JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
PENGARUH KONFIGURASI SENGKANG TERHADAP
KEKAKUAN KOLOM YANG DIBEBANI GAYA
GESER DAN AKSIAL TEKAN 0,2 P
0Munawir 1 , Taufiq Saidi 2 dan Rudiansyah Putra 3
1)
Mahasiswa Pascasarjana pada Magister Teknik Sipil Unsyiah, Jl. Syech A. Rauf No. 7 Darussalam, Banda Aceh 23111, email: m_awhie@yahoo.com
2,3)
Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala, Jl. Syech A. Rauf No. 7 Darussalam, Banda Aceh 23111, email: taufiq.saidi@gmail.com, rudiansyah.putra@gmail.com
ABSTRAK
Fokus utama penelitian ini ditujukan untuk mengkaji pengaruh konfigurasi sengkang terhadap kekakuan kolom yang dibebani beban aksial konstan sebesar 229 kN atau setara 0,2 Po; dimana Po merupakan kapasitas nominal aksial kolom beton bertulang berdimensi 200 x 200 mm2 dengan mutu beton (f’c) = 24 MPa, menggunakan tulangan longitudinal 12
D 11,6 (fy= 356,5 MPa) dan tulangan sengkang berdiameter 5,6 mm dengan fy = 611,3 MPa. Penelitian ini diaplikasikan pada empat benda uji kolom yang divariasikan konfigurasi sengkangnya berupa: sengkang normal, S0 ( ); sengkang tiga lengan, S1 ( ); sengkang
crosties, S2 ( ) dan sengkang diamond, S3 ( ). Panjang kolom yang diteliti adalah L=
580 mm. Saat dilakukan pengujian, bagian ujung bawah kolom tertumpu secara kaku dan ujung atasnya dipasangkan bearing pemberi beban yang terhubung secara langsung dengan
load cell vertikal sehingga beban aksial tekan yang diberikan tegak lurus terhadap bidang
kontak pada permukaan atas kolom. Bearing pemberi beban berperilaku sebagai tumpuan rol yang tidak menghambat ujung atas kolom untuk berdefleksi saat dibebani beban lateral yang disalurkan melalui load cell horizontal. Proses pembebanan diawali dengan pembebanan aksial sampai tercapai beban aksial konstan rencana dan diteruskan dengan pembebanan geser dari gaya dorong load cell horizontal yang diberikan secara perlahan sampai dengan benda uji kolom mengalami kehancuran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan tulangan sengkang ekstra mampu meningkatkan kekakuan kolom. Berdasarkan hasil perhitungan kekakuan kolom berdasarkan data defleksi yang terjadi saat beban geser kolom yang diberikan sebesar V= 90 kN diperoleh rasio nilai kekakuan relatif kolom terhadap penampang utuh (EI0) sebesar 0,622; 0,685; 0,762 dan 0,793 berturut-turut
untuk kolom dengan tulangan sengkang normal (S0), sengkang tiga lengan (S1), sengkang
crosties (S2) dan sengkang diamond (S3). Nilai kondisi ujung yang memenuhi untuk kolom
yang ujung-ujungnya tertumpu seperti pada penelitian ini dipenuhi oleh k= 1,54 yang diperoleh melalui trial and assessment.
Kata kunci: kolom beton bertulang, beban tekan aksial, gaya geser, nilai kekakuan kolom, faktor kondisi ujung kolom.
1. PENDAHULUAN
Kekakuan kolom mempunyai pengaruh yang besar dalam menjamin ketersediaan daktilitas elemen struktur yang memadai dalam pemencararan energi selama struktur bangunan menerima beban gempa. Kolom yang memiliki kekakuan yang baik akan mampu menjamin terpenuhinya prinsip kolom kuat balok lemah (strong column weak beam) dengan tidak hanya bertumpu pada kekuatan kapasitas penampang saja, namun juga mampu berdeformasi inelastis dengan baik serta dapat mampu mempertahankan kekakuannya sampai defleksi yang lebih besar.
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
SNI 2002 ditetapkan salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya beban gempa yang diaplikasikan pada bangunan yang didesain adalah nilai daktilitas struktur () yang terikat dengan nilai faktor reduksi beban gempa (R). Dengan merujuk kepada pendekatan teoritis perhitungan gempa yang tercantum pada peraturan perhitungan beban gempa SNI 2002 tersebut maka dapat dipahami bahwa peningkatan nilai kekakuan elemen kolom akan mengijinkan untuk diperkecilnya nilai beban gempa rencana yang diaplikasikan pada bangunan gedung ataupun dapat juga disampaikan bahwa bila faktor daktilitas elemen yang meningkat pada kolom diabaikan, maka pada kenyataannya kolom akan mempunyai cadangan kapasitas daktilitas guna mendisipiasi energi yang bersumber dari gaya gempa yang membebaninya.
