Studi Penggunaan Tulangan Pengekang Tidak Standar Dengan Perkuatan Pen-Binder Pada Kolom Berbentuk Persegi Dengan Aplikasi ANSYS
STUDI PENGGUNAAN TULANGAN PENGEKANG TIDAK STANDAR DENGAN
PERKUATAN PEN-BINDER PADA KOLOM BERBENTUK PERSEGI DENGAN
APLIKASI ANSYS
TUGAS AKHIR
Yulistia Hadi
120404049
Pembimbing
Ir. Torang Sitorus, M.T
NIP. 1957 1002 1986 011001
SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
STUDI PENGGUNAAN TULANGAN PENGEKANG TIDAK STANDAR DENGAN
PERKUATAN PEN-BINDER PADA KOLOM BERBENTUK PERSEGI DENGAN
APLIKASI ANSYS
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk
Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh:
YULISTIA HADI
12 0404 049
Pembimbing
Ir. Torang Sitorus, M.T
NIP. 19571002 198601 1 001
Penguji I
Penguji II
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
Ir. Besman Surbakti, M.T
NIP. 19541012 198003 1 004
Mengesahkan :
Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama
: Yulistia Hadi
NIM
: 12 0404 049
Departemen
: Teknik Sipil FT, USU
Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya dengan Judul “Studi Penggunaan
Tulangan Pengekang Tidak Standar Dengan Perkuatan Pen-Binder Pada Kolom
Berbentuk Persegi dengan Aplikasi Ansys” bebas plagiat.
Apabila dikemudian hari terbukti terhadap plagiat dalam Tugas Akhir saya tersebut, maka
saya bersedia menerima sanksi seesuai ketentuan peraturan perundang-undangan.
Demikian pernyataan ini saya perbuat untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.
Medan, Oktober 2016
Peyusun
Yulistia Hadi
12 0404 049
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Kolom memegang peranan penting dari suatu bangunan kareena memikul beban
aksial, momen lentur, dan gaya geser. Tidak dipungkiri bahwa peranan penting kolom
tersebut sangat bergantung akan bahan material yang dipakai serta perencanaan yang matang.
Beton bertulang masih menjadi dambaan sebagai bahan material kolom yang mana sangat
memerlukan peran tulangan sengkang sebagai salah satu elemennya. Dengan adanya
perkembangan teknologi, ditemukanlah elemen penunjang sengkang berkait 900 bernama
Pen-Binder yang dapat memberikan kinerja sengkang 90 0 setara dengan sengkang berkait
1350.
Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan kinerja tulangan kolom
berkait sengkang 900, 1350, dan 900 + Pen Binder terhadap pembebanan aksial dengan
bantuan aplikasi ANSYS 12.1. Peningkatan kapasitas beban aksial ultimate yang signifikan
akan memberikan faktor keamanan yang tinggi pada perencanaan kolom. Dalam tugas akhir
ini, penulis membahas mengenai pembebanan aksial sentries pada model tulangan kolom
serta peningkatan kekuatan yang digambarkan dalam diagram interaksi.
Dari hasil analisis diperoleh bahwa peningkatan kuat tekan model tulangan dengan
kait 1350 adalah sebesar 3.021 % lebih tinggi dari pada kolom dengan tulangan berkait 900.
Sedangkan peningkatan kuat tekan model tulangan dengan kait 90 0 + pen binder adalah
sebesar 8.79 % lebih tinggi dari pada kolom dengan tulangan berkait 900.
Kata Kunci : Kolom, Sengkang, Beban Aksial.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkat, rahmat, dan
kasih sayang-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh
ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi atas
bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan
ini pula, Penulis menyampaikan ucappan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Torang Sitorus, M.T., sebagai Dosen Pembimbing dan Penguji yang telah
sabar meemberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Prof.Dr.Ing-. Johannes Tarigan, sebagai Dosen Pembanding, Penguji, dan
Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Besman Surbakti, M.T., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Sanci Barus, M.T., sebagai Koordinator Sub Jurusan Struktur Departemen
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar yang telah membimbing dan memberikan
pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
8. Kepada adik Penulis, Yustika Mahfira Hadi dan Zahra Nur Hadi yang selalu
mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliah dan Tugas
Akhir Penulis.
