perhitungan kolom

BAB I. PENGENALAN STRUKTUR KOLOM BETON

DAFTAR ISI

I.1 PENDAHULUAN..................................................................... I-1

I.2 JENIS KOLOM......................................................................... I-1

I.3 PERILAKU KOLOM SENGKANG PERSEGI DAN SPIRAL.......... I-2

I.4. FAKTOR KEAMANAN UNTUK KOLOM.......................................... I-5

I.5 KAPASITAS MAKSIMUM BEBAN AKSIAL PADA KOLOM.......... I-7

1.6 PERSYARATAN PERATURAN UNTUK KOLOM............................. I-10

1.7 CONTOH KASUS..................................................................................... I-11

1.7.1 KOLOM PERSEGI ................................................................... I-11

1.7.2KOLOM BULAT ........................................................................ I-

13

BAB I. PENGENALAN STRUKTUR KOLOM BETON

I.1. PENDAHULUAN

Kolom adalah komponen struktur vertikal yang menerima dan menyalurkan gaya

tekan axial bersamaan atau tidak dengan gaya momen.

Dikarenakan resiko keruntuhan kolom lebih berbahaya dibanding struktur lantai,

baik pelat atau balok, karena kolom lebih banyak memikul bagian struktur

dibanding balok sehingga bila kolom runtuh akan lebih banyak bagian dari

bangunan yang hancur dibanding bila balok yang runtuh. Oleh karena itu dalam

mendesain kolom harus mengandung dasar filosofi perencanaan kolom yaitu

“strong column weak beam”.

I.2. JENIS KOLOM

Kolom dari karakteristik/sifat-sifat property, pembebanan dan lainnya dapat

dikatagorikan sebagai berikut

- Kolom tekan pendek, seperti pedestal, umumnya beban aksial yang

besar dan momen yang kecil atau diabaikan, kolom tipe ini bisa didesain

tanpa tulangan walaupun penulangan hanya tulangan minimum.

- Kolom pendek, struktur yang kokoh dengan flesibilitas yang kecil

- Kolom langsing/panjang, dengan bertambahnya rasio kelangsingan,

deformasi lentur bertambah. Apabila kolom langsing menerima momen,

sumbu kolom akan berdefleksi secara lateral, akibatnya akan ada beban

tambahan yaitu beban kolom dikalikan defleksi lateral, hal ini disebut

momen sekunder, atau momen P∆.

- Kolom sengkang persegi, kolom dimana tulangan longitudalnya diikat

oleh tulangan sengkang berbentuk persegi, tulangan sengkang

mencegah tulangan longitudinal bergerak saat konstruksi dan mencegah

tul longitudinal menekuk kearah luar pada saat menerima beban.

- Kolom sengkang spiral, kolom dengan tulangan sengkang melingkar.

- Kolom komposit, kolom yang diberi tulangan longitudinal dengan profil

baja struktur.

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Muhammad Aminullah MT. STRUKTUR BETON II

I-1

Gambar 1.1 Jenis kolom.

I.3 PERILAKU KOLOM SENGKANG PERSEGI DAN SPIRAL

Tulangan sengkang pada kolom berfungsi mencegah tulangan longitudinal

menekuk keluar dan menahan ekpansi lateral beton inti akibat menerima beban

aksial.

Pada kolom sengkang persegi, tulangan sengkang mempunyai jarak tertentu

yang berarti juga merupakan jarak sokongan tulangan longitudinal, apabila kolom

persegi diberi beban aksial sampai runtuh, mula-mula beton pembungkus (beton

diluar tulangan sengkang) akan pecah (gompal) dan setelah itu tulangan

longitudinal akan menekuk keluar karena beton pembungkus (yang berfungsi


I-2

sebagai sokongan lateral) sudah hancur, tulangan sengkang juga akan bengkok

keluar karena beton mengalami ekpansi keluar akibat beban aksial, yang pada

akhirnya akan menyebabkan kolom runtuh, kejadian ini seringkali terjadi tiba-tiba

pada struktur kolom persegi.

