STUDI PERBANDINGAN ANALISIS KOLOM PERSEGI DENGAN KOLOM PIPIH

STUDI PERBANDINGAN ANALISIS KOLOM PERSEGI DENGAN KOLOM PIPIH R. S. Kwandou1, R.I. Halim1, J. Tanijaya2, H.T. Kalangi3 1,3

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Atmajaya Makassar, Jl. Tanjung Alang 23 Makassar Email: [email protected] 2 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Kristen Indonesia Paulus, Perintis Kemerdekaan Km 13 – Makassar Email: [email protected]

ABSTRAK Tulisan ini membahas hasil studi perbandingan analisis antara kolom persegi dengan kolom pipih pada struktur portal tanpa pengaku lateral. Bentuk penampang kolom persegi yang umumnya digunakan (bujursangkar atau empat persegi panjang) diubah menjadi kolom pipih dengan bentuk penampang seperti huruf L (L-shaped column), huruf T (T-shaped column) dan bentuk + (plusshaped column) dengan ukuran lebar mengikuti tebal dinding sehingga tidak terlihat adanya tonjolan pada dinding. Perhitungan momen lentur menggunakan pendekatan metode uniaksial ekivalen dengan prinsip mengubah momen dua arah (biaxial bending) menjadi momen satu arah (uniaxial bending). Luas penampang kolom yang digunakan untuk kolom persegi dan kolom pipih memiliki nilai yang sama yaitu 900 cm2 dan 1600 cm2. Hasil perhitungan dengan metode uniaksial ekivalen terlihat bahwa terjadi peningkatan luas tulangan sebesar 21,62%, 31,50% dan 51,57% masingmasing dari kolom tepi berbentuk L, kolom tepi tengah berbentuk T dan kolom tengah berbentuk + secara berturut-turut terhadap hasil perhitungan kolom persegi dengan bantuan program SAP2000 v14 (metode lentur biaksial). Kata kunci: uniaksial, biaksial, momen inersia

1.

PENDAHULUAN

Dalam suatu perencanaan struktur bangunan/gedung, perencana struktur biasanya menyesuaikan dengan letak dan proporsi ruangan yang telah dibuat oleh perencana arsitektur. Namun setelah perencanaan struktur dilakukan biasanya luas pemakaian ruangan akan berkurang akibat penonjolan penampang kolom sehingga mengurangi luas sesungguhnya dari ruangan tersebut. Oleh karena itu sebagai alternatif dibuat kolom pipih dengan tebal mengikuti lebar ukuran dinding agar masalah pengurangan luas ruangan yang telah direncanakan teratasi. Sekarang ini kolom pipih semakin banyak digunakan dalam konstruksi rumah tinggal. Bentuk penampang kolom yang umumnya digunakan (bujursangkar atau empat persegi panjang) diubah menjadi kolom pipih dengan bentuk penampang seperti huruf L (L-shaped column), huruf T (T-shaped column) dan bentuk + (plus-shaped column). Penerapan kolom pipih ini dilaksanakan mengikuti lebar dinding sehingga memberikan nilai estetika yaitu memberi kesan ruangan menjadi lebih luas. Namun pengetahuan atau informasi mengenai penggunaan kolom pipih ini masih sangat kurang terutama mengenai sifat mekanik dan kekuatannya.

2.

TINJAUAN PUSTAKA

Menurut Resmi Bestari Muin (2008), kolom merupakan elemen tekan yang menumpu/menahan balok yang memikul beban-beban pada lantai sehingga kolom ini sangat berarti bagi struktur. Jika kolom runtuh, maka bangunan akan runtuh pula secara keseluruhan. Pada umumnya kolom beton tidak hanya menerima beban aksial tekan, tapi juga momen (Gambar 1).

Gambar 1. Kolom beton (Resmi Bestari Muin, 2008)

SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

S-205

Struktur

Penataan ruang dari segi arsitektural telah menjadi suatu hal yang sangat diperhatikan sekarang ini. Oleh sebab itu penggunaan kolom persegi mulai ditinggalkan lalu digantikan dengan kolom pipih. Kolom pipih ini memiliki bentuk yang tidak hanya berupa bentuk segiempat melainkan juga berbentuk L, bentuk T dan juga bentuk + (Gambar 2). Menurut Ghoneim (2008), kolom merupakan elemen terpenting struktur dari suatu gedung. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya keruntuhan gedung yang terjadi diakibatkan oleh keruntuhan kolom. Kolom pada struktur memikul beban yang berasal dari pelat dan balok kemudian meneruskannya ke pondasi dan oleh sebab itu maka pada umumnya kolom merupakan komponen tekan disamping juga menerima momen yang terjadi disebabkan karena kontinuitas yang ada pada struktur (W.H. Mosley, 1987).

