tinjauan persyaratan sni 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · tinjauan...

10
Konferensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTekS 4) Sanur-Bali, 2-3 Juni 2010 Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 427 TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN TRANSVERSAL PENGEKANG: STUDI KOMPARASI KOLOM BETON BERTULANG DENGAN PENGEKANG TRADISIONAL DAN JARING KAWAT LAS Benny Kusuma 1 dan Tavio 2 1 Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Kampus ITS, Surabaya 60111 Email: [email protected] 2 Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Kampus ITS, Surabaya 60111 Email: [email protected] ABSTRAK Tulangan transversal berfungsi bukan hanya sebagai penahan geser tapi juga bermanfaat lebih jauh sebagai tulangan pengekang baik pada balok maupun kolom beton bertulang. Kebutuhan akan daktilitas yang memadai mensyaratkan sebuah kolom mempunyai tulangan transversal dengan volume dan spasi tertentu seperti yang diatur oleh Tata Cara SNI 03-2847-2002. Hal ini terutama untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan yang banyak dan kerumitan akibat kebutuhan tulangan pengekang yang rapat mengakibatkan kendala pada pelaksanaan dan pengaruh terhadap mutu beton akibat kesulitan pada saat pelaksanaan. Oleh karena itu, pemanfaatan tulangan pengekang Jaring Kawat Las menjadi pilihan yang sangat menguntungkan karena presisi, kemudahan dan kualitas pelaksanaan yang lebih baik. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa kebutuhan tulangan pengekang tipe ini memberikan daktilitas yang cukup baik dengan persyaratan yang lebih rileks dibandingkan tulangan tradisional. Disamping itu, tidak diperlukannya kait gempa sangat mengurangi keruwetan pelaksanaan yang sangat mempengaruhi mutu pelaksanaan. Tinjauan studi terbatas pada tinjauan komparasi kedua tipe tulangan akibat beban aksial. Kata kunci: beton bertulang, kolom, Jaring Kawat Las, SNI-03-2847-2002, tulangan transversal. 1. PENDAHULUAN Telah lama diketahui bahwa tulangan sengkang atau tulangan transversal pada kolom memiliki empat fungsi utama (Mac Gregor dan Wright, 2005). Keempat fungsi tersebut mengakomodasi perilaku pasca gempa untuk komponen kolom (Elwood dkk., 2009). Keempat fungsi tersebut bila dikaitkan dengan peraturan SNI 03-2847-2002 adalah: 1) menyediakan kekuatan geser yang cukup (Pasal 13.1 dan bila dikaitkan dengan aturan perencanaan gempa untuk bangunan gedung dipaparkan pada Pasal 23.4.4); 2) untuk mencegah terjadinya tekuk prematur pada tulangan longitudinal dan utamanya pada daerah sendi plastis (Pasal 9.6 dan Pasal 23.4.4); 3) untuk mengekang daerah sambungan lewatan (Pasal 14.4 dan seterusnya, serta bila dihubungkan dengan ketentuan khusus untuk perencanaan gempa merujuk ke Pasal 23.2); dan 4) memberikan efek pengekangan/confinement (ketentuan khusus bagi perencanaan gempa merujuk ke Pasal 23.3). Semua fungsi-fungsi tersebut mempunyai manfaat untuk meyakinkan bahwa kolom dapat mempertahankan kemampuan kekuatan dan deformasinya pada saat mengalami beban lateral dan vertikal. Kebutuhan akan daktilitas yang memadai mensyaratkan sebuah kolom mempunyai tulangan transversal dengan volume dan spasi tertentu seperti yang diatur oleh Tata Cara SNI 03-2847-2002. Hal ini terutama untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan yang banyak dan kerumitan akibat kebutuhan tulangan pengekang yang rapat mengakibatkan kendala pada pelaksanaan dan pengaruh terhadap mutu beton akibat kesulitan pada saat pelaksanaan. Oleh karena itu, pemanfaatan tulangan pengekang Jaring Kawat Las (welded wire fabric = WWF) menjadi pilihan yang sangat menguntungkan karena presisi, kemudahan dan kualitas pelaksanaan yang lebih baik. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa kebutuhan tulangan pengekang tipe ini memberikan daktilitas yang cukup baik dengan persyaratan yang lebih rileks dibandingkan tulangan tradisional. Disamping itu, tidak diperlukannya kait gempa sangat mengurangi keruwetan pelaksanaan yang sangat mempengaruhi mutu pelaksanaan. Tata cara SNI 03-2847-2002 belum mengakomodasi penggunaan tulangan pengekang Jaring Kawat Las pada kolom. Hal ini lebih disebabkan oleh karena belum banyaknya riset yang terkait dengan penggunaan tulangan Jaring Kawat Las sebagai tulangan pengekang pada kolom. Penelitian-penelitian awal memberikan indikasi bahwa penggunaan tulangan Jaring Kawat Las berpotensi meningkatkan kekuatan dan daktilitas kolom (Holland, 1995; Hong, 1997; Lambert-Aikhionbare, 2001). Kebutuhan tulangan transversal yang digunakan dalam SNI 2847-2002 diturunkan berdasarkan kolom beton bertulang yang dikekang dengan tulangan konvensional, sehingga belum tentu

Upload: vonga

Post on 06-Feb-2018

224 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Konferensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTekS 4)