Sedangkan apabila kolom spiral dibebani aksial sampai runtuh, perilaku

keruntuhan berbeda dengan kolom persegi dan relatif lebih baik. Ketika beton

pembungkus mulai pecah (gompal), kolom tidak runtuh tiba-tiba, karena

kekuatan beton inti masih bisa memberikan kontribusi menahan beban akibat

sokongan tulangan spiral (seperti pada gambar 1.3), yang selanjutnya kolom

akan berdeformasi lebih lanjut sampai tulangan longitudinal leleh dan kolom

runtuh. Gompal pada pembungkus beton sebagai peringatan akan terjadi

keruntuhan kolom apabila beban terus bertambah, walaupun beton inti masih

dapat sedikit memikul beban lagi sampi akhirnya runtuh. Hal ini menjadikan

kolom spiral lebih daktail (runtuh bertahap) dibanding kolom persegi.

Gambar 1.2 keruntuhan kolom persegi dan spiral


I-3

Gambar 1.3 Kontribusi tulangan spiral pada beton

Perilaku keruntuhan pada kolom persegi dan spiral diatas digambarkan pada

diagram beban-lendutan akibat aksial, pada mulannya, kedua kurva sama, ketika

beban terus meningkat sampai maksimum, kolom persegi akan runtuh tiba-tiba

dan kolom spiral akan mengalami keruntuhan bertahap.

Kekuatan selimut beton adalah

Kekuatan tulangan spiral adalah

Persentase tulangan spiral minimum adalah (ACI 10-6)


I-4

Tulangan sengkang spiral yang dibutuhkan adalah

Gambar 1.4 Sengkang spiral

I.4. FAKTOR KEAMANAN UNTUK KOLOM

Nilai faktor keamanan untuk mendesain kolom jauh lebih kecil dibanding nilai

faktor keamanan untuk balok lentur dan geser, dimana untuk balok adalah 0.9

untuk lentur dan 0.85 untuk geser, sedangkan faktor keamanan untuk kolom

sengkang persegi adalah 0.70 dan kolom sengkang spiral adalah 0.75.

Perbedaan Nilai factor keamanan ini, seperti diterang pada paragraph

sebelumnya, intinya adalah kehancuran kolom lebih berbahaya terhadap

bangunan dibanding kehancuran balok dan juga kuat tekan beton pada saat uji

kuat tekan laboratorium sangat mungkin berbeda dengan aktual konstruksi .

Nilai factor keamanan untuk kolom spiral lebih besar dibanding kolom persegi

karena kolom spiral lebih daktail dibanding kolom persegi.


I-5

Pada paragrap diatas, dijelaskan mengenai faktor reduksi kekuatan untuk

struktur kolom (aksial tekan dengan atau tanpa lentur), untuk lebih lebih jelas kita

bandingkan dengan reduksi faktor kekuatan dengan komponen struktur lainnya,

faktor reduksi kekuatan juga disajikan mengacu kepada SNI 03-2847-2002 (11.3)

sebagai berikut,

Tabel 1.1

SNI ACI Tipe Pembebanan

0.8 0.9 lentur tanpa beban aksial pada beton bertulang

0.8 0.9 arik aksial dengan atau tanpa lentur

0.7 0.75 Aksial tekan dengan atau tanpa lentur

untuk tulangan spiral

0.65 0.75 Aksial tekan dengan atau tanpa lentur

untuk struktur beton lainnya ( dalam hal

ini termasuk kolom tulangan persegi)

0.75 0.85 geser dan torsi

Perlu direview juga mengenai kuat perlu dari struktur apabila dibebani berbagai

macam jenis beban, dimana beban yang bekerja pada struktur bangunan

dikalikan faktor beban, yaitu,

1. Kuat perlu untuk beban mati

U = 1.4 D SNI (11.2) (1.5)

2. Kuat perlu untuk beban mati, beban hidup L, beban atap A atau beban Hujan

R

U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 ( A atau R) SNI (11.2) (1.6)

U = 1.4 D + 1.7 L (ACI-9.1) (1.6a)

