## STUDI PEFORMA SPUN PILE DENGAN PERKUATAN STEEL JACKET KE PILE CAP AKIBAT PEMBEBANAN SIKLIK HORIZONTAL
Jansen Reagen 1 , Mulia Orientilize 2 , Widjojo Adi Prakoso 3 , Yuskar Lase 4 , dan Sidiq Purnomo 5
1 Mahasiswa Program Magister Teknik Sipil, Universitas Indonesia, Kampus UI Depok, Jawa Barat jansen.reagen@ui.ac.id
2 Departemen Teknik Sipil, Universitas Indonesia, Kampus UI Depok, Jawa Barat mulia@eng.ui.ac.id
3 Departemen Teknik Sipil, Universitas Indonesia, Kampus UI Depok, Jawa Barat wprakoso@end.ui.ac.id
4 Departemen Teknik Sipil, Universitas Indonesia, Kampus UI Depok, Jawa Barat yuskar@eng.ui.ac.id
5 PT Wijaya Karya Beton Tbk , WIKA Tower 1 FL. 2-5, Jl. DI. Panjaitan Kav 9-10 Jakarta, 13340, Indonesia sidiq@wika-beton.co.id
Masuk: 26-02-2023, revisi: 30-03-2023, diterima untuk diterbitkan: 02-04-2023

## ABSTRACT
Experimental  and  numerical  studies  were  conducted  on  spun  pile  to  pile  cap  connections  with  steel  jacketing retrofitting  due  to  cyclic  loading.  Experimental  results  show  enhancement  of  spun  pile  to  pile  cap  connection performance with enhancement of maximum lateral capacity of the connection by 18%; ductility by 5,2%; and seismic energy absorption by 22%. The failure modes found in the experiment were fractures in prestressed reinforcement as well  as  flexural  and  shear  cracks  which  occurred  at  a  height  of  200  mm  above  the  retrofitted  area.  In  addition, debonding was found between the pile cap and steel jacketing which resulted in the pile lifting and damaging the pile cap. Numerical studies were carried out using ABAQUS 6.14 to analyze the behavior of retrofitting with perfectly bond interaction with the specimen. The proposed model was validated with experimental results and showed good resemblance. The results of numerical studies show that the lateral capacity will increase if perfectly bond interaction between the steel jacket and the  specimen is applied. The results of numerical studies show a decrease in ductility which  caused  by  the  considerable  contribution  of  zincalume  material  as  a  steel  jacketing’s  layer  with  non-ductile property.
Keywords: Retrofitting; Steel Jacketing; Lateral Capacity; Ductility

## ABSTRAK
Studi eksperimen dan numerikal dilakukan pada sambungan spun pile  – pile cap dengan perkuatan steel jacketing akibat pembebanan siklik. Hasil studi eksperimen menunjukan peningkatan peforma sambungan spun pile – pile cap dengan tingkatan kapasitas lateral maksimum sambungan sebesar 18%; daktilitas sebesar  5,2%; dan serapan energi gempa sebesar 22%. Mode kegagalan yang ditemukan pada uji eksperimen berupa fracture pada tulangan prestressed serta flexural crack dan shear crack yang terjadi pada ketinggian 200 mm di atas area perkuatan. Selain itu, ditemukan debonding antara pile  cap dan steel  jacketing yang  mengakibatkan  tiang  terangkat  dan  merusak pile  cap .  Studi numerikal dilakukan dengan menggunakan ABAQUS 6.14 untuk menganalisis  perilaku perkuatan dengan interaksi perfectly  bond dengan  benda  uji.  Model  yang  diusulkan  sebelumnya  divalidasi  terlebih  dahulu  dengan  hasil eksperimen dan menunjukan kesesuaian yang baik. Hasil studi numerikal menunjukan bahwa kapasitas lateral  akan meningkat jika interaksi perfectly bond antara steel jacket dan benda uji diterapkan. Adapun hasil studi numerikal menunjukan penurunan nilai daktilitas yang disebabkan oleh kontribusi cukup besar dari material zincalume sebagai lapisan steel jacketing dengan sifat tidak daktail.
Kata kunci: Perkuatan; Steel Jacketing ; Kapasitas Lateral; Daktilitas

## 1. PENDAHULUAN
Peta gempa nasional Indonesia yang dirilis pada tahun 2017 menunjukan adanya peningkatan percepatan gempa pada beberapa  wilayah  di  Indonesia  yang  tentunya  akan  meningkatkan  potensi  kerusakan  struktur.  Salah  satu  bagian struktur yang rentan mengalami kerusakan akibat gempa adalah pada daerah sambungan spun pile dengan pile cap .
Spun pile adalah tiang pancang beton berbentuk lingkaran dengan hollow atau lubang pada bagian tengah lingkaran yang difabrikasi secara prestressed dan precast dengan ukuran diameter  luar berkisar antara 300 hingga 1200 mm (Irawan  et  al.,  2014).  Kerusakan  sambungan spun  pile  –  pile  cap dijumpai  pada  gempa  Kobe  di  Jepang  dengan magnitudo 6,9 mengakibatkan kegagalan tekan dan geser pada daerah sambungan (Mizuno et al., 1996). Kegagalan yang sama juga ditemukan pada sambungan spun pile – pile cap pasca gempa Tohoku dengan magnitudo 9,1 (Kaneko et  al.,  2018).  Berdasarkan  analisis  daktilitas  menggunakan  NEHRP  2000,  ditemukan bahwa spun  pile tidak  cocok digunakan pada daerah dengan risiko gempa rendah hingga sedang (Irawan et al., 2016).