Sanur-Bali, 2-3 Juni 2010

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 427

TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN

TRANSVERSAL PENGEKANG: STUDI KOMPARASI KOLOM BETON BERTULANG

DENGAN PENGEKANG TRADISIONAL DAN JARING KAWAT LAS

Benny Kusuma

1 dan Tavio

2

1Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Kampus ITS, Surabaya 60111

Email: [email protected] 2 Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Kampus ITS, Surabaya 60111

Email: [email protected]

ABSTRAK

Tulangan transversal berfungsi bukan hanya sebagai penahan geser tapi juga bermanfaat lebih jauh

sebagai tulangan pengekang baik pada balok maupun kolom beton bertulang. Kebutuhan akan

daktilitas yang memadai mensyaratkan sebuah kolom mempunyai tulangan transversal dengan

volume dan spasi tertentu seperti yang diatur oleh Tata Cara SNI 03-2847-2002. Hal ini terutama

untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan yang banyak dan kerumitan akibat kebutuhan

tulangan pengekang yang rapat mengakibatkan kendala pada pelaksanaan dan pengaruh terhadap

mutu beton akibat kesulitan pada saat pelaksanaan. Oleh karena itu, pemanfaatan tulangan

pengekang Jaring Kawat Las menjadi pilihan yang sangat menguntungkan karena presisi,

kemudahan dan kualitas pelaksanaan yang lebih baik. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa

kebutuhan tulangan pengekang tipe ini memberikan daktilitas yang cukup baik dengan persyaratan

yang lebih rileks dibandingkan tulangan tradisional. Disamping itu, tidak diperlukannya kait gempa

sangat mengurangi keruwetan pelaksanaan yang sangat mempengaruhi mutu pelaksanaan. Tinjauan

studi terbatas pada tinjauan komparasi kedua tipe tulangan akibat beban aksial.

Kata kunci: beton bertulang, kolom, Jaring Kawat Las, SNI-03-2847-2002, tulangan transversal.

1. PENDAHULUAN

Telah lama diketahui bahwa tulangan sengkang atau tulangan transversal pada kolom memiliki empat fungsi utama

(Mac Gregor dan Wright, 2005). Keempat fungsi tersebut mengakomodasi perilaku pasca gempa untuk komponen

kolom (Elwood dkk., 2009). Keempat fungsi tersebut bila dikaitkan dengan peraturan SNI 03-2847-2002 adalah: 1)

menyediakan kekuatan geser yang cukup (Pasal 13.1 dan bila dikaitkan dengan aturan perencanaan gempa untuk

bangunan gedung dipaparkan pada Pasal 23.4.4); 2) untuk mencegah terjadinya tekuk prematur pada tulangan

longitudinal dan utamanya pada daerah sendi plastis (Pasal 9.6 dan Pasal 23.4.4); 3) untuk mengekang daerah

sambungan lewatan (Pasal 14.4 dan seterusnya, serta bila dihubungkan dengan ketentuan khusus untuk perencanaan

gempa merujuk ke Pasal 23.2); dan 4) memberikan efek pengekangan/confinement (ketentuan khusus bagi

perencanaan gempa merujuk ke Pasal 23.3). Semua fungsi-fungsi tersebut mempunyai manfaat untuk meyakinkan

bahwa kolom dapat mempertahankan kemampuan kekuatan dan deformasinya pada saat mengalami beban lateral

dan vertikal.

Kebutuhan akan daktilitas yang memadai mensyaratkan sebuah kolom mempunyai tulangan transversal dengan

volume dan spasi tertentu seperti yang diatur oleh Tata Cara SNI 03-2847-2002. Hal ini terutama untuk

mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan yang banyak dan kerumitan akibat kebutuhan tulangan pengekang yang

rapat mengakibatkan kendala pada pelaksanaan dan pengaruh terhadap mutu beton akibat kesulitan pada saat

pelaksanaan. Oleh karena itu, pemanfaatan tulangan pengekang Jaring Kawat Las (welded wire fabric = WWF)

menjadi pilihan yang sangat menguntungkan karena presisi, kemudahan dan kualitas pelaksanaan yang lebih baik.

Dari hasil penelitian, diketahui bahwa kebutuhan tulangan pengekang tipe ini memberikan daktilitas yang cukup

baik dengan persyaratan yang lebih rileks dibandingkan tulangan tradisional. Disamping itu, tidak diperlukannya

kait gempa sangat mengurangi keruwetan pelaksanaan yang sangat mempengaruhi mutu pelaksanaan.

Tata cara SNI 03-2847-2002 belum mengakomodasi penggunaan tulangan pengekang Jaring Kawat Las pada

kolom. Hal ini lebih disebabkan oleh karena belum banyaknya riset yang terkait dengan penggunaan tulangan Jaring

Kawat Las sebagai tulangan pengekang pada kolom. Penelitian-penelitian awal memberikan indikasi bahwa

penggunaan tulangan Jaring Kawat Las berpotensi meningkatkan kekuatan dan daktilitas kolom (Holland, 1995;

Hong, 1997; Lambert-Aikhionbare, 2001). Kebutuhan tulangan transversal yang digunakan dalam SNI 2847-2002

diturunkan berdasarkan kolom beton bertulang yang dikekang dengan tulangan konvensional, sehingga belum tentu

Page 2: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Benny Kusuma dan Tavio

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 428

cocok bila diterapkan pada kasus kolom yang menggunakan tulangan Jaring Kawat Las. Studi komparasi dilakukan

pada kedua tipe tulangan pengekangan tersebut.

