retrofitting sambungan kolom-balok beton bertulang

13
Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang Hernowo dan Lisantono 1 Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang Ekspansi Planar Segitiga dengan Variasi Ukuran Sigit Hernowo 1) dan Ade Lisantono 2) 1) Alumni Magister Teknik Sipil, Program Pascasarjana Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Jl. Babarsari No. 43 Yogyakarta E-mail: [email protected] 2) Staf Pengajar Magister Teknik Sipil, Program Pascasarjana Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Jl. Babarsari No. 43 Yogyakarta E-mail: [email protected] Abstract Highly seismic activities in Indonesia, that is followed by a lot of high magnitude earthquakes, make awareness of the people to anticipate the damage that caused by this disaster. The Codes of earthquake have changed and are accompanied by the change of seismic region. There must be some efforts to improve the existing building structure. One of the efforts is retrofitting the beam-column joint which is the weakest element of structure in the building when subjected to earthquake loading. Four beam-column joint reinforced concrete specimens, namely SJC, SJ-01, SJ-02, and SJ-03, made of normal concrete and plain reinforcement were tested in this experimental program. Beam with 150 mm width, 250 mm high, and 1500 length be jointed with column that has section area of 250 mm x 250 mm, and 1750 mm length. The specimens of SJ-01, SJ-02 and SJ- 03 were retrofitted by triangular voute in lower side of the beam in the beam column joint region with 125 mm, 187.5 mm, and 250 mm side length, respectively. All specimens are tested with cyclic loading using hydraulic actuator. The results show that the increasing strength of specimen SJ-01 and SJ-03 compare to the reference specimen were 12.74% and 10.29%, respectively. While the strength of specimen SJ-02 a little bit decreases compare to the reference specimen. Keywords: beam-column joint, reinforced concrete, retrofitting, voute, cyclic loading. 1. Pendahuluan Indonesia merupakan negara dengan aktivitas kegempaan yang sangat tinggi. Dalam rentang waktu antara tahun 1897 – 2009 tercatat telah terjadi lebih dari 14.000 kejadian gempa dengan magnituda M > 5,0 SR (Irsyam dkk, 2010). Regulasi perencanaan bangunan terkait dengan aktivitas gempa mulai digunakan sejak tahun 1983 dan telah diperbaharui pada tahun 2002 dan 2012. Selain menyebabkan korban jiwa, gempa bumi seringkali juga merusak insfrastruktur. Mengingat lokasi kejadian yang tidak bisa diperkirakan secara akurat dan kebutuhan wilayah yang mendesak, usaha untuk mengurangi dampak gempa dilakukan dengan perencanaan dan pembangunan bangunan sipil yang tahan gempa. Salah satu kerusakan yang sering terjadi pada gedung bertingkat akibat gempa adalah pada sambungan kolom- balok. Beberapa metode telah dikembang- kan untuk memberikan perkuatan elemen tersebut. Ghobarah dkk (1997) telah mem- pelajari model keruntuhan sambungan kolom-balok yang didesain pada decade 1970-an. Perkuatan dengan jaket baja bergelombang yang diisi dengan injeksi non-shrink grout terbukti efisien untuk rehabilitasi pada struktur yang telah ada dan tidak didesain untuk kebutuhan peraturan seismik. Hakuto dkk (2000) telah melakukan penelitian dengan membandingkan spesimen sambungan kolom-balok dengan

Upload: others

Post on 02-Oct-2021

15 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang ─ Hernowo dan Lisantono 1

Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang EkspansiPlanar Segitiga dengan Variasi Ukuran

Sigit Hernowo 1) dan Ade Lisantono 2)

1) Alumni Magister Teknik Sipil, Program Pascasarjana Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Jl. Babarsari No. 43 Yogyakarta

E-mail: [email protected]) Staf Pengajar Magister Teknik Sipil, Program Pascasarjana

Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Jl. Babarsari No. 43 YogyakartaE-mail: [email protected]

Abstract

Highly seismic activities in Indonesia, that is followed by a lot of high magnitudeearthquakes, make awareness of the people to anticipate the damage that caused by thisdisaster. The Codes of earthquake have changed and are accompanied by the change ofseismic region. There must be some efforts to improve the existing building structure.One of the efforts is retrofitting the beam-column joint which is the weakest element ofstructure in the building when subjected to earthquake loading. Four beam-column jointreinforced concrete specimens, namely SJC, SJ-01, SJ-02, and SJ-03, made of normalconcrete and plain reinforcement were tested in this experimental program. Beam with150 mm width, 250 mm high, and 1500 length be jointed with column that has sectionarea of 250 mm x 250 mm, and 1750 mm length. The specimens of SJ-01, SJ-02 and SJ-03 were retrofitted by triangular voute in lower side of the beam in the beam column jointregion with 125 mm, 187.5 mm, and 250 mm side length, respectively. All specimens aretested with cyclic loading using hydraulic actuator. The results show that the increasingstrength of specimen SJ-01 and SJ-03 compare to the reference specimen were 12.74%and 10.29%, respectively. While the strength of specimen SJ-02 a little bit decreasescompare to the reference specimen.