Desain spun pile di Indonesia masih berada dalam batas elastis sebagaimana diatur dalam SNI 8460:2017 pasal 9.7.3.1 yang mengakibatkan desain fondasi cenderung boros secara ekonomi (Badan Standardisasi Nasional, 2017). Sebagai solusi,  beberapa  penelitian spun  pile sudah  dilakukan  berdasarkan Performanced  Based  Desain (PBD),  dimana struktur diizinkan mengalami kerusakan dalam batas tertentu. Salah satu parameter yang digunakan untuk mengukur ketahanan struktur terhadap gempa adalah daktilitas, yaitu kemampuan struktur untuk mengalami deformasi siklik yang besar tanpa mengalami reduksi kekuatan yang substansial. Oleh karena itu, struktur disarankan didesain agar bersifat daktail sehingga struktur dapat mendisipasikan sejumlah energi saat mengalami deformasi siklik. Penelitian yang dilakukan oleh Joen (1987) menunjukan bahwa perilaku daktail dapat tercapai pada precast pile dengan cast in situ  pile  cap .  Penelitian  lain  menunjukan  bahwa  daktilitas precast  pile dapat  ditingkatkan  dengan  menggunakan tulangan ulir longitudinal tambahan beserta penggunaan tulangan spiral yang memadai (Ikeda et al., 1982).
Beberapa  penelitian  telah  dilakukan untuk  meningkatkan kekuatan  dan  daktilitas  sambungan spun  pile  –  pile  cap . Bang et al., (2016) menemukan bahwa koneksi antara spun pile dan pile cap merupakan area yang kritis karena pada koneksi ini terjadi perubahan area, tegangan, dan kekakuan secara tiba-tiba. Studi perkuatan pada spun pile komersial buatan  Indonesia  dilakukan  dengan  menambahkan  beton  pengisi  pada  bagian hollow  spun  pile dan  didapatkan peningkatan  daktilitas  benda  uji  (Irawan  et  al.,  2020).  Jenis  perkuatan  lainnya  menggunakan T-shape  steel dan strengthened ring pada daerah sambungan memberikan kekuatan dan daktilitas lebih tinggi daripada sambungan biasa (Guo et al., 2017). Penelitian lainnya oleh Yang et al., (2020) dengan menggunakan CFRP dan steel fiber berhasil meningkatkan daktilitas sambungan spun pile – pile cap , namun sayangnya perkuatan yang diberikan masih belum dapat meningkatkan bearing capacity dan stiffness dari sambungan.
Spun pile komersial buatan Indonesia memiliki sejumlah kelemahan, diantaranya adalah rasio confinement yang tidak cukup kuat (Irawan et al., 2018) bahkan berada jauh dibawah standar ASCE 7 – 16. Desain confinement spun pile di Indonesia umumnya dibuat lebih rapat pada kedua ujung dan lebih senggang pada bagian pertengahan. Tetapi dalam praktiknya seringkali spun pile dipotong tepat pada bagian tengah dengan tulangan spiral yang lebih senggang dan disambung  terhadap pile  cap yang  mengakibatkan  berkurangnya  kekuatan  dan  daktilitas  sambungan.  Meskipun umumnya  penggunaan spun  pile di  Indonesia  diberi  perkuatan concrete  infill dan  tulangan  dengan  tujuan penjangkaran  ke pile  cap ,  namun  hal  tersebut  masih  belum  cukup  untuk  mengatasi  permasalahan  daktilitas  dan kekuatan spun pile buatan Indonesia.
Salah satu metode perkuatan yang umum digunakan pada kolom adalah   perkuatan steel jacketing . Steel jacketing adalah  teknik  perkuatan  struktur  dengan  menggunakan  baja  yang  menyelimuti  elemen  struktural.  Berdasarkan beberapa  penelitian  terdahulu,  misalnya  yang  dilakukan  oleh  Olmos  et  al.,  (2019)  menemukan  bahwa steel  jacket dapat meningkatkan base shear dan ductility capacity pada kolom circular jembatan. Selain itu, penelitian oleh Li et al., (2005) menemukan bahwa perkuatan steel jacket dapat meningkatkan daktilitas, kekuatan lateral, dan kekakuan pada kolom jembatan circular di negara Taiwan. Sayangnya tidak banyak yang melakukan penelitian perkuatan steel jacketing pada sambungan spun pile – pile cap . Oleh karena itu pada penelitian ini akan dilakukan uji eksperimen pada sambungan spun pile – pile cap dengan beton pengisi yang diberikan perkuatan steel jacketing . Steel jacketing dengan material zincalume dengan nomor paten P00202109462 dipilih sebagai metode perkuatan dengan alasan untuk meningkatkan rasio confinement pada spun pile komersial buatan Indonesia sebagai metode perkuatan yang praktis dan ekonomis dalam meningkatkan peforma sambungan spun pile – pile cap terhadap gempa.

