## DAKTILITAS  KURVATUR PENAMPANG KOLOM BETON BERTULANG TERKEKANG CINCIN BAJA

## Endah Safitri
Prodi Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami 36 A Surakarta Email: safitri47@gmail.com

## ABSTRAK
Struktur  perlu  didesain  mempunyai  daktilitas  yang  tinggi agar mendapatkan struktur  yang  relatif kuat  menahan  beban  gempa  (earthquake  resistant  building). Pada  elemen  beton  bertulang, pengekangan efektif pada elemen  struktur  yang  menerima  gaya aksial tekan dominan  yaitu kolom. Kekangan  yang  umum  dipakai  selama  ini  pada  kolom  adalah internal  confinement. Paper  ini membahas  tentang external  confinement sebagai  alternatif  lain  dari  pengekangan  kolom.  Sebagai external  confinement dipakai tabung  silinder  baja  yang  dipotong  dengan  lebar  tertentu  sehingga mirip  cincin baja. Efek  kekangan  yang  berbeda  pada  beton didapat  dari variasi  nilai  rasio volumetrik cincin  baja. Daktilitas  kurvatur  meningkat  seiring  dengan  semakin  besarnya  rasio volumetrik    cincin  baja.  Hal  ini  dikarenakan  semakin  besar  rasio  volumetrik  cincin  baja,  maka daerah  kekangan  semakin  luas  sehingga  beton  mampu  berdeformasi  lebih  besar.  Meningkatnya kemampuan beton dalam berdeformasi  ini akan  meningkatkan daktilitas beton.  Kenaikan optimum daktilitas kurvatur  penampang  kolom beton bertulang terkekang cincin  baja tercapai  pada  rasio volumetrik 1,85%.
Kata kunci: daktilitas kurvatur, kekangan, kolom beton bertulang

## 1. PENDAHULUAN
Daktilitas  diperlukan  pada  elemen  beton  bertulang  untuk  menciptakan struktur  yang  relatif  kuat  menahan  beban gempa tetapi ekonomis (earthquake resistant building) (Pawirodikromo, 2012). Struktur perlu didesain mempunyai daktilitas  yang  tinggi  terutama  pada  elemen  kolom  paling  bawah,  agar  struktur  mampu  berdeformasi  dengan simpangan  lateral  yang  besar.  Salah  satu  cara  untuk  meningkatkan  daktilitas  pada  kolom  struktur  paling  bawah adalah dengan pengekangan elemen beton bertulang. Kolom yang dikekang memiliki kekuatan lebih besar daripada kolom  yang  tidak  dikekang.  Hal  ini  karena  akibat  kekangan  akan  menambah  besar  tegangan  dan  regangan  tekan maksimum (Mander et.al., 1988).
Pada  elemen  beton  bertulang, pengekangan  efektif  pada  daerah  tekan  penampang  beton  terutama  pada  elemen struktur  yang  menerima  gaya  aksial  tekan  dominan  yaitu  kolom.  Kekangan  yang  umum  dipakai  selama  ini  pada kolom  adalah internal  confinement berupa  tulangan  sengkang  baik  spiral  maupun  persegi.  Berbagai  penelitian tentang internal confinement telah banyak dilakukan. Berbagai variasi konfigurasi tulangan sengkang diteliti untuk menghasilkan  daerah  kekangan  yang  lebih  baik  pada  beton. Tulangan  lateral  tersebut  berfungsi  sebagai  tulangan geser sekaligus  sebagai  pengekang  (confined)  beton  agar  tidak  terjadi  pengurangan  inti  (core)  beton  yang berlebihan  (akibat  pecahnya  beton)    terutama  pada  kolom  yang  mendapat  beban  aksial  tinggi.  Akibat  hilangnya selimut  beton  pada  SNI  03-2847-2002  pasal  23.4.4. memuat  persamaan  rumus  yang  mangakomodir  bila  terjadi spalling pada  pelindung  beton  tidak  akan  menyebabkan  kehilangan  kekuatan  beban  aksial  kolom (Purwono dkk, 2007). Akan tetapi spalling sangat merugikan pada elemen struktur yang bersangkutan karena tulangan longitudinal kolom yang kelihatan beresiko korosi yang akan menyebabkan penurunan kekuatan tulangan tersebut.
Oleh karena itu, paper ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh kekangan external confinement sebagai alternatif lain dari  pengekangan  yang  diharapkan  selain  mampu  meningkatkan  daktilitas  beton  juga  mampu  menyelamatkan selimut beton.

