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 volumetrik. 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 1S0D1, K 1S1D1, dan K 1S2D1) dengan ukuran 125x425x300 mm dan rasio tulangan longitudinal 1,478% dan Grup II (K 2S3D2, K 2S3D1, dan K 2S3D3) dengan ukuran 139x469x300 mm dan rasio tulangan longitudinal 1,205%. Variasi rasio volumetrik untuk masing-masing benda uji dengan variasi jarak sengkang, K1 S0 D1 adalah 0,311% (BJTP Ø3 mm), K1 S1D1 adalah 0,311% (GWWF100x100; Ø3 mm), dan K 1S2D1 adalah 0,621% (GWWF100x100; Ø3 mm) dan untuk benda uji dengan variasi diameter sengkang, K 2S3D2 adalah 2,124% (GWWF50x50; Ø4,06 mm), K 2S3D1 adalah 1,088% (GWWF50x50; Ø3 mm), dan K 2S3D3 adalah 0,473% (GWWF50x50; Ø2,03 mm). Semua benda uji diuji dengan memberikan beban uniaksial tekan dan menggunakan nilai kuat beton rata-rata 6,68 MPa. Data yang diambil selama proses pengujian 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 K1 S0 D1, K1 S1D1, dan K1 S2D1 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 2S3D2, K 2S3D1, dan K 2S3D3 adalah 753,33 kn, 686,67 kn, dan 486,67 kn serta nilai daktilitasnya sebesar 1,488, 1,463, dan 1,456. Diagram tegangan-regangan beton model Saatcioglu dan Ravzi (1999) digunakan sebagai pembanding pada penelitian 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... i PERNYATAAN... ii SURAT KETERANGAN/PERSETUJUAN UJIAN TUGAS AKHIR... iii ABSTRAK... iv UCAPAN TERIMA KASIH... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR NOTASI... xii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penelitian... 3 1.4 Manfaat Penelitian... 4 1.5 Ruang Lingkup... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1 Material... 5 2.1.1 Beton... 5 2.1.1.1 Beton Tanpa Pengekangan... 5 2.1.1.2 Beton dengan Pengekangan... 6 2.1.2 Baja Tulangan... 7 2.1.2.1 Baja Ulir... 8 2.1.2.2 Baja Polos... 8 2.1.2.3 Galvanised Welded Wire Fabric (GWWF)... 9 2.2 Kolom Beton Bertulang... 10 2.2.1 Jenis-jenis Kolom... 11 2.2.2 Kolom Berpenampang Pipih... 12 2.3 Dasar Teori Pengekangan Kolom Beton Bertulang... 12 2.4 Daktilitas Beton Terkekang... 19 2.5 Kapasitas Aksial dengan Pembenanan Uniaksial... 21 2.6 Penelitian Terkait... 22 2.7 Analisa Data... 25 2.7.1 Rata-rata Hitung (Mean)... 25 2.7.2 Standar Deviasi... 25 2.7.3 Koefisien Variasi... 25 2.7.4 Pendugaan Interval Harga Mean Populasi (μμ)... 26 BAB III METODE PENELITIAN... 27 3.1 Tempat Penelitian... 27 3.2 Pemilihan Bahan... 27 3.3 Alat-alat Penelitian... 27 3.4 Metode Pengambilan Sample Data... 28 3.5 Kerangka Penelitian... 31 3.5.1 Persiapan... 31 3.5.2 Pabrikasi Tulangan... 32 3.5.3 Pembuatan Benda Uji... 32 vii
3.5.4 Perawatan Benda Uji... 32 3.5.5 Pengujian Benda Uji... 33 3.5.5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton... 33 3.5.5.2 Pengujian Kapasitas Aksial Kolom Pipih... 33 3.6 Pengukuran dan Pengambilan Data... 34 3.7 Analisis Data... 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 36 4.1. Umum... 36 4.2. Mix Design Beton... 36 4.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan dan GWWF... 36 4.4. Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata-rata Beton... 37 4.5. Hasil Pengujian Kolom... 38 4.5.1 Model Keruntuhan Kolom Penampang Pipih... 38 4.5.2 Hubungan Tegangan-Regangan Kolom Penampang Pipih dengan Rasio Volumetrik Sengkang... 45 4.5.3 Pengaruh Rasio Volumetrik Sengkang terhadap Kapasitas Aksial Tekan... 48 4.5.4 Pengaruh Rasio Volumetrik Sengkang terhadap Daktilitas Regangan Kolom... 50 4.5.5 Pengaruh Rasio Volumetrik Sengkang terhadap Peningkatan Kekuatan Inti Beton... 51 4.5.6 Perbandingan Kapasitas Aksial Tekan Penelitian terhadap Teori... 53 4.6 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Model Literatur... 55 BAB V PENUTUP... 60 5.1 Simpulan... 60 5.2 Saran... 61 DAFTAR PUSTAKA... 62 LAMPIRAN A Perhitungan Rasio Volumetrik Sengkang... 65 LAMPIRAN B Mix Design Ready Mix... 67 LAMPIRAN C Pemeriksaan Baja Tulangan... 68 LAMPIRAN D Tabel Nilai t... 73 LAMPIRAN E Kurva Tegangan dan Reagangan Kolom Pipih... 74 LAMPIRAN F Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton... 76 LAMPIRAN G Dokumentasi Foto... 77 LAMPIRAN H Contoh Perhitungan... 