Download - Sipil,Kui Hartono
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
1/82
6
STUDI LITERATUR PENGARUH NILAI EKSENTRISITAS BEBAN
TERHADAP PERENCANAAN DIMENSI STRUKTUR KOLOM
BETON BERTULANG DAN BAJA
TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana
Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik SipilUniversitas Islam Riau
Pekanbaru-Riau
UNIVER
SITAS ISLAMRIAU
PEKANBARU
Disusun oleh :
KUI HARTONONPM : 053110174
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ISLAM RIAU
PEKANBARU
2011
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
2/82
2
HALAMAN PERSETUJUAN
STUDI LITERATUR PENGARUH NILAI EKSENTRISITAS BEBAN
TERHADAP PERENCANAAN DIMENSI STRUKTUR KOLOM
BETON BERTULANG DAN BAJA
TUGAS AKHIR
Disusun oleh:
KUI HARTONONPM : 053110174
Diperiksa dan disetujui oleh:
Ir.H. ARHAN WANIM, MT
Dosen Pembimbing I
__________________
Tanggal:
Ir. H. RONY ARDIANSYAH, MT
Dosen Pembimbing II
__________________
Tanggal:
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
3/82
3
HALAMAN PENGESAHAN
STUDI LITERATUR PENGARUH NILAI EKSENTRISITAS BEBANTERHADAP PERENCANAAN DIMENSI STRUKTUR KOLOM
BETON BERTULANG DAN BAJA
TUGAS AKHIR
Telah Diuji Di Depan Dewan Penguji Pada Tanggal 10 Maret 2011
dan Dinyatakan Telah Memenuhi Syarat Untuk Diterima
DISUSUN OLEH :
KUI HARTONONPM : 053110174
SUSUNAN DEWAN PENGUJI:
Ir.H. ARHAN WANIM, MT Ir. H. RONY ARDIANSYAH, MTPembimbing I/ Moderator, Pembimbing II/ Notulen
Ir. H. MASRIZAL, MT SRI HARTATI DEWI, ST, MT
Penguji I Penguji II
Pekanbaru, , 2011
UNIVERSITAS ISLAM RIAUFAKULTAS TEKNIK
Prof. Dr. Ir. H. SUGENG WIYONO, MMT, I.PU
Dekan
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
4/82
4
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan,
manfaat, dan batasan-batasan masalah dalam penelitian ini, yang akan diuraikan
sebagai berikut:
1.1. Latar Belakang
Gaya-gaya yang bekerja pada struktur seperti gaya aksial, gaya momen,
gaya geser dan puntir sangat menentukan dimensi dari suatu struktur. Pada
struktur kolom, gaya yang menentukan adalah gaya aksial dan gaya momen, gaya
momen pada struktur kolom dapat menyebabkan penampang mengalami tegangan
tarik dan tekan secara bersamaan, sehingga sangat menpengaruhi terhadap
dimensi struktur tersebut. Momen ujung pada kolom dapat diperhitungkan sebagai
gaya aksial yang bekerja dengan nilai eksentrisitas tertentu.
Dalam perencanaan struktur kolom, pemilihan material struktur berperan
penting untuk mengwujudkan suatu bangunan yang kokoh serta efisien dari segi
waktu dan biaya. Bangunan-bangunan yang ada di Indonesia, khususnya kota
pekanbaru terlihat hampir 90% bangunan bertingkat banyak mengunakan struktur
beton bertulang, sedangkan hampir 90% bangunan bertingkat satu seperti
bangunan gudang berportalgable frame yang mengunakan struktur baja. Dari segi
biaya yang khususnya pada struktur kolom, apakah lebih efisien penggunaan
struktur baja pada portalgable frame dibandingkan pada portal bertingkat banyak,
ataupun sebaliknya.
1.2. Rumusan Masalah
Sesuai latar belakang sebelumnya, dapat dikemukakan berbagai rumusan
masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah.
1. Bagaimana pengaruh eksentritas beban terhadap penampang kolom beton
bertulang dan baja?
2. Apakah penggunaan struktur kolom baja lebih efisien pada portal gable
frame dibandingkan portal bertingkat?