9. Kepada sahabat Penulis, Neni Meilani, S.T., yang selalu mendukung dan memberi
semangat serta doa dari jauh demi kelancaran kuliah dan Tugas Akhir Penulis.
10. Kepada Tadeus Satria Ragel yang selalu membantu, mendukung, dan memberikan
semangat dalam perkuliahan Penulis dan pengerjaan Tugas Akhir ini.
11. Kepada Bang Afrinedi, S.T., dan Ahmad Amanu, S.T.,yang telah membantu
pemodelan dan menyediakan Aplikasi ANSYS 12.1.
12. Sahabat-sahabat seperjuangan di Teknik Sipil USU, Sarah Yosephin Hutabarat,
Debora Agnes Sesaria Hutahaean, Windy Oky Dianty, Sinintia Arissa, Claudya
Benedicta, Dini Utari Matondang, Nakkok Fernando Lumbanraja, Haposan Cahaya
Tampubolon, Carlos Marpaung, M. Aryansyah Alwi, Arry Swanto Simanjuntak,
Abram Bonar Sianipar, Doly Manurung, Alfonsius Tarigan, Ade Laia Ola Manik,
Andri Ernala, Amos Tampubolon, Dirga Putra Sitepu, Benny Wirawan, Michael
Tanaka, Michael Dai, Jeffry Shen, Winston Chennady, Harry Chandra, Danan Anwa
Salim, Hendrik, Juvianto, Randy Tandiono, serta Aditya Pratama, terimakasih atas
dukungan serta semangat dalam perkuliahan dan pengerjaan Tugas Akhir ini.
13. Kepada adik asuh Penulis, Tria Susenita Munthe namanya yang telah memberi
dukungan serta semangat dalam perkuliahan dan pengerjaan Tugas Akhir ini.
14. Seluruh rekan-rekan seperjuangan stambuk 2012, senior stambuk 2009-2011, dan
junior stambuk 2013-2014 yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang
telah memberi dukungan serta semangat dalam perkuliahan Penulis.
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu,
Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf
Pengajar serta rekan-rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang
sebesar-besarnya bagi kita semua. Amin Ya Rabbal Alamin.
Medan, Oktober 2016
Yulistia Hadi
12 0404 049
Universitas Sumatera Utara
DEDICATION
TUGAS AKHIR INI SAYA DEDIKASIKAN KEPADA KE-DUA
ORANG TUA SAYA YANG TERKASIH
BAPAK MUHAMMAD YUSDIHADI, S.H.
&
IBU ELLISDA NASUTION
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Abstrak……………………………………………….………………………...….…………..i
Kata Pengantar ……………………………………………………….……….…………..….ii
Dedication ………………………………………………………………..……………..……v
Daftar Isi……………………………………………………………………………..…..…...vi
Daftar Tabel ………………………………………………………………………………….
Daftar Gambar ………………………………………………………………………………..
Daftar Grafik …………………………………………………………………………………
Daftar Notasi dan Singkatan ………………………………………………………………..
