Makalah Kolom Pendek Dan Panjang Eksentris - Kevin Reinhardita [PDF]

Citation preview

MAKALAH KOLOM PENDEK DAN KOLOM PANJANG EKSENTRIS STRUKTUR BETON BERTULANG II



Oleh: KEVIN REINHARDITA 2131330041 2TKJJBA2



D-III TEKNOLOGI KONSTRUKSI JALAN, JEMBATAN, DAN BANGUNAN AIR JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MALANG



PENDAHULUAN Kolom memikul beban aksial dan momen lentur. Pada kenyataannya, tidak ada kolom yang menerima beban aksial secara sempurna, hal ini disebabkan banyak faktor seperti penyaluran beban ke kolom yang tidak pada titik pusat kolom, penampang kolom yang tidak simetris, masalah pada saat konstruksi dan lain-lain. Kondisi pembebanan pada kolom akibat aksial dan lentur, secara garis besar dapat dikelompokan pada tiga kondisi umum, antara lain:   



Kondisi aksial Pn yang besar, kosentrik, momen tidak ada, atau momen sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Kondisi dimana aksial Pn mempunyai jarak eksentrisitas tertentu yang menyebabkan beton sisi tekan hancur dan tulangan baja sisi tarik leleh. Kondisi momen besar Mn, aksial Pn kecil, atau aksial Pn diabaikan. Akibat aksial Pn dan momen lentur, kolom mengalami tekan dan melentur. Pada saat terbebani momen lentur, kolom cenderung mengalami daerah tertekan pada satu sisi dan tertarik pada sisi lainnya.



Komponen struktur tekan digolongkan menjadi dua, yaitu kolom pendek dan kolom langsing. Kolom pendek yaitu struktur kolom yang karena panjang atau tingginya sedemikian rupa sehingga tidak memerlukan peninjauan terhadap efek tekuk lateral. Keruntuhan kolom yang demikian ditandai dengan kegagalan unsur bahannya, yaitu hancurnya beton pada peristiwa runtuh tekan atau luluhnya baja tulangan pada runtuh tarik. Kolom langsing yaitu kolom yang dimensi atau ukuran penampang lintangnya kecil dibandingkan dengan tinggi bebasnya (tinggi yang tidak ditopang). Semakin langsing atau semakin panjang suatu kolom kekuatan penampangnya akan berkurang bersamaan dengan timbulnya masalah tekuk yang dihadapi. Berdasarkan posisi beban terhadap penampang melintang, kolom dapat diklasifikasikan atas kolom dengan beban sentris dan kolom dengan beban eksentris. Kolom yang mengalami beban sentris berarti tidak mengalami momen lentur. Kenyataannya hampir tidak ada kolom yang dibebani secara aksial sempurna karena disebabkan oleh hal-hal tidak terduga, seperti tidak tepatnya pembuatan acuan beton dan sebagainya. Beban aksial bekerja dalam arah sejajar sumbu memanjang. Apabila beban aksial berimpit dengan sumbu memanjang kolom, berarti tanpa eksentrisitas, perhitungan teoritis menghasilkan tegangan tekan merata pada permukaan penampang lintangnya dapat disebut kolom dengan beban aksial tekan eksentrisitas kecil. Sedangkan untuk kondisi kolom dengan beban aksial tekan eksentrisitas besar, gaya aksial bekerja di suatu tempat berjarak e tertentu terhadap sumbu memanjang, kolom akan cenderung melentur seiring dengan timbulnya momen M=P(e). Sehingga tegangan tekan yang terjadi tidak merata pada seluruh permukaan



penampang tetapi akan timbul lebih besar pada satu sisi terhadap sisi lainnya. Jarak e dinamakan eksentrisitas gaya terhadap sumbu kolom.



PEMBAHASAN 1) Perbedaan Kolom Pendek dan Kolom Panjang 1. Kolom Pendek Kolom pendek adalah kolom yang kemampuannya dipengaruhi oleh kekuatan material dan bentuk geometri dari potongan melintang dan tidak dipengaruhi oleh panjang kolom karena defleksi lateral (lendutan ke samping) yang terjadi sangat kecil. Dalam SKSNI 2002, pada kolom pendek tidak ada bahaya tekuk. 2. Kolom Panjang (Langsing) Kolom Panjang, dimana dalam batas keruntuhan mekanismenya ditentukan oleh kekuatan bahannya (baja atau betonnya) dan mungkin juga oleh adanya momen tambahan akibat faktor tekuk.



