doi: 10.14710/teknik.v39n1.12234               Copyright © 2018, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Windu Partono*, Sukamta, Siti Hardiyati, Listiyono Budi

## Abstrak

## Abstract
[Optimum  Hole  Distributions  of  Castellated  Steel  Beams] A  castellated  steel  beam  is  a  beam  profile, customized from I-beam which subjected to a longitudinal cut along its web following a specific pattern and  reassembled.  The  most  common  form  of  castellated  steel  beam  hole  is  hexagonal.  To  maximize  the strength,  one  must  determine  optimum  hole  size  and  distance  between  holes.    This  paper  presents  the result  of  research  to  determine  optimum  distance  between  holes  by  considering  stress  distribution, deformation, and yield stress. The research was begun by using Finite Element Method (FEM) then tested in laboratory. FEM was taken to determine the optimum distance between holes. The analysis was done by  conducting  45 o to  70 o opening  slope  holes.  FEM  analysis  results  were  then  evaluated  by  performing laboratory  test  using  the  optimum  distance  between  holes.  The  results  showed  that  the  castellated  steel beams with 45 o to 70 o opening slope holes should be made with an approximate distance between holes is 0.1 to 0.25 of the castella profile height and the best hole distribution is 5 to 7 holes for each meter.
Keywords : castellated steel beam; FEM; hole distance; hole size

## 1. Pendahuluan
Balok  baja  kastela  adalah  profil  baja  yang dikembangkan  dari  profil  I  yang  dipotong  pada  bagian badan  dan  disambung  lagi  sedemikian  rupa  sehingga membentuk lubang di bagian badan.  Bentuk lubang profil
balok  baja  kastela  pada  umumnya  adalah  persegi  enam (heksagonal).  Bentuk  lubang  lain  yang  juga  sering digunakan  adalah  bentuk  lubang  lingkaran,  walaupun bentuk  ini  jarang  digunakan  karena  proses  pembuatan yang lebih rumit dibandingkan bentuk heksagonal Secara umum  proses  pembuatan  lubang  heksagonal  pada  balok kastela  dilakukan  dengan  urutan  sebagaimana  terlihat pada Gambar 1. Pada Gambar 1 terlihat ketinggian balok
------------------------------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi. E-mail: windu_bapake_dila@yahoo.com
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Kampus Undip Tembalang, Semarang, Indonesia 50275

## Optimasi Distribusi Lubang Pada Balok Baja Kastela
Balok baja kastela adalah profil baja yang dikembangkan dari profil I yang dipotong bagian badan dan disambung lagi sedemikian rupa sehingga membentuk lubang pada bagian badan.  Bentuk lubang profil balok  baja  kastela  pada  umumnya  adalah  persegi  enam  (heksagonal).  Pembuatan  balok  baja  kastela perlu  memperhatikan  jarak  antar  lubang  agar  balok  mempunyai  kemampuan  menahan  beban  tertinggi. Tulisan ini menyajikan hasil penelitian untuk menentukan jarak antar lubang yang optimum pada balok baja  kastela  dengan  mempertimbangkan  distribusi  tegangan,  deformasi,  dan  kelelehan  pada  balok tersebut.  Penelitian  diawali  dengan  perhitungan  menggunakan  metode  Elemen  Elemen  Hingga  (Finite Element  Method  /FEM)  kemudian  dilanjut  dengan  pengujian  di  laboratorium.  FEM  dilakukan  untuk menentukan  ukuran  dan  jarak  antar  lubang  optimum  pada  balok  kastela.  Variasi  sudut  bukaan  lubang dilakukan antara 45 o sampai 70 o . Hasil analis a FEM kemudian diujikan di laboratorium dengan ukuran dan jarak antar lubang optimum untuk mengevaluasi perbedaan hasilnya. Hasil penelitian menunjukkan lubang  profil  dengan  kemiringan  antara  45 o sampai  70 o sebaiknya  dibuat  dengan  jarak  antar  lubang antara 0.1 sampai 0.25 dari tinggi profil balok kastela dengan distribusi lubang terbaik adalah antara 5 sampai 7 lubang per meter.
Kata kunci : baja kastela; FEM; jarak lubang; ukuran lubang

## TEKNIK, 39 (1), 2018, 2
doi: 10.14710/teknik.v39n1.12234               Copyright © 2018, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
kastela  “HK”  lebih  besar  dibandingkan  ketinggian  balok asli “HI”.
