METODE PENGUJIAN PORTAL STRUKTUR BETON

BERTULANG

Harry Syafriandi1, Jafril Tanjung

2 dan Rendy Thamrin

3

1Mahasiswa Pascasarjana Jurusan Teknik Sipil Universitas Andalas, harry_syafriandi01@yahoo.com

2Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Andalas, jafriltanjung@ft.unand.ac.id

3Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Andalas, rendy@ft.unand.ac.id

ABSTRAK

Pengujian secara ekperimental pada portal struktur beton bertulang bertujuan untuk mengetahui prilaku

portal struktur beton bertulang akibat pembebanan gempa yang dimodelkan sebagai beban horizontal

secara monotonik yang diberikan pada struktur. Dengan pengujian ini dapat dilihat beban yang bekerja

pada portal struktur beton bertulang, perpindahan (deformasi) yang terjadi pada portal struktur beton

bertulang dan pola retak yang terjadi. Sehingga diharapkan dengan adanya metode pengujian yang tepat

dapat menggambarkan kondisi yang sebenarnya dan pengaruh beban yang bekerja pada struktur.

Kata kunci : ekperimental, monotonik, beton bertulang

1. PENDAHULUAN

Dewasa ini pengujian model di bidang

struktur (struktur modeling) banyak di

lakukan karena hasilnya sangat

membantu dalam bidang penelitian /

riset, perancangan dan pengajaran ilmu.

Disamping itu untuk kondisi struktur

yang kompleks ataupun sangat

kompleks, baik geometrinya maupun

kondisi batasnya, dimana metode

analitik ataupun numerik tidak / belum

tersedia, maka penyelesaian model test

adalah satu-satunya jawaban. Dalam

penelitian ini model yang diuji adalah

modal portal stuktur beton bertulang.

Dengan adanya pemodelan yang

dilakukan secara eksperimental maka

diharapkan dapat mengetahui prilaku

portal struktur beton bertulang terutama

akibat pembebanan yang diberikan.

2. DASAR TEORI

2.1 Umum

Beton bertulang telah digunakan

sebagai material bangunan di setiap

negara. Pada banyak negara beton

bertulang merupakan material struktur

yang dominan dalam konstruksi

bangunan. Keuntungan dari penggunaan

beton bertulang adalah tulangan baja

dan bahan pembentuk beton tersedia di

banyak tempat, hanya dibutuhkan

kemampuan yang relatif rendah dalam

konstruksi beton, dan dari segi ekonomi

beton bertulang lebih menguntungkan

dibandingkan bahan konstruksi lainnya.

Pada struktur beton bertulang, balok

utama yang langsung ditumpu oleh

kolom dianggap menyatu secara kaku

dengan kolom. Sistem kolom dan

balok induk seperti ini dikatakan

sebagai sistem portal. Sistem portal

telah lama digunakan sebagai sistem

bangunan yang dapat menahan beban

vertikal gravitasi dan lateral akibat

gempa. Sistem ini memanfaatkan

kekakuan balok-balok utamadan kolom.

Dengan demikian integritas antara balok

utama dan kolom harus mendapat

perhatian dan pendetailan tersendiri,

karena di sekitar daerah ini timbul gaya

geser dan momen yang besar yang dapat

menyebabkan terjadinya retak atau

patahnya penampang.

2.2 Portal Beton Bertulang

Struktur rangka kaku / portal (rigih

frame) adalah struktur yang terdiri atas

elemen-elemen linear, umumnya balok

dan kolom, yang saling dihubungkan

pada ujung-ujungnya oleh joints (titik

hubung) dengan kaku yang dapat

mencegah rotasi relatif diantara elemen

struktur yang dihubungkanya. Dengan

demikian, elemen struktur tersebut

menerus pada titik hubung itu. Struktur

rangka kaku adalah statis taktentu.

Berdasarkan geometrik virtikalnya

portal dapat dibedakan menjadi portal

simetris dan portal asimetris. Struktur

portal asimetris tidak mempunyai

cerminan yang sama jika diberikan

sumbu tengah yang membagi portal

tersebut. Untuk menganalisis sebuah

pertal asimetris menggunakan ukuran

model yang utuh sehingga

membutuhkan ketelitian dan waktu

yang agak lama penggunaan data yang

lengkap pada tiap segme portal dan

proses analisis yang lebih panjang.