## 2. METODE PENELITIAN
Benda uji (SPPC07) merupakan spun pile dengan diameter 450 mm dan tebal 80 mm dengan tinggi tiang 2100 mm yang dimasukan sedalam 100 mm ke dalam pile cap . Spun pile yang digunakan merupakan fabricated high-strength prestressed concrete pile (PHC) dengan kuat tekan 57,8 MPa. Spun pile menggunakan 10 buah tulangan pre-stressed dengan  diameter  7,1  mm  dengan  besar initial pre-stressed yang  diberikan  sebesar  1080  MPa  atau  0,75  Fu  dan sengkang spiral diameter 4 mm dengan jarak 120 mm. Pada bagian hollow spun pile, diisi dengan reinforced concrete infill dengan kuat tekan yang sama dengan pile cap , yaitu sebesar 35,7 MPa. Benda uji diberi perkuatan steel jacketing setinggi 750 mm dengan material zincalume setebal 0,7 mm pada sambungannya dan dipasang menggunakan steel anchorage pada spun pile . Agar zincalume dapat melekat pada benda uji, diberikan beton grouting dengan tebal 25 mm dan kuat rata-rata 61,1 MPa. Baik zincalume dan beton grouting , keduanya ternanam sedalam 100 mm ke dalam
pile cap . Detail benda uji dapat terlihat pada Gambar 1 dan properti baja yang digunakan pada benda uji dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Properti Material Baja Komponen fy (MPa) fu (MPa) Spun Pile Longitudinal PC Wire (10 Ø7,1 mm) 1224 1440 Spiral (Ø4 – 120) 390 703 Concrete Infill Tulangan Longitudinal (6D19) 400 570 Spiral (Ø8 – 75) 240 370 Pile Cap Tulangan Utama (D19 – 150) 400 570 Tulangan Peminggang (D13) 400 570 Steel Jacketing Zincalume (t = 0,7 mm) 519 529
Benda uji disusun dengan spun pile berada pada bagian atas dan pile cap berada pada bagian bawah seperti terlihat pada Gambar 2(a). Pile cap diangkur terhadap strong floor dan ditahan oleh dua hydraulic jack yang berfungsi untuk mencegah slip pada pile cap , sehingga dapat diasumsikan perletakan pada dasar pile cap adalah jepit. Karena benda uji berbentuk circular , digunakan pelat perata beban pada bagian atas spun pile agar beban aksial terbagi secara merata pada penampang benda uji. Terdapat dua jenis pembebanan yang diberikan pada benda uji, yaitu beban aksial sebesar 0,1 fc’ Ag atau 50 tonf dan beban siklik horizontal yang mengacu pada standar ACI 374.2R-13 yang menggunakan sistem drift dalam mencatat beban yang bekerja pada displacement horizontal tertentu. Pada setiap drift , terdapat tiga siklus pembebanan tarik dan tiga siklus pembebanan tekan secara bergantian yang diikuti dengan siklus kecil saat akan  memasuki drift baru. Loading  protocol untuk  pembebanan  siklik  horizontal  dapat  dilihat  pada  Gambar  2(b). Pengujian dihentikan ketika drift 3,5% tercapai atau ketika kekuatan struktur telah mengalami penurunan lebih dari 50%.  Pengukuran displacement pada  benda  uji dilakukan  dengan  menggunakan linear  variable  differential transformer (LVDT) dengan LVDT utama diberi label nama Tr-3. Hasil uji eksperimen SPPC07 akan dibandingkan dengan  benda  uji  SPPC02,  yang  merupakan  salah  satu  benda  uji  penelitian  oleh  Tandita    et  al.  (2021).  SPPC02 merupakan benda uji yang serupa dengan SPPC07, yaitu sambungan spun pile – pile cap dengan beton pengisi tetapi tanpa perkuatan steel jacketing . Adapun tujuan perbandingan ini adalah untuk mengamati pengaruh dari perkuatan steel jacketing pada sambungan spun pile – pile cap dengan beton pengisi.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Observasi Eksperimen dan Mode Kegagalan
Kerusakan  ditemukan  pertama  kali  pada drift 1,75%  dimana pile mengalami uplift terhadap pile  cap sehingga menimbulkan gap antara steel jacket dengan pile cap . Fenomena ini mengakibatkan debonding antara pile cap dengan steel jacket, seperti ditunjukan pada Gambar 3(a) dan mengakibatkan bagian pile cap yang bersentuhan dengan steel jacket terjadi gap . Crack pertama  kali  ditemukan  pada drift 1,75%  untuk  kondisi  pembebanan  dorong  dan  tarik, dengan jenis crack berupa flexural dan shear crack . Jenis crack flexural diamati berdasarkan arah crack yang bergerak dalam  arah  sejajar  arah  pembebanan  pada spun  pile ,  sementara shear  crack diamati  berdasarkan  arah crack yang miring dan tidak sejajar arah pembebanan. Letak crack berada pada ketinggian 950 mm dari permukaan pile cap atau 200 mm dari batas area perkuatan steel jacketing dengan arah keretakan dari arah west (kiri) dan east (kanan) menuju ke bagian tengah spun pile seperti terlihat pada Gambar 3(b).
Selain retak,  seluruh tulangan spun pile mengalami fracture atau putus yang diamati melalui suara tulangan putus sepanjang pengujian. Tulangan pertama terdengar putus pada drift 2,2% dan tulangan terakhir terdengar putus pada drift 5%. Lokasi tulangan putus diduga berada pada ujung spun pile di bawah area perkuatan karena tidak ditemukan tulangan  putus  setelah  area  perkuatan  dibobok.  Hasil  pengamatan  setelah  pembobokan menunjukan bonding yang baik antara beton grouting dengan spun pile karena tidak ditemukan spalling pada beton grouting . Pada fase – fase akhir pengujian terjadi tekuk pada steel jacket karena adanya gap antara steel jacket dengan beton grouting , sehingga steel jacket tidak lagi tertahan akibat beban lentur dan memungkinkan terjadinya tekuk. Timbulnya gap menandakan
bahwa steel  jacket tidak  melekat  sempurna  pada  beton grouting ,  oleh  karena  itu  akan  dilakukan  studi  numerikal dengan asumsi terjadi interaksi perfectly bond antara steel jacket dan grouting .
