DAKTILITAS KOLOM SEGIEMPAT BERLUBANG YANG TERKEKANG PADA BETON MUTU TINGGI

1

DAKTILITAS KOLOM SEGIEMPAT BERLUBANG YANG TERKEKANG PADA BETON MUTU TINGGI

Darmansyah Tjitradi* , Rachmat Purwono**, Priyosulistyo ***

ABSTRAK

Tulisan ini merupakan hasil dari penelitian kolom segiempat berlubang pada beton mutu tinggi (fc’ = 60 MPa )

yang terkekang dengan menggunakan sengkang tunggal dan sengkang rangkap. Eksperimen dilakukan pada tujuh

benda uji kolom pendek berukuran 200 x 200 x 1120 mm dengan rasio lubang 0 %, 4,52 %, 7,07 % dan 11,04 %

dengan sengkang tunggal dan sengkang rangkap yang berbeda tingkat pengekangannya. Masing-masing benda uji

dikenakan beban aksial tetap sebesar 50 ton atau 0,21.fc’.Ag dan beban lentur yang secara berangsur-angsur meningkat

sampai benda uji runtuh. Momen lentur nominal dari hasil pengujian semua kolom menunjukkan nilai yang lebih besar

dibandingkan dengan momen lentur nominal menurut peraturan ACI. Meskipun kolom dengan persentase lubang

kurang dari 4 % dan juga penampang tanpa lubang yang mempunyai rasio tulangan pengekangan s = 0,022 % tetapi

nilai kapasitas daktilitas kurvatur tidak lebih dari 4. Ini berarti bahwa kolom beton bertulang yang menggunakan beton

mutu tinggi membutuhkan pengekangan yang lebih dari s = 0,022 % untuk menghasilkan daktilitas kurvatur yang

lebih tinggi.

Kata kunci : kolom segiempat berlubang, daktilitas, beton terkekang, beton mutu tinggi

ABSTRACT

This paper is resulted from research on the hollowed rectangular column of the high strenght concrete (fc’=60

MPa) that is confined with single stirrup and double stirrup. The experiment is done on seven short column tested

specimens with the size of 200x200 mm and hole ratio 0 %, 4.52 %, 7.07 % and 11.04 % with single stirrup

reinforcement and double stirrup reinforcement that has different degrees of confinement. Each tested specimen is

loaded with a constant axial load of 50 tons or 0.21 fc’.Ag and a transversal load that gradually increases up to its

flexural failure. Compared to the ACI code’s nominal flexural strength, all the tested column showed a higher flexural

strength capacity. However all the columns having a hollow percentage less than 4 % as well non hollowed section with

a confinement reinforcement ratio s = 0.022 % showed a curvature ductility capacity not more than 4. This means that

reinforced concrete columns using High-Strength Concrete need more confinement than s = 0.022 % to produce

higher curvature ductility.

Keywords : hollowed rectangular column, ductility, confined concrete, high-strength concrete.

1. Pendahuluan Banyak kasus pemasangan saluran pipa air hujan

yang terbuat dari pralon yang tertanam pada kolom

(alasan estitika) tanpa memperhatikan pengaruh

pengurangan kekuatan kolom. ACI 318-95 pasal 6.3.4

memperkenankan ini asalkan luas lubang tidak lebih

dari 4 persen dari penampang melintang yang

dipergunakan dalam perhitungan kekuatan. Peraturan

tersebut berlaku untuk beton mutu normal (fc’ 50

MPa) dan tidak menyinggung masalah daktilitasnya.

Penelitian ini mempelajari baik secara analitis maupun

eksperimen perilaku daktilitas dan kekuatan lentur

kolom segiempat berlubang pada beton mutu tinggi.

2. Signifikansi Penelitian

Penelitian ini dapat memberikan informasi pada

perencana kolom beton bertulang yang berlubang

mengenai :

1. Perubahan kekuatan lentur dan daktilitas dari

kolom segiempat dengan sengkang rangkap.

2. Pengaruh lubang terhadap kekuatan lentur dan

daktilitas yang menggunakan beton mutu tinggi

dan apakah memenuhi persyaratan daktilitas

sebagai pemikul beban gempa menurut ketentuan

ACI 318-95.

3. Menunjukkan hasil analisa teoritis dibandingkan

dengan hasil pengujian secara eksperimen.

3. Tinjauan Pustaka

Untuk menganalisa kekuatan maupun daktilitas

penampang kolom beton bertulang mutu tinggi

dibutuhkan hubungan stress-strain beton maupun

tulangan . Pada dekade terakhir banyak dipublikasikan

* Dosen Jurusan Teknik Sipil, UNLAM Banjarmasin

** Dosen Jurusan Teknik Sipil, FTSP, ITS Surabaya

*** Dosen Jurusan Teknik Sipil, UGM Yogyakarta

2

model-model hubungan stress-strain beton mutu tinggi

yang terkekang, sehingga dalam penelitian ini dipilih

suatu model hubungan stress-strain beton mutu tinggi

yang terkekang yang lebih sederhana dan mendekati

kondisi model penelitian ini.

