Analisis Perbandingan Kolom Beton Bertulang Berbentuk Bulat Dan Persegi Menggunakan Carbon Fiber Wrap Terhadap Variasi Pembebanan Aksial (Eksperimen)

(1)

xix

DAFTAR PUSTAKA

Dipohusodo, Istimawan. (1994). Struktur Beton Bertulang. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Anonim. 2002. SK SNI 03 – xxxx – 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Jakarta. Standar Nasional Indonesia.

McCormac,Jack C. 2004. Desain Beton Bertulang Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Nasution, Amrinsyah. 2009. Analisis dan Desain Struktur Beton Bertulan. Bandung: Penerbit ITB.

Laboratorium Beton, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. (2009). Panduan Praktikum Bahan Rekayasa. Medan.

Balaguru, Perumalsamy.;Antonio Nanni.;James Giancaspro. 2009. FRP Composites for Reinforced Concrete Structures. New York and London: Taylor & Francis Group.

Sianipar, Marolop Tua. 2009. Analisis Kolom Beton Bertulang yang Diperkuat CFRP. Fakultas Teknik. Universitas Sumatera Utara. Medan.

Nurjaman, Ahmad.; Faisal Kasanofa. 2007. Analisis Perkuatan Kolom Beton Bertulang dengan Menggunakan FRP. Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan. Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Swamy, R.N. (1984). Concrete Technology and Design Volume 2 New Reinforced Concretes. Surrey University Press, London.

Ching C. C.; Issam E.; Hans G. Strength of Rectangular Concrete Columns Reinforced with Fiber-Reinforced Polymer Bars.ACI Structural Journal/May-June 2006. Elie H.; Khaled S. Stress-Strain Model for Fiber-Reinforced Polymer Jacketed Concrete

Columns.ACI Structural Journal/September-October 2006.

Chung S. L.; Gilbert A.; Donald J. Philippi. Analytical Model for Fiber Reinforced Polymer Jacketed Square Concrete Columns in Axial Compression. ACI Structural Journal/March-April 2010.

ACI Committee 440. 2002. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures (ACI 440.2R-02). American Concrete Institute. Farmington Hills. Mich. 45 hal.

(2)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Umum

Penelitian ini merupakan percobaan laboratorium dengan tujuan untuk mendapatkan seuatu hasil kekuatan aksial maksimum dari kolom beton bertulang.

Pada percobaan ini dilakukan pengujian kolom beton bertulang dengan memberikan beban sentris terhadap sumbu kolom. Pembebanan dilakukan secara bertahap dengan interval tertentu, setelah itu dilakukan pencatatan terhadap kapasitas tekan kolom tersebut.

Benda uji yang direncanakan dianggap dapat mewakili keseluruhan sampel. Dalam percobaan ini dibuat benda uji berupa 6 buah kolom beton bertulang berpenampang bulat dan 6 buah kolom beton bertulang berpenampang persegi. Dimana spesifikasi nya sebagai berikut :

Tabel 3.1 Variasi perlakuan Benda Uji Variasi Perlakuan

Benda Uji

Kolom Beton Bertulang

Berpenampang Bulat

Kolom Beton Bertulang

Berpenampang Persegi

Tanpa Tulangan 2 buah 2 buah

Dengan Tulangan Longitudinal dan Sengkang

2 buah 2 buah

Dengan Tulangan Longitudinal, Sengkang dan CFRP

(3)

50 Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di :

1. Laboratorium Beton Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara meliputi :

a. Pemeriksaan Bahan Material pengujian

b. Pengerjaan pengecoran kolom pendek berbentuk bulat dan persegi c. Pembuatan banda uji kolom pendek berbentuk bulat dan persegi d. Perawatan benda uji sampai umur 28 hari

2. Laboratorium Bahan Rekayasa Strata 2 (S2) Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara

a. Pengujian kuat tekan dengan menggunakan mesin Hydraulic Jack b. Pencatatan data hasil pengujian

(4)

(5)

52 3.2 Perhitungan Benda Uji Kolom Beton Bertulang

3.2.1 Kolom Beton Bertulang Berpenampang Persegi

C1 = 0,85 f’ ( h-Ast)

C1 = 0,85 f’ (Ag-Ast)

C2 = fy.A1

C3 = fy.A2

P0 = C1+C2+C3

Direncanakan suatu kolom beton bertulang berpenampang persegi dengan data sebagai berikut :

b = 13,3 cm

h = 13,3 cm

t = 50 cm

’

(6)

53 selimut beton = 2,5 cm

mutu beton K-225 (f‟c = 19,76 MPa)

mutu tulangan baja BJTP 24 (fy = 240 MPa) q = 0,133 m x 0,133 m x 24 KN/m3 = 0,42 KN/m

Pada perencanaan awal telah ditentukan bahwa kolom bertulang mempunyai dimensi : b = 13,3 cm

h = 13,3 cm

Ag = 13,3 cm x 13,3 cm = 176,89 cm2

Ag = 0,017689 m2

 Pemilihan Tulangan Longitudinal Penentuan nilai Pu

Pu = 1,4 D + 1,6 L D = Ag x t x 2400 KN/m3

= 0,017689 m2 x 0,5 m x 2400 KN/m3 = 21,2 KN

Pu = 1,4 (21,2) + 1.6 (100) Pu = 190 KN

Pu = Ø 0,8 {0,85f‟c(Ag – Ast) + Fy Ast }

Berdasarkan ACI pasal 10.3.5,sehubungan dangan perilaku beban normal, lentur, dll, kekuatan elemen beton yang digunakan pada perencanaan (kuat rencana) adalah hasil kekuatan nominal dengan suatu faktor reduksi Ø. Untuk

(7)