Tulisan ini menyajikan efek pengekangan yang diberikan oleh kedua tipe tulangan transversal tersebut akibat beban

aksial. Efek pengekangan tulangan sengkang konvensional pada kolom beton telah lama dikaji melalui serangkaian

pengujian eksperimental dalam skala jumlah yang sangat besar. Usaha tersebut mulai dirintis oleh Park (1975).

Selanjutnya oleh Sheikh dan Uzumeri (1980, 1982) dan Mander dkk. (1988a) berdasarkan serangkaian pengujian

kolom persegi menyimpulkan bahwa luas efektif penampang kolom terkekang (Ae) kurang dari luas penampang

yang diberi tulangan transversal (Ash) atau dengan kata lain Ae kurang dari Ash. Selain itu disimpulkan pula bahwa

distribusi tulangan longitudinal, konfigurasi tulangan dan spasi tulangan transversal mempengaruhi efektivitas

pengekangan tersebut. Penambahan kekuatan akibat pengekangan pada model Mander dkk. (1988b) juga

menggunakan hasil penelitian Richart dkk. (1928), yang selanjutnya dikembangkan untuk memperoleh hubungan

konstitutif untuk beton terkekang. Legeron dan Paultre (2003) mengusulkan suatu model kurva tegangan-regangan

beton terkekang berdasarkan kompatibiltas regangan dan kesetimbangan gaya-gaya yang bekerja secara transversal.

Model ini merupakan pengembangan dari model yang diusulkan oleh Cusson dan Paultre (1995) untuk beton mutu

tinggi. Penelitian Legeron dan Paultre ini (2003) lebih difokuskan ke pemanfaatan beton mutu tinggi.

2. PENGEKANGAN TULANGAN JARING KAWAT LAS

Kajian tentang pemanfaatan tulangan Jaring Kawat Las sebagai tulangan pengekangan pada kolom belum banyak

dilakukan. Sehingga masih dibutuhkan serangkaian informasi dan untuk menguatkan argumentasi penggunaan

tulangan tersebut. Oleh karena pemakaian tulangan Jaring Kawat Las telah marak dilakukan, maka pemanfaatan

tulangan Jaring Kawat Las sebagai tulangan pada konstruksi beton telah diakomodasikan pada ASTM A82 dan

ASTM A496.

Furlong dkk. (1991) menyatakan bahwa secara prinsip tidak ada perbedaan kekakuan awal antara kolom yang

dikekang dengan Jaring Kawat Las bila dibandingkan dengan tulangan konvensional meskipun sebelum hancur

spesimen kolom yang dikekang tulangan konvensional mempunyai regangan yang lebih besar. Saatcioglu dan Grira

(1999) menyimpulkan bahwa pada kasus kolom terkekang, tulangan Jaring Kawat Las berperilaku mirip dengan

tulangan konvensional asalkan las pada tulangan Jaring Kawat Las dilakukan dengan benar, jika tidak, maka hal ini

akan mempengaruhi kekuatan dan daktilitas. Lebih lanjut dipaparkan bahwa dalam penelitian ini tidak dijumpai

tulangan Jaring Kawat Las yang mengalami kegagalan. Jika parameter pengekangannya sama (rasio volumetrik,

mutu tulangan pengekangan, konfigurasi tulangan dan spasi) tetapi berbeda jenis tulangan pengekangannya

(tulangan konvensional atau Jaring Kawat Las), maka spesimen yang dikekang menggunakan Jaring Kawat Las

memperlihatkan respon yang lebih daktail. Selain itu, jika rasio volumetrik dan spasi tulangan pengekangannya

sama tetapi jumlah grid berbeda, maka spesimen yang memiliki jumlah grid yang lebih banyak memperlihatkan

deformabilitas yang lebih baik. Selain itu disimpulkan pula bahwa pemanfaatan tulangan Jaring Kawat Las

memberikan manfaat ekonomis yang lebih baik bila dibandingkan dengan tulangan konvensional.

Penelitian dengan topik pengekangan kolom menggunakan tulangan Jaring Kawat Las yang cukup komprehensif

telah dilakukan oleh Holland, 1995; Hong, 1997; Mau dkk., 1998; dan Lambert-Aikhionbare, 2001. Hasil pengujian

menyimpulkan bahwa kolom yang dikekang memakai tulangan Jaring Kawat Las memiliki perilaku kekuatan dan

daktilitas pasca puncak yang mirip dengan kolom yang dikekang menggunakan tulangan konvensional. Akan tetapi

pengekangan memakai tulangan Jaring Kawat Las menghasilkan peningkatan kekuatan yang lebih baik yakni

sebesar 40%. Faktor yang sangat dominan mempengaruhi peningkatan kekuatan tersebut adalah spasi longitudinal

tulangan Jaring Kawat Las. Hanya saja jika rasio S/D (rasio spasi longitudinal terhadap lebar penampang kolom)

makin kecil sehingga rasio volumetrik tulangan pengekangannya ikut mengecil, maka juga menghasilkan

peningkatan kekuatan. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa tidak ada pengaruh grid terhadap perilaku kolom.