Keywords: beam-column joint, reinforced concrete, retrofitting, voute, cyclic loading.

1. Pendahuluan

Indonesia merupakan negara denganaktivitas kegempaan yang sangat tinggi.Dalam rentang waktu antara tahun 1897 –2009 tercatat telah terjadi lebih dari 14.000kejadian gempa dengan magnituda M > 5,0SR (Irsyam dkk, 2010). Regulasiperencanaan bangunan terkait denganaktivitas gempa mulai digunakan sejak tahun1983 dan telah diperbaharui pada tahun2002 dan 2012.

Selain menyebabkan korban jiwa,gempa bumi seringkali juga merusakinsfrastruktur. Mengingat lokasi kejadianyang tidak bisa diperkirakan secara akuratdan kebutuhan wilayah yang mendesak,usaha untuk mengurangi dampak gempadilakukan dengan perencanaan dan

pembangunan bangunan sipil yang tahangempa.

Salah satu kerusakan yang seringterjadi pada gedung bertingkat akibatgempa adalah pada sambungan kolom-balok. Beberapa metode telah dikembang-kan untuk memberikan perkuatan elementersebut.

Ghobarah dkk (1997) telah mem-pelajari model keruntuhan sambungankolom-balok yang didesain pada decade1970-an. Perkuatan dengan jaket bajabergelombang yang diisi dengan injeksinon-shrink grout terbukti efisien untukrehabilitasi pada struktur yang telah ada dantidak didesain untuk kebutuhan peraturanseismik.

Hakuto dkk (2000) telah melakukanpenelitian dengan membandingkanspesimen sambungan kolom-balok dengan

Page 2: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

2 Forum Teknik Vol. 37, No. 1, Januari 2016

penulangan buruk menggunakan desainseperti bangunan tahun 1970 kemudiandiperkuat dengan jaket beton dan spesimenyang didesain untuk mengakomodasi bebanseismik. Sambungan kolom-balok yangdiperkuat dengan jaket beton barumengalami peningkatan kekakuan,kekuatan, dan daktilitas, meskipun masih dibawah sambungan kolom-balok yangdidesain untuk mengakomodasi bebanseismik.

Sulendra (2005) telah melakukanpengujian pada sambungan kolom-balokyang diperkuat dengan pemasangan jaketpada bagian kolom. Metode inimeningkatkan kemampuan menahan bebangeser sampai 80% dari kemampuanawalnya, serta meningkatkan daktilitaskolom, kekakuan, kekuatan, dan disipasienergi secara signifikan. Chaimahawan danPimanmas (2009) melakukan pengujianpada sambungan kolom balok yangdiperkuat dengan ekspansi planarsegiempat dan segitiga. Kolom-balok betondidesain seperti pada struktur umumnyayang telah ada di Thailand. Metodeperkuatan ini terbukti efektif untukmeningkatkan kekakuan, kekuatan, disipasienergi, dan daktilitas, dengan performayang seimbang, namun perkuatansegiempat lebih efektif untuk menundakeretakan beton pada zona kompresi.

2. Fundamental

Dalam desain gedung bertingkat,kolom akan bertemu dengan balok. Daerahpertemuan itu merupakan sambungan.Sambungan seringkali menjadi bagianterlemah dari sistem struktur.

Ada banyak cara yang mungkinditempuh untuk menentukan jenispembebanan dan kombinasinya. Identifikasiyang tepat pada masalah ini menjadi kuncisukses untuk menentukan detil sambungan.Kebutuhan dasar untuk performasambungan menurut Park dan Paulay(1975) adalah sebagai berikut:Sambungan menunjukkan performa beban

layan sama dengan kualitas elemen yang disambung.

Sambungan memiliki kekuatan yangpaling tidak berhubungan dengan

kombinasi beban merugikan yang dapatdidukung oleh elemen yang disambung.

Kekuatan sambungan tidak menentukankekuatan struktur dan perilakunya tidakmenghalangi pengembangan kekuatanpenuh elemen yang disambung.

Mudah dibuat dan memiliki akses untukmenempatkan dan memadatkan beton.

Ada tiga jenis sambungan yangerring ditemui, yaitu sambungan sudut(knee), sambungan eksterior, dansambungan interior. Sambungan kneeadalah sambungan antara dua elemen yangmembentuk sudut. Jenis ini paling umumdijumpai pada sudut rangka portal.Sambungan eksterior adalah sambunganyang terletak di tepi bangunan, yang terdiridari kolom dengan dua atau tiga balok.Sambungan interior merupakan sambungandi tengah bangunan yang umumnyamemiliki satu kolom dan empat balok.