3.1. Hubungan fc’ – c beton yang dipilih Dalam menganalisa kekuatan dan daktilitas

kolom pada penelitian ini digunakan model stress-strain

beton mutu tinggi hasil penelitian Azizinamini, dkk.

(1994) yang dinyatakan dalam Gambar 1 dimana : '

co fKf ................................................................ (1)

'

c

''

y''

''

''f

f

dS8

dn

h

S245,010091,01K

................ (2)

'c

32

''y

''

''

o

f

fh

S734,010035,0

00265,0

............ (3)

o1

7,0

........................................................... (4)

2

ys

cu100

f003,0

......................................... (5)

Kurva yang naik (AB) :

c

o

off

untuk 0 c o ........................................ (6)

Kurva yang turun (BC) :

oocoo fff 3,01 .................................. (7)

dimana :

0003,0K

4,1K13,3

f

6,0f25,0

o

o

'

c

o

........................... (8)

Dalam analisa teoritis kurva tegangan-regangan beton

dibagi menjadi 3 daerah, yaitu :

1. Daerah I : Pada 0 c o

2. Daerah II : Pada o c 1

3. Daerah III : Pada c 1

3.2. Hubungan fs – s tulangan baja

Gambar 2 memperlihatkan model stress-strain

tulangan baja yang memperhitungan pengaruh strain

hardenning baja (R.Park, T.Paulay, 1974), yang akan

digunakan dalam penelitian ini.

Daerah AB : s y

fs = s. Es ........................................... (9)

Daerah BC : y s sh

fs = fy ......................................... (10)

Daerah CD : sh s su

2

shs

shs

shsys

1r302

m60

260

2mff ............. (11)

dimana :

2

2

y

su

r15

1r601r30f

f

m

......................... (12)

shsur ........................................................... (13)

3.3. Analisa Teoritis Kolom

Karena penampang kolom berlubang maka

analisa kekuatan dan daktilitas penampang kolom

dilakukan dengan prinsip sebagai berikut :

1. Perhitungan gaya tekan beton pada penampang yang

tanpa lubang.

2. Perhitungan gaya tekan beton pada penampang yang

berlubang.

3. Gaya tekan beton gabungan adalah gaya tekan beton

pada penampang tanpa lubang dikurangi gaya tekan

beton yang berlubang.

Kemudian prosedur perhitungan analisa

dilanjutkan sebagai berikut :

a. Tentukan parameter penampang kolom, yaitu : bw,

ht, ds, b’, h’, b”, h”.

b. Tentukan syarat terjadinya spalling , yaitu : regangan

tekan beton (c) = 0,004.

c. Hitung persamaan (1) s/d (8), yaitu perumusan

kurva tegangan-regangan beton mutu tinggi yang

terkekang menurut Azizinamini, dkk (1994).

d. Perhitungan gaya tekan beton penampang tanpa

lubang.

fs

fsu

fy

y sh su s

Gambar 2 Kurva Tegangan - Regangan Tulangan Baja

A

B C

D

c

fc’

A

B

C

o

Gambar 1 Kurva Tegangan – Regangan beton mutu

tinggi menurut Azizinamini, dkk. (1994)

0,3.fo

1

I II

fo

III

3

Dalam analisa teoritis digunakan model diagram

tegangan Azizinamini,dkk,(1994) seperti ditunjukkan

oleh Gambar 3.Diagram tegangan beton tanpa lubang

dibedakan 3 macam, yaitu :

1. Daerah I : 0 c o

2. Daerah II : o c 1

3. Daerah III : c > 1

e. Perhitungan gaya tekan beton pada penampang yang

berlubang

f. Persamaan Regangan Tulangan Baja

Tentukan nilai c awal, sehingga didapat :

c

Yccsi

.............................................. (14)

g. Persamaan Tegangan Tulangan Baja

Berdasarkan nilai regangan baja, didapat nilai

tegangan baja dengan menggunakan persamaan (9)

s/d (13).

h. Persamaan Kekuatan Tulangan Baja

sisisi fAT .......................................................... (15)

i. Persamaan Kesetimbangan Gaya Aksial

Syarat kesetimbangan gaya :

n

1i

sisi AfCcP ............................................. (16)

Nilai P=50 ton, dengan menggunakan persamaan

(16) dapat dicari nilai c yang sebenarnya dengan

melalui proses iterasi dengan menggunakan bantuan

komputer software Microsoft Excel.

j. Persamaan Momen Lentur Kolom

i

n

1i

sisi d2

bwAf ZcCcM ................. (17)

k. Perhitungan Kurvatur Kolom

c

c ................................................................. (18)

l. Perhitungan Kurvatur Leleh Pertama (y)

y diambil dari nilai kurvatur saat tulangan baja

yang pertama kali leleh dari persamaan (14).