Kehancuran bangunan gedung akibat lemahnya kemampuan elemen struktur kolom beton bertulang dalam menahan beban gempa dijumpai pada beberapa gempa besar yang terjadi di Indonesia. Untuk kasus gedung bertingkat, kehancuran kolom lantai dasar atau lantai satu sering terjadi sebagai akibat lemahnya kemampuan kolom dalam menahan gaya geser, sebagaimana di jumpai pada Gempa Aceh tanggal 26 Desember 2004 maupun Gempa Sumbar tanggal 30 September 2009. Kegagalan kolom dalam menahan beban gempa diperkirakan disebabkan oleh rendahnya daktilitas kolom sehingga elemen tersebut tidak dapat mendisipiasikan energy gempa kepada elemen lain yang terhubung padanya serta tidak dapat mempertahankan kekakuannya selama deformasi terjadi.
Merujuk kepada ketentuan perhitungan kapasitas geser kolom berdasarkan acuan perhitungan analisa dan desain beton bertulang Indonesia SNI 2002 dan American Concrete Institute (ACI) 2005, tulangan sengkang yang dianggap berkonstribusi terhadap kapasitas geser kolom adalah tulangan sengkang yang searah gaya geser, sedangkan tulangan sengkang yang dipasang tegak lurus atau membentuk sudut terhadap gaya geser yang bekerja pada kolom diabaikan pengaruhnya. Berdasarkan hasil pengujian kolom yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya diperoleh suatu hasil bahwa pemberian tulangan sengkang dalam arah yang tidak sejajar gaya geser, meskipun tidak menambah kapasitas geser kolom yang disumbangkan oleh sengkang, namun turut meningkat kapasitas geser kolom karena adanya peningkatan kapasitas geser yang disumbangkan oleh efek kekangan beton. Adanya beban tekan aksial yang bekerja pada kolom juga turut meningkatkan kapasitas geser dan kekakuan kolom. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi konfigurasi sengkang terhadap pola kehancuran dan kapasitas geser kolom beton bertulang yang dibebani tekan aksial secara konstan 0,2 P0 sebagai kajian lanjutan dari penelitian sebelumnya.
Artikel ini melaporkan data eksperimen tentang kekakuan kolom beton bertulang dengan dimensi penampang 200 x 200 mm2 dan panjang batang L= 580 mm yang dibebani aksial konstan sebesar 229 kN atau setara 0,2 Po dan dibebani gaya geser hingga kolom mencapai kehancuran. Kekakuan kolom yang menjadi pokok pembahasan artikel ini dibatasi pada kekakuan kolom sebelum retak, kekakuan kolom terkait dengan kondisi ujung-ujung kolom dan kekakuan kolom setelah mengalami retak dan mencapai beban geser maksimum serta mengalami kehancuran.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan tulangan sengkang ekstra pada kolom S1, S2 dan S3 mampu meningkatkan kekakuan kolom setelah retak jika dibandingkan dengan kolom normal (S0). Penambahan tulangan ekstra diperkirakan mampu meningkatkan efek kekangan kolom dalam memikul beban aksial dan meningkatkan kemampuannya dalam memikul gaya geser serta mampu berdeformasi inelastis dengan lebih baik, terutama setelah kolom mengalami retak.
2. KAJIAN PUSTAKA
Pada Kajian Pustaka Artikel ini dipaparkan teori-teori yang terkait penelitian yang dilakukan, hasil- hasil penelitian yang telah dilakukan oleh peneliti terdahulu yang turut menjadi kajian dan
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
dasar pengembangan pelaksanaan penelitian ini serta hasil- hasil penelitian yang telah dipaparkan pada artikel sebelumnya yang juga merupakan bagian dari serangkaian penelitian yang dilakukan bersamaan dengan pengujian kolom yang hasil penelitiannya dipaparkan pada artikel ini. Secara umum persamaan-persamaan matematis yang dipergunakan untuk perhitungan teoritis pada penelitian ini merujuk kepada ACI 318-2005 dan Laporan khusus yang disampaikan Joints ASCE-
ACI Task Committee 426 menyangkut permasalahan kapasitas geser elemen struktur beton
bertulang..