Gambar 1. Detail Benda Uji SPPC07
Gambar 2. (a) Set-up Pengujian; (b) Loading Protocol
Gambar 3. Pola Kerusakan Benda Uji. (a) Debonding Pile Cap dan Steel Jacket ; (b) Crack pada Spun Pile ; (c) Kondisi Benda Uji setelah Steel Jacket dilepas

## Kurva Histeretik
Perkuatan steel jacketing yang diberikan berperan untuk meningkatkan confinement pada penampang spun pile . Rasio confinement penampang tanpa steel jacket menurut ASCE 7 – 16 dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 1 yang  menghasilkan  nilai  rasio confinement minimum  senilai  1,022%.  Rasio confinement aktual  dihitung  dengan menggunakan Persamaan 2 yang menghasilkan nilai rasio confinement pada benda uji SPPC07 tanpa perkuatan steel jacketing sebesar 0,11%. Angka ini berada jauh dibawah standar rasio confinement yang seharusnya. Perkuatan steel jacketing dengan tebal 0,7 mm yang diberikan pada benda uji diasumsikan berperan sebagai sengkang dengan jarak 1 mm dengan diameter ekivalen sebesar 0,94 mm. Perolehan nilai diameter ekivalen dihitung dengan persamaan 3. Nilai rasio confinement dengan perkuatan steel jacketing meningkat lima kali lipat dengan nilai 0,56%. Benda uji SPPC02 Tandita  et al. (2021) dengan rasio confiment 0,11% akan dibandingkan dengan benda uji SPPC07 yang memiliki rasio confinement 0,56%. Perbandingan kurva histeretik antara benda uji  SPPC07 dan SPPC02 dapat diperlihatkan pada Gambar 4.
𝜌 𝑠 = 0,25  ( 𝑓 𝑐 ′ 𝑓 𝑦ℎ ) ( 𝐴 𝑔 𝐴 𝑐ℎ − 1) (0,5 + 1,4𝑃 𝑓 𝑐 ′ 𝐴 𝑔 )        <      0,021 (1)
𝜌 𝑠 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 = 4𝐴 𝑠𝑝 𝐷′𝑠 (2)
𝜋 4 𝑑 2 = 𝑠 ∗ 𝑡 𝑠𝑗 (3)
dengan ρ s = rasio confinement , f c ’ = kuat tekan beton (MPa), f yh = kuat leleh Sengkang (MPa), A g = luas penampang pile (mm 2 ), A ch = luas penampang pile yang terkekang (mm 2 ), P = beban aksial (kN), A sp = luas penampang Sengkang (mm 2 ), D’ = diameter Sengkang (mm), d = diameter sengkang ekivalen (mm), s = jarak sengkang (mm), dan t sj = tebal steel jacketing (mm).
Perkuatan steel jacketing yang diberikan meningkatkan kapasitas lateral pada sambungan sebesar 13,3% saat kondisi pembebanan dorong dan 22% saat kondisi pembebanan tarik, dengan nilai rata-rata peningkatan 18%. Berdasarkan Gambar 4(a), terlihat bahwa perkuatan steel jacketing yang diberikan masih belum mampu menghindari fenomena pinching yang terjadi. Adapun pinching ditandai dengan reduksi kekakuan yang besar pada fase reloading setelah unloading .  Meskipun  perkuatan steel  jacketing mampu  meningkatkan  kekuatan,  tetapi  masih  belum  dapat meningkatkan serapan energi gempa secara signifikan. Jika diperhatikan dengan lebih saksama, besarnya kapasitas lateral pada saat pembebanan tarik (-) cenderung lebih besar daripada saat pembebanan dorong (+). Hal ini disebabkan oleh adanya displacement permanen pada saat pembebanan dorong pertama, sehingga diperlukan beban yang lebih besar  untuk  kembali  ke  posisi displacement sama  dengan  nol.  Selain  itu,  pengujian  benda  uji  SPPC02  dihentikan ketika drift 3,5%; sedangkan ketika benda uji diberikan perkuatan steel jacketing , benda uji mampu bertahan hingga drift 5%. Hal ini menandakan bahwa perkuatan steel jacketing mampu meningkatkan daktilitas pada sambungan spun pile – pile cap .