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………………....………1
1.1Latar Belakang…………………………………………………….…………...….1
1.2 Studi Literatur…………………………………………………….…………...….3
1.3 Rumusan Masalah ……………………………………………….………...……..7
1.4 Tujuan Penelitian ………………………………………….……….………..…...7
1.5 Manfaat Penelitian …………………………………………………..…..……….8
1.6 Batasan Masalah …………………………………………………………………8
1.7 Metode Penelitian ………………………………………………………………..9
1.8 Sistematika Penulisan ………………………….…………………….……..…...10
BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………………………….………………….…..…….12
2.1 Umum……………………………………………………….….…………..……12
2.2 Struktur Kolom…………………………………………………………....……..16
2.2.1 Fungsi kolom…………………………………………………..…..…….17
2.2.2 Kolom Beton Bertulang……………………………………..……..……...18
2.2.3 Keruntuhan Pada Kolom Beton Bertulang……………………….....……..19
2.2.4 Perilaku Kolom……………………………..…………………..…...…19
2.3 Pengekangan Beton Bertulang…………………………………..…..………21
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Prinsip Pengekangan Kolom……………………………………….….25
2.3.2 Peraturan tentang Konsep Pengekangan………………………….…..27
2.4 Aplikasi Struktural…………………………………………………….….......29
2.4.1 Aplikasi Pemodelan dan Analisis Struktur ( ANSYS)……….……....34
BAB III METODOLOGI PENELITIAN……………………………………….….…..…….38
3.1 Umum…………………………………………………………….….………..38
3.2 Perencanaan Benda Uji……………………...………………………….……41
3.3 Aplikasi yang Digunakan……………………………………………….……45
3.4 Pembuatan Model (Pemodelan)……………………………………….……..47
3.5Pengujian Model dengan Aplikasi ANSYS 12.1……………..………….…....50
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN…………..………………………………….……..63
4.1 Pendahuluan…………………………………………………………….…….63
4.2 Perhitungan Kapasitas Beban Aksial Ultimate Kolom………………….…..63
4.3 Data Hasil Percobaan………………………………………………………...65
4.4 Analisa Perilaku Tulangan …………………………………………………..68
4.4.1 Analisa Tegangan yang Terjadi pada Sengkang…………….………..68
4.4.2 Analisa Regangan yang Terjadi pada Sengkang…………….………..71
4.4.3 Analisa Defleksi yang Terjadi pada Sengkang……………….………73
4.4.4 Analisa Tegangan yang Terjadi pada Tulangan Pokok……….……...75
4.4.5 Analisa Regangan yang Terjadi pada Tulangan Pokok………………77
4.4.6 Analisa Defleksi yang Terjadi pada Tulangan Pokok………….…….79
4.5 Analisa Kapasitas Beban ………………………………………………………81
4.6 Hubungan Tegangan-Regangan Masing-Masing Model………………………82
4.6.1 Hubungan Tegangan –Regangan pada Model 1…………………………..82
4.6.2 Hubungan Tegangan –Regangan pada Model 2………………………...83
Universitas Sumatera Utara
4.6.3 Hubungan Tegangan –Regangan pada Model 3………………………..84
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………………………..85
5.1 Kesimpulan………………………………………………………………………85
5.2 Saran……………………………………………………………………………..87
Daftar Pustaka
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No.
Judul
Hal
1.1
Model Benda Uji Anang dkk
5
1.2
Deformasi Model Benda Uji Anang dkk
6
3.1
Karakteristik Tulangan Sengkang yang Dipakai
38
3.2
Spesifikasi Tulangan Baja yang Digunakan
39
4.1
Data Hasil Keluaran (Model 1)
65
4.2
Data Hasil Keluaran (Model 2)
66
4.3
Data Hasil Keluaran (Model 3)
67
4.4
Data Tegangan Sengkang
68
4.5
Data Regangan Sengkang
71
4.6
Data Defleksi Sengkang
73
4.7
Data Tegangan Tulangan Pokok
75
4.8
Data Regangan Tulangan Pokok
77
4.9
Data Defleksi Tulangan Pokok
79
4.10
Beban Aksial Maksimum
81
4.11
Tegangan Akibat Pembebanan Maksimum
85
4.12
Regangan Akibat Pembebanan Maksimum
86
4.13
Defleksi Akibat Pembebanan Maksimum
87
4.14
Beban Aksial Maksimum
88
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Hal
1.1
Contoh Keruntuhan Bangunan akibat Gempa Yogya yang Dipicu oleh
Detailing Penulangan Kolom yang Tidak Tepat.(Imran I., 2006)
1
1.2
Luasan inti terkekang pada suatu elemen struktur kolom beton
bertulang.(Paultre et.al.,2008)