m. Perhitungan Kurvatur Ultimit (u )

u ditentukan berdasarkan nilai kurvatur pada saat

momen sebesar 0,80.Mmax setelah melewati nilai

momen maksimum.

n. Perhitungan Daktilitas Kurvatur ()

Nilai daktilitas kurvatur dihitung dengan persamaan

y

u

............................................................. (19)

o. Pembuatan Grafik Momen-Daktilitas Kurvatur

Hasil perhitungan ini dapat dilihat pada Gambar 11 s/d

17 dan Lampiran 1 pada Tabel 2.

4. Metoda Penelitian

4. 1. Rencana Benda Uji Kolom

Dalam penelitian ini dibuat tujuh benda uji

kolom yang akan diuji kekuatan lentur dan

daktilitasnya, rincian benda uji kolom dapat dilihat pada

Tabel 1. Pemilihan kolom dengan sengkang tunggal

dimaksudkan untuk mengetahui nilai daktilitas kolom

yang menggunakan persyaratan jarak spasi sengkang

menurut ACI 318-95 dan sebagai data pembanding

untuk kolom dengan sengkang rangkap. Sedangkan

pemilihan kolom dengan sengkang rangkap

dimaksudkan untuk meningkatkan mutu pengekangan

agar diharapkan kolom dapat lebih berperilaku daktail

sehingga dapat diketahui persentase pertambahan

kekuatan lentur dan daktilitasnya, disamping itu

penelitian ini juga ingin mengetahui pengaruh

persentase lubang yang melebihi 4 % terhadap

kekuatan lentur dan daktilitasnya.. Pada kolom dengan

sengkang rangkap untuk rasio lubang 4,52 % tidak

dipilih sebagai benda uji rencana karena cukup diwakili

benda uji dengan sengkang tunggal.

Gambar 3 (a) Penampang kolom berlubang, (b) Diagram regangan, (c) Diagram Tegangan

Daerah I, (d) Diagram Tegangan Daerah II, (e) Diagram Tegangan Daerah III,

(f) Gaya dalam yang bekerja pada penampang.

0 < c < o

Daerah I

o < c< 1

Daerah II

c > 1

Daerah III

0,3fo

fo

fo 0,3fo fo

c c

c

bw

ht

c

c

s1

s2

s3

s4 Cc

Ts1

Ts2

Ts3

Ts4 ds

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

lub

4

Tabel 1. Perincian Rencana Benda Uji Kolom

Segiempat Ukuran 200 x 200 mm (t = 12,68

mm, s = 7 mm)

Kode

Benda

Uji

lub

(mm)

Rasio

Lubang

(%)

t s S

(mm)

KST.1.0 0 0 0,0455 0,0184 50

KST.1.1 48 4,52 0,0455 0,0184 50

KST.1.2 60 7,07 0,0455 0,0184 50

KST.1.3 75 11,04 0,0455 0,0184 50

KSR.2.0 0 0 0,0455 0,0220 75

KSR.2.2 60 7,07 0,0455 0,0220 75

KSR.2.3 75 11,04 0,0455 0,0220 75

Keterangan notasi benda uji :

- KST berarti Kolom Sengkang Tunggal

- KSR berarti Kolom Sengkang Rangkap

Angka pertama menunjukkan 2 arti :

- Angka 1 berarti jarak spasi sengkang 50 mm

- Angka 2 berarti jarak spasi sengkang 75 mm

Angka kedua menunjukkan 4 arti :

- Angka 0 berarti rasio lubang 0 % atau tanpa lubang

- Angka 1 berarti rasio lubang 4,52 % atau diameter

lubang 48 mm


lubang 60 mm


lubang 75 mm

Perlu diketahui bahwa menurut persyaratan ACI

318-95 pasal 21.4.4.2 dengan jarak sengkang 10-100

memberikan nilai s = 0,0209, sehingga s pada

sengkang tunggal nilainya lebih kecil dari s ACI,

sedangkan s pada sengkang rangkap nilainya lebih

besar dari s minimum yang disyaratkan oleh ACI.

Sebagai mana diharapkan nilai K pada sengkang

tunggal (K = 1,1557) nilainya lebih kecil dari pada nilai

K pada sengkang rangkap (K = 1,1758).

Gambar sketsa penulangan benda uji diperlihatkan

pada Gambar 4 s/d 7.

