BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dewasa ini, banyak kita temukan fenomena konstruksi bangunan yang dinyatakan layak huni namun pada kenyataannya bangunan tersebut mengalami kegagalan dalam pelaksanaan fungsinya, yang dapat diakibatkan oleh salah perencanaan, kegagalan dalam pelaksanaan kontruksi, penambahan beban, ataupun diakibatkan oleh beban gempa. Indonesia, yang mana merupakan negara dengan daerah yang memiliki tingkat kerawanan gempa tinggi, menyebabkan sistem struktur bangunan di Indonesia harus mengikuti persyaratan bangunan tahan gempa. Beberapa laporan terkait dengan kerusakan struktur akibat gempa bumi di Indonesia memperlihatkan contoh-contoh keruntuhan bangunan yang terjadi akibat pendetailan tulangan kolom yang tidak memenuhi persyaratan (Imran, dkk,, 2005; Imran, dkk., 2006; Imran, 2007). Kolom memegang peranan penting dari suatu bangunan karena memikul beban aksial, momen lentur, dan gaya geser sehingga keruntuhan pada suatu kolom merupakan lokasi kritis yang dapat menyebabkan runtuhnya (collapse) lantai yang bersangkutan dan juga runtuh total (total collapse) seluruh struktur (Sudarmoko,1996). Gambar 1.1. Contoh Keruntuhan Bangunan akibat Gempa Yogya yang Dipicu oleh Detailing Penulangan Kolom yang Tidak Tepat.(Imran I., 2006)
Kolom merupakan salah satu elemen dari struktur rangka yang mengalami desak dan lentur berfungsi menahan gaya-gaya yang berkerja pada balok dan meneruskannya ke pondasi. Suatu kolom beton bertulang yang menerima beban aksial tekan secara konsentris, maka akan menderita tegangan tekan dan regangan yang sama besarnya pada seluruh penampang kolom. Untuk mencegah keruntuhan yang terjadi secara tiba-tiba pada kolom maka dalam merencanakan struktur kolom harus diperhitungkan secara cermat. Tulangan lateral atau sengkang diperlukan untuk mencegah terkelupasnya (spalling) penutup beton dan terjadinya tekuk local (local buckling) pada batang-batang longitudinal akibat beban aksial. Seperti yang kita ketahui, peraturan perencanaan SNI 03-2847-02 memberikan syarat tulangan pengekang dengan kait gempa 135 0 pada struktur kolom yang dibangun di daerah rawan gempa. Namun nyatanya banyak yang menggunakan tulangan pengekang dengan kait 90 0 atau dengan konfigurasi dobel C (tidak sesuai standar) karena pembuatan dan pemasangan tulangan pengekang standar kait 135 0 tidaklah mudah dalam prakteknya di lapangan, adapun kesulitan pemasangan semakin tinggi untuk kolom-kolom berdimensi besar. Dari hasil penelitian membuktikan bahwa pemasangan tulangan pengekang dengan kait 90 0 untuk kolom pada daerah rawan gempa dapat menghasilkan performance yang buruk dan berbahaya bagi sistem struktur secara keseluruhan. (Sheikh dan Yeh, 1990; Saatcioglu dan Razvi 1992, Wehbe et al, 1999). Maka, dapat disimpulkan penggunaan kait tidak standar sebaiknya tidak dilakukan pada daerah rawan gempa seperti di Indonesia. Dengan perkembangan inovasi di bidang konstruksi, ditemukan perangkat tambahan sebagai elemen pengikat yang dapat meningkatkan kinerja sengkang pada beton atau biasa yang disebut Pen- Binder. Elemen pengikat atau pen-binder bekerja sebagai peminimalisir kegagalan kolom akibat hancurnya inti beton yang mana akan menahan titik-titik tertentu yang akan membuka saat terjadi ekspansi lateral inti beton saat diberi beban aksial yang
