SOAL 1

Jelaskan mengapa spiral column memiliki kapasitas yang lebih besar dari tied column dan

jelaskan pula mengenai keruntuhan dari kolom spiral.

JAWAB

Kolom beton bertulang dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tied atau spiral column,

tergantung pada metode yang digunakan untuk mengikat atau menahan tulangan memanjang

pada tempatnya. Bila kolom memiliki sengkang yang tertutup atau terikat (ties) maka kolom

tersebut disebut sebagai tied column. Sengkang yang terjalin tersebut akan efektif untuk

meningkatkan kekuatan kolom. Sengkang juga akan dapat menahan kecenderungan dari

tulangan memanjang untuk menekuk keluar saat kolom dibebani yang dapat menyebabkan

beton pecah atau rusak. Tied column umumnya berbetntuk kotak atau segiempat.

Saat terdapat sengkang spiral yang menerus dan membungkus sepanjang kolom memanjang,

maka kolom tersebut disebut spiral column. Sengkang spiral lebih efektif untuk meningkatkan

kekuatan atau kapasitas kolom dibandingkan sengkang ikat (ties). Sengkang spiral memiliki

sifat cenderung lebih mengikat tulangan memanjang dan juga memiliki jarak yang dekat

(closely spaced) sehingga akan dapat menahan tulangan longitudinal dengan lebih baik agar

tidak tertekuk keluar beton. Selain itu, sengkang spiral akan berperan untuk memberikan

kekangan pada beton (confine the concrete) sehingga meningkatkan kekuatan beton dalam

menahan beban aksial.

Gambar 1. (kanan) Spiral column, (kiri) Tied column

Pola keruntuhan antara tied dan spiral column juga berbeda. Sebenarnya perilaku dari sengkang

spiral dan sengkang ikat (ties) adalah sama hingga terjadi beban ultimit. Untuk tied column,

beton akan gagal dan hancur keluar (crushing outward) secara lateral. Tulangan longitudinal

gagal akibat terjadi tekuk pada bagian antar sengkang pada failure region (gambar 3).

Kegagalan beton akibat retak berlebih diikuti dengan tertekuknya tulangan longitudinal akan

menyebabkan terjadinya kegagalan kolom seketika, seperti kegagalan pada beton silinder.

Pada kolom spiral, saat terjadi beban ultimit, beton pada bagian luar sengkang (covering

concrete) akan pecah, namun beton pada bagian dalam sengkang spiral (core concrete) akan

tetap berdiri dan dapat menyediakan sedikit kekuatan sebelum runtuh akibat tahanan yang

diberikan oleh sengkang spiral. Sengkang spiral yang rapat dan kontinyu akan membungkus

tulangan longitudinal dengan baik dan membentuk suatu sangkar yang dapat menahan core

concrete. Saat terjadi beban ultimit dan beton tertekan maka timbul tegangan tarik (hoop

tension) pada sengkang spiral dan sengkang akan mengalami leleh sehingga tidak terjadi

keruntuhan seketika pada spiral column. Dengan demikian, retak atau pecahnya beton pada

bagian luar kolom akan menjadi peringatan bahwa kolom akan gagal apabila terjadi

penambahan beban.

Seperti terlihat pada gambar 2, saat sebelum beban ultimit, tulangan longitudinal pada kedua

kolom akan leleh dan cover concrete mulai pecah. Saat beban ultimit di puncak terjadi

kegagalan seketika pada tied column sedangkan pada spiral column akan dapat menahan beban

lebih lama sebelum akhirnya gagal.

Gambar 2. Perilaku tied column dan spiral column

Gambar 3. Kegagalan pada tied column dan spiral column

Gambar 4 (a) menunjukkan kegagalan spiral column pada penelitian yang dilakukan oleh

Lehigh University di Amerika. Dapat terlihat bahwa hingga beban ultimit, spiral column tidak

mengalami keruntuhan akibat tahanan yang diberikan oleh sengkang spiral, meskipun cover

concrete pecah dan hancur. Pada gambar 4 (b) merupakan kerusakan spiral column yang terjadi

di Santa Monica Freeway akibat beban gempa. Meskipun core concrete mengalami retak dan

sedikit hancur namun kolom masih tetap dapat berdiri.

(a) (b)

Gambar 4. Kegagalan pada spiral column

SOAL 2

Bagaimana menentukan rasio dari tulangan memanjang pada kolom?

JAWAB

Rasio tulangan longitudinal pada kolom merupakan rasio antara luas total tulangan longitudinal

dengan luas penampang bruto. Pada SNI 03-2847-2002 dan ACI 318-11 disebutkan bahwa

rasio penulangan longitudinal tidak boleh kurang dari 0.01 dan tidak boleh lebih dari 0.08.