54 kolom pendek beton bertulang dengan pengikat sengkang digunakan faktor reduksi Ø = 0,65

Jadi,

Pu = (0,65) (0,8) {0,85 x 19760(0,017689 – 4Ast) + Fy (4Ast) } 190 = (0,52) {(297,1 – 67184 Ast) + 960000 Ast}

190 = (0,52) {(297,1 + 892816 Ast} 190 = 166,376 + 499976,96 Ast

Ast = 4,725 x 10-5 s = 0,00687 m

s = 7 mm

 Rasio Tulangan Longitudinal 

Ast = 49 mm2 Ag = 17689 mm2



g = 0,011

g = 1,1 %

Syarat : 0,01 < g < 0,08

(8)

(9)

C1 = 0,85 f’ ( h-Ast)

C1 = 0,85 f’ (Ag-Ast)

C2 = fy.A1

C3 = fy.A2

P0 = C1+C2+C3

Direncanakan suatu kolom beton bertulang berpenampang bulat dengan data sebagai berikut :

d = 15 cm

t = 50 cm

selimut beton = 2,5 cm

mutu beton K-225 (f‟c = 19,76 MPa)

mutu tulangan baja BJTP 24 (fy = 240 MPa) q = 0,133 m x 0,133 m x 24 KN/m3 = 0,42 KN/m

Pada perencanaan awal telah ditentukan bahwa kolom bertulang mempunyai dimensi : d = 15 cm

t = 50 cm

Ag = = =176,89 cm2

Ag = 0,017689 m2

 Pemilihan Tulangan Longitudinal Penentuan nilai Pu

Pu = 1,4 D + 1,6 L

(10)

57 D = Ag x t x 2400 KN/m3

= 0,017689 m2 x 0,5 m x 2400 KN/m3 = 21,2 KN

Pu = 1,4 (21,2) + 1.6 (100) Pu = 190 KN

Pu = Ø 0,8 {0,85f‟c(Ag – Ast) + Fy Ast }

Untuk kolom pendek beton bertulang dengan pengikat sengkang digunakan faktor reduksi Ø = 0,65

Jadi,

Pu = (0,65) (0,8) {0,85 x 19760(0,017689 – 4Ast) + Fy (4Ast) } 190 = (0,52) {(297,1 – 67184 Ast) + 960000 Ast}

190 = (0,52) {(297,1 + 892816 Ast} 190 = 166,376 + 499976,96 Ast

Ast = 4,725 x 10-5 s = 0,00687 m

s = 7 mm

 Rasio Tulangan Longitudinal 

Ast = 49 mm2 Ag = 17689 mm2



(11)

58 g = 0,011

g = 1,1 %

Syarat : 0,01 < g < 0,08 Jadi,

0,01 < 0,011 < 0,08 ... OK!!!

 Desain sengkang

Direncanakan sengkang dengan d = 5,2 mm

Jarak sengkang tidak boleh lebih dari :

 16 x diameter tulangan memanjang = 16 x 7 = 112 mm

 48 x diameter sengkang = 48 x 5,2 = 250 mm

 Karena aplikasi kolom yang digunakan adalah kolom pendek maka diambil jarak sengkang =

Jadi, diambil jarak sengkang = 55 mm

3.3 Alat Uji yang Digunakan

Alat yang digunakan dalam pengujian tekan beton bertulang ini adalah hydraulic jack dan dial gauge dengan kapasitas tekan 200 ton. Pengujian dilakukan di laboratorium struktur.

(12)

(13)

(14)

61 3.6 Pembuatan Benda Uji

Adapun prosedur yang diperlukan dalam pembuatan benda uji dibagi menjadi empat tahapan, yaitu :

1. Perencanaan campuran beton

2. Persiapan alat dan bahan pembuatan benda uji 3. Pengecoran

4. Perwatan

3.6.1 Perencanaan Campuran Beton

3.6.1.1 Perencanaan Campuran Benda Uji Silinder

Dalam percobaam ini direncanakan mutu beton K-225, sehingga perencanaan campuran (Mix Design) benda uji silinder adalah sebagai berikut : Volume untuk 1 (satu) buah silinder beton, dengan diameter (d) = 15 cm dan tinggi (h) = 30 cm:

Volume 1 buah silinder beton =

= = 5303,571 cm3 = 0,0053036 m3

Secara umum dalam proses pengecoran beton akan terjadi hilangnya beton, sehingga dilakukan penambahan agregat dengan tidak mengubah perbandingan agregat yang sering disebut dengan Safety Factor (SF) = 1,3.

(15)

62 3.6.1.2 Perencanaan Campuran Benda Uji Kolom Beton Bertulang

1. Benda Uji Kolom Beton Bertulang Berpenampang Persegi

Direncanakan kolom beton bertulang berpenampang persegi dengan dimensi sebagai berikut:

b = 13,3 cm

h = 13,3 cm

t = 50 cm

selimut beton = 2,5 cm

Volume 1 kolom = 13,3 x 13,3 x 50

= 8845 cm3 = 0,008845 m3

Volume 1 tulangan longitudinal = (¼ x 3,14 x 0,72) x (50 – (2x2,5))

= 17,31 cm3 Volume 4 tulangan longitudinal = 4 x 17,31

= 69,24 cm3

Volume 1 tulangan sengkang = ((¼ x 3,14 x 0,52) x ((13,3-5) x 4)

= 6,515 cm3 Volume 8 tulangan sengkang = 8 x 6,515

= 52,12 cm3

(16)

63 Volume adukan beton = Volume brutto kolom – (volume tulangan

longitudinal + Volume tulangan tengkang) = 8845 – (69,24 + 52,12)

= 8723,65 cm3 = 0,00872365 m3

Pada umumnya dalam pengerjaan beton (pengecoran) akan terjadi hilangnya beton, sehingga dilakukan penambahan agregat dengan tidak mengubah perbandingan agregat yang sering disebut dengan Safety Factor (SF) = 1,3.