Hasil  modifikasi  balok  asli  menjadi  balok  kastela menghasilkan  pembesaran  luas  penampang  dan  momen inersia  tetapi  memperkecil  kekakuan  dari  penampang. Pembesaran  penampang  dan  momen  inersia  akan meningkatkan kemampuan balok dalam menahan beban
Gambar 1. Proses Pembuatan Balok Baja Kastela
yang bekerja padanya. Kekakuan penampang yang makin mengecil  menyebabkan  balok  kastela  rawan  terhadap peristiwa buckling (Ellobody,  2011; Ellobody,  2012; Jichkar  dkk.,  2014,  Zirakian  &  Showkati,  2006).  Potensi kegagalan  yang  sering  terjadi  pada  balok  kastela  adalah pada  bagian  lubang  atas  ( web atas),  bawah  ( web bawah) dan pada bagian sambungan antara bagian atas dan bawah (Bedi  &  Pachpor,  2011;  Redwood  &  Dermidjian  1998; Zaarour  &  Redwood,  1996) . Kekuatan  las  yang  lebih tinggi  dibandingkan  kekuatan  bagian  badan  pada umumnya  akan  mengurangi  potensi  kegagalan  pada bagian  sambungan  las  (Altfillisch  dkk,  1957;  Toprac  & Cooke, 1959).
Penentuan  ukuran  lubang,  jarak  antar  lubang  dan posisi  lubang  terhadap  kedua  sisi flange atas  maupun bawah  akan  berpengaruh  terhadap  potensi  timbulnya kerusakan  lubang  bagian  atas  dan  bawah  (Priyambodo dkk. . ,  2014;  Wakchaure  dkk . ,  2012).  Persoalan  yang sering  dijumpai  pada  pengembangan  profil  balok  kastela adalah  penentuan  ukuran  lubang  dan  jarak  antar  lubang yang  paling  baik  dalam  mereduksi  potensi  kegagalan balok  kastela  (Apriyatno,  2000;  Priyambodo  dkk . ,  2014; Wakchaure  dkk . ,  2012).  Banyak  ahli  konstruksi  yang kurang  memahami  cara  penentuan  ukuran  lubang  dan jarak antar lubang optimum yang dapat diterapkan dalam mengembangkan  profil  balok  kastela.  Tulisan  ini menyajikan  hasil  penelitian  yang  dilakukan  untuk menentukan  ukuran  lubang  dan  jarak  antar  lubang optimum  yang  dapat  dikembangkan  pada  balok  baja

## 2. Bahan dan Metode
Model  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah
Gambar 2. Model Lubang Balok Kastela
Model struktur yang digunakan pada penelitian ini adalah  model  balok  di  atas  dua  tumpuan  dengan  dua beban terpusat (Wang, Ma & Wang, 2014). Panjang balok ditentukan  sebesar  3100  mm  dengan  jarak  tepi  balok  ke sumbu  tumpuan  adalah  50  mm  sehingga  panjang  bersih balok  (jarak  antara  kedua  tumpuan)  pada  model  adalah 3000  mm.  Gambar  3  menunjukkan  betuk  model  balok yang digunakan pada penelitian ini.
 e H K H I d t e b b d t G ar is P o to n g Bagian Atas Bagian Bawah Di Las Bagian Dibuang Bagian Dibuang Bagian Dibuang Bagian Atas Bagian Bawah G ar is P o to n g Bagian Atas Bagian Bawah Bagian Atas Bagian Bawah 2h 2h h H I H K
Balok Kastela
kastela.  Penelitian  dilakukan  melalui  dua  tahap  yaitu analis a model  dengan  bantuan  komputer  dengan menggunakan  FEM  untuk  mendapatkan  ukuran  lubang dan  jarak  antar  lubang  optimum  pada  balok  kastela (Jamadar & Kumbhar, 2014; Khennane, 2013; Srimani & Das,  1978;  Suharjanto,  2004;  Wakchaure  &  Sagade, 2012). Data ukuran lubang maupun jarak lubang optimum yang  diperoleh  dari  hasil  analis a komputer  kemudian diverifikasi  dengan  melakukan  pengujian  laboratorium untuk  menguji  seberapa  besar  perbedaan  hasil  analis a komputer  dan  hasil  pengujian  laboratorium  (Darwin, 2003; Hosain & Speirs, 1973)
model lubang heksagonal. Model balok kastela dikembangkan dari model asli profil baja IWF 150.75.5.7. dengan  tinggi  profil  150  mm,  lebar flange 75  mm.  Hasil pengembangan  profil  asli  menjadi  profil  kastela menghasilkan  ukuran  profil  225.75.5.7.  Tinggi  profil balok  kastela  adalah  225  mm.  Analis a model  balok kastela  untuk  menentukan  ukuran  lubang  dan  jarak  antar lubang  dengan  bantuan  komputer  dilakukan  dengan menggunakan  metode  FEM.  Ukuran  lubang  dan  jarak antar lubang ditentukan dengan mengambil dua parameter “e”  dan  “  ”  yang  mencerminkan  jarak  antar  lubang  dan sudut  kemiringan lubang (sudut bukaan lubang). Gambar 2  menunjukkan  bentuk  balok  kastela  dan  ukuran  lubang yang digunakan pada analis a dengan FEM. Tinggi lubang “HI” pada penelitian ini diambil sama dengan tinggi profil asli  yaitu  150  mm.  Tinggi  profil  balok  kastela  “HK” adalah  225  mm.  Jarak  pinggir  lubang  ke  tepi  profil  “dt” adalah 37.5 mm.
