ABSTRAK Kolom beton bertulang penampang pipih memiliki perbandingan antara lebar dan panjang penampang yang kurang dari 0,3 atau panjang penampang lebih dari tiga kali lebar penampang kolom tersebut. Kapasitas aksial dan daktilitas merupakan faktor penting dalam perencanaan kolom dan dipengaruhi oleh rasio volumetrik. Sebuah alternatif dari sengkang konvensional adalah dengan menggunakan Galvanised Welded Wire Fabric (GWWF) atau biasa disebut kawat las yang ditempatkan secara horizontal pada kolom vertikal. Rasio volumetrik sengkang merupakan perbandingan antara volume sengkang dengan volume inti beton yang terkekang dihitung dari as ke as sengkang. Pada penelitian ini terdapat 6 variabel benda uji, dimensi kolom, jenis sengkang, diameter tulangan sengkang, jarak sengkang, sel grid GWWF, dan rasio volumetr ik. Terdapat 6 buah benda uji dengan masing- masing pengulangan 3 buah sehingga diperoleh total 18 buah benda uji yang terbagi atas dua grup berbeda sesuai dimensi kolom benda uji. Grup I (K 1 S 0 D1 , K 1 S 1 D1 , dan K 1 S 2 D1 ) dengan ukuran 125x425x300 mm dan rasio tulangan longitudinal 1,478% dan Grup II (K 2 S 3 D2 , K 2 S 3 D1 , dan K 2 S 3 D3 ) dengan ukuran 139x469x300 mm dan rasio tulanga n longitudinal 1,205%. Variasi rasio volumetrik untuk masing- masing benda uji dengan variasi jarak sengkang, K 1 S 0 D1 adalah 0,311% (BJTP Ø3 mm), K 1 S1 D1 adalah 0,311% (GWWF 100x100 ; Ø3 mm), dan K 1 S 2 D1 adalah 0,621% (GWWF 100x100 ; Ø3 mm) dan untuk benda uji dengan variasi diameter sengkang, K 2 S 3 D2 adalah 2,124% (GWWF 50x50 ; Ø4,06 mm), K 2 S 3 D1 adalah 1,088% (GWWF 50x50 ; Ø3 mm), dan K 2 S 3 D3 adalah 0,473% (GWWF 50x50 ; Ø2,03 mm). Semua benda uji diuji dengan memberikan beban uniaksial tekan dan menggunaka n nilai kuat beton rata-rata 6,68 MPa. Data yang diambil selama proses pengujia n adalah perpendekan aksial, peningkatan beban, dan beban maksimum. Kemudian dianalisis dan dibahas untuk mengetahui kapasitas aksial dan daktilitas kolom benda uji serta diagram tegangan-regangan untuk mengetahui perilaku dari tiap benda uji yang kemudian akan dibandingan dengan beberapa diagram teganganregangan model literatur. Hasil penelitian yang diperoleh secara umum dengan meningkatnya rasio volumetrik sengkang dapat meningkatkan kapasitas aksial dan daktilitas regangan dengan memperbesar diameter tulangan sengkang sebesar 18,99% untuk kapasitas aksial dan 1,08% untuk daktilitas regangannya dan merapatkan jarak sengkang sebesar 15,15% untuk kapasitas aksial dan 0,28% untuk daktilitas regangannya. Kapasitas aksial untuk masing-masing benda uji K 1 S 0 D1 , K 1 S 1 D1 , dan K 1 S2 D1 adalah 346,67 kN, 373,33 kN, dan 440 kN, serta nilai daktilitasnya sebesar 1,393, 1,427, dan 1,431 sedangkan untuk masing- masing benda uji K 2 S 3 D2 , K 2 S 3 D1 , dan K 2 S 3 D3 adalah 753,33 kN, 686,67 kN, dan 486,67 kN serta nilai daktilitas nya sebesar 1,488, 1,463, dan 1,456. Diagram tegangan-regangan beton model Saatcioglu dan Ravzi (1999) digunakan sebagai pembanding pada penelitia n dikarenakan diagram tegangan-regangan ini cukup mendekati diagram teganganregangan hasil penelitian.
ii
Kata kunci: daktilitas regangan, kapasitas aksial kolom, sengkang, kolom penampang pipih, Galvanised Welded Wire Fabric, diagram tegangan-regangan.
