Cara penulangan Dinding Atau Kolom?

Ini adalah ilmu yang paling mantap yang pernah saya peroleh di tempat kerja saya yang pertama. Dalam sebuah diskusi, sang direktur bertanya kepada semua engineer, sebuah pertanyaan dasar, "What's the different between column and wall?". Beberapa orang memberikan jawaban sesuai keyakinan dan kepercayaan masing-masing. Ada yang menjawab, "Column is intended to carry axial load, while lateral load dipikul ama wall". Ternyata jawabannya kurang tepat.

Sebelum saya kasih tau jawabannya, ada kasus lain. Misalnya anda ketemu komponen struktur seperti gambar di bawah ini..

pertanyaanya adalah.. struktur yang vertikal itu... kolom atau dinding?

Mungkin ada yang jawab dengan bermacam-macam istilah yang diberi bumbu, misalnya... kolom tipis, kolom langsing (ini tentu kurang tepat, walopun kita tau maksutnya), malah ada yang jawab itu adalah dinding pendek.

Nah, sebagai teknisi alias engineer, kita tidak perlu nebak-nebak lagi itu kolom atau dinding. Kalau saya disuguhi pertanyaan seperti itu, maka saya akan jawab "tidak tahu". Saya harus tau dulu tulangannya seperti apa, baru saya bisa jawab itu kolom atau dinding.

That's it! Perbedaan kolom dan dinding ada pada penulangannya. Mari kita tengok pelan-pelan.

...

Beton kuat menahan gaya tekan. Jika beton ditekan hingga mencapai kuat tekannya, maka beton itu akan hancur.

Tulangan baja mempunyai kuat tekan dan tarik yang jauh lebih besar daripada beton. Taruhlah beton mempunyai range kuat tekan rata-rata di antara 20 - 40 MPa (kira-kira 200-400 kg/cm2), sementara baja mencapai 240 MPa (2400 kg/cm2) untuk tulangan polos dan 400 MPa (4000 kg/cm2) untuk tulangan ulir. Tapi... luas penampang baja jauh lebih kecil sehingga kapasitas tekannya juga tidak akan sebesar kapasitas tekan beton.

Secara kasar bisa dibilang gini, setiap penambahan 1% luas tulangan terhadap luas beton, kapasitas aksial tekannya bisa ditingkatkan hingga 10%. Misalnya, ada kolom beton pendek ukuran 20cmx20cm, luasnya 400 cm2, dan kapasitas tekannya katakanlah 80000 kg (80 ton), kemudian ditambahkan tulangan seluas 4 cm2 (1%), maka kapasitas tekannya bisa mencapai 88 ton.Tapi... ada kondisi khusus yang harus dipenuhi agar tulangan bisa memberikan kontribusi sebesar itu.

Nah... coba kita simak simulasi berikut.

Ada kolom beton tanpa tulangan, diberi beban hingga beton tersebut hancur.

Di sisi lain, ada 4 buah tulangan pendek, posisi berdiri, bagian bawah dijepit, kemudian diberi beban di atasnya. Apa yang terjadi?

Tulangan tersebut tertekuk, bengkok, dan jatuh. Padahal bebannya tidak terlalu besar.

Sekarang... tulangan tersebut kita tanam ke kolom beton sebelumnya, tapi nggak pake sengkang. Trus, diberi beban lagi. Apa yang terjadi?

Tulangan tersebut akan berusaha untuk bengkok. Kalo menekuk ke arah dalam tentu susah karena isinya beton semua. Yang paling mungkin adalah menekuk ke arah luar, selimut beton lebih mudah didorong keluar.

Bagaimana caranya agar tulangan tersebut tidak berhamburan menekuk ke luar? Tulangan tersebut harus dikekang, diikat oleh sesuatu. (sesuatu banget...)

Apakah itu juragan?

Itu adalah sengkang alias ties. Tulangan tersebut harus diikat pada setiap jarak tertentu biar dia tidak menekuk ketika diberi beban tekan yang besar. Malah kalau bisa... tulangan tersebut harus bisa menahan tekanan/tegangan hingga mencapai tegangan lelehnya! Semakin rapat jarak sengkang, semakin besar kapasitas tekan tulangan tersebut.

Diberi beban yang sangat besar pun tulangan tersebut akan tetap berada pada posisinya sampai kolom itu runtuh (collapse).

...

Jadi, itulah sebenarnya fungsi utama dari sengkang kolom. Sebagai pengikat (ties) dan pengekang (confinement). Kalaupun ada gaya geser akibat beban lateral, perhitungannya sama kok dengan hitungan sengkang pada balok.
...

Nah.. sekarang.. mari kita intip penulangan wall alias dinding.
Dinding punya dua tulangan, tulangan vertikal dan horizontal. Tulangan vertikal sama fungsinya dengan tulangan vertikal pada kolom.
Tapi... tulangan horizontal... itu yang menjadi masalah.

Tulangan horizontal pada dinding tidak bisa memberi efek kekangan pada tulangan vertikal. Waktu memikul beban aksial, tulangan vertikal akan cenderung mendorong/mendesak tulangan horizontal. Sementara kedua ujung tulangan horizontal nggak ada yang nahan. Akhirnya...gagallah dinding tersebut.

Ceritanya bakal beda kalau tulangan horizontalnya diubah modelnya menjadi sistem ties/sengkang seperti gambar di bawah.

Coba perhatikan, sengkang terluar akan memberikan efek kekangan pada keseluruhan tulangan vertikal. Sementara sengkang tambahan yang kecil-kecil itu, akan memberikan tahanan ke arah samping, jadi tulangan vertikal nggak bisa bergerak bebas (menekuk) ke arah samping.

Jadi.... kata kunci dari pertanyaan di atas adalah... CONFINEMENT... alias kekangan pada tulangan vertikal. Itulah yang membedakan antara kolom dengan dinding. Kolom mempunyai kekangan pada semua tulangan vertikalnya, sementara dinding tidak. Itulah sebabnya kapasitas aksial tekan kolom lebih besar daripada kapasitas aksial dinding dengan ukuran dan penulangan vertikal yang sama.

Oiya... satu lagi. Apa sebenarnya istilah yang tepat untuk kolom yang penampangnya tipis seperti gambar pertama di atas? Saya belum tau apakah di SNI atau ACI pernah nyebut... tapi di Australian Standard, mereka menyebutnya dengan istilah... Blade Wall, yaitu kolom tapi tidak mempunyai confinement alias perilakunya mirip dengan wall. :)

Semoga bermanfaat.