Lebih lanjut Mau dkk. (1998) mengusulkan suatu parameter berupa Indeks Daktilitas untuk mengklasifikasikan

suatu penampang kolom berperilaku daktail atau tidak. Jika indeks tersebut bernilai 8 atau lebih dari angka tersebut,

maka penampang tersebut dapat diklasifikasikan sebagai penampang yang daktail. Demikian pula sebaliknya bila

nilai indeks tersebut kurang dari 8. Selain itu hasil penelitian yang cukup penting didapatkan adalah bahwa perilaku

antara dua buah material yang berbeda (beton dan tulangan Jaring Kawat Las) mendekati homogeny, hampir tidak

memperlihatkan perilaku dua komponen diskrit.

Setelah hampir kurang lebih 8 tahun tidak terlihat perkembangan signifikan mengenai riset kolom terkekang yang

menggunakan tulangan Jaring Kawat Las, maka publikasi hasil penelitian Tabsh (2007), Kusuma dan Tavio (2007)

dan Tavio dkk. (2007) menunjukkan perkembangan yang lebih baik karena dari penelitian tersebut telah

menghasilkan hubungan konstitutif penampang kolom terkekang oleh tulangan Jaring Kawat Las.

Page 3: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Tinjauan Persyaratan Sni 03-2847-2002 Terhadap Tulangan Transversal Pengekang: Studi Komparasi Kolom Beton Bertulang

Dengan Pengekang Tradisional Dan Jaring Kawat Las

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 429

3. ATURAN PENGEKANGAN DALAM SNI 03-2847-2002

Filosofi aturan pengekangan dalam SNI 03-2847-2002 adalah mempertahankan kekuatan penampang yang

selanjutnya diharapkan secara otomatis menimbulkan efek daktilitas. Setelah selimut beton mencapai regangan

ultimitnya, selimut beton mengalami pengelupasan (spalling); inti beton tetap bertahan akibat adanya efek

pengekangan yang disediakan oleh tulangan transversal. Penampang tetap mampu memikul gaya aksial sebelum dan

setelah terjadinya pengelupasan tersebut, yang tentu saja disertai dengan adanya daktilitas penampang. Persamaan

rasio volumetrik tulangan transversal yang dicantumkan dalam SNI 03-2847-2002 mengindikasikan bahwa

pemberian tulangan tersebut mengakibatkan meningkatnya kekuatan penampang. Secara kuantitatif, peningkatan

kekuatan penampang menggunakan persamaan yang diusulkan oleh Richart dkk. (1928) yakni sebesar

l

fff cocc 1.4+′=′ (1)

Semua ketentuan pengekangan mengakomodasi rasio Ag/Ach, dengan Ach adalah luas inti terkekang. Kebutuhan

tulangan pengekangan pada tata cara SNI didasarkan pada penelitian Richart dkk. (1928) yang difokuskan kepada

pengaruh tulangan pengekangan pada beban aksial konsentrik. Persamaan SNI disusun sedemikian rupa sehingga

kekuatan aksial sebelum dan setelah terjadinya pengelupasan selimut beton tetap dapat dipertahankan akibat adanya

tulangan pengekangan. Formula tersebut memuat faktor (Ag/Ach – 1). Untuk meyakinkan bahwa kolom yang besar

memiliki tulangan pengekangan yang memadai maka Ag/Ach dibatasi tidak boleh lebih dari 1,3. Pendekatan yang

sama disajikan juga oleh ITG (2007).

Pada kasus kolom persegi, tekuk tulangan longitudinal umumnya dibatasi dengan menggunakan jarak spasi tertentu,

dan pengekangan inti beton didefenisikan sebagai luas minimum tulangan transversal Ash sebagai fungsi dari s.

Tegangan pengekangan dinyatakan sebagai cytsh bsfA , dimana fyt adalah tegangan leleh tulangan transversal dan

bc adalah lebar inti diukur dari sisi terluar daerah yang dikekang. SNI 03-2847-2002 mengakomodasi sejumlah

fungsi tulangan transversal pada kolom. Syarat spasi s berfungsi mencegah tekuk tulangan longitudinal, sedangkan

jumlah tulangan transversal Ash berfungsi mengekang inti beton agar dapat mencapai regangan yang tinggi. Pasal

9.10.5.3 mensyaratkan bahwa penampang beton harus memiliki tahanan di sudut-sudut yang disediakan oleh

tulangan longitudinal. Pasal tersebut juga mensyaratkan bahwa spasi bersih tulangan longitudinal tanpa tahanan

lateral adalah sebesar 150 mm; Pasal 23.6.4.2 mensyaratkan bahwa spasi horisontal sengkang ikat tidak boeh lebih

dari 350 mm dihitung dari pusat ke pusat tulangan. Defenisi SNI mensyaratkan adanya ikatan pada sengkang (yakni

tekukan ikatan yang lebih dari 135 derajat) pada satu ujung dan 90 derajat pada ujung yang lain. Panjang penyaluran

minimal 75 mm atau 6 kali diameter tulangan, dan tersedia tekukan sebesar 90 derajat pada ujung tulangan

longitudinal. Penggunaan tekuk sengkang sebesar 135 derajat, bengkokan sengkang ikat tertutup sebesar 135 derajat

akan menyediakan efek pengekangan dan tahanan terhadap tekuk bila dibandingkan dengan bengkokan 90 derajat.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa bengkokan 90 derajat cenderung terbuka dan kurang efektif pada saat selimut

beton terkelupas. Akibat syarat pengekangan yang sangat ketat tersebut, dapat mengakibatkan terjadinya kongesti

tulangan, yang berakibat buruk pada struktur beton secara keseluruhan.