3. Apabila beban angin W harus diperhitungkan

U = 1.2 D + 1.0 L 1.6 W + 0.5 ( A atau R) SNI (11.2) (1.7)


I-6

U = 0.75 (1.4 D + 1.7 L + 1.7 W ) (ACI-9.2) (1.7a)

4. Apabila beban hidup L dikosongkan untuk mendapatkan kondisi yang

berbahaya,

U = 0.9 D 1.6 W SNI (11.2) (1.8)

U = 0.9 D + 1.6 W (ACI-9.2) (1.8a)

Nilai faktor W dapat dikurangi menjadi 1.3 apabila telah dimasukan faktor angin.

Setiap pembebanan D, L dan W tidak boleh kurang dari No. 2

5. Ketahan struktur terhadap gempa E

U = 1.2 D + 1.0 L 1.0 E SNI (11.2) (1.9)

U = 0.75 (1.4 D + 1.7 L + 1.7 E ) (ACI-9.2) (1.9a)

I.5 KAPASITAS MAKSIMUM BEBAN AKSIAL PADA KOLOM

Apabila kolom di beri beban aksial konsentrik, regangan longitudinal akan terjadi

akibat beban aksial tersebut baik pada beton ataupun baja tulangan. Hal ini

terjadi karena beton dan baja sudah terikat jadi kesatuan, kondisi diatas dapat

diterangkan pada gambar dibawah ini.


I-7

Gambar 1.5 Kurva Gaya-Regangan

Tegangan yang terjadi pada kolom terdiri dari tegangan beton dan baja. Dimana

total beban yang terjadi (Po) adalah penjumlahan dari gaya yang terjadi pada

beton dan baja. Pc = fc Ac dan Ps = fy As. Beton akan hancur apabila beban

aksial mencapai beban maksimum, kapasitas maksimum teoritis kolom dapat

menerima beban adalah

(1.10)

Apabila momen yang terjadi sangat kecil atau diabaikan, sehingga kondisi

batas eksentrisitas e lebih kecil dari 0.1h untuk kolom persegi dan 0.05 h

untuk kolom spiral maka , kuat tekan rencana kolom tidak boleh melebihi

dari (SNI.12.3-5),

Untuk kolom sengkang spiral


I-8

(1.10)

Untuk kolom sengkang persegi

(1.11)

Apabila faktor reduksi kekuatan beton tekan (SNI 11.3-2) dimasukan kedalam

persamaan kuat tekan rencana diatas, maka persamaan menjadi,

SNI 12.3-5

Untuk kolom sengkang spiral ( =0.7)

(1.12)

Untuk kolom sengkang persegi ( =0.65)

(1.13)

ACI 10.3.5


I-9

Untuk kolom sengkang spiral ( =0.75)

(1.14)

Untuk kolom sengkang persegi ( =0.7)

(1.15)

1.6 PERSYARATAN PERATURAN UNTUK KOLOM.

Persentase tulangan minimum longitudinal tidak boleh kurang dari 1%

dari luas bruto penampang kolom.

Persentase tulangan maksimum longitudinal tidak boleh melebihi 8%

dari luas bruto penampang kolom.

Jumlah minimum tulangan longitudinal yang diizinkan untuk batang

tekan adalah 4 untuk kolom sengkang persegi, 3 untuk sengkang segi

tiga dan 6 untuk tulangan sengkang spiral.

Kolom sengkang persegi, diameter sengkang tidak boleh lebih kecil

dari #3 (0.375 in) untuk tulangan longitudinal #10 (1.27 in) atau lebih

kecil dan minimum sengkang #4 (0.5 in) untuk tul longitudinal lebih

besar #10. Untuk satuan SI, tidak boleh kurang dari D10 untuk tul

longitudinal D32 atau lebih kecil dan minimum D13 untuk tul

longitudinal lebih besar dari D32.

Jarak sengkang /spasi, tidak boleh melebihi 16 kali diameter

longitudinal, 48 kali diameter sengkang atau dimensi lateral terkecil

dari kolom. Jarak tulangan longitudinal, tidak boleh melebihi dari 6 inc.