Maka, Volume adukan beton = 0,00872365 x 1,3 = 0,01134 m3

2. Benda Uji Kolom Beton Bertulang Berpenampang Bulat

Direncanakan kolom beton bertulang berpenampang bulat dengan dimensi sebagai berikut:

d = 15 cm

t = 50 cm

selimut beton = 2,5 cm

Volume 1 kolom = ( 1/4 x 3,14 x 152 ) x 50 = 8845 cm3

Beton Normal Semen (Kg) Pasir (Kg) Kerikil (Kg) Air (Kg)

25,12 50,25 75,36 12,56

(17)

64 = 0,008845 m3

Volume 1 tulangan longitudinal = (¼ x 3,14 x 0,72) x (50 – (2x2,5))

= 17,31 cm3 Volume 4 tulangan longitudinal = 4 x 17,31 = 69,24 cm3

Volume 1 tulangan sengkang = ((¼ x 3,14 x 0,52) x ((13,3-5) x 4) = 6,515 cm3

Volume 8 tulangan sengkang = 8 x 6,515 = 52,12 cm3

Volume adukan beton = Volume brutto kolom – (volume tulangan longitudinal + Volume tulangan tengkang) = 8845 – (69,24 + 52,12)

= 8723,65 cm3 = 0,00872365 m3

Maka, Volume adukan beton = 0,00872365 x 1,3 = 0,01134 m3

(18)

(19)

(20)

67 2. Hidupkan mesin pengaduk / molen sesuai dengan tenaga

penggeraknya.

3. Masukkan air secukupnya untuk membasahi permukaan dalam mesin pengaduk / molen.

4. Masukkan pasir ke dalam mesin pengaduk / molen. 5. Masukkan semen ke dalam mesin pengaduk / molen. 6. Tambahkan sedikit air dengan tujuan mempermudah proses

pencampuran pasir dan semen.

7. Masukkan kerikil ke dalam mesin pengaduk / molen.

8. Masukkan sisa air yang telah dipersiakan ke dalam mesin pengaduk / molen.

9. Biarkan seluruh bahan tercampur selama 5 menit.

10.Tuangkan adukan secukupnya ke dalam alat uji slump untuk memeriksa nilai slump campuran beton.

11.Setelah hasil uji slump telah memenuhi nilai yang telah ditentukan sebelumnya, maka adukan dituang ke dalam cetakan silinder dan kolom secara bertahap. Agar adukan bisa terisi secara penuh ke dalam cetakan silinder dan kolom gunakan alat perojok atau

(21)

(22)

69 Cara a), b), c) dilakukan terhadap benda uji silinder / kubus, sedangkan cara d), e), f) dilakukan untuk perawatan beton di lapangan kerja / proyek. Dan dalam penelitian ini, cara c) dilakukan untuk perawatan benda uji silinder yang dilakukan selama 28 hari dan cara f) dilakukan untuk perawatan benda uji balok yang dilakukan selama 28 hari.

2. Perawatan Dipercepat (Acceleration Curing)

Perawatan ini bertujuan untuk menghasilkan beton yang memiliki kuat tekan yang sesuai rencana dengan waktu perawatan yang relatif lebih cepat daripada perawatan normal. Perawatan ini dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:

a) Beton ditutup dengan lembaran isolasi (poly urethere sheet) b) Beton disimpan dalam air panas bersuhu 55oC

c) Beton bertulang diber aliran listrik (electrical curing) d) Perawatan dengan uap (steam curing)

3.6.5 Pekerjaan dan Pemasangan CFRP pada Kolom Beton Bertulang

Sebelum dilakukan pemasangan material Carbon Fiber Wrap ini perlu dikoreksi terlebih dahulu. Selain karena perlu dilakukannya koreksi terhadap material komposit tersebut, juga perlu dilakukan peninjauan terhadap kebutuhan pada waktu pemasangan seperti perlengkapan yang akan digunakan pada saat proses pemasangan agar faktor keselamatan dan kenyamanan dapat terjamin. Selain itu, kita juga harus mengetahui produk carbon wrap yang dihasilkan oleh pabrik agar pemasangannya pada kolom dapat dilakukan secara ekonomis, efektif,

(23)

70 dan efesien yang sesuai dengan standar. Adapun karaktertistik bahan yang digunakan :

 Karakteristik Campuran bahan Perekat Epoxy Resin untuk melekatkan Sika

Wrap ( Sikadur 330 ). 1. Warna : Abu – abu muda 2. Pot Life : 30 menit (35° C) 3. Konsistensi : Pasta

4. Berat Jenis : 1,31 kg/lt

 Karakteristik bahan perekat epoxy resin yang telah mengeras untuk melekatkan Sika Wrap ( Sikadur 330 ).

9. Kuat tekan

1 hari ~ 80 Mpa 28 hari ~ 100 Mpa 9. Kuat Tarik

28 hari ~ 30 Mpa

9. Kuat Lekat (Pull Off Test) 28 hari

Beton terhadap beton ~ 4 Mpa ( beton hancur ) 9. Modulus Elastisitas Lentur ~ 3800 Mpa.

 Karakteristik Sika Wrap ( Sika Wrap – 231 C ) 1. Warna : Hitam

2. Bahan Dasar : Serat karbon dengan matrik epoxy 3. Arah Serat : Unidirectional

(24)

71 4. Lebar : 500 mm

5. Tebal : 0,127 mm

6. Berat per luas : 230 g/m2 ± 12 g/ m2 7. Kuat Tarik : 4900 Mpa

8. Elongasi hingga putus : 2,1 % 9. Modulus Elastisitas : 230.000 Mpa

Gambar 3.8 Bahan CFRP yang Digunakan

3.6.5.1 Pekerjaan Pada CFRP

Semua peralatan yang digunakan dalam pemasangan CFRP serta material harus dijaga kebersihan dan perawatannya sehingga hasil yang diharapkan sesuai dengan yang direncanakan.