Struktur portal di pengaruhi oleh gaya

internal dan gaya eksternal. Gaya

internal merupakan kekakuan struktur

tersebut terhadap gaya eksternal, dalam

hal ini mengenai elastisitas bahan dan

momen inersia. Elastisitas (E)

dinyatakan seperti persamaan (1)

(berdasarkan hukum Hooke) dengan

satuan Kg/cm2 dan momen inersia (I)

dimensi persegi seperti persamaan (2)

dengan satua cm4.

E = f (tegangan) .............................. (1)

ԑ (regangan)

I = 1 .b . h3 .................................... (2)

12

Gaya eksternal yang bekerja pada

struktur portal beton bertulang

diantaranya beban mati, beban hidup,

beban angin dan beban gempa.

Pemodelan beban yang bekerja pada

strukur disesuaikan dengan arah

pembebanan yang bekerja. Untuk beban

mati dan beban hidup bekerja secara

vertikal, sedangkan beban gempa

dengan metode statik ekuivalen

dimodelkan dengan arah horizontal

struktur.

Saat portal struktur beton bertulang

bekerja beban horisontal, portal akan

memberikan respons berupa deformasi

sehingga bentuk portal menjadi miring /

condong yang arahnya sesuai dengan

arah beban yang bekerja. Jika beban

bekerja dengan arah bolak-balik

(bergantian ke kanan dan ke kiri), portal

juga bergantian miring ke kanan dan

kekiri. Akibat dari beban bolak-balik

ini, pada joint terjadi saling adu

kekuatan antara balok dan kolom dari

portal sehingga dapat terjadi salah satu

dari dua kemungkinan, yaitu: balok kuat

kolom lemah atau kolom kuat balok

lemah.

Untuk kemungkinan pertama (balok

kuat kolom lemah), akan terjadi retak

(terjadi leleh lentur dan terbentuk sendi

plastis) pada kolom lebih dahulu

sebelum balok. Keadaan paling

berbahaya apabila terjadi pada ujung-

ujung kolom lantai paling bawah seperti

ditunjukkan pada Gambar 1, karena

portal akan runtuh. Untuk kemungkinan

kedua (kolom kuat balok lemah), akan

terjadi retak (terbentuk sendi plastis)

pada balok lebih dahulu sebelum kolom.

Keadaan paling berbahaya apabila

terjadi retak pada semua ujung-ujung

balok seperti ditunjukkan pada Gambar

2, karena portal akan runtuh.

3. PROSEDUR DAN HASIL

KERJA

3.1 Umum

Penelitian mengenai prilaku portal

struktur beton bertulang akibat beban

horizontal dilakukan di Laboratorium

Material dan Struktur, Jurusan Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas

Andalas Padang.

Pengujian ini difokuskan pada struktur

portal struktur beton bertulang. Dimana

memperhatikan konsep Balok Kuat

Kolom Lemah (strong beam weak

column) sehingga diharapkan dapat

memperlihatkan pola keruntuhan pada

kolom akibat pembebanan horizontal

akibat gempa.

Kolom, balok, dan dinding yang akan

diuji diskalakan dari ukuran yang

sebenarnya dengan perbandingan 1:5.

Kolom yang ukuran sebenarnya 75 x 75

cm menjadi 15 x 15 cm begitu juga

dengan balok.

Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui prilaku portal struktur beton

bertulang dalam menerima beban

lateral.

3.2 Propertis Benda Uji

Penelitian dilakukan melalui uji

laboratorium dengan menggunakan

benda uji dengan mutu beton fc’ = 26,4

Mpa, dengan properties sebagai berikut:

Tabel 3.1: Propertis Benda Uji

Idensifikasi

Specimen

P

(cm)

L

(cm)

T

(cm) Tulangan

PT

(Portal

struktur

beton

bertulang)

Sloof 150 60 20 12 Ø 12

5 - 10

Kolom 15 15 70 4 D 10

4 - 5

Balok 150 60 20 12 Ø 12

5 - 10

Gambar 1. Balok Kuat Kolom Lemah

Gambar 2. Balok Lemah Kolom Kuat

Lemah

Gambar 3.1: Struktur Portal Beton

Bertulang

3.3 Alat alat yang digunakan

Alat yang digunakan dalam penelitian

sambungan balok kolom ini terdiri dari

beberapa alat uji dan accessories

pendukung seperti gambar 3. 2 :

Gambar 3.2 : Alat dan Benda Uji

(Speciment)

Terdiri dari :

1. Frame Load

Frame ini merupakan kedudukan

utama Specimen yang akan di uji

2. Mesin Uji Tekan atau Universal

Testing Machine (UTM)

Mesin uji tekan adalah alat untuk uji

kuat tekan beton. Dalam penelitian

ini menggunakn mesin uji tekan

dengan kapasitas 2000 KN.