## Gambar 4. Kurva Histeretik. (a) Benda Uji SPPC07; (b) Benda Uji SPPC02 (Tandita, 2021)

## Daktilitas
Daktilitas  adalah  kemampuan  struktur  untuk  mengalami  deformasi  siklik  yang  besar  pada  daerah  inelastik  tanpa mengalami reduksi kekuatan yang substantial, sehingga struktur dapat mendisipasi sejumlah energi saat mengalami deformasi  siklik.  Daktilitas  dihitung  dengan  membandingkan  antara  deformasi  maksimum  dengan  deformasi  yang terjadi  pada  saat  yielding.  Jenis  deformasi  yang  digunakan  dalam  menghitung  nilai  daktilitas  adalah  deformasi lendutan (Δ). Oleh karena itu, nilai daktilitas yang digunakan merupakan perbandingan antara lendutan saat ultimate (Δu) dengan nilai lendutan saat struktur mengalami yielding (Δy). Menurut R Park (1989), nilai dari Δu didefinisikan sebagai  lendutan  setelah  beban  puncak  telah  mengalami  degradasi  15%  dari  titik  maksimumnya  dan  nilai  Δy ditentukan berdasarkan perpotongan garis linear saat beban ultimate direduksi 75%. Nilai Δu dan Δy pada kurva load – displacement diperlihatkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Definisi Parameter Daktilitas. (a) Δu; (b) Δy (R Park, 1989)
Nilai  daktilitas  yang  diperoleh  pada  saat  kondisi  benda  uji  mengalami  pembebanan  dorong  adalah  5,10  dan  saat pembebanan tarik adalah 4,26 dengan nilai rata-rata daktilitas adalah 4,68. Terdapat selisih daktilitas sebesar 20 persen antara daktilitas pada saat kondisi pembebanan dorong dan tarik. Adapun hal ini diakibatkan karena perbedaan letak beban maksimum yang bekerja pada benda uji. Pada saat mengalami pembebanan dorong, benda uji mengalami beban maksimum pada drift sekitar 2,2% sedangkan pada kondisi pembebanan tarik, benda uji mengalami beban maksimum pada drift sekitar 2,75%. Dengan kondisi pembebanan dorong mengalami fase ultimate lebih dahulu, nilai Δu yang diperoleh akan lebih kecil daripada Δu pada fase pembebanan tarik, yang mengakibatkan nilai daktilitas pada kondisi dorong  lebih  besar  daripada  saat  kondisi  tarik.  Hasil  perhitungan  daktilitas  juga  dibandingkan  dengan  benda  uji SPPC02.  Nilai  daktilitas  yang  didapat  pada  benda  uji  SPPC02  menunjukan  nilai  daktilitas  sebesar  4,45.  Hal  ini menunjukan  bahwa  perkuatan steel  jacketing dapat  meningkatkan  daktilitas  pada  sambungan spun  pile  –  pile  cap
dengan beton pengisi sebesar 5,2%. Mengacu pada FEMA 356 (Federal Emergency Management Agency, 2000) nilai daktilitas benda uji yang bernilai lebih dari empat tergolong sebagai struktur dengan daktilitas tinggi.
Tabel 2 memperlihatkan perhitungan daktilitas pada benda uji SPPC07 dan SPPC02.
Tabel 2. Parameter Daktilitas Benda Uji SPPC 02 (Tandita, 2021) SPPC 07 Arah Beban Dorong Tarik Dorong Tarik Δu (mm) 48,74 -52,93 72,17 -70,36 Δy (mm) 11,39 -11,44 14,15 -16,50 µ = Δu/Δy 4,28 4,62 5,09 4,26 µ avg 4,45 4,68

## Energi Disipasi
Energi disipasi menunjukan besarnya energi yang diserap oleh struktur saat gempa.  Besarnya energi disipasi dapat dihitung dengan mencari luas bidang dalam kurva histeretik. Gambar 6(a) menunjukan perbandingan energi disipasi dari tiap siklus antara SPPC07 dan SPPC02 serta Gambar 6(b) menunjukan perbandingan energi disipasi kumulatif antar  keduanya.  Terlihat  bahwa  energi  disipasi  meningkat  seiring  dengan  meningkatnya drift dan  mengalami penurunan  antar  siklus  pada drift yang  sama.  Menurut  Badriah  &  Imran  (2014),  hal  ini  disebabkan  karena perkembangan retak pada drift yang sama relatif konstan sehingga hanya terjadi pelebaran crack pada lokasi yang sama. Peningkatan energi disipasi antar drift terjadi karena besar gaya lateral yang diberikan semakin besar seiring dengan peningkatan antar drift .  Sedangkan penurunan energi disipasi antar siklus pada drift yang sama disebabkan oleh kondisi benda uji yang telah mengalami damage – dalam kondisi ini berupa crack – pada siklus pertama, yang kemudian  pada  siklus  kedua  dan  ketiga  hanya  merupakan  kelanjutan damage dari  siklus  pertama,  sehingga  tidak terjadi damage baru yang berarti antar siklus pada drift yang sama. Penggunaan steel jacketing meningkatkan energi disipasi kumulatif sebesar 22%.
Gambar 6. Energi Disipasi Benda Uji. (a) Perbandingan Energi Disipasi SPPC07 dan SPPC02; (b) Perbandingan
Energi Disipasi Kumulatif SPPC07 dan SPPC02

## Studi Numerikal
Studi  numerikal  dilakukan  dengan  menggunakan  program  ABAQUS  6.14  untuk  menganalisis  benda  uji  SPPC07 dengan interaksi perfectly bond antara steel jacket dan grouting . Model benda uji dengan perkuatan steel jacketing diperlihatkan  pada  Gambar  7.  Material  yang  digunakan  dalam  permodelan  dimodelkan  sebagai elastic  –  plastic material. Fase inelastik beton dimodelkan dengan menggunakan fitur concrete damage plasticity dengan menginput nilai  tegangan  dan  regangan  inelastis,  serta damage  parameter . Constitutive  model beton  yang  digunakan  dalam permodelan adalah milik Reddiar (2009) yang terdiri dari tiga koordinat utama, yaitu saat kekuatan ultimate (ε co ; f c ’),
kekuatan pasca ultimate (ε c1 ; f c1 ), dan saat failure strain (ε sp ; 0). Persamaan 4 hingga Persamaan 9 digunakan untuk menentukan hubungan tegangan – regangan beton pada permodelan ABAQUS.