Pengerjaan dan pengaplikasian untuk menggabungkan bahan CRFP ini harus sesuai dengan instruksi pabrik. Jumlah material pencampuranhanya sekali

(25)

(26)

(27)

(28)

75 3.6.6 Pengujian Benda Uji

3.6.6.1 Pengujian Kuat Tekan Silinder

1.Benda Uji dikeluarkan dari bak perendam dan diletakkan di tempat kering kemudian didiamkan selama 1 hari agar benda uji telah benar-benar kering saat diuji.

2.Timbang berat benda uji

3.Benda uji diletakkan secara sentries atau tepat di tengah-tengah alat penekan Compression Machine.

4.Mesin tekan dijalankan dengan penambahan beban secara konstan melalui tuas pompa.

5.Lakukan pembebanan sampai jarum penunjuk skala beban tidak naik lagi dan catatlah angka yang ditunjukkan jarum penunjuk. Dari data hasil pemeriksaan kekuatan tekan, benda uji harus memenuhi:

SD =√∑

Kekuatan tekan karakterisitik beton dengan 5% kemungkinan terjadi adanya kekuatan yang tidak memenuhi syarat, ditentukan dengan rumus:

F‟c = Xrt – 1,64 SD

dimana : SD = Standard Deviasi

Xi = Kekuatan tekan beton dari masing-masing benda uji Xrt = Kekuatan tekan beton rata-rata

(29)

(30)

(31)

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.

(32)

79 Tabel 4.1 Pengujian Kuat Tekan Beton

Nama Silinder Uji Tekan (kN) F'c (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 N/mm2 30,545 N/mm2  Beton Normal 2

F‟c 2 = 25,585082 N/mm2 25,585 N/mm2  Beton Normal 3

F‟c 3 = 22,713287 N/mm2 22,713 N/mm2 F‟c rata-rata = 14,475333 N/mm2 26,281 N/mm2

Standard Deviasi

Sd = √

(33)

80 Maka,

F‟c = f‟c rata-rata – 1,645 Sd

= 26,281 – 1,645(3,962) = 19,763 N/mm2 = 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 mm2 - Luas tulangan longitudinal : -

Beban aksial yang bekerja pada kolom dapat ditentukan sebagai berikut :

(34)

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‟c(Ag – Ast) + Fy Ast }

= (0,7) {0,8(19,76)(17689 – 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 mm2 - 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‟c(Ag – Ast) + Fy Ast }

= (0,7) {0,8(19,76)(17689 – 0) + Fy (0) } = (0,56) {349534,64}

(35)

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 mm2

- Es : 2x105 Mpa

- Tebal selimut : 25 mm

Beban aksial yang bekerja pada kolom dapat ditentukan sebagai berikut : Pn = 0,8 {0,85f‟c(Ag – Ast) + Fy Ast }

= 0,8 {0,85(19,76)(17689 – 153,86) + (240) (153,86) }

(36)

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

- Es : 2x105 Mpa

(37)

84 Beban aksial yang bekerja pada kolom dapat ditentukan sebagai berikut :

Pu = 0,8 {0,85f‟c(Ag – Ast) + Fy Ast }

= 0,8 {0,85(19,76)(17689 – 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

(38)

85 - Luas Penampang (Ast) : 153,86 mm2

- Luas Penampang (Ag) : 17689 mm2

- Es : 2,3x105 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 : fcp =

 

= = 1,564 Mpa

Jadi kuat tekan kekangan beton :

F‟cc = f‟c

[

2,25 √

-

(39)

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 mm2 - Luas Penampang (Ag) : 17689 mm2

(40)

- Es : 2,3x105 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 : fcp =

 

= = 1,564 Mpa

Jadi kuat tekan kekangan beton :

F‟cc = f‟c

[

2,25 √

-

1,25

]

= 19,76

[

2,25

√

–

(41)

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

- Es : 2x105 Mpa

(42)

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 105

- 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 mm2

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 √

-

1,25

]

(43)

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 mm2 - Luas tul longitudinal (Ast) : 153,86 mm2 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.

(44)

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 1/10 dari kuat tekannya.

Ts = Fyt x Ast Ts = 240 x 153,86 Ts = 36.924,6 N

 Titik Balanced (Mnbalanced ; Pnbalanced)

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 d1)

= 120 – 25 – (0,5 x 7) = 91,5 mm

d‟ = 150-120 = 30 mm Dengan menggunakan persamaan segitiga didapatkan :

(45)

=

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.β1cb

= 0,85 x 19,76 x 91,5 x 0,85 x 54,9 = 71.716,36 N

Cs1 = As1 (fs1– 0,85fc)

= 76,93 (280 – 0,85 x 19,76) = 20.248,283 N

Ts = As.fs = 30.772 N Sehingga :

(46)

93 Pnb = Cc + Cs1– Ts

= 71.716,36 + 20.248,283 – 30.772 = 61.192,643 N

M = Cc

(

)

+

Cs1

(

)

+

(

)

=71.716,36

(

)

+

20.248,28

(

)

+

30.772

(

150

)

= 2,63 x 106 + 1,073 x 106 + 2,77 x 106 = 6,473 x 106 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 :

(47)

94 Tabel 4.2 Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Tak terkekang)

Titik c (mm) Pn (N) Mn(Nmm) Keterangan 1 - 281729.62 0 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 0 4229697.058 9 15 -58627.48278 1305386.059 10 12.190538 -83572.89049 0 Baja leleh

