PENGARUH JARAK SENGKANG DENGAN VARIASI KUAT TEKAN PADA KOLOM

EFFECT OF CROSS BAR SPACING WITH VARIATION COMPRESSIVE STRENGTH TO THE COLUMN

ST. Nur Insani, Wihardi Tjaronge, Jonie Tanijaya

Teknik Sipil Universitas Hasanuddin, Makassar

Alamat Korespondensi: ST. Nur Insani Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Hasanuddin Makassar, 90245 HP: 085343555889 Email: ani_chan84@yahoo.com

Abstrak Pada umumnya kolom dikatakan langsing, jika beban aksialnya menyebabkan kolom berdefleksi secara lateral sebesar Δ sehingga menambah kapasitas momen sebesar PΔ yang dapat mereduksi kapasitas beban aksial dari kolom. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh jarak sengkang terhadap kuat tekan kolom rencana dan hasil penelitian serta menganalisis regangan dan model kegagalan yang terjadi pada kolom. penelitian dilakukan dengan membuat 18 buah sampel, dimana dibuat 2 variasi kuat tekan yaitu 25 MPa dan 30 MPa. Pada setiap variasi kuat tekan dibuat 3 buah benda uji dengan jarak sengkang 60 mm, 80 mm dan 100 mm dengan dimensi kolom 12,5 x 12,5 x 100 cm. Dari hasil analisis dalam penelitian ini diperoleh Persentase peningkatan beban aksial maksimum untuk kuat tekan 25 MPa untuk jarak sengkang 60 mm sebesar 29.21%,80 mm sebesar 23.59% dan 100 mm sebesar 12.36%, untuk kuat tekan 30 MPa diperoleh persentase peningkatan beban aksial maksimum sebesar 23.13% untuk jarak sengkang 60 mm, 18.21% untuk jarak sengkang 80 mm dan 13.28% untuk jarak sengkang 100 mm. hasil pengujian menunjukkan kolom dengan kuat tekan 25 MPa dengan variasi jarak sengkang 60 mm, 80 mm, dan 100 mm mempunyai regangan aksial 0.0024 - 0.0027 Sedang Untuk kuat tekan 30 MPa mempunyai regangan aksial 0.0026 – 0.003. sehingga semakin rapat jarak sengkang, maka akan semakin besar pula nilai regangannya. Model kegagalan yang sering terjadi pada kolom dengan Kuat tekan rencana 25 MPa dan 30 MPa adalah kegagalan material, ini akibat kuatnya pengaruh pengekangan dari sengkang yang mengurangi kemungkinan terjadinya tekuk. Dari penelitian ini dapat ditarik kesimpulan bahwa Semakin Tinggi Mutu beton dan Jarak sengkang yang Semakin rapat maka peningkatan kuat tekan dan regangan pada kolom akan semakin besar. Kata kunci : Kuat Tekan, jarak sengkang, kekuatan kolom

Abstract

In general, the column said to slender, if axial load cause deflection on the lateral column of Δ thus increasing capacity of PΔ moments that can reduce axial load capacity of the column. This research aims to evaluate effect of cross bar spacing on compressive strength columns plans and compressive strength column field research , analyze strain and model failure in the column. This research making 18 pieces of samples, in which making 2 variation of compressive strength 25 MPa and 30 MPa. In each variation of compressive strength test specimens made of 3 pieces with cross bar spacing of 60 mm, 80 mm and 100 mm with dimension of column 12.5 x 12.5 x 100 cm. From the research analysis results obtained percentage increase in the maximum axial load for compressive strength 25 MPa for each variations of cross bar spacing is 29.21%, 23:59% 12:36%, for compressive strength 30 MPa for each variations of cross bar spacing percentage increase obtained 23,13%, 18,21% and 13,28%. So the spacing cross bar up closer, then increase the compressive strength will be greater. The columns results show for compressive strength 25 MPa, with various of cross bar spacing have a strain 0.0024 - 0.002.7 Is being to 30 MPa have axial strain 0.0026 - 0003. cross bar spacing up closer, strain will be greater. Model failures that often occur in column with compressive strength 25 MPa and 30 MPa is a material failure, is due to strong influence of the cross bar restraints that reduce the possibility of buckling. From this research can be concluded that more High Quality concrete and Distance cross bar which more tightly then the increase compressive strength and strain in columns will be greater. Keywords: Compressive Strength, cross bar spacing, column strength

