BAB I PENDAHULUAN. bangunan saat ini adalah : kayu, beton, dan baja. Pada mulanya, bangunan-bangunan

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Dalam membangun suatu bangunan, perlu diperhatikan bahan konstruksi yang akan digunakan. Bahan-bahan konstruksi yang sering dijumpai dalam konstruksi bangunan saat ini adalah : kayu, beton, dan baja. Pada mulanya, bangunan-bangunan lebih banyak dibangun dengan kayu. Namun seiring dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan, struktur dari bangunan-bangunan yang dibangun pun diusahakan agar dapat lebih kuat dan tahan lama. Penggunaan bahan-bahan konstruksi untuk struktur yang dibangun pun dilakukan dengan memanfaatkan keunggulan masingmasing bahan. Salah satu cara pemanfaatan keunggulan masing-masing bahan dapat terlihat pada penggunaan struktur beton bertulang, struktur yang terdiri dari beton dan tulangan baja. Pada struktur beton bertulang, karakteristik beton yang memiliki kekuatan tekan yang tinggi dimanfaatkan untuk memikul gaya tekan yang terjadi pada komponen struktur. Namun pada bagian yang mengalami gaya tarik, pada beton yang lemah terhadap tarik dapat ditambahkan tulangan baja yang tahan terhadap gaya tarik sehingga dapat bekerja bersama untuk menahan gaya luar yang timbul. Elemen struktur yang dibangun dari bahan-bahan konstruksi gabungan ini dinamakan dengan struktur komposit. Penggunaan bahan-bahan komposit ini dapat digunakan pada beberapa bagian dari struktur bangunan misalnya pada kolom, balok, pelat lantai, dan sebagainya. Bangunan-bangunan yang dibangun dengan struktur komposit cenderung 1

2 memiliki kekuatan yang lebih besar dan berperilaku lebih baik dalam menahan gaya lateral seperti gaya lateral akibat dari gempa ataupun beban angin. Struktur dari kolom yang digunakan pada bangunan di masa sekarang umumnya merupakan salah satu jenis struktur komposit. Saat ini di Indonesia, bangunan-bangunan umumya dibangun menggunakan struktur beton bertulang. Secara umum, terdapat tiga jenis kolom komposit yang sering digunakan pada bangunan yaitu : beton bertulangan baja (reinforced concrete), penampang baja yang diselimuti dengan beton (steel section encased in concrete) atau sering disebut sebagai steel reinforced concrete (SRC), dan penampang baja yang diisi dengan beton (steel section in-filled with concrete). Contoh dari jenis kolom beton bertulang dan kolom komposit dapat dilihat pada Gambar 1.1, 1.2, dan 1.3. Gambar 1.1 : Kolom RC (Reinforced Concrete) Gambar 1.2 : Kolom SRC (Steel Reinforced Concrete) 2

3 Gambar 1.3 : Kolom CFT (Concrete Filled Steel Tube) Di antara ketiga jenis bahan komposit yang dikenal, kolom baja yang diselimuti oleh beton memiliki daktilitas yang lebih baik dibandingkan dengan kedua jenis kolom komposit lainnya, sehingga sangat cocok untuk digunakan pada struktur bangunan tahan gempa (seismic-resistant structure). Kolom komposit baja yang diselimuti oleh beton terdiri dari penampang baja yang diselimuti oleh beton dan tulangan (tulangan memanjang dan sengkang). Dengan menggabungkan fungsi dari penampang baja dan beton bertulangan, kolom komposit ini memiliki kekuatan dan kekakuan yang lebih besar. Beton yang menyelimuti penampang baja juga dapat berfungsi untuk perlindungan terhadap api. Oleh karena itu, penggunaan kolom komposit jenis ini meningkat dengan pesat. Meningkatnya penggunaan kolom komposit pada struktur bangunan memicu dilakukannya penelitian-penelitian terhadap struktur komposit tersebut baik secara eksperimen ataupun secara analitis. Penelitian-penelitian dilakukan untuk mengetahui dan mempelajari perilaku dari masing-masing jenis kolom komposit. Susantha et al (2001) melakukan penelitian mengenai hubungan antara tegangan dan regangan dari beton yang terkekang oleh beberapa macam bentuk penampang hollow baja. Beberapa penelitian mengenai pengaruh kekangan terhadap beton dalam concrete filled tube (CFT) dalam struktur komposit juga telah dilakukan. 3

4 Penelitian tersebut menghasilkan kesimpulan bahwa penggunaan penampang baja yang diisi dengan beton dapat menyediakan kekangan pada beton. Hal tersebut dapat meningkatkan kekuatan dan daktilitas dari suatu kolom. Sama halnya dengan kolom CFT, di dalam kolom SRC beton juga mengalami kekangan (confinement) dari profil baja yang ada (structural steel), sengkang (hoop) dan tulangan memanjang (longitudinal bars) seperti yang dapat terlihat pada Gambar 1.4. Gambar 1.4 : Kolom komposit SRC (Steel Reinforced Concrete) Banyak percobaan yang telah dilakukan untuk mempelajari kekuatan ultimit dari kolom SRC (Chen et al 2006). Percobaan-percobaan yang dilakukan pada kolom komposit ini dilakukan dengan menggunakan penampang baja berbentuk H (Hshaped structural steel section), penampang baja berbentuk T (T-shaped structural steel section), penampang baja I (I-shaped structural steel section), penampang baja berbentuk bersilangan (cross-shaped structural steel section) maupun bentuk-bentuk yang lainnya. Dalam jurnal Analytical Model for Predicting Axial Capacity and Behavior of Concrete Encased Steel Composite Stub Columns oleh Chen et al, 2006, direkomendasikan sebuah model analitis untuk memperkirakan kekuatan dari kolom SRC. Selain itu, dalam model tersebut juga direkomendasikan nilai faktor kekangan pada kolom SRC. 4

