78
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1  Pendahuluan
Pada  bab  ini  akan  dibahas  mengenai  hasil  perhitungan  dan  analisis  data yang didapatkan berdasarkan hasil percobaan laboratorium, dimana hasilnya akan
berkaitan  dengan  perkuatan  kolom  menggunakan  CFRP  dan  analisis  terhadap parameter-parameter  yang  mempengaruhi  efek  kekangan  yang  diberikan  oleh
CFRP tersebut. Selain  itu,  dalam  tugas  akhir  ini  penulis  juga  bermaksud  untuk
menampilkan  perbandingan  kuat  tekan  antara  kolom  tanpa  perkuatan  dengan kolom  yang  diberi  perkuatan  baik  pada  kolom  pendek  berpenampang  bulat
circuar maupun kolom pendek berpenampang persegi rectangular.
4.2  Hasil Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder
Pengujian  kuat  tekan  silinder  dilakukan  dengan  menggunakan  alat kompressor Compressor machine dengan kapasitas 50 ton. Pengujian kuat tekan
pada  silinder  dilakukan  pada  umur  beton  telah  mencapai  28  hari.  Berikut  adalah hasil pengujian kuat tekan terhadap 3 buah beton.
Universitas Sumatera Utara
79
Tabel 4.1 Pengujian Kuat Tekan Beton Nama Silinder
Uji Tekan kN Fc Mpa
Beton Normal 1 540
19,76 Beton Normal 2
452 Beton Normal 3
401
4.2.1  Perhitungan Kuat Tekan Beton Normal Benda Uji Silinder
  Beton Normal 1 F‟c 1 =
30,545454 Nmm
2
30,545 Nmm
2
  Beton Normal 2 F‟c 2 =
25,585082 Nmm
2
25,585 Nmm
2
  Beton Normal 3
F‟c 3 = 22,713287 Nmm
2
22,713 Nmm
2
F‟c rata-rata = 14,475333 Nmm
2
26,281 Nmm
2
Standard Deviasi
Sd = √
= 3,962 Nmm
2
Universitas Sumatera Utara
80
Maka, F‟c = f‟c rata-rata – 1,645 Sd
= 26,281 – 1,6453,962 = 19,763 Nmm
2
= 19,76 Mpa Dengan  demikian,diperoleh  kuat  tekan  beton  normal  sebesar
19,76 Mpa.
4.3  Hasil Perhitungan Kapasitas Beban Aksial Ultimate Kolom Beton Bertulang
4.3.1  Perhitungan Kapasitas Beban Aksial Ultimate Kolom Beton Bertulang Tanpa Tulangan dan Carbon Fiber
4.3.1.1  Kolom Berpenampang Bulat
Kolom  pendek  berpenampang  bulat  memiliki  karakteristik-karakteristik sebagai berikut :
-  Diameter kolom : 150 mm
-  Tinggi kolom : 500 mm
- Kuat Tekan f‟c
: 19,76 Mpa -  Diameter tulangan longitudinal
: - -  Diameter tulangan sengkang
: - -  Luas Penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Luas tulangan longitudinal : -
Beban aksial yang bekerja pada kolom dapat ditentukan sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
81
Faktor  reduksi  yang  digunakan  untuk  aksial  tekan  dengan  atau  tanpa tulangan adalah sebesar 0,7 yang mengacu pada SNI 03-2847-2002.
Pu = Ø
{ 0,8f‟cAg – Ast + Fy Ast }
= 0,7 {0,819,7617689 – 0 + Fy 0 }
= 0,56 {349534,64} = 195.740 N
= 195,74 KN = 19,574 Ton
4.3.1.2  Kolom Berpenampang Persegi
Kolom pendek berpenampang persegi memiliki karakteristik-karakteristik sebagai berikut :
-  Dimensi kolom : 133 x 133 mm
-  Tinggi kolom : 500 mm
- Kuat Tekan f‟c
: 19,76 Mpa -  Diameter tulangan longitudinal
: - -  Diameter tulangan sengkang
: - -  Luas Penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Luas tulangan longitudinal : -
Beban aksial yang bekerja pada kolom dapat ditentukan sebagai berikut : Faktor  reduksi  yang  digunakan  untuk  aksial  tekan  dengan  atau  tanpa
tulangan adalah sebesar 0,7 yang mengacu pada SNI 03-2847-2002. Pu = Ø
{ 0,8f‟cAg – Ast + Fy Ast }
= 0,7 {0,819,7617689 – 0 + Fy 0 }
= 0,56 {349534,64}
Universitas Sumatera Utara
82
= 195.740 N = 195,74 KN
= 19,574 Ton
4.3.2 Perhitungan Kapasitasb Beban Aksial Ultimate Kolom Beton Bertulang Dengan Menggunakan Tulangan
4.3.2.1  Kolom Berpenampang Bulat
Kolom  pendek  berpenampang  bulat  memiliki  karakteristik-karakteristik sebagai berikut :
-  Diameter kolom : 150 mm
-  Tinggi kolom : 500 mm
- Kuat Tekan f‟c
: 19,76 Mpa -  Diameter tulangan longitudinal
: 7 mm -  Diameter tulangan sengkang
: 5 mm -  Jumlah tulangan longitudinal
: 4 buah -  Fy tulangan longitudinal
: 240 Mpa -  Fyh tulangan sengkang
: 240 Mpa -  Luas Penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Es : 2x10
5
Mpa -  Tebal selimut
: 25 mm
Beban aksial yang bekerja pada kolom dapat ditentukan sebagai berikut : Pn = 0,8
{ 0,85f‟cAg – Ast + Fy Ast }
=
0,8
{0,8519,7617689 – 153,86 + 240 153,86 }
Universitas Sumatera Utara
83
=
0,8
{294.520,21 + 36.926,4 } = 265.157,3 N
= 265,1573 KN = 26,51 Ton
Nilai  kekuatan  nominal  harus  dikalikan  lagi  dengan  faktor  reduksi  untuk elemen struktur tekan, sehingga kekuatan ultimate nya menjadi :
Pu = 0,8 x Pn Untuk kolom dengan sengkang pengikat
= 0,8 x 26,51 = 21,21 Ton
4.3.2.2  Kolom Berpenampang Persegi
Kolom  pendek  berpenampang  bulat  memiliki  karakteristik-karakteristik sebagai berikut :
-  Dimensi kolom : 133 x 133 mm
-  Tinggi kolom : 500 mm
- Kuat Tekan f‟c
: 19,76 Mpa -  Diameter tulangan longitudinal
: 7 mm -  Diameter tulangan sengkang
: 5 mm -  Jumlah tulangan longitudinal
: 4 buah -  Fy tulangan longitudinal
: 240 Mpa -  Fyh tulangan sengkang
: 240 Mpa -  Luas Penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Es : 2x10
5
Mpa -  Tebal selimut
: 25 mm
Universitas Sumatera Utara
84
Beban aksial yang bekerja pada kolom dapat ditentukan sebagai berikut : Pu = 0,8
{ 0,85f‟cAg – Ast + Fy Ast }
=
0,8
{0,8519,7617689 – 153,86 + 240 153,86 }
=
0,8
{294.520,21 + 36.926,4 } = 265.157,3 N
= 265,1573 KN = 26,51 Ton
Nilai  kekuatan  nominal  harus  dikalikan  lagi  dengan  faktor  reduksi  untuk elemen struktur tekan, sehingga kekuatan ultimate nya menjadi :
Pu = 0,8 x Pn Untuk kolom dengan sengkang pengikat
= 0,8 x 26,51 = 21,21 Ton
4.3.3  Perhitungan Kapasitas Beban Aksial Ultimate Kolom Beton Bertulang Dengan Menggunakan Tulangan dan Carbon Fiber
4.3.3.1  Kolom Berpenampang Bulat
Kolom  pendek  berpenampang  bulat  memiliki  karakteristik-karakteristik sebagai berikut :
-  Diameter kolom : 150 mm
-  Tinggi kolom : 500 mm
- Kuat Tekan f‟c
: 19,76 Mpa -  Jumlah lapisan fiber nf