2.1. Pengaruh Beban Aksial terhadap Perilaku Kolom yang Dibebani Geser
Saidi, T. dan Samsunan (2010) berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap kolom beton bertulang tanpa penambahan tulangan sengkang ekstra mendapatkan kesimpulan bahwa pemberian beban aksial pada kolom yang dibebani gaya lateral akan menurunkan besarnya defleksi yang timbul pada saat tercapainya beban ultimit. Semakin besar beban aksial yang diberikan maka semakin kecil defleksi yang terjadi pada saat kolom mencapai beban geser ultimit sebagai efek adanya kekangan pada elemen kolom yang dibebani gaya aksial tersebut. Hal ini sejalan dengan kesimpulan dari hasil penelitian Prisley, dkk seperti diperlihatkan pada Gambar 2.1.
Gambar. 2.1.a. Konstribusi gaya tekan aksial terhadap kapasitas geser kolom.
Gambar. 2.1.b. Hubungan antara rasio perpindahan terhadap beban aksial kolom berdasarkan variasi rasio tulangan sengkangnya.
Sumber: Priesley et al., (1996)
Menurut Raju N.K dan R.N. Pranesh (2007), kekuatan geser aktual pada beton akan meningkat dengan adanya beban tekan aksial dan akan melemah jika diberikan beban tarik aksial. Dengan adanya gaya tarik dapat mempercepat proses retak dan juga meningkatkan sudut kemiringan retak geser sedangkan dengan adanya tekan aksial menyebabkan efek perlawanan seperti yang lazim terjadi pada balok beton prategang (pre-stressed).
Berdasarkan hasil pengukuran defleksi yang terjadi pada kolom yang dibebani aksial tekan dan geser dengan panjang L = 580 mm yang diberikan tulangan sengkang ekstra berupa sengkang tiga lengan dan sengkang crosties, sebagaimana merujuk kepada Saidi, T, dkk (2011) memperlihatkan bahwa peningkatan beban aksial tekan konstan dari 0,2 Po; 0,3 Po dan 0,4 Po pada saat mencapai beban geser maksimum (Vmax) mampu mereduksi nilai defleksi yang terjadi. Mengecilnya defleksi yang timbul pada benda uji kolom, menunjukkan meningkatnya nilai kekakuan kolom bila dikaitkan dengan nilai kekakuan elemen batang sebagaimana tercantum pada persamaan 2.1. Lebih lanjut, mengacu kepada definisi umum elemen stuktur maka adanya beban aksial tekan aksial meskipun dalam nilai Ptekan yang kecil pada elemen struktur yang dibebani gaya geser dan juga memikul
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
momen menjadi syarat mutlak agar elemen tersebut dapat dikategorikan sebagai kolom.
2.2. Nilai kekauan Elemen Batang yang Dibebani Gaya Tekan dan Gaya Geser
Kassimali, A (1999), menyimpulkan bahwa besarnya beban yang bekerja pada elemen struktur portal, akan menyebabkan perpindahan elemen struktur tersebut menurut kekakuan strukturnya. Adapun persamaan keseimbangannya adalah sebagai berikut:
(P − Pf) = S . d ………..….…..…..…..…..…..…..…..……….. (2.1)
dimana:
P = Beban yang bekerja pada ujung elemen struktur Pf = Beban yang bekerja pada sepanjang elemen S = Angka/ matriks kekakuan struktur, dimana S= f (k). d = defleksi yang terjadi
Lebih lanjut, Kassimali, A (1999) juga menetapkan besarnya nilai kekakuan elemen struktur adalah sebagai berikut:
...…..…..…..…..…..…..…...….. (2.2) dimana:
k = Angka/ matriks kekakuan elemen struktur E = Nilai modulus elastisitas penampang I = Inersia penampang elemen struktur L = Panjang elemen yang ditinjau A = Luas penampang elemen struktur
Panjang elemen yang ditinjau (L) yang dimaksud pada rumus 2.2 adalah panjang elemen struktur sebenarnya (real). Sedangkan dalam kenyataan sebenarnya, dijumpai defleksi yang terjadi pada benda uji kolom lebih kecil dari hasil perhitungan, terutama pada kondisi elastisnya. Oleh karena itu perlu dilakukan suatu koreksi dengan pemberian pengaruh koefisien ujung kolom terhadap panjang efektif kolom yang ditinjau.