4
2.1
Contoh Visual Beton Bertulang
13
2.2
Struktur Kolom Bangunan
14
2.3
Penggunaan Pen-Binder untuk Sengkang
16
2.4
Struktur Rangka Bangunan (Kolom dan Balok)
16
2.5
Ilustrasi Bagian Dalam Kolom Beton Bertulang dengan Bekisting
17
2.6
Jenis Kolom Beton Bertulang
18
2.7
Pemberian Beban pada Kolom Tanpa Tulangan
21
2.8
Pemberian Beban pada Tulangan Longitudinal
22
2.9
Pemberian Beban Pada Kolom yang Bertulang Longitudinal
22
2.10
Pemberian Beban pada Kolom yang Bertulang Longitunal dan Bersengkang
23
2.11
Luasan Inti Terkekang
24
2.12
Kait Sengkang 1350 dan 900
26
2.13
Detail Sengkang Kait Gempa ( SNI 03-2847-2002)
27
2.14
Detailing kekangan pada kolom untuk daerah dengan tingkat
28
kerawanan gempa tinggi (ACI 318M-05 )
2.15
Aplikasi Autocad
30
2.16
Aplikasi STAAD.Pro
31
2.17
Aplikasi SAP 2000
31
2.18
Aplikasi ETABS
32
Universitas Sumatera Utara
2.19
Aplikasi ANSYS
33
2.20
Aplikasi SolidWorks
33
2.21
ANSYS 12.1 Release
34
3.1
Karekteristik Tulangan Sengkang yang Dipakai
38
3.2
Spesifikasi Tulangan Baja yang Digunakan
39
3.1
Diagram Alir Percobaan
40
3.2
Aplikasi CAD yang digunakan
45
3.3
Aplikasi Analisis Struktural yang Digunakan
46
3.4
Tulangan Jenis 1
47
3.5
Tulangan Jenis 2
48
3.6
Tulangan Jenis 3
49
3.7
Jendela ANSYS Workbench 12.1
50
3.8
Perintah Memasukkan Nama Material
51
3.9
Toolbox pada Jendela Engineering Data
51
3.10
Pengisian Data Density
52
3.11
Pengisian data Isotropic Elastic
52
3.12
Pengisian Data Strengh Material
53
3.13
Jendela Engineering Data pada ANSYS Workbench 12.1
53
3.14
Perintah Import File Cad kedalam ANSYS
54
3.15
Jendela Design Modeler pada ANSYS Workbench 12.1
55
3.16
Penentuan Jenis Bahan Tiap Komponen Model
56
3.17
Perintah Meshing
57
3.18
Jendela Mechanical [Ansys Multiphysic] untuk Meshing
57
3.19
Pemberian Constrain pada Model
58
3.20
Jendela Mechanical [Ansys Multiphysic] untuk Pemberian Constraint dan Load
59
3.21
Pemberian Support pada Model
60
3.22
Hasil simulasi berupa tegangan von mises
61
Universitas Sumatera Utara
3.23
Hasil simulasi berupa regangan von mises
62
3.24
Hasil simulasi berupa deformasi total
62
4.1
Grafik Tegangan pada Sengkang Akibat Pembebanan
69
4.2
Grafik Regangan pada Sengkang Akibat Pembebanan
72
4.3
Grafik Defleksi pada Sengkang Akibat Pembebanan
74
4.4
Grafik Tegangan pada Tulangan Akibat Pembebanan
76
4.5
Grafik Regangan pada Tulangan Akibat Pembebanan
78
4.6
Grafik Defleksi pada Tulangan Akibat Pembebanan
80
4.7
Grafik Teg-Reg pada Sengkang ( Model 1)
82
4.8
Grafik Teg-Reg pada Tulangan Pokok ( Model 1 )
82
4.9
Grafik Teg-Reg pada Sengkang ( Model 2)
83
4.10
Grafik Teg-Reg pada Tulangan Pokok ( Model 2 )
83
4.11
Grafik Teg-Reg pada Sengkang ( Model 3)
84
4.12
Grafik Teg-Reg pada Tulangan Pokok ( Model 3 )
84
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
LAMBANG
a
Tinggi balok tegangan tekan persegi ekuivalen
Ag
Luas penampang
Ac, Acc
Luas beton tanpa tulangan, luas inti beton terkekang sengkang
Asp (Asx,Asy)
Luas tulangan transversal pada arah x dan y
Asl
Luas tulangan longitudinal
b
Lebar efektif kolom
c
Tebal selimut beton
f’c
Kekuatan tekan beton
h
Tinggi kolom
k
Faktor kelangsingan
P
Beban aksial
Pn
Kapasitas beban aksial
s, s’
Jarak tulangan transversal pada kolom (as-as), jarak bersih sengkang
tx, ty
Dimensi penampang melintang kolom
π
Koefisien 3,14
ε
Regangan
ρ
Rasio tulangan
∑
Jumlah
Ø
Faktor reduksi kolom
Universitas Sumatera Utara
PERKUATAN PEN-BINDER PADA KOLOM BERBENTUK PERSEGI DENGAN
APLIKASI ANSYS
TUGAS AKHIR
Yulistia Hadi
120404049
Pembimbing
Ir. Torang Sitorus, M.T
NIP. 1957 1002 1986 011001
SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
STUDI PENGGUNAAN TULANGAN PENGEKANG TIDAK STANDAR DENGAN
PERKUATAN PEN-BINDER PADA KOLOM BERBENTUK PERSEGI DENGAN