doi: 10.14710/teknik.v39n1.12234               Copyright © 2018, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Gambar 3. Model Benda Uji Struktur Balok Kastela
Pada  Gambar  3  terlihat  posisi  setiap  beban diambil  sejarak  1000  mm  terhadap  posisi  tumpuan. Optimasi bentuk lubang ditentukan dengan mengembangkan  6  model  sudut  kemiringan  lubang  “  " masing-masing  sebesar  45 o ,  50 o ,  55 o ,  60 o ,  65 o dan  70 o . Variasi  ukuran  e  untuk  setiap  nilai  ditentukan berdasarkan panjang balok kastela “L”, jumlah lubang per meter  panjang  benda  uji  “nl”  dan  sudut  kemiringan  . Untuk  menentukan  jarak  e  dan  jumlah  lubang  ditentukan dengan  rumus  pendekatan  sebagaimana  terlihat  pada Persamaan  1.  Jarak  e  ditentukan  sedemikian  rupa  agar posisi beban P terletak pada bagian badan ( web ) dan tidak pada  bagian  lubang.  Jumlah  lubang  untuk  setiap  meter panjang  untuk  setiap  variasi  sudut  dapat  dilihat  pada Tabel  1.  Jumlah  lubang  per  meter  panjang  “nl”  pada setiap  sampel  balok  sebagaimana  terlihat  pada  tabel tersebut detentukan dengan beda 3. Sebagai contoh untuk model dengan sudut  =45 o maka jumlah lubang per meter yang  dipilih  ada  6  masing-masing  dengan  jumlah  lubang 3, 6, 9, 12, 15 dan 18.
(1)
   Jumlah Sampel nl 45 6 3 - 18 50 7 3 - 21 55 8 3 - 24 60 10 3 - 30 65 12 3 - 36 70 15 3 - 45 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil  pengujian  material  baja  yang  diambil  pada bagian flange dan web dalam  bentuk  diagram  tegangan- regangan  dapat  dilihat  pada  Gambar  4.  Pada  gambar terlihat  nilai  tegangan  leleh  dan  tegangan  putus  pada bagian flange lebih  besar  dibandingkan  dengan  bagian web .  Regangan  yang  diperoleh  dari  pengujian  bagian flange lebih  kecil  dibandingkan  dengan  hasil  pengujian pada  bagian web .  Dari  hasil  pengujian  dan  perhitungan rata-rata  menunjukkan  nilai  yield adalah  349.34  MPa,  ultimate adalah  440.121  MPa  dan  Modulus  Elastisitas (E) adalah 211629.3656 MPa.