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
5/82
5
1.3. Tujuan Penelitian
Terhadap rumusan masalah yang muncul, akan dicari suatu
penyelesaiannya dengan maksud dan tujuan sebagai berikut:
1. Mengetahui pengaruh eksentrisitas beban terhadap penampang kolom
beton bertulang dan baja.
2. Mengetahui penggunaan struktur kolom baja yang lebih efisien antara
portal bertingkat dan portal gable frame.
1.4. Manfaat Penelitian
Sesungguhnya penelitian yang baik adalah penelitian yang dapat
menghasilkan sesuatu yang bermanfaat bagai peneliti dan kalangan luas, maka
manfaat yang diharapkan penulis adalah
1. Bagi kalangan mahasiswa, sebagai bahan referensi untuk mendukung mata
kuliah dan penyusunan tugas akhir yang berkaitan dengan penelitian ini.
2. Bagi perencana konstruksi, sebagai bahan perbandingan untuk
perencanaan struktur kolom yang efektif dan efisien.
3. Bagi penulis, untuk menambah wawasan dan pengetahuan yang lebih luas
tentang perencanaan kolom.
1.5. Batasan Masalah
Suatu penelitian selalu dihadapi dengan berbagai macam persoalan,
parameter dan hasil yang akan dicapai, sehingga diperlukan suatu batasan untuk
menfokuskan ke suatu inti penelitian yang dikehendaki dan tidak menimbulkan
suatu keraguan setelah yang akan datang. Dalam penelitian dibatasi dengan hal-
hal sebagai berikut:
1. Analisa statika gaya-gaya dalam pada portal Bertingkat dengan geometri
struktur beton, dan pada portal Gable Frame dengan geometri struktur
baja.
2. Perencanaan struktur kolom beton bertulang menggunakan peraturan SNI
03-2847-2002, dengan metode kekuatan (ultimate) dan bentuk penampang
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
6/82
6
persegi panjang, sedangkan pada kolom baja menggunakan Peraturan
Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI84), dengan metode elastis
atau Allowable Stress Design (ASD) dan profil yang digunakan adalah
profil Wide Flange (WF) dan profil Kolom Berat.
3. Kolom direncanakan sebagai kolom uniaksial, karena momen terbesar
hanya terjadi pada salah satu sumbu.
4. Struktur dianggap beraturan dan sebagai Sistem Struktur Pemikul Momen
Menengah (SRPMM).
5. Data-data perhitungan mengacu pada sample data gedung Perpustakaan
Universitas Islam Riau dansampleportalgable frame.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
7/82
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Sebuah penelitian yang baik adalah penelitian yang baru atau pun
merupakan penelitian lanjutan dari penelitian sebelumnya yang belum tuntas
diteliti. Dengan tinjauan kepustakaan ini, dapat dilihat keaslian dari penelitian ini,
bukan ciplakan penelitian yang sudah ada ataupun penelitian yang memang sudah
pernah diteliti orang lain. Adanya tinjauan pepustakaan ini bisa menambah
wawasan, landasan teori, dan hal-hal penting yang perlu ditinjau. Berikut ini
adalah penelitian-penelitian yang sudah pernah dipublikasi, yang memiliki
kesamaan dan perbedaan dengan penelitian ini, yakni sebagai berikut:
Nuraini (2005), penelitian terhadap perilaku kolom langsing beton mutu
tinggi terhadap beban aksial eksentrik dengan kekangan lateral. Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui bagaimana efek kekangan dan eksentrisitas terhadap
perilaku dari struktur kolom. Diamati kolom beton bertulang mutu tinggi dengan
skala besar, yang dites dengan eksentrisitas yang berbeda. Kelangsingan dan
bentuk penampang dari kolom diatur seragam, dengan tiga buah kolom terkekang
dan tiga kolom tidak terkekang, beban aksial diaplikasikan secara bertahap dengan
eksentrisitas (0,3h; 0,4h; 0,5h). Hasil penelitian menunjukkan bahwa, kolom
berperilaku kaku, dan defleksi yang terjadi kecil selama tahap awal dari
pembebanan. Pada saat mendekati beban maksimum, defleksi yang terjadi
meningkat. Eksentrisitas memberikan pengaruh yang besar pada nilai beban
puncak. Pada beban dengan eksentrisitas yang besar, perkembangan pola retak
sepanjang muka kolom secara cepat berkembang dibandingkan pada eksentrisitas
yang kecil. Hampir semua keruntuhan terjadi karena kegagalan pada tulangan
longitudinal dan beton, yang mengidentifikasikan bahwa beban maksimumditentukan dengan adanya tekuk.