Gambar 2. Kolom pipih berbentuk khusus

3.

HUBUNGAN BEBAN AKSIAL DAN MOMEN

Gaya aksial Pu bekerja pada kolom berjarak e terhadap sumbu pusat kolom dapat dinyatakan dengan rumus: Mu = Pu . e

(1)

Eksentrisitas tidak terduga dapat timbul akibat pelaksanaan pekerjaan di titik-titik buhul yang tidak sempurna sehingga terjadi pergeseran sumbu sistem bangunan ataupun akibat penggunaan bahan berbeda mutu. Dengan pertimbangan tersebut, perencanaan kolom umumnya didasarkan pada momen akibat dari beban aksial dengan eksentrisitas relatif besar (Gambar 3).

Gambar 3. Hubungan beban aksial-momen-eksentrisitas (Istimawan Dipohusodo,1994) Kekuatan suatu penampang kolom dapat diperhitungkan terhadap banyak kemungkinan kombinasi pasangan beban aksial dan momen sehingga terdapat beberapa kemungkinan kuat beban aksial yang berbeda, dengan masing-masing mempunyai pasangan kuat momen tersendiri.

4.

METODE UNIAKSIAL EKIVALEN

Metode uniaksial ekivalen dilakukan dengan cara mengubah nilai momen arah-X dan arah-Y menjadi suatu nilai momen ekivalen. Nilai dari My dan Mx diubah menjadi momen resultan tunggal dengan mengalikan suatu faktor penambahan nilai momen sebesar 15%. M e = 1,15

2 2 Mx + My

(2)

dengan Me = momen ekivalen [N-mm], Mx = momen arah-X [N-mm] dan My = momen arah-Y [N-mm] Arah resultan momen yang terjadi berpengaruh dalam menentukan letak garis netral. Arah resultan tersebut ditentukan berdasarkan nilai momen lebih besar yang bekerja terhadap sumbu-X ataupun sumbu-Y. Apabila Mx > My maka letak garis netral ditentukan berdasarkan arah sumbu-X dan demikian pula sebaliknya bila Mx < My maka letak garis netral ditentukan berdasarkan arah sumbu-Y. Prinsip perhitungan kolom pipih ini memberikan keuntungan untuk perhitungan pada kolom dengan berbagai macam bentuk penampang. Selanjutnya maka dilakukan perhitungan momen inersia kolom, titik berat penampang, luas penampang kolom dan jari-jari girasi kolom.

S-206


Struktur

Pengaruh kelangsingan kolom dalam perhitungan perlu dipertimbangkan untuk menentukan apakah kolom akan dianalisis sebagai kolom pendek atau kolom langsing. Pengaruh kelangsingan untuk struktur kolom tanpa pengaku lateral dapat ditentukan berdasarkan angka kelangsingan yang dinyatakan dengan rumus: kl u < 22 r r=

(3)

Ig

(4)

Ag

dengan k = faktor panjang efektif panjang efektif [m] , r = jari-jari girasi [m] , Ig = momen inersia bruto penampang [m4] dan Ag = luas penampang bruto penampang [m2]. Apabila termasuk kolom langsing dan angka kelangsingan tidak lebih besar daripada 100 maka digunakan metode perbesaran momen untuk menghitung hasil momen akhir yang diperoleh. Rumus perbesaran momen yang digunakan yaitu: Mc = Mns + dsMs (5) dengan Mc = momen pada kolom setelah terjadi perbesaran [N-mm], Mns = momen pada kolom akibat dipengaruhi gaya gravitasi [N-mm], Ms = momen pada kolom akibat dipengaruhi gaya lateral [N-mm] dan ds = faktor perbesaran momen akibat adanya pergoyangan. Setelah memperoleh nilai Mc untuk masing-masing arah momen yang bekerja maka momen akhir setelah diperbesar akan diubah menjadi momen satu arah (uniaksial ekivalen) dengan menggunakan persamaan (2). Selanjutnya dihitung nilai eksentrisitas yang terjadi lalu ditetapkan suatu nilai c asumsi yang akan digunakan dalam perhitungan penulangan.

5.