Sambungan kolom-balok eksteriordan interior diidentifikasi sebagai salah satubagian yang kritis pada struktur bangunan,yang pada banyak kejadian, kegagalannyadapat menyebabkan keruntuhan bangunan.Model kegagalan yang umum adalahkegagalan geser sambungan dan kegagalanangkur tulangan longitudinal terhadapsambungan (Supaviriyakit dan Pimanmas,2008). Beberapa metode perbaikan telahdiperkenalkan. Jaket beton menjadi salahsatu metode yang populer (Alcocer danJirsa, 1993). Namun metode ini memilikiketerbatan, yaitu menyebabkanpenambahan besar ukuran di lantai ruangyang mengurangi pemakaian praktisbangunan.

Metode perkuatan sambunganmenggunakan jaket pelat baja, CFRP(carbon fiber reinforced polymer), danSIFCON (slurry infiltrated fibrousconcrete) dapat dikerjakan dengan mudahdan cepat. Perbaikan perilaku sambunganjuga terjadi secara signifikan. Namunmetode ini dibatasi oleh sifat-sifat materialitu sendiri, seperti ketahanan terhadapkorosi, cuaca, air, dan sebagainya.

Metode perkuatan dengan ekspansiplanar juga relatif mudah diaplikasikan,dengan material konvensional yangekonomis dan mudah didapat. Ekspansiplanar dapat disembunyikan di dinding atau

Page 3: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang ─ Hernowo dan Lisantono 3

plafon, sehingga tidak mengganggu fungsiruangan. Namun metode ini menyebabkanukuran balok menjadi lebih pendek,sehingga cenderung mengarah padakegagalan geser.

Beton memiliki kuat tekan yangrelatif tinggi dibandingkan dengan bahan-bahan lain, tetapi kuat tariknya sangatrendah, sehingga memerlukan tulangantarik. Tulangan tarik untuk beton bertulangmenggunakan serat yang terbuat dari baja,plastik, kaca, dan lain-lain.

Baja merupakan material yang palingsering digunakan sebagai serat tulangan.Sifatnya yang mudah terkena korosimenyebabkan kekuatan beton bertulangberkurang, namun baja ditanam pada beton,sehingga selimut beton akan melindungibaja dari kemungkinan korosi.

Ada dua jenis tulangan yangdigunakan pada sambungan kolom-balok,yaitu tulangan longitudinal balok dantulangan transversal joint. Gaya padatulangan longitudinal di muka sambunganditentukan dengan menganggap bahwategangan pada tulangan lentur 1,25fy.Tulangan yang berhenti pada sebuah kolomharus dilanjutkan sampai sisi terjauh dariinti kolom terkekang dan diangkur.Tulangan longitudinal balok yangditeruskan sampai melewati sambungan,dimensi kolom pada arah sejajar tulangantersebut tidak boleh kurang dari 20 kalidiameter tulangan terbesar balok untukbeton normal (SNI 03-2847-2013).

Tulangan transversal berbentuksengkang tertutup harus dipasang padadaerah sambungan, kecuali jika sambungandikekang oleh komponen struktur yangsesuai. Pada sambungan interior, tulangantransversal dipasang pada daerahsambungan setinggi balok terendah.Menurut SNI 03-2847-2013 kuat gesernominal sambungan untuk sambungan yangdikekang di empat sisi tidak boleh melebihiuntuk yang dikekang pada tiga sisi atau duasisi yang berlawanan 1,25, dan untukhubungan lainnya 1,0 Dengan Aj adalah luasefektif balok yang ditunjukkan padaGambar 1, sementara fc’ adalah kuat tekanbeton.

Gambar 1. Luas efektif sambungan kolom-balok (SNI-03-2487-2002)

Panjang penyaluran tulangan tarik,ℓdh, untuk tulangan dengan kait standar 90o

tidak boleh kurang dari 8db, 150 mm, dannilai yang ditentukan dengan persamaan 1 untuk diameter tulangan 10 – 36 mm.

dimana, fy = kuat tarik baja tulangandb = diameter nominal batang tulangan

Daktilitas atau keuletan adalahkemampuan material untuk berubah bentuktanpa mengalami perpatahan. Umumnyadaktilitas diukur dengan ductility ratio(rasio daktilitas) μ, yaitu perbandinganantara defleksi maksimum (δu) dengandefleksi pada saat patah (δy), sepertipersamaan 2.

Kekakuan (stiffness) adalah gayayang dibutuhkan untuk menghasilkanperpanjangan satuan. Kekakuan siklus (kc)diperoleh dari beban lateral maksimum(Pmax) dibagi dengan defleksi lateralmaksimum (δm) pada setiap siklus sepertipersamaan 3.