I

237-50 1212,68 47-100

47-100

1120

100

200

100

II

II

190

I

250 250 190

200

Pot I-I

43,6 20 20

400

200

Pot II-II

200

Gambar 4 Sketsa penulangan benda uji KST.1.0

L = 1630

I

237-50 1212,68 47-100

47-100

1120

100

200

100

II

II

190

I

250 250 190

200

Pot I-I

43,6 20 20

400

200

Pot II-II

200

Gambar 5 Sketsa penulangan benda uji KST.1.1, KST.1.2

dan KST.1.3

L = 1630

I

2x157-75

1212,68 47-100

47-100

1120 190 250

100

200

100

II

II

190 250

I

200

Pot I-I

43,6 20 20

400

200

Pot II-II

200

Gambar 6 Sketsa penulangan benda uji KSR.2.0

L = 1630

5

4.2. Setup Pengujian Kolom

Untuk memberikan beban aksial tetap digunakan

Hidraulick Jack kapasitas 200 ton, dan beban arah

transversal digunakan Hidraulick Jack kapasitas 50

ton yang besarnya beban dikontrol dengan Load Cell

kapasitas 60 ton. Sedangkan untuk pengukuran lendutan

digunakan dial gauge 100 mm, dan untuk pengukuran

kurvatur digunakan alat yokes yang dipasang LVDT

pada serat tekan dan tarik.

Setup peralatan percobaan tersebut diilustrasikan

pada Gambar 8. Detail pemasangan Yokes, LVDT dan

Dial Gauge dijelaskan oleh Gambar 9.

4.3. Rencana Pembebanan

Pembebanan benda uji dilakukan seperti skema

dalam Gambar 10. Masing-masing benda uji kolom

dikenakan beban aksial tetap sebesar N = 50 ton atau

0,21.fc’.Ag dan beban lentur yang secara berangsur-

angsur meningkat sampai benda uji runtuh.

5. Pengujian Eksperimental

5.1. Pengujian mutu bahan

Pengujian kuat tarik tulangan baja ini dilakukan

dengan menggunakan mesin UTS (United Testing

System), dan untuk tulangan baja ulir D12,68 didapat

data hasil dari pengujian kuat tarik adalah fy = 340

MPa, y = 0,0017, sh = 0,021, dan su = 0,1731. Dan

untuk tulangan baja polos D7 didapat data hasil dari

pengujian kuat tarik adalah fy = 360 MPa, y = 0,0018,

dan su = 0,1218.

Sedangkan pengujian kuat tekan silinder beton

ini dilakukan dengan menggunakan mesin UTM

(Universal Testing Machine) kapasitas 200 ton. Benda

uji silinder yang direncanakan adalah benda uji silinder

standard dengan ukuran 150 x 300 mm, sebanyak 20

buah. Hasil pengujian kuat tekan benda uji silinder

didapat kuat tekan rata-rata 60 MPa.

1212,68 47-100 I

I

2x157-75 47-100

1120 190 250

100

200

100

II

II

190 250

200

Pot I-I

43,6 20 20

400

200

Pot II-II

200

Gambar 7 Sketsa penulangan benda uji KSR.2.2 dan KSR.2.3

L = 1630

½ P

N = 50 ton

1/3 L 1/3 L 1/3 L

N = 50 ton

½ P

Gambar 10 Skema pemebebanan benda uji kolom

Benda uji kolom

Gambar 8 Setup pembebanan benda uji kolom

2 L =

1

63

0

L =

1

63

0

fo

3 L

=

1

63

0

L =

1

63

0

fo

9 L =

1

6

3

0

L =

1

63

0

fo

7 L =

1

63

0

L =

1

63

0

fo

8 L

= 1

6

30

L

= 1

6

30

fo

4 L

= 1

6

30

L

= 1

6

30

fo

5 L

= 1

6

30

L

= 1

6

30

fo

1 L

= 1

6

30

L

= 1

6

3

0

fo

9 L

=

16

3

0

L

=

16

3

0 fo

6 L =

1

63

0

L =

1

63

0

fo

Keterangan :

1. Hidraulic Jack 200 ton

2. Hidraulic Jack 50 ton

3. Load Cell 60 ton

4. Besi as 40 mm

5. Besi Yokes

6. Benda uji kolom

7. Balok penyebar beban

transversal

8. 6 bh Besi as 25 mm

9. Baja Profil I

10. LVDT 100 mm

10 L

=

16

3

0 L

=

16

3

0 fo

l = 300

Gambar 9 Pemasangan Yokes, LVDT dan Dial gauge

Dial Gauge

c/2

t/2

LVDT /2

h = 300

6

5.2. Pengujian Kombinasi Gaya Aksial dan Lentur

Benda Uji Kolom

Dalam pengujian eksperimen pembebanan arah

transversal dikontrol dalam 2 tahap, yaitu :

1. Kontrol beban (Force Controlled Loading), yaitu

peningkatan pembebanan sebelum mencapai

beban maksimum dikontrol dengan penetapan

interval beban yang diberikan.