Jumlah tulangan pengekangan dinyatakan dalam notasi ρs, untuk rasio volumetrik tulangan spiral pada kolom bulat

dan Ash, untuk luas penampang tulangan pengekangan pada kolom persegi. SNI mengatur kebutuhan tulangan

transversal Ash untuk penampang persegi yang dikekang dengan tulangan konvensional (Persamaan 123 dan 124)

yakni sebesar

yt

c

ch

g

yt

c

c

sh

f

f

A

A

f

f

sb

A ′≤

′≥ 09.013.0 (2)

dengan bc adalah lebar inti yang terkekang diukur dari sisi terluar tulangan pengekangan, f’c adalah mutu silinder

beton, fyt adalah tegangan leleh tulangan transversal (dibatasi hingga 400 MPa, tetapi ACI 318-2008 terakhir sebesar

700 MPa), Ag adalah luas total kolom, Ach adalah luas inti beton terkekang.

Persamaan (2) di atas dapat juga ditulis menjadi

yt

c

ch

g

yt

cc

f

f

A

A

f

f ′≤

′≥ 09.013.0ρ (3)

dimana:

Page 4: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Benny Kusuma dan Tavio

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 430

c

shc

bs

A=ρ (4)

Koefisien pengekangan, r, merepresentasikan kebutuhan tulangan pengekangan seperti yang digunakan juga pada

tata cara SNI merupakan kombinasi dari kekuatan material, jumlah tulangan transversal dan selimut beton, sehingga

−′

=

1ch

g

c

ytc

A

Af

fr

ρ (5)

Oleh karena itu suatu parameter desain r diusulkan seperti dalam Pers. (5) yang merupakan kombinasi dari kekuatan

material, rasio volumetrik, dan selimut beton. Rasio r tersebut digunakan untuk menentukan jumlah tulangan

pengekangan seperti yang dipakai pada ACI.

4. EVALUASI KETENTUAN PENGEKANGAN

Evaluasi terhadap peningkatan kekuatan spesimen menggunakan data hasil eksperimen yang dilakukan oleh penulis

(2010) dan data eksperimen yang ada dari beberapa peneliti dengan berbagai konfigurasi grid las (Holland, 1995;

Hong, 1997; Lambert-Aikhionbare, 2001). Perbandingan dilakukan pada data hasil eksperimen spesimen yang

menggunakan tulangan Jaring Kawat Las dengan persamaan empiris untuk kolom beton bertulangan sengkang

maupun spiral yang telah ada. Beberapa model persamaan empiris yang ditemukan oleh beberapa peneliti untuk

memprediksi peningkatan kekuatan penampang kolom beton akibat pengekangan telah banyak diusulkan, salah satu

persamaan empiris yang diadopsi oleh tata cara ACI maupun SNI dalam menurunkan persamaan untuk menghitung

jumlah tulangan transversal yang dibutuhkan oleh kolom beton akibat pengekangan adalah persamaan yang

diusulkan oleh Richart dkk. (1928) yang difokuskan kepada pengaruh tulangan pengekangan pada beban aksial

konsentrik.

Tegangan lateral (fl) pada Persamaan (1) dihitung dengan asumsi bahwa tulangan pengekangan telah mencapai

tegangan lelehnya (fyt) ketika kolom mengalami pengelupasan (spalling) selimut beton. Berdasarkan Gambar 1 di

bawah, untuk memperoleh besarnya tegangan kekang lateral pada inti beton yang dihasilkan oleh pengekangan

tulangan dihitung sebagai berikut.

Gambar 1. Mekanisme pengekangan bulat

sb

fAf

c

ytsh2=

l (6)

Rasio volumetrik tulangan pengekangan memiliki defenisi yakni perbandingan volume tulangan kekang terhadap

volume inti beton, sehingga.

sb

Ab

c

shc

s

4

πρ = (7)

Luas penampang tulangan spiral menjadi

Page 5: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Tinjauan Persyaratan Sni 03-2847-2002 Terhadap Tulangan Transversal Pengekang: Studi Komparasi Kolom Beton Bertulang

Dengan Pengekang Tradisional Dan Jaring Kawat Las

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 431

4

sbA

cs

sh

ρ= (8)

Selanjutnya substitusi Persamaan (8) ke Persamaan (6) sehingga diperoleh

2

yts ff

ρ=

l (9)

Setelah substitusi Persamaan (9) ke Persamaan (1) dan masing-masing sisi Persamaan (1) dibagi dengan tegangan

puncak beton tidak terkekang (unconfined) serta untuk memudahkan perhitungan, koefisien tegangan lateral 4,1

dibulatkan menjadi 4,0, sehingga faktor peningkatan kekuatan untuk kolom dengan penulangan spiral menjadi

co

yts

co

cc

f

f

f

f

′+=

241

ρ (10)

Dengan cara yang sama, untuk kolom yang dikekang dengan sengkang persegi seperti yang diusulkan oleh Kent dan

Park (Park dkk., 1982), Persamaan (10) menjadi

co

yts

co

cc

f

f

f

f

′+=

221

ρ (11)