: 1 lapis -  Tebal Fiber tf
: 0,127 mm -  Mutu tulangan baja Fy
: 240 Mpa
Universitas Sumatera Utara
85
-  Luas Penampang Ast : 153,86 mm
2
-  Luas Penampang Ag : 17689 mm
2
-  Es : 2,3x10
5
Mpa -  Elongasi hingga putus
fu
: 0,021
Rasio perkuatan kekangan fiber : 
f
= =
= 0,0034
Regangan efektif dari kekangan fiber :
fc
= 0,004  0,7 x 0,021 = 0,0147
Tegangan Kekang : f
cp
=
 
= = 1,564 Mpa
Jadi kuat tekan kekangan beton : F‟
cc
= f‟c
[
2,25 √
-
2
-
1,25
]
Universitas Sumatera Utara
86
= 19,76
[
2,25
√ –
-
1,25
]
= 28,864 Mpa Dengan demikian, kapasitas yang dapat dipikul kolom adalah :
Pn = 0,85
[
0,85 f‟cc Ψf Ag - Ast + Ast Fy
]
= 0,85
[
0,85 x 28,864 x 0,95 17689 – 153,86 + 153,86 x 240
]
= 0,85 408.703 + 36.926,4 = 0,85 445.629,4
= 378.785 N = 378,785 KN
= 37,8785 Ton
4.3.3.2  Kolom Berpenampang Persegi
Kolom pendek berpenampang persegi memiliki karakteristik-karakteristik sebagai berikut :
-  Dimensi kolom : 133 x 133 mm
-  Tinggi kolom : 500 mm
- Kuat Tekan f‟c
: 19,76 Mpa -  Jumlah lapisan fiber nf
: 1 lapis -  Tebal Fiber tf
: 0,127 mm -  Mutu tulangan baja Fy
: 240 Mpa -  Luas Penampang Ast
: 153,86 mm
2
-  Luas Penampang Ag : 17689 mm
2
Universitas Sumatera Utara
87
-  Es : 2,3x10
5
Mpa -  Elongasi hingga putus
fu
: 0,021
Rasio perkuatan kekangan fiber : 
f
= =
= 0,0034
Regangan efektif dari kekangan fiber :
fc
= 0,004  0,7 x 0,021 = 0,0147
Tegangan Kekang : f
cp
=
 
= = 1,564 Mpa
Jadi kuat tekan kekangan beton : F‟
cc
= f‟c
[
2,25 √
-
2
-
1,25
]
= 19,76
[
2,25
√ –
-
1,25
]
Universitas Sumatera Utara
88
= 28,864 Mpa Dengan demikian, kapasitas yang dapat dipikul kolom adalah :
Pn = 0,85
[
0,85 f‟cc Ψf Ag - Ast + Ast Fy
]
= 0,85
[
0,85 x 28,864 x 0,95 17689 – 153,86 + 153,86 x 240
]
= 0,85 408.703 + 36.926,4 = 0,85 445.629,4
= 378.785 N = 378,785 KN
= 37,8785 Ton
4.4  Analisis Pengaruh Kekangan Terhadap Kuat Tekan Kolom 4.4.1  Kekangan Terhadap Kolom Berpenampang Bulat
Spesifikasi  kolom  yang  digunakan  sebagai  benda  uji  adalah  sebagai berikut :
-  Diameter kolom : 150 mm
-  Tinggi kolom : 500 mm
- Kuat Tekan f‟c
: 19,76 Mpa -  Diameter tulangan longitudinal
: 7 mm -  Diameter tulangan sengkang
: 5 mm -  Jumlah tulangan longitudinal
: 4 buah -  Fy tulangan longitudinal
: 240 Mpa -  Fyh tulangan sengkang
: 240 Mpa -  Luas Penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Es : 2x10
5
Mpa
Universitas Sumatera Utara
89
-  Regangan Beton Tak Terkekang : 0,003
-  Tebal selimut : 25 mm
-  Jarak tulangan transversal : 55 mm
Sedangkan spesifikasi fiber yang digunakan adalah : -  Tebal lapisan fiber tf
: 0,127 mm -  Modulus elastisitas fiber Ef
: 2,3 x 10
5
-  Regangan Fiber : 0,004
-  Kuat tarik lentur : 3800 Mpa
Perhitungan  kuat tekan beton akibat kekangan tulangan f’cc
F‟cc  = f‟c + 8,2 Dimana :
Asp =
=
19,625 mm
2
Sehingga : F‟cc  =19,76 + 8,2
=
22,686 Mpa
Perhitungan kuat tekan beton akibat kekangan fiber F’cc :
Menurut Mander dkk 1988 F‟
cc
= f‟c
[
2,25 √
-
2
-
1,25
]
Universitas Sumatera Utara
90
Dimana : Fcp =
= 1,564
Sehingga :
F‟cc =  19,76
[
2,25
√ –
-
1,25
]
= 28,864 Mpa
  Beton Tak Terkekang
Perhitungan  dilakukan  dengan  menggunakan  penampang  kolom  segi empat ekivalen yang didapatkan dari transformasi kolom bulat.
Berikut adalah spesifikasi penampang yang digunakan dalam perhitungan : -  Diameter kolom  D
: 150 mm -  Luas penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Luas tul longitudinal Ast : 153,86 mm
2
Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi : -  Tebal penampang segi empat h
: 0,8 x D = 120 mm -  Lebar penampang segi empat  b
:
=
147,41 mm Dalam  penggambaran  diagram  interaksi  kolom  dibutuhkan  empat  titik
acuan  yaitu  :  titik  aksial  tekan  maksimum,  titik  aksial  tarik  maksimum,  titik balanced, dan titik lentur murni.
Universitas Sumatera Utara
91
  Titik Po aksial tekan maksimum, dimana Mn = 0 Untuk  diagram  interaksi  yang  memperhitungkan  kekuatan  tekan  dari
CFRP,  maka  beton,  baja  tulangan,  dan  CFRP  ikut  menyumbangkan kekuatan tekan.
Po = 0,85 x f‟c Ag - Ast + Fyt x Ast
Po = 0,85 x 19,76 17689
– 153,86 + 240 153,86 Po
= 331.446,61 N Pn max = 281729,62 N
  Titik Po aksial tarik maksimum, dimana Mn = 0 Kekuatan  tarik  beton  dapat  diabaikan  karena  kuat  tariknya  hanya  sekitar
110 dari kuat tekannya. Ts
= Fyt x Ast Ts
= 240 x 153,86 Ts
= 36.924,6 N   Titik Balanced Mn
balanced
; Pn
balanced
Regangan maksimum serat terluar dari beton tak terkekang 
beton
adalah 0,003,  sementara  baja  tulangan  luar  telah  mengalami  leleh  sehingga
regangannya  menjadi  0,002,  sedangkan  beton  tak  terkekang  tulangan transversal regangan ditentukan dengan cara sebagai berikut :
Tinggi efektif d = h
– c – 0,5 x d
1
= 120 – 25 – 0,5 x 7
= 91,5 mm d‟
= 150-120 = 30 mm Dengan menggunakan persamaan segitiga didapatkan :
Universitas Sumatera Utara
92
=
Cb = 54,9 mm
Penetuan regangan baja :
 =
 =
0,003 = 0,0014
 =
Tidak ada
 =
0,002 Penentuan tegangan baja
= Es x 
=
280 Mpa
= Es x 
=
Tidak ada
= Es x 
=
400 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom
Cc = 0,85fc.b. β1c
b
= 0,85 x 19,76 x 91,5 x 0,85 x 54,9 = 71.716,36 N
Cs
1
= As
1
fs
1
– 0,85fc = 76,93 280
– 0,85 x 19,76 = 20.248,283 N
Ts   = As.fs = 30.772 N
Sehingga :
Universitas Sumatera Utara
93
Pnb = Cc + Cs
1
– Ts = 71.716,36 + 20.248,283
– 30.772 = 61.192,643 N
M = Cc
+
Cs
1
+
Ts
=71.716,36
+
20.248,28
+
30.772 150
= 2,63 x 10
6
+ 1,073 x 10
6
+ 2,77 x 10
6
= 6,473 x 10
6
Nmm Penambahan  titik  dengan  variasi  garis  netral  c  akan  membuat  diagram
interaksi  menjadi  lebih  lengkap,  maka  seluruh  titik  yang  diperlukan  dalam pembuatan diagram interaksi dapat dilihat dalam tabel berikut :
Universitas Sumatera Utara
94
Tabel 4.2 Diagram Interaksi Kolom Bulat Beton Tak terkekang
Titik c mm
Pn N MnNmm
Keterangan
1 -
281729.62 Beton leleh
2 91.5
118487.3776 6868801.37
3 75
93603.85122 6924317.573