ε co = 0,0015 + 𝑓 𝑐 ′ (𝑀𝑃𝑎) 70000 (4)
ε c1 = 0,0036 (5)
ε 𝑠𝑝 = 0,012 − 0,0001 𝑓 𝑐 ′ (6)
𝐸 𝑐 = 5000√𝑓 𝑐 ′ (𝑀𝑃𝑎) (7)
f c = 𝐾 𝑓 𝑐 ′ (1 − |1 − 𝑥| 𝑛 ) 𝑀𝑃𝑎 (8)
𝑈𝑛𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑛𝑒𝑑 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑒, n = 𝐸 𝑐 ε co 𝑓 𝑐 ′ (9)
dengan ε co = regangan saat kuat tekan beton ultimate , f c ’ = kuat tekan beton (MPa), ε c1 = regangan beton pasca ultimate , ε sp = regangan beton saat failure strain , E c = modulus elastisitas beton (MPa), f c = kuat tekan beton (MPa).
Hubungan  tegangan  –  regangan  pada  fase  tarik  mengacu  pada constitutive  model milik  Nayal  &  Rasheed  (2006) dengan nilai kuat tarik beton (f t ’) diambil menurut ACI 318 – 2019 sebesar 0,62√𝑓𝑐′ . Constitutive model milik Nayal & Rasheed (2006) membuat hubungan tegangan – regangan tarik beton dengan menghubungkan tiga koordinat titik utama secara linear, yaitu fase ultimate (ε t ; f t ’), fase primary cracking (ε t ; 0,8f t ’), dan fase secondary cracking (0,4ε t ; 0,45f t ’). Gambar 8(a) menunjukan model kurva beton yang digunakan dalam penelitian ini.
Gambar 7. Model ABAQUS Benda Uji
Kurva tegangan – regangan baja yang digunakan dalam penelitian ini mengacu kepada model buatan  Thompson & Park (1978) baik untuk tulangan prestress maupun untuk tulangan biasa. Material baja juga dimodelkan sebagai elastic – plastic material dengan input yang diperlukan untuk mendifinisikan adalah nilai true stress dan true strain dengan formulasi menggunakan Persamaan 10 hingga Persamaan 11. Kurva tegangan – regangan prestressed bar terdiri dari dua garis linear yang dihubungkan dengan garis hiperbolik dengan menghubungkan tiga titik utama, yaitu f pa , f pb , dan f pc . Nilai f pa merupakan titik yielding , yang diasumsikan bernilai 0,85f u . Nilai f pb merupakan nilai tegangan saat mulai memasuki fase plastic . Nilai f pc merupakan kuat ultimate prestressed bar atau f u . Besar tegangan pada fase hiperbolik diperoleh  dengan  menggunakan  Persamaan  12.  Gambar  8(b)  menunjukan  model  kurva prestressed  bar yang digunakan dalam penelitian ini.
𝜎 𝑡𝑟𝑢𝑒 = 𝜎 𝑒𝑛𝑔 (1 +   ε 𝑒𝑛𝑔 ) (10)
ε 𝑡𝑟𝑢𝑒 = 𝑙𝑛(1 +   ε 𝑒𝑛𝑔 ) (11)
𝑓 𝑝 = ( 𝑓 𝑝𝑏 ε pb − 𝑓 𝑝𝑎 ε pa ε pb − ε pa + (ε pb ε pa )(𝑓 𝑝𝑎 − 𝑓 𝑝𝑏 ) ε p (ε pb − ε pa ) ) (12)
dengan 𝜎 𝑡𝑟𝑢𝑒 = true stress (MPa), 𝜎 𝑒𝑛𝑔 = engineering stress (MPa), ε 𝑡𝑟𝑢𝑒 = true strain , ε 𝑒𝑛𝑔 = engineering strain , ε 𝑝𝑎 = regangan saat f pa , dan ε 𝑝𝑏 = regangan saat f pb .
Gambar 8. Kurva Tegangan Regangan Material. (a) Beton; (b) Prestressed Bar
Komponen  beton  dimodelkan  dengan  menggunakan  elemen  C3D8R,  yaitu  3D  8-node solid  reduced-integration element . Komponen tulangan dimodelkan dengan menggunakan elemen T3D2 – 3D 2-node truss element . Komponen zincalume menggunakan elemen S4R, yaitu 4-node shell element . Jenis interaksi surface-to-surface contact digunakan untuk mendefinisikan interaksi yang terjadi antar komponen solid . Surface contact memungkinkan pengguna untuk mendefinisikan normal behaviour dan tangential behaviour pada permukaan interaksi yang memungkinkan terjadinya kontak  dalam  arah  normal  dan  arah  tangential.  Nilai  koefisien  friksi  yang  digunakan  pada  kontak  arah  tangential adalah 0,3 dan 0,9 dengan nilai 0,3 digunakan pada interaksi antara spun pile – grouting dan steel jacket – grouting . Embedded region digunakan untuk mendefinisikan interaksi yang terjadi antara beton dengan tulangan atau  antara komponen solid dengan komponen truss . Tegangan awal pada prestressed bar diinput menggunakan fitur predefined field , dengan besar tegangan 0,75 Fu serta loss of prestress sebesar 20%, sehingga tegangan prestress adalah 864 MPa. Nilai tegangan berkurang secara linear sepanjang diameter spun pile hingga pada ujung pile yang terpotong bernilai 0. Perletakan tipe jepit atau fixed diberikan pada bagian bawah pile cap .