Hysteretic energy (HE) merupakanenergi serapan (energi disipasi) pada balokuntuk setiap siklus. Energi disipasi inidiperoleh dari hasil perkalian beban dandefleksi yang diakumulasikan pada setiapsiklus, masing-masing tekan dan tarik yangihitung terpisah. Energi potensial (PE,potential energy), diperoleh dari luas

Page 4: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

4 Forum Teknik Vol. 37, No. 1, Januari 2016

segitiga di bawah kurva histerisis untuksetiap siklus.

Rasio redaman viskus ekuivalen(EVDR) merupakan perbandingan energiyang hilang setiap siklus. EVDR ditentukandengan persamaan 4.

3. Metodologi

Bahan

Spesimen berupa empat buahsambungan kolom-balok beton bertulangdengan ukuran, bahan, dan cara pembuatanyang identik, sehingga memiliki sifat-sifatyang identik. Bahan pembentuk specimenadalah semen, pasir, batu pecah, besi beton,air, bahan pengisi dan perekat.

Semen yang digunakan adalah semenyang memenuhi persyaratan dalam SNI 15-2049-2004 tentang Semen Portland. Hal inidiidentifikasi dari label yang ada padakemasannya, tanpa dilakukan pengujian.Pasir yang digunakan berasal dari GunungMerapi. Sebelum digunakan pasir diujidengan uji saringan untuk mengetahuigradasinya, serta uji berat jenis danpenyerapan. Batu pecah berasal dariindustri pemecah batu di daerah Clereng,Pengasih, Kulonprogo. Batu pecah jugadiuji dengan uji saringan serta uji beratjenis dan penyerapan air. Hasil pengujiankedua agregat tersebut digunakan untukmelakukan perencanaan campuran beton.

Besi beton diperoleh dari tokobangunan yang biasa dipakai untukmembuat bangunan pada umumnya. Besiyang digunakan adalah baja polosberdiameter 12 mm untuk tulanganlongitudinal dan 8 mm untuk tulangantransversal. Sebelum digunakan dilakukanuji tarik baja, dan dari hasil pengujiandiketahui tegangan leleh baja 360 MPauntuk tulangan longitudinal dan 379,71MPa untuk tulangan transversal.

Air untuk pembuatan beton berasaldari air di Laboratorium Struktur danMekanika Bahan, Pusat Studi Ilmu Teknik,Universitas Gadjah Mada. Air tidak berasa,tidak berbau, dan jernih sehingga

memenuhi persyaratan untuk pembuatancampuran beton.

Bahan pengisi adalah material yangdigunakan untuk mengisi celah antaralubang hasil pengeboran dan tulangan yangditambahkan pada proses perkuatansambungan. Bahan berupa epoxy adhesiveuntuk perekat struktur Sikadur-31 CFNormal.

Bahan perekat digunakan untukmerekatkan beton lama pada sambungankolom-balok dengan beton baru yangdigunakan untuk perkuatan. Perekat berupabahan tambahan untuk mortar Sika CimBonding Adhesive.

Selain itu digunakan juga kawat ikatuntuk merangkai tulangan, kapur, danspidol. Kapur digunakan untuk mengecatspesimen yang selesai dicetak agar polaretakan dapat terlihat lebih jelas. Spidoldigunakan untuk memberi garis-garisbujursangkar pada cetakan, untukmemetakan pola retak pada saat pengujian.

Alat

Peralatan yang digunakan untukpengujian siklik adalah crane dan tackel,loading frame, strain gauge, aktuatorhidrolik, jack hidrolik, load cell, LVDT,data logger, serta notebook. Crane dantackle digunakan untuk memindahkanspesimen yang akan dan telah diuji.

Loading frame berupa kerangka bajayang digunakan untuk menempatkanspesimen dan aktuator agar memiliki posisiyang stabil pada saat pengujian. Loadingframe berupa pelat-pelat baja yang dibuatsedemikian rupa sehingga menjadi tumpuansendi dan rol bagi spesimen, serta tumpuanjepit pada aktuator hidrolik. Sepatu daripelat baja ditambahkan pada loading framedengan tumpuan sendi untuk memasangkanspesimen pada tumpuan.

Strain gauge berfungsi untukmengukur regangan baja tulangan. Dalamsatu spesimen dipasang tiga buah straingauge, yaitu pada tulangan longitudinal atasdan bawah balok, serta pada tulangantransversal balok pada daerah dekatsambungan. Strain gauge dipasang setelahtulangan dirangkai sebelum pengecoranbeton. Namun demikian proses pengecorandapat merusak strain gauge, sehingga

Page 5: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang ─ Hernowo dan Lisantono 5

pengecoran dan pemadatan pada sekitardaerah pemasangan harus dilakukan denganhati-hati.

Aktuator hidrolik digunakan untukmemberikan beban lateral tarik dan tekanpada balok. Sedangkan load cell digunakanuntuk mengukur beban yang diberikan oleh

aktuator. Jack hidrolik digunakan untukmemberikan gaya aksial pada bagian ataskolom. Jack hidrolik dipasang pada loadingframe dan menekan kolom sehinggamemberi tumpuan rol pada ujung kolom.