PERHITUNGAN PENULANGAN KOLOM PADA EMPAT SISI

Perhitungan penulangan kolom pada empat sisi memberikan kesulitan tersendiri dalam hal menentukan nilai c secara tepat. Oleh karena itu digunakan metode coba-coba (trial-error) dalam menentukan nilai c yang tepat. Perhitungan dipisahkan berdasarkan momen dan aksial yang diterima penampang beton dan yang diterima oleh tulangan. Masing-masing nilai tersebut akan diakumulasikan untuk memperoleh nilai momen nominal dan kapasitas aksial nominal penampang kolom. Diagram regangan yang terjadi merupakan gabungan antara regangan beton dengan regangan tulangan (Gambar 4). Nilai a (tinggi blok ekivalen) perlu diperhatikan dalam perhitungan momen dan aksial pada beton sedangkan nilai di merupakan nilai yang perlu diperhatikan dalam perhitungan momen dan aksial pada tulangan (Gambar 5).

Gambar 4. Diagram regangan beton f si = 600 x

c - di fy £ c γs

æ7 eö γ s = 1,15 x çç - ÷÷ è6 3ø

(6) (7)

Fsi = Σ{fsi (ni x Asi)} (8) Msi = Fsi (yp - di) (9) Perhitungan momen dan aksial pada beton pada dasarnya juga memiliki prinsip perhitungan yang sama dengan momen dan aksial pada tulangan yang diperoleh dengan menjumlahkan tiap-tiap baris yang ada apabila terdapat perbedaan lebar penampang b. SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

S-207

Struktur

Fci =

0,67 x fcu x A ci γc

(10)

æ7 eö γ c = 1,5 x çç - ÷÷ è6 3ø

(11)

A ci = a x b

(12) (13)

Mci = Fci (yp - ½ a)

Gambar 5. Contoh nilai d dan a pada kolom L (mm) Setelah memperoleh nilai ΣFci dan ΣFsi maka diperoleh nilai Pn yang merupakan hasil penjumlahan antara keduanya. Untuk memperoleh nilai c yang sebenarnya maka nilai Pn harus dibandingkan terhadap Pu dengan persyaratan bahwa perbedaan antara nilai Pn dan Pu tidak lebih besar dari 5%. Apabila nilai Pn telah mendekati nilai dari Pu maka yang perlu dilihat perbandingan antara nilai Mn dengan Mu. Nilai Mn diperoleh dari penjumlahan antara ΣMci dan ΣMsi. Apabila nilai dari Mn > Mu maka berarti penampang mampu memikul aksial dan lentur yang terjadi bersamasama sedangkan apabila Mn < Mu berarti penulangan harus ditambah atau luas penampang kolom harus diperbesar. Pn = ΣFci + ΣFsi Mn = ΣMci + ΣMsi

(14) (15)

Jarak spasi antartulangan sengkang tidak boleh lebih besar dari: a. b. c.

6.

48 kali diameter batang tulangan sengkang 16 kali diameter batang tulangan memanjang ukuran kolom arah terkecil

HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Berikut disajikan hasil perhitungan penulangan dan perbandingan antara kolom pipih dengan kolom persegi. Hasil penulangan yang diperoleh berasal dari perhitungan SAP2000 v14 (lentur biaksial) dan perhitungan manual menggunakan metode uniaksial ekivalen. Perhitungan gaya-gaya dalam yang diperoleh dengan menggunakan bantuan program SAP2000 v14 (lentur biaksial) untuk selanjutnya digunakan dalam menghitung penulangan dengan metode uniaksial ekivalen (Tabel 1). Tabel 1. Hasil perhitungan perbandingan kolom persegi dengan kolom pipih

Pc (kN) δs Myns (kN-m) Mys (kN-m) Myc (kN-m) Mxns (kN-m) Mxs (kN-m) Mxc (kN-m) Me (kN-m) Pu (kN) Ix (cm4)

S-208

Kolom A4 (kolom tepi)

Kolom C4 (kolom tepi tengah)

Kolom C3 (kolom tengah)

Kolom persegi 1995.06 2.38 -15.99 -19.78 -63.14 19.92 19.36 66.08 105.10 501.28 67500

Kolom persegi 1835.51 2.38 -27.05 -17.03 -67.63 -1.35 -25.46 -62.04 105.54 1066.83 67500

Kolom persegi 5688.91 2.38 -4.43 -58.04 -142.77 -5.49 -58.76 -145.53 234.45 2319.61 213333.3333