Dengan membandingkan kedua Persamaan (10) dan (11) di atas, menunjukkan bahwa hanya terdapat perbedaan

pada angka koefisien yang konstan. Bila nilai koefisien tersebut diganti dengan koefisien α , maka persamaan

tersebut dapat ditulis menjadi

co

yts

co

cc

f

f

f

f

′+=

21

ρα (12)

atau,

=

co

yts

co

cc

f

f

f

f

2

1

ρα (13)

dimana α adalah kemampuan kuat kekang (strength confining ability), yakni nilai koefisien 4 untuk kolom dengan

tulangan spiral dan koefisien 2 untuk kolom dengan penulangan sengkang persegi. Dari hasil analisis, menunjukkan

bahwa kemampuan kuat kekang sebenarnya merupakan fungsi dari tegangan puncak beton inti (f’cc), rasio

volumetrik tulangan Jaring Kawat Las (ρs), tegangan leleh tulangan Jaring Kawat Las (fyt) dan tegangan puncak

beton unconfined (f’co).

Gambar 2 menunjukkan hubungan kemampuan kuat kekang setiap spesimen dengan indeks pengekangan (ρsfyt/f’co)

untuk berbagai konfigurasi spasi grid tulangan Jaring Kawat Las. Data-data penelitian mengindikasikan bahwa jika

tulangan pengekangan memiliki konfigurasi dan spasi yang sama, maka indeks pengekangan (ρsfyt/f’co) dapat

digunakan sebagai indikator kebutuhan tulangan pengekangan. Dari hasil penelitian direkomendasikan nilai rasio

tersebut berkisar 0,1 hingga 0,4, tergantung pada konfigurasi dan spasi tulangannya. Secara umum dari gambar

tersebut mengindikasikan bahwa spesimen dengan pengekangan menggunakan Jaring Kawat Las berada diantara

confining ability factor 2 dan 4. Hal ini menunjukkan bahwa kebutuhan akan tulangan pengekangan (Ash) berada di

atas garis putus-putus yang menunjukkan kebutuhan tulangan pengekang sengkang persegi, yakni rata-rata lebih

tinggi 70% dari kebutuhan tulangan pengekangan yang dihasilkan oleh SNI pada tingkat indeks pengekangan yang

sama. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kebutuhan akan tulangan pengekang Jaring Kawat Las lebih rileks

dibandingkan dengan tulangan pengekangan konvensional.

Page 6: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Benny Kusuma dan Tavio

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 432

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

ρρρρ s f yh /f' co

Str

en

gth

Co

nfi

nin

g A

bilit

y αα αα Authors

Researchers

Spiral Column

Tied Column

Gambar 2. Hubungan antara kemampuan kuat kekang terhadap indeks pengekangan

Daktilitas regangan kolom pada penelitian ini didefinisikan sebagai perbandingan antara regangan kolom terkekang

setelah mencapai respon puncak, yaitu pada saat 85% dari tegangan puncak (εcc85) terhadap regangan kolom tanpa

kekangan yang berkorespondensi dengan tegangan puncak kolom beton tak terkekang (εco). Gambar 3 menunjukkan

hubungan antara peningkatan deformasi penampang akibat pengekangan terhadap indeks pengekangan. Gambar

tersebut mengindikasikan secara umum bahwa peningkatan rasio daktilitas seiring dengan peningkatan indeks

pengekangan untuk berbagai konfigurasi grid. Selain itu, jika rasio volumetrik dan jumlah grid tulangan

pengekangannya sama tetapi spasi tulangan pengekangannya berbeda, maka spesimen yang memiliki spasi yang

lebih rapat memperlihatkan deformabilitas yang lebih baik. Kesimpulan utama disajikan juga pada Gambar 3, yakni

rasio daktilitas regangan memiliki batas bawah sebesar 3, hal ini berarti bahwa regangan pada saat 85% tegangan

puncak pada daerah kurva turun kolom terkekang, besarnya tiga kali regangan puncak kolom polos (unconfined).

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

ρρρρ s f yh /f' co

εε εε cc

85/ εε εε

co

Authors

Researchers

Reference Line: εεεε cc85 = 3εεεε co

Gambar 3. Hubungan antara peningkatan deformasi penampang akibat pengekangan terhadap indeks pengekangan

Gambar 2 dan 3 menyajikan perilaku kekuatan dan daktilitas kolom yang dikekang dengan menggunakan baja

tulangan Jaring Kawat Las. Gambar 2 maupun 3 mengindikasikan bahwa karakteristik pengekangan baik pada

kolom yang memakai pengekangan konvensional maupun Jaring Kawat Las signifikan dipengaruhi oleh rasio

Page 7: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Tinjauan Persyaratan Sni 03-2847-2002 Terhadap Tulangan Transversal Pengekang: Studi Komparasi Kolom Beton Bertulang

Dengan Pengekang Tradisional Dan Jaring Kawat Las

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 433

volumtetrik tulangan serta mutu pengekangannya. Hasil penelitian yang dilakukan mengindikasikan bahwa

peningkatan rasio volumetrik tidak signifikan pengaruhnya pada perilaku spesimen yang terbuat dari beton mutu

normal, akan tetapi signifikan pada penggunaan beton mutu tinggi. Hal ini disebabkan karena regangan ekspansi

yang dimiliki oleh tulangan Jaring Kawat Las tidak berkembang secara maksimal pada penampang yang

menggunakan beton mutu normal, karena kehancuran material beton mutu normal terjadi secara dini.