APLIKASI ANSYS
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk
Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh:
YULISTIA HADI
12 0404 049
Pembimbing
Ir. Torang Sitorus, M.T
NIP. 19571002 198601 1 001
Penguji I
Penguji II
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
Ir. Besman Surbakti, M.T
NIP. 19541012 198003 1 004
Mengesahkan :
Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama
: Yulistia Hadi
NIM
: 12 0404 049
Departemen
: Teknik Sipil FT, USU
Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya dengan Judul “Studi Penggunaan
Tulangan Pengekang Tidak Standar Dengan Perkuatan Pen-Binder Pada Kolom
Berbentuk Persegi dengan Aplikasi Ansys” bebas plagiat.
Apabila dikemudian hari terbukti terhadap plagiat dalam Tugas Akhir saya tersebut, maka
saya bersedia menerima sanksi seesuai ketentuan peraturan perundang-undangan.
Demikian pernyataan ini saya perbuat untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.
Medan, Oktober 2016
Peyusun
Yulistia Hadi
12 0404 049
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Kolom memegang peranan penting dari suatu bangunan kareena memikul beban
aksial, momen lentur, dan gaya geser. Tidak dipungkiri bahwa peranan penting kolom
tersebut sangat bergantung akan bahan material yang dipakai serta perencanaan yang matang.
Beton bertulang masih menjadi dambaan sebagai bahan material kolom yang mana sangat
memerlukan peran tulangan sengkang sebagai salah satu elemennya. Dengan adanya
perkembangan teknologi, ditemukanlah elemen penunjang sengkang berkait 900 bernama
Pen-Binder yang dapat memberikan kinerja sengkang 90 0 setara dengan sengkang berkait
1350.
Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan kinerja tulangan kolom
berkait sengkang 900, 1350, dan 900 + Pen Binder terhadap pembebanan aksial dengan
bantuan aplikasi ANSYS 12.1. Peningkatan kapasitas beban aksial ultimate yang signifikan
akan memberikan faktor keamanan yang tinggi pada perencanaan kolom. Dalam tugas akhir
ini, penulis membahas mengenai pembebanan aksial sentries pada model tulangan kolom
serta peningkatan kekuatan yang digambarkan dalam diagram interaksi.
Dari hasil analisis diperoleh bahwa peningkatan kuat tekan model tulangan dengan
kait 1350 adalah sebesar 3.021 % lebih tinggi dari pada kolom dengan tulangan berkait 900.
Sedangkan peningkatan kuat tekan model tulangan dengan kait 90 0 + pen binder adalah
sebesar 8.79 % lebih tinggi dari pada kolom dengan tulangan berkait 900.
Kata Kunci : Kolom, Sengkang, Beban Aksial.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkat, rahmat, dan
kasih sayang-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh
ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi atas
bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan
ini pula, Penulis menyampaikan ucappan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Torang Sitorus, M.T., sebagai Dosen Pembimbing dan Penguji yang telah
sabar meemberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Prof.Dr.Ing-. Johannes Tarigan, sebagai Dosen Pembanding, Penguji, dan
Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Besman Surbakti, M.T., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Sanci Barus, M.T., sebagai Koordinator Sub Jurusan Struktur Departemen
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar yang telah membimbing dan memberikan
pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
8. Kepada adik Penulis, Yustika Mahfira Hadi dan Zahra Nur Hadi yang selalu
mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliah dan Tugas
Akhir Penulis.
9. Kepada sahabat Penulis, Neni Meilani, S.T., yang selalu mendukung dan memberi
semangat serta doa dari jauh demi kelancaran kuliah dan Tugas Akhir Penulis.