LVDT (linear variable differentialtansducer) digunakan untuk mengukurdefleksi lateral balok. Data loggerdigunakan untuk membaca load cell, straingauge, dan LVDT, sedangkan notebookdigunakan untuk merekam dan menampil-kan hasil pembacaan data logger, serta

mengendalikan proses perekaman datapengujian.

Pembuatan spesimen

Campuran beton didesainmenggunakan persyaratan SNI 2487:2013untuk rangka pemikul momen. Formulasi

Page 6: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

6 Forum Teknik Vol. 37, No. 1, Januari 2016

campuran diperhitungkan dengan SNI 03-2834-1993 setelah pengujian agregat halusdan agregat kasar. Pengadukan mengguna-kan molen di laboratorium, menghasilkanbeton dengan nilai slump 40–75 mm,seperti pada Tabel 1.

Tabel 1. Nilai slump beton

Kuat tekan silinder beton rata-rata sebesar 28,39 MPa, modulus elastisitas rata-rata 32,7x103

MPa, dan kuat tarik belah3,05 MPa pada umur 28 hari.

(a) Spesimen SJ-01 (b) Spesimen SJ-02

(c) Spesimen SJ-03

Gambar 3. Penulangan perkuatan

Setelah spesimen cukup umur,perkuatan dikerjakan dengan melakukanpengupasan selimut beton pada daerahsambungan yang akan diperkuat.Pengupasan sampai tulangan terlihat,kemudian tulangan ditambahkan dengan

membuat lubang pada kolom dan balokmenggunakan mesin bor. Celah antaratulangan dan lubang diinjeksi dengan epoxyadhesive. Selanjutnya permukaan betonyang dikupas diolesi dengan perekat mortardan beton penguat dicetak. Nilai slumpbeton penguat sebesar 40 mm.

Pengujian spesimen dilakukan setelahbeton perkuatan melewati umur 28 hari.Gambar 2 menunjukkan bentuk spesimen,sedangkan Gambar 3 menunjukkan detilpenulangan perkuatan spesimen.

Metode pengujian

Pengujian dilakukan dengan uji siklik,melalui pembebanan pada ujung kolom.Skema dan setup pengujian, susunanspesimen, beban dan alat ukur ditunjukkanpada Gambar 4 dan Gambar 5.

Gambar 4. Skema pengujian

Gambar 5. Setup Pengujian

Beban aksial diberikan sebesar 7,67ton yang mewakili beban gravitasi yangharus ditanggung spesimen pada bangunan

Page 7: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang ─ Hernowo dan Lisantono 7

yang sesungguhnya. Beban tersebutdiberikan pada kolom yang mewakilibagian atas pada bangunan.

Beban lateral diberikan oleh aktuatorhidrolik yang dipasang pada ujung balok.Di tengahnya dipasang load cell untukmengukur beban aktuator, yang selanjutnyadihubungkan dengan data logger.

Gambar 6. Pola pembebanan (SNI 7438-2012)

Pada ujung balok dipasang LVDT dikedua sisi untuk mengukur perpindahanlateral. Kedua LVDT dihubungkan juga kedata logger untuk pembacaan. Strain gaugeyang ditanam dalam beton disambungkanjuga ke data logger melalui sebuahconverter untuk pembacaan hasil pengukur-an.

Pembebanan dengan beban siklik,dikendalikan dengan displacement control,mengikuti kaidah dalam SNI 7438-2012.Pembebanan dilakukan dengan pola sepertiditunjukkan dalam Gambar 6.

4. Hasil dan Pembahasan

Pola retak

Pada spesimen SJC yang tidakdiperkuat, retak pertama berupa retak lenturyang terjadi di sisi samping balok, 18 cmdari sambungan yang tidak berlanjut padasiklus selanjutnya. Retak pada daerahsambungan muncul pada simpangan 0,2%siklus 3 (0,2%-3) pada sisi negatifmenyambung ke sisi samping balok(Gambar 7a). Sampai akhir siklus sendiplastis terjadi pada daerah sambungan dan

daerah yang berjarak 40 cm di depansambungan.

Pada spesimen SJ-01 yang diperkuatdengan ekspansi planar setengah tinggibalok, retak pertama muncul di ujungperkuatan, yang kemudian berlanjut ke sisisamping balok pada arah tegak lurus sumbuutama dan sisi atas balok. Retak inikemudian berkembang menjadi sendiplastis. Sedangkan sendi plastis kedua jugaterjadi pada daerah yang berjarak 40 cm didepan sambungan (Gambar 7b).

Pada spesimen SJ-02 retak pertamaterjadi pada ujung perkuatan tegak lurussumbu utama balok. Retakan tersebutternyata tidak berlanjut, tetapi mengarahpada sisi yang sejajar sumbu utama didaerah perkuatan sekitar tulanganlongitudinal. Kemudian menyambung kekolom yang menyebabkan segitigaperkuatan terpisah dari spesimen. (Gambar7c). Sendi plastis kedua terjadi pada daerahyang berjarak 50 cm di depan sambungan.