Grafik 4.1 Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Tak Terkekang)

-150000 -100000 -50000 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000

0 2000000 4000000 6000000 8000000

n (

)

Mn (Nmm)

Diagram Interaksi Kolom Bulat

(Beton Tak terkekang)

Diagram Interaksi

(48)

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 mm2 - Luas tul longitudinal (Ast) : 153,86 mm2 Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi :

- Tebal penampang segi empat (h) : 0,8 x D = 120 mm - Lebar penampang segi empat (b) :

=

147,41 mm

(49)

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 1/10 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 (Mnbalanced ; Pnbalanced)

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

(50)

97 terkekang tulangan transversal regangan ditentukan dengan cara sebagai berikut :

Tinggi efektif (d) = h – c – (0,5 x d1)

= 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.β1cb

(51)

98 = 0,85 x 22,686 x 91,5 x 0,85 x 62,7

= 94.034 N

Cs1 = As1 (fs1– 0,85fc)

= 76,93 (453,73 – 0,85 x 22,686) = 33.422 N

Ts = As.fs = 30.772 N Sehingga :

Pnb = Cc + Cs1– Ts

= 94.034 + 33.422– 30.772 = 96.684N

M = Cc

(

)

+

Cs1

(

)

+

(

)

=94.034

(

)

+

33.422

(

)

+

30.772

(

150

)

= 3,136x 106 + 1,771 x 106 + 2,77 x 106 = 7,677 x 106 Nmm

(52)

99 Tabel 4.3 Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Terkekang Tul. Transversal)

Titik c (mm) Pn (N) Mn(Nmm) Keterangan 1 - 318799.52 0 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 0 4223652.25 9 15 -76688.40235 349970.7673 10 14.380155 -83387.86052 0 Baja leleh

Grafik 4.2 Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Terkekang Tul.Transversal)

-150000 -100000 -50000 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

-2000000 0 2000000 4000000 6000000 8000000 10000000

(

Mn (Nmm)

Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Terkekang Tul. Transversal)

Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Terkekang Tul. Transversal)

(53)

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 mm2 - Luas tul longitudinal (Ast) : 153,86 mm2 Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi :

(54)

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 1/10 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

(55)

102  Titik Balanced (Mnbalanced ; Pnbalanced)

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 d1)

= 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

(56)

103

= Es x



=

920 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom

Cc = 0,85fc.b.β1cb

= 0,85 x 28,864x 91,5 x 0,85 x 62,15 = 118.592,33N

Cs1 = As1 (fs1– 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 + Cs1– Ts

= 118.592,33N + 75.611,85 – 70.775,6 =123.455,197 N

M = Cc

(

)

+

Cs1

(

)

+

(

)

=118.592,33( )+ 75.611,85 ( )

+

70.775,6 (150 )

= 3,985x 106 + 4,007 x 106 + 6,368 x 106 = 1,436 x 107 Nmm

(57)

104 Tabel 4.4 Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik

(Beton Terkekang Tul.Transversal & CFRP)

Titik c (mm) Pn (N) Mn(Nmm) Keterangan 1 - 397069,46 0 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 0 9704019.069 8 30 -15418.14259 8974591.132 9 15.121266 -191272.7826 0 Baja leleh

-300000 -200000 -100000 0 100000 200000 300000 400000

0 5000000 10000000 15000000 20000000

(

)

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)

(58)

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 mm2 - Luas tul longitudinal (Ast) : 153,86 mm2 Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi :

- Tebal penampang segi empat (h) : 0,8 x D = 120 mm - Lebar penampang segi empat (b) :

=

147,41 mm

(59)

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)

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

(60)

107  Titik Balanced (Mnbalanced ; Pnbalanced)

Tinggi efektif (d) = h – c – (0,5 x d1)

= 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

(61)

108

= Es x



=

920 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom

Cc = 0,85fc.b.β1cb

= 0,85 x (28,864+4)x 91,5 x 0,85 x 62,15 = 135.026,963N

Cs1 = As1 (fs1– 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 + Cs1– Ts

= 135.026,963+ 75.350,288 – 70.775,6 =139.601,651 N

M = Cc

(

)

+

Cs1

(

)

+

(

)

=135.026,963 ( )+ 75.350,29 ( )

+

70.775,6 (150 )

= 4,537 x 106 + 3,993 x 106 + 6,368 x 106 = 1,49 x 107 Nmm

(62)

109 Tabel 4.5 Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik dan Tekan

(Beton Terkekang Tul.Transversal & CFRP)

Titik c (mm) Pn (N) Mn(Nmm) Keterangan 1 - 447.746,012 0 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 0 100000 200000 300000 400000 500000

-5000000 0 5000000 10000000 15000000 20000000

(

)

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)

(63)

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 (d1) : 7 mm

- Diameter tulangan sengkang (dt) : 5 mm

- Jumlah tulangan longitudinal : 4 buah - Fy tulangan longitudinal : 240 Mpa - Fyh tulangan sengkang : 240 Mpa

(64)

111 - Luas Penampang (Ag) : 17689 mm2

- Es : 2x105 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 105

- Regangan Fiber : 0,004

- Kuat tarik : 4900 Mpa

- Elongasi hingga putus : 2,1 %

- Berat jenis fiber : 1,31 g/cm3

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

(65)

112 f‟cc = kc f‟c

ke =

=

( ∑ )( )( ) 

ke =

( ∑ √ )

ke =

= 0,351

Kemudian tentukan kekangan lateral maksimum dan minimum, Flsx = sx.ke.fyh

Flsy = sy.ke.fyh

Dimana :

sx =

=

0,00355 sy =

=

0,00355 Jadi :