PENDAHULUAN

Kolom merupakan komponen struktur yang sangat penting dalam menjamin suatu

struktur tidak mengalami keruntuhan total (collapse). Dalam mendesain struktur tahan gempa,

kolom harus memiliki kekuatan yang cukup dan memadai untuk berprilaku daktail dalam

menyerap dan memencarkan energi gempa. Kekuatan dan daktilitas kolom dipengaruhi oleh

beberapa hal diantaranya pengaturan tulangan longitudinal dan transversal.( I K. Sudarsana,

2010)

Pada umumnya, kolom dikatakan langsing, jika beban aksialnya menyebabkan kolom

melentur atau berdefleksi secara lateral sebesar Δ dengan besaran tertentu sehingga menambah

kapasitas momen sebesar PΔ yang dapat mereduksi kapasitas beban aksial dari kolom secara

signifikan (Jack C. McCormac, 2004). Semakin langsing atau semakin panjang suatu kolom,

maka efek kelangsingan tidak dapat diabaikan karena rasio kelangsingan terus bertambah besar

dan kekuatan penampangnya akan berkurang bersamaan dengan timbulnya masalah tekuk yang

dihadapi. Keruntuhan kolom langsing lebih ditentukan oleh kegagalan tekuk lateral daripada kuat

lentur penampangnya.

Tulangan lateral atau sengkang diperlukan untuk mencegah terkelupasnya (spalling)

penutup beton dan terjadinya tekuk local (local buckling) pada batang-batang longitudinal akibat

beban aksial. Sehingga sengkang sangat efektif untuk meningkatkan kekuatan dan

memperlambat proses keruntuhan kolom beton terkekang agar menjadi lebih daktail. Tulangan

lateral yang biasa digunakan adalah tulangan dalam bentuk pengikat (ties) yang didistribusikan

sepanjang ketinggian kolom pada interval yang ditentukan. Semakin pendek atau rapat jarak

sengkang pada kolom, maka semakin besar pula kekuatan kolom tersebut dalam memikul beban

aksial.

Beberapa penelitian sebelumnya mengenai model persamaan tegangan-regangan beton

terkekang pada beton berpenampang persegi telah diusulkan oleh Mander et al. (1988), Cusson

dan Paultre (1993), Antonius (2010), Legeron dan Paultre (2003),Tavio dan P. D. S. Pamenia

(2009). Para Peneliti diatas mengusulkan kurva tegangan-regangan dengan perumusan tegangan-

regangan puncak yang berbeda. Analisis untuk mendapatkan kurva tegangan-regangan pun

bervariasi bergantung pada parameter-parameter yang ditinjau. Pada penelitian ini menggunakan

persamaan dari penelitian Mander et.al. (1988) karena lebih mendekati hasil penelitian

eksperimental. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh jarak sengkang terhadap

kuat tekan kolom rencana dan kuat tekan hasil penelitian, serta menganalisis tegangan - regangan

yang terjadi pada kolom.

BAHAN DAN METODE

Lokasi dan Rancangan penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium struktur dan bahan Universitas Hasanuddin

Kota Makassar. Penelitian ini berlangsung selama 6 (enam) bulan, yakni Maret - Agustus 2012

Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental, Desain penelitian ini

berupa kolom beton bertulang dengan ukuran 12,5cm x 12,5cm x 100 cm dengan tebal selimut

beton 2 cm. Tulangan yang dipakai adalah 4 D10 untuk tulangan utama, ∅6 untuk tulangan

sengkang dengan variasi jarak 60 mm, 80 mm, dan 100 mm. Percobaan dibuat dalam 2 variasi

kuat tekan yaitu 25 MPa dan 30 MPa seperti ditunjukkan dalam Tabel 1. Pembebanan pada

Pengujian Kolom dilakukan dengan meletakan beton pada frame pengujian dengan memberi

perletakan Jepit - bebas dan diberi beban aksial sampai kolom mengalami failure seperti terlihat

pada Gambar 1.

Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data diambil dengan melakukan serangkaian pengujian di

laboratorium dan analisa data pada program Microsoft excel. Pengujian material terdiri dari

pengujian kuat tarik tulangan, pengujian kuat tekan, pengujian kuat tarik belah, dan modulus

elastisitas. Nilai kuat tarik tulangan baja D10 adalah 295,54 sedangkan baja Φ6 memiliki nlai

kuat tarik baja sebesar 442,3. Pengambilan sampel control untuk kolom dilakukan sesuai dengan

waktu pengecoran benda uji. Sampel control yang diuji berupa silinder beton berdiameter 15 cm

setinggi 30 cm. Pada pengecoran kolom, jumlah sampel silinder yang dibuat sebanyak 6 buah

silinder untuk pengujian kuat tekan, modulus elastisitas 2 buah untuk kuat tekan f’c = 25 MPa.

Demikian pula pada pengecoran kolom dengan mutu f’c = 30 MPa jumlahnya sama pada setiap

variasi. Dari pengujian karakteristik beton diperoleh nilai kuat tekan rata –rata setelah 28 hari

yaitu 24.32 untuk Kuat tekan rencana f’c = 25 MPa dan 33.10 untuk Kuat tekan rencana f’c = 30

MPa , dan modulus elastisitas beton sebesar 26652.26 untuk Kuat tekan rencana f’c = 25 MPa

dan untuk Kuat tekan rencana f’c = 30 MPa didapat modulus elastisitas sebesar 26097.58 .Hasil

penelitian kolom dianalisis menggunakan rumus berdasarkan pesamaan Mander et.al (1988).

Analisis Data

Analisa hasil pengujian kuat tekan dilakukan untuk mengetahui seberapa besar bebab

maksimum yang mampu diterima oleh benda uji beton hingga mengalami failure. Rumus yang

digunakan untuk perhitungan kuat tekan beton adalah:

푓′푐 =PA

f’c adalah kuat tekan beton, P adalah beban maksimum, A adalah luas penampang benda uji.

Analisis Modulus elastisitas dihitung dengan menggunakan persamaan

퐸 =

퐸 adalah Modulus elastisitas (MPa), S2 adalah Tegangan pada 40 % beban runtuh S1 adalah

Tegangan pada regangan awal ε2 adalah Regangan pada S2, ε1 adalah Regangan awal

Model analitis kekangan pada prinsipnya menyatakan hubungan antara kuat tekan aksial beton

yang terkekang dengan tegangan lateral yang timbul pada beton akibat kekangan yang diberikan

tulangan sengkang tertutup. Persamaan dasar yang menggambarkan hubungan tersebut

dirumuskan sebagai berikut (Imran dkk, 2005):

f 'cc= f’c. ke

f 'cc adalah Nilai kuat tekan kolom beton bertulang yang terkekang, ke adalah Faktor kenaikan

kuat tekan beton, tergantung dari tekanan biaksial yang disebabkan oleh kekangan lateral efektif.

Faktor kekangan efektif tersebut dirumuskan sebagai berikut:

ccAeA

ek

Ke adalah koefisien efektifitas kekangan, Ae adalah luas efektif inti beton yang terkekang

Acc = Ac (1-ρcc)

ρcc adalah rasio luas tulangan longitudinal dengan luas inti penampang; dan Ac adalah luas inti

dari penampang yang ditutupi oleh keliling garis tengah spiral atau sengkang ikat.

cc

cc

n

1i cc

2i

e ρ12ds'1

2bs'1

d6b'w 1

k

bc dan dc adalah dimensi inti dihitung terhadap garis pusat tulangan terhadap arah X dan Y, s'

adalah Jarak tulangan transversal pada kolom(as-as), jarak bersih sengkang ,Ws adalah Jarak

bersih antara dua sudut berdekatan pada sengkang setengah, ρcc adalah Ratio dari luas tulangan

longitudinal terhadap luas daerah inti beton.

