BAB I PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang Pada saat ini kolom bangunan tinggi banyak menggunakan material beton
bertulang. Seiring dengan berkembangnya teknologi bahan konstruksi di beberapa negara, kini sudah mulai banyak digunakan material baja dalam konstruksi bangunan tinggi. Dewasa ini juga telah dikembangkan pnggunaan material komposit dalam konstruksi kolom. Dalam tugas akhir ini, akan di analisa suatu struktur sepuluh lantai dengan tinggi dan luas bangunan yang sama. Bangunan akan direncanakan menggunakan material beton bertulang, baja dan juga komposit pada material kolomnya, yang kemudian akan dibandingkan ketiganya. Adapun literatur yang digunakan sebagai acuan untuk mendesain konstruksi beton bertulang adalah SNI 03-1729-2002 dan untuk desain baja serta komposit bajabeton menggunakan SNI 03-2847-2002. Untuk mendukung penulisan tugas akhir ini juga diambil dari buku literatur seperti yang di cantumkan dalam daftar pustaka. Digunakan juga peraturan pendukung lainya dari luar Indonesia seperti Spesification for structural Steel Buildings (AISC-LRFD 2005). Kolom adalah batang tekan vertikal dari rangka struktur yang memikul beban dari balok. Kolom merupakan suatu elemen struktur tekan yang memegang peranan penting dari suatu bangunan, sehingga keruntuhan pada suatu kolom
Universitas Sumatera Utara
merupakan lokasi kritis yang dapat menyebabkan runtuhnya (collapse) lantai yang bersangkutan dan juga runtuh total (total collapse) seluruh struktur.(Anonim1, 2002)
Gambar 1.1. Kolom berfungsi sebagai elemen struktur tekan
Beton cocok sebagai material untuk komponen tekan karena karakteristiknya yang memiliki nilai kuat tekan yang relatif tinggi, namun beton merupakan bahan bersifat getas dan nilai kuat tariknya hanya berkisar 9%-15% saja dari kuat tekanya. Pada penggunaan sebagai komponen struktural bangunan, umumnya beton diperkuat dengan batang tulangan baja sebagai bahan yang dapat bekerja sama dan mampu menutupi kelemahanya, terutama pada bagian yang mengalami gaya tarik. Mekanisme keruntuhan pada material baja ketika struktur baja telah berada pada kondisi inelastis (plastisnya), baja akan mengalami leleh sebelum runtuh yang akan memberikan waktu bagi para pengguna gedung untuk menyelamatkan diri, tidak seperti beton tanpa tulangan baja yang bersifat getas yang akan runtuh seketika pada saat gaya yang bekerja telah melampaui kemampuan ultimit beton.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 1.2. Hubungan tegangan regangan pada beton dan baja (beban sentris)
Pada prisipnya Kolom yang terbuat dari beton murni dapat mendukung beban kombinasi yang bekerja, akan tetapi karena kapasitas kolomnya kecil maka daya dukungnya juga kecil. Kapasitas kolom tersebut dapat ditingkatkan secara signifikan dengan cara menambahkan tulangan longitudinal pada kolom. Adanya tulangan longitudinal ini untuk membuat kolom menjadi lebih daktail dengan persyaratan penulangan sebanyak 1% sampai dengan 6% (SNI 03-2847-2002 Pasal 23.4.3.1).
Untuk meningkatkan kapasitas kolom dapat dilakuakan: (a) ditingkatkan mutu beton fâ c dan fy serta memperbesar diameter tulangan; (b)memperbesar dimensi kolom untuk dapat tetap memenuhi syarat persantase penulangan; (c) didesain sebagai kolom komposit
Gambar 1.3. latar belakang desain kolom sebagai material komposit beton-baja
Universitas Sumatera Utara
Kolom juga dapat dibuat secara komposit yaitu kolom baja yang terbuat dari profil baja diletakan dalam beton bertulang atau terbuat dari pipa besi dan diisi dengan beton. Perbandingan luas baja dengan luas penampang kolom (As/Ag) paling sedikit 0,01 agar memenuhi syarat sebagai kolom komposit. Pada kolom komposit tidak terdapat batas atas untuk besarnya ratio luas profil terhadap luas penampang kolom, batasan hanya untuk batas bawah yaitu sebesar 4%. (SNI 03-1729-2002). Dalam buku struktur beton bertulang (Istimawan dipohusodo, 1994) ada tiga jenis kolom beton bertulang yaitu : 1.