4 60
69393.41772 6628244.26
5 54.9
60587.29151 6440215.023
balanced 6
45 42105.78422
5919247.77 7
30 7125.15072
4552690.703 8
27.6076 4229697.058
9 15
-58627.48278 1305386.059
10 12.190538
-83572.89049 Baja leleh
Grafik 4.1 Diagram Interaksi Kolom Bulat Beton Tak Terkekang
-150000 -100000
-50000 50000
100000 150000
200000 250000
300000
2000000 4000000
6000000 8000000
P n
N
Mn Nmm
Diagram Interaksi Kolom Bulat Beton Tak terkekang
Diagram Interaksi
Universitas Sumatera Utara
95   Beton Terkekang Tulangan Transversal
Dari  perhitungan  sebelumnya  dapat  dilihat  bahwa  dengan  adanya kekangan  transversal  kuat  tekan  beton  mengalami  peningkatan  sebesar  14,8
dari  19,763  Mpa  menjadi  22,686  Mpa.  Pada  kolom  yang  mengalami  kekangan akibat  tulangan  transversal  regangan  beton  maksimum  pada  daerah  serat  terluar
ditentukan sebagai berikut :
= 0,004 +
 
= 0,004 + = 0,00435
Dimana : 
s
=
=
0,012 Perhitungan  dilakukan  dengan  menggunakan  penampang  kolom  segi  empat
ekivalen yang didapatkan dari transformasi kolom bulat. Berikut adalah spesifikasi penampang yang digunakan dalam perhitungan :
-  Diameter kolom  D : 150 mm
-  Luas penampang Ag : 17689 mm
2
-  Luas tul longitudinal Ast : 153,86 mm
2
Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi : -  Tebal penampang segi empat h
: 0,8 x D = 120 mm -  Lebar penampang segi empat  b
:
=
147,41 mm
Universitas Sumatera Utara
96
Dalam  penggambaran  diagram  interaksi  kolom  dibutuhkan  empat  titik acuan  yaitu  :  titik  aksial  tekan  maksimum,  titik  aksial  tarik  maksimum,  titik
balanced, dan titik lentur murni.   Titik Po aksial tekan maksimum, dimana Mn = 0
Untuk  diagram  interaksi  yang  memperhitungkan  kekuatan  tekan  dari CFRP,  maka  beton,  baja  tulangan,  dan  CFRP  ikut  menyumbangkan
kekuatan tekan. Po
= 0,85 x f‟c Ag - Ast + Fyt x Ast Po
= 0,85 x 22,686 17689 – 153,86 + 240 153,86
Po = 375.058,26 N
Pn max = 318.799,52 N
  Titik Po aksial tarik maksimum, dimana = 0 Kekuatan  tarik  beton  dapat  diabaikan  karena  kuat  tariknya  hanya  sekitar
110  dari  kuat  tekannya.  Namun,  nilai  kuat  tarik  sengkang  ikut diperhitungkan.
Ts = Fyt x Ast
Ts = 240 x 153,86 + 240 x 157
Ts = 74.640,6 N
  Titik Balanced Mn
balanced
; Pn
balanced
Regangan  maksimum  serat  terluar  dari  beton  terkekang  tulangan transversal
beton
adalah  0,00435,  sementara  baja  tulangan  luar  telah mengalami  leleh  sehingga  regangannya  menjadi  0,002,  sedangkan  beton
Universitas Sumatera Utara
97
terkekang  tulangan  transversal  regangan  ditentukan  dengan  cara  sebagai berikut :
Tinggi efektif d = h
– c – 0,5 x d
1
= 120 – 25 – 0,5 x 7
= 91,5 mm d‟
= 150-120 = 30 mm Dengan menggunakan persamaan segitiga didapatkan :
=
Cb = 62,7 mm
Penetuan regangan baja :
 =
 =
0,00435 = 0,00227
 =
Tidak ada
 =
0,002 Penentuan tegangan baja
= Es x 
=
453,73 Mpa
= Es x 
=
Tidak ada
= Es x 
=
400 Mpa
Perhitungan gaya-gaya pada kolom Cc = 0,85fc.b.
β1c
b
Universitas Sumatera Utara
98
= 0,85 x 22,686 x 91,5 x 0,85 x 62,7 = 94.034 N
Cs
1
= As
1
fs
1
– 0,85fc = 76,93 453,73
– 0,85 x 22,686 = 33.422 N
Ts   = As.fs = 30.772 N
Sehingga : Pnb
= Cc + Cs
1
– Ts = 94.034 + 33.422
– 30.772 = 96.684N
M = Cc
+
Cs
1
+
Ts
=94.034
+
33.422
+
30.772 150
= 3,136x 10
6
+ 1,771 x 10
6
+ 2,77 x 10
6
= 7,677 x 10
6
Nmm
Penambahan  titik  dengan  variasi  garis  netral  c  akan  membuat  diagram interaksi  menjadi  lebih  lengkap,  maka  seluruh  titik  yang  diperlukan  dalam
pembuatan diagram interaksi dapat dilihat dalam tabel berikut :
Universitas Sumatera Utara
99
Tabel 4.3 Diagram Interaksi Kolom Bulat Beton Terkekang Tul. Transversal
Titik c mm
Pn N MnNmm
Keterangan
1 -
318799.52 Beton leleh
2 91.5
149956.1778 7972263.599
3 75
120382.7438 7982723.196
4 62.7
96684.05082 7677119.79
balanced 5
60 91193.68727
7568946.581 6
45 57542.69073
6631861.278 7
30 12736.84419
4816743.057 8
26.81255 4223652.25
9 15
-76688.40235 349970.7673
10 14.380155
-83387.86052 Baja leleh
Grafik 4.2 Diagram Interaksi Kolom Bulat Beton Terkekang Tul.Transversal
-150000 -100000
-50000 50000
100000 150000
200000 250000
300000 350000
-2000000 2000000 4000000 6000000 8000000 10000000
P n
N
Mn Nmm
Diagram Interaksi Kolom Bulat Beton Terkekang Tul. Transversal
Diagram Interaksi Kolom Bulat Beton
Terkekang Tul. Transversal
Universitas Sumatera Utara
100   Beton Terkekang Tulangan Transversal dan CFRP tarik
Dari  perhitungan  sebelumnya  yang  diusulkan  oleh  Mander  dkk  1998 akibat  pengaruh  kekangan  CFRP  dapat  dilihat  bahwa  adanya  peningkaran  kuat
tekan  sebesar  46    dari  19,763  Mpa  menjadi  28,864  Mpa.  Pada  kolom  yang mengalami  kekangan  akibat  tulangan  transversal  dan  CFRP  regangan  beton
maksimum pada daerah serat terluar ditentukan sebagai berikut :
= 0,004 +
 
= 0,004 + = 0,00847
Dimana : 
ss
=
=
0,0034 = Tegangan tarik ultimate jacket dari CFRP
 = Regangan ultimate jacke dari CFRP
Perhitungan  dilakukan  dengan  menggunakan  penampang  kolom  segi empat ekivalen yang didapatkan dari transformasi kolom bulat.
Berikut adalah spesifikasi penampang yang digunakan dalam perhitungan : -  Diameter kolom  D
: 150 mm -  Luas penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Luas tul longitudinal Ast : 153,86 mm
2
Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi :
Universitas Sumatera Utara
101
-  Tebal penampang segi empat h : 0,8 x D = 120 mm
-  Lebar penampang segi empat  b :
=
147,41 mm Dalam  penggambaran  diagram  interaksi  kolom  dibutuhkan  empat  titik
acuan  yaitu  :  titik  aksial  tekan  maksimum,  titik  aksial  tarik  maksimum,  titik balanced, dan titik lentur murni.
  Titik Po aksial tekan maksimum, dimana Mn = 0 Untuk  diagram  interaksi  yang  memperhitungkan  kekuatan  tekan  dari
CFRP,  maka  beton,  baja  tulangan,  dan  CFRP  ikut  menyumbangkan kekuatan tekan.