HASIL

Hasil analisis penelitian meliputi: Hubungan antara beban aksial terhadap jarak

sengkang, Pengaruh Jarak sengkang terhadap perilaku kurva tegangan - regangan, dan model

kegagalan kolom

Dari pengujian laboratorium diperoleh hasil beban aksial maksimum yang didapat pada

Kuat tekan rencana f’c = 25 MPa untuk Jarak Sengkang 60 mm didapatkan 22 ton, jarak

sengkang 80 mm diperoleh beban aksial sebesar 20 ton,dan jarak sengkang 100 mm didapatkan

beban aksial sebesar 19 ton. Sedangkan, untuk Kuat tekan rencana f’c = 30 MPa diperoleh beban

aksial sebesar 25 ton untuk jarak sengkang 60 mm, 23 ton untuk jarak sengkang 80 mm dan 21

ton untuk jarak sengkang 100 mm.

Nilai regangan maksimum pada hasil pengujian kolom menunjukkan bahwa kolom

dengan variasi jarak sengkang 60 mm mempunyai regangan sebesar 0.00278, 80 mm mempunyai

regangan sebesar 0.00261, dan 100 mm mempunyai regangan sebesar 0.00241 pada kuat tekan

rencana f’c = 25 MPa. Sedang Untuk f’c = 30 MPa dengan variasi jarak sengkang yang sama

mempunyai regangan aksial 0.00298 untuk jarak sengkang 60 mm, 0.00278 untuk jarak

sengkang 80 mm dan 0.00268 untuk jarak sengkang 100 mm.

Tabel 2. memperlihatkan perbandingan desain dan hasil penelitian pada kolom

Berdasarkan Tabel 3. Didapatkan persentase peningkatan beban Aksial desain dan

Hasil eksperimen

Berdasarkan Gambar 2. dapat dilihat pengaruh jarak sengkang yang dipasang pada

kolom beton terkekang dapat meningkatkan kekuatan dan daktilitas regangan beton terkekang.

Model kegagalan kolom yang terjadi pada penelitian ini adalah kegagalan material dan

kegagalan tekuk.

PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini Hubungan antara beban aksial terhadap jarak sengkang untuk kuat

tekan rencana 25 MPa dan 30 MPa menunjukkan bahwa semakin tinggi mutu beton bertulang

dengan jarak sengkang yang lebih rapat dapat menghasilkan peningkatan beban yang lebih besar.

Ini disebabkan karena jarak sengkang yang lebih rapat dapat mengekang inti beton dengan baik.

Hasil analisa hubungan regangan dan jarak sengkang yang dapat ditarik pembahasan

yaitu Semakin rapat jarak sengkang, maka nilai regangan yang dihasilkan semakin besar. Hal ini

dikarenakan jarak sengkang yang semakin kecil akan lebih efektif daerah yang terkekangnya

daripada jarak sengkang yang besar.Dapat dilihat pada benda uji dengan kuat tekan rencana f’c =

25 MPa maupun f’c = 30 MPa yang menggunakan sengkang yang lebih rapat yaitu 60 mm

mempunyai regangan yang lebih besar dibanding jarak sengkang 80 mm dan 100 mm.

Pada kolom, selimut beton yang terlepas terjadi setelah retak di sepanjang permukaan

dari penutup dan inti diawali oleh sebuah kondisi tegangan pengujian triaksial. Retakan terjadi

sebelum beton mencapai kuat tekan uniaksial dan mengarah pada kondisi awal penutup spalling.

Jika ikatan yang cukup disediakan, dan rinci untuk menyediakan pengekangan yang efisien dan

efektif di wilayah lokal, kolom dapat mempertahankan tingkat yang cukup daktilitas (Foster BE,

1999).

Model Kegagalan material dapat dilihat pada kolom yang mengalami retak dan spalling

pada bagian ujung kolom, pada kolom selama proses pengujian berlangsung, daerah kolom yang

mengalami retak terjadi pada arah longitudinal(Kusuma et.al, 2009). Awalnya permukaan kolom

mengalami retak rambut (hair crack), dengan meningkatnya beban, penjalaran dan lebar retak

permukaan makin banyak dan membesar hingga selimut beton terlepas (spalling), saat beban

maksimum terjadi keruntuhan mendadak (Sudden Failure) disertai dengan suara ledakan yang

keras akibat energi disipasi, pada beton selama mengalami pembebanan. Dan untuk model

Kegagalan tekuk dapat dilihat pada kolom yang mengalami runtuh (failure) pada bagian tengah

bentang kolom. Pada kegagalan ini lebih cenderung terjadi akibat besarnya beban eksentris yang

dialami pada kolom, sehingga kekuatan kolom yang sebenarnya masih mampu menahan pada

beban lebih tinggi akan mengalami kegagalan lebih awal.