berlebihan. Penggunaan Pen-Binder ini menurut Anang Kristianto (2011) adalah sebagai elemen pengikat untuk kolom persegi berdasarkan hasil eksperimen menghasilkan peningkatan kapasitas aksial dan daktilitas yang cukup signifikan. Maka dari itu, masih diperlukan suatu penelitian untuk mengetahui efek penggunaan elemen pen-binder terhadap kait sengkang tidak standar yang mana memiliki kemudahan pemasangan lebih tinggi di lapangan. 1.2 Studi Literatur Kolom adalah batang tekan vertikal dari rangka struktur yang memikul beban dari balok. Fungsi kolom adalah sebagai penerus beban seluruh bangunan ke pondasi. Kolom termasuk struktur utama untuk meneruskan berat bangunan dan beban lain seperti beban hidup (manusia dan barang-barang), serta beban hembusan angin. Menurut buku Struktur Beton Bertulang (Istimawan Dipohusodo, 1994) ada tiga jenis kolom beton bertulang, salah satunya adalah kolom yang menggunakan pengikat sengkang lateral. Kolom ini merupakan kolom beton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang, yang pada jarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang (tulangan pengekang) ke arah lateral. Tulangan pengekang ini berfungsi untuk memegang tulangan pokok memanjang agar tetap kokoh pada tempatnya. Konsep pemasangan tulangan pengekang pada elemen struktur kolom beton bertulang dimaksudkan agar pada saat selimut kolom terkelupas dan akibatnya luas penampang kolom menjadi berkurang, maka tulangan pengekang diharapkan dapat mengekang inti beton sehingga kolom yang selimutnya telah terkelupas tersebut memiliki kekuatan paling tidak sama dengan kekuatan pada saat selimut kolom belum terkelupas.
Gambar 1.2. Luasan inti terkekang pada suatu elemen struktur kolom beton bertulang.(paultre et.al.,2008) Tulangan pengekang dengan kait 90 0 memiliki kemampuan yang lebih rendah dalam menahan inti beton, hal ini terjadi karena tidak ada gaya yang menahan kait tersebut untuk tetap pada posisinya pada saat beban gempa terjadi. Kondisi ini akan mengakibatkan kait membengkok keluar dan tidak efektif lagi mengekang inti beton (Kristianto,A. dkk, 2010). Perkuatan dengan Pen-Binder Di tahun 2010, Anang Kristianto dkk menganalisis perilaku pengekangan dengan 5 macam model kolom persegi. Pemodelan dan analisis menggunakan software ADINA, dengan keistimewaannya yang mampu menganalisis tegangan kontak antara beberapa elemen struktur dengan karakteristik material yang berbeda. Software ini juga memiliki kemampuan untuk membuat berbagai bentuk model 3 dimensi dengan baik dan cepat serta menghasilkan output yang cukup detail.
Adapun 5 macam model kolom tadi dengan karakteristik sebagai berikut. Tabel 1.1 Model Benda Uji Anang dkk
Hasil analisis komputer untuk pemodelan diatas menghasilkan perilaku deformasi tulangan pengekang seperti terlihat pada Tabel 2. Tabel 1.2 Deformasi Model Benda Uji Anang dkk Hasil analisis diatas menunjukkan perbedaan efektivitas pengekangan yang cukup besar antara tulangan pengekang dengan kait 90 o dan 135 o yang memperkuat pembuktian bahwa kekangan dengan kait 90 o tidak cukup efektif untuk memberikan kekangan pada inti beton pada saat kolom mengalami beban gempa.
Maka dapat disimpulkan, pemberian elemen pengikat tambahan (Pen-Binder) memberikan hasil yang cukup signifikan dalam memberikan kekangan pada inti beton, hal ini dapat dilihat dari perilaku deformasi ujung kekangan pada model C,D dan E yang relatif jauh lebih kecil daripada model A. 1.3 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang dan landasan teori diatas maka permasalahan yang dibahas adalah: 1. Bagaimana perilaku tulangan kolom dengan penggunaan sengkang standar, sengkang tidak standar, dan sengkang tidak standar dengan perkuatan pen-binder terhadap pembebanan aksial? 2. Berapa kapasitas beban dan tegangan aksial yang dapat ditahan oleh masing-masing jenis penggunaan sengkang? 3. Bagaimana hubungan tegangan-regangan yang terjadi pada masing-masing jenis penggunaan sengkang? 1.4 Tujuan Penelitian 1. Memperoleh gambaran perilaku tulangan kolom yang menggunakan sengkang standar, sengkang tidak standar, dan sengkang tidak standar dengan perkuatan penbinder dengan bantuan aplikasi ANSYS 17.0. 2. Memperoleh kapasitas beban dan tegangan aksial yang terjadi pada masing-masing jenis penggunaan sengkang dengan bantuan aplikasi ANSYS 17.0. 3. Mengetahui hubungan tegangan-regangan yang terjadi pada masing-masing jenis penggunaan sengkang.