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ PERNYATAAN ................................................................................................... SURAT KETERANGAN/PERSETUJUAN UJIAN TUGAS AKHIR................ ABSTRAK............................................................................................................ UCAPAN TERIMA KASIH ................................................................................ DAFTAR ISI ........................................................................................................ DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ DAFTAR TABEL ................................................................................................ DAFTAR NOTASI............................................................................................... BAB I PENDAHULUAN..................................................................................... 1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1.2 Rumusan Masalah......................................................................... 1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................... 1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................ 1.5 Ruang Lingkup ............................................................................. BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 2.1 Material ......................................................................................... 2.1.1 Beton ........................................................................................... 2.1.1.1 Beton Tanpa Pengekangan..................................................... 2.1.1.2 Beton dengan Pengekangan ................................................... 2.1.2 Baja Tulangan ............................................................................. 2.1.2.1 Baja Ulir ................................................................................. 2.1.2.2 Baja Polos .............................................................................. 2.1.2.3 Galvanised Welded Wire Fabric (GWWF) ............................ 2.2 Kolom Beton Bertulang ................................................................ 2.2.1 Jenis-jenis Kolom ....................................................................... 2.2.2 Kolom Berpenampang Pipih....................................................... 2.3 Dasar Teori Pengekangan Kolom Beton Bertulang...................... 2.4 Daktilitas Beton Terkekang .......................................................... 2.5 Kapasitas Aksial dengan Pembenanan Uniaksial ......................... 2.6 Penelitian Terkait .......................................................................... 2.7 Analisa Data.................................................................................. 2.7.1 Rata-rata Hitung (Mean) ............................................................. 2.7.2 Standar Deviasi ........................................................................... 2.7.3 Koefisien Variasi ........................................................................ 2.7.4 Pendugaan Interval Harga Mean Populasi (𝜇𝜇) ........................... BAB III METODE PENELITIAN ....................................................................... 3.1 Tempat Penelitian ......................................................................... 3.2 Pemilihan Bahan ........................................................................... 3.3 Alat-alat Penelitian ....................................................................... 3.4 Metode Pengambilan Sample Data............................................... 3.5 Kerangka Penelitian ...................................................................... 3.5.1 Persiapan ..................................................................................... 3.5.2 Pabrikasi Tulangan ..................................................................... 3.5.3 Pembuatan Benda Uji .................................................................
i ii iii iv v vii ix xi xii 1 1 3 3 4 4 5 5 5 5 6 7 8 8 9 10 11 12 12 19 21 22 25 25 25 25 26 27 27 27 27 28 31 31 32 32
vii
3.5.4 Perawatan Benda Uji .................................................................. 3.5.5 Pengujian Benda Uji ................................................................... 3.5.5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton .................................................... 3.5.5.2 Pengujian Kapasitas Aksial Kolom Pipih................................. 3.6 Pengukuran dan Pengambilan Data .............................................. 3.7 Analisis Data................................................................................. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 4.1. Umum............................................................................................ 4.2. Mix Design Beton.......................................................................... 4.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan dan GWWF .............. 4.4. Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata-rata Beton ............................... 4.5. Hasil Pengujian Kolom ................................................................. 4.5.1 Model Keruntuhan Kolom Penampang Pipih........................... 4.5.2 Hubungan Tegangan-Regangan Kolom Penampang Pipih dengan Rasio Volumetrik Sengkang .............................. 4.5.3 Pengaruh Rasio Volumetrik Sengkang terhadap Kapasitas Aksial Tekan ............................................................ 4.5.4 Pengaruh Rasio Volumetrik Sengkang terhadap Daktilitas Regangan Kolom ...................................................................... 4.5.5 Pengaruh Rasio Volumetrik Sengkang terhadap Peningkatan Kekuatan Inti Beton.................................................................. 4.5.6 Perbandingan Kapasitas Aksial Tekan Penelitian terhadap Teori ......................................................................................... 4.6 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Model Literatur ............... BAB V PENUTUP ............................................................................................... 5.1 Simpulan ....................................................................................... 5.2 Saran.............................................................................................. DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... LAMPIRAN A Perhitungan Rasio Volumetrik Sengkang ................................... LAMPIRAN B Mix Design Ready Mix ................................................................ LAMPIRAN C Pemeriksaan Baja Tulangan ........................................................ LAMPIRAN D Tabel Nilai t ................................................................................ LAMPIRAN E Kurva Tegangan dan Reagangan Kolom Pipih ........................... LAMPIRAN F Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ............................................. LAMPIRAN G Dokumentasi Foto ....................................................................... LAMPIRAN H Contoh Perhitungan ....................................................................