2.3. Koefisien Panjang Ujung Ekivalen Kolom
A.Karim (2010) menyebutkan bahwa untuk perhitungan atau analisis kolom yang memungkinkan terjadinya goyangan ke samping atau transilasi ujung, seperti pada portal tanpa pengaku, maka panjang ujung ekivalen melebihi panjang tak tertumpu (k > 1) seperti terlihat pada Gambar 2.2.
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
Gambar. 2.2. Panjang ujung sendi ekivalen dan ilustrasi translasi titik buhul yang mungkin terjadi
Sumber: Hadi, A.Karim (2010)
Tinggi Lu adalah panjang tak tertumpu (unsupported length) kolom dan k adalah faktor yang bergantung pada kondisi ujung kolom, terdapat penahan deformasi lateral atau tidak. Selain memperhatikan kondisi ujung elemen struktur, secara khusus Anonim (2005) juga mensyaratkan agar dilakukan reduksi terhadap nilai inersia penampang yang telah mengarami retak (Ic), yaitu diperhitungkan sebesar 70% dari nilai Inersia penampang utuh (I0) nya.
3. METODE PENELITIAN
Empat buah benda uji kolom beton bertulang dengan penampang 20 x 20 cm² dan tinggi 58 cm dengan konfigurasi tulangan geser berupa: sengkang sengkang normal, sengkang tiga lengan, sengkang crosties .dan sengkang diamond dibebani aksial konstan sebesar 0,2 Po (229 kN), dimana Po merupakan kapasitas aksial maksimum kolom yang menggunakan tulangan longitudinal 12D11,6 dengan fy= 356,5 MPa dan tulangan sengkang Ø5,4 mm dengan fy= 611,3 MPa serta mutu beton 24,72 MPa. Pada benda uji kolom dipasang strain gauges untuk mengukur regangan yang terjadi baik pada tulangan maupun beton. Strain gauges dipasang pada tulangan memanjang, tulangan sengkang, tulangan sengkang extra dan pada beton daerah tekan. Detail benda uji dan lokasi penempatan strain gauges dapat dilihat pada Gambar 3.1.
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
Gambar 3.1. Detail Benda Uji Kolom
Mutu beton yang diperhitungkan pada penelitian kolom ini didasarkan pada benda uji kontrol kubus yang diambil sebagai sample beton dari adukan yang sama untuk benda uji kolom yang dicor, mutu baja juga diperhitungkan berdasarkan hasil uji tarik sample baja tulangan, baik tulangan longitudinal maupun tulangan sengkangnya. Mutu material penyusun elemen kolom secara detail dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Ø7,6 - 100 Beban Aksial Beban Lateral 30 50 50 10 0 100 150 100 1 00 100 1 00 58 0 300 Ø5,6 - 100 Ø7,8 - 50 Ø7,6 - 100 Ø5,6 - 150 Ø5,6 - 100 12 D 11,6 2 D 11,6 Strain Gage Tulangan Utama Strain Gage Sengkang Normal 4 D 15,8 Beban Aksial 200 200 Ø7,6 - 100 Ø7,6 - 100 I I
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
Tabel 3.1. Tabel mutu material beton dan baja tulangan kolom
Benda Uji Kolom Mutu Beton, f’c
(MPa)
Mutu Baja, fy (MPa)
Nomor Benda Uji Bentuk Konfigurasi Sengkang Tulangan Longitudinal Tulangan Sengkang S0 24.19 356,5 611,3 S1 24.19 356,5 611,3 S2 24.19 356,5 611,3 S3 24.19 356,5 611,3
Pada saat pengujian dilakukan, ujung bawah kolom ditumpu secara jepit pada balok beton bertulang 30 x 30 cm² sepanjang 60 cm sedangkan bagian tepi atas dihubungkan ke bearing pemberi beban yang dapat berperilaku sebagai tumpuan rol dan terhubung ke load cell beban aksial. Selama pengujian dilakukan pencatatan (record) dan pengamatan terhadap besarnya defleksi, pola retak, regangan tulangan sengkang dan tulangan memanjang yang terjadi pada setiap peningkatan beban lateral yang diberikan melalui load cell beban geser (horizontal) hingga benda uji mengalami kegagalan geser. Detail penempatan benda uji dan load cell untuk pemberian beban seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Setup Benda Uji
Besarnya beban aksial tekan konstan yang diberikan melalui load cell vertikal didasarkan pada persamaan kapasitas aksial nominal kolom dengan menstubstitusikan mutu material baja dan beton sesuai data pada Tabel 3.1. Perhitungan kapasitas nominal kolom persegi merujuk kepada ACI-2005 untuk kapasitas aksial murni (Po) kolom beton bertulang.