Flsx = 0,351 x 0,00355 x 240 = 0,3

Flsy = 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

(66)

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 = kci . kce . f‟c

Nilai kci merupakan kekangan internal tulangan yang didapatkan dari

perhitungan sebelumnya, yaitu kci = 1,1

kce = 1e . 2e

Kekangan internal dari tulangan dan kekangan eksternal dari CFRp dapat dirumuskan sebagai berikut :

(67)

114 fix = fisx + fijx

Dimana :

fijx = jx . kcj . fj

fijy = jy . kcj . fj

Dengan,

jx = 2 = 0,00191

jy = 2 = 0,00191

kcj =

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

kcj =

= 0,476

fijx = 0,00191 x 0,476 x 3800 = 3,45

fijy = 0,00191 x 0,476 x 3800 = 3,45

(68)

115 Kemudian tentukan kekangan eksternal CFRP (kce)

Kce = 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 :

Kce = 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 mm2 - Luas tul longitudinal (Ast) : 153,86 mm2

(69)

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 1/10 dari kuat tekannya.

Ts = Fyt x Ast Ts = 240 x 153,86 Ts = 36.924,6 N

(70)

117  Titik Balanced (Mnbalanced ; Pnbalanced)

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 d1)

= 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

(71)

118 Perhitungan gaya-gaya pada kolom

Cc = 0,85fc.b.β1cb

= 0,85 x 19,76 x 77,9 x 0,85 x 46,74 = 51.981,76 N

Cs1 = As1 (fs1– 0,85fc)

= 76,93 (260 – 0,85 x 19,76) = 18.709,7 N

Ts = As.fs = 30.772 N Sehingga :

Pnb = Cc + Cs1– Ts

= 51.981,76+ 18.709,7 – 30.772 = 39.919,443 N

M = Cc

(

)

+

Cs1

(

)

+

(

)

=51.981,76

(

)

+

18.709,7

(

)

+

30.772

(

133

)

= 1,733 x 106 + 0,864 x 106 + 2,455 x 106 = 5,052 x 106 Nmm

(72)

119 -150000 -100000 -50000 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

0 2000000 4000000 6000000 8000000

(

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) Mn(Nmm) Keterangan 1 - 281729.62 0 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 0 3734130.609

9 15 -51077.42918 1527921.151

10 11.0675 -84535.11021 0 Baja leleh

(73)

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 mm2 - Luas tul longitudinal (Ast) : 153,86 mm2 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

(74)

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 1/10 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 (Mnbalanced ; Pnbalanced)

Regangan maksimum serat terluar dari beton terkekang tulangan transversal (beton) adalah 0,00441, sementara baja tulangan luar telah

(75)

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 d1)

= 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.β1cb

(76)

123 = 0,85 x 21,736 x 77.9 x 0,85 x 53.39

= 65.315,29 N Cs1 = As1 (fs1– 0,85fc)

= 76,93 (426 – 0,85 x 21,736) = 31.350,85 N

Ts = As.fs = 30.772 N Sehingga :

Pnb = Cc + Cs1– Ts

= 65.315,29 + 31.350,85– 30.772 = 65.894,14N

M = Cc

(

)

+

Cs1

(

)

+

(

)

=65.315,29

(

)

+

31.350,85

(

)

+

30.772

(

133

)

= 1,992x 106 + 1,448 x 106 + 2,455 x 106 = 5,896 x 106 Nmm

(77)

124 -150000 -100000 -50000 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

0 2000000 4000000 6000000 8000000

(

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) Mn(Nmm) Keterangan 1 - 306763.8 0 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 0 3738936.275

9 15 -66315.3145 824973.4876

10 13.2451 -84404.52343 0 Baja leleh

Grafik 4.6 Diagram Interaksi Kolom Persegi (Beton Terkekang Tul.Transversal)

(78)

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 mm2 - Luas tul longitudinal (Ast) : 153,86 mm2 Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi :

(79)

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)

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

(80)

127  Titik Balanced (Mnbalanced ; Pnbalanced)

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 d1)

= 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

(81)

128

= Es x



=

920 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom

Cc = 0,85fc.b.β1cb

= 0,85 x 40,755x 77,9 x 0,85 x 50,9 = 116.754,6 N

Cs1 = As1 (fs1– 0,85fc)

= 76,93 (828 – 0,85 x 40,755) = 61.026,8 N

Ts = As.fs = 70.775,6 Sehingga :

Pnb = Cc + Cs1– Ts

= 116.754,6 N + 61.026,8 – 70.775,6 =107.006 N

M = Cc

(

)

+

Cs1

(

)

+

(

)

=116.754,6( )+61.026,8( )

+

70.775,6 (133 )

= 3,686x 106 + 2,82 x 106 + 6,368 x 106 = 1,215 x 107 Nmm

(82)

129 -300000 -200000 -100000 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000

0 5000000 10000000 15000000

(

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) Mn(Nmm) Keterangan

1 - 547718.18 0 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 0 8588367.752

9 15 -142205.489 2369336.416

10 12.547907 -194062.9874 0 Baja leleh

Grafik 4.7 Diagram Interksi Kolom Persegi Tarik (Beton Terkekang Tul.Transversal dan CFRP)

(83)

130  Beton Terkekang Tulangan Transversal dan CFRP (tarik dan tekan)



= 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 mm2 - Luas tul longitudinal (Ast) : 153,86 mm2 Dengan demikian penampang ekuivalennya menjadi :

- Tebal penampang segi empat (h) : 0,8 x D = 106,4 mm

(84)

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)

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

(85)

132  Titik Balanced (Mnbalanced ; Pnbalanced)

Tinggi efektif (d) = h – c – (0,5 x d1)

= 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

(86)