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari hasil penelitian dilaboratorium, kami menyimpulkan bahwa Persentase

peningkatan beban aksial untuk kuat tekan f’c = 25 MPa untuk jarak sengkang 60 mm sebesar

29.21%,80 mm sebesar 23.59% dan 100 mm sebesar 12.36%, untuk kuat tekan rencana f’c = 30

MPa diperoleh persentase peningkatan sebesar 23.13% untuk jarak sengkang 60 mm, 18.21%

untuk jarak sengkang 80 mm dan 13.28% untuk jarak sengkang 100 mm.. Jadi semakin tinggi

mutu beton bertulang dengan jarak sengkang yang lebih rapat dapat menghasilkan peningkatan

beban yang lebih besar. Nilai Regangan juga dipengaruhi oleh kuat tekan rencana dan juga jarak

sengkang. Pada Kuat tekan rencana f’c = 25 MPa lebih tinggi nilai regangannya dibanding kuat

tekan rencana 30 MPa. Pada jarak sengkang 60 mm menghasilkan nilai regangan tertinggi serta

100 mm yang terendah, sehingga semakin rapat jarak sengkang, maka akan semakin besar pula

nilai regangannya. Untuk model kegagalan yang sering terjadi pada kolom dengan Kuat tekan

rencana f’c = 25 MPa dan 30 MPa adalah kegagalan material, ini akibat kuatnya pengaruh

pengekangan dari sengkang yang mengurangi kemungkinan terjadinya tekuk. Adapun kolom

yang terjadi kegagalan tekuk itu dikarenakan adanya eksentrisitas pada kolom.

Berdasarkan hasil eksperimen yang telah dilakukan maka dapat disarankan beberapa hal

yaitu Pada saat pengujian berlangsung, perlu diperhatikan pengamanan yang lebih pada benda

uji, hal ini disebabkan benda uji yang ditekan / diuji memiliki resiko untuk runtuh mendadak

yang dapat mengenai orang di sekitar, Pada penelitian lebih lanjut, ada baiknya dilakukan

penambahan benda uji berupa kolom beton normal dengan variasi jarak sengkang yang sama agar

dapat dilihat juga perbandingan dari beton normal dan beton SCC, atau penambahan sampel

dengan memperbesar jarak sengkang agar dapat lebih diperhatikan pada daerah pengekangan,

Perlu dilakukan penelitian lanjutan terhadap regangan beton dan regangan tulangan dengan

menggunakan alat strain gauge untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Antonius. (2010). Evaluasi Persamaan Konstitutif Beton Mutu Normal Dan Mutu Tinggi

Terkekang Yang Diturunkan Berdasarkan Kriteria Leleh. Dinamika Teknik

Sipil,Vol.10, No.2, hlm: 159-167

Kusuma, Benny.,Tavio.,Suprobo, Priyo., & Tanijaya, Jonie. (2009) Pemanfaatan Jaring Baja

Kawat – Las Mutu-Tinggi Sebagai Tulangan Pengekang Pada Kolom Beton Bertulang.

Makassar : Universitas Kristen Indonesia Paulus.

Cusson, D.& Paultre, P.(2008). Prediction of Effective Confinement Pressure in High-Strength

Concrete Columns. CSCE. Annual Conference Structural Specialty, 2008 June 10-13,

Quebec City, QC pp. 10

Foster.J. Stephen.(1999). Design and Detailing of High Strength Concrete Columns, UNICIV

Report No. R375, Australia

Imran,I.&Cornelis, R.(2005). Pengaruh permodelan zona terkekang terhadap prediksi hubungan

momen - kurvatur kolom persegi beton mutu tinggi. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil,Vol.12

No.2, hlm 75 – 86

McCormac, Jack C. (2004). DesainBetonBertulang, Erlangga. Jakarta.