10. Kepada Tadeus Satria Ragel yang selalu membantu, mendukung, dan memberikan
semangat dalam perkuliahan Penulis dan pengerjaan Tugas Akhir ini.
11. Kepada Bang Afrinedi, S.T., dan Ahmad Amanu, S.T.,yang telah membantu
pemodelan dan menyediakan Aplikasi ANSYS 12.1.
12. Sahabat-sahabat seperjuangan di Teknik Sipil USU, Sarah Yosephin Hutabarat,
Debora Agnes Sesaria Hutahaean, Windy Oky Dianty, Sinintia Arissa, Claudya
Benedicta, Dini Utari Matondang, Nakkok Fernando Lumbanraja, Haposan Cahaya
Tampubolon, Carlos Marpaung, M. Aryansyah Alwi, Arry Swanto Simanjuntak,
Abram Bonar Sianipar, Doly Manurung, Alfonsius Tarigan, Ade Laia Ola Manik,
Andri Ernala, Amos Tampubolon, Dirga Putra Sitepu, Benny Wirawan, Michael
Tanaka, Michael Dai, Jeffry Shen, Winston Chennady, Harry Chandra, Danan Anwa
Salim, Hendrik, Juvianto, Randy Tandiono, serta Aditya Pratama, terimakasih atas
dukungan serta semangat dalam perkuliahan dan pengerjaan Tugas Akhir ini.
13. Kepada adik asuh Penulis, Tria Susenita Munthe namanya yang telah memberi
dukungan serta semangat dalam perkuliahan dan pengerjaan Tugas Akhir ini.
14. Seluruh rekan-rekan seperjuangan stambuk 2012, senior stambuk 2009-2011, dan
junior stambuk 2013-2014 yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang
telah memberi dukungan serta semangat dalam perkuliahan Penulis.
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu,
Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf
Pengajar serta rekan-rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang
sebesar-besarnya bagi kita semua. Amin Ya Rabbal Alamin.
Medan, Oktober 2016
Yulistia Hadi
12 0404 049
Universitas Sumatera Utara
DEDICATION
TUGAS AKHIR INI SAYA DEDIKASIKAN KEPADA KE-DUA
ORANG TUA SAYA YANG TERKASIH
BAPAK MUHAMMAD YUSDIHADI, S.H.
&
IBU ELLISDA NASUTION
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Abstrak……………………………………………….………………………...….…………..i
Kata Pengantar ……………………………………………………….……….…………..….ii
Dedication ………………………………………………………………..……………..……v
Daftar Isi……………………………………………………………………………..…..…...vi
Daftar Tabel ………………………………………………………………………………….
Daftar Gambar ………………………………………………………………………………..
Daftar Grafik …………………………………………………………………………………
Daftar Notasi dan Singkatan ………………………………………………………………..
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………………....………1
1.1Latar Belakang…………………………………………………….…………...….1
1.2 Studi Literatur…………………………………………………….…………...….3
1.3 Rumusan Masalah ……………………………………………….………...……..7
1.4 Tujuan Penelitian ………………………………………….……….………..…...7
1.5 Manfaat Penelitian …………………………………………………..…..……….8
1.6 Batasan Masalah …………………………………………………………………8
1.7 Metode Penelitian ………………………………………………………………..9
1.8 Sistematika Penulisan ………………………….…………………….……..…...10
BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………………………….………………….…..…….12
2.1 Umum……………………………………………………….….…………..……12
2.2 Struktur Kolom…………………………………………………………....……..16
2.2.1 Fungsi kolom…………………………………………………..…..…….17
2.2.2 Kolom Beton Bertulang……………………………………..……..……...18
2.2.3 Keruntuhan Pada Kolom Beton Bertulang……………………….....……..19
2.2.4 Perilaku Kolom……………………………..…………………..…...…19