1.5 Manfaat Penelitian 1. Bagi akademisi, penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi pada penelitian selanjutnya terkait kekangan pada kolom. 2. Bagi pelaku konstruksi, hasil dari penelitian ini dapat menjadi pertimbangan dalam pemilihan material perkuatan untuk kolom. 1.6 Batasan Masalah 1. Tulangan yang digunakan adalah tulangan baja untuk kebutuhan kolom berbentuk persegi yang berdimensi 15 x 15x 100 cm dengan tebal selimut beton 45cm. 2. Tulangan yang digunakan adalah tulangan polos dengan jumlah tulangan longitudinal 4Ø12 mm, dan sengkang Ø6-125 mm. 3. Benda uji tulangan mempunyai 3 variasi yaitu kolom dengan sengkang standar gempa (kait 135 0 ), kolom dengan sengkang tidak standar gempa (kait 90 0 ), dan kolom dengan sengkang tidak standar gempa (kait 90 0 ) dengan perkuatan pen-binder. 4. Pengujian tulangan dengan masing masing jenis sengkang terhadap beban aksial dengan bantuan aplikasi ANSYS 12.1. 5. Pembebanan tulangan dibantu dengan plat baja diatas dan dibawah dengan harapan memberi simulasi pembebanan secara merata dari atas ke bawah. 6. Beban pengujian merupakan beban aksial merata.
1.7 Metode Penelitian Adapun metode penelitian yang digunakan pada tugas akhir ini adalah metode analisis dengan bantuan aplikasi ANSYS 12.1 dimana data yang diperlukan berdasarkan hasil outpun dari ANSYS 12.1 yang kemudian diolah dan dianalisis untuk mendapatkan efek perkuatan pen-binder terhadap tulangan baja kolom beton bertulang. Sistematika Penelitian 1. Penarikan latar belakang masalah. 2. Studi Literatur (Buku teks, jurnal terkait, peraturan) 3. Perumusan Masalah. 4. Desain pola pengujian. Catatan : Benda uji yang digunakan adalah tulangan baja untuk kolom berpenampang persegi, yang mana dengan masing masing kriteria : penggunaan sengkang standar, penggunaan sengkang tidak standar, dan penggunaan sengkang tidak standar dengan perkuatan pen-binder. 5. Pengujian dengan ANSYS 12.1. Terdiri atas : Menyediakan material properties yang diperlukan ANSYS 12.1. Pemodelan benda uji dengan bantuan aplikasi SolidWork. Melakukan input data, model, dan pemberian beban pada masing- masing jenis pemodelan. Pengamatan kondisi benda uji ketika pemberian beban. 6. Pencatatan hasil pengujian. 7. Analisis data. 8. Penarikan kesimpulan dan saran.
1.9 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 penelitian, perumusan masalah penelitian, tujuan penelitian, metodologi penelitian, pembatasan masalah, mekanisme pengujian dan sistematika penulisan, dari tugas akhir ini. BAB II. STUDI PUSTAKA Bab ini berisi uraian tentang penggunaan ANSYS 12.1 serta uraian kriteria kolom dengan variasi sengkang 135 0 dan 90 0, dan perkuatan pen-binder yang akan diteliti berdasarkan referensi-referensi yang didapat oleh penulis. BAB III. METODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisi uraian tentang persiapan penelitian mencakup penyediaan bahan yang diperlukan untuk eksperimen dan pekerjaan pertukangan hingga pelaksanaan penelitian. BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian benda uji dalam penelitian di laboratorium yaitu hasil pengujian kuat tekan kolom dengan pembebanan aksial, dengan variasi kolom dengan sengkang standar (kait 135 0 ), dan sengkang tidak standar (kait 90 0 ) dengan perkuatan pen-binder.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari hasil eksperimen yang dilakukan dari seluruh kegiatan tuga akhir ini dengan menitikberatkan pada perilaku struktur kolom dengan variasi kolom dengan sengkang standar (kait 135 0 ), dan sengkang tidak standar (kait 90 0 ) dengan perkuatan pen-binder, yang diberi variasi pembebanan aksial.