Po = 0,85 x f‟c Ag - Ast + Fyt x Ast
Po = 0,85 x 28,864 17689
– 153,86 + 240 153,86 Po
= 467.140,54 N Pn max = 397.069,46N
  Titik Po aksial tarik maksimum, dimana Mn = 0 Kekuatan  tarik  beton  dapat  diabaikan  karena  kuat  tariknya  hanya  sekitar
110  dari  kuat  tekannya.  Namun,  nilai  kuat  tarik  CFRP  harus diperhitungkan  pada  kolom  terkekang  CFRP,  karena  kemampuannya
menahan tarik yang sangat tinggi.
Ts = Fyt x Ast
Ts = 240 x 153,86 + 240 x 157 + 2 x3,14x7,5x 0,127 x 3800
Ts = 36.924,6 N + 37680 + 22.730,46 = 97.335,06
Universitas Sumatera Utara
102
  Titik Balanced Mn
balanced
; Pn
balanced
Regangan  maksimum  serat  terluar  dari  beton  terkekang  tulangan transversal dan CFRP adalah 0,00847, sementara baja tulangan luar telah
mengalami  leleh  sehingga  regangannya  menjadi  0,004,  sedangkan  beton terkekang tulangan transversal dan CFRP regangan ditentukan dengan cara
sebagai berikut : Tinggi efektif d
= h – c – 0,5 x d
1
= 120 – 25 – 0,5 x 7
= 91,5 mm d‟
= 150-120 = 30 mm Dengan menggunakan persamaan segitiga didapatkan :
=
Cb = 62,15 mm
Penetuan regangan baja tarik oleh CFRP :
 =
 =
0,00847 = 0,00438
 =
Tidak ada
 =
0,004 Penentuan tegangan baja tarik oleh CFRP
= Es x 
=
1007,4 Mpa
= Es x 
=
Tidak ada
Universitas Sumatera Utara
103
= Es x 
=
920 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom
Cc = 0,85fc.b. β1c
b
= 0,85 x 28,864x 91,5 x 0,85 x 62,15 = 118.592,33N
Cs
1
= As
1
fs
1
– 0,85fc = 76,93 1007,4
– 0,85 x 28,864 = 75.611,85 N
Ts   = As.fs + 2 x 3,14 x 7,5 x 4900 = 70.775,6 + 29.910,33= 100.085,93 N
Sehingga : Pnb
= Cc + Cs
1
– Ts = 118.592,33N + 75.611,85
– 70.775,6 =123.455,197 N
M = Cc
+
Cs
1
+
Ts
=118.592,33 +  75.611,85
+
70.775,6 150
= 3,985x 10
6
+ 4,007 x 10
6
+ 6,368 x 10
6
= 1,436 x 10
7
Nmm
Penambahan  titik  dengan  variasi  garis  netral  c  akan  membuat  diagram interaksi  menjadi  lebih  lengkap,  maka  seluruh  titik  yang  diperlukan  dalam
pembuatan diagram interaksi dapat dilihat dalam tabel berikut :
Universitas Sumatera Utara
104
Tabel 4.4 Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik Beton Terkekang Tul.Transversal  CFRP
Titik c mm
Pn N MnNmm
Keterangan
1 -
397069,46 Beton leleh
2 91.5
202664.382 15294664.05
3 75
160369.5904 15060582.57
4 62.15
123455.1977 14361714.47
balanced 5
60 116760.4127
14191151.79 6
45 63160.07947
12427253.6 7
32.3576 9704019.069
8 30
-15418.14259 8974591.132
9 15.121266
-191272.7826 Baja leleh
-300000 -200000
-100000 100000
200000 300000
400000
5000000 10000000
15000000 20000000
Pn N
Nmm
Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik Beton Terkekang Tul.Transversal  CFRP
Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik Beton
Terkekang Tul.Transversal CFRP
Grafik 4.3 Diagram Interksi Kolom Bulat Tarik Beton Terkekang Tul.Transversal dan CFRP
Universitas Sumatera Utara
105   Beton Terkekang Tulangan Transversal dan CFRP tarik dan tekan
Beton  yang  terkekang  oleh  CFRP  pada  area  tarik  dan  tekan  ditentukan sebagai berikut :
= 0,004 +
 
= 0,004 + = 0,00847
Dimana : 
ss
=
=
0,0034 = Tegangan tarik ultimate jacket dari CFRP
 = Regangan ultimate jacket dari CFRP
Perhitungan  dilakukan  dengan  menggunakan  penampang  kolom  segi empat ekivalen yang didapatkan dari transformasi kolom bulat.
Berikut adalah spesifikasi penampang yang digunakan dalam perhitungan : -  Diameter kolom  D
: 150 mm -  Luas penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Luas tul longitudinal Ast : 153,86 mm
2
Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi : -  Tebal penampang segi empat h
: 0,8 x D = 120 mm -  Lebar penampang segi empat  b
:
=
147,41 mm
Universitas Sumatera Utara
106
Dalam  penggambaran  diagram  interaksi  kolom  dibutuhkan  empat  titik acuan  yaitu  :  titik  aksial  tekan  maksimum,  titik  aksial  tarik  maksimum,  titik
balanced, dan titik lentur murni.   Titik Po aksial tekan maksimum dari beton dan CFRP, dimana Mn = 0
Untuk  diagram  interaksi  yang  memperhitungkan  kekuatan  tekan  dari CFRP,  maka  beton,  baja  tulangan,  dan  CFRP  ikut  menyumbangkan
kekuatan tekan. Po
= 0,85 x f‟c Ag - Ast + Fyt x Ast Po
= 0,85 x 28,864+4 17689 – 153,86 + 240 153,86
Po = 526.760,015 N
Pn max = 447.746,012 N
  Titik Po aksial tarik maksimum, dimana = 0 Kekuatan  tarik  beton  dapat  diabaikan  karena  kuat  tariknya  hanya  sekitar
110  dari  kuat  tekannya.  Namun,  nilai  kuat  tarik  CFRP  harus diperhitungkan  pada  kolom  terkekang  CFRP,  karena  kemampuannya
menahan tarik yang sangat tinggi.