85 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Hubungan tegangan regangan beton silinder dengan Pembebanan uniaksial (Park dan Paulay, 1975)... 6 Gambar 2.2 Kurva tegangan-regangan untuk beton yang terkekang oleh sengkang persegi dan beton yang tidak dengan pembebanan monotonik (Mander et al., 1988)... 7 Gambar 2.3 Contoh GWWF 100 mm x 100 mm dengan diameter 3 mm... 9 Gambar 2.4 Jenis-jenis kolom, (a) Kolom Persegi, (b) Kolom Bundar, (c) Kolom Komposit... 11 Gambar 2.5 Variasi tegangan pengekang akibat jumlah dan susunan tulangan (longitudinal dan transversal)... 13 Gambar 2.6 Efektifitas pengekangan. (a) sengkang spiral ; (b) persegi... 14 Gambar 2.7 Jarak antar sengkang mempengaruhi efektifitas pengekangan (Legeron dan Paultre, 2008)... 15 Gambar 2.8 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)... 15 Gambar 2.9 Diagram kurva beton dikekang oleh tulangan transversal (Model Seikh dan Uzumari)... 16 Gambar 2.10 Diagram tegangan-regangan beton yang dikekang oleh tulangan transversal (Modifikasi Kent dan Park)... 17 Gambar 2.11 Diagram tegangan-regangan beton yang dikekang oleh tulangan transversal (Saatcioglu dan Razvi)... 18 Gambar 2.12 Kurva tegangan-rengangan Hognestad (1951)... 21 Gambar 3.1 Tampak atas dan samping benda uji penelitian... 30 Gambar 3.2 Flowchart pelaksanaan penelitian... 31 Gambar 3.3 Pengujian kuat tekan beton... 33 Gambar 3.4 Pengujian kapasitas aksial kolom... 34 Gambar 4.1 Model keruntuhan kolom K1S0D1 sisi kiri dan kanan... 39 Gambar 4.2 Model keruntuhan kolom K 1S1D1 sisi kiri dan kanan... 40 Gambar 4.3 Model keruntuhan kolom K 1S2D1 sisi kiri dan kanan... 41 Gambar 4.4 Model keruntuhan kolom K 2S3D2 sisi kiri dan kanan... 42 Gambar 4.5 Model keruntuhan kolom K 2S3D1 sisi kiri dan kanan... 43 Gambar 4.6 Model keruntuhan kolom K 2S3D3 sisi kiri dan kanan... 44 Gambar 4.7 Hubungan tegangan-regangan kolom pipih Grup 1... 46 Gambar 4.8 Hubungan tegangan-regangan kolom pipih Grup 2... 47 Gambar 4.9 Hubungan rasio volumetrik sengkang dengan kapasitas aksial tekan... 49 Gambar 4.10 Nilai daktilitas regangan kolom... 51 Gambar 4.11 Hubungan rasio volumetrik sengkang terhadap peningkatan kekuatan inti beton... 53 Gambar 4.12 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 1S0D1 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur... 56 Gambar 4.13 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 1S1D1 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur... 56 ix
Gambar 4.14 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 1S2D1 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur... 57 Gambar 4.15 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 2S3D2 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur... 58 Gambar 4.16 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 2S3D1 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur... 58 Gambar 4.17 (a) Perbandingan hubungan tegangan-regangan untuk kolom K 2S3D3 hasil pengujian dan (b) hasil perhitungan literatur... 59 x
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Benda uji penelitian... 28 Tabel 4.1 Rangkuman hasil uji tarik baja tulangan... 37 Tabel 4.2 Hasil pengujian kuat tekan beton... 38 Tabel 4.3 Kapasitas aksial tekan masing-masing benda uji... 48 Tabel 4.4 Daktilitas regangan kolom beton bertulang penampang pipih... 50 Tabel 4.5 Peningkatan kekuatan ini beton... 52 Tabel 4.6 Kapasitas aksial kolom penampang pipih (f c= 0,85 f cr)... 54 Tabel 4.7 Kapasitas aksial kolom penampang pipih (f c= 0,75 f cr)... 55 xi
DAFTAR NOTASI 1- α : koefisien keyakinan atau tingkat keyakinan α : Sudut antara tulangan transversal dan bc (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 (mm 2 ) Ag : Luas penampang beton (mm 2 ) As : Luas tulangan memanjang (mm 2 ) bc : pusat ke pusat sengkang CoV : 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 Ɛ 0 : 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) PP0 : 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) ssh : Jarak antar sengkang terluar (mm) xii
SS tt μμ μμφφ μμθθ μμδδ xx 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