5. KOMPARASI EFEK PENGEKANGAN TULANGAN KONVENSIONAL TERHADAP

TULANGAN JARING KAWAT LAS

Perilaku kekuatan (lentur dan aksial) serta daktilitas kolom beton bertulang yang dikekang dipengaruhi oleh

karakteristik tulangan pengekangannya. Lingkup karakteristik mencakup aspek mutu beton, tulangan longitudinal,

tulangan transversal, serta karakteristik penampangnya. Terkait dengan paparan yang telah diutarakan sebelumnya,

maka parameter dari sejumlah karakteristik di atas yang akan ditinjau adalah rasio volumetrik tulangan pengekangan

berbentuk persegi.

Gambar 4 di bawah ini menunjukkan hasil penelitian dari beberapa sumber. Gambar tersebut menginformasikan

hubungan antara peningkatan kekuatan terhadap koefisien pengekangan, r. Konstanta koefisisen pada Persamaan

(5), rasio volumetrik tulangan transversal pada SNI 2847 sebesar 0,3. Gambar 4 tersebut memperlihatkan bahwa

peningkatan kekuatan yang terjadi pada mayoritas hasil penelitian terletak di sebelah kiri garis konstanta 0,3. Hasil

penelitian yang dilakukan memberikan indikasi bahwa, masih ada peluang untuk memperkecil nilai koefisien

tersebut yakni kurang dari 0,3. Konsekeunsinya adalah rasio volumetrik tulangan pengekangan juga berkurang, atau

dengan kata lain kuantitas tulangan pengekangan yang digunakan menjadi sedikit.

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Confinement Coefficient, r

Ax

ial L

oa

d R

ati

o, P

/ f' c

Ag

Authors

Lambert

Holland

Hong

SNI 2847

Rectilinear

Gambar 4. Hubungan antara peningkatan kekuatan terhadap koefisien pengekangan

Terkait dengan syarat rasio tulangan pengekangan berbentuk persegi bagaimana yang diatur dalam SNI 03-2847-

2002, berdasarkan hasil penelitian yang disajikan pada Gambar 4 memberikan indikasi bahwa penampang kolom

yang dikekang menggunakan Jaring Kawat Las menghasilkan perilaku yang lebih baik. Lebih lanjut, berdasarkan

fakta ini terbuka peluang untuk mengoptimalisasi penggunaan tulangan pengekangan bila menggunakan tulangan

Jaring Kawat Las. Optimalisasi tersebut dapat melalui penggunaan spasi yang lebih renggang untuk tulangan

pengekangan jenis tersebut atau pemakaian rasio volumetrik yang lebih kecil.

Hasil-hasil di atas memberikan makna bahwa penggunaan tulangan pengekangan jenis Jaring Kawat Las berpotensi

menghasilkan penghematan dari sisi ekonomi tetapi tetap diperoleh hasil kekuatan dan daktilitas yang setara atau

bahkan lebih baik. Pertimbangan optimalisasi ini belum dikaji terhadap kecepatan dan kerapian kerja serta

penghematan dari sisi tenaga kerja bila memanfaatkan tulangan jenis ini. Pemanfaatan tulangan Jaring Kawat Las

memberikan peluang kepada desainer struktur untuk menerapkan jarak spasi tulangan pengekangan yang lebih rileks

untuk menghindari efek buruk kongesti tulangan yang ditimbulkan oleh penggunaan tulangan pengekangan

konvensional.

Page 8: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Benny Kusuma dan Tavio

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 434

6. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis di atas, disimpulkan bahwa:

1. Jika semua parameter penampang kolom sama tetapi yang berbeda hanya jenis tulangan pengekangannya,

maka kolom yang dikekang menggunakan tulangan Jaring Kawat Las menghasilkan perilaku kekuatan dan

daktilitas yang lebih baik.

2. Pemanfaatan tulangan Jaring Kawat Las memberikan peluang menerapkan jarak spasi tulangan

pengekangan yang lebih rileks untuk menghindari efek buruk kongesti tulangan yang ditimbulkan oleh

penggunaan tulangan konvensional.

3. Selain manfaat dari sisi mekanika, penggunaan tulangan Jaring Kawat Las sebagai tulangan pengekangan

diyakini dapat memberikan keuntungan dari segi ekonomi.

7. UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Beasiswa Indonesian Scholar Dissertation Award (ISDA) – IIEF, Ford

Foundation yang mendanai penelitian ini. Ucapan terima kasih juga diberikan kepada PT. Sika Indonesia dan PT.

Union Metal, Union Sampoerna Jakarta yang telah mensponsori produk-produk yang mendukung penelitian ini.

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Teknisi Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan, Jurusan Teknik

Sipil ITS; Laboratorium Struktur Bangunan Puslitbang Permukiman Bandung; dan Laboratorium Mekanika Struktur

PAU-Ilmu Rekayasa ITB.

8. DAFTAR PUSTAKA

ACI Committee 318. (2008). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-08) and

Commentary”. American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 473 hal.

Cusson, D.; dan Paultre, P. (1995). “Stress-Strain Model for Confined High-Strength Concrete”. Journal of

Structural Engineering, ASCE, Vol. 121, No. 3, 468-477.