Ts = Fyt x Ast
Ts = 240+30 x 153,86+ 240 x 157 + 2 x3,14x7,5x 0,127 x
3800 Ts
= 41.542,2 + 37680 + 22.730,46 = 101.952,66 N
Universitas Sumatera Utara
107
  Titik Balanced Mn
balanced
; Pn
balanced
Regangan  maksimum  serat  terluar  dari  beton  terkekang  tulangan transversal dan CFRP adalah 0,00847, sementara baja tulangan luar telah
mengalami  leleh  sehingga  regangannya  menjadi  0,004,  sedangkan  beton terkekang tulangan transversal dan CFRP regangan ditentukan dengan cara
sebagai berikut : Tinggi efektif d
= h – c – 0,5 x d
1
= 120 – 25 – 0,5 x 7
= 91,5 mm d‟
= 150-120 = 30 mm Dengan menggunakan persamaan segitiga didapatkan :
=
Cb = 62,15 mm
Penetuan regangan baja tarik oleh CFRP :
 =
 =
0,00847 = 0,00438
 =
Tidak ada
 =
0,004 Penentuan tegangan baja tarik oleh CFRP
= Es x 
=
1007,4 Mpa
= Es x 
=
Tidak ada
Universitas Sumatera Utara
108
= Es x 
=
920 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom
Cc = 0,85fc.b. β1c
b
= 0,85 x 28,864+4x 91,5 x 0,85 x 62,15 = 135.026,963N
Cs
1
= As
1
fs
1
– 0,85fc = 76,93 1007,4
– 0,85 x 28,864+4 = 75.350,288 N
Ts   = As.fs = 70.775,6
Sehingga : Pnb
= Cc + Cs
1
– Ts = 135.026,963+ 75.350,288
– 70.775,6 =139.601,651 N
M = Cc
+
Cs
1
+
Ts
=135.026,963 +  75.350,29
+
70.775,6 150
= 4,537 x 10
6
+ 3,993 x 10
6
+ 6,368 x 10
6
= 1,49 x 10
7
Nmm Penambahan  titik  dengan  variasi  garis  netral  c  akan  membuat  diagram
interaksi  menjadi  lebih  lengkap,  maka  seluruh  titik  yang  diperlukan  dalam pembuatan diagram interaksi dapat dilihat dalam tabel berikut :
Universitas Sumatera Utara
109
Tabel 4.5 Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik dan Tekan Beton Terkekang Tul.Transversal  CFRP
Titik c mm
Pn N MnNmm
Keterangan
1 -
447.746,012 Beton leleh
2 91.5
226598.6225 15791635.14
3 75
179940.6534 15604512.36
4 62.15
139628.271 14899829.45
balanced 5
60 132364.9507
14724669.45 6
45 74798.09247
12899785.94 7
31.10822 0.035855292
9700462.778 8
30 -7746.654592
9335564.959 9
15 -190202.957
60522.1853 10
14.94807 -191357.0664
0.631554603 Baja leleh
-300000 -200000
-100000 100000
200000 300000
400000 500000
-5000000 5000000
10000000 15000000
20000000
Pn N
Mn Nmm
Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik dan Tekan Beton Terkekang Tul.Transversal  CFRP
Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik dan Tekan
Beton Terkekang Tul.Transversal  CFRP
Grafik 4.4 Diagram Interaksi Kolom Bulat Tariktekan Beton Terkekang Tul.Transversal dan CFRP
Universitas Sumatera Utara
110   Tegangan dan Regangan Kolom Bulat Terkekang CFRP
Dari  perhitungan  sebelumnya  didapatkan  bahwa  nilai  tegangan  dan regangan adalah sebagai berikut :
Tabel 4.6 Tegangan dan Regangan Kolom Keterangan
Tegangan Mpa Regangan Mpa
F‟cc 28,864
- F‟cp
22,686 -
F‟cu 19,763
-
 ‟
cc
- 0,00847
 ‟
cp
- 0,003
 ‟
cu
- 0,00435
4.4.2  Kekangan Terhadap Kolom Berpenampang Persegi
Spesifikasi  kolom  yang  digunakan  mempunyai  dimensi  133  x  133  x  500 mm, dengan data sebagai berikut :
- Kuat Tekan f‟c
: 19,76 Mpa -  Diameter tulangan longitudinal d
1
: 7 mm -  Diameter tulangan sengkang d
t
: 5 mm -  Jumlah tulangan longitudinal
: 4 buah -  Fy tulangan longitudinal
: 240 Mpa -  Fyh tulangan sengkang
: 240 Mpa
Universitas Sumatera Utara
111
-  Luas Penampang Ag : 17689 mm
2
-  Es : 2x10
5
Mpa -  Regangan Beton Tak Terkekang
: 0,003 -  Tebal selimut  c
: 25 mm -  Jarak tulangan transversal
: 55 mm
Sedangkan spesifikasi fiber yang digunakan adalah : -  Tebal lapisan fiber tf
: 0,127 mm -  Modulus elastisitas fiber Ef
: 2,3 x 10
5
-  Regangan Fiber : 0,004
-  Kuat tarik : 4900 Mpa
-  Elongasi hingga putus : 2,1
-  Berat jenis fiber : 1,31 gcm
3
Perhitungan  kuat  tekan  pada  kolom  berpenampang  persegi  akibat kekangan dilakukan pada arah X dan Y. Karena kolom memiliki dimensi sisi yang
sama maka perhitungan arah X = Perhitungan arah Y, yaitu sebagai berikut : Ukuran yang ditinjau :
b = 133 mm
h = 133 mm
  Perhitungan kuat tekan beton akibat kekangan tulangan
Perhitungan  kuat  tekan  beton  akibat  kekangan  tulangan  f‟cc  Menurut Mander dkk, 1988 adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
112
f‟cc  = kc f‟c
k
e
=
=
∑
k
e
=
∑
√
k
e
= = 0,351
Kemudian tentukan kekangan lateral maksimum dan minimum, F
lsx
= 
sx.
k
e
.f
yh
F
lsy
= 
sy
.k
e
.f
yh
Dimana : 
sx
=
= =
0,00355
sy
=
= =
0,00355 Jadi :
F
lsx
= 0,351 x 0,00355 x 240 = 0,3 F
lsy
= 0,351 x 0,00355 x 240 = 0,3 Karena :
kc =
1 .
2
1
= 1,25 1,8
√ - 1,6
-1
= 1,25 1,905 – 0,0243 – 1
= 1,1
Universitas Sumatera Utara
113
2
= [ 1,4 - 0,6
2
– 0,8 ] √ + 1
2
= 1 Jadi :
kc = 1,1 x 1 = 1,1
Sehingga : F‟cc  = kc f‟c
= 1,1 x 19,76 = 21,736 Mpa
F‟cu  =
= = 26,188 Mpa
  Perhitungan kuat tekan beton akibat kekangan CFRP
Perhitungan kuat tekan beton akibat kekangan CFRP Menurut Retrespol
dan Ben De Vino, 1988 adalah sebagai berikut :
f‟cc  = k
ci
. k
ce
. f‟c Nilai  k
ci
merupakan  kekangan  internal  tulangan  yang  didapatkan  dari perhitungan sebelumnya, yaitu k
ci
= 1,1 k
ce
= 
1e .
2e
Kekangan internal dari tulangan dan kekangan eksternal dari CFRp dapat dirumuskan sebagai berikut :
f
iy
= f
isy
+ f
ijy
Universitas Sumatera Utara
114
f
ix
= f
isx
+ f
ijx
Dimana : f
ijx
= 
jx
. k
cj
. f
j
f
ijy
= 
jy
. k
cj
. f
j
Dengan, 
jx
= 2 = 0,00191
jy
= 2 = 0,00191
k
cj
= Dimana :
Acj =
tx.ty – ∑
– As
=  133x133 – 2 x 2296,3+4 x 1148,167 – 153,86
= 8349,872 Accj  = tx.ty
– As = 133x133
– 153,86 = 17535,14
Jadi k
cj
= = 0,476
f
ijx
= 0,00191 x 0,476 x 3800 = 3,45 f
ijy
= 0,00191 x 0,476 x 3800 = 3,45
Universitas Sumatera Utara
115
Kemudian tentukan kekangan eksternal CFRP k
ce
K
ce
= 
1e .
2e
1
= 1,25 1,8
√ - 1,6
-1
= 1,25 2,78 – 0,28 – 1
= 1,875 
2
= [ 1,4 - 0,6
2
– 0,8 ] √ + 1
= 1 Jadi :
K
ce
= 1,875
Sehingga : F‟cc  = 1,1 x 1,875 x 19,76 = 40,755Mpa
F‟cu  = = 49,1 Mpa
  Beton Tak Terkekang
Perhitungan  dilakukan  dengan  menggunakan  penampang  kolom  segi empat ekivalen yang didapatkan dari transformasi kolom bulat.
Berikut adalah spesifikasi penampang yang digunakan dalam perhitungan : -  Dimensi kolom   D
: 133 x 133 mm -  Luas penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Luas tul longitudinal Ast : 153,86 mm
2
Universitas Sumatera Utara
116
Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi : -  Tebal penampang segi empat h
: 0,8 x 133 = 106,4 mm -  Lebar penampang segi empat  b
:
=
166,25 mm Dalam  penggambaran  diagram  interaksi  kolom  dibutuhkan  empat  titik
acuan  yaitu  :  titik  aksial  tekan  maksimum,  titik  aksial  tarik  maksimum,  titik balanced, dan titik lentur murni.
  Titik Po aksial tekan maksimum, dimana Mn = 0 Untuk  diagram  interaksi  yang  memperhitungkan  kekuatan  tekan  dari
CFRP,  maka  beton,  baja  tulangan,  dan  CFRP  ikut  menyumbangkan kekuatan tekan.
Po = 0,85 x f‟c Ag - Ast + Fyt x Ast
Po = 0,85 x 19,76 17689
– 153,86 + 240 153,86 Po
= 331.446,61 N Pn max = 281729,62 N
  Titik Po aksial tarik maksimum, dimana = 0 Kekuatan  tarik  beton  dapat  diabaikan  karena  kuat  tariknya  hanya  sekitar
110 dari kuat tekannya.