## 2. KAJIAN PUSTAKA
Daktilitas menunjukkan kemampuan struktur dalam menahan pengaruh deformasi akibat kondisi pembebanan yang berlebihan (Park and Ruitong, 1988). Daktilitas pada umumnya ada dua macam, yaitu daktilitas lengkung (curvature ductility) dan daktilitas simpangan (displacement ductility) (Paulay and Priestlay, 1992).
Gambar 1. Daktilitas : a) Kurvatur dan b) Perpindahan (Pawirodikromo, 2012)
Pada Gambar 1 terlihat daktilitas kurvatur adalah perbandingan antara sudut rotasi per-unit panjang (kelengkungan) φ u pada kondisi ultimit dan φ y pada kondisi leleh pertama, atau
y u      (1)
Sementara itu daktil itas simpangan adalah rasio antara simpangan ultimit Δ u dengan simpangan saat leleh pertama Δ y , atau
y u      (2)
Pada pembebanan siklik bolak balik, hubungan antara beban dan simpangan ditunjukkan oleh garis lengkung/non- linier  putus-putus  yang  membentuk  suatu  siklus  tertutup    yang  umumnya  disebut hysteretic  loops. Untuk menentukan  simpangan  leleh  pada  garis  lengkung  tersebut  agak  kesulitan.  Oleh  karena  itu  di  dalam  dinamik analisis,  perilaku  non-linier  diatas dapat  dimodel  sebagai  model  histeresis  elstoplastis.  Dengan  model  elastoplastis maka simpangan saat leleh Δ y dan simpangan  ultimit Δ u dapat ditentukan relatif mudah (Gambar 2).
Gambar 2. Daktilitas Perpindahan (Park, 1989)
Untuk  menyelamatkan selimut beton, akhir-akhir ini dikembangkan penelitian tentang external confinement. Salah satu contohnya adalah Concrete Filled Steel Tubes (CFST). CFST adalah elemen struktur komposit yang terdiri dari sebuah tabung baja dan beton pengisi. Tabung baja disini berperan sebagai external confinement sekaligus external reinforcement. CFST  mengoptimalkan  kontribusi  kedua  komponen  dengan  meningkatkan  efisiensi  geometrik  dan sepenuhnya  menggunakan    kekuatan  yang  ada  pada  mereka.  Beton  pengisi  dikekang  oleh  tabung  baja,  sehingga dalam  kondisi  tekanan  triaksial  akan  meningkatkan  kapasitas  kekuatan  dan  regangan  beton (Roeder et.al.,  2010).
Pada  penelitian  ini  cincin  baja  hanya  berfungsi  sebagai external  confinement,  sehingga  tidak  perlu  menyelubungi seluruh tinggi kolom dan dapat menghemat biaya konstruksi.

## 3. METODE PENELITIAN
Untuk  mengetahui efek  kekangan external  confinement terhadap  daktilitas  kurvatur  penampang  kolom  beton bertulang dipakai hasil penelitian pendahuluan silinder beton dengan cincin baja sebagai external confinement-nya. Tabung  silinder  baja  ini  dipotong  dengan  lebar  tertentu  (a)  sehingga  mirip  cincin.  Cincin  baja  tersebut  dipasang dengan  jarak  tertentu  antar  cincin  (b)  seperti  terlihat  pada  Gambar  3.  Dengan  variasi  nilai  a/b  akan  didapatkan variasi nilai rasio volumetrik cincin baja seperti yang disajikan dalam Tabel 1.
Gambar 3. Benda uji silinder beton terkekang cincin baja
Tabel 1. Varian benda uji Benda Uji Kode Rasio volumetrik ( ρ) Beton tak terkekang BTT 0 Beton terkekang variasi jarak antar cincin baja BT 40/130 1,25 BT 40/87 1,66 BT 40/65 2,08 Beton terkekang variasi lebar cincin baja BT 28/68 1,46 BT 45/85 1,87 BT 73/113 2,28
Ditinjau  suatu  penampang  kolom beton bertulang  berbentuk  lingkaran diameter  260  mm  dengan  tulangan longitudinal 8D13, tulangan transversal Ø8, Mutu beton f c ’ = 25 MPa dan mutu tulangan baja f y = 400 MPa, selimut beton 25 mm seperti yang diperlihatkan di Gambar 4.
Gambar 4. Penampang kolom tertinjau