Siswendri & Budi Hariyanto (2008), menganalisa pengaruh beban aksial
dan momen lentur pada kolom beton bertulang dengan metode elemen hingga
(MEH) linier. Penelitian dimulai dengan pemodelan. Metode discrete digunakan
untuk memodelkan baja tulangan, yakni dengan menggunakan elemen rangka
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
8/82
8
batang bidang, dan elemen beton dimodelkan dengan elemen isoparametrik 4 titik
nodal. Hasil analisis memperlihatkan bahwa perhitungan dengan menggunakan
MEH linier memberikan kapasitas momen yang lebih besar dibandingkan dengan
perhitungan analisis penampang. Diagram interaksi yang didapat dengan
menggunakan MEH linier menunjukkan bahwa semakin besar beban aksial,
kapasitas momen juga semakin bertambah.
Walaupun penelitian ini dengan penelitian sebelumnya, sama-sama
meneliti pengaruh beban aksial eksentris pada kolom. Namun, perbedaannya
adalah pada penelitan Nuraini (2005) diteliti perilaku kolom langsing beton mutu
tinggi terhadap beban eksentrik dengan kekangan lateral, dan penelitian Siswendri
& Budi Hariyanto (2008), diteliti pengaruh beban aksial dan momen lentur
terhadap kolom beton bertulang dengan metode elemen hingga (MEH) linier.
Sedangkan pada penelitian ini, meneliti pengaruh beban aksial dengan berbagai
tingkatan eksentrisitas terhadap perubahan pendimensian penampang kolom beton
bertulang dan kolom baja, serta meninjau perbandingan tingkat efektif dan
efisiennya antara kedua jenis kolom tersebut.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
9/82
9
BAB III
LANDASAN TEORI
Suatu penelitian selalu memerlukan teori-teori yang menjadikan dasar
untuk mempertanggung jawabkan suatu hasil penelitian. Pada bab ini berisikan
berbagai teori-teori yang berhubungan, baik secara langsung maupun tidak
langsung pada penelitian ini. Landasan teori ini akan diuraikan sebagai berikut:
3.1. Pembebanan
Beban yang bekerja pada struktur dapat digolongkan dalam tiga bagian,
yaitu beban mati, beban hidup dan beban akibat pengaruh alam (Wahyudi,1999:
7). Beban akibat pengaruh alam yaitu terdiri dari beban angin, beban gempa,
beban tekanan tanah atau air, dan beban akibat perbedaan suhu
Pembebanan merupakan tahap awal perencanaan dan juga penentuan hasil
akhir perencanaan yang aman, efisien, dan efektif. Dengan demikian, diperlukan
asumsi-asumsi yang dapat dipertanggung jawabkan dalam perhitungan beban-
beban yang bekerja pada struktur sesuai kegunaan dari struktur dan keadaan
lingkungan.
3.1.1. Beban Mati
Beban mati ialah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat
tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian, mesin-mesin
serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung itu
(Departemen Pekerjaan Umum,1987:5). Beban mati yang bekerja pada suatu
portal gedung baik struktur maupun nonstruktur, seperti berat sendiri kolom,
balok, plat lantai, plafond, dinding, peralatan tetap, kanofi, dan sebagainya.
Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung 1987,
memberikan ketentuan mengenai nilai beban mati untuk bahan bangunan dan
komponen dari suatu gedung, yang dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
10/82
10
Tabel 3.1 Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung (Departemen
Pekerjaan Umum,1987:5)
No BAHAN BANGUNAN BERAT (Kg/m3)
12
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1314
15
16
17
18
19
20
21
BajaBatu alam
Batu belah, batu bulat, batu gunung (berat tumpuk)
Batu karang (berat tumpuk)
Batu pecah
Besi tuang
Beton(1)
Beton bertulang(2)
Kayu (kelas I)(3)
Kayu kelas II (Sunggono, 1995:188)
Kerikil, koral (kering udara sampai lembab, tanpa diayak)
Pasangan batu merah
Pasangan batu belah, batu gunung dan batu bulatPasangan batu cetak
Pasangan batu karang
Pasir (kering udara sampai lembab)
Pasir(jenuh air)
Pasir kerikil, koral (kering udara sampai lembab)
Tanah, lempung dan lanau (kering udara sampai lembab)
Tanah, lempung dan lanau (basah)
Timah hitam (timbel)
78502600
1500
700
1450
7250
2200
2500
1000
600-900
1650
1700
22002200
1450
1600
1800
1850
1700
2000
11400
KOMPONEN GEDUNG BERAT Kg/m2)
1
2
3
4
5
6
Adukan, per cm tebal :
i. dari semen
ii. dari kapur
Dinding pasangan bata merah
i. satu batu
ii. setengah batu
Langit-langit dan dinding (termasuk rusuk-rusuknya,
tetapi tanpa pengantung langit-langit pengaku-
pengaku), terdiri dari:
i. Semen abses (eternit dan bahan lain sejenis dengan
tebal maksimum 4 mm.
ii.Kaca, dengan tebal 3 5 mm
Penggantung langit-langit (dari kayu), dengan bentang
maksimum 5 m dan jarak s.k.s minimum 0.80Penutup lantai dari ubin semen portland, teraso dan
beton, tanpa adukan, per cm tebal
Penutup atap seng gelombang (BJLS-25) tanpa gording
21
17
450
250
11
10
7
24
10
Catatan : (1) Nilai ini tidak berlaku untuk beton pengisi.
(2) Untuk beton getar, beton kejut, beton mampat dan beton padat lain
sejenis, berat sendirinya harus ditentukan tersendiri.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
11/82
11
(3) Nilai ini adalah nilai rata-rata, untuk jenis-jenis kayu tertentu lihat
pedoman perencanaan konstruksi kayu.
3.1.2. Beban Hidup
Beban hidup ialah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau
penggunaan suatu gedung, dan ke dalamnya termasuk beban-beban pada lantai
yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta
peralatan yang tidak merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari gedung dan
dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan
perubahan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut (Departemen Pekerjaan
Umum,1987: 2).
Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (PPPURG
1987) pasal 2.1.2 ayat (1), menetapkan beban hidup pada lantai gedung yang
dapat dilihat pada Tabel 3.2 berikut:
Tabel 3.2 Beban Hidup pada Lantai Gedung (Departemen Pekerjaan
Umum,1987:12).
No Keterangan Berat (kg/m2)
---
j.
k.
l.
---
-------------------------------------------------
Lantai ruang pelengkap dari yang disebut dalam c,d,e,f
dan g
Lantai untuk pabrik, bengkel, gudang, perpustakaan,
ruang arsip, toko buku, toko besi, ruang alat-alat dan
ruang mesin, harus direncanakan terhadap beban hidup
yang ditentukan tersendiri, dengan minimum
Lantai gedung parkir bertingkat:
- Untuk lantai bawah
- Untuk lantai tingkat lainnya
---------------------------------------------------
250
400
800
400
Beban hidup pada atap gedung, dihitung berdasarkan ketentuan yang dapatdilihat pada Tabel 3.3 berikut ini.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
12/82
12
Tabel 3.3 Beban Hidup pada Atap Bangunan (Departemen Pekerjaan Umum,
1987: 7)
No KONDISI BERAT
(1)
(2)
Beban hidup pada atap dan/atau bagian atap serta padastruktur tudung (kanopy) yang dapat dicapai dan dibebani
oleh orang, harus diambil minimum sebesar (bidang datar).
Beban hidup pada atap dan/atau bagian atap yang tidak
dapat dicapai dan dibebani oleh orang, harus diambil yang
paling menentukan di antara dua macam beban berikut :
i. Beban terbagi rata per m2bidang datar berdasal dari
beban air hujan sebesar (40 0.8 ) kg/m2 di mana adalah sudut kemiringan atap dalam derajat, dengan
ketentuan bahwa beban tersebut tidak perlu diambil
lebih besar dari 20 kg/m2
dan tidak perlu ditinjau bila
kemiringan atapnya adalah lebih besar dari 50.
ii. Beban terpusat berasal dari seorang pekerja atauseorang pemadam kebakaran dengan peralatannya
sebesar minimum
100 Kg/m2
20 Kg/m2
100 Kg
3.1.3. Beban Alam
Beban ini merupakan beban yang terjadi akibat pengaruh dari alam seperti
angin, gempa, tekanan tanah atau air serta beban akibat perbedaan suhu. Beban-
beban ini tergantung dimana lokasi bangunan tersebut berada (Wahyudi,1999: 9).