2) Perbedaan Kolom Sentris dan Eksentris Berdasarkan posisi beban, kolom dibedakan menjadi 2 yaitu kolom dengan beban sentris dan kolom dengan beban eksentris. Kolom dengan beban sentris mengalami gaya aksial dan tidak mengalami momen lentur. Keruntuhan kolom dapat terjadi pada beton hancur karena tekan atau baja tulangan leleh karena tarik. Kolom pendek adalah kolom yang runtuh karena materialnya, yaitu lelehnya baja tulangan atau hancurnya beton. Kolom langsing adalah kolom yang runtuh karena tekuk yang besar. Perencanaan kolom didasarkan pada dua kondisi yaitu : 1. Kolom Pendek dengan Beban Sentris Kapasitas beban sentris maksimum diperoleh dengan menambah kontribusi beton yaitu (Ag – Ast) 0,85 f’c dan kontribusi baja tulangan yaitu Ast fy, dimana Ag luas penampang bruto dan Ast luas total tulangan baja. Kapasitas beban sentris maksimum yaitu : Po = (Ag – Ast) 0,85 f’c + Ast fy …………………………… (1) Pada kenyataannya, beban eksentrisitas sebesar nol sangat sulit terjadi dalam struktur aktual. Hal tersebut disebabkan karena ketidak tepatan ukuran kolom, tebal plat yang berbeda dan ketidaksempurnaan lainnya. Batas eksentrisitas minimal untuk kolom sengkang dalam arah tegak lurus sumbu lentur adalah 10% dari tebal kolom dan 5% untuk kolom bulat (E.G Nawy., 1998) Berdasarkan SNI 03-2847-2002 tentang tata cara perencanaan beton untuk bangunan gedung, kuat rencana kolom tidak boleh lebih dari : a. Kolom sengkang (pasal 12.3.(5(1)) ϕPn = 0,80 ϕ (Ag – Ast) 0,85 f’c + Ast fy ………………………. (2)



b. Kolom bulat (pasal 12.3.(5(1)) ϕPn = 0,85 ϕ (Ag – Ast) 0,85 f’c + Ast fy ………………………. (3) 2. Kolom Dengan Beban Eksentris Kolom yang menahan beban eksentris mengakibatkan baja pada sisi yang tertarik akan mengalami tarik dengan garis netral dianggap kurang dari tinggi efektif penampang (d). Apabila angka kelangsingan klu/r ≤ 22 maka tergolong kolom pendek. Berdasarkan regangan yang terjadi pada baja tulangan yang tertarik, kondisi awal keruntuhan digolongkan menjadi dua yaitu : a. Keruntuhan tarik yang diawali dengan luluhnya tulangan tarik dimana Pn < Pnb. b. Keruntuhan tekan yang diawali dengan kehancuran beton dimana Pn > Pnb.



3) Mendesain Kolom Pendek 1. Penentuan Beban Yang Akan Ditahan Oleh Kolom Pertama-tama, perlu ditentukan beban vertikal yang akan ditahan oleh kolom. Beban ini dapat berasal dari berbagai faktor seperti beban struktural, beban bangunan, dan beban hidup. Besar beban ini akan menjadi dasar untuk menentukan dimensi dan kekuatan kolom yang dibutuhkan. 2. Penentuan Ukuran Dan Dimensi Kolom Setelah menentukan beban yang akan ditahan, selanjutnya perlu ditentukan ukuran dan dimensi kolom. Hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan ukuran dan dimensi kolom adalah daya dukung tanah, tinggi bangunan, dan jenis material yang akan digunakan. Kolom pendek umumnya memiliki tinggi yang sama dengan lebarnya, namun dalam beberapa kasus dapat disesuaikan dengan kebutuhan. 3. Perhitungan Kekuatan Kolom Setelah menentukan ukuran dan dimensi kolom, selanjutnya perlu dilakukan perhitungan kekuatan kolom. Hal ini bertujuan untuk menentukan kapasitas beban maksimum yang dapat ditahan oleh kolom tanpa mengalami kerusakan. Perhitungan kekuatan kolom meliputi analisis gaya-gaya yang bekerja pada kolom, seperti gaya tekan, gaya tarik, dan momen lentur. 4. Pemilihan Jenis Material Setelah menentukan ukuran dan dimensi kolom serta melakukan perhitungan kekuatan kolom, selanjutnya perlu memilih jenis material yang akan digunakan untuk membuat kolom. Jenis material yang umum digunakan dalam pembuatan kolom pendek antara lain beton bertulang, baja, dan kayu. Pemilihan jenis material perlu disesuaikan dengan kekuatan yang dibutuhkan dan faktor lain seperti biaya dan ketersediaan material. 5. Pemilihan Bentuk Kolom Selain mempertimbangkan ukuran, dimensi, dan material, perlu juga mempertimbangkan bentuk kolom yang akan digunakan. Bentuk kolom yang umum digunakan pada kolom pendek adalah persegi atau segi empat. Namun, terkadang juga digunakan bentuk kolom yang lain seperti lingkaran atau elips. 6. Pembuatan Rancangan Kolom Setelah semua faktor telah dipertimbangkan, selanjutnya dapat dibuat rancangan kolom secara detail. Rancangan ini mencakup gambar teknis kolom dan perhitungan struktur yang dibutuhkan. Rancangan ini juga perlu disesuaikan dengan kode-kode bangunan dan standar yang berlaku di daerah setempat.



