dan ukuran  tertentu.  Satu    dari  dua  bagian  yang sama  tersebut  kemudian  dirapatkan  pada sisi-sisi  yang  kemudian  disambung  satu  sama  lainnya,  dengan  cara  pengelasan  untuk menghubungkan dua bagian tersebut akan lebih baik dan akan menghasilkan sebuah balok yang lebih tinggi, lebih kuat dan lebih keras dari pada profil awalnya.
Penggunaan  Honeycomb  sebagai  teknologi  konstruksi  baja  yang  masih  baru  di Indonesia pada bangunan gedung yaitu  balok tampang I dengan lubang atau bukaan pada badan  dapat  meningkatkan  hampir  dua  kali  profil  aslinya.  Pada  perkembangannya  bentuk atau geometri lubang pada balok baja kastella dapat dibuat dalam bentuk segi enam.
Penelitian bertujuan mendapatkan bentuk, ukuran dan jarak lubang bentuk heksagonal dan jarak antara lubang dengan ketinggian pelubangan sama, sehingga didapat konfigurasi atau  tata  letak  lubang  yang  optimal,  dan  mengetahui  lendutan  yang  terjadi  antara Honeycomb dengan profil asalnya.
Digunakan  metode  simulasi  komputerisasi  dengan  SAP  2000  versi  14  terhadap  5 sampel  untuk  mendapatkan  ukuran  jarak  lubang  yang  optimum  pada  balok  baja  profil  I dengan  bukaan  heksagonal  dan  kondisi  pembebanan  yaitu  beban  merata  sepanjang bentang dan beban titik di tengah bentang.
Manfaat  penelitian  adalah  untuk  pengembangan  ilmu  pengetahuan  di  bidang perencanaan    konstruksi  baja,    mendapatkan  pedoman  penentuan  kriteria  dasar perancangan  bentuk  dan  ukuran  lubang  balok  baja  kastella,  dan  mendapatkan  model perancangan  sistem  struktur  balok  baja  dengan  lebih  ringan,  yang  akan  menghemat  biaya dan juga meningkatkan segi estetika dan fungsi layan.

## KAJIAN PUSTAKA
Pemotongan  balok  baja  induk/awal  untuk  membentuk  bukaan  pada  badan,  pada awalnya berupa garis zig-zag yang kemudian membentuk lubang bentuk heksagonal, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Geometri Pemotongan Balok Induk Profil I (Sumber: Suharjanto, 2005)
Fenomena  tekuk  pada  badan,  berdasarkan  penelitian  dan  kajian  teoritis  pada  balok baja  profil  I  dengan  bukaan  untuk  heksagonal,  menunjukan  bahwa  umumnya  terjadi  pada daerah web-post (sepanjang badan Honeycomb ) Bazile dan Texier (1968) melakukan uji stabilitas web post buckling dan dari pengujian 7  Honeycomb  dengan  lubang  heksagonal  menunjukkan  bahwa  terjadi  5  balok  mengalami web-post buckling dan 2 balok mengalami lateral torsional buckling . Delesques  (1968)  melakukan  kajian  teoritis  tentang lateral  torsional  buckling pada Honeycomb dengan bentuk lubang heksagonal dan menghasilkan program elastic buckling untuk  memecahkan  permasalahan lateral  torsional  buckling Honeycomb  dengan  lubang
heksagonal  tersebut.  Tiga  tipe  Honeycomb  bentuk  lubang  heksagonal  serta  dengan  dua sudut  kemiringan  sisi  lubang  yang  berbeda  dari  balok  induk  IWF  yang  dipilih  untuk dibandingkan  besar  dan  arah  distribusi  tegangan  baik  dengan  metode  analisis  Virendeel, teori elastisitas pengujian eksperimental.
Peningkatan  kemampuan  tampang  balok  baja  profil  profil  I  dengan  bukaan  pada badan  (Honeycomb)  dibanding  tampang  balok  induk  atau  balok  asalnya,  dalam  menahan lentur  ataupun  beban  eksternal.  Bentuk  yang  akan  dikaji  selama  ini  adalah  bentuk heksagonal.  Dari  berbagai  penelitian  juga  menunjukan  kegagalan  struktur  Honeycomb tersebut umumnya adalah buckling pada daerah web-post , yang diakibatkan geser horizontal di daerah tersebut.

## METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  menggunakan  metode  simulasi komputerisasi  dengan  bantuan Structural  Analysis  Program (SAP  2000)  versi  14  untuk mendapatkan  ukuran  jarak    lubang  yang  optimum  pada  balok  baja  profil  I  dengan  bukaan heksagonal.
Simulasi  komputerisasi    ini  dilakukan  dengan  memodelkan  SAP2000  3  dimensi  versi 14 dari model benda uji balok baja profil I dengan bukaan heksagonal pada badan, dengan kondisi  pembebanan  yaitu  beban  merata  sepanjang  bentang  dan  beban  titik  di  tengah bentang, alur simulasi ditunjukkan pada Gambar 2.

## Gambar 2 Alur simulasi menggunakan program SAP2000
Honeycomb  dengan  bukaan  heksagonal  berasal  dari  profil  asli  tampang  I  yang dimodifikasi  dengan  kurva  pemotongan  awal  tertentu  seperti  terlihat  dalam  gambar, kemudian  dimodelkan  tersusun  dari  elemen  tiga  dimensi  yang  di  atas  sehingga  terbentuk bukaan berbentuk heksagonal.
Simulasi  komputasi  untuk  Honeycomb,  balok  baja  dimodelkan  dengan  metode elemen hingga dan merupakan kumpulan elemen-elemen solid tiga dimensi yang satu sama lainnya  terkoneksi  dengan node atau joint sehingga  menjadi  struktur  yang  menyatu  dan monolit sebagai balok baja kastella (Gambar 3).
Dari hasil analisis stuktur Honeycomb dengan bukaan heksagonal dan ukuran di atas, diharapkan  akan  didapatkan  temuan  profil  Honeycomb  (yang  dibuat  dari  profil  asal  I  yang sama)  suatu  bentuk  dan  ukuran  yang  optimal  yang  mampu  menahan  beban  vertikal  yang maksimal.  Dengan  prediksi  tersebut  dapat  ditentukan  model  uji  beban  yang  paling  rawan mengakibatkan kegagalan dan kerusakan struktur balok baja kastella dan model modifikasi bentuk  dan  ukuran  lubang  untuk  mendapatkan  tampang  balok  baja  yang  lebih  kuat  dalam melawan jenis kerusakan maupun kegagalan struktur yang diprediksikan akan terjadi.
Gambar 3 Pemodelan elemen shell yang didiskritisasi pada SAP2000

## ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Lima buah sampel yang digunakan untuk simulasi komputasi mempunyai karakteristik sebagai  berikut:  jenis  baja  BJ37  dengan  tegangan  ultimate  3700  kg/cm 2 ,  tegangan  leleh 2400  kg/cm 2 ,  tegangan  dasar  1600  kg/cm 2 ,  berat  jenis  1875  kg/m 3 ,  profil  Honeycomb IWF600x300, variabel terikat =  beban  merata  2  ton/m 2 ,  variabel  bebas=  jarak  pelubangan bervariasi 10 cm; 15 cm; 20 cm; dan 25 cm.
Perhitungan  rasio  tegangan  dan  lendutan  ( deformation )  yang  terjadi  pada  5  buah sampel  dilakukan  melalui  simulasi  komputasi  menggunakan  program  SAP2000,  hasil analisis  terhadap  rasio  tegangan  disajikan  pada  Tabel  1  dan  Gambar  4,  analisis  terhadap nilai lendutan disajikan pada Tabel 2, dan analisis hasil pembandingan berat profil disajikan pada Tabel 3.

## Tabel 1 Perbandingan Diagram Tegangan Semua Sampel
Tinggi Profil H (cm) Tegangan yang Terjadi (kg/cm 2 ) Sampel I Sampel II Sampel III Sampel IV
jarak antar lubang   jarak antar lubang  jarak antar lubang  jarak antar lubang
(10 cm) (15 cm) (20 cm) (25 cm) 0 1772,22 1723,49 1914,46 1968,21 7,5 1365,09 1291,24 1450,76 1466,12 15 901,87 815,09 938,47 944,06 22,5 30 37,5 45 -874,04 -840,77 -962,24 -977,03 52,5 -1408,57 -1260,55 -1430,63 -1469,32 60 -1757,01 -1738,17 -1783,46 -1854,01
Sumber: Data primer (2015)
Gambar 4 Perbandingan grafik tegangan semua sampel Sumber: Data primer (2015) -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 10 15 20 25 400 TINGGI PROFIL (cm) TEG AN G AN
(kg/c m2 )
Tabel 2 Perbandingan Lendutan
Sampel Ledutan (mm) HCO –S=10 0,0002 HCO –S=15 0,2083 HCO –S=20 0,2653 HCO –S=25 0,2811 WF-400 0,7085 Sumber: Data primer (2015) Tabel 3 Perbandingan Berat Profil
Sampel I II III IV V Profil setara HCS=10 HCSS=15 HCSS=20 HCSS=25 WF=400 (WF-600) Berat Profil 385 391,6 398,2 404,8 528 848
[kg] Sumber: Data primer (2015)