2. Kontrol Lendutan (Displacement Controlled

Loading), yaitu setelah pembebanan melewati

beban maksimum dan memasuki tahap perlemahan

(softening) maka program pembebanan dikontrol

berdasarkan penambahan lendutan yang ditetapkan

dan melalui Load Cell atau manometer Hidraulick

Jack kita catat beban transversal yang diperoleh.

Proses selama pelaksanaan pengujian setiap

benda uji dijelaskan sebagai berikut :

a. Sebelum melakukan pengujian, dilakukan

pengukuran jarak antara yokes (l) dan tinggi antara

LVDT (h).

b. Pengujian dimulai dengan memberikan beban

aksial tetap sebesar N = 50 ton kemudian

dilanjutkan dengan pembebanan transversal yang

dimulai dari beban P = 0 sampai dengan P = 30

ton dengan penambahan beban 1 ton. Selama

penambahan beban transversal ini beban aksial

tetap dikontrol terus agar tidak terjadi penurunan

beban.

c. Selama pembebanan dibawah beban maksimum

pengujian berdasarkan kontrol pembebanan

(Force Controlled Loading), dicatat beban pada

saat retak pertama, saat beban beban maksimum

dan pada saat beton spalling.

d. Setelah dicapai beban maksimum maka cara

pengujian dirubah menjadi kontrol lendutan

(Displacement Controlled Loading) karena jika

tetap berdasarkan kontrol beban maka kita tidak

dapat mencatat besarnya lendutan yang bergerak

sangat cepat, sehingga dengan kontrol terhadap

lendutan yang kita tetapkan penurunannya

terlebih dahulu kita catat besarnya beban pada

saat lendutan tersebut, begitu seterusnya sampai

benda uji tidak mampu lagi menahan beban

transversal dan pengujian dihentikan.

e. Dari pengujian ini didapat lendutan pada saat

retak pertama, saat beban maksimum, saat beton

spalling, saat beban akhir, dan data regangan beton

didaerah tekan jika benda uji menggunakan strain

gauge, serta data LVDT untuk menghitung

kurvatur kolom.

Untuk memperhitungkan kurvatur kolom hasil

eksperimen digunakan rumus yang berdasarkan hasil

penelitian yang dilakukan oleh Pendyala, dkk. (1996),

yaitu :

hl

tc

.................................................. (20)

Hasil pengujian ini dirangkum di Lampiran 1 seperti

pada Tabel 2.

6. Hasil Analisa Teoritis dan Uji Eksperimen

Tabel 2 merupakan kesimpulan data nilai momen

maksimum dan daktilitas kurvatur hasil analisa teoritis

dan uji eksperimen kolom dengan sengkang tunggal

dan sengkang rangkap.

Gambar 11 s/d 17 berturut-turut menyajikan

grafik hubungan Momen dan Daktilitas Kurvatur hasil

analisa teoritis dan uji eksperimen.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7

Daktilitas Kurvatur

Mo

me

n (

KN

.m)

Uji Eksperimen

Analitis Teoritis

Beton Spalling

Batas Regangan Tekan Beton ( c u )

Gambar 11 Grafik hubungan M- hasil analisa

teoritis dan uji eksperimen kolom KST.1.0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1 2 3 4 5 6

Daktilitas Kurvatur

Mo

me

n (

KN

.m)

Uji Eksperimen

Analisa Teoritis

Beton Spalling




0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Daktilitas Kurvatur

Mo

me

n (

KN

.m)

Uji Eksperimen

Analisa Teoritis

Beton Spalling




7

7. Pembahasan Hasil Penelitian

7.1. Pengaruh Besar Lubang

Gambar 18 dan 20 berturut-turut menyajikan

grafik gabungan hubungan Momen dan Daktilitas

Kurvatur hasil uji eksperimen kolom dengan sengkang

tunggal dan sengkang rangkap. Dari Gambar 19 dan 21

dapat kita tentukan nilai daktilitas kurvatur setiap benda

uji pada saat 0,80.Mmax setelah momen maksimum,

yang hasilnya dirangkum pada Lampiran 1 Tabel 2.

Hasil uji eksperimen pada kolom dengan

sengkang tunggal dan rangkap menunjukkan bahwa

semakin besar persentase lubang maka nilai daktilitas

kurvatur dan kekuatan lenturnya akan semakin rendah.

7.2. Pengaruh penggunaan sengkang rangkap

Tabel 3 merupakan perbandingan M- hasil uji

eksperimen kolom dengan sengkang tunggal dan

sengkang rangkap.