Elwood, K. J.; Maffei, J.; Riederer, K. A.; dan Telleen, K. (2009). “Improving Column Confinement Part 1:

Assessment of Design Provisions”. Concrete Internasional, November, 32-39.

Elwood, K. J.; Maffei, J.; Riederer, K. A.; dan Telleen, K. (2009). “Improving Column Confinement Part 2:

Proposed New Provisions for the ACI 318 Building Code”. Concrete Internasional, December, 41-48.

Furlong, R. W.; Fenves, G. L.; dan Kasl, E. P. (1991). “Welded Structural Wire Reinforcement for Columns”. ACI

Structural Journal, Vol. 88, No. 5, September-October, 585-591.

Holland, J. M. (1995). “Two-Dimensional Welded Wire Mesh as Confining Reinforcement in Square Concrete

Columns”. MS thesis, University of Houston, 118 hal.

Hong, L. (1997). “Welded Wire Fabric as Confining Reinforcement in Reinforced Concrete Columns”. MS thesis,

University of Houston, 127 hal.

Kusuma, B.; dan Tavio. (2007). “Usulan Kurva Tegangan-Regangan Beton Mutu Tinggi Terkekang Welded Wire

Reinforcement”. Seminar dan Pameran Teknik HAKI: Konstruksi Tahan Gempa di Indonesia, Hotel

Borobudur, Jakarta, Paper No. SPB-2, 1-13.

Kusuma, B.; Tavio; dan Suprobo, P. (2010). “Behavior of Columns Laterally Reinforced with Welded Wire Mesh”.

Proceedings of the First Makassar International Conference on Civil Engineering (MICCE 2010), Clarion

Hotel, Makassar, 1-10.

Lambert-Aikhionbare, N. (1999). Effect of Welded Wire Fabric as Transverse Reinforcement for High Strength

Concrete Columns. MS thesis, University of Houston, 152 hal.

Legeron, F.; dan Paultre, P. (2003). “Uniaxial Confinement Model for Normal- and High-Strength Concrete

Columns”. Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 129, No. 2, 241-252.

MacGregor, J. G.; dan Wight, J. K. (2005). Reinforced Concrete Mechanics and Design. Prentice Hall, Singapore,

1111 hal.

Mander, J. B.; Priestley, M. J. N.; dan Park, R. (1988a). “Observed Stress-Strain Behavior of Confined Concrete”.

Journal of Structural Division, ASCE, Vol. 114, No. 8, 1827-1849.

Mander, J. B.; Priestley, M. J. N.; dan Park, R. (1988b). “Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete”.

Journal of Structural Division, ASCE, Vol. 114, No. 8, 1804-1826.

Mau, S. T.; Holland, J.; dan Hong, I. (1998). “Small Columns Compression Tests on Concrete Confined by WWF”.

Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 124, No. 3, 252-261.

Park, R.; dan Paulay, T. (1975). Reinforced Concrete Structures. John Wiley & Sons, New York, London, Sydney,

Toronto, 769 hal.

Page 9: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Tinjauan Persyaratan Sni 03-2847-2002 Terhadap Tulangan Transversal Pengekang: Studi Komparasi Kolom Beton Bertulang

Dengan Pengekang Tradisional Dan Jaring Kawat Las

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 435

Park, R.; Priestley, M. J. N.; dan Gill, W. D. (1982). “Ductility of Square-Confined Concrete Columns”. Journal of

the Structural Division, ASCE, Vol. 108, No. ST4, 929-951.

Richart, F. E.; Brandtzaeg, A.; dan Brown, R. L. (1928). “A Study of the Failure of Concrete Under Combined

Compressive Stresses”. Bulletin No. 185, University of Illinois Engineering Experimental Station, Urbana,

104 hal.

Saatcioglu, M.; dan Grira, M. (1999). “Confinement of Reinforced Concrete Columns with Welded Reinforcement

Grids”. ACI Structural Journal. 96(1): 29-39.

Sheikh, S. A.; and Uzumeri, S. M. (1980). “Strength and Ductility of Tied Concrete Columns”. Journal of

Structural Division, ASCE, 106(ST5): 1079-1101.

Sheikh, S. A.; dan Uzumeri, S.M. (1982). “Analytical Model for Concrete Confinement in Tied Columns”. Journal

of Structural Engineering, ASCE, V. 108, No. 12, 2703-2723.

SNI 03-2847-2002. (2002). Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Standar Nasional

Indonesia, Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah, Bandung.

Tabsh, S. W. (2007). “Stress-Strain Model for High-Strength Concrete confined by Welded Wire Fabric”. Journal

of Materials in Civil Engineering, ASCE, Vol. 19, No. 4, 286-294.

Tavio; Suprobo, P.; dan Kusuma, B. (2007). “Effects of Grid Configuration on the Strength and Ductility of HSC

Columns Confined with Welded Wire Fabric under Axial Loading”. Proceeding of the 1st International

Conference on Modern, Construction and Maintenance of Structures, V.1, Hanoi, Vietnam, 178-185.

Page 10: TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 ... - konteks.idkonteks.id/p/04-148.pdf · TINJAUAN PERSYARATAN SNI 03-2847-2002 TERHADAP TULANGAN ... untuk mengantisipasi pengaruh gempa. Kebutuhan

Benny Kusuma dan Tavio

Universitas Udayana – Universitas Pelita Harapan Jakarta – Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 436