1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara yang memiliki daerah dengan tingkat kerawanan gempa yang tinggi. Hal ini disebabkan karena wilayah kepulauan Indonesia berada di antara 4 (empat) sistem tektonik yang aktif yaitu tapal batas lempeng Eurasia, lempeng Indo-Australia, lempeng Filipina dan lempeng Pasifik. Di samping itu Indonesia adalah negara kepulauan dengan garis pantai terpanjang di dunia sehingga selain rawan terhadap gempa juga rawan terhadap tsunami. Bangunan tempat tinggal, maupun bangunan pencakar langit, dan jembatan mengalami beberapa kerusakan akibat terjadinya gempa. Kondisi ini menyebabkan sistem struktur yang dibangun di Indonesia harus mengikuti kaidah bangunan tahan gempa sehingga saat terjadi gempa, struktur dapat bertahan dan melindungi penghuninya dari resiko bahaya gempa. Dalam sistem portal bangunan, kolom merupakan bagian struktur yang penting. Kolom meneruskan beban dari pelat dan balok ke bawah sampai ke pondasi. Untuk itu diperlukan suatu konstruksi kolom yang kuat dan kaku untuk menopang bangunan. Kolom komposit dalam tinjauan ini adalah kolom baja yang dibuat dari tabung atau pipa baja dan diisi dengan beton struktural. Kolom komposit diharapkan dapat menjadi satu alternatif yang bisa diandalkan untuk meningkatkan kekuatan struktur bangunan dengan biaya yang ekonomis dan waktu pengerjaan yang cepat jika dibandingkan dengan kolom beton bertulang. Kolom komposit memiliki ketahanan terhadap tekukan, lebih tahan terhadap pengikisan dan lebih kaku. Dibanding dengan kolom beton bertulang, kolom komposit lebih kuat dan daktail (Furlong, 1979). Pada daerah rawan gempa, kolom komposit baja-beton memberikan daktitas yang lebih baik dan dapat menahan beban lebih lama sebelum dan sesudah beton hancur. Berbagai macam bentuk penampang kolom komposit telah 1
2 banyak dikenal, dan masing-masing dapat digunakan tergantung pada fungsi struktur yang didukungnya. Pada bangunan gedung bertingkat dan jembatan bentang panjang banyak ditemui tipe penampang kolom komposit yang berbentuk silinder, dimana beton dicor kedalam tabung silinder baja. Alasan dipilihnya kolom komposit beton yang dicor kedalam tabung silinder baja karena dalam pengerjaannya konstruksi tersebut tidak memerlukan bekisting dan tulangan sengkang lagi, sehingga waktu pelaksanaannya dapat lebih cepat. Ditinjau dari segi biaya, bentuk penampang silinder lebih efisien dan menghemat bahan. Sedangkan ditinjau dari segi kekuatan, bentuk penampangnya yang silinder membuat momen inersia kolom sama terhadap setiap sumbu kolom sehingga kolom relatif sangat kaku. Keunggulan lain kolom komposit dibandingkan kolom beton bertulang biasa yang menggunakan tulangan lateral (sengkang atau spiral) adalah tidak adanya pengelupasan selimut beton (spalling), disamping dapat mencegah tekuk lokal (local buckling) dan fungsi tabung baja sekaligus sebagai tulangan longitudinal, tulangan lateral dan formwork. Penelitian menunjukkan bahwa nilai kuat tekan beton tidak hanya dipengaruhi oleh karakteristik materialnya saja, tetapi juga pada mekanisme gaya yang terjadi padanya (Nawy, 1985). Benda uji yang dibebani dua arah yang saling tegak lurus secara bersamaan memberikan kapasitas yang berbeda jika dibebani satu arah saja. Ketika kedua arah beban berupa beban tekan, kapasitas beton akan meningkat. Hal ini terjadi karena beban tekan yang satu mencegah atau mengurangi mekanisme tarik karena aksi Poisson s ratio akibat beban arah yang lain. Sebaliknya jika salah satu berupa beban tarik, kapasitas beton terhadap beban tekan akan menurun karena mekanisme tarik membesar akibat beban tarik tersebut. Pada umumnya kolom, selain terdapat beban aksial juga terdapat beban momen yang dapat ditimbulkan oleh kekangan ujung, atau akibat eksentrisitas yang tidak terduga dari penempatan beban yang tidak teratur, serta dari mutu dan jenis bahan yang berbeda-beda. Beberapa perbedaan kondisi tersebut yang kemudian menghasilkan variasi distribusi tegangan-regangan, displacemen,