Dari Tabel 3 terlihat bahwa penggunaan sengkang

rangkap untuk menambah mutu pengekangan pada

kolom yang berlubang ternyata dapat meningkatkan

kekuatan lentur sampai dengan 14 % dan nilai daktilitas

kurvaturnya juga meningkat sampai 34 % dibandingkan

kolom dengan sengkang tunggal.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Daktilitas Kurvatur

Mo

me

n (

KN

.m)

Uji Eksperimen

Analisa Teoritis

Beton Spalling



teoritis dan uji eksperimen kolom KSR.2.0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Daktilitas Kurvatur

Mo

me

n (

KN

.m)

Uji Eksperimen

Analisa Teoritis

Beton Spalling

Batas Regangan Tekan Beton ( c u)



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Daktilitas Kurvatur

Mo

me

n (

KN

.m)

Uji Eksperimen

Analisa Teoritis

Beton Spalling




0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Daktilitas Kurvatur

Mo

me

n (

KN

.m)

Uji Eksperimen

Analisa Teoritis

Beton Spalling




20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Daktilitas Kurvatur

Mo

me

n (

KN

.m)

KST.1.0

KST.1.1KST.1.2

KST.1.3

Gambar 18 Grafik gabungan hubungan M- hasil uji

eksperimen kolom dengan sengkang tunggal

8

7.3. Validitas hasil analisa teoritis dibandingkan

dengan hasil uji eksperimen

Dari Tabel 2 pada Lampiran 1 terlihat bahwa

pada kolom dengan sengkang tunggal dan sengkang

rangkap nilai momen maksimum hasil pengujian

eksperimen lebih besar dari nilai momen maksimum

teoritis, yaitu berbeda sebesar 51 % dan 45 %

sedangkan nilai daktilitas kurvatur hasil uji

eksperimen untuk kolom dengan sengkang tunggal dan

sengkang rangkap juga lebih besar dari hasil analisa

teoritis, yaitu berbeda sebesar 81 %. Hipotesa analitis

belum cocok sehingga perlu hipotesa analitis yang lain.

7.4. Validitas hasil analisa teoritis menurut ACI 318-

95 dibandingkan dengan hasil uji eksperimen

Dari Tabel 4 terlihat bahwa momen lentur

maksimum yang didapat dari perhitungan kapasitas

penampang menurut ACI 318-95 nilainya lebih kecil

daripada momen lentur maksimum hasil uji eksperimen,

ini berarti bahwa kapasitas momen lentur hasil analisa

teoritis menurut ACI 318-95 berada pada sisi yang

konservatif atau cukup aman digunakan untuk

perhitungan kapasitas momen pada kolom berlubang.

Analisa analitis dengan ACI 318-95 ini

merupakan metode alternatif untuk perhitungan

kekuatan lentur kolom dan metode ini menghasilkan

kapasitas lentur yang lebih rendah kurang lebih

sebesar 25 % dari hasil eksperimen. Sehingga metode

analisa menurut ACI 318-95 ini lebih baik daripada

metode analitis menurut Azizinamini, dkk. (1994).

8. Kesimpulan

Penelitian perilaku kolom segiempat berlubang

yang memakai beton mutu tinggi (60 MPa) dan

dikekang dengan sengkang tunggal (s = 0,0184) dan

sengkang rangkap (s = 0,0220) serta dibebani beban

aksial tetap sebesar 50 ton atau 0,21.fc’.Ag dan beban

lentur menghasilkan kesimpulan sebagai berikut :

a. Semakin besar persentase lubang maka kekuatan

lentur dan daktilitas kurvaturnya akan semakin

rendah pada kolom dengan sengkang tunggal dan

sengkang rangkap.

b. Pada kolom dengan persentase lubang lebih dari

4 % yang menggunakan sengkang tunggal dan

sengkang rangkap, nilai daktilitas kurvaturnya

kurang dari 4, sehingga memenuhi syarat daktilitas

untuk beban gravitasi menurut ACI 318-95.

Menurut ACI 318-95 dengan jarak sengkang

10-100 memberikan nilai s = 0,0209.

c. Penggunaan sengkang rangkap pada kolom yang

berlubang dapat meningkatkan kekuatan lentur

maksimum sebesar 14 % dan dapat meningkatkan

daktilitas kurvatur sebesar 34 % dibandingkan

dengan kolom dengan sengkang tunggal.

Gambar 20 Grafik gabungan hubungan M- hasil uji

eksperimen kolom dengan sengkang rangkap

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Daktilitas Kurvatur

Mo

men

(K

N.m

)

KSR.2.0

KSR.2.2

KSR.2.3

Gambar 19 Grafik hubungan M/Mmax- hasil uji

eksperimen kolom dengan sengkang tunggal

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Daktilitas Kurvatur

M/M

max

KST.1.0KST.1.1KST.1.2KST.1.3

Gambar 21 Grafik hubungan M/Mmax– hasil uji

eksperimen kolom dengan sengkang rangkap

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Daktilitas Kurvatur

M/M

max

KSR.2.0

KSR.2.2

KSR.2.3

9

d. Kekuatan lentur hasil perhitungan analisa teoritis

dan menurut ACI 318-95 nilainya lebih kecil

daripada kekuatan lentur hasil uji eksperimen, ini

berarti bahwa kekuatan lentur hasil analisa teoritis

dan ACI 318-95 berada pada sisi yang konservatif

atau cukup aman digunakan untuk perhitungan

kapasitas lentur pada kolom berlubang.

e. Fakta d menunjukkan metode analitis lain.

