Perpustakaan Digital ITB

Kolom komposit baja diisi beton (Concrete-Filled Steel Tube/CFST) telah banyak digunakan dalam konstruksi bangunan tinggi karena memiliki keunggulan berupa kekuatan tinggi, daktilitas baik, kekakuan tinggi, dan kapasitas menyerap energi yang baik. Material komposit ini memanfaatkan kekuatan tekan beton yang tinggi dan kekuatan tarik baja secara sinergis, dimana tabung baja memberikan pengekangan lateral terhadap beton dan beton memberikan stabilitas terhadap baja untuk menghindari tekuk. Namun, salah satu permasalahan utama pada kolom CFST adalah terjadinya tekuk lokal (local buckling) pada pipa baja, terutama di daerah sendi plastis, yang dapat mengurangi kekuatan dan daktilitas kolom secara signifikan. Fenomena ini sangat dipengaruhi oleh rasio diameter terhadap ketebalan (D/t) dari tabung baja. Berbagai metode telah diusulkan untuk mengatasi masalah ini, salah satunya adalah penambahan pengekangan internal pada daerah kritis kolom. Penelitian ini bertujuan mengembangkan model numerik kolom komposit pipa baja diisi beton dengan tambahan pengekangan sebagian menggunakan metode elemen hingga untuk menganalisis perilaku siklik struktur terhadap beban aksial konstan dan beban siklik lateral. Model numerik dikembangkan menggunakan perangkat lunak LS-DYNA dengan pendekatan micro modelling, dimana material beton dan baja dimodelkan secara terpisah. Material beton dimodelkan menggunakan Concrete Damaged Plasticity Model (CDPM) yang mampu menangkap perilaku kerusakan beton dalam kondisi tarik dan tekan, sedangkan material baja dimodelkan menggunakan model elastik-plastik dengan strain hardening. Interaksi antara baja dan beton didefinisikan menggunakan kontak automatic surface-tosurface dengan parameter gesekan statis 0,4 dan dinamis 0,3. Validasi model numerik dilakukan terhadap hasil eksperimen yang telah dilakukan oleh Kar dkk. (2024) dengan tiga variasi spesimen: kolom tanpa pengekangan tambahan (C114-c0), kolom dengan pengekangan tambahan setinggi 1D (C114- c60-1D), dan kolom dengan pengekangan tambahan setinggi 1,5D (C114-c60- 1,5D), dimana D adalah diameter kolom. Analisis dilakukan dengan pembebanan aksial konstan sebesar 22 kN (3% dari kapasitas nominal) dan beban siklik lateral dengan displacement control mengikuti protokol ACI 374.1-05. iii Hasil analisis menunjukkan bahwa model numerik mampu merepresentasikan perilaku siklik kolom CFST dengan baik. Kurva histeresis hasil numerik menunjukkan bentuk "gemuk" tanpa pinching, mengindikasikan kemampuan disipasi energi yang baik. Penambahan pengekangan internal terbukti efektif meningkatkan kekuatan lateral, dengan peningkatan sekitar 16% dibandingkan kolom tanpa pengekangan. Kekuatan lateral maksimum hasil numerik menunjukkan rasio 0,89-1,0 terhadap hasil eksperimen untuk kondisi tekan, dan 0,75-0,91 untuk kondisi tarik, menunjukkan akurasi model yang memadai. Pola kegagalan yang teramati pada model numerik konsisten dengan hasil eksperimen, dimana tekuk lokal terjadi pada ketinggian yang sesuai dengan posisi pengekangan tambahan. Untuk spesimen C114-c60-1D, tekuk lokal bergeser dari dasar kolom ke ketinggian 1D, sedangkan untuk C114-c60-1,5D tekuk terjadi pada dasar dan ketinggian 1,5D. Hal ini menunjukkan bahwa pengekangan tambahan efektif memindahkan lokasi sendi plastis dari daerah kritis dan meningkatkan daktilitas struktur. Degradasi kekakuan terjadi secara progresif pada semua spesimen, dengan penurunan lebih dari 90% dari kekakuan awal hingga kondisi akhir. Spesimen dengan pengekangan tambahan menunjukkan degradasi yang lebih lambat dibandingkan spesimen tanpa pengekangan. Kapasitas disipasi energi kumulatif meningkat signifikan dengan penambahan pengekangan, dimana spesimen C114- c60-1,5D menunjukkan peningkatan sekitar 14% dibandingkan C114-c0. Daktilitas kolom juga meningkat dengan penambahan pengekangan, dengan peningkatan sekitar 24% untuk spesimen C114-c60-1,5D dibandingkan C114-c0. Penelitian ini membuktikan bahwa pemodelan numerik menggunakan metode elemen hingga dapat menjadi alternatif yang efektif untuk mengevaluasi perilaku struktur kolom CFST dengan pengekangan sebagian. Penambahan pengekangan internal setinggi 1D dari dasar kolom terbukti paling optimal dalam mengendalikan lokasi tekuk, meningkatkan kekuatan, kekakuan, daktilitas, dan kemampuan disipasi energi kolom. Hasil penelitian ini memberikan kontribusi dalam pengembangan desain kolom CFST yang lebih efisien dan tahan terhadap beban seismik.