INVESTIGASI EKSPERIMENTAL PADA HUBUNGAN KOLOM DAN SLAB PADA BETON MUTU NORMAL DAN BETON MUTU TINGGI Cut Yusnar Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl. Banda Aceh-Medan Km. 280, P.O. Box 90, Buketrata, Lhokseumawe 24301 E-mail:
[email protected] Abstrak Penelitian ini menitik beratkan pada hasil pengujian kuat tekan pada hubungan antara kolom dan slabs yang dibebani dengan beban tekan aksial. Hasil-hasil penelitian ini dikombinasikan dengan hasil penelitian terdahulu selanjutnya dibandingkan untuk mengestimasikan kekuatan kolom efektif pada sambungan antara kolom dan slabs setelah dibebani dengan beban tekan aksial pada kolom. Hasil penelitian menunjukkan kuat tekan efektif pada hubungan antara kolom dan slabs sangat tergantung pada kekuatan pada sambungan slab dan kolom disekitar kolom , kekuatan slabs, rasio penulangan slabs dan oleh kekuatan kolom dan slabs. Berdasarkan hasil analisa data dan pembahasan diperoleh rasio kuat tekan efektif pada hubungan kolom dan slabs . Kata kunci: Kuat tekan efektif, pembebananan slabs, kolom interior, slabs
Pendahuluan Penggunaan slab pada sistem struktur gedung bertingkat banyak dinilai efisien , hal ini disebabkan karena pemakaian sistem slab efisien dalam pelaksanaan, baik dari segi teknis maupun biaya. Disamping itu dapat menambah tinggi struktur secara keseluruhan. Masalah yang sering timbul pada hubungan antara slab dan kolom adalah adanya pemusatan geser antara slab dan kolom ( punching shear). Ada beberapa cara yang dipakai untuk mengantisipasi pemusatan tegangan geser yaitu dengan peningkatan kekuatan beton, pemberian tulangan geser pada daerah yang mengalami punching shear dan peningkatan ketebalan slab. Kinnunen, et. al [1] menyatakan dalam penelitiannya ketebalan slab turut mempengaruhi punching shear pada uji cobanya dengan menggunakan kolom persegi. Oleh karenanya penelitian ini juga menggunakan kolom persegi sebagai permodelan hubungan antara slab dan kolom guna mengamati adanya pemusatan tegangan geser. Guandalini. dan Muttoni. [2] mengamati pembebanan beban aksial sentris pada kolom guna melihat sejauh mana pengaruh pembebanan sentris terhadap punching shear pada hubungan antara slab dan kolom. Sementara Gruger, Burdet dan Favre mengamati pengaruh pembebanan eksentris pada hubungan kolom dan slab. Penggunaan beton normal dan beton mutu tinggi pada permodelan kolom dan slab dengan pembebanan sentris dan eksentris dilakukan oleh Ngo, D.T (2001) yang 21
menunjukkan posisi pembebanan berpengaruh terhadap kekuatan slab dalam kaitannya dengan punching shear sebagaimana yang diperlihatkan pada grafik berikut ini. Kajian lebih lanjut mengenai perencanaan sistem plat lantai dengan sistem slabs dari beton mutu normal dan kolom dari beton mutu normal maupun slabs dari beton mutu tinggi dan slabs dari beton mutu tinggi telah memberikan kemudahan dalam pelaksanaan penerapannya di lapangan, diantaranya memudahkan dalam pemasangan bekisting (form work), memudahkan saat pengecoran beton, hal ini disebabkan karena tidak ada daerah yang terbuka disekitar areal hubungan kolom dan slabs Selanjutnya masalah yang lebih penting pada persoalan hubungan antara kolom dan slabs adalah mengenai perencanaan plat lantai. Menurut ACI 318 – 02 pasal 10.15.3 menyebutkan bahwa kekuatan kolom lateral yang didukung pada keempat sisinya oleh balok yang tebalnya paling kurang sama dengan tebal slab kekuatan kolom pada sambungan antara kolom dan plat yang disebut juga kekuatan effektif (effective strength) . Kekuatan efektif diambil sebesar 75 % kekuatan kolom dan 35 % kekuatan plat lantai. Sehubungan dengan regulasi ACI 318 – 02 pasal 10.15.3 seperti yang telah disebutkan di atas, maka penelitian ini menitiberatkan pada pengukuran kekuatan efektif pada hubungan antara kolom dan plat lantai pada kondisi plat lantai dan kolom yang terbuat dari beton mutu normal dan beton mutu tinggi baik dengan pembebanan sentris maupun eksentris Kekuatan efektif kolom dan plat pada hubungan antara plat dan slab pertama sekali dilakukan oleh Bianchini [3] Hasil penelitiannya menunjukkan 75 % kekuatan kolom beton berada 1,5 kali kekuatan slabs beton. ACI menyebutkan kekuatan kolom 1,4 kali kekuatan slabs untuk semua tipe kolom. Metode Penelitian Berdasarkan penelitian terdahulu, maka penelitian ini menggunakan mutu beton normal dan beton mutu tinggi sebesar 60 MPa. Pembebanan yang diberikan berupa pembebanan sentris dan eksentris baik pada beton normal maupun beton mutu tinggi. Beban sentris diberikan kepada slab beton normal FC30EoSR0, dan FC30E0SR1, dan beton mutu tinggi FC60E0SR0 dan FC60E0SR0. Beban sentris diberikan dengan cara menempatkan load cell di tengah kolom persegi, sedangkan pembebanan eksentris diberikan dengan cara menggeser center line load cell sejauh 40 mm kearah yang berseberangan dengan penempatan load cell berdasarkan Rachmawati, UA (2006). Pebebanan eksentris diberikan kepada slab beton normal FC30E40SR0 dan FC30E40SR1 dan slab beton mutu tinggi FC60E40SR0 dan FC60E40SR1.