Beban alam yang diperhitungkan pada penelitian ini adalah beban angin dan
beban gempa:
1. Beban Angin
Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian
gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara (Departemen
Pekerjaan Umum, 1987:2).
Tekanan tiup harus diambil minimum 25 kg/m2
untuk kondisi umum.
Sedangkan untuk daerah tepi laut sampai sejauh 5 km dari pantai harus
diambil sebesar 40 kg/m2, kecuali untuk daerah pantai atau daerah lain yang
mungkin dapat menimbulkan tekan yang lebih besar lagi, maka tekanan tiup
(p) harus dihitung dengan rumus (Departemen Pekerjaan Umum, 1987:18):.
16
2v
p .......................................................................................... (3.1)
Dimana :
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
13/82
13
p = Beban angin/ tekanan tiup angin (kg/m2)
v = Kecepatan angin (m/det)
Angin selalu bekerja tegak lurus dengan bidang datar, dan dipengaruhi
oleh jenis bangunan tertutup maupun tidak, serta sudut kemiringan dari atap.
Sehingga besarnya tekanan angin ditentukan dengan koefisien angin pada
kondisi tertentu, yang dapat dilihat pada Tabel 3.4 berikut ini.
Tabel 3.4 Koefisien Angin Gedung (Departemen Pekerjaan Umum, 1987:19)
No KONDISI KOEFISIEN GEDUNG
a
b
GEDUNG TERTUTUPDinding vertikal
di pihak angindi belakang angin
sejajar dengan arah angin
Atap segitiga dengan sudut kemiringan ():
di pihak angin: < 65 65 < < 90di belakang angin, untuk semua sudut
+0.9-0,4
-0,4
(0.02 - 0.4)+0,9
-0,4
2. Beban Gempa
Efek gempa berasal dari gaya inersia internal yang arahnya horizontal dan
disebabkan oleh adanya percepatan tanah (ground acceleration). Besarnyagaya inersia terutama tergantung pada massa bangunan, intensitas pergerakan
tanah dan sifat dinamis tanah, interaksi struktur terhadap tanah, dan sifat
dinamis tanah seperti misalnya periode vibrasi dan nilai redaman (Wahyudi,
1999:10). Untuk perhitungan gempa, penulis mengacu kepada Standar
Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI-1726-
2002) pasal 6.1.2 yaitu (Departemen Kimpraswil, 2002:27):
tI W
R
ICV ...................................................................................... (3.2)
Dimana :
V = Beban geser dasar nominal eqivalen (kg).
C = Faktor respon gempa.
I = Faktor keutamaan.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
14/82
14
R = Faktor reduksi gempa
Wt = Pembebanan seluruhnya dengan beban hidup direduksi (kg).
Beban geser dasar nominal V, harus di bagikan sepanjang tinggi struktur
gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekuivalenFi yang menangkap
pada pusat massa lantai tingkat ke-i menurut persamaan berikut (Departemen
Kimpraswil, 2002:27):.
V
zW
zWF
n
i
ii
iii .
.
.
1
........................................................................... (3.3)
Dimana:Fi = beban gempa statik ekuivalen lantai ke-i (kg)
Wi = berat beban lantai tingkat ke-i (kg)zi = ketinggian lantai tingkat ke-i (m)
Nilai Cdapat dibaca pada grafik koefisien gempa dasar pada Gambar 3.2
berdasarkan daerah gempa pada Gambar 3.1, dan waktu getar alami
fundamental T1 yang didapatkan berdasarkan pengaruh percepatan puncak
muka tanahAo.
Jika percepatan muka tanahAo tidak didapat dari hasil analisis perambatan
gelombang tersebut, maka percepatan puncak muka tanahAo tersebut untuk
masing-masing wilayah gempa dan untuk masing-masing jenis tanah
ditetapkan dalam Tabel 3.5 (Departemen Kimpraswil, 2002:19), untuk T= 0,
maka nilai C=Ao.