Pada spesimen SJ-03 pola retakanyang terjadi identik dengan spesimen SJ-03.Retak dimulai dari ujung perkuatan, tegaklurus sumbu utama balok yang kemudiantidak berlanjut, tetapi berpindah ke daerahsekeliling segitiga perkuatan. Sendi plastiskedua muncul pada daerah yang berjarak 50cm di muka sambungan (Gambar 7d).

Kapasitas beban maksimal

Beban maksimal yang dicapaispesimen SJC 29,15 kN dan -22,53 kN padasimpangan 2,3%-1 pada arah positif dannegatif. Pada spesimen SJ-01 naik menjadi32,87 kN pada simpangan 2,3%-1 arahpositif dan -34,35 kN pada simpangan1,4%-2 arah negatif. Spesimen SJ-02menghasilkan beban maksimal yang lebihrendah, yaitu 29,06 kN pada simpangan2,3%-1 positif dan -21,96 kN padasimpangan 1,75%-2 negatif. Sedangkanpada spesimen SJ-03 beban maksimalpositif adalah 32,69 kN pada simpangan2,3%-1 dan beban maksimal negatif 23,22kN pada simpangan 2,3%-1. Kenaikanbeban maksimal spesimen SJ-01 sebesar12,74 dan spesimen SJ-03 sebesar 10,29%dibandingkan dengan spesimen tanpaperkuatan.

Page 8: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

8 Forum Teknik Vol. 37, No. 1, Januari 2016

Gambar 7. Pengamatan retak

Gambar 8. Hubungan beban maksimal danrasio simpangan

Beban maksimal rata-rata dari tigasiklus untuk semua spesimen ditunjukkanpada Gambar 8. Meskipun spesimen yangdiperkuat SJ-02 memiliki beban maksimalyang lebih rendah dibandingkan yang tidakdiperkuat, terlihat bahwa penurunankekuatan setelah mencapai beban puncaklebih lambat.

Pada akhir siklus ketiga simpangan3,5%, beban puncak pada spesimen SJCsebesar 70,2% dari beban maksimal padaarah negatif (-) dan 28,65% pada arahpositif (+). Pada spesimen SJ-01 bebanpuncak pada siklus tersebut menjadi78,22% (-) dan 46,72% (+), spesimen SJ-02sebesar 65,93% (-) dan 80,89% (+),sedangkan pada spesimen SJ-03 sebesar80,55% (-) dan 72,59% (+).

Page 9: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang ─ Hernowo dan Lisantono 9

Kurva histerisis

Kurva histerisis menunjukkanhubungan antara beban dan defleksi lateral.Pada spesimen SJC, tren kenaikan bebanrelatif cepat pada simpangan awal, tetapisetelah mencapai puncak turun juga dengancepat (Gambar 9a). Pada spesimen SJ-01penurunan beban setelah beban puncakterjadi lebih lambat (Gambar 9b). Hal yangsama terjadi pada spesimen SJ-02 dan SJ-03 (Gambar 9c dan Gambar 9d).

Disipasi energi

Energi histerisis spesimen SJCcenderung mengalami kenaikan mengikutikenaikan simpangan, tetapi pada simpanganakhir mengalami penurunan dan kemudiannaik lagi (Gambar 10a). Energi histerisis

terbesar 159,11 kN.mm pada rasiosimpangan 3,5% positif dan 221,40 kN.mmpada simpangan 3,5% negatif.

Gejala penurunan tidak terjadi padaspesimen SJ-01, namun kenaikan energyhisterisis pada simpangan tersebut relatifkecil pada arah positif, sedangkan pada arahnegatif tidak nampak gejala yang sama(Gambar 10b). Spesimen SJ-01menunjukkan disipasi energi terbesardibandingkan spesimen lainnya. SpesimenSJ-02 dan SJ-03 pada urutan selanjutnya(Lihat Gambar 10c dan Gambar 10d),sehingga semua spesimen yang diperkuatmenghasilkan disipasi energi yang lebihbaik dibandingkan dengan spesimen yangtidak diperkuat.