2.3 Pengekangan Beton Bertulang…………………………………..…..………21
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Prinsip Pengekangan Kolom……………………………………….….25
2.3.2 Peraturan tentang Konsep Pengekangan………………………….…..27
2.4 Aplikasi Struktural…………………………………………………….….......29
2.4.1 Aplikasi Pemodelan dan Analisis Struktur ( ANSYS)……….……....34
BAB III METODOLOGI PENELITIAN……………………………………….….…..…….38
3.1 Umum…………………………………………………………….….………..38
3.2 Perencanaan Benda Uji……………………...………………………….……41
3.3 Aplikasi yang Digunakan……………………………………………….……45
3.4 Pembuatan Model (Pemodelan)……………………………………….……..47
3.5Pengujian Model dengan Aplikasi ANSYS 12.1……………..………….…....50
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN…………..………………………………….……..63
4.1 Pendahuluan…………………………………………………………….…….63
4.2 Perhitungan Kapasitas Beban Aksial Ultimate Kolom………………….…..63
4.3 Data Hasil Percobaan………………………………………………………...65
4.4 Analisa Perilaku Tulangan …………………………………………………..68
4.4.1 Analisa Tegangan yang Terjadi pada Sengkang…………….………..68
4.4.2 Analisa Regangan yang Terjadi pada Sengkang…………….………..71
4.4.3 Analisa Defleksi yang Terjadi pada Sengkang……………….………73
4.4.4 Analisa Tegangan yang Terjadi pada Tulangan Pokok……….……...75
4.4.5 Analisa Regangan yang Terjadi pada Tulangan Pokok………………77
4.4.6 Analisa Defleksi yang Terjadi pada Tulangan Pokok………….…….79
4.5 Analisa Kapasitas Beban ………………………………………………………81
4.6 Hubungan Tegangan-Regangan Masing-Masing Model………………………82
4.6.1 Hubungan Tegangan –Regangan pada Model 1…………………………..82
4.6.2 Hubungan Tegangan –Regangan pada Model 2………………………...83
Universitas Sumatera Utara
4.6.3 Hubungan Tegangan –Regangan pada Model 3………………………..84
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………………………..85
5.1 Kesimpulan………………………………………………………………………85
5.2 Saran……………………………………………………………………………..87
Daftar Pustaka
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No.
Judul
Hal
1.1
Model Benda Uji Anang dkk
5
1.2
Deformasi Model Benda Uji Anang dkk
6
3.1
Karakteristik Tulangan Sengkang yang Dipakai
38
3.2
Spesifikasi Tulangan Baja yang Digunakan
39
4.1
Data Hasil Keluaran (Model 1)
65
4.2
Data Hasil Keluaran (Model 2)
66
4.3
Data Hasil Keluaran (Model 3)
67
4.4
Data Tegangan Sengkang
68
4.5
Data Regangan Sengkang
71
4.6
Data Defleksi Sengkang
73
4.7
Data Tegangan Tulangan Pokok
75
4.8
Data Regangan Tulangan Pokok
77
4.9
Data Defleksi Tulangan Pokok
79
4.10
Beban Aksial Maksimum
81
4.11
Tegangan Akibat Pembebanan Maksimum
85
4.12
Regangan Akibat Pembebanan Maksimum
86
4.13
Defleksi Akibat Pembebanan Maksimum
87
4.14
Beban Aksial Maksimum
88
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Hal
1.1
Contoh Keruntuhan Bangunan akibat Gempa Yogya yang Dipicu oleh
Detailing Penulangan Kolom yang Tidak Tepat.(Imran I., 2006)
1
1.2
Luasan inti terkekang pada suatu elemen struktur kolom beton
bertulang.(Paultre et.al.,2008)
4
2.1
Contoh Visual Beton Bertulang
13
2.2
Struktur Kolom Bangunan
14
2.3
Penggunaan Pen-Binder untuk Sengkang
16
2.4
Struktur Rangka Bangunan (Kolom dan Balok)
16
2.5
Ilustrasi Bagian Dalam Kolom Beton Bertulang dengan Bekisting
17
2.6
Jenis Kolom Beton Bertulang