Pemilihan beban aksial 0,2 Po pada pengujian geser kolom ini, didasarkan pada hasil- hasil perencanaan bangunan gedung yang umumnya diperoleh beban aksial yang timbul pada kolom
Balok Frame Baja bawah Kolom Frame Baja Balok Frame Baja atas Benda Uji Tra ns ducer 10 cm Load Cell Beban Lateral Strong Floor
Hid r aulic Jack
Hi dr aulic Jack
Load Cell Beban Tekan Aksial
Strong wall, susunan frame
baja Transducer
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
hanya berkisar antara 20 – 40 % dari kapasitas aksial nominalnya. Dipilihnya nilai beban aksial konstan sebesar 0,2 Po juga bertujuan agar diperoleh kolom dengan pola keruntuhan tarik (tension
failure).
Fokus utama pembahasan makalah ini adalah pengaruh penambahan tulangan sengkang dengan konfigurasi yang berbeda terhadap kekakuan (EI) kolom yang dibebani tekan aksial konstan 0,2 Po. Guna mendapatkan data terkait pokok bahasan yang akan diulas secara terperinci pada bab hasil dan pembahasan, maka pada saat dilakukan pengujian kolom ditempatkan tranduser sebanyak 4 unit, yaitu 3 unit dalam arah horizontal dan 1 unit dalam arah vertikal. Pengolahan data hasil penelitian hingga diperoleh nilai kekakuan setiap kolom sesuai konfigurasi diperhitungkan dengan pendekatan trial and adjustment menggunakan pendekatan numerik. Guna mendapatkan nilai EI tersebut, terlebih dahulu diperhitungkan nilai kondisi ujung- ujung kolom (k) berdasarkan kondisi tumpuan ujung benda uji kolom dengan mengikuti flowchart yang diperlihatkan pada Gambar 3.3.
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
Nilai k sebagai gambaran kondisi ujung-ujung kolom pada kondisi elastis dianggap sebagai faktor penentu panjang efektif kolom (Leff) dengan nilai konstan sampai saat kolom mengalami retak awal (first crack), mencapai beban ultimit dan mengalami kehancuran (failure). Perubahan kekakuan kolom seiring peningkatan beban setelah terjadinya retak awal, diperhitungkan sebagai pengaruh perubahan nilai kekakuan (EI) kolom dengan pendekatan fungsi: S = f (P; Pf; S) dengan pendekatan
matematis menggunakan persamaan 2.1 dan 2.2.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab Hasil dan Pembahasan ini dibagi menjadi 2 bagian. Bagian pertama membahas hal-hal yang terkait dengan kekakuan kolom terkait dengan defleksi yang terjadi, baik sebelum maupun setelah kolom mengalami retak dan bagian ke dua membahas permasalahan kondisi tumpuan ujung-ujung kolom terkait defleksi dan nilai kekakuan kolom yang terukur selama proses pengujian dan dibandingkan dengan analisa perhitungan secara teoritis.
2.4. Kekakuan Kolom yang Mengalami Pembebanan Aksial Tekan Konstan 0,2 Po dan Beban Geser
Pengamatan lendutan yang terjadi pada benda uji kolom yang terbebani aksial konstan sebesar 0,2 P0 akibat beban yang diberikan dalam arah horizontal searah gaya geser diukur pada ketinggian 475 mm dari tumpuan sebagaimana yang dijelaskan metodologi pengujian dan diilustrasikan pada gambar 3.2. Hasil pengukuran defleksi yang terjadi pada elevasi yang ditinjau diperlihatkan pada Gambar 4.1 yang menunjukkan grafik hubungan gaya geser terhadap defleksi yang terjadi pada kolom yang dibebani gaya tekan aksial konstan 0,2 Po untuk setiap konfigurasi tulangan sengkang yang diamati.
Hubungan Defleksi terhadap Kapasitas Geser Kolom Berdasarkan
Konfigurasi Sengkang dengan Beban Aksial Konstan 0,2 Po
Gambar 4.1 Grafik hubungan gaya geser terhadap defleksi yang terjadi pada kolom yang dibebani gaya tekan aksial konstan 0,2 Po untuk konfigurasi tulangan sengkang normal, tiga lengan, crosties dan diamond
Gradient modulus
kekakuan penampang utuh
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
Gambar 4.1 memperlihatkan adanya perbedaan kekakuan kolom dalam menahan beban geser yang bernilai sama, terutama setelah beban geser melampaui 63,76 kN atau semua benda uji kolom yang dibebani aksial konstan 0,2 Po telah mengalami retak. Adapun besarnya gaya geser yang timbul pada masing-masing benda uji kolom sesuai beban aksial konstan yang bekerja pada saat terjadinya retak awal berdasarkan hasil pengamatan visual adalah seperti yang diperlihatkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Besarnya gaya geser yang dapat dipikul kolom pada saat mengalami retak awal.