50
50 1000 1000 1000 P P L                      nl * 2 t g 2 HI * 2 * nl L e
Tabel  1. Nilai  sudut  ,  jumlah  sampel  dan  jumlah  lubang  nl yang dipilih pada analis a dengan FEM
Analis a dengan FEM bertujuan untuk mendapatkan  distribusi  tegangan,  nilai  beban  maksimum dan  nilai  defleksi  maksimum  sampai  terjadinya  leleh pertama.  Analis a model  komputer  dilakukan  dengan bantuan Software  Abaqus  ver  6.10 yang  dikembangkan oleh Dassault  System  Simulia  Corp. pada  tahun  2010
(Khennane,  2013).  Analis a FEM  pada  model  balok Kastela dilakukan dengan pendekatan jumlah nodal 40000 dan  ukuran  mesh  5  mm.  Penentuan  ukuran  mesh  pada analis a FEM dilakukan dengan metode konvergensi mesh dengan  cara  merubah  ukuran  mesh  dari  ukuran  besar  25 mm sampai ukuran terkecil 4 mm sehingga diperoleh nilai defleksi  dan  tegangan  Von  Misses  mencapai  kenvergen. Model  optimum  yang  diperoleh  dengan  FEM  kemudian dilanjutkan  dengan  membuat  model  benda  uji  di laboratorium . Pengujian  laboratorium  bertujuan  untuk memverifikasi model analis a yang dikembangkan dengan bantuan  komputer.  Jumlah  benda  uji  yang  dibuat  di laboratorium  sebanyak  3  buah  masing-masing  dengan panjang balok 3100 mm dengan jarak antar tumpuan 3000 mm. Benda uji dibebani sampai terjadi kelelehan pertama. Sebelum dilakukan pengujian laboratorium maka dilakukan pengujian sampel baja yang diambil dari bagian flange dan web (Beer  dkk . ,  2012;  Craig,  2011;  Gere  & Goodno,  2009;  Pytel  &  Kuisalaas,  2012;  ). Sampel material  baja  ditest  dengan  pengujian  tarik  untuk mendapatkan  nilai  yield ,  ultimate ,  rupture ,  modulus elastisitas  (E),  regangan  material  baja  (  ).  Prosedur pengujian tarik baja sesuai dengan standar ASTM E 8M- 04 Standard Test Method for Tension Testing of Metallic Materials .
Data material hasil uji tarik sampel baja kemudian digunakan  sebagai  input  untuk  analis a komputer dengan menggunakan software  Abaqus .  Hasil  analis a yang diperoleh  dari  program Abaqus meliputi  data  distribusi
doi: 10.14710/teknik.v39n1.12234               Copyright © 2018, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
tegangan,  nilai  beban  maksimum  dan  nilai  defleksi maksimum.
Gambar 4. Diagram Tegangan Regangan Material Baja
45 o sampai 70 o .
Dari  semua  grafik  yang  terlihat  pada  Gambar  5 maupun  Gambar  6  terlihat  sudut  bukaan  terbaik  berkisar antara  45 o sampai  50 o .  Dari  kedua  gambar  tersebut  juga terlihat  nilai  e/HI  terbaik  berkisar  antara  0.1  sampai  0.3. Pada  kondisi  leleh  sebagaimana  terlihat  pada  Gambar  6 besar  sudut  bukaan  terbaik  berkisar  antara  45 o sampai
50 o . Nilai e/HI pada kondisi leleh tersebut berkisar antara 0.1 sampai 0.3.
Pada  Gambar  5  dan  Gambar  6  terlihat  nilai  P/  pada kondisi optimum untuk kondisi elastis maupun leleh untuk semua nilai  berkisar antara 6000 sampai 6500.
Tabel  2. Hasil  Perhitungan  P  dan  untuk  Berbagai  Variasi Sudut  dan  Jumlah  Lubang  nl  pada  Kondisi  Elastis  dengan Beban Maksimum 10 kN
 ( o ) e (mm) nl Elastis P (kN)  (mm) 45 50,0000 4 9,997 1,585 25,0000 5 1,572 50 37,0000 5 1,573 20,3333 6 1,582 55 47,5000 5 1,586 30,8333 6 1,581 60 39,8333 6 1,594 27,9286 7 1,599 65 48,8333 6 1,618 36,9286 7 1,618 70 56,3333 6 1,646 44,4286 7 1,644
Tabel  3. Hasil  Perhitungan  P  dan  untuk  Berbagai  Variasi Sudut  dan Jumlah Lubang nl pada Kondisi Leleh
 ( o ) e (mm) nl Leleh P (kN)  (mm) 45 50,0000 4 44,829 7,111 25,0000 5 44,829 7,052 50 37,0000 5 67,168 10,604 20,3333 6 50,432 7,983 55 47,5000 5 44,829 7,117 30,8333 6 67,165 10,654 60 39,8333 6 67,163 10,761 27,9286 7 67,162 10,774 65 48,8333 6 44,828 7,261 36,9286 7 44,828 7,259 70 56,3333 6 44,828 7,427 44,4286 7 67,156 11,121