18
2.7
Pemberian Beban pada Kolom Tanpa Tulangan
21
2.8
Pemberian Beban pada Tulangan Longitudinal
22
2.9
Pemberian Beban Pada Kolom yang Bertulang Longitudinal
22
2.10
Pemberian Beban pada Kolom yang Bertulang Longitunal dan Bersengkang
23
2.11
Luasan Inti Terkekang
24
2.12
Kait Sengkang 1350 dan 900
26
2.13
Detail Sengkang Kait Gempa ( SNI 03-2847-2002)
27
2.14
Detailing kekangan pada kolom untuk daerah dengan tingkat
28
kerawanan gempa tinggi (ACI 318M-05 )
2.15
Aplikasi Autocad
30
2.16
Aplikasi STAAD.Pro
31
2.17
Aplikasi SAP 2000
31
2.18
Aplikasi ETABS
32
Universitas Sumatera Utara
2.19
Aplikasi ANSYS
33
2.20
Aplikasi SolidWorks
33
2.21
ANSYS 12.1 Release
34
3.1
Karekteristik Tulangan Sengkang yang Dipakai
38
3.2
Spesifikasi Tulangan Baja yang Digunakan
39
3.1
Diagram Alir Percobaan
40
3.2
Aplikasi CAD yang digunakan
45
3.3
Aplikasi Analisis Struktural yang Digunakan
46
3.4
Tulangan Jenis 1
47
3.5
Tulangan Jenis 2
48
3.6
Tulangan Jenis 3
49
3.7
Jendela ANSYS Workbench 12.1
50
3.8
Perintah Memasukkan Nama Material
51
3.9
Toolbox pada Jendela Engineering Data
51
3.10
Pengisian Data Density
52
3.11
Pengisian data Isotropic Elastic
52
3.12
Pengisian Data Strengh Material
53
3.13
Jendela Engineering Data pada ANSYS Workbench 12.1
53
3.14
Perintah Import File Cad kedalam ANSYS
54
3.15
Jendela Design Modeler pada ANSYS Workbench 12.1
55
3.16
Penentuan Jenis Bahan Tiap Komponen Model
56
3.17
Perintah Meshing
57
3.18
Jendela Mechanical [Ansys Multiphysic] untuk Meshing
57
3.19
Pemberian Constrain pada Model
58
3.20
Jendela Mechanical [Ansys Multiphysic] untuk Pemberian Constraint dan Load
59
3.21
Pemberian Support pada Model
60
3.22
Hasil simulasi berupa tegangan von mises
61
Universitas Sumatera Utara
3.23
Hasil simulasi berupa regangan von mises
62
3.24
Hasil simulasi berupa deformasi total
62
4.1
Grafik Tegangan pada Sengkang Akibat Pembebanan
69
4.2
Grafik Regangan pada Sengkang Akibat Pembebanan
72
4.3
Grafik Defleksi pada Sengkang Akibat Pembebanan
74
4.4
Grafik Tegangan pada Tulangan Akibat Pembebanan
76
4.5
Grafik Regangan pada Tulangan Akibat Pembebanan
78
4.6
Grafik Defleksi pada Tulangan Akibat Pembebanan
80
4.7
Grafik Teg-Reg pada Sengkang ( Model 1)
82
4.8
Grafik Teg-Reg pada Tulangan Pokok ( Model 1 )
82
4.9
Grafik Teg-Reg pada Sengkang ( Model 2)
83
4.10
Grafik Teg-Reg pada Tulangan Pokok ( Model 2 )
83
4.11
Grafik Teg-Reg pada Sengkang ( Model 3)
84
4.12
Grafik Teg-Reg pada Tulangan Pokok ( Model 3 )
84
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
LAMBANG
a
Tinggi balok tegangan tekan persegi ekuivalen
Ag
Luas penampang
Ac, Acc
Luas beton tanpa tulangan, luas inti beton terkekang sengkang
Asp (Asx,Asy)
Luas tulangan transversal pada arah x dan y
Asl
Luas tulangan longitudinal
b
Lebar efektif kolom
c
Tebal selimut beton
f’c
Kekuatan tekan beton
h
Tinggi kolom
k
Faktor kelangsingan
P
Beban aksial
Pn
Kapasitas beban aksial
s, s’
Jarak tulangan transversal pada kolom (as-as), jarak bersih sengkang
tx, ty
Dimensi penampang melintang kolom
π
Koefisien 3,14
ε
Regangan
ρ
Rasio tulangan
∑
Jumlah
Ø
Faktor reduksi kolom
Universitas Sumatera Utara