Kurva lateral load – displacement yang diperoleh dari model FE dibandingkan dengan kurva envelope eksperimen seperti ditunjukan pada Gambar 9(a). Asumsi adanya friksi antara steel jacketing dan beton grouting pada permodelan membuktikan bahwa pada pengujian eksperimen keduanya tidak melekat sempurna. Terlihat bahwa permodelan dapat merepresentasikan  hasil  eksperimen  dengan  baik  hingga  benda  uji  mencapai  titik ultimate .  Meskipun  demikian, permodelan FE masih belum dapat menggambarkan dengan tepat fase failure . Model FE mengalami isu konvergensi sebelum  menyelesaikan  analisis  hingga displacement yang  diinginkan.  Hal  ini  dikarenakan  beberapa  faktor, diantaranya adalah instability data pada material dimana input tegangan – regangan menimbulkan modulus elastisitas bernilai negatif. Kemudian isu lainnya adalah penggunaan komponen yang terlalu kompleks, yang terdiri dari spun pile, concrete infill, pile cap, dan steel jacketing . Hal ini menimbulkan interaksi yang terjadi antara node juga semakin banyak, sehingga isu konvergensi sulit dihindari.
Studi  numerikal  kemudian  dilanjutkan  dengan  menghilangkan  friksi  antara steel  jacketing dan  beton grouting , sehingga keduanya memiliki interaksi perfectly bond . Jenis interaksi yang digunakan pada program ABAQUS adalah tie ,  yang  mendefinisikan  interaksi  antara  dua  permukaan  tanpa  adanya  friksi.  Hasil  yang  didapat  kemudian dibandingkan dengan benda uji SPPC07 dan SPPC02 untuk melihat pengaruh steel jacketing yang melekat sempurna pada  benda  uji.  Studi  numerikal  menunjukan  bahwa  kapasitas  lateral  pada  model  dengan  interaksi perfectly  bond meningkat  sebesar  30%  jika  dibandingkan  dengan  SPP07  dan  meningkat  sebesar  46%  jika  dibandingkan  dengan SPPC02. Perilaku komposit antara steel jacket dan tiang terbukti dapat meningkatkan kapasitas lateral pada benda uji. Namun,  daktilitas  model  dengan  interaksi perfectly  bond mengalami  penurunan  sebesar  30%  jika  dibandingkan dengan daktilitas SPPC07 dan SPPC02. Adapun hal ini terjadi karena sifat material steel jacketing , yatu zincalume
sendiri yang meskipun berkekuatan tinggi, tetapi tidak daktail. Ikatan perfectly bond pada permodelan menyebabkan zincalume berperan cukup besar dalam peforma struktur, sehingga daktilitas pada permodelan mengalami penurunan.
Gambar 9. Hasil Studi Numerik. (a) Validasi; (b) Interaksi Perfectly Bond Steel Jacket

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  uji  eksperimen  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  perkuatan steel  jacketing dapat  meningkatkan kekuatan, daktilitas, dan energi disipasi pada sambungan spun pile – pile cap dengan reinforced concrete infill . Pola kerusakan yang ditemui pada sambungan berupa crack pada bagian spun pile yang tidak dilapisi perkuatan setinggi 200 mm dari area perkuatan steel jacketing dengan jenis crack berupa crack flexural dan crack shear . Permodelan numerikal menggunakan ABAQUS 6.14 menunjukan hasil validasi yang baik dengan kurva envelope eksperimen. Permodelan dilakukan untuk meninjau peforma sambungan spun pile – pile cap dengan perkuatan steel jacketing yang melekat  sempurna  pada  area perkuatan.  Studi  numerikal  menunjukan  peningkatan  kapasitas  lateral  dan  penurunan nilai daktilitas pada model dengan interaksi steel jacketing perfectly bond yang disebabkan oleh kontribusi yang cukup besar dari material zincalume sebagai lapisan steel jacketing yang memiliki kekuatan tinggi, tetapi tidak daktail.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  ini  didanai  oleh  Kementrian  Riset  dan  Universitas  Indonesia  melalui  Riset  Terapan,  nomor kontrak NKB-254/UN2.RST/HKP.05.00/2021 dan PT Wijaya Karya Beton, Tbk.

## DAFTAR PUSTAKA
American  Concrete  Institute.  (2013). Guide  for  Teesting  Reinforced  Concrete  Structural  Elements  under  Slowly Applied Simulated Seismic Load (ACI 374.2R-13).
https://www.concrete.org/store/productdetail.aspx?ItemID=374213&Language=English&Units=US_AND_M ETRIC
American  Society  of  Civil  Engineers.  (2016). Minimum  Design  Loads  and  Associated  Criteria  for  Buildings  and Other Structures (ASCE 7-16).
https://sp360.asce.org/PersonifyEbusiness/Merchandise/Product-
Details/productId/233133882 .