3 kekakuan (stiffnes) serta berbagai perilaku struktur kolom lainnya. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian terhadap kolom komposit tabung baja berisi beton normal, yang diharapkan dapat meningkatkan performance dari suatu struktur kolom. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan maka dapat dirumuskan beberapa hal sebagai berikut: 1. Struktur kolom komposit mempunyai keunggulan yang dibutuhkan pada struktur tahan gempa, yaitu : kekuatan yang tinggi, daktilitas yang tinggi dan kapasitas penyerapan energi yang besar. Dengan demikian struktur kolom komposit sangat sesuai dipakai di Indonesia, yang merupakan daerah rawan gempa. 2. Keunggulan kolom komposit dibandingkan kolom beton bertulang biasa yang menggunakan tulangan lateral (sengkang atau spiral) adalah tidak adanya pengelupasan selimut beton (spalling), disamping dapat mencegah tekuk lokal (local buckling) dan fungsi tabung baja sekaligus sebagai tulangan longitudinal, tulangan lateral dan formwork. 3. Kajian terhadap perilaku kolom komposit menggunakan metode eksperimen sangat diperlukan, yang memungkinkan pemahaman yang lebih luas dan mendalam untuk memberikan gambaran yang lebih riil mengenai fenomena struktur kolom komposit ini, sehingga dapat dihasilkan pedoman desain yang lebih rasional. 1.3 Tujuan Penelitian Dalam penelitian ini dibuat model eksperimen kolom komposit tabung baja berisi beton normal untuk tujuan sebagai berikut: 1. Mengetahui perilaku kolom komposit beton normal yang dicor dalam tabung silinder, diantaranya: hubungan antara beban sentris lendutan pada tiap
4 sampel, hubungan antara beban eksentrisitas - lendutan tiap sampel, dengan variasi tinggi benda uji yang berbeda. 2. Mengetahui pengaruh variasi rasio kelangsingan terhadap hubungan bebanlendutan dan kekuatan. 3. Mengetahui perilaku keruntuhan kolom komposit tabung baja dengan variasi eksentrisitas beban. 1.4 Manfaat Penelitian Dari penelitian ini diharapkan dapat diperoleh informasi yang lebih luas dan lengkap tentang potensi struktur kolom komposit tabung baja berisi beton normal untuk pemakaian di Indonesia. Pemahaman yang diperoleh dari eksperimen terhadap aksi komposit dan proses keruntuhan pada kolom komposit tabung baja berisi beton normal akan memberikan landasan untuk pengembangan lebih lanjut struktur kolom komposit. 1.5 Batasan Penelitian Batasan masalah yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bahan pembuat tabung berupa baja dengan tampang lingkaran mempunyai diameter luar 114 mm dengan tebal 1,6 mm; 2,0 mm dan 2,5 mm. 2. Variasi rasio ketebalan (D/t) : 71,25 mm; 57 mm dan 45,6 mm. 3. Rasio kelangsingan (L/D) : 2, 4, 6, 8 dengan panjang yang digunakan 228 mm, 456 mm, 684 mm, dan 912 mm. 4. Rasio eksentrisitas (e/d) : 0; 0,25; 0,5 dan 1,0. 5. Pembebanan statik jangka pendek, sehingga pengaruh creep dan redistribusi tegangan pada beton dan baja diabaikan.
5 1.6 Keaslian Penelitian Penelitian kolom komposit yang pernah dilakukan antara lain sebagai berikut: 1. Axially Loaded Concrete-Filled Steel Tubes (Srinivasan, 1999) 2. Axially Loaded Concrete-Filled Steel Tubes (Schneider, 1998) 3. Axial Capacity of Circular Concrete-Filled Tube Column (Giakoumelis, Dennis, 2004) 4. Behaviour of Normal and High Strength Concrete-Filled Compact Steel Tube Circular Stub Columns (Ellobody, dkk, 2006) 5. Structural Behavior of Concrete Filled Steel Tubes (Jacobson, dkk, 1967) 6. Pengaruh kekangan beton terhadap interaksi gaya aksial dan momen ultimit pada kolom tubular komposit lingkaran (Muslikh, 2005) 7. Analisis perilaku kolom tabung baja berisi beton non pasir akibat beban aksial dan momen (Iskandar, 2013) 8. Behaviour of Centrally Loaded Concrete-Filled Steel-Tube Short Columns (Sakino, dkk, 2004) Perbedaaan antara penelitian ini dengan penelitian-penelitian di atas terletak pada material betonnya yaitu beton normal dan variasi kelangsingan tabung serta metode pembebanannya, sehingga sepengetahuan penulis belum pernah ada penelitian yang sama dengan penelitian ini.