133

= Es x



=

920 Mpa Perhitungan gaya-gaya pada kolom

Cc = 0,85fc.b.β1cb

= 0,85 x 44,755x 77,9 x 0,85 x 50,9 = 128.213,1 N

Cs1 = As1 (fs1– 0,85fc)

= 76,93 (828 – 0,85 x 44,755) = 60.771,49 N

Ts = As.fs = 70.775,6 Sehingga :

Pnb = Cc + Cs1– Ts

= 128.213,1N + 60.771,49 – 70.775,6 =118.209 N

M = Cc

(

)

+

Cs1

(

)

+

(

)

=128.213,1( )+60.771,49( )

+

70.775,6 (133 )

= 4,047x 106 + 2,807 x 106 + 6,368 x 106 = 1,322 x 107 Nmm

(87)

134 -300000 -200000 -100000 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000

0 10000000 20000000

(

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) Mn(Nmm) Keterangan

1 - 598394.74 0 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 0 8592631.586

9 15 -139090.086 2515378.638

10 12.44152 -194185.9653 0 Baja leleh

Grafik 4.8 Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik&tekan (Beton Terkekang Tul.Transversal dan CFRP)

(88)

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 106 mm4

(89)

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 106 mm4 r = √ = √

= 37,5 mm

(90)

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

Kolom Circular

(D =15cm,t =50cm) 19,574 21,21 37,878

Kolom Rectangular

(91)

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

Kolom Circular (KC1)

(D =15cm,t =50cm) 19 26 45

Kolom Circular (KC2)

(D =15cm,t =50cm) 21,5 24,5 42,5

KC rata-rata 20,25 25,25 43,75

Kolom Rectangular (KR1)

(D=13,3x13,3cm, t=50cm) 17,5 21 36,5

Kolom Rectangular (KR2)

(D=13,3x13,3cm, t=50cm) 16 23,5 38

KR rata-rata 16,75 22,25 37,25

(92)

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).

(93)

140 Sementara itu, pada kolom persegi meningkat sebesar 30 % (dari 16,75 Ton menjadi 22,25 Ton), sedangkan dengan perkuatan CFRP meningkat sebesar 67,42 % (dari 22,25 Ton menjadi 37,25 Ton).

5. Dari data yang diperoleh tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa kolom

circular lebih baik dan ekonomis digunakan dibandingkan dengan kolom

rectangular.

5.2 Saran

1. Pemasangan CFRP hendaknya dijauhkan dari tempat yang panas karena dapat bereaksi pada suhu yang tinggi.

2. Penelitian yang berhubungan dengan CFRP akan lebih bagus jika menggunakan cakupan yang lebih luas, tidak terbatas hanya pada hubungan tegangan dan regangan saja, tetapi juga harus dapat juga menunjukkan momen lentur dan momen balanced serta geser maupun peninjauan tarik sehingga akan lebih membantu dalam perencanaan kolom pada praktik nya dilapangan.

3. Perlu dilakukan penelilitian lebih lanjut mengenai peninjauan kolom rectangular, terutama kekangan yang terjadi pada setiap sudut dari kolom yang direncanakan.

(94)

12 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 UMUM

Seiring dengan kemajuan teknologi yang kian meningkat pesat, membuat konstruksi beton semakin banyak dipilih sebagai bahan konstruksi suatu bangunan. Penggunaan konstruksi beton relatif lebih murah serta lebih mudah untuk memperolehnya. Perlu diketahui bahwa untuk beton normal kuat tekan pada umur 28 hari berkisar antara 17 – 35 Mpa. Sementara kuat tariknya hanya berkisar 1/10 dari kuat tekannya.

SK SNI T-15-1991-03 menyebutkan bahwa baja mempunyai modulus elastisitas sebesar 200.000 Mpa. Penentuan kuat tarik beton dengan menggunakan

split cylinder akan memberikan hasil yang lebih baik karena dapat menunjukkan hasil yang sebenarnya. Untuk beton normal pengujian kuat tarik beton ditentukan dengan rumus 0,57 √ , dalam SK SNI T-15-1991-03 ditetapkan sebesar 0,7√ .

Pemilihan beton sebagai bahan utama dalam suatu konstruksi telah mengalami perkembangan sehingga pada akhirnya para ahli menemukan bahan tambahan yang cocok untuk meningkatkan kualitas dari beton. Bahan tambahan tersebut akan membuat kinerja beton akan semakin lebih baik karena menawarkan beberapa keunggulan. Keunggulan akibat penambahan bahan tambahan pada beton antara lain :

(95)

13  Kekakuan dan daktilitas, serta durabilitas yang tinggi

 Perawatan yang tidak terlalu mahal dan mudah dalam pengerjaannya  Tahan terhadap lingkungan sekitar dan tahan terhadap api

Kelemahan penggunaan struktur beton adalah :  Mempunyai kuat tarik yang rendah.

 Rawan retak struktural

 Membutuhkan bekisting dan perancah

Secara umum, kerusakan pada beton disebabkan oleh kesalahan pada perencanaan, pembebanan yang berlebihan, maupun kondisi lingkungan yang bersifat korosif. Restoration treatmeant merupakan suatu cara yang dapat dilakukan untuk memperbaiki kerusakan pada beton yaitu dengan cara mengeliminasinya.