Tabel 3.5. Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah
untuk Masing-Masing Wilayah Gempa Indonesia (Departemen
Kimpraswil, 2002:19).
Wilayah
gempa
Percepatan
puncak batuan
dasar (g).
Percepatan puncak muka tanahAo (g)
Tanah
keras
Tanah
sedang
Tanah
lunak
Tanah
khusus
1
2
3
4
5
6
0,03
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,04
0,12
0,18
0,24
0,28
0,33
0,05
0,15
0,23
0,28
0,32
0,36
0,08
0,20
0,30
0,34
0,36
0,38
Diperlukan
evaluasi
khusus di
setiap lokasi
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
15/82
15
Direktorat Cipta Karya Departemen Pekerjaan Umum mengeluarkan
pedoman mengenai besarnya koefisien seismis dalam hubungannya dengan
letak gedung dan waktu getar alami (letak gedung dalam wilayah gempa).
Waktu getar alami tergantung pada dimensi ketinggian gedung, lebar, bahan
dan sistem struktur (Poerbo, 2007:16).
T = 0,06 4(H3) = 0,06 H3/4 untuk struktur beton bertulang (3.4)
T = 0,0854(H3) = 0,085 H3/4 untuk struktur baja.. (3.5)
Dimana: T = waktu getar alami (det)
H = tinggi bangunan (m)
Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 wilayah gempa, dimana wilayah
gempa 1 adalah wilayah dengan kegempaan paling rendah dan wilayah gempa
6 dengan kegempaan paling tinggi. Pembagian ini, didasarkan atas percepatan
puncak batuan dasar akibat pengaruh gempa rencana dengan periode ulang
500 tahun, yang nilai rata-ratanya untuk setiap wilayah gempa ditetapkan
dalam Gambar 3.1 dan Tabel 3.5 (Departemen Kimpraswil, 2002:21).
16o
14o
12o
10o
8o
6o
4o
2 o
0o
2o
4o
6o
8o
10o
16o
14o
12o
10o
8o
6o
4o
2o
0o
2o
4o
6o
8o
10o
94o
96o
98o
100o
102o
104o
106o
108o
110o
112o
114o
116o
118o
120o
122o
124o
126o
128o
130o
132o
134o
136o
138o
140o
94o
96o
98o
100o
102o
104o
106o
108o
110o
112o
114o
116o
118o
120o
122o
124o
126o
128o
130o
132o
134o
136o
138o
140o
Banda Aceh
Padang
Bengkulu
Jambi
Palangkaraya
Samarinda
BanjarmasinPalembang
Bandarlampung
Jakarta
Sukabumi
Bandung
Garut Semarang
Tasikmalaya Solo
BlitarMalang
BanyuwangiDenpasar Mataram
Kupang
Surabaya
Jogjakarta
Cilacap
Makasar
Kendari
Palu
Tual
Sorong
Ambon
Manokwari
Merauke
Biak
Jayapura
Ternate
Manado
Pekanbaru
: 0,03 g
: 0,10 g
: 0,15 g
: 0,20 g
: 0,25 g
: 0,30 g
Wilayah
Wilayah
Wilayah
Wilayah
Wilayah
Wilayah
1
1
1
2
2
3
3
4
4
56
5
1
1
1
11
1
2
2
2
22
2
3
3
3
33
3
4
4
4
44
4
5
5
5
55
5
6
6
6
4
2
5
3
6
0 80
Kilometer
2 00 40 0
Gambar 3.1 Wilayah Gempa Indonesia dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar
dengan Perioda Ulang 500 Tahun (Departemen Kimpraswil, 2002:21).
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
16/82
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
17/82
2
Mengingat pada kisaran waktu getar alami pendek 0 T 0,2; maka
faktor respons gempa C, nilainya tidak diambil kurang dari nilai
maksimumnya untuk jenis tanah yang bersangkutan, dengan nilai percepatan
respons maksimumAm sebesar (Departemen Kimpraswil, 2002:21).