Nilai P/  pada kedua kondisi tersebut hampir sama. Untuk menentukan  nilai  sudut  bukaan  dan  jarak  e  optimum juga dilakukan dengan melihat peningkatan tegangan atau perbedaan  antara  tegangan  leleh  antara  profil  balok kastela  dan  balok  asli  (IWF  150.75.5.7).  Gambar  7 menunjukkan  grafik  hubungan  antara  peningkatan tegangan dengan nilai e/HI pada kondisi leleh. Dari grafik sebagaimana  terlihat  pada  tersebut  nilai  e/HI  optimum terjadi pada saat peningkatan tegangan leleh antara profil balok  kastela  dan  profil  asli  berkisar  antara  1.98  sampai 2.034  atau  terjadi  peningkatan  tegangan  rata-rata  sebesar 200%.  Kondisi  ini  terjadi  pada  semua  sudut  bukaan  . Nilai  pada  Gambar  7  merupakan  hasil  perbandingan nilai  P/  yang  dihitung  pada  balok  kastela  dengan  nilai
0 100 200 300 400 500 600 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% Te ga ng an (M pa ) Regangan Sampel Web 1 Sampel Web 2 Sampel Flange 1
Sampel Flange 2
Rata-rata
Proses  analis a untuk  masing-masing  model  balok
Jarak e pada Tabel 2 dan Tabel 3 merupakan jarak e yang diambil pada kondisi nilai P/  optimum. Nilai P/  optimum  diperoleh  dengan  menggambarkan  hubungan antara  nilai  e/HI  dan  P/  .  Ukuran  HI  yang  merupakan ukuran tinggi lubang diambil sebesar 150 mm. Gambar 5 menunjukkan grafik hubungan antara e/HI dan P/  untuk semua  sampel  dengan  sudut  bukaan  antara  45 o sampai 70 o .  Nilai  P/  sebagaimana  terlihat  pada  Gambar  5 diperoleh  dari  hasil  analis a semua  sampel  dalam  kondisi elastis. Cara yang sama juga dilakukan pada kondisi leleh. Gambar  6  menunjukkan  hubungan  antara  nilai  e/HI  dan P/  untuk  semua  sampel  dengan  sudut  bukaan  antara
baja  kastela  lubang  heksagonal  dilakukan  sebanyak  dua kali,  yaitu  analis a plastis  hingga  model  mencapai  leleh pertama  dan  analis a elastis  dengan  nilai  beban maksimum  10  KN.  Kedua  proses  analis a tersebut  akan menghasilkan dua data yang berbeda, yaitu data distribusi tegangan,  nilai  beban  maksimum  dan  nilai  defleksi maksimum pada kondisi leleh pertama serta pada kondisi pembebanan  mencapai  10  KN.  Tabel  2  menunjukkan hasil  analis a dengan  menggunakan  komputer  dengan pendekatan  elastis.  Pada  tabel  tersebut  terlihat  hubungan atara  sudut  kemiringan  dan  jumlah  lubang  nl  terhadap nilai  P  dan  (deformasi  vertikal)  pada  kondisi  elastis. Nilai  e  dan  nl  diambil  berdasarkan  nilai  P/  tertinggi untuk setiap nilai  . Cara yang sama juga dilakukan pada kondisi leleh sebagaimana terlihat pada Tabel 3.

## TEKNIK, 39 (1), 2018, 5
doi: 10.14710/teknik.v39n1.12234               Copyright © 2018, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
P/  yang  diperoleh  pada  balok  asli.  Pada  Gambar  5 sampai Gambar 7 terlihat profil dengan sudut bukaan  = 45 o merupakan profil dengan kemampuan menahan beban terbesar.  Sedangkan  profil  dengan  sudut  bukaan  =  70 o merupakan  profil  dengan  kemampuan  menahan  beban terkecil.  Profil  dengan  sudut  bukaan  yang  makin membesar  mengalami  perlemahan  yang  lebih  besar dibandingkan  profil  dengan  sudut  bukaan  yang  lebih kecil.
Gambar 5. Grafik Hubungan P/  dan e/HI untuk semua sudut bukaan  pada kondisi elastis
Gambar 6. Grafik Hubungan P/  dan e/HI untuk semua sudut bukaan  pada kondisi leleh
dan  bentuk  ukuran  lubang  optimum  menunjukkan  setiap nilai  menghasilkan  satu  jarak  e  optimum.  Setiap  sudut bukaan  menghasilkan  satu  nilai  optimum  e/HI.  Nilai e/HI  optimum  diperoleh  pada  kisaran  angka  0.1  sampai 0.4. Jika  menggunakan  ukuran tinggi profil balok  kastela HK,  maka  nilai  e/HK  optimum  diperoleh  diantara  nilai
0.1  sampai  0.25.  Dengan  menggunakan  ukuran  sampel balok  sepanjang  3000  mm  maka  nilai  e/HI  dapat diperoleh  dengan  mengambil  jumlah  lubang  antara  5 sampai  7  buah.  Tabel  4  menunjukkan  hubungan  antara sudut bukaan  , jarak antara lubang e dan jumlah lubang nl  yang  diperoleh  untuk  sampel  balok  dengan  panjang 3000  mm.    Jumlah  lubang  bukaan  pada  tabel  tersebut diperoleh dari hasil perhitungan nilai P/  tertinggi.
