STUDI PENGGUNAAN TULANGAN PENGEKANG TIDAK STANDAR DENGAN PERKUATAN PEN-BINDER PADA KOLOM BERBENTUK PERSEGI DENGAN APLIKASI ANSYS TUGAS AKHIR

STUDI PENGGUNAAN TULANGAN PENGEKANG TIDAK STANDAR DENGAN PERKUATAN PEN-BINDER PADA KOLOM BERBENTUK PERSEGI DENGAN APLIKASI ANSYS

TUGAS AKHIR Yulistia Hadi 120404049 Pembimbing Ir. Torang Sitorus, M.T NIP. 1957 1002 1986 011001

SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN STUDI PENGGUNAAN TULANGAN PENGEKANG TIDAK STANDAR DENGAN PERKUATAN PEN-BINDER PADA KOLOM BERBENTUK PERSEGI DENGAN APLIKASI ANSYS TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh: YULISTIA HADI 12 0404 049 Pembimbing

Ir. Torang Sitorus, M.T NIP. 19571002 198601 1 001

Penguji I

Penguji II

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19561224 198103 1 002

Ir. Besman Surbakti, M.T NIP. 19541012 198003 1 004

Mengesahkan : Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19561224 198103 1 002 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

Universitas Sumatera Utara

SURAT PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini:

Nama

: Yulistia Hadi

NIM

: 12 0404 049

Departemen

: Teknik Sipil FT, USU

Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya dengan Judul “Studi Penggunaan Tulangan Pengekang Tidak Standar Dengan Perkuatan Pen-Binder Pada Kolom Berbentuk Persegi dengan Aplikasi Ansys” bebas plagiat. Apabila dikemudian hari terbukti terhadap plagiat dalam Tugas Akhir saya tersebut, maka saya bersedia menerima sanksi seesuai ketentuan peraturan perundang-undangan.

Demikian pernyataan ini saya perbuat untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.

Medan, Oktober 2016 Peyusun

Yulistia Hadi 12 0404 049

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Kolom memegang peranan penting dari suatu bangunan kareena memikul beban aksial, momen lentur, dan gaya geser. Tidak dipungkiri bahwa peranan penting kolom tersebut sangat bergantung akan bahan material yang dipakai serta perencanaan yang matang. Beton bertulang masih menjadi dambaan sebagai bahan material kolom yang mana sangat memerlukan peran tulangan sengkang sebagai salah satu elemennya. Dengan adanya perkembangan teknologi, ditemukanlah elemen penunjang sengkang berkait 900 bernama Pen-Binder yang dapat memberikan kinerja sengkang 90 0 setara dengan sengkang berkait 1350. Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan kinerja tulangan kolom berkait sengkang 900, 1350, dan 900 + Pen Binder terhadap pembebanan aksial dengan bantuan aplikasi ANSYS 12.1. Peningkatan kapasitas beban aksial ultimate yang signifikan akan memberikan faktor keamanan yang tinggi pada perencanaan kolom. Dalam tugas akhir ini, penulis membahas mengenai pembebanan aksial sentries pada model tulangan kolom serta peningkatan kekuatan yang digambarkan dalam diagram interaksi. Dari hasil analisis diperoleh bahwa peningkatan kuat tekan model tulangan dengan kait 1350 adalah sebesar 3.021 % lebih tinggi dari pada kolom dengan tulangan berkait 900. Sedangkan peningkatan kuat tekan model tulangan dengan kait 90 0 + pen binder adalah sebesar 8.79 % lebih tinggi dari pada kolom dengan tulangan berkait 900.

Kata Kunci : Kolom, Sengkang, Beban Aksial.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkat, rahmat, dan kasih sayang-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi atas bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis menyampaikan ucappan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Torang Sitorus, M.T., sebagai Dosen Pembimbing dan Penguji yang telah sabar meemberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Prof.Dr.Ing-. Johannes Tarigan, sebagai Dosen Pembanding, Penguji, dan Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Besman Surbakti, M.T., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Ir. Sanci Barus, M.T., sebagai Koordinator Sub Jurusan Struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara

7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 8. Kepada adik Penulis, Yustika Mahfira Hadi dan Zahra Nur Hadi yang selalu mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliah dan Tugas Akhir Penulis. 9. Kepada sahabat Penulis, Neni Meilani, S.T., yang selalu mendukung dan memberi semangat serta doa dari jauh demi kelancaran kuliah dan Tugas Akhir Penulis. 10. Kepada Tadeus Satria Ragel yang selalu membantu, mendukung, dan memberikan semangat dalam perkuliahan Penulis dan pengerjaan Tugas Akhir ini. 11. Kepada Bang Afrinedi, S.T., dan Ahmad Amanu, S.T.,yang telah membantu pemodelan dan menyediakan Aplikasi ANSYS 12.1. 12. Sahabat-sahabat seperjuangan di Teknik Sipil USU, Sarah Yosephin Hutabarat, Debora Agnes Sesaria Hutahaean, Windy Oky Dianty, Sinintia Arissa, Claudya Benedicta, Dini Utari Matondang, Nakkok Fernando Lumbanraja, Haposan Cahaya Tampubolon, Carlos Marpaung, M. Aryansyah Alwi, Arry Swanto Simanjuntak, Abram Bonar Sianipar, Doly Manurung, Alfonsius Tarigan, Ade Laia Ola Manik, Andri Ernala, Amos Tampubolon, Dirga Putra Sitepu, Benny Wirawan, Michael Tanaka, Michael Dai, Jeffry Shen, Winston Chennady, Harry Chandra, Danan Anwa Salim, Hendrik, Juvianto, Randy Tandiono, serta Aditya Pratama, terimakasih atas dukungan serta semangat dalam perkuliahan dan pengerjaan Tugas Akhir ini. 13. Kepada adik asuh Penulis, Tria Susenita Munthe namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam perkuliahan dan pengerjaan Tugas Akhir ini. 14. Seluruh rekan-rekan seperjuangan stambuk 2012, senior stambuk 2009-2011, dan junior stambuk 2013-2014 yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam perkuliahan Penulis.

Universitas Sumatera Utara

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan-rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi kita semua. Amin Ya Rabbal Alamin.

Medan, Oktober 2016

Yulistia Hadi 12 0404 049

Universitas Sumatera Utara

DEDICATION

TUGAS AKHIR INI SAYA DEDIKASIKAN KEPADA KE-DUA ORANG TUA SAYA YANG TERKASIH

BAPAK MUHAMMAD YUSDIHADI, S.H. & IBU ELLISDA NASUTION

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Abstrak……………………………………………….………………………...….…………..i Kata Pengantar ……………………………………………………….……….…………..….ii Dedication ………………………………………………………………..……………..……v Daftar Isi……………………………………………………………………………..…..…...vi Daftar Tabel …………………………………………………………………………………. Daftar Gambar ……………………………………………………………………………….. Daftar Grafik ………………………………………………………………………………… Daftar Notasi dan Singkatan ……………………………………………………………….. BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………………....………1 1.1Latar Belakang…………………………………………………….…………...….1 1.2 Studi Literatur…………………………………………………….…………...….3 1.3 Rumusan Masalah ……………………………………………….………...……..7 1.4 Tujuan Penelitian ………………………………………….……….………..…...7 1.5 Manfaat Penelitian …………………………………………………..…..……….8 1.6 Batasan Masalah …………………………………………………………………8 1.7 Metode Penelitian ………………………………………………………………..9 1.8 Sistematika Penulisan ………………………….…………………….……..…...10 BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………………………….………………….…..…….12 2.1 Umum……………………………………………………….….…………..……12 2.2 Struktur Kolom…………………………………………………………....……..16 2.2.1 Fungsi kolom…………………………………………………..…..…….17 2.2.2 Kolom Beton Bertulang……………………………………..……..……...18 2.2.3 Keruntuhan Pada Kolom Beton Bertulang……………………….....……..19 2.2.4 Perilaku Kolom……………………………..…………………..…...…19 2.3 Pengekangan Beton Bertulang…………………………………..…..………21