Jarak sengkang sprial kolom tidak boleh kurang dari 1 in dan tidak

boleh melebihi dari 3 in. Apabila sambungan diperlukan pada

sengkang spiral, sambungan harus di las, atau dengn lapping


I-10

tulangan dengan kawat sepanjang 48 kali diameter sengkang atau 12

in.

1.7 Contoh Kasus.

1.7.1 Kolom Persegi

Diketahui beban aksial yang bekerja pada kolom PD dan PLdengan rencana rasio tulangan longitudinal adalah 2%Hitung kuat tekan rencana dan luas tulangan longitudinal (metode ACI)

I BEBAN B EKERJAPD = 160kips Axial dead loadPL = 150kips Axial live load

II. MATERIAL PROPERTIES

Concrete dataf'c = 4,000 psi = 4 ksify = 60,000 psi = 60 ksi

= 0.7faktor reduksi kolom persegit = 0.02

III. CALCULATION

1Rencanakan Pembebanan (kombinasi beban bekerja)

Pu = 1.4xPD + 1.7 Ll

= 479kips

2Hitung Kapasitas Beban Aksial

Pn = 0.8 [0.85 f"c (Ag-Ast) + fy Ast ]0.8 f'c (Agr-0.02Ag) + fy0.02Ag]

479 = 0.8x 0.7 x[0.85 x4 x [Agr- 0.02Agr]+60x.0.02Agr]

479 = 2.538 Agr

Agr = 189 in

b = 13.73816704in

b = 14in

h = 14in

Agr = 196in2

3Hitung rencana kuat tekan dan tulangan

Pn = 0.8 [0.85 f"c (Ag-Ast) + fy Ast ]

479 = 0.8x 0.7 x[0.85 x4 x [196- Ast]+60x.Ast]


I-11

h

h

479 = 373.184 + 31.70 Ast

Ast = 3.34 in2

pilih

6 No 5.00

Ast = 3.75 in2

rasio tulangan longitudinal menjadi

t = 0.0191

min = 0.0010 OK

1.7.2 Kolom Bulat

Diketahui beban aksial yang bekerja pada kolom PD dan PLdengan rencana rasio tulangan longitudinal adalah 2%Hitung kuat tekan rencana dan luas tulangan longitudinal (metode SNI)

I BEBAN B EKERJAPD = 250kN Axial dead loadPL = 230kN Axial live load

II MATERIAL PROPERTIES

Concrete dataf'c = 30 Mpa = 300 kg/cm2fy = 400 psi = 4,000 kg/cm2

= 0.7faktor reduksi kolom bulatt = 0.02p = 5cm selimut beton

III CALCULATION

1Rencanakan Pembebanan (kombinasi beban bekerja)

Pu = 1.4xPD+ 1.7 PL

741kN

74,100 kg

2Hitung Kapasitas Beban Aksial

Pn = 0.85 [0.85 f"c (Ag-Ast) + fy Ast ]0.85 f'c (Agr-0.02Ag) + fy0.02Ag]

74100 = 0.85x 0.7 x[0.85 x300 x [Agr- 0.02Agr]+4000x.0.02Agr]

74100 = 196.291 Agr

Agr = 378 cm2


I-12

D

D

D = 21.92373393cm

D = 22cm

Agr = 380.1327111cm2 (1/4*3.14*D^2)

3Hitung tulangan longitudinal dan rencanakan tulangan

Pn = 0.85 [0.85 f"c (Ag-Ast) + fy Ast ]

74100 = 0.85x 0.7 x[0.85 x300 x [380.132711084365- Ast]+4000x.Ast]

74100 = 57,675.636 + 2,088.28 Ast

Ast = 7.87 cm2

pilih

6 D 16.00

Ast = 1,206.37 mm2

Ast = 12.06 cm2

rasio tulangan longitudinal menjadi

t = 0.0317

min = 0.0010 OK


I-13

perhitungan kolom

Documents