Kolom menggunakan pengikat sengkang lateral. Kolom ini merupakan kolom brton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang, yang pada jarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang ke arah lateral. Tulangan ini berfungsi untuk memegang tulangan pokok memanjang agar tetap kokoh pada tempatnya. Terlihat dalam gambar 1.4.(a).
2.
Kolom menggunakan pengikat spiral. Bentuknya sama dengan yang pertama hanya saja sebagai pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan spiral yang dililitkan keliling membentuk heliks menerus di sepanjang kolom. Fungsi dari tulangan spiral adalah memberi kemampuan kolom untuk menyerap deformasi cukup besar sebelum runtuh, sehingga mampu mencegah terjadinya kehancuran seluruh struktur sebelum proses redistribusi momen dan tegangan terwujud. Seperti pada gambar 1.4.(b).
3.
Struktur kolom komposit seperti tampak pada gambar 1.4.(c). Merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat pada arah memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan atau tanpa diberi batang tulangan pokok memanjang.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 1.4. Jenis-jenis Kolom
Keuntungan utamanya yang didapat dengan mendesain kolom sebagai kolom komposit adalah kapsitas menahan beban yang besar meskipun dengan penampang yang kecil. Khusus untuk kolom komposit dengan penyelimutan beton juga membawa keuntungan lain, yaitu : 1. Ketahan terhadap api dan korosi yang lebih baik dibandingkan kolom baja biasa. 2. Efek penguatan dalam melawan tekuk. 3. Kemampuan kolom komposit memikul beban aksial dan lentur lebih besar dibandingkan kolom beton bertulang. Keuntungan diatas didapat karena terlindungnya profil baja oleh beton bertulang yang menyelimutinya.
I.2
Perumusan Masalah
Penggunaan material baja-beton yang pada desain kolom komposit memerlukan perhitungan yang lebih kompleks dibanding perhitungan kolom menggunakan material beton bertulang konvensional dan baja. Disamping itu dalam
Universitas Sumatera Utara
pengerjaanya di lapangan juga perlu diberi perhatian khusus agar beton dan baja dapat berprilaku komposit.
I.3
Tujuan Penulisan Tujuan yang akan dicapai penulis setelah menyelesaikan tugas akhir ini
adalah: 1. Merencanakan Kolom komposit dengan metode Load Resistance Factor Design (LRFD). 2. Mempelajari konsep kolom komposit. 3. Membandingkan kolom komposit, beton bertulang dan kolom baja
I.4
Pembatasan Masalah Agar pembahasan dalam Tugas Akhir ini dapat lebih spesifik dan
terarah, penulis membatasi Tugas akhir ini hanya mencakup poin-poin sebagai berikut 1. Studi tugas akhir ini hanya meninjau elemen struktur komposit baja-beton yang mengalami kombinasi momen lentur dan gaya aksial yaitu kolom komposit tipe Concrete encased column, yaitu kolom yang terbuat dari baja profil dan diletakkan dalam beton bertulang. Profil yang dipakai adalah profil WF (Wide Flange) 2. Studi tugas akhir ini hanya meninjau kolom komposit berpenampang persegi dengan baja profil WF di dalamnya. 3. Studi tugas akhir ini hanya menghitung dan analisa kapasitas kolom komposit Tidak meninjau dari segi analisa biaya, arsitektural dan manajemen konstruksi. 4. Perhitungan terbatas pada kolom komposit.
Universitas Sumatera Utara
5. Peraturan baja mengacu kepada Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung Menggunakan Metode LRFD dan peraturan- peraturan pendukung lainya adalah SNI 03-2847-2002 dan SNI 03-1729-2002.
I.5
Metodologi Adapun pembahasan dalam Tugas akhir ini dilakukan dengan metode study
literatur yaitu dengan mengumpulkan data-data dan keterangan dari buku-buku, perpustakaan serta masukan dari dosen pembimbing. Perhitungan analisa struktur dilakukan dengan bantuan program komputer untuk mempercepat pengerjaan. Untuk melakukan Analisis Desain Kolom Komposit Baja-Beton, penulis mendesain bangunan 10 lantai dengan ketinggian setiap lantai 3,75 meter dengan metode Load and Resistance Factor Design (LRFD). Kolom didesain menggunakan material komposit Beton-baja.
Gambar 1.5 Denah dan potongan bangunan
Universitas Sumatera Utara
Data â data yang diperlukan dalam perencanaan seperti wilayah gempa, mutu bahan dan sebagainya ditetapkan sebelumnya. Selanjutnya kolom yang telah di rencanakan
menggunakan
material
komposit
tersebut
akan
dibandingkan
karakteristiknya dengan kolom beton bertulang konvensional dan kolom baja.
Universitas Sumatera Utara