22
Pembuatan slab berukuran 1400 x 1400 x 120 mm serta kolom persegi berukuran 200 x 200 mm sepanjang 600 mm dari beton normal dan beton mutu tinggi mengacu kepada ACI 308 (2002). Perhitungan tulangan tekan dan tarik mengacu kepada Standar Nasional Indonesia 03- 2847 -2002. Pembuatan, perawatan serta pengetesan benda uji dilakukan di Laboratorium Konstruksi dan Bahan Bangunan Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala. Bentuk benda uji , detail penulangan, penempatan pembebanan sentris dan eksentris diperlihatkan pada Gambar 1, 2, dan 4 .
Gambar1. Benda uji flat slab
Gambar 2. Deskripsi penulangan benda uji
Gambar 3. Rangkaian pembebanan sentris pada benda uji slab
23
Gambar 4. Rangkaian penempatan pembebanan eksentris Pengujian benda uji. Pengujian benda uji dilakukan dengan mengatur peralatan serta benda uji. Benda uji flat slab berukuran 1400x 1400 x 120 cm ditempatkan di atas 4 buah tiang baja berukuran Ø11/4 “ yang diangkurkan pada strong floor dengan menggunakan baut. Jarak antara tepi slab terhadap tiang angkur adalah 25 cm pada keempat sisinya. Tranducer (alat pengukur displacement pada permukaan slab) ditempatkan dekat dengan angkur. Ujung kabel tranducer dihubungkan dengan peralatan Portable Data Logger TDS -302 . Demikian pula halnya dengan ujung kabel yang terhubung dengan strain gauge dihubungkan juga ke peralatan portable Data Logger TDS-302. Pembebanan dilakukan dengan menggunakan alat pembebanan (load cell) yang dibebani dari bawah slab atau permukaan bawah kolom . Beban dinaikkan secara bertahap dengan menggunakan hydraulic jack berkapasitas 500 Kg sampai benda uji flat slab runtuh. Dari pengujian flat slab diperoleh data beban maksimum saat terjadi keruntuhan, regangan serat terluar pada flat slab, lendutan serta pola retak. Untuk pembacaan beban, regangan, serta lendutan yang terjadi pada tulangan serta pelat beton tercatat secara otomatis pada kertas print P-60 yang terpasang pada Portable Data Logger TDS-302. Untuk lebih jelasnya mengenai set up peralatan dan benda uji baik pada pembebanan sentris dan eksentris dapat dilihat pada Gambar 5 dan Gambar 6.
Gambar 5. Penempatan transduser yang digantungkan pada tiang angkur. 24
Gambar 6. Penempatan strain gauge pada tulangan baja dan slab Hasil dan Pembahasan Data kuat tekan yang diperoleh dari pengujian benda uji slabs akibat pembebanan aksial sentris dan eksentris baik pada benda uji slabs dengan mutu beton normal maupun benda uji slabs dengan beton mutu tinggi selanjutnya dihitung kekuatan efektif pada hubungan antara slabs dengan kolom dengan menggunakan persamaan (1) dan (2). Kekuatan '
f f f f
'
' '
cc
efektif
1.4;
f
kolom '
ceff
f
interior '
didefinisikan
sebagai
berikut
: (1)
cc
cs
cc
1.4;
'
f
ceff
0.75 f
'
cc
0.35 f
'
(2)
cs
cs
Dimana : f”cc = Kuat tekan beton kolom f”cs = Kuat tekan beton slabs f”ceff = Kuat tekan beton efektif Adapun rasio kekuatan efektif dihitung berdasarkan persamaan (3) dan (4) sesuai dengan hasil penelitian Gamble dan Klinar (1991). '
f f f f
'
' '
cc
1.4;
f
'
ceff
f
'
(3)
cc
cs
cc
1.4; f
'
ceff
0.47 f
'
cc
0.67 f
'
cs
(4)
cs
Kekuatan slabs ( Pslabs) dihitung dengan menggunakan persamaan (5). Kekuatan slabs tes diperoleh berdasarkan hasil pengujian terhadap pembebanan aksial tekan yang diperoleh dari hasil pembacaan portable data logger. 25
Po = Ast fy + (Ag – Ast) x 0.85 f’c Dimana :
(5)
Po = Kemampuan kolom terhadap pembebanan aksial Ast= Luas tulangan baja fy = Tegangan izin baja Ag = Luas tampang kolom f’c= Kuat tekan beton Berdasarkan persamaan (1), (2), (3), dan (4) dihitung kekuatan efektif kolom serta rasio kekuatan efektif dan hasilnya ditampilkan pada tabel (1). Tabel 1 Hasil perhitungan kuat tekan efektif. PSlab, kN
f’ceff , MPa