5 Menurut Mander et al (1988), efek kekangan yang terjadi pada beton yang digunakan pada sebuah kolom SRC tidak semuanya memiliki efek yang sama. Pada beton yang berada di dalam kolom SRC, terdapat tiga pembagian daerah confinement beton yang terjadi yaitu: daerah yang betonnya terkekang dengan kuat (highly confined concrete), daerah yang betonnya terkekang sebagian (partially confined concrete) dan daerah yang betonnya tidak terkekang (unconfined concrete). Berikut adalah ilutrasi dari ketiga daerah confinement beton tersebut : Gambar 1.5 : Material dalam kolom SRC ( Steel Reinforced Concrete ) Karakteristik material beton yang berada dalam kolom SRC tersebut berbedabeda tergantung kepada kekangan yang dialami oleh material beton tersebut. Pada gambar 1.5 terlihat, material beton terbagi mejadi tiga yaitu beton yang terkekang dengan kuat (highly confined concrete) yang berada di sekitar penampang baja, beton yang terkekang sebagian (partially confined concrete) dan beton yang tidak terkekang (unconfined concrete). Pada kolom CFT, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, efek kekangan dapat meningkatkan kekuatan dan daktilitas dari kolom tersebut (Susanta KAS et al 2001). Pada tugas akhir ini akan dilakukan analisis momen kurvatur untuk mengetahui efek kekangan (confinement) pada beton di dalam kolom SRC terhadap kekuatan dan daktilitas kolom SRC. 5

6 1.2. Perumusan Masalah Dalam tugas akhir ini, akan dilakukan studi parameter dengan membandingkan kekuatan dan daktilitas dari penampang kolom. Penampang kolom yang akan dianalisis terdiri dari penampang kolom beton bertulang, kolom komposit dan kolom baja. Daktilitas dari penampang akan dihitung nilainya dengan menggunakan kurva hubungan antara momen dan kurvatur Pembatasan Masalah Adapun pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : a. Penampang tidak mengalami perubahan bentuk pada saat gaya bekerja sehingga distribusi regangan di sepanjang penampang adalah linier. b. Model material baja yang digunakan adalah model elastis-plastis sempurna (Elastic Perfectly Plastic). c. Model material beton yang digunakan adalah model yang direkomendasikan oleh Mander (Mander Model) baik untuk beton yang tidak terkekang (Unconfined Concrete) maupun untuk beton yang terkekang (Confined Concrete). Nilai faktor kekangan untuk model material beton pada kolom komposit menggunakan hasil penelitian oleh Chen et al, d. Tidak terdapat momen lentur yang bekerja pada kolom. Gaya luar yang bekerja pada kolom adalah gaya aksial saja. Gaya aksial tersebut senilai 0,1 x f c x A g dengan f c adalah mutu beton dan A g adalah luas bruto kolom. e. Dalam perhitungan, kekuatan tarik beton tidak diperhitungkan atau diabaikan. 6

7 1.4. Maksud dan Tujuan Tujuan dari tugas akhir ini yaitu untuk mengetahui bagaimana pengaruh parameter luas tulangan longitudinal, jarak antar sengkang, luas profil baja, bentuk profil baja, mutu beton dan mutu baja tulangan longitudinal serta tulangan sengkang terhadap kekuatan dan daktilitas dari penampang kolom beton bertulang, kolom dengan penampang baja yang diselimuti oleh beton (kolom komposit), dan kolom baja melalui hubungan dari momen dan kurvatur yang akan dianalisa dengan bantuan program XTRACT. Hal ini dilakukan dengan maksud agar hasil dari analisis yang dilakukan dalam tugas akhir ini dapat digunakan untuk mendesain kolom dengan nilai daktilitas yang baik Sistematika Penulisan Sistematika penulisan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara garis besar isi setiap bab yang dibahas pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan penelitian, pembatasan masalah, sistematika penulisan dari tugas akhir ini. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi uraian tentang pembahasan umum jenis kolom, dasar teori pengekangan, model tegangan-regangan material dalam kolom, dan ketentuan SK SNI yang digunakan sebagai rujukan. BAB III. ANALISIS DAN PEMODELAN Bab ini berisi uraian tentang apa yang dimaksud dengan analisis momen kurvatur, bagaimana mencari nilai faktor pengekangan pada kolom beton bertulang dan kolom komposit. 7

8 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi data-data penampang untuk dianalisis, hasil analisis momen kurvatur yang dilakukan dengan bantuan software XTRACT dan pembahasan mengenai hasil yang didapatkan BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini akan dirangkum kesimpulan dari tugas akhir ini dan saran-saran yang diharapkan dapat dijadikan perbaikan pada penelitian ataupun pengerjaan karya ilmiah selanjutnya. 8