32 33 33 33 34 35 36 36 36 36 37 38 38 45 48 50 51 53 55 60 60 61 62 65 67 68 73 74 76 77 85
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar 2.2
Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8
Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar
2.12 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9
Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13
Hubungan tegangan regangan beton silinder dengan Pembebanan uniaksial (Park dan Paulay, 1975)....................... Kurva tegangan-regangan untuk beton yang terkekang oleh sengkang persegi dan beton yang tidak dengan pembebanan monotonik (Mander et al., 1988) ............ Contoh GWWF 100 mm x 100 mm dengan diameter 3 mm ... Jenis-jenis kolom, (a) Kolom Persegi, (b) Kolom Bundar, (c) Kolom Komposit ................................................................. Variasi tegangan pengekang akibat jumlah dan susunan tulangan (longitudinal dan transversal) .................................... Efektifitas pengekangan. (a) sengkang spiral ; (b) persegi....... Jarak antar sengkang mempengaruhi efektifitas pengekangan (Legeron dan Paultre, 2008) ..................................................... Efek konfigurasi dan jarak sengkang: (a) konfigurasi sengkang yang kurang baik dengan jarak yang lebar; (b) konfigurasi yang baik dengan jarak yang rapat (Cusson, 1994) .......................... Diagram kurva beton dikekang oleh tulangan transversal (Model Seikh dan Uzumari) ..................................................... Diagram tegangan-regangan beton yang dikekang oleh tulangan transversal (Modifikasi Kent dan Park) ..................... Diagram tegangan-regangan beton yang dikekang oleh tulangan transversal (Saatcioglu dan Razvi) ............................ Kurva tegangan-rengangan Hognestad (1951) ......................... Tampak atas dan samping benda uji penelitian ........................ Flowchart pelaksanaan penelitian............................................. Pengujian kuat tekan beton....................................................... Pengujian kapasitas aksial kolom ............................................. Model keruntuhan kolom K 1 S0 D1 sisi kiri dan kanan ............. Model keruntuhan kolom K 1 S1 D1 sisi kiri dan kanan ............. Model keruntuhan kolom K 1 S2 D1 sisi kiri dan kanan ............. Model keruntuhan kolom K 2 S3 D2 sisi kiri dan kanan ............. Model keruntuhan kolom K 2 S3 D1 sisi kiri dan kanan ............. Model keruntuhan kolom K 2 S3 D3 sisi kiri dan kanan ............. Hubungan tegangan-regangan kolom pipih Grup 1 ................. Hubungan tegangan-regangan kolom pipih Grup 2 ................. Hubungan rasio volumetrik sengkang dengan kapasitas aksial tekan ............................................................................... Nilai daktilitas regangan kolom................................................ Hubungan rasio volumetrik sengkang terhadap peningkatan kekuatan inti beton ................................................................... (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 1 S 0 D1 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur ..... (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 1 S 1 D1 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur .....
6
7 9 11 13 14 15
15 16 17 18 21 30 31 33 34 39 40 41 42 43 44 46 47 49 51 53 56 56
ix
Gambar 4.14 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 1 S 2 D1 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur ..... Gambar 4.15 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 2 S 3 D2 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur ..... Gambar 4.16 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 2 S 3 D1 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur ..... Gambar 4.17 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 2 S 3 D3 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur .....