init,
f f
'
cc
f ' ceff f ' cs
Kelompok
Benda uji
h/c
PTest, kN
A
Fc30E0SRo
0,6
2858
1625
73
516
2,66
2,30
A
Fc30E0SR1
0,6
3180
1625
82
310
2,77
2,70
A
Fc30E40SRo
0,6
2729
69
146
2,50
A
Fc30E40SR1
0,6
3191
1625
83
308
2,90
2,80
B
Fc60E0SR0
0,6
2060
2298
49
318
2,90
2,56
B
Fc60E0SR1
0,6
3430
2298
90
324
2,94
2,58
C
Fc60E40SR0
0,6
2821
2298
71
249
2,93
2,54
D
Fc60E40SR1
0,6
2713
2298
68
160
2,47
2,90
1625
'
cs
2,46
Berdasarkan tabel 1 hasil perhitungan kuat tekan efektif untuk benda uji dengan mutu beton normal dengan pembebanan aksial diperoleh kuat tekan efektif 2,3 sedangkan kuat tekan efektif untuk kondisi beban sentris tanpa tulangan geser dengan beton mutu tinggi kuat tekan efektif diperoleh 2,56. Nilai ini lebih tinggi dibandingkan dengan kuat tekan efektif dengan pembebanan sentris pada beton normal. Hasil penelitian Gamble dan Klinar [4] pada mutu beton normal dan beton mutu tinggi juga memperlihatkan kuat tekan efektif yang lebih tinggi pada slabs dengan mutu beton yang lebih tinggi. Indikasi aspek rasio yang diperoleh pada benda uji dengan beton normal dan pembebanan sentris dibandingkan dengan benda uji beton mutu tinggi terlihat adanya peningkatan aspek rasio yaitu aspek rasio 2,66 pada beton normal dan 2, 9 untuk beton mutu tinggi. Indikasi adanya peningkatan ini juga dikemukakpan oleh Ospina dan Alexander [5] bahwasanya kekuatan tekan efektif tidak saja ditentukan oleh kuat tekan efektif, melainkan juga ditentukan oleh aspek rasio.
26
Kuat tekan efektif pada benda uji slabs dengan pembebanan eksentris baik pada benda uji beton normal maupun benda uji beton mutu tinggi juga memperlihatkan peningkatan kekuatan.yang berarti yaitu 2,46 pada benda uji dengan beton normal dan 2, 54 pada benda uji dengan beton mutu tinggi dan dibebani eksentris. Hasil penelitian Gamble dan Klinar [4] untuk pembebanan ningkasentris juga memperlihatkan adanya peningkatan kekuatan efektif. Demikian pula halnya dengan aspek rasio menunjukan peningkatan rasio pada benda uji Benton normal dengan pembebananan eksentris dibandingkan dengan benda uji beton mutu tinggi. Efek pemberian tulangan geser pada hubungan antara slabs dan kolom terhadap kuat tekan efektif baik pada benda uji beton normal maupun benda uji beton mutu tinggi yang dibebani eksentris memperlihatkan kontribusi berupa peningkatan kuat tekan efektif sebesar 3,45 %. Peningkatan kuat tekan efektif ini dinilai disebabkan oleh kontribusi beton mutu tinggi. Kesimpulan Variabel mutu beton, yaitu beton mutu normal dan beton mutu tinggi, variasi pembebanan yaitu pembebanan sentris dan eksentris serta variasi pemberian tulangan geser dan tanpa tulangan geser menunjukkan hasil yang signifikan. Referensi [1]
Kinnunen, S; Nylander, H and Tolf, P, 1980, Influence of the Slab Thickness on the Strength of Concrete Slab on Punching; Test with Rectangular Slab, Test Report, Royal Institute of Technology, no.137.Stcholm, Sweden
[2]
Guadalini, S, and Muttoni, A, 2004, Symmetric Punching Test on Reinforced Concrete Slab without Shear Reinforcement, Text Repumeort, EPFL, Lausanne, Switzerland
[3] Bianchini, A. C.; Woods, R. E.; and Kesler, C. E., 1960, “Effect of Floor Concrete Strength on Column Strength,” ACI Journal, V. 31, No. 11, pp. 1149-1169. [4] Gamble, W. L.; and Klinar, J. D., 1991, “Tests of High Strength Concrete Columns with Intervening Floor Slabs,” Journal of Structural Engineering, ASCE, V. 117, No. 5, pp. 1462-1476. [5] Ospina, C. E.; and Alexander, S. D. B., 1998, “Transmission of Interior Concrete Column Loads Through Floors,” Journal of Structural Engineering, ASCE, V. 124, No. 6, pp. 602610. [6]
Neville, 1990, Concrete Admixture of High Strength Concrete Using Silica fume,Mc.Grow Hill, New York
27