Dalam ACI 318-11 dijelaskan bahwa rasio tulangan longitudinal pada kolom merupakan batas

atau limit dari jumlah tulangan longitudinal yang dapat digunakan pada elemen tekan non

komposit. Apabila penggunaan dari rasio tulangan longitudinal yang terlalu tinggi

menyebabkan kesulitan pada saat pengerjaan atau kolom menjadi tidak efektif karena tulangan

terlalu rapat (berdesakan), maka lebih baik untuk memperbesar dimensi kolom atau memakai

baja dengan mutu lebih tinggi dibandingkan memakai tulangan yang lebih banyak. Prosentase

tulangan longitudinal kolom diambil tidak lebih dari 4% apabila tulangan longitudinal nantinya

akan disambung (lap sliced).

Penulangan kolom umumnya menggunakan rasio tulangan longitudinal antara 1.5% hingga 3%

atau 0.015 hingga 0.03. Pada bangunan bertingkat banyak dimana beban akan lebih berat rasio

penulangan yang digunakan akan meningkat hingga 4% atau lebih. Dapat disimpulkan bahwa

apabila kolom harus menumpu beban yang berat maka diperlukan tulangan longitudinal yang

lebih rapat sehingga rasio tulangan longitudinal akan meningkat. Namun apabila tulangan

terlalu rapat maka tulangan akan menjadi berdesakan terutama pada titik pertemuan antara

balok, plat, dan kolom. Apalagi apabila nantinya tulangan akan disambung untuk

memperpanjang tulangan longitudinal (lap sliced), tulangan bisa jadi akan berdempet satu

dengan yang lain. Maka dalam menentukan rasio tulangan memanjang yang perlu diperhatikan

tidak hanya banyaknya tulangan yang diperlukan untuk memenuhi kapasitas kolom, namun

juga konfigurasi pada tulangan itu sendiri sehingga kolom akan dapat berfungsi dengan baik

dan maksimal.

Jumlah tulangan minimum (ACI 318-11):

Metode desain struktur untuk kolom pada dasarnya menggabungkan beban terpisah yang mana

harus dipikul oleh beton dan tulangan, sehingga jumlah minimum tulangan diperlukan agar

menjamin bahwa hanya kolom beton bertulang yang didesain menggunakan metode dalam ACI

318-11. Tulangan dibutuhkan untuk memberikan tahanan pada lentur yang pasti ada meskipun

dalam analisa tidak diperhitungkan, dan untuk mereduksi efek dari rangkak dan susut pada

beton yang mengalami tegangan tekan terus-menerus. Penelitian menunjukkan bahwa susut

dan rangkak cenderung untuk mentransfer beban dari beton ke tulangan, dengan konsekuensi

peningkatan tegangan pada tulangan dan akan meningkat saat rasio tulangan menurun. Kecuali

suatu batas bawah diterapkan dalam rasio tulangan, tegangan pada tulangan akan meningkat

hingga mencapai leleh.

Jumlah tulangan maksimum (ACI 318-11):

Rasio maksimum dari tulangan kolom adalah 0.08 dalam ACI 318-11. Hal ini karena lentur

butuh untuk diperhitungkan dalam desain dari semua kolom. Batas atas dari rasio tulangan ini

dapat dianggap sebagai batas praktis untuk tulangan agar ekonomis dan juga berkaitan dengan

kemudahan untuk penempatan atau pengerjaan (placing) dari tulangan kolom itu sendiri.

SOAL 3

Bandingkan mengenai peraturan dan syarat dalam desain kolom menggunakan standar ACI

dan SNI.

JAWAB

ACI 318-11 SNI 03-2847-2002

Desain kekuatan

aksial maksimum

, pada komponen struktur

tekan

Pasal 10.3.6.1

Untuk tulangan spiral

, = 0.85[0.85(

) + ] Pasal 10.3.6.2

Untuk tulangan sengkang ikat

(ties)

, = 0.80[0.85(

) + ]

Pasal 12.3.5 (1)

Untuk tulangan spiral

, = 0.85[0.85(

) + ] Pasal 12.3.5 (2)

Untuk tulangan sengkang ikat

(ties)

, = 0.80[0.85(

) + ]

Kuat tekan rencana

aksial maksimum

Pasal 10.3.6.3

Untuk tulangan spiral

= 0.85 Untuk tulangan sengkang ikat

(ties)

= 0.80 Dimana adalah kuat tekan rencana pada eksentrisitas sama

dengan nol.