4) Mendesain Kolom Panjang 1.



2.



Penentuan Beban Yang Akan Ditahan Oleh Kolom Seperti pada perancangan kolom pendek, tahapan awal dalam mendesain kolom panjang esentris adalah menentukan beban yang akan ditahan oleh kolom. Beban ini dapat berasal dari berbagai faktor seperti beban struktural, beban bangunan, dan beban hidup. Penentuan Posisi Pusat Massa Dan Pusat Kekakuan Kolom



3.



4.



5.



6.



Pada kolom panjang eksentris, perlu ditentukan posisi pusat massa dan pusat kekakuan kolom. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan software pemodelan struktur bangunan atau perhitungan manual yang melibatkan perhitungan geometri dan bobot material. Perhitungan Momen Lentur Setelah posisi pusat massa dan pusat kekakuan diketahui, selanjutnya perlu dilakukan perhitungan momen lentur yang dihasilkan oleh beban yang bekerja pada kolom. Momen lentur ini dapat dihitung menggunakan rumus-rumus yang telah disediakan dalam perhitungan struktur bangunan. Perhitungan Kekuatan Kolom Setelah momen lentur dihitung, selanjutnya perlu dilakukan perhitungan kekuatan kolom. Perhitungan ini meliputi analisis gaya-gaya yang bekerja pada kolom, seperti gaya tekan, gaya tarik, momen lentur, dan momen torsi. Kekuatan kolom yang dibutuhkan harus mampu menahan semua gaya-gaya yang bekerja pada kolom. Pemilihan Jenis Material Setelah melakukan perhitungan kekuatan kolom, selanjutnya perlu memilih jenis material yang akan digunakan untuk membuat kolom. Jenis material yang umum digunakan dalam pembuatan kolom panjang esentris antara lain beton bertulang, baja, dan kayu. Pemilihan jenis material perlu disesuaikan dengan kekuatan yang dibutuhkan dan faktor lain seperti biaya dan ketersediaan material. Pembuatan Rancangan Kolom Setelah semua faktor telah dipertimbangkan, selanjutnya dapat dibuat rancangan kolom secara detail. Rancangan ini mencakup gambar teknis kolom dan perhitungan struktur yang dibutuhkan. Rancangan ini juga perlu disesuaikan dengan kode-kode bangunan dan standar yang berlaku di daerah setempat.



5) Standar-Standar Pada Kolom Pendek dan Kolom Panjang Eksentris



Standar-standar pada kolom pendek dan kolom panjang esentris dibutuhkan untuk memastikan bahwa kolom yang dibangun memiliki kualitas dan keamanan yang sesuai dengan standar teknis dan keamanan. Beberapa standar yang perlu diperhatikan dalam perancangan dan pembangunan kolom pendek dan kolom panjang esentris antara lain: 1. Standar Teknis Bangunan Gedung Indonesia Standar Teknis Bangunan Gedung Indonesia (SNI 1726:2012) adalah standar teknis yang menjadi acuan dalam perancangan dan pembangunan gedung di Indonesia. Standar ini mencakup persyaratan teknis untuk berbagai aspek bangunan, termasuk perencanaan struktur, bahan bangunan, tata ruang, dan kenyamanan lingkungan. 2. Kode Desain Struktural Kode Desain Struktural (ACI 318) adalah kode standar internasional yang digunakan dalam perancangan struktur beton bertulang. Kode ini mencakup persyaratan teknis untuk perancangan dan pembangunan struktur beton bertulang, termasuk persyaratan teknis untuk kolom pendek dan kolom panjang esentris. 3. Kode Desain Struktur Baja Kode Desain Struktur Baja (AISC 360) adalah kode standar internasional yang digunakan dalam perancangan struktur baja. Kode ini mencakup persyaratan teknis untuk