Kolom L 3058.53 1.74 9.77 21.93 48.04 -12.09 -19.98 -46.95 77.25 514.42 103481.6598

Kolom T 2218.89 1.74 14.17 15.13 40.56 -1.24 -25.25 -45.29 69.92 1063.10 103481.6598

Kolom + 7941.57 1.74 -4.53 -44.71 -82.54 -5.93 -42.23 -79.61 131.88 2317.48 296663.75


Struktur Iy (cm4) Imin (cm4) Imax (cm4) Ag (cm2) As perlu dari SAP (mm2) As uniaksial ekuivalen (mm2)

67500 67500 67500 900 1891.11 3402.34

103481.6598 103481.6598 103481.6598 915 2412.74

67500 67500 67500 900 3107.59 5890.49

75058.75 75058.75 103481.6598 915 4536.46

213333.3333 213333.3333 213333.3333 1600 3844.49 9817.48

296663.75 296663.75 296663.75 1605 7938.80

Hasil perhitungan memberikan nilai perbandingan antara luas penulangan kolom persegi menggunakan SAP2000 v14 (lentur biaksial) dibandingkan dengan hasil penulangan kolom pipih L, T dan + menggunakan metode uniaksial ekivalen (Tabel 2). Tabel 2. Hasil rekapitulasi perhitungan kolom persegi SAP2000 v14 dengan kolom pipih metode uniaksial ekivalen

SAP2000 v14 Uniaksial ekivalen % kenaikan

7.

Nilai As kolom (mm2) Kolom Tepi Kolom Tepi Tengah Kolom Tengah Persegi L Persegi T Persegi + 1891.11 3107.59 3844.49 2412.74 4536.46 7938.80 21.62% 31.50% 51.57%

PEMBAHASAN

Dari hasil perhitungan terlihat bahwa terjadi peningkatan nilai luas penulangan secara berurutan mulai dari kolom tepi (L-shaped column), kolom tepi tengah (T-shaped column) dan kolom tengah (+-shaped column) yang digunakan sebesar 21.62%, 31.50% dan 51.57% terhadap kolom persegi hasil perhitungan SAP2000 v14 (lentur biaksial) bila dibandingkan terhadap kolom pipih hasil perhitungan metode uniaksial ekivalen. Luas penampang kolom yang digunakan antara kolom persegi dengan kolom pipih memiliki nilai yang sama yaitu 900 cm2 dan 1600 cm2. Walaupun memiliki nilai luas penampang yang sama namun momen inersia yang dimiliki kolom pipih lebih besar bila dibandingkan dengan kolom persegi sehingga akan dihasilkan faktor perbesaran momen yang lebih kecil bila dibandingkan dengan kolom persegi.

8.

KESIMPULAN

Kolom pipih (uniaksial ekivalen) menghasilkan luas penulangan yang lebih besar bila dibandingkan dengan kolom persegi (SAP2000 v14- lentur biaksial) dengan luas penampang yang sama.

DAFTAR PUSTAKA Departemen Pekerjaan Umum. 1987. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung. Bandung: Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan. Dipohusodo, I. 1994. Struktur Beton Bertulang. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. Ghoneim, M. & El-Mihilmy, M. 2008. Design of Reinforced Concrete Structures, Volume 2. Cairo University. Menon, D. & Pillai, U. 2008. Reinforced Concrete Design, Second Edition. New Delhi: Tata McGraw Hill. Mosley, W. H. & Bungey, J. H. 1987. Reinforced Concrete Design, Third Edition. London: Macmillan Education Ltd. Muin, Resmi B. 2008. Struktur Beton Bertulang II. (Online), (http://pskm.mercubuana.ac.id, diakses 10 Maret 2011). Nawy, Edward G. 2008. Beton Bertulang: Suatu Pendekatan Dasar, Cetakan Ketiga. Terjemahan oleh Bambang Suryoatmono. Bandung: PT Refika Aditama. Panitia Teknik Standarisasi Bidang Konstruksi dan Bangunan. 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002). 2002. Bandung: Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITB. Wijaya, H. & Alfonso, J. 2006. Aplikasi Kolom Langsing Pada Bangunan Bertingkat Banyak. Skripsi tidak diterbitkan. Makassar: Fakultas Teknik Universitas Atmajaya Makassar.


S-209

Struktur

S-210


STUDI PERBANDINGAN ANALISIS KOLOM PERSEGI DENGAN KOLOM PIPIH

Recommend Documents