Benda Uji Kolom Kapasitas geser pada saat kolom mengalami retak Vr (kN) Kapasitas geser ultimit kolom Vu (kN)
Kekakuan Efektif kolom (EIeff)
pada saat beban V=90 kN Nomor Benda Uji Bentuk Konfigurasi Sengkang EI efektif (kN.m2) Relatif terhadap penampang utuh EI0 (%) S0 68,67 109,98 2223.31 62.20 S1 68,67 141,85 2448.50 68.50 S2 49,05 135,67 2723.73 76.20 S3 58,86 125,86 2834.54 79.30
Beban geser sebesar 68,67 kN berdasarkan data pada Tabel 4.1, dijadikan nilai minimum untuk dasar analisa kolom untuk penampang retak. Nilai Kekakuan (EI) kolom dalam bentuk penampang utuh, EIpenampang utuh (EI0) diperhitungkan sebesar 2.331,91 kN.m2, dimana nilai tersebut didasarkan pada nilai defleksi rata-rata kolom yang diuji pada saat tepat akan terjadinya retak awal (first crack) dengan nilai Vcr = 45 kN. Pada saat terjadinya retak awal diperoleh nilai defleksi rata-rata hasil pengujian terukur sebesar dX = 1,65 mm dan berdasarkan pendekatan teoritis dengan cara trial and
assesment berdasarkan flow chart pada Gambar 3.3 diperoleh nilai defleksi yang mendekati hasil
pengujian dengan mengasumsikan nilai k = 1,54 yang penjelasan mendetail menyangkut pemilihan nilai ini akan dibahas pada sub bab 4.2.
Perubahan kemiringan (gradien) kurva seperti diperlihatkan pada Gambar 4.1, menunjukkan kekakuan kolom setelah retak yang cenderung menurun seiring bertambah besarnya beban geser yang bekerja, seperti yang diperoleh dari hasil perhitungan kekakuan (EI) dengan merujuk flowchart pada Gambar 3.3 dan terangkum pada Tabel 4.1 untuk sengkang normal (S0), tiga lengan (S1),
crossties (S2) dan diamond (S31), dimana diperoleh nilai kekakuannya secara berturut-turut adalah sebesar: 2.223,31 kN.m2; 2.448,50 kN.m2; 2.723,73 kN.m2 dan 2.834,54 kN.m2 atau mengalami penurunan sebesar: 37,8 %; 31,8 %; 23,8 % dan 20,7 % dari kekakuan dasar kolom (EIpenampang utuh) sebesar 2.331,91 kN.m2. Berdasarkan hasil pengujian laboratorium sebagaimana yang ditampilkan pada Gambar 4.1, diperoleh kesimpulan bahwa kolom yang mempunyai kekakuan terbesar hingga terkecil setelah penampang mengalami retak pada saat dibebani gaya geser sebesar 90 kN dan beban aksial konstan 0,2 Po secara berurutan adalah: diamond (S3), Crossties (S2), tiga lengan (S1) dan sengkang normal (S0).
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
2.5. Perhitungan Nilai Faktor Kondisi Ujung- Ujung Kolom (k)Perhitungan nilai faktor kondisi ujung-ujung tumpuan kolom (k) dilakukan dengan membandingkan nilai defleksi yang diperoleh berdasarkan hasil perhitungan secara teoritis dengan hasil pengujian laboratorium terhadap benda uji kolom yang diamati dan dilakukan pembahasan pada artikel ini. Proses perhitungan mengikuti tahapan-tahapan yang tercantum pada flow chart Gambar 3.3 dan terangkum pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Besarnya defleksi rata- rata hasil pengujian laboratorium yang terjadi pada benda uji kolom yang dibebani aksial konstan 0,2 P0 yang dibebani gaya geser 45 kN dan hasil perhitungan
teoritis defleksi kolom secara analitis dengan asumsi nilai k= 1,54.