perancangan dan pembangunan struktur baja, termasuk persyaratan teknis untuk kolom pendek dan kolom panjang esentris. 4. Standar Teknis Bangunan Tahan Gempa Standar Teknis Bangunan Tahan Gempa (SNI 1727:2013) adalah standar teknis yang dibuat khusus untuk memastikan bangunan dapat tahan terhadap gempa. Standar ini mencakup persyaratan teknis untuk perencanaan struktur, bahan bangunan, dan tata ruang untuk memastikan bangunan dapat tahan terhadap gempa. 5. Standar Keselamatan Bangunan Standar Keselamatan Bangunan (OSHA) adalah standar yang dibuat oleh Occupational Safety and Health Administration (OSHA) di Amerika Serikat untuk memastikan keselamatan kerja pada proyek konstruksi. Standar ini mencakup persyaratan untuk melindungi pekerja dari bahaya yang terkait dengan proyek konstruksi, termasuk persyaratan untuk penggunaan alat pelindung diri (APD) dan penanganan bahan berbahaya.



CONTOH SOAL DAN CARA PENGERJAAN SOAL: Sebuah kolom pendek dengan dimensi 30 cm x 30 cm dan tinggi 3 meter akan menahan beban vertikal sebesar 500 kN. Kolom ini menggunakan beton bertulang dengan f'c = 25 MPa dan fy = 400 MPa. Tulangan yang digunakan adalah 4 buah besi diameter 16 mm dengan jarak antartulangan sebesar 10 cm. Hitunglah kebutuhan beton dan baja tulangan yang dibutuhkan untuk kolom ini. LANGKAH PENYELESAIAN:  Hitung luas penampang kolom A = 30 cm x 30 cm = 900 cm^2







Hitung luas tulangan As = (π/4) x d^2 x n As = (π/4) x (1.6 cm)^2 x 4 = 8.042 cm^2







Hitung beban geser maksimum Vc = 0.18 x f'c x b x d Vc = 0.18 x 25 MPa x 30 cm x 30 cm = 243 Kn







Hitung momen lentur maksimum Mc = (1/2) x Vc x h Mc = (1/2) x 243 kN x 3 m = 364.5 kNm







Hitung momen inersia penampang kolom I = (b x d^3) / 12 I = (30 cm x 30 cm^3) / 12 = 27,000 cm^4







Hitung momen inersia tulangan Is = (π/64) x d^4 x n Is = (π/64) x (1.6 cm)^4 x 4 = 1.029 cm^4







Hitung faktor pengurangan momen lentur φ = 0.65







Hitung momen lentur yang diizinkan Mn = φ x fy x As x (d - (As / (0.85 x b))) Mn = 0.65 x 400 MPa x 8.042 cm^2 x (300 cm - (8.042 cm^2 / (0.85 x 30 cm))) = 865.3 kNm







Periksa momen lentur yang dihasilkan oleh beban vertikal



M=Pxe M = 500 kN x (0.5 x 3 m) = 750 kNm







Hitung momen lentur yang dihasilkan oleh beban lateral Mu = (Vc x As x (d - a)) / (0.85 x b x d) Mu = (243 kN x 8.042 cm^2 x (300 cm - 10 cm)) / (0.85 x 30 cm x 30 cm) = 70.09 kNm







Periksa momen lentur yang dihasilkan oleh beban geser maksimum Mv = (0.5 x Vc) x (h - a) Mv = (0.5 x 243 kN) x (300 cm - 10 cm) = 35.55 kNm







Hitung momen lentur total Mtotal = M + Mu + Mv Mtotal = 750 kNm + 70.09 kNm + 35



PENUTUP Dalam memilih jenis kolom yang akan digunakan pada sebuah bangunan, perlu memperhatikan faktor-faktor seperti jumlah lantai, beban vertikal yang akan ditahan, kestabilan pada saat terkena beban lateral, serta kemudahan dalam perancangan dan pelaksanaan pekerjaan konstruksi. Kolom pendek lebih cocok digunakan pada bangunan dengan jumlah lantai yang sedikit dan beban vertikal yang tidak terlalu besar, sedangkan kolom panjang eksentris lebih cocok digunakan pada bangunan bertingkat dan beban vertikal yang besar. Namun, perlu diingat bahwa setiap jenis kolom memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis kolom yang tepat untuk digunakan pada sebuah bangunan.