Mander, J.B., Priestley, M.J.N., & Park, R.(1988). Theoretical Stress-Strain Model for Confined

Concrete diunduh 24 February 2009. Available from http://www.asce.org/

Paultre, P.& Légeron, F.(2008).Confinement Reinforcement Design for Reinforced Concrete

Columns. Journal of Structural Engineering,134(5): 738–749

Sudarsana,IK.(2010).Analisis Pengaruh Konfigurasi Tulangan Terhadap Kekuatan Dan

Daktilitas Kolom Beton Bertulang. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, Vol. 14, No.1, hlm 57 – 68

Tavio. &. Pamenia, P. D. S. (2009). Pengaruh Pengekangan Pada Analisis Momen Nominal

Untuk Pengamanan Kolom Beton Bertulang Terhadap Kegagalan Getas Geser.

Dinamika Teknik Sipil, Vol. 9, Nomor 2, Hlm 155 – 162

Tabel 1.

Jarak sengkang dan jumlah benda uji tiap kolom

Kuat Tekan Rencana

f’c (MPa)

Jarak Sengkang (cm)

6 8 10

25 3 3 3

30 3 3 3

Tabel 2.

Perbandingan Desain dan Hasil Penelitian

Jarak Sengkang

(mm)

No. Sampel

f'c Rencana (MPa)

kc f'cc (MPa)

Pc Teoritis (Ton)

P Hasil (Ton) εcu σ(MPa)

60 1 25 1.40 34.64 22.26 20.00 0.003167 12.8 2 25 1.40 34.64 22.26 22.00 0.00309 14.08 3 25 1.40 34.64 22.26 22.00 0.00301 14.08

80 1 25 1.21 30.05 19.97 19.00 0.00261 12.16 2 25 1.21 30.05 19.97 20.00 0.00288 12.8 3 25 1.21 30.05 19.97 18.00 0.0027 11.52

100 1 25 1.10 27.43 18.67 14.00 0.00245 8.96 2 25 1.10 27.43 18.67 19.00 0.00257 12.16 3 25 1.10 27.43 18.67 19.00 0.00263 12.16

60 1 30 1.33 39.70 25.14 17.00 0.00342 10.88 2 30 1.33 39.70 25.14 18.00 0.00302 11.52 3 30 1.33 39.70 25.14 25.00 0.00329 16.00

80 1 30 1.17 34.96 22.78 14.00 0.00262 8.96 2 30 1.17 34.96 22.78 23.00 0.00299 14.72 3 30 1.17 34.96 22.78 20.00 0.00294 12.8

100 1 30 1.08 32.31 21.45 21.00 0.00292 13.44 2 30 1.08 32.31 21.45 19.00 0.00266 12.16 3 30 1.08 32.31 21.45 21.00 0.00276 13.44

Tabel 3.

Perbandingan Beban Aksial Desain Dan Hasil Eksperimen

Jarak Sengkang (mm)

f'c Rencana (MPa)

P Normal (Ton)

P Hasil (Ton)

Persentase Perkuatan (%)

60 25 17.80 22.00 29.21 80 25 17.80 20.00 23.59

100 25 17.80 19.00 12.36 60 30 20.30 25.00 23.13 80 30 20.30 24.00 18.21

100 30 20.30 23.00 13.28

Gambar 1. Set-up pengujian pada loading Frame

(a) Kuat Tekan Rencana 25 MPa

(b) Kuat Tekan Rencana 30 MPa

Gambar 2. Grafik Pengaruh Jarak sengkang terhadap perilaku tegangan regangan beton

terkekang

0

5

10

15

20

25

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035

Beba

n (t

on)

Regangan

Kolom25/6-1Kolom25/6-2Kolom25/6-3Kolom25/8-1Kolom25/8-2Kolom25/8-3Kolom25/10-1Kolom25/10-2Kolom25/10-3

0

5

10

15

20

25

30

0 0.001 0.002 0.003 0.004

Beba

n (t

on)

Regangan

Kolom30/6-1

Kolom30/6-2

Kolom30/6-3

Kolom30/8-1

Kolom30/8-2

Kolom30/8-3

Kolom30/10-1

Kolom30/10-2

Kolom30/10-3