## KESIMPULAN DAN SARAN
Dari  hasil  analisis  balok  kastela  di  atas  dapat  diambil  beberapa  kesimpulan  sebagai berikut:
1)  Rasio  tegangan  terkecil  terjadi  pada  sampel  II,  yaitu  Honeycomb  dengan  jarak pelubangan  15  cm  dengan  nilai  tegangan  1723,49  kg/cm 2 ,  sedangkan  rasio  tegangan terbesar  pada  sampel  IV  Honeycomb  dengan  jarak  pelubangan  25  cm  dengan  nilai tegangan  1968,21  kg/cm 2 .  Deformasi  terkecil  terjadi    pada  sampel  II  dengan  jarak pelubangan 15 cm dengan nilai 0,2083 mm, sedangkan untuk deformasi terbesar  terjadi pada  sampel  IV  dengan  jarak  pelubangan  25  cm  dengan  nilai  deformasi  0,2811  mm, Sehingga  jarak,bentuk,serta  pelubangannya  yang  paling  baik  adalah  pelubangan dengan jarak 15 cm  untuk konfigurasi atau tata letak lubang yang optimal
2)  Dibandingkan  pada  profil  asal  (IWF  400)  mempunyai  berat  sebesar  528  kg,  dengan deformasi sebesar 0,7085 mm, sedangkan pada Honeycomb pada sampel II (HCO-25) mempunyai berat sebesar 391,6 kg, dengan deformasi sebesar 0,2811 mm, dan apabila dibandingkan  dengan  profil  setara  (IWF-  600)  yang  mempunyai  berat  848  kg  dengan HCO-25  (tinggi  badan  600)    yang  mempunyai  berat  391,6  kg  maka  dapat  disimpulkan bahwa sampel II atau Honeycomb mempunyai nilai yang ekonomis dan lebih kuat untuk menahan momen lentur yang besar dibandingkan dengan profil IWF yang setara.

## SARAN
1)  Walaupun Honeycomb mampu menahan momen lentur yang besar, tetapi perlu ditinjau pada bagian badan profil tersebut (profil sangat langsing) maka sering terjadi tekuk pada bagian  balok  tersebut  sehingga  perlu  dikaji  lagi  untuk  perkuatan  pada  bagian  badan Honeycomb.
2)  Perlu  adanya  penelitian  lanjut  tidak  hanya  sebatas  pelubangan  bentuk  heksagonal, tetapi juga pelubangan dalam bentuk lingkaran.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim.  2004. Excellence  in  Construction .  Himpunan  Ahli  Konstruksi  Indonesia  /  HAKI, Jakarta.
Chen, W.F. 1988. Steel to Column Building Connection. Elsevier Science Publisher. Indiana Computers  and  Structures,  Inc.  1995.  SAP  version  7.42 Tutorial.  Pushover  Analysis . University Avenue. Barkeley, California.
Departemen  Pekerjaan  Umum,  1987.  Pedoman  Perencanaan  Bangunan  Baja  Untuk Gedung, SKBI-1.3.55.1987 UDC: 693.814
Gunawan, Rudy. 1987. Tabel Profil Konstruksi Baja. Kanisius. Yogyakarta
Gunawan,  T.  dan  Margaret,  S.  1990. Diktat  seri  B  Teori  Soal  dan  Penyelesaian Konstruksi Baja, Delta Teknik Group Jakarta.
Hadi,  P.  &  rekan,  2009.  Desain  Konstruksi  Plat  dan  Rangka  Beton  Bertulang  dengan  SAP 2000 Versi 9,Penerbit Andi Yogyakarta
Hadi, P. dkk, 2012. 12 Tutorial & Latihan Desain Konstruksi dengan SAP Versi  9, Penerbit Andi Yogyakarta.
Suharjanto,  2005,  Optimasi  Bentuk  dan Ukuran  Lubang  Cellular  Balok  Baja  Profil  I  dengan Bukaan pada Badan pada Balok Sederhana di Daerah Stabilitas Elastis dengan Beban Garvitasi, Penelitian Disertasi UNDIP, Semarang.
Sontag and Henn Hart, Multi Storey Buildings in Steel, Granada Publishing London Toronto Sydney New York
Yusup, S.M. 1982. Konstruksi-konstruksi Baja II, Dasar-dasar Pengetahuan dalam Pekerjaan Teknik, Penerbit Sumur Bandung
Hari Crista,Ngudi.2009.” Perbandingan Balok Kastela berdasarkan atas Jarak Perlubangan,
Tesis. Universitas Islam Sultan Agung