Perhitungan defleksi horizontal kolom secara teoritis dilakuakan dengan meninjau kekakuan kolom berpenampang utuh. Dengan menggunakan persamaan 2.1, dimana nilai S nya dihitung berdasarkan persamaan 2.2, diperoleh besarnya defleksi kolom sebesar dx untuk arah horizontal dan dy untuk arah vertikal, yang ditampilkan pada tabel 4.2 untuk nilai k= 1, dimana dalam perhitungan awal ini panjang efektif kolom yang diperhitungkan adalah panjang elemen kolom dari tumpuannya sampai dengan ujung bebas tempat diletakkan tranduser sebagaimana dijelaskan pada metodologi penelitian dan diukur nilai defleksinya, yaitu sepanjang L= 475 mm.
Berdasarkan hasil perhitungan secara teoritis pada Tabel 4.2 untuk nilai k= 1, dibandingkan hasil perhitungan defleksi teoritis terhadap nilai rata-rata defleksi yang timbul berdasarkan hasil pengujian laboratorium untuk beban sebesar 45 kN, dimana penampang kolom dianggap belum mengalami retak dan diperoleh besarnya perbandingan rasio defleksi hasil pengujian laboratorium terhadap hasil perhitungan teoritis sebesar 368 %. Nilai defleksi rata-rata hasil pengujian laboratorium adalah sebesar 1,65 mm; sedangkan hasil perhitungan teoritis sebesar 0,45 mm, yang merupakan hasil interpolasi nilai defleksi pada beban geser 40 kN dan 50 kN . Terjadinya selisih nilai defleksi horizontal antara hasil pengujian laboratorium dengan hasil perhitungan analitis ini,
dy (mm) dx (mm) dy (mm) dx (mm) dx test (mm) 10 -0.12 0.12 -0.16 0.37 20 -0.12 0.23 -0.16 0.73 30 -0.12 0.35 -0.16 1.10 40 -0.12 0.47 -0.16 1.46
45
0.52
1.64
1.65
50 -0.12 0.58 -0.16 1.83 60 -0.12 0.70 -0.16 2.19 70 -0.12 0.81 -0.16 2.56 80 -0.12 0.93 -0.16 2.92 90 -0.12 1.05 -0.16 3.29 100 -0.12 1.16 -0.16 3.65 110 -0.12 1.28 -0.16 4.02 120 -0.12 1.40 -0.16 4.38 130 -0.12 1.51 -0.16 4.75 140 -0.12 1.63 -0.16 5.11 150 -0.12 1.75 -0.16 5.48Hasil Uji Laboratorium
Nilai dx = 1,65 mm pada hasil pengujian laboratorium adalah nilai defleksi rata- rata dari seluruh benda uji kolom yang dilakukan pengujian laboratorium bersamaan dengan kolom yang dibebani aksial tekan 0,2 Po ini.
Catatan: Gaya Geser,
Ph (kN)
pendekatan nilai hasil test laboratorium terhadap hasil perhitungan teoritis dengan melakukantrial and assessment terhadap nilai k.
Hasil Perhitungan Teoritis defleksi yang terjadi
untuk nilai k = 1,00
defleksi yang terjadi untuk nilai k = 1,54
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
dikarenakan tidak diperhitungkannya kondisi tumpuan ujung kolom yang berpengaruh terhadap nilai panjang efektif kolom, sehingga perlu dilakukan penyesuaian nilai k dengan cara trial and
assessment seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Grafik Hubungan nilai k terhadap hasil perhitungan defleksi teoritis
Nilai k yang dijadikan nilai trial and assessment sesuai flow chart yang menjadi rujukan perhitungan ini secara bertahap, yaitu: k= 1,00; k= 2,00; k= 1,50 dan k= 1,54 dengan nilai defleksi horizontal hasil perhitungan teoritis berdasarkan nilai k atau faktor kondisi ujung-uujng kolom adalah sebesar 0,45 mm; 3,60 mm, 1,52 mm dan 1,64 mm. Nilai k = 1,54 tersebut dijadikan sebagai faktor kondisi ujung- ujung kolom yang diuji pada penelitian ini dalam perhitungan secara teoritis, karena defleksi hasil perhitungan dengan nilai kondisi ujung-ujung kolom yang diasumsikan paling mendekati nilai defleksi rata-rata kolom hasil pengujian.