57 58 58 59
x
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7
Benda uji penelitian .................................................................. 28 Rangkuman hasil uji tarik baja tulangan ................................... 37 Hasil pengujian kuat tekan beton .............................................. 38 Kapasitas aksial tekan masing- masing benda uji ...................... 48 Daktilitas regangan kolom beton bertulang penampang pipih ....................................................................... 50 Peningkatan kekuatan ini beton ................................................. 52 Kapasitas aksial kolom penampang pipih (f’c= 0,85 f’cr) ........ 54 Kapasitas aksial kolom penampang pipih (f’c= 0,75 f’cr) ........ 55
xi
DAFTAR NOTASI 1- α α
: koefisien keyakinan atau tingkat keyakinan : Sudut antara tulangan transversal dan b c (2.3) : Rasio dari kuat tekan beton terkekang pada komponen struktur terhadap kuat tekan beton hasil pengujian silinder beton (2.5) : Taraf signifikansi atau besarnya kesalahan yang ditolerir dalam membuat keputusan (2.7.4) Acore : Luas beton bersih, berdasarkan luas kasar beton untuk kolom pengikat, dan luas inti untuk kolom yang bertulangan spiral (mm2 ) Ag : Luas penampang beton (mm2 ) As : Luas tulangan memanjang (mm2 ) bc : pusat ke pusat sengkang Co V : Koefisien variasi d : Diameter benda uji (mm) dc : Tebal penutup beton (mm) ds : Diameter pusat ke pusat sengkang (mm) Ɛ : Regangan (mm/mm) Ɛc : Regangan beton longitudinal (mm/mm) Ɛco : Regangan beton tak terkekang (mm/mm) Ɛcc : Regangan beton terkekang (mm/mm) Ɛ o1 : regangan yang sesuai dengan puncak tegangan beton tidak terkekang dan nilai yang disarankan adalah 0,002 pada tidak adanya data penelitian untuk beban kecil Ɛ0 : Regangan pada tegangan puncak (mm/mm) Ɛ 85 : Regangan pada tegangan 85% dari nilai tegangan maksimum (mm/mm) fc : Tegangan maksimum yang dicapai pada beton (MPa) f’c : Kuat tekan beton hasil uji silinder beton (MPa) f cc : Kuat tekan beton terkekang sengkang bulat atau persegi (MPa) f co : Tegangan beton terkekang (MPa) fl : Tekanan yang diterima sengkang (MPa) fle : Tekanan rata-rata lateral (MPa) fy : Tegangan leleh dari tulangan memanjang (MPa) fyh : Kuat leleh tulangan transversal 𝑙𝑙𝑜𝑜 : Tinggi awal benda uji (mm) m : Panjang daerah y 𝑛𝑛 : Panjang daerah arah x (2.3) : Ukuran sampel (banyak anggota sampel) (2.7.2) 𝑃𝑃 0 : Kekuatan beton bertulang (N) 𝑃𝑃𝑜𝑜 cone : Kekuatan beton tanpa tulangan (N) 𝑃𝑃𝑜𝑜 core : Kekuatan inti beton tanpa tulangan (N) 𝑃𝑃𝑐𝑐max : Kekuatan beton hasil eksperimen tanpa tulangan (N) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 : Peningkatan kekuatan inti beton 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑃𝑃𝑜𝑜 test : Kekuatan beton bertulang hasil eksperimen (N) 𝜌𝜌𝑠𝑠 : Rasio volumetrik sengkang 𝛿𝛿 : Perpendekan benda uji (mm) 𝑠𝑠 h : Jarak antar sengkang terluar (mm) xii
𝑆𝑆 𝑡𝑡 𝜇𝜇 𝜇𝜇𝜑𝜑 𝜇𝜇𝜃𝜃 𝜇𝜇𝛿𝛿 𝑥𝑥̅ x𝑖𝑖
: Standar deviasi : Distribusi t : Nilai rata-rata pada interval tertentu : Daktilitas kurvatur : Daktilitas rotasi : Daktilitas perpindahan : Rata-rata hitung sampel : Data yang ke-i
xiii