Universitas Sumatera Utara

2.3.1 Prinsip Pengekangan Kolom……………………………………….….25 2.3.2 Peraturan tentang Konsep Pengekangan………………………….…..27 2.4 Aplikasi Struktural…………………………………………………….….......29 2.4.1 Aplikasi Pemodelan dan Analisis Struktur ( ANSYS)……….……....34 BAB III METODOLOGI PENELITIAN……………………………………….….…..…….38 3.1 Umum…………………………………………………………….….………..38 3.2 Perencanaan Benda Uji……………………...………………………….……41 3.3 Aplikasi yang Digunakan……………………………………………….……45 3.4 Pembuatan Model (Pemodelan)……………………………………….……..47 3.5Pengujian Model dengan Aplikasi ANSYS 12.1……………..………….…....50 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN…………..………………………………….……..63 4.1 Pendahuluan…………………………………………………………….…….63 4.2 Perhitungan Kapasitas Beban Aksial Ultimate Kolom………………….…..63 4.3 Data Hasil Percobaan………………………………………………………...65 4.4 Analisa Perilaku Tulangan …………………………………………………..68 4.4.1 Analisa Tegangan yang Terjadi pada Sengkang…………….………..68 4.4.2 Analisa Regangan yang Terjadi pada Sengkang…………….………..71 4.4.3 Analisa Defleksi yang Terjadi pada Sengkang……………….………73 4.4.4 Analisa Tegangan yang Terjadi pada Tulangan Pokok……….……...75 4.4.5 Analisa Regangan yang Terjadi pada Tulangan Pokok………………77 4.4.6 Analisa Defleksi yang Terjadi pada Tulangan Pokok………….…….79 4.5 Analisa Kapasitas Beban ………………………………………………………81 4.6 Hubungan Tegangan-Regangan Masing-Masing Model………………………82 4.6.1 Hubungan Tegangan –Regangan pada Model 1…………………………..82 4.6.2 Hubungan Tegangan –Regangan pada Model 2………………………...83

Universitas Sumatera Utara

4.6.3 Hubungan Tegangan –Regangan pada Model 3………………………..84 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………………………..85 5.1 Kesimpulan………………………………………………………………………85 5.2 Saran……………………………………………………………………………..87

Daftar Pustaka

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

No.

Judul

Hal

1.1

Model Benda Uji Anang dkk

5

1.2

Deformasi Model Benda Uji Anang dkk

6

3.1

Karakteristik Tulangan Sengkang yang Dipakai

38

3.2

Spesifikasi Tulangan Baja yang Digunakan

39

4.1

Data Hasil Keluaran (Model 1)

65

4.2

Data Hasil Keluaran (Model 2)

66

4.3

Data Hasil Keluaran (Model 3)

67

4.4

Data Tegangan Sengkang

68

4.5

Data Regangan Sengkang

71

4.6

Data Defleksi Sengkang

73

4.7

Data Tegangan Tulangan Pokok

75

4.8

Data Regangan Tulangan Pokok

77

4.9

Data Defleksi Tulangan Pokok

79

4.10

Beban Aksial Maksimum

81

4.11

Tegangan Akibat Pembebanan Maksimum

85

4.12

Regangan Akibat Pembebanan Maksimum

86

4.13

Defleksi Akibat Pembebanan Maksimum

87

4.14

Beban Aksial Maksimum

88

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

No.

Judul

Hal

1.1

Contoh Keruntuhan Bangunan akibat Gempa Yogya yang Dipicu oleh Detailing Penulangan Kolom yang Tidak Tepat.(Imran I., 2006)

1

1.2

Luasan inti terkekang pada suatu elemen struktur kolom beton bertulang.(Paultre et.al.,2008)

4

2.1

Contoh Visual Beton Bertulang

13

2.2

Struktur Kolom Bangunan

14

2.3

Penggunaan Pen-Binder untuk Sengkang

16

2.4

Struktur Rangka Bangunan (Kolom dan Balok)

16

2.5

Ilustrasi Bagian Dalam Kolom Beton Bertulang dengan Bekisting

17

2.6

Jenis Kolom Beton Bertulang

18

2.7

Pemberian Beban pada Kolom Tanpa Tulangan

21

2.8

Pemberian Beban pada Tulangan Longitudinal

22

2.9

Pemberian Beban Pada Kolom yang Bertulang Longitudinal

22

2.10

Pemberian Beban pada Kolom yang Bertulang Longitunal dan Bersengkang

23

2.11

Luasan Inti Terkekang

24

2.12

Kait Sengkang 1350 dan 900

26

2.13

Detail Sengkang Kait Gempa ( SNI 03-2847-2002)