Saran Setelah menyimpulkan hasil penelitian maka

peneliti menyarankan:

a. Validitas hasil penelitian ini perlu dilengkapi

penelitian lanjutan dengan nilai s dan Ag'f

P

c

yang

lain.

b. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai

kurva tegangan-regangan beton mutu tinggi yang

terkekang pada penampang berlubang yang dapat

digunakan untuk analisa teoritis penampang kolom

berlubang yang terkekang.

Ucapan Terimakasih

Penulis mengucapkan terimakasih atas

penggunaan alat-alat selama pengujian di Laboratorium

Mekanika Bahan PAU UGM sehingga terlaksananya

penelitian ini.

Daftar Notasi

Asi = Luas tulangan baja yang ditinjau (mm2)

bw = Lebar penampang kolom (mm)

c = Tinggi garis netral (mm) terhadap sisi luar

serat tekan beton (mm)

Cc = Gaya tekan beton (Kg)

di = Jarak tiap tulangan baja yang ditinjau

terhadap serat tekan beton (mm)

d’’ = Diameter nominal dari sengkang, in

Es = Modulus Elastisitas baja tulangan (MPa)

fc’ = Tegangan tekan beton karakterisitik (MPa)

fy = Tegangan leleh baja tulangan (MPa)

fyh = Tegangan leleh tulangan spiral atau

sengkang (MPa)

fy’’ = Tegangan leleh baja tulangan lateral, psi

fsi = Tegangan tulangan baja yang ditinjau (MPa)

h = Jarak antara LVDT serat tekan dan tarik

(mm)

h’’ = Panjang satu sisi dari sengkang segiempat,

in.

ht = Tinggi penampang kolom (mm)

l = Jarak antar besi Yokes (mm)

L = Panjang bentang dari as-as tumpuan (mm)

Lp = Panjang sendi plastis teoritis (mm)

M = Momen Lentur (KN.m)

n = Jumlah tulangan longitudinal

Pu = P = Gaya tekan aksial pada elemen (Kg)

R = Jari-jari lubang (mm)

S = Spasi sengkang lateral, in

Tsi = Kekuatan tulangan baja yang ditinjau (Kg)

Y = Jarak tepi lubang bagian tekan terhadap sisi

luar serat tekan beton (mm)

Zc = Titik berat gaya tekan beton terhadap titik

pusat penampang (mm)

= Daktilitas Kurvatur

u = Kurvatur ultimit (1/mm)

y = Kurvatur pada saat leleh pertama (1/mm)

c = Perpendekan pada serat tekan Yokes dari

data LVDT

t = Perpanjangan pada serat tarik Yokes dari data

LVDT

= Lendutan pada tengah bentang (mm)

= Sudut rotasi yokes

t = db = Diameter tulangan longitudinal (mm)

s = ds= Diameter tulangan sengkang (mm)

lub = Diameter lubang (mm)

’’ = s = Volumetric rasio dari tulangan lateral

= t = Volumetric rasio dari tulangan

longitudinal

o = Regangan beton pada saat tegangan

puncak

sh = Regangan strain hardenning baja

su = Regangan ultimit tulangan baja

c = Regangan tekan beton

cu = Regangan tekan beton ultimit

si = Regangan tiap tulangan baja yang ditinjau

Daftar Pustaka

1. ACI Committee 318 (1995), Building Code

Requirements for Structural Concrete (ACI

318 M-95) And Commentary (ACI 318 RM-

95) , American Concrete Institute.

2. Azizinamini, A., Corley, W.G., Johal, L.S.P. (1992),

Effect of Transverse Reinforcement on

Seismic Performance of Columns, ACI

Structural Journal, V. 89, no. 4, July-

August, pp. 442 - 450.

3. Azizinamini, A.; Kuska, S.S.B.; Brungardt, P.,

Hatfiled E. (1994), Seismic Behaviour of

Square High Strength Concrete Columns,

ACI Structural Journal, V. 91, no. 3,

May-June, pp. 336 - 345.

4. Park, R.; Paulay, T.(1974), Reinforced Concrete

Structure, John Wiley & Sons, pp. 229-230.

5. Pendyala R., Mendis P., Patnaikuni I. (1996), Full

Range Behavior of High-Strength Concrete

Flexural Members: Comparison of Ductility

Parameters of High and Normal-Strength

Concrete Members, ACI Structural

Journal, V. 93, no. 1, January – February,

pp. 30 - 35.

10

6. Sakai, K., Sheikh, S.A. (1988), What Do We Know

about Confinement in Reinforced Concrete

Columns ? (A Critical Review of Previous

Work and Code Provisions), ACI

Structural Journal, V. 86, no. 2, March-

April, , pp. 192 - 207.