Tabel 4. Hubungan Antara Jarak Lubang (e), Jumlah Lubang Setiap Meter dan Ukuran Lubang untuk Semua Nilai 
 ( o ) e (mm) nl e/HI e/HK 45 25,0000 5 0,167 0,111 50 37,0000 5 0,180 0,164 55 30,8333 6 0,226 0,137 60 39,8333 6 0,266 0,177 65 48,8333 6 0,326 0,217 70 56,3333 7 0,376 0,250 5,000 5,500 6,000 6,500 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 P/ δ e/HI Hubungan P/δ dan e/HI Kondisi Elastis 45 50 55 60 65 70 4,500 5,000 5,500 6,000 6,500 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 P/ δ e/HI Hubungan P/δ dan e/HI Kondisi Leleh 45 50 55 60 65 70 1.50 1.70 1.90 2.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00  e/HI Hubungan Peningkatan Tegangan Leleh (  ) dan e/HI Kondisi Leleh 45
50 55 60 65 70
Gambar 7. Grafik Hubungan e/HI dan  untuk semua sudut bukaan 
Hasil analis a untuk menentukan jarak antar lubang
Hasil  analis a dengan  bantuan  program Abaqus untuk selanjutnya diverifikasi dengan melakukan pengujian  laboratorium  untuk  memastikan  apakah  model analis a dengan  FEM  sesuai  dengan  hasil  pengujian laboratorium. Verifikasi yang dilakukan meliputi verifikasi  defleksi  dan  beban  maksimum  pada  saat  leleh pertama.  Berdasarkan  hasil  analis a sebagaimana  terlihat pada Tabel 4 kemudian dipilih satu ukuran bukaan lubang  untuk  mendapatkan  jarak  antar  lubang  terbaik  yang dapat digunakan sebagai sampel uji di laboratorium. Pada penelitian  ini  sampel  ukuran  bukaan  yang  dipilih  adalah dengan sudut  = 70 o dengan jumlah lubang setiap meter panjang  balok  nl  =  7.  Gambar  8  menunjukkan  detail ukuran  lubang  sampel  balok  kastela  yang  diuji  di laboratorium  (satuan  ukuran  dalam  mm)  dan  Gambar  9

## TEKNIK, 39 (1), 2018, 6
doi: 10.14710/teknik.v39n1.12234               Copyright © 2018, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
menunjukkan  penyiapan  pengujian  balok  kastela  di laboratorium.
Berdasarkan  hasil  pengujian  laboratorium  yang dilakukan  pada  tiga  sampel  diperoleh  grafik  hubungan  P dan  defleksi  vertikal  (  )  sebagaimana  terlihat  pada Gambar  10.  Beban  maksimum  pada  ketiga  sampel tersebut pada kondisi leleh pertama masing-masing adalah 75.021  kN,  69.419  kN  dan  67.456  kN  dengan  nilai  masing-masing  adalah  13.790  mm,  12.549  mm  dan 12.629 mm. Rata-rata P leleh  dari ketiga sampel tersebut adalah 70.632kN dengan  rata-rata 12.989 mm.
2 2 5 70 o 45 45 15 0 45 3 7 .5 3 7 .5 1 6 0
Gambar 8. Model Lubang untuk Sampel Uji
Gambar  9. Setting Pengujian  Sampel  Balok  Kastela  di Laboratorium
perbedaan  ukuran  balok  baja  kastela  pada  ketiga  sampel balok di laboratorium. Hasil pengujian dengan menggunakan  komputer  menghasilkan  nilai  P  rata-rata pada  saat  leleh  pertama  sebesar  69.182  kN  dengan defleksi vertikal rata-rata sebesar 12.373 mm.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 P ( k N ) Defleksi (mm)
Grafik hubungan beban (P) dan defleksi vertikal (  ) hasil pengujian laboratorium Balok 1 Balok 2
Balok 3
Rata-rata
Gambar  10. Grafik  Hubungan  P  dan  Defleksi  Vertikal  Hasil Pengujian Laboratorium
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 P ( k N ) Defleksi (mm) Grafik hubungan beban (P) dan defleksi vertikal Balok 1 Balok 2 Balok 3
Rata-rata
Analis a komputer  untuk  model  benda  uji
Hasil pengujian laboratorium kemudian dibandingkan dengan  hasil analis a dengan komputer dan menghasilkan grafik hubungan P dan defleksi vertikal (  ) sebagaimana terlihat pada Gambar 12.