27

2.14

Detailing kekangan pada kolom untuk daerah dengan tingkat

28

kerawanan gempa tinggi (ACI 318M-05 ) 2.15

Aplikasi Autocad

30

2.16

Aplikasi STAAD.Pro

31

2.17

Aplikasi SAP 2000

31

2.18

Aplikasi ETABS

32

Universitas Sumatera Utara

2.19

Aplikasi ANSYS

33

2.20

Aplikasi SolidWorks

33

2.21

ANSYS 12.1 Release

34

3.1

Karekteristik Tulangan Sengkang yang Dipakai

38

3.2

Spesifikasi Tulangan Baja yang Digunakan

39

3.1

Diagram Alir Percobaan

40

3.2

Aplikasi CAD yang digunakan

45

3.3

Aplikasi Analisis Struktural yang Digunakan

46

3.4

Tulangan Jenis 1

47

3.5

Tulangan Jenis 2

48

3.6

Tulangan Jenis 3

49

3.7

Jendela ANSYS Workbench 12.1

50

3.8

Perintah Memasukkan Nama Material

51

3.9

Toolbox pada Jendela Engineering Data

51

3.10

Pengisian Data Density

52

3.11

Pengisian data Isotropic Elastic

52

3.12

Pengisian Data Strengh Material

53

3.13

Jendela Engineering Data pada ANSYS Workbench 12.1

53

3.14

Perintah Import File Cad kedalam ANSYS

54

3.15

Jendela Design Modeler pada ANSYS Workbench 12.1

55

3.16

Penentuan Jenis Bahan Tiap Komponen Model

56

3.17

Perintah Meshing

57

3.18

Jendela Mechanical [Ansys Multiphysic] untuk Meshing

57

3.19

Pemberian Constrain pada Model

58

3.20

Jendela Mechanical [Ansys Multiphysic] untuk Pemberian Constraint dan Load

59

3.21

Pemberian Support pada Model

60

3.22

Hasil simulasi berupa tegangan von mises

61

Universitas Sumatera Utara

3.23

Hasil simulasi berupa regangan von mises

62

3.24

Hasil simulasi berupa deformasi total

62

4.1

Grafik Tegangan pada Sengkang Akibat Pembebanan

69

4.2

Grafik Regangan pada Sengkang Akibat Pembebanan

72

4.3

Grafik Defleksi pada Sengkang Akibat Pembebanan

74

4.4

Grafik Tegangan pada Tulangan Akibat Pembebanan

76

4.5

Grafik Regangan pada Tulangan Akibat Pembebanan

78

4.6

Grafik Defleksi pada Tulangan Akibat Pembebanan

80

4.7

Grafik Teg-Reg pada Sengkang ( Model 1)

82

4.8

Grafik Teg-Reg pada Tulangan Pokok ( Model 1 )

82

4.9

Grafik Teg-Reg pada Sengkang ( Model 2)

83

4.10

Grafik Teg-Reg pada Tulangan Pokok ( Model 2 )

83

4.11

Grafik Teg-Reg pada Sengkang ( Model 3)

84

4.12

Grafik Teg-Reg pada Tulangan Pokok ( Model 3 )

84

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

LAMBANG a

Tinggi balok tegangan tekan persegi ekuivalen

Ag

Luas penampang

Ac, Acc

Luas beton tanpa tulangan, luas inti beton terkekang sengkang

Asp (Asx,Asy)

Luas tulangan transversal pada arah x dan y

Asl

Luas tulangan longitudinal

b

Lebar efektif kolom

c

Tebal selimut beton

f’c

Kekuatan tekan beton

h

Tinggi kolom

k

Faktor kelangsingan

P

Beban aksial

Pn

Kapasitas beban aksial

s, s’

Jarak tulangan transversal pada kolom (as-as), jarak bersih sengkang

tx, ty

Dimensi penampang melintang kolom

π

Koefisien 3,14

ε

Regangan

ρ

Rasio tulangan

∑

Jumlah

Ø

Faktor reduksi kolom

Universitas Sumatera Utara