7. Sheikh, S.A., Yeh, C.C. (1986), Flexural Behaviour

of Confined Columns, ACI Journal, V. 83,

May-June, , pp. 389 - 404.

8. Yong, Y.K., Nour, M.G., Nawy, E.G. (1988),

Behaviour of Laterally Confined High

Strength Concrete Under Axial Loads,

Journal of Structural Engineering, V.

114, no. 2, February.

Lampiran 1 :

Tabel 2 Hasil pengolahan data analisa teoritis dan hasil uji eksperimen.

Kode

Benda

Uji s

Analisa

Teoritis

Analisa

Uji Eksperimen

(teori)

(eksp)

Mmax

Mmax

(teori)

(eksp)

μ

μ

Mmax

(KN.m)

Mmax

(KN.m)

KST.1.0 0,0184 56,538 2,85 85,53 5,15 1,51 1,81

KST.1.1 0,0184 58,091 2,85 83,47 4,64 1,44 1,63

KST.1.2 0,0184 58,590 2,85 80,62 2,90 1,38 1,02

KST.1.3 0,0184 59,136 2,85 77,97 2,80 1,32 0,98

KSR.2.0 0,0220 59,204 2,90 84,02 5,20 1,42 1,79

KSR.2.2 0,0220 60,767 2,90 82,35 3,80 1,36 1,31

KSR.2.3 0,0220 61,296 2,90 88,78 3,75 1,45 1,29

Tabel 3 Perbandingan Momen Maksimum-Daktilitas Kurvatur hasil uji eksperimen kolom dengan sengkang

tunggal dan sengkang rangkap

Rasio

Lubang

(%)

Momen Maksimum

(KN.m)

(KST)

(KSR)

Mmax

Mmax

Daktilitas Kurvatur ()

Pada 0,80.Mmax

(KST)

(KSR)

μ

μ

Sengkang

Tunggal

Sengkang

Rangkap

Sengkang

Tunggal

Sengkang

Rangkap

0 85,53 84,02 0,98 5,15 5,20 1,01

4,52 83,47 - - 4,64 - -

7,07 80,62 82,35 1,02 2,90 3,80 1,31

11,04 77,97 88,78 1,14 2,80 3,75 1,34

11

Tabel 4 Perbandingan Momen Lentur Maksimum Analisa Teoritis, ACI 318-95 dan Hasil Uji Eksperimen

Kode

Benda

Uji

Rasio

Lubang

%

s s (ACI-95)

Momen Maksimum

(KN.m)

Analitis

.Eksp

maxM

maxM

95ACI

.Eksp

maxM

maxM

Analisa

Teoritis

ACI

318-95

Uji

Eksperimen

KST.1.0 0,00 0,0184 0,0209 56,538 65,186 85,530 1,51 1,31

KST.1.1 4,52 0,0184 0,0209 58,091 65,186 83,470 1,44 1,28

KST.1.2 7,07 0,0184 0,0209 58,590 65,186 80,620 1,38 1,24

KST.1.3 11,04 0,0184 0,0209 59,136 65,186 77,970 1,32 1,20

KSR.2.0 0,00 0,0220 0,0209 59,204 65,186 84,020 1,42 1,29

KSR.2.2 7,07 0,0220 0,0209 60,767 65,186 82,350 1,36 1,26

KSR.2.3 11,04 0,0220 0,0209 61,296 65,186 88,780 1,45 1,36

Tabel 5 Contoh Hasil perhitungan analisa teoritis menurut Azizinamini, dkk.(1994) untuk benda uji KST.1.1

cu s1 s2 s3 s4 c

(mm)

M

(KN.m) M/Mmax

(1/m)

x 10-5

0,00181 0,00025 0,00030 0,00085 0,00140 146,215 32,503 0,56 1,23718 0,54

0,00271 0,00114 0,00011 0,00092 0,00194 117,506 47,607 0,82 2,30915 1,00

0,00362 0,00214 0,00061 0,00093 0,00247 104,705 58,091 1,00 3,45529 1,50

0,00400 0,00142 0,00003 0,00147 0,00292 123,000 43,780 0,75 3,25204 1,41

0,00543 0,00288 0,00067 0,00155 0,00376 108,857 50,036 0,86 4,98527 2,16

0,00739 0,00468 0,00146 0,00176 0,00498 102,022 44,789 0,77 7,24351 3,14

0,00839 0,00606 0,00220 0,00165 0,00550 96,793 46,464 0,56 8,66795 3,75

DAKTILITAS KOLOM SEGIEMPAT BERLUBANG YANG TERKEKANG PADA BETON MUTU TINGGI

Documents

Transcript of DAKTILITAS KOLOM SEGIEMPAT BERLUBANG YANG TERKEKANG PADA BETON MUTU TINGGI