Pasal 12.3.5 (3)

Untuk tulangan spiral

= 0.85 Untuk tulangan sengkang ikat

(ties)

= 0.80 Dimana adalah kuat tekan rencana pada eksentrisitas sama

dengan nol.

Rasio tulangan longitudinal pada

komponen struktur

tekan nonkomposit

Pasal 10.9.1

= 0.01 0.08 Pasal 12.9 (1)

= 0.01 0.08

Jumlah minimum

batang tulangan

longitudinal pada

komponen struktur

tekan

Pasal 10.9.2

4 untuk batang tulangan dalam sengkang segiempat atau

lingkaran

3 untuk batang pengikat sengkang segitiga

6 untuk batang tulangan dalam sengkang spiral

Pasal 12.9 (2)

4 untuk batang tulangan dalam sengkang segiempat atau

lingkaran

3 untuk batang pengikat sengkang segitiga

6 untuk batang tulangan dalam sengkang spiral

Ketentuan ukuran

minimum sengkang

ikat lateral pada

komponen struktur

tekan untuk tulangan

non-prategang

Pasal 7.10.5.1

Minimum ukuran No.3 untuk tulangan longitudinal lebih

kecil atau sama dengan No.10

Minimum ukuran No.4 untuk tulangan No.11, No.14, No.18

dan bundel tulangan

longitudinal

Pasal 9.10.5 (1)

Minimum ukuran D-10 untuk tulangan longitudinal lebih

kecil dari D-32

Minimum ukuran D-13 untuk tulangan D-36, D-44, D-56

dan bundel tulangan

longitudinal

Jarak vertikal

sengkang ikat untuk

komponen struktur

tekan

Pasal 7.10.5.2

Tidak melebihi 16 kali diameter batang longitudinal

Tidak melebihi 48 kali diameter sengkang ikat atau

kawat ikat (wire)

Dimensi terkecil dari komponen struktur tekan

tersebut

Pasal 9.10.5 (2)

Tidak melebihi 16 kali diameter tulangan longitudinal

Tidak melebihi 48 kali diameter batang atau kawat

sengkang/ sengkang ikat

Ukuran terkecil dari komponen struktur tekan

tersebut

Pengaturan sengkang

ikat (SNI) atau

rectilinear ties (ACI)

Pasal 7.10.5.3 (gambar 5)

Rectilinear ties harus diatur sedemikian sehingga tiap

sudut dan alternate

longitudinal bar mendapat

dukungan lateral yang

disediakan oleh sudut

sengkang ikat dengan sudut

dalam tidak lebih dari 135o.

Tidak ada batang yang berjarak bersih lebih dari 6 in.

di sepanjang sengkang ikat

terhadap batang yang

didukung secara lateral

(laterally supported bar).

Pasal 9.10.5 (3) (gambar 6)

Sengkang dan sengkang ikat harus diatur sedemikia hingga

tiap sudut dan tulangan

longitudinal yang berselang

harus mempunyai dukungan

lateral yang didapat dari sudut

sebuah sengkang atau kait ikat

yang sudut dalamnya tidak

lebih dari 135o.

Tidak boleh ada batang tulangan di sepanjang masing-

masing sisi sengkang atau

sengkang ikat yang jarak

bersihnya lebih dari 150 mm

terhadap batang tulangan yang

didukung secara lateral.

Pengaturan untuk

sengkang spiral

Pasal 7.10.4.2

Untuk konstruksi cast-in-place, ukuran diameter spiral

tidak boleh kurang dari 3/8 in.

Pasal 7.10.4.3

Jarak antar spiral tidak boleh melebihi 3 in., atau kurang

dari 1 in.

Pasal 9.10.4 (2)

Untuk konstruksi cor di tempat, ukuran diameter spiral

tidak boleh kurang dari 10

mm.

Pasal 9.10.4 (3)

Jarak bersih antar tulangan spiral tidak boleh melebihi 75

mm dan tidak kurang dari 25

mm

Rasio tulangan spiral

minimum

Pasal 10.9.3

= 0.45 [

1] [

]

Nilai tidak boleh lebih dari 100,000 psi

Pasal 12.9 (3)

= 0.45 [

1] [

]

Nilai tidak boleh lebih dari 450 MPa

Faktor reduksi untuk komponen

struktur tekan

Pasal 9.3.2.2

Dengan tulangan spiral

= 0.75 Dengan tulangan lain

= 0.65

Pasal 11.3.2 (2)

Dengan tulangan spiral

= 0.75 Dengan tulangan lain

= 0.65

Gambar 5. Sketsa untuk ACI (7.10.5.3)

Gambar 6. Sketsa untuk SNI (9.10.5 (3))