3. Mesin Uji Tarik Tulangan

Mesin tarik digunakan untuk

mengetahui tegangan leleh (fy) dari

tulangan yang digunakan. Dalam

penelitian ini digunakan mesin uji

tarik dengan kapasitas 100 KN.

4. Actuator

Actuator alat yang dihubungkan

langsung dengan hydraulic Jack

yang ujung nya di letakan pada

Load cell untuk memberikan

tekanan.

5. Load Verticality Displacement Test

(LVDT)

Alat untuk mendeteksi lendutan

vertikal terhadap benda uji

6. Load Cell

Alat yang digunakan untuk

meneruskan gaya/beban dari

Actuator ke balok

7. Hydraulic jack

Alat untuk memberikan gaya/beban

hydraulic dengan cara menekan tuas

pada alat ini.

8. Data Logger

Alat untuk pencatat automatis

besaran beban.lendutan,retak dan

perpindahan

9. Accessories pendukung seperti

lempengan pelat baja tebal 30 mm

berbagai ukuran panjang dan lebar,

baut ulir Ø 2,5 inch dan mur.

3.4 Pengujian

Pelaksanaan pengujian dilakukan

dengan cara sebagai berikut:

1. Benda uji diletakkan pada H-Beam

yang dilengkapi Jack Acuator

dengan maksimum 500 KN.

2. Pasang semua perletakkan dan

pastikan sloof terjepit sempurna.

3. Setelah setting benda uji. Beban

diberikan secara perlahan-lahan

secara konstan dan beban

dinaikkan secara berangsur-angsur

hingga pada batas tertentu sampai

pada kondisi runtuh, sehingga

benda uji dapat dilihat beban

maksimum, perpindahan dan pola

retak.

4. Catat data beban dan perpindahan

tiap-tiap pemberian beban

dilakukan

5. Retak yang terjadi ditandai pada

benda uji saat pengujian, sehingga

retakan yang terjadi dapat terekam

dengan baik menurut jenjang-

jenjang prosesi pemberian beban

dilakukan.

4. ANALISA DAN PEMBAHASAN

Hasil pengujian secara eksperimental

akan di proses dalam bentuk grafik

beban terhadap perpindahan untuk

mengetahui kekuatan portal struktur

beton bertulang.

Grafik 4.1 : Beban terhadap Deformasi

(Perpindahan)

Dari grafik menunjukan saat beban 58

KN struktur beton bertulang telah

mencapai beban ultimate dengan

perpindahan (deformasi) sebesar 20

mm, setelah itu struktur mengalami

penurunan daya layan.

Akibat pembebanan monotonik pada

portal struktur beton bertulang

mengakibatkan terjadinya retak pada

struktur. Pada kolom bagian atas terjadi

tekan sedangkan pada kolom bawah

terjadi tarik, sehingga crack / retak

pertama yang terjadi pada bagian ini.

Gambar 4.1 : Retak pada struktur

beton bertulang.

Pola retak yang terjadi pada masing-

masing portal umumnya terjadi pada

daerah sendi plastis, yaitu pertemuan

antara kolom dengan balok.

5. KESIMPULAN

Metode pengujian portal beton

bertulang bertujuan untuk membuat

kondisi real di lapangan dapat

dimodelkan dengan kondisi tertentu

sehingga dapat dilakukan penelitian di

laboratorium.

Dengan pemodelan yang dilakukan di

laboratorium, dapat dilihat prilaku

portal struktur beton bertulang akibat

beban gempa yang dimodelkan sebagai

beban horizontal yang bekerja

monotonik pada sampel uji.

Dari pengujian yang dilakukan

diperloleh beban ultimate sebesar 58

KN dengan perpindahan (deformasi)

sebesar 20 mm, setelah itu struktur

mengalami penurunan daya layan.

6. DAFTAR PUSTAKA

1. Dept. PU. 1971. Peraturan Beton

Bertulang Indonesia (PBI 1971).

Departemen Pekerjaan umum.

Bandung.

2. Dept. PU. 2002. SNI 03-2847-

2002: Tata Cara Perhitungan

Struktur Beton untuk Bangunan

Gedung. Yayasan LPMB.

Bandung.

3. Park, R., Paulay, T., (1975),

″Reinforced Concrete

Structure″, John Wiley & Sons,

New York.