laboratorium  juga  dilakukan  untuk  memverifikasi  hasil pengujian laboratorium. Pada Gambar 11 juga ditampilkan hasil analis a untuk model yang sama dengan menggunakan  komputer.  Analis a dengan  komputer  tetap dilakukan  karena  adanya  kemungkinan  terjadinya perubahan  dari  ukuran  lubang  dan  posisi  lubang  akibat kurang  sempurnanya  proses  pembuatan  benda  uji laboratorium. Pembuatan model komputer juga dilakukan untuk  tiga  model.  Pembuatan  model  komputer  terhadap ketiga  benda  uji  disebabkan  kemungkinan  adanya
(  ) hasil analis a komputer
Gambar 11. Hasil Analis a Komputer
Pada  gambar  tersebut  terlihat  grafik  hubungan antara  P  dan  defleksi  vertikal  yang  diperoleh  dari pengujian  laboratorium  dan  analis a komputer  hampir sama  atau  hampir  berimpit  untuk  nilai  P  kurang  dari  68 kN. Dari kedua grafik tersebut juga terlihat leleh pertama terjadi  pada  nilai  P  antara  68  sampai  70  kN.    Grafik hubungan  antara  P  dan  defleksi  vertikal  hasil  pengujian
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 P ( k N ) Defleksi (mm) laboratorium
Gambar  12 Komparasi  Hasil  Pengujian  Laboratorium  dan Analisis  Komputer  untuk  Model  Balok  Kastela  dengan  Sudut
Hasil  penelitian  untuk  menentukan  jarak  lubang optimum  pada  profil  balok  baja  kastela  menunjukkan bahwa  untuk  model  balok  kastela  dengan  sudut  bukaan antara 45 o sampai 70 o maka jarak lubang optimum adalah antara 0.1 sampai 0.4 dari tinggi profil asli atau antara 0.1 sampai 0.25 dari tinggi profil balok kastela, profil dengan sudut  bukaan  makin  kecil  menghasilkan  kemampuan menahan  beban  lebih  besar,  dan  pola  distribusi  lubang terbaik adalah antara 5 sampai 7 lubang setiap meter.
An  Investigation  of  Welded  Open  Web  Expanded Beams, AWS Journal .
Apriyatno,  H.  (2000).  Pengaruh  Rasio  Tinggi  dan  Tebal Badan  Balok  Castella  pada  Kapasitas  Lentur. Tesis. Yogyakarta: Magister Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada.
Bedi,  M.  K.  S.,  &  Pachpor  P.  D.  (2011).  Moment  and Shear  Analysis  of  Beam  with  Different  Web Openings. International  Journal  of  Engineering Research  and  Applications  (IJERA,  1(4),  1917- 1921.
Beer, F. P., Johnston, E. R., DeWolf, J. T., & Mazurek, D. F. (2012). Mechanics of Materials . Sixth Edition. New York: McGraw-Hill Companies.
Craig,  R.  R.  (2011). Mechanics  of  Materials .  Third Edition. New York: John Wiley and Sons .
Darwin, D. (2003). Design of Steel and Composite Beams with  Web  Openings. American  Institute  of  Steel Construction (AISC)
Dassault Systems Simulia Corp (2010). Abaqus/CAE 6.10 User’s  Manuals .  Dassault  Systems  Simulia Corporation.
Ellobody,  E.  (2011).  Interaction  of  Buckling  Modes  in Castellated  Steel  Beams. Journal  Construction Steel Research , 67, 814-825.
Ellobody, E. (2012). Nonlinier Analysis of Cellular Steel Beams  under  Combined  Buckling  Modes. Thin- Walled Structures, 52, 66-79 . Gere,  J.  M.,  &  Goodno,  B.  J.  (2009). Mechanics  of Material .  Seventh  Edition,  Toronto  :  Cengage Learning.