Gambar 9. Perbandingan kurva histerisis

Page 10: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

10 Forum Teknik Vol. 37, No. 1, Januari 2016

Gambar 10. Perbandingan energi histerisis

Gambar 11. Perbandingan energi potensial

Page 11: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang ─ Hernowo dan Lisantono 11

Kurva energi potensial cenderungnaik mengikuti rasio simpangan sepertiterlihat pada Gambar 11. Pada spesimenSJC dan SJ-01 terjadi kecenderunganpenurunan nilai energi potensial pada rasiosimpangan tinggi, yaitu 2,75% dan 3,5%arah positif. Pada spesimen SJ-02 setelahturun pada simpangan 2,75% positif, energipotensial naik lagi pada simpanganselanjutnya. Penurunan cenderung rendahjika ukuran perkuatan semakin besar, danpada spesimen SJ-03 sudah tidak terjadipenurunan. Sedangkan pada arah negatifenergi potensial selalu mengalami kenaikanpada semua spesimen. Pada arah positifenergi potensial spesimen SJ-01 merupakanyang terbaik, dan spesimen perkuatanlainnya menunjukkan nilai energi potensialyang lebih baik dibandingkan denganspesimen tanpa perkuatan. Sementara padaarah negatif spesimen SJ-03 dan SJ-02lebih baik dibandingkan dengan spesimenSJ-01 dan SJC.

(a) Spesimen SJC

(c) Spesimen SJ-02

Rasio redaman viskus ekuivalen(EVDR) pada spesimen SJC berfluktuasiantara 3,86% - 10,36% dengan lonjakanpada siklus terakhir, yaitu 29,91% sepertiditunjukkan pada Gambar 12a. SpesimenSJ-01 memiliki rentangan EVDR yanglebih pendek, antara 4,23% - 7,24%,sebelum terjadi lonjakan pada 3 rasiosimpangan terakhir arah positif (Gambar12b). EVDR maksimal 31,88% padasimpangan 3,5%, lebih rendah dibandinganspesimen SJC.

Grafik EVDR pada spesimen SJ-02menunjukkan nilai yang berfluktuasi antara3,95% - 12,49% sebelum terjadi lonjakanpada simpangan 3,5%, yaitu 17,61%,seperti terlihat pada Gambar 12c.Sementara pada spesimen SJ-03 nilaiEVDR berfluktuasi antara 4,33% - 10,13%dengan lonjakan pada siklus terakhir arahpositif 13,07%, yang terendahdibandingkan spesimen lainnya, sepertiditunjukkan pada Gambar 12d.

(b) Spesimen SJ-01

(d) Spesimen SJ-0

Gambar 12. Perbandingan rasio redaman viskus ekuivalen (EVDR)

Page 12: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

12 Forum Teknik Vol. 37, No. 1, Januari 2016

Kekakuan siklus

Kekakuan awal spesimen tanpaperkuatan (SJC) sebesar 3,53 kN/mm padaarah positif dan 2,66 kN/mm pada arahnegatif. Kekakuan awal spesimen SJ-01lebih tinggi 35,41% pada arah positif dan78,20% pada arah negatif. Kekakuan awalspesimen SJ-02 lebih tinggi 1,70% padaarah positif dan 48,50% pada arah negativedibandingkan spesimen SJC. Sedangkankekakuan awal spesimen SJ-03 lebih tinggi1,42% pada arah positif dan 22,93 padaarah negatif dibandingkan spesimen SJC.

Degradasi kekakuan spesimen SJCturun sampai 16,68% (+) dan 7,01 (-) padaakhir pengujian. Degradasi kekakuanspesimen SJ-01 turun sampai 22,43% (+)dan 9,36% (-), spesimen SJ-02 turunsampai 30,11% (+) dan 7,93% (-),sedangkan spesimen SJ-03 turun sampai35,24% (+) dan 9,99% pada akhirpengujian. Perbandingan degradasikekakuan ditunjukkan pada Gambar 13.

Gambar 13. Perbandingan degradasiKekakuan

Daktilitas

Daktilitas rata-rata spesimen SJC sebesar3,6, spesimen SJ-01 sebesar 6,08, spesimenSJ-02 memiliki daktilitas terbaik yaitu13,68, dan spesimen SJ-03 terbaik keduasebesar 12,37, seperti ditunjukkan olehTabel 2. Kendala perhitungan daktilitasadalah pada pengujian spesimen SJ-01belum runtuh pada arah negatif, spesimenSJ-02 belum runtuh pada arah positif,sedangan spesimen SJ-03 belum runtuhpada arah positif dan negatif.

Tabel 2. Rekapitulasi perhitungan daktilitas

5. Kesimpulan

Dari hasil pengujian dan analisis,dapat disimpulkan:

1. Kegagalan struktur spesimen kontrolterjadi pada daerah sambungan,perkuatan beton ekspansi planar padasatu sisi sampai ukuran setengah tinggiakan memindahkan daerah kegagalan keujung perkuatan, sedangkan padaperkuatan yang lebih besar kegagalanterjadi pada elemen perkuatan yangterlepas dari struktur awal.

2. Kenaikan kekuatan maksimal secarasignifikan terjadi pada spesimen denganperkuatan setengah dan perkuatanpenuh, masing-masing sebesar 12,74%dan 10,29%. Sedangkan perkuatan tigaperempat tidak menaikkan kekuatanmaksimal.

3. Disipasi energi pada akhir pengujianspesimen perkuatan setengah memilikinilai tertinggi, diikuti oleh spesimenperkuatan ¾ dan perkuatan penuh, lebihbaik daripada spesimen tanpa perkuatan.