Restoration treatment dibagi menjadi 3 bagian yaitu berdasarkan jenis, tujuan maupun sifat struktural bangunan. Berdasarkan jenisnya, aktivitas restorasi ini terbagi atas struktural dan arsitektural. Struktural restoration adalah perbaikan bangunan akibat pembebanan yang berlebihan. Sementara architectural restoration harus mempertimbangkan desain fisik bangunan. Berdasarkan tujuannya aktivitas restorasi dibagi menjadi beberapa bagian antara lain :

1. Perbaikan (repair)

2. Pembangunan kembali (rebuilding) 3. Perkuatan (Strenghening)

(1)

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Hal

2.1 Jenis-jenis kolom 16

2.2 Jenis kolom berdasarkan bentuk dan macam penulangan 18

2.3 Perbandingan perilaku beban-deformasi 18

2.4 Jenis kolom berdasarkan posisi beban pada penampang melintang 19 2.5 Hubungan tegangan-regangan pada beton baja (beban sentris) 22 2.6 Geometri, regangan dan tegangan kolom rectangular 23 2.7 Geometri, regangan dan tegangan kolom circular (beban sentris) 23 2.8 Tegangan dan gaya-gaya pada kolom rectangular 24 2.9 Diagram interaksi kekuatan gaya aksial-momen (P-M) pada kolom 26

Tipe-tipe pembungkus kolom

2.10 Tipe-tipe Pembungkus Kolom 28

2.11 Pembungkus untuk meningkatkan kapasitas 29

2.12 Perkuatan kolom dengan pelat jaket 31

2.13 Skema proses pelaksanaan perkerjaan perkuatan dengan pelat jaket 31 2.14 Diagram tipikal prosedur perkuatan kolom dengan FRP 32

2.15 Daerah terkekang pada kolom 39

2.16 Pengekangan dengan Tulangan Sengkang 40

2.17 Kuat tarik dengan modulus elastisitas fiber dan sheet 42 2.18 Tegangan-Regangan beton terkekang CFRP 46 2.19 Model Tegangan-Regangan Beton Terkekang Beban Statik 47

(2)

2.20 Mekanisme Kekangan CFRP pada kolom bulat 47 3.1 Diagram alir pembuatan kolom pendek bulat dan persegi 51

3.2 Alat Uji 59

3.3 Benda Uji 59

3.4 Perletakan Sendi-sendi 60

3.5 Pembuatan Benda Uji Silinder 65

3.6 Pembuatan Bekisting Benda Uji 66

3.7 Proses Pengecoran Beton 68

3.8 Bahan CFRP yang Digunakan 71

3.9 Proses Pencampuran Sika Wrap 231C dengan Sikadur 72

3.10 Bahan yang digunakan 73

3.11 Proses pemasangan CFRP pada Kolom 74

3.12 Proses pemerataan Wrap dengan menggunakan Roller 74

3.13 Proses Pembebanan pada Kolom 76

3.14 Kehancuran Material pada Kolom Pendek 77

3.15 Proses Pembebanan pada Kolom yang Dilapisi Oleh CFRP 77 3.16 Pola Kerusakan pada Kolom yang Dilapisi CFRP 77

(3)

DAFTAR GRAFIK

No. Judul Hal

2.21 Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Tak Terkekang) 94 2.22 Diagram interaksi kolom bulat (Beton terkekang tul.transversal) 99 2.23 Diagram interaksi kolom bulat tarik

(Beton terkekang tul.transversal & CFRP) 104 2.24 Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik&tekan (Beton Terkekang

Tul.Transversal dan CFRP) 109

2.25 Diagram Interaksi Kolom Persegi (Beton Tak Terkekang) 119 2.26 Diagram interaksi kolom Persegi (Beton terkekang tul.transversal) 124 2.27 Diagram interaksi kolom Persegi tarik

(Beton terkekang tul.transversal & CFRP) 129 2.28 Diagram Interaksi Kolom Persegi Tarik&tekan (Beton Terkekang

Tul.Transversal dan CFRP) 134

(4)

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN LAMBANG

a Tinggi blok tegangan tekan persegi ekuivalen

Ag Luas penampang

c, Acc, Accj, Acj Luas beton tanpa tulangan, luas inti beton terkekang sengkang, luas beton yang dibungkus FRP, luas beton efektif terkekang fiber

sp (Asx, Asy) Luas tulangan transversal pada arah x dan y A

sl Luas tulangan longitudinal

b Lebar efektif kolom

Cc Gaya Tekan Beton

Cs Gaya Tekan Baja

c Tebal selimut beton

b Garis netral balanced

D, D‟ Diameter kolom, diameter kolom terkekang tulangan

transversal d

x, dy Dimensi inti dihitung dari pusat keliling bundaran terhadap x dan y

e Eksentrisitas terhadap pusat plastis penampang E

f Modulus elastisitas fiber

f‟ c Kekuatan tekan beton

f , F Minimum dan maksimum kekangan lateral efektif akibat sengkang

(5)

f‟c (fcu) , f‟cc, F‟cc Kuat tekan beton tanpa kekangan (slinder/kubus) f

cp Tegangan pengekang akibat fiber f

l Tegangan lateral efektif maksimum fj Tegangan pada sisi dalam Jaket FRP F

lsx,Flsy Kekangan lateral akibat sengkang pada inti beton sumbu

s dan y f

ljx, fljx Tegangan kekangan lateral akibat lembaran fiber pada arah

x dan y F

yh Tegangan leleh tulangan transversal

h Tinggi kolom

I Momen inersia kolom

k Faktor kelangsingan

c, kci, kce Faktor kenaikan kuat tekan beton (dalam dan luar) k

cj Ratio kekangan efektif

P Beban aksial

n Kapasitas beban aksial nominal M

n Momen tahanan nominal

f Jumlah lapisan fiber

n Axial compression ratio

P Gaya aksial tekan kolom

r jari-jari sudut siku-siku kolom

(6)

CF Spasi lembaran fiber

Ts Tulangan yang menalami tarik

f Tebal satu lapisan fiber t

x, ty Dimensi penampang melintang kolom

∏ Koefisien,3.14

 Regangan

Ψ Faktor pengali CFRP

 Rasio Tulangan

 Jumlah