Berdasarkan hasil perhitungan nilai kekakuan seluruh kolom yang dilakukan pengujian bersamaan dengan pelaksanaan penelitian kolom dengan pembebanan 0,2 P0 ini, diperoleh nilai hasil test rata-rata dari seluruh kolom yang diuji diperoleh defleksi teoritis akan mendekati defleksi pengujian seperti terlihat pada Tabel 4.2, jika ditetapkan nilai kondisi ujung-ujung kolom (k) = 1,54. Pada kondisi pengujian ini ujung-ujung kolom diasumsikan dengan kondisi ujung bawah terjepit dan kondisi ujung atas berupa rol dengan translasi horizontal dimungkinkan terjadi.
3. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa bentuk konfigurasi sengkang mempunyai pengaruh yang cukup signifikan dalam menjamin terjaganya kekakuan kolom yang mengalami pembebanan aksial tekan dan gaya geser. Pada hasil pengujian kolom yang dibebani aksial konstan sebesar 0,2 Po, pemberian tulangan sengkang ekstra pada kolom mampu meningkatkan nilai kekakuan kolom setelah mengalami retak dan mencapai beban maksimumnya serta mengalami kehancuran.
Berdasarkan hasil perbandingan defleksi yang timbul pada pengujian laboratorium terhadap perhitungan analitis merujuk kepada persamaan-persamaan matematis yang menjadi dasar analisa kekakuan kolom dan modivikasi terkait faktor-faktor kondisi ujung-ujung tumpuan kolom
JURNAL TEKNIK SIPIL
Universitas Muhammadiyah Aceh
sebagaimana yang telah dijelaskan pada bab 4, maka dapat disimpulkan bahwa besarnya nilai faktor kondisi ujung-ujung tumpuan yang memenuhi pada penelitian kolom ini adalah k= 1,54. Pada kondisi tersebut tumpuan ujung bawah kolom sepenuhnya dikekang oleh balok 200 x200 mm2 sepanjang 600 mm dan terikat kaku ke strong floor dan diasumsikan terjadinya kondisi tumpuan jepit, serta kolom atas tertahan pergerakan vertikal karena adanya tumpuan pemberi beban dan bisa melakukan translasi dan rotasi dengan bebas. Kondisi ujung-ujung kolom yang diteliti dan dilakukan pembahasan pada artikel ini dikategorikan jepit- rol.
4. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan pada pihak Lembaga Penelitian Unsyiah yang telah membantu membiayai pelaksanaan penelitian ini melalui Daftar Isian Pelaksanan Anggaran Universitas Syiah Kuala untuk Pelaksanaan Penelitian Riset Unggulan Strategis Nasional Batch II Tahun Anggaran 2010, Bapak Purwandy Hasibuan,ST selaku anggota Tim Peneliti yang telah berkerja keras sehingga terlaksana penelitian ini, Ketua dan Staf Laboratorium Konstruksi dan Bahan Bangunan Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala serta Rahmat Aufar,ST, Rizki Wardhana,ST, Hanafiah,ST dan Haikal Fajri,ST selaku pelaksana teknis pembuatan dan pengujian benda uji selaku mahasiswa Tugas Akhir S1 pada Jurusan Teknik Sipil Unsyiah yang membantu pelaksanaan penelitian ini.
5. DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 1973. The Shear Strength of Reinforced Concrete Members. ACI Structural Journal, Juny 1973. Hal: 1091-1187. American Society of Civil Engineers.
Anonim, 2005. ACI Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary (2005), , Detroit, Mich: American Concrete Institute.
Hadi, A.Karim (2010), Perbandingan Kolom Beton Bertulang Akibat Efek P- Delta, Majalah Ilmiah Al-Jibra, ISSN 1411-7797, Vol. 11, No.35. Agustus 2010.
Kassimali, A. (1999), Matrix Analysis of Structure, Second Edition, Cengage Learning, United Kingdom
Priestley, M.J.N.; Verma, R.; and Xiao, Y., Seismic Shear Strength of Reinforced Concrete Columns, American Society of Civil Engineers, ASCE Journal of Structural Engineering, April 1996, Vol.122, No.4, pp.464-467.
Raju, N.K dan Pranesh, R.N., 2007. Reinforced Concrete Design, IS: 456-2000 Principles and Practice. New Delhi: New Age International Publishers.
Saidi, T., Samsunan, 2010. Pengaruh Variasi Beban tekan Aksial terhadap Gaya Geser pada Kolom
Beton Bertulang, Prosiding Seminar Nasional II Teknologi dan Rekayasa, pp. 244-237.
Saidi, T., Putra, R., Munawir, 2011. Pengaruh Konfigurasi Sengkang terhadap Kekakuan Kolom yang