Badan Standardisasi Nasional. (2017). Persyaratan Perancangan Geoteknik (SNI 8460:2017). http://sispk.bsn.go.id/SNI/DaftarList
Badriah,  R.  M.  S.,  &  Imran, I.  (2014).  Kinerja  Struktur  Portal  Terbuka  Beton  Bertulang  Terhadap  Beban  Lateral.
Jurnal Teknik Sipil , 10 (2), 92-119.
Bang, J.-W., Oh, S.-J., Lee, S.-S., & Kim, Y.-Y. (2016). Pile-cap Connection Behavior Dependent on the Connecting Method  between  PHC  pile  and  Footing. Journal  of  the  Korea  Institute  for  Structural  Maintenance  and Inspection , 20 (3), 25–32. https://doi.org/10.11112/jksmi.2016.20.3.025
Guo, Z., He, W., Bai, X., & Chen, Y. F. (2017). Seismic performance of pile-cap connections of prestressed high- strength  concrete  pile  with  different  details. Structural  Engineering  International , 27 (4),  546–557.
https://doi.org/10.2749/222137917X14881937845963 Ikeda, S., Tsubaki, T., & Yamaguchi, T. (1982). Ductility Improvement of Prestressed Concrete Piles. Transactions of the Japan Concrete Institute , 4 , 531–538. Irawan, C., Djamaluddin, R., Raka, I. G. P., Faimun, Suprobo, P., & Gambiro. (2018). Confinement behavior of spun pile  using  low  amount  of  spiral  reinforcement  -  An  experimental  study. International  Journal  on  Advanced Science, Engineering and Information Technology , 8 (2), 501–507. https://doi.org/10.18517/ijaseit.8.2.4343 Irawan, C., Djamaluddin, R., Raka, I. G. P., Faimun, Suprobo, P., & Gambiro. (2020). The effect of the presence of infilling concrete on flexural performance of spun pile – An experimental study. Jurnal Teknologi , 82 (1), 85– 94. https://doi.org/10.11113/jt.v82.11974
Irawan, C., Djamaluddin, R., Raka, I. G. P., & Suprobo, P. (2016). Experimental Investigation of Failure Mechanism of Spun Pile Due To Monotonic Loading Using Nehrp 2000. International Conference on Protective Structures (ICPS4), Beijing, China , October , 313–322.
Irawan, C., Suprobo, P., Gusti Putu Raka, I., & Djamaluddin, R. (2014). A review of prestressed concrete pile with circular hollow section (Spun pile). Jurnal Teknologi , 72 (5), 115–123. https://doi.org/10.11113/jt.v72.3950 Joen, P. H. (1987). Seismic Performance of Prestresses Concrete Piles and Pile - Pile Cap Connections . 319. Kaneko,  O.,  Kawamata,  S.,  Nakai,  S.,  Sekiguchi,  T.,  & Mukai,  T.  (2018).  Analytical  study  of  the  main  causes  of damage to pile foundations during the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake. Japan Architectural Review , 1 (2), 235–244. https://doi.org/10.1002/2475-8876.12033
Li, Y. F., Hwang, J. S., Chen, S. H., & Hsieh, Y. M. (2005). A study of reinforced concrete bridge columns retrofitted by  steel  jackets. Journal  of  the  Chinese  Institute  of  Engineers,  Transactions  of  the  Chinese  Institute  of Engineers,Series
A/Chung-Kuo Kung Ch’eng Hsuch K’an , 28 (2), 319–328.
https://doi.org/10.1080/02533839.2005.9670997
Mizuno, H., Iiba, M., & Hirade, T. (1996). Pile Damage During the 1995 Hyogoken-Nanbu Earthquake in Japan. In Proceedings of the 11th World Conference on Earthquake Engineering . Nayal, R., & Rasheed, H. A. (2006). Tension Stiffening Model for Concrete Beams Reinforced with Steel and FRP Bars. Journal  of  Materials  in  Civil  Engineering , 18 (6),  831–841.  https://doi.org/10.1061/(asce)0899- 1561(2006)18:6(831)
Olmos, B., Jara, J. M., Gómez, G., & Martínez, G. (2019). Influence of steel jacket thickness on the RC bridges’ seismic  vulnerability. Journal  of  Traffic  and  Transportation  Engineering  (English  Edition) , 6 (1),  15–34. https://doi.org/10.1016/j.jtte.2018.09.004
R Park. (1989). Structural Assemblages From Laboratory Testing. Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering , 22 (3), 155–166.
Reddiar,  M.  K.  M.  (2009). STRESS-STRAIN  MODEL  OF  UNCONFINED  AND  CONFINED  CONCRETE  AND STRESS-BLOCK PARAMETERS . Pondicherry Engineering College. Tandita, A. H., Lase, Y., Prakoso, W. A., & Orientilize, M. (2021). The Numerical Study Of Spun Pile To Pile Cap Connection With Reinforced Concrete Infill Under Cyclic Loading. Angewandte Chemie International Edition, 6(11), 951–952. , 2013–2015. Thompson, K. J., & Park, R. (1978). Stress-Strain Model for Grade 275 Steel With Cyclic Loading. Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering , 11 (4), 209–218. https://doi.org/10.5459/bnzsee.11.4.209-218
Yang, Z., Li, G., & Nan, B. (2020). Study on Seismic Performance of Improved High-Strength Concrete Pipe-Pile Cap Connection. Advances in Materials Science and Engineering , 2020 . https://doi.org/10.1155/2020/4326208