Hosain,  M.  U.,  &  Speirs,  W.  G.  (1973).  Experiments  on Castellated  Beams. Journal  of  the  American Welding  Society,  Welding  Res.  Supp. ,  52(8),  329- 342.
Jamadar, A. M., & Kumbhar, P. D. (2014). Finite Element Analysis  of  Castellated  Beam:  A  Review. International  Journal  of  Innovative  Research  in Advanced Engineering (IJIRAE), 1(9), 125-129.
Jichkar,  R.  R.,  Arukia,  N.  S.,  &  Pachpor,  P.  D.  (2014).
Analysis  of  Steel  Veam  with  Web  Openings Subjected to Buckling Load. International Journal of  Engineering  Research  and  Applications (IJERA), 4 (5), 185-188. Khennane,  A.  (2013). Introduction  to  Finite  Element Analysis  Using  Matlab  and  Abaqus,  in  Thin  and Thick Plates. Boca  Raton: CRC Press, Taylor and Francis Group.
Priyambodo,  B.,  Suswanto,  B.,  &  Kristijanto,  H.  (2014). Analisa Model Keruntuhan Variasi Bukaan Badan pada  Profil  Heksagonal  Castellated  Beam  dengan Program FEA. Jurnal Teknik POMITS, 1(2), 1-6. Pytel, A., & Kuisalaas, J. (2012). Mechanics of Material, Second Edition. Stamford : Cengage Learning .
Redwood,  R.,  &  Dermidjian,  S.,  (1998).  Castellated Beams  Web  Buckling  in  Shear. Journal  of Stuctural Engineering, 124(10), 1202-1207 .
Srimani,  S.  S.  L.,  &  Das,  P.  K.  (1978).  Finite  Element Analysis  Castellated  Beams. Computer  and Structures , 9, 169-174 .
laboratorium maupun hasil analis a komputer sebagaimana  terlihat  pada  gambar  tersebut  diambil  dari nilai  rata-rata  hasil  pengujian  dari  tiga  sampel  balok  uji. Hasil  pengujian  laboratorium  dan  analis a komputer menunjukkan  perbedaan  nilai  P  maksimum  hal  ini disebabkan  adanya  ketidak  sempurnaan  pekerjaan pengelasan  atau  pembuatan  profil  balok  uji.  Meskipun demikian  nilai  P  maksimum  yang  mencapai  70  kN  dari benda  uji  laboratorium  menunjukkan  kondisi  leleh pertama  yang  hampir  sama  dengan  hasil  analis a model dengan komputer. Hal ini juga memberi gambaran bahwa pekerjaan  pembuatan  balok  uji  sudah  sangat  baik  karena dapat  menghasilkan  P  leleh  yang  hampir  sama  dengan hasil analis a komputer.
Grafik perbandingan hasil analis a dan pengujian Laboratorium Analis a
Bukaan 70 o dan Jarak Antar Lubang 45mm

## 4. Kesimpulan

## Daftar Pustaka
Altfillisch, M. D., Cooke, B. R., & Toprac, A. A. (1957).
Suharjanto.  (2004).  Kajian  Banding  Secara  Numerik Kapasitas  dan  Perilaku  Balok  Baja  Kastela
Menggunakan Program SAP 2000. Media Komunikasi Teknik Sipil, 13(2),114-121.
Toprac,  A.  A.,  &  Cooke,  B.  R.  (1959).  An  Experimental Investigation  of  Open-Web  Beams. Welding Research Council Bulletin Series, 47.
Wakchaure,  M.  R.,  &  Sagade,  A.  V.  (2012).  Finite Element  Analysis  of  Castellated  Steel  Beam. International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT), 2(1), 356-370.
Journal  of  Scientific  and  Research  Publications, 2(8), 1-6.
Wang, P., Ma, N., & Wang, X. (2014). Numerical Studies on  Large  Deflection  Behaviors  of  Restrained Castellated  Steel  Beams  in  Fire. Journal Construction Steel Research, 100, 136-145. Zaarour,  W.,  &  Redwood,  R.  (1996).  Web  Buckling  in Thin  Webbeb  Castellated  Beams. Journal  of Stuctural Engineering, 122(8), 860-866.
Zirakian,  T.,  &  Showkati,H.,  (2006).  Distortional Buckling of Castellated Beams. Journal Construction Steel Research, 62, 863-871. Wakchaure M. R., Sagade  A. V., & Auti V. A. (2012). Parametric  Study  of  Castellated  Beam  with Varying  Depth  of  Web  Opening. International