Ts = Fyt x Ast
Ts = 240 x 153,86
Ts = 36.924,6 N
Universitas Sumatera Utara
117
  Titik Balanced Mn
balanced
; Pn
balanced
Regangan maksimum serat terluar dari beton tak terkekang 
beton
adalah 0,003,  sementara  baja  tulangan  luar  telah  mengalami  leleh  sehingga
regangannya  menjadi  0,002,  sedangkan  beton  tak  terkekang  tulangan transversal regangan ditentukan dengan cara sebagai berikut :
Tinggi efektif d = h
– c – 0,5 x d
1
= 106,4 – 25 – 0,5 x 7
= 77,9 mm d‟
= 133-106,4 = 26,6 mm Dengan menggunakan persamaan segitiga didapatkan :
=
Cb = 46,74 mm
Penetuan regangan baja :
 =
 =
0,003 = 0,0013
 =
Tidak ada
 =
0,002 Penentuan tegangan baja
= Es x 
=
260 Mpa
= Es x 
=
Tidak ada
= Es x 
=
400 Mpa
Universitas Sumatera Utara
118
Perhitungan gaya-gaya pada kolom Cc = 0,85fc.b.
β1c
b
= 0,85 x 19,76 x 77,9 x 0,85 x 46,74 = 51.981,76 N
Cs
1
= As
1
fs
1
– 0,85fc = 76,93 260
– 0,85 x 19,76 = 18.709,7 N
Ts   = As.fs = 30.772 N
Sehingga : Pnb
= Cc + Cs
1
– Ts = 51.981,76+ 18.709,7
– 30.772 = 39.919,443 N
M = Cc
+
Cs
1
+
Ts
=51.981,76
+
18.709,7
+
30.772 133
= 1,733 x 10
6
+ 0,864 x 10
6
+ 2,455 x 10
6
= 5,052 x 10
6
Nmm Penambahan  titik  dengan  variasi  garis  netral  c  akan  membuat  diagram
interaksi  menjadi  lebih  lengkap,  maka  seluruh  titik  yang  diperlukan  dalam pembuatan diagram interaksi dapat dilihat dalam tabel berikut :
Universitas Sumatera Utara
119
-150000 -100000
-50000 50000
100000 150000
200000 250000
300000 350000
2000000 4000000
6000000 8000000
P n
N
Mn Nmm
Diagram Interaksi Kolom Persegi Beton Tak terkekang
Diagram Interaksi
Tabel 4.7 Diagram Interaksi Kolom Persegi Beton Tak terkekang
Titik c mm
Pn N MnNmm
Keterangan
1 -
281729.62 Beton leleh
2
77.9
84968.87763 5540977.931
3
75
81134.21522 5550823.235
4
60
60359.33212 5431389.819
5
46.74
39806.86056 5047629.641
balanced 6
45
36855.99835 4973203.841
7
30
6531.53792 3987183.67
8
27.489
3734130.609 9
15
-51077.42918 1527921.151
10
11.0675
-84535.11021 Baja leleh
Grafik 4.5 Diagram Interaksi Kolom Persegi Beton Tak Terkekang
Universitas Sumatera Utara
120   Beton Terkekang Tulangan Transversal
Dari  perhitungan  sebelumnya  dapat  dilihat  bahwa  dengan  adanya kekangan transversal kuat tekan beton mengalami peningkatan sebesar 10  dari
19,763 Mpa menjadi 21,736 Mpa. Pada kolom yang mengalami kekangan akibat tulangan  transversal  regangan  beton  maksimum  pada  daerah  serat  terluar
ditentukan sebagai berikut :
= 0,004 +
 
= 0,004 + = 0,00441
Dimana : 
s
=
=
0,0134 Perhitungan  dilakukan  dengan  menggunakan  penampang  kolom  segi  empat
ekivalen yang didapatkan dari transformasi kolom bulat. Berikut adalah spesifikasi penampang yang digunakan dalam perhitungan :
-  Dimensi kolom   D : 133 x 133 mm
-  Luas penampang Ag : 17689 mm
2
-  Luas tul longitudinal Ast : 153,86 mm
2
Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi : -  Tebal penampang segi empat h
: 0,8 x D = 106,4 mm -  Lebar penampang segi empat  b
:
=
166,25 mm
Universitas Sumatera Utara
121
Dalam  penggambaran  diagram  interaksi  kolom  dibutuhkan  empat  titik acuan  yaitu  :  titik  aksial  tekan  maksimum,  titik  aksial  tarik  maksimum,  titik
balanced, dan titik lentur murni.   Titik Po aksial tekan maksimum, dimana Mn = 0
Untuk  diagram  interaksi  yang  memperhitungkan  kekuatan  tekan  dari CFRP,  maka  beton,  baja  tulangan,  dan  CFRP  ikut  menyumbangkan
kekuatan tekan. Po
= 0,85 x f‟c Ag - Ast + Fyt x Ast Po
= 0,85 x 21,736 17689 – 153,86 + 240 153,86
Po = 360.898,63 N
Pn max = 306.763,8 N
  Titik Po aksial tarik maksimum, dimana = 0 Kekuatan  tarik  beton  dapat  diabaikan  karena  kuat  tariknya  hanya  sekitar
110  dari  kuat  tekannya.  Namun,  nilai  kuat  tarik  akibat  sengkang,  ikut diperhitungkan.
Ts = Fyt x Ast
Ts = 240 x 153,86 + 240 x 157
Ts = 74.640,6 N
  Titik Balanced Mn
balanced
; Pn
balanced
Regangan  maksimum  serat  terluar  dari  beton  terkekang  tulangan transversal
beton
adalah  0,00441,  sementara  baja  tulangan  luar  telah
Universitas Sumatera Utara
122
mengalami  leleh  sehingga  regangannya  menjadi  0,002,  sedangkan  beton terkekang  tulangan  transversal  regangan  ditentukan  dengan  cara  sebagai
berikut : Tinggi efektif d
= h – c – 0,5 x d
1
= 106,4 – 25 – 0,5 x 7
= 77,9 mm d‟
= 133-106,4 = 26,6 mm Dengan menggunakan persamaan segitiga didapatkan :
=
Cb = 53,39 mm
Penetuan regangan baja :
 =
 =
0,00441 = 0,00213
 =
Tidak ada
 =
0,002 Penentuan tegangan baja
= Es x 
=
426 Mpa
= Es x 
=
Tidak ada
= Es x 
=
400 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom
Cc = 0,85fc.b. β1c
b
Universitas Sumatera Utara
123
= 0,85 x 21,736 x 77.9 x 0,85 x 53.39 = 65.315,29 N
Cs
1
= As
1
fs
1
– 0,85fc = 76,93 426
– 0,85 x 21,736 = 31.350,85 N
Ts   = As.fs = 30.772 N
Sehingga : Pnb
= Cc + Cs
1
– Ts = 65.315,29 + 31.350,85
– 30.772 = 65.894,14N
M = Cc
+
Cs
1
+
Ts
=65.315,29
+
31.350,85
+
30.772 133
= 1,992x 10
6
+ 1,448 x 10
6
+ 2,455 x 10
6
= 5,896 x 10
6
Nmm Penambahan titik dengan variasi garis netral c akan membuat diagram interaksi
menjadi  lebih  lengkap,  maka  seluruh  titik  yang  diperlukan  dalam  pembuatan diagram interaksi dapat dilihat dalam tabel berikut :
Universitas Sumatera Utara
124
-150000 -100000
-50000 50000
100000 150000
200000 250000
300000 350000
2000000 4000000
6000000 8000000
P n
N
Mn Nmm
Diagram Interaksi Kolom Persegi Beton Terkekang Tul. Transversal
Diagram Interaksi Kolom Bulat Beton Terkekang
Tul. Transversal
Tabel 4.8 Diagram Interaksi Kolom Persegi Beton Terkekang Tul. Transversal
Titik c mm
Pn N MnNmm
Keterangan
1 -
306763.8 Beton leleh
2
77.9
107789.7561 6369116.896
3
75
103346.1363 6369529.036
4
60
78979.47473 6168192.075
5
53.39
67168.82504 5955625.84
balanced 6
45
50601.99072 5547587.16
7
30
12197.45051 4229764.294
8
26.508
3738936.275 9
15
-66315.3145 824973.4876
10
13.2451
-84404.52343 Baja leleh
Grafik 4.6 Diagram Interaksi Kolom Persegi Beton Terkekang Tul.Transversal
Universitas Sumatera Utara
125   Beton Terkekang Tulangan Transversal dan CFRP tarik
Dari  perhitungan  sebelumnya  yang  diusulkan  oleh  Mander  dkk  1998 akibat  pengaruh  kekangan  CFRP  dapat  dilihat  bahwa  adanya  peningkaran  kuat
tekan  dari  19,763  Mpa  menjadi  40,755  Mpa.  Pada  kolom  yang  mengalami kekangan akibat tulangan transversal dan CFRP regangan beton maksimum pada
daerah serat terluar ditentukan sebagai berikut :
= 0,004 +
 
= 0,004 + = 0,00754
Dimana : 
ss
=
=
0,0038 = Tegangan tarik ultimate jacket dari CFRP
 = Regangan ultimate jacke dari CFRP
Perhitungan  dilakukan  dengan  menggunakan  penampang  kolom  segi empat ekivalen yang didapatkan dari transformasi kolom bulat.
