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
- Angka 2 berarti rasio lubang 7,07 % atau diameter
lubang 60 mm
- Angka 3 berarti rasio lubang 11,04 % atau diameter
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
Batas Regangan Tekan Beton ( c u )
Gambar 13 Grafik hubungan M- hasil analisa
teoritis dan uji eksperimen kolom KST.1.2
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
Batas Regangan Tekan Beton ( c u )
Gambar 12 Grafik hubungan M- hasil analisa
teoritis dan uji eksperimen kolom KST.1.1
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
Batas Regangan Tekan Beton ( c u )
Gambar 15 Grafik hubungan M- hasil analisa
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)
Gambar 17 Grafik hubungan M- hasil analisa
teoritis dan uji eksperimen kolom KSR.2.3
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
Batas Regangan Tekan Beton ( c u )
Gambar 14 Grafik hubungan M- hasil analisa
teoritis dan uji eksperimen kolom KST.1.3
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
Batas Regangan Tekan Beton ( c u )
Gambar 16 Grafik hubungan M- hasil analisa
teoritis dan uji eksperimen kolom KSR.2.2
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
Top Related