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan analisa perhitungan dengan menggunakan variasi pembebanan P n = 0; 0,25 P nb ; 0,5 P nb ; dan 0,75 P nb, maka didapatkan daktilitas kurvatur penampang kolom beton bertulang yang disajikan dalam Tabel 2a dan Tabel 2b.
Tabel 2a. Daktilitas Kurvatur Penampang Kolom Beton Bertulang Terkekang Cincin Baja untuk Berbagai Rasio Volumetrik (Variasi Jarak Antar Cincin Baja) pada Berbagai Pembebanan
Tabel 2b. Daktilitas Kurvatur Penampang Kolom Beton Bertulang Terkekang Cincin Baja untuk Berbagai Rasio Volumetrik (Variasi Lebar Cincin Baja) pada Berbagai Pembebanan
Perhitungan  optimasi  dilakukan  untuk  mengetahui  pada  rasio  volumetrik  berapa  daktilitas  tercapai  maksimum. Data-data  daktilitas  pada  Tabel  2a  dan  2b  diplotkan  pada  diagram  rasio  volumetrik-daktilitas  (Gambar 5). Persamaan grafik yang didapatkan pada berbagai pembebanan digunakan untuk mencari nilai titik optimasi, dengan mencari nilai 0  dx dy . Hasil perhitungan titik optimasi dapat dilihat pada Tabel 3a dan 3b.
a. Variasi Jarak Antar Cincin Baja
b. Variasi Lebar Cincin Baja
Gambar 5. Grafik Hubungan Antara Rasio Volumetrik dan Daktilitas Kurvatur Penampang Kolom Beton Bertulang Terkekang Cincin Baja untuk Berbagai Pembebanan
Tabel 3a. Persamaan Grafik Daktilitas Kurvatur Penampang Kolom Beton Bertulang Terkekang Cincin Baja untuk Berbagai Pembebanan (Variasi Jarak Antar Cincin Baja)
Tabel 3b. Persamaan Grafik Daktilitas Kurvatur Penampang Kolom Beton Bertulang Terkekang Cincin Baja Untuk Berbagai Pembebanan (Variasi Lebar Cincin Baja)
Rasio  volumetrik  rata-rata  untuk  kolom  terkekang  cincin  baja  variasi  jarak  antar  cincin  baja  adalah  1,88%, sedangkan  untuk  variasi  lebar  cincin  baja  adalah  1,82%.  Oleh  karena itu  rasio  volumetrik  rata-rata  yang menghasilkan efek kekangan paling optimal adalah :
0185 , 0
2 0182 , 0 0188 , 0     rata rata volumetrik rasio
Jadi  daktilitas kurvatur  optimum pada  penelitian  penampang  kolom  terkekang  cincin  baja  ini  terjadi  pada  rasio volumetrik cincin baja sebesar 1,85%. Hal ini membuktikan bahwa kekangan eksternal cincin baja memberikan efek kekangan yang optimal pada rasio volumetrik yang besar.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan uraian diatas maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Daktilitas kurvatur penampang kolom beton bertulang terkekang cincin baja untuk variasi jarak antar cincin baja meningkat seiring dengan peningkatan rasio volumetrik cincin baja.
2. Daktilitas kurvatur penampang kolom beton bertulang terkekang cincin baja untuk variasi lebar cincin baja meningkat seiring dengan peningkatan rasio volumetrik cincin baja.
3. Daktilitas kurvatur optimum pada penelitian penampang kolom terkekang cincin baja ini terjadi pada rasio volumetrik cincin baja sebesar 1,85%.

## 6. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  kepada  Kementrian  Pendidikan  dan  Kebudayaan  untuk  pendanaan  yang  diberikan  pada penelitian ini melalui Program Hibah Doktor, Penelitian dan Pengadian kepada Masyarakat Dana PNBP Universitas Sebelas Maret Tahun Anggaran 2015. Selain itu terima kasih juga untuk Laboratorium Bahan Teknik Sipil UNS dan Laboratorium Struktur Teknik Sipil UGM atas bantuan tempat pelaksanaan serta alat pengujiannya.

## 7. DAFTAR PUSTAKA
Badan Standardisasi Nasional, (2002), “ SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung ” , Jakarta, Indonesia.
Mander, J.B., Pristley, M.J.N., and Park, R. (1988), “ Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete ” , ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 114, No.8, Aug. 1988, pp. 1804-1826.
Mander,  J.B.,  Priestley,  M.J.N.,  and  Park,  R. (1988), “ Observed  Stress-Strain  Behavior  of  Confined  Concrete ” , Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 114, No. 8, Aug. 1988, pp. 1827-1849. Park,  R. (1989), “ Evaluation  of  Ductility  of  Structures  and  Structural  Assemblages  from  Laboratory  Testing ” , Bulletin of The New Zealand National Society for Earthquake Engineering, Vol. 22, No. 3, September 1989, pp. 155-166.
Park, R. and Ruitong, D. (1988), “ Ductility of Doubly Reinforced Concrete Beam Section ” , ACI Structural Journal, Vol. 85, No. 2, March 1988, pp. 217-225.
Paulay,  T. and Priestlay  M.J.N. (1992), “ Seismic  Design  in  Reinforced  Concrete  and  Masonry  Buildings ” ,  John Wiley & Sons Inc., New York, USA.
Pawirodikromo,  W. (2012), “ Seismologi  Teknik  &  Rekayasa  Kegempaan ” , Penerbit  Pustaka  Pelajar,  Yogyakarta, Indonesia.
Purwono, R.; Tavio; Imran, I.; dan Raka, I.G.P., (2007) , “ Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002) Dilengkapi Penjelasan (S-2002) ” , Penerbit ITS Press, Surabaya
Roeder, C.W., Lehman, D.E., and Bishop, E. (2010), “ Strength and Stiffness of Circular Concrete-Filled Tubes ” , ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 12, Desember 2010, pp. 1545-1553.