Berikut adalah spesifikasi penampang yang digunakan dalam perhitungan : -  Dimensi kolom   D
: 133 x 133 mm -  Luas penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Luas tul longitudinal Ast : 153,86 mm
2
Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi : -  Tebal penampang segi empat h
: 0,8 x D = 106,4 mm
Universitas Sumatera Utara
126
-  Lebar penampang segi empat  b :
=
166,25 mm Dalam  penggambaran  diagram  interaksi  kolom  dibutuhkan  empat  titik
acuan  yaitu  :  titik  aksial  tekan  maksimum,  titik  aksial  tarik  maksimum,  titik balanced, dan titik lentur murni.
  Titik Po aksial tekan maksimum, dimana Mn = 0 Untuk  diagram  interaksi  yang  memperhitungkan  kekuatan  tekan  dari
CFRP,  maka  beton,  baja  tulangan,  dan  CFRP  ikut  menyumbangkan kekuatan tekan.
Po = 0,85 x f‟c Ag - Ast + Fyt x Ast
Po = 0,85 x 40,755 17689
– 153,86 + 240 153,86 Po
= 644.374,33 N Pn max = 547.718,18 N
  Titik Po aksial tarik maksimum, dimana = 0 Kekuatan  tarik  beton  dapat  diabaikan  karena  kuat  tariknya  hanya  sekitar
110  dari  kuat  tekannya.  Namun,  nilai  kuat  tarik  CFRP  harus diperhitungkan  pada  kolom  terkekang  CFRP,  karena  kemampuannya
menahan tarik yang sangat tinggi.
Ts = Fyt x Ast
Ts = 240 x 153,86 + 240 x 157 + 2 x3,14x7,5x 0,127 x 3800
Ts = 36.924,6 N + 37680 + 22.730,46 = 97.335,06
Universitas Sumatera Utara
127
  Titik Balanced Mn
balanced
; Pn
balanced
Regangan  maksimum  serat  terluar  dari  beton  terkekang  tulangan transversal dan CFRP adalah 0,00754, sementara baja tulangan luar telah
mengalami  leleh  sehingga  regangannya  menjadi  0,004,  sedangkan  beton terkekang tulangan transversal dan CFRP regangan ditentukan dengan cara
sebagai berikut : Tinggi efektif d
= h – c – 0,5 x d
1
= 106,4 – 25 – 0,5 x 7
= 77,9 mm d‟
= 133-106,4 = 26,6 mm Dengan menggunakan persamaan segitiga didapatkan :
=
Cb = 50,9 mm
Penetuan regangan baja tarik oleh CFRP :
 =
 =
0,00754 = 0,0036
 =
Tidak ada
 =
0,004 Penentuan tegangan baja tarik oleh CFRP
= Es x 
=
828 Mpa
= Es x 
=
Tidak ada
Universitas Sumatera Utara
128
= Es x 
=
920 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom
Cc = 0,85fc.b. β1c
b
= 0,85 x 40,755x 77,9 x 0,85 x 50,9 = 116.754,6 N
Cs
1
= As
1
fs
1
– 0,85fc = 76,93 828
– 0,85 x 40,755 = 61.026,8 N
Ts   = As.fs = 70.775,6
Sehingga : Pnb
= Cc + Cs
1
– Ts = 116.754,6 N + 61.026,8
– 70.775,6 =107.006 N
M = Cc
+
Cs
1
+
Ts
=116.754,6 +61.026,8
+
70.775,6 133
= 3,686x 10
6
+ 2,82 x 10
6
+ 6,368 x 10
6
= 1,215 x 10
7
Nmm Penambahan  titik  dengan  variasi  garis  netral  c  akan  membuat  diagram
interaksi  menjadi  lebih  lengkap,  maka  seluruh  titik  yang  diperlukan  dalam pembuatan diagram interaksi dapat dilihat dalam tabel berikut :
Universitas Sumatera Utara
129
-300000 -200000
-100000 100000
200000 300000
400000 500000
600000
5000000 10000000
15000000
P n
N
Mn Nmm
Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik Beton Terkekang Tul.Transversal  CFRP
Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik
Beton Terkekang Tul.Transversal
CFRP
Tabel 4.9 Diagram Interaksi Kolom Persegi Tarik Beton Terkekang Tul.Transversal  CFRP
Titik c mm
Pn N MnNmm
Keterangan
1 -
547718.18 Beton leleh
2 77.9
193103.3879 13174023.67
3 75
184689.8854 13171021.2
4 60
138453.6354 12768161.7
5 50.9
107005.7899 12152981.46
balanced 6
45 84331.2535
11562272.99 7
30 10493.54181
9006846.132 8
28.3762 8588367.752
9 15
-142205.489 2369336.416
10 12.547907
-194062.9874 Baja leleh
Grafik 4.7 Diagram Interksi Kolom Persegi Tarik Beton Terkekang Tul.Transversal dan CFRP
Universitas Sumatera Utara
130   Beton Terkekang Tulangan Transversal dan CFRP tarik dan tekan
Dari  perhitungan  sebelumnya  yang  diusulkan  oleh  Mander  dkk  1998 akibat  pengaruh  kekangan  CFRP  dapat  dilihat  bahwa  adanya  peningkaran  kuat
tekan  dari  19,763  Mpa  menjadi  40,755  Mpa.  Pada  kolom  yang  mengalami kekangan akibat tulangan transversal dan CFRP regangan beton maksimum pada
daerah serat terluar ditentukan sebagai berikut :
= 0,004 +
 
= 0,004 + = 0,00754
Dimana : 
ss
=
=
0,0038 = Tegangan tarik ultimate jacket dari CFRP
 = Regangan ultimate jacke dari CFRP
Perhitungan  dilakukan  dengan  menggunakan  penampang  kolom  segi empat ekivalen yang didapatkan dari transformasi kolom bulat.
Berikut adalah spesifikasi penampang yang digunakan dalam perhitungan : -  Dimensi kolom   D
: 133 x 133 mm -  Luas penampang Ag
: 17689 mm
2
-  Luas tul longitudinal Ast : 153,86 mm
2
Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi : -  Tebal penampang segi empat h
: 0,8 x D = 106,4 mm
Universitas Sumatera Utara
131
-  Lebar penampang segi empat  b :
=
166,25 mm Dalam  penggambaran  diagram  interaksi  kolom  dibutuhkan  empat  titik
acuan  yaitu  :  titik  aksial  tekan  maksimum,  titik  aksial  tarik  maksimum,  titik balanced, dan titik lentur murni.
  Titik Po aksial tekan maksimum, dimana Mn = 0 Untuk  diagram  interaksi  yang  memperhitungkan  kekuatan  tekan  dari
CFRP,  maka  beton,  baja  tulangan,  dan  CFRP  ikut  menyumbangkan kekuatan tekan.
Po = 0,85 x f‟c Ag - Ast + Fyt x Ast
Po = 0,85 x 40,755 + 4 17689
– 153,86 + 240 153,86 Po
= 703.993,81 N Pn max = 598.394,74 N
  Titik Po aksial tarik maksimum, dimana = 0 Kekuatan  tarik  beton  dapat  diabaikan  karena  kuat  tariknya  hanya  sekitar
110  dari  kuat  tekannya.  Namun,  nilai  kuat  tarik  CFRP  harus diperhitungkan  pada  kolom  terkekang  CFRP,  karena  kemampuannya
menahan tarik yang sangat tinggi.