4. Spesimen perkuatan setengah memilikienergi potensial terbaik pada arahpositif, sedangkan spesimen perkuatanpenuh memiliki energi potensial terbaikpada arah negatif pada siklus awal.Sementara pada siklus stabil cenderungterjadi gejala penurunan energi potensialpada simpangan-simpangan akhir.

Page 13: Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang

Retrofitting Sambungan Kolom-Balok Beton Bertulang ─ Hernowo dan Lisantono 13

5. Rasio redaman viskus ekuivalencenderung menurun mengikuti dimensiperkuatan.

6. Kekakuan siklus awal specimen retrofitmeningkat sampai 35,41% dan 78,20%untuk spesimen SJ-01, 1,70% dan48,50% untuk specimen SJ-02, serta1,42% dan 22,93% untuk spesimen SJ-03. Degradasi kekakuan spesimenretrofit juga mengalami pengurangan,dimana spesimen dengan dimensiperkuatan semakin besar memiliki sifatyang semakin baik.

7. Perkuatan ekspansi planar segitigameningkatkan daktilitas sambungansecara signifikan.

8. Perkuatan ekspansi planar mampumeningkatkan kekuatan sambungansehingga memenuhi criteria penerimaanseperti disyaratkan dalam SNI 7438-2012.

Ucapan terima kasih

Penulis mengucapkan terima kasih kepadaKepala dan Staf Laboratorium Struktur danMekanika Bahan, Pusat Studi Ilmu Teknik(PSIT), Universitas Gadjah Mada sertakepada Kepala dan Staf LaboratoriumStruktur dan Bahan Bangunan, ProgramStudi Teknik Sipil, Fakultas TeknikUniversitas Atma Jaya Yogyakarta atasfasilitas yang diberikan untuk melakukanpenelitian ini.

Daftar pustaka

- Alcocer, S.M., Jirsa, J.O., 1993, RCFrame Connection Rehabilitated byJacketing, ACI Structural Journal 90(3),195-208.

- Chaimahawan, P., Pimanmas, A., 2009,Seismic Retrofit of Substandar Beam-column Joint by Planar Joint Expansion,Material and Stuctures 42, 443-459.

- Gates, A.E., Ritchie, D., 2007,Encyclopedia of Earthquake andVolcanoes, 3rd ed, Fact on File Inc., NewYork.

- Ghobarah, A., Aziz, T.S., Biddah, A.,1997, Rehabilitation of ReinforcedConcrete Frame Connection Using

Corrugated Steel Jacketing, ACIStructural Journal 94-S26, 283-294.

- Hakuto, S., Park, R., Tanaka, H., 2000,Seismic Load Tests on Interior andExterior Beam-Column Joints withSubstandars Reinforcing Details, ACIStructural Journal, 97-S2, 11-25.

- Irsyam, M., Sengara, I.W., Aldiamar, F.,Widyantoro, S., Triyoso, W.,Natawidjaja, D.H., Kertapati, E.,Meilano, I., Suhardjono, Asrurifak, M.,Ridwan, M., 2010, Peta Hazard GempaIndonesia 2010 sebagai Acuan DasarPerencanaan dan PerancanganInfrastruktur Tahan Gempa, KementrianPekerjaan Umum, Jakarta.

- Misir, I.S., Kahraman, S., 2013,Strengthening of Non-seismicallyDetailed Reinforced Concrete Beamcolumn Joint Using SIFCON Blocks,Sadhana vol. 38, 69-88

- Park, R., Paulay, T., 1975, ReinforcedConcrete Structure, John Wiley & Sons,New York.

- SNI 03-2487-2002, Tata CaraPerhitungan Beton Untuk Bangunangedung, Badan Standardisasi Nasional,Jakarta.

- SNI 03-2487-2013, Persyaratan BetonStruktural untuk Bangunan Gedung,Badan Standardisasi Nasional, Jakarta.

- SNI 03-2834-1993, Tata CaraPembuatan Rencana Campuran BetonNormal, Badan Standardisasi Nasional,Jakarta

- SNI 15-2049-2004, Semen Portland,Badan Standardisasi Nasional, Jakarta

- SNI 7438-2012, Metode Uji dan KriteriaPenerimaan Sistem Struktur RangkaPemikul Momen Beton BertulangPracetak Untuk Bangunan gedung,Badan Standardisasi Nasional, Jakarta

- Sulendra, I.K., 2005, Kerusakan AkibatGempa dan Metode Perbaikan ElemenStruktur Pasca Gempa, Jurnal SMARTekvol.3 No. 1, 12-20.

- Supaviriyakit, T., Pimanmas, A., 2008,Comparative Performance of Substandard Interior Reinforced ConcreteBeam-Column Connection with VariousJoint Reinforcing Details, Material andStructures 41, 543-557.