BAB I PENDAHULUAN 1.1. - Analisis Kekuatan Lentur dan Daktilitas pada Penampang Kolom Beton Bertulang, Kolom Baja dan Kolom Composite dengan Software ‘XTRACT’

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

masing-masing bahan. Salah satu cara pemanfaatan keunggulan masing-masing-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

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 1.3 : 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

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 ( H-shaped 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

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

berbeda-beda 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

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.

1.3. 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, 2006.

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

fc‟ x Ag dengan fc‟ adalah mutu beton dan Ag adalah luas bruto kolom.

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.

1.5. 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 03-2847-2002 yang digunakan sebagai rujukan.

BAB III. ANALISIS DAN PEMODELAN

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