Ts = Fyt x Ast
Ts = 240+30 x 153,86+ 240 x 157 + 2 x3,14x7,5x 0,127 x
3800 Ts
= 41.542,2 + 37680 + 22.730,46 = 101.952,66 N
Universitas Sumatera Utara
132
  Titik Balanced Mn
balanced
; Pn
balanced
Regangan  maksimum  serat  terluar  dari  beton  terkekang  tulangan transversal dan CFRP adalah 0,00754, sementara baja tulangan luar telah
mengalami  leleh  sehingga  regangannya  menjadi  0,004,  sedangkan  beton terkekang tulangan transversal dan CFRP regangan ditentukan dengan cara
sebagai berikut : Tinggi efektif d
= h – c – 0,5 x d
1
= 106,4 – 25 – 0,5 x 7
= 77,9 mm d‟
= 133-106,4 = 26,6 mm Dengan menggunakan persamaan segitiga didapatkan :
=
Cb = 50,9 mm
Penetuan regangan baja tarik oleh CFRP :
 =
 =
0,00754 = 0,0036
 =
Tidak ada
 =
0,004 Penentuan tegangan baja tarik oleh CFRP
= Es x 
=
828 Mpa
= Es x 
=
Tidak ada
Universitas Sumatera Utara
133
= Es x 
=
920 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom
Cc = 0,85fc.b. β1c
b
= 0,85 x 44,755x 77,9 x 0,85 x 50,9 = 128.213,1 N
Cs
1
= As
1
fs
1
– 0,85fc = 76,93 828
– 0,85 x 44,755 = 60.771,49 N
Ts   = As.fs = 70.775,6
Sehingga : Pnb
= Cc + Cs
1
– Ts = 128.213,1N + 60.771,49
– 70.775,6 =118.209 N
M = Cc
+
Cs
1
+
Ts
=128.213,1 +60.771,49
+
70.775,6 133
= 4,047x 10
6
+ 2,807 x 10
6
+ 6,368 x 10
6
= 1,322 x 10
7
Nmm Penambahan  titik  dengan  variasi  garis  netral  c  akan  membuat  diagram
interaksi  menjadi  lebih  lengkap,  maka  seluruh  titik  yang  diperlukan  dalam pembuatan diagram interaksi dapat dilihat dalam tabel berikut :
Universitas Sumatera Utara
134
-300000 -200000
-100000 100000
200000 300000
400000 500000
600000 700000
10000000 20000000
P n
N
Mn Nmm
Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik dan Tekan Beton Terkekang Tul.Transversal  CFRP
Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik dan Tekan
Beton Terkekang Tul.Transversal
CFRP
Tabel 4.10 Diagram Interaksi Kolom Persegi Tarik dan Tekan Beton Terkekang Tul.Transversal  CFRP
Titik c mm
Pn N MnNmm
Keterangan
1 -
598394.74 Beton leleh
2 77.9
210379.5308 13514315.85
3 75
201313.1484 13519005.93
4 60
151699.9334 13130245.26
5 50.9
118203.3958 12502634.57
balanced 6
45 94200.5865
11895399.07 7
30 16985.90981
9267958.436 8
27.509 8592631.586
9 15
-139090.086 2515378.638
10 12.44152
-194185.9653 Baja leleh
Grafik 4.8 Diagram Interaksi Kolom Bulat Tariktekan Beton Terkekang Tul.Transversal dan CFRP
Universitas Sumatera Utara
135   Tegangan dan Regangan Kolom Persegi Terkekang CFRP
Dari  perhitungan  sebelumnya  didapatkan  bahwa  nilai  tegangan  dan regangan adalah sebagai berikut :
Tabel 4.11 Tegangan  Regangan Kolom Persegi Keterangan
Tegangan Mpa Regangan Mpa
F‟cc 64,15
- F‟cp
53,246 -
F‟cu 19,763
-
 ‟
cc
- 0,00335
 ‟
cp
- 0,00191
 ‟
cu
- 0,003
4.5  Faktor Tekuk Buckling pada Kolom 4.5.1  Tekuk pada Kolom Pendek Berpenampang Persegi
Kolom  yang  digunakan  mempunyai  dimensi  penampang  133  x  133  mm dengan panjang 500 mm.
I =
= = 26,075 x 10
6
mm
4
r =
√
Universitas Sumatera Utara
136
= √
= 38,4 mm Jadi, rasio kelangsingan kolom menjadi
= = 13,02
Karena kedua tumpuan yang digunakan adalah sendi-sendi maka, k = 1 Dengan demikian,
= = 13,02
13,02  22
Maka, kolom tersebut termasuk kedalam kolom pendek kolom yang tidak diberi bresing.
4.5.2  Tekuk pada Kolom Pendek Berpenampang Bulat
Kolom  yang  digunakan  memiliki  diameter  penampang  150  mm  dengan panjang 500 mm.
I =
= = 24,84 x 10
6
mm
4
r =
√ =
√ = 37,5 mm
Universitas Sumatera Utara
137
Jadi, rasio kelangsingan kolom menjadi =
= 13,3 Karena kedua tumpuan yang digunakan adalah sendi-sendi maka, k = 1
Dengan demikian, =
= 13,3 13,3
 22.........OK Maka, kolom tersebut termasuk kedalam kolom pendek tidak diberi bresing
4.6    Perbandingan  Beban  Aksial  Ultimit  Hasil  Perhitungan  dan  Hasil Percobaan
Dari hasil perhitugan didapat :
Tabel 4.12 Perbandingan Beban Aksial Ultimate Kolom Bulat dan Persegi Hasil Perhitungan
No
Jenis Sampel Beban aksial ultimit
ton
Tanpa Tulangan Dengan
Tulangan Dengan Tulangan
CFRP
1 Kolom Circular
D =15cm,t =50cm 19,574
21,21 37,878
2 Kolom Rectangular
D=13,3x13,3cm, t=50cm 19,574
21,21 37,878
Universitas Sumatera Utara
138
Dari hasil percobaan laboratorium didapat : Tabel 4.13 Perbandingan Beban Aksial Ultimate Kolom Bulat dan Persegi
Hasil Percobaan
No
Jenis Sampel Beban aksial ultimit
ton
Tanpa Tulangan
Dengan Tulangan
Dengan Tulangan CFRP
1 Kolom Circular KC1
D =15cm,t =50cm 19
26 45
2 Kolom Circular KC2
D =15cm,t =50cm 21,5
24,5 42,5
KC rata-rata
20,25 25,25
43,75
3 Kolom Rectangular KR1
D=13,3x13,3cm, t=50cm 17,5
21 36,5
4 Kolom Rectangular KR2
D=13,3x13,3cm, t=50cm 16
23,5 38
KR rata-rata
16,75 22,25
37,25
Universitas Sumatera Utara
139
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1  Kesimpulan
Dari  pengujian  yang  dilakukan  terhadap  uji  beban  aksial  ultimate  dan  kekangan pada kolom oleh CFRP  selama mengerjakan Tugas Akhir ini, dapat disimpulkan
sebagai berikut : 1.  Penggunaan CFRP sebagai perkuatan pada kolom memiliki keunggulan
baik dari segi pemasangan maupun penerapannya dilapangan. 2.  Pada perkuatan kolom menggunakan CFRP peningkatan kuat tekan kolom
pada kolom bulat sebesar 46,05  dari 19,763 Mpa menjadi 28,864 Mpa sementara pada kolom persegi kuat tekan kolom meningkat secara
signifikan yaitu sebesar 106  dari 19,763 Mpa menjadi 40,775 Mpa. 3.  Dari hasil analisis perhitungan diperoleh peningkatan kapasitas beban
aksial ultimate pada kolom bulat dan persegi  meningkat sebesar 8,4 dari 19,574 Ton menjadi 21,21 Ton, sementara dengan perkuatan CFRP
meningkat sebesar 78  dari 21,21 Ton menjadi 37,878 Ton. 4.  Dari hasil eksperimen diperoleh peningkatan kapasitas beban aksial
ultimate pada kolom bulat adalah sebesar 24,7  dari 20,25 Ton menjadi 25,25 Ton. Sedangkan kapasitas beban aksial ultimate dengan perkuatan
CFRP meningkat sebesar 73,26  dari 25,25 Ton menjadi 43,75 Ton.
Universitas Sumatera Utara