Am = 2,5Ao....................................................................................... (3.6)
Waktu getar alami sudut Tc sebesar 0,5 detik; 0,6 detik; dan 1,0 detik untuk
jenis tanah berturut-turut tanah keras, tanah sedang dan tanah lunak, dengan
demikian faktor respons gempa C ditentukan oleh persamaan berikut ini:
a. Untuk T Tc:
C = Am............................................................................................. (3.7)b. Untuk T > Tc:
T
ArC ........................................................................................... (3.8)
DenganAr= Amx Tc....................................................................... (3.9)
Nilai-nilai Am dan Ar ditentukan berdasarkan masing-masing wilayah gempa,
dan masing-masing jenis tanah yang dapat dilihat pada Tabel 3.6 berikut.
Tabel 3.6 Spektrum Respons Gempa Rencana (Departemen Kimpraswil,2002:21)
Wilayah
gempa
Tanah keras
Tc = 0,5 det.
Tanah sedang
Tc = 0,6 det.
Tanah lunak
Tc = 1,0 det.
Am Ar Am Ar Am Ar1
2
3
4
5
6
0,10
0,30
0,45
0,60
0,70
0,83
0,05
0,15
0,23
0,30
0,35
0,42
0,13
0,38
0,55
0,70
0,83
0,90
0,08
0,23
0,33
0,42
0,50
0,54
0,20
0,50
0,75
0,85
0,90
0,95
0,20
0,50
0,75
0,85
0,90
0,95
Waktu getar alami fundamental T1 strukur gedung beraturan dalam arah
masing-masing sumbu utama dapat ditentukan dengan rumus Rayleigh
sebagai berikut (Departemen Kimpraswil, 2002:27):
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
18/82
3
n
i
ii
n
i
ii
dFg
dW
T
1
1
2
1
.
3,6 ......................................................................... (3.10)
Dimana, Wi = Berat lantai ke-i (kg)
di = Simpangan horizontal lantai tingkat ke-i (mm)
g = Percepatan gravitasi yang ditetapkan (9810 mm/det2)
Fi = Beban gempa nominal statik ekuivalen pada lantai ke-i (kg)
Jika nilai T1pada persamaan 3.8 ditentukan dengan rumus-rumus empiris
atau didapat dari hasil analisis vibrasi bebas 3 dimensi, nilainya tidak boleh
menyimpang lebih dari 20% dari nilai yang dihitung berdasarkan persamaan3.8 (Departemen Kimpraswil, 2002:28)
Untuk mencegah penggunaan strutur gedung yang terlalu fleksibel, nilai
waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi,
bergantung pada koefisien untuk wilayah gempa tempat struktur gedung
berada seperti pada Tabel 3.7 dan jumlah tingkatnya n menurut persamaan
(Departemen Kimpraswil, 2002:26):
T1 < n............................................................................................ (3.11)
Tabel 3.7 Koefisien yang Membatasi Waktu Getar Alami Fundamental
Struktur Gedung
Wilayah Gempa
a
b
c
d
e
f
1
2
3
4
5
6
0,20
0,19
0,18
0,17
0,16
0,15
Faktor keutamaan struktur I dapat ditentukan dengan rumus sebagai
berikut (Departemen Kimpraswil, 2002:12):
I = I1 + I2......................................................................................... (3.12)
dimanaI1 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa
berkaitan dengan penyesuaian proabilitas terjadinya gempa itu selama umur
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
19/82
4
gedung, sedangkan I2 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda
ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut faktor-
faktor keutamaanI1, I2,danIdapat dilihat pada Tabel 3.8 berikut ini.
Tabel 3.8 Faktor Keutamaan Iuntuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan
(Departemen Kimpraswil, 2002:12)
No Kategori GedungFaktor Keutamaan
I1 I2 I
1 Gedung umum seperti untuk penghunian,
perniagaan dan perkantoran1,0 1,0 1,0
2 Monumen dan bangunan monumental 1,0 1,6 1,6
3Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit,
instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusatpenyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio
dan televisi.
1,4 1,0 1,4
4 Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti
gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun.1,6 1,0 1,6
5 Cerobong, tangki di atas menara 1,5 1,0 1,5
Catatan: Untuk semua struktur bangunan gedung yang izin penggunaanya
diterbitkan sebelum berlakunya Standar ini, maka faktor keutamaan (I)
dapat dikalikan 80%.
Nilai R berdasarkan sistem dan subsistem pada struktur yang ditinjau,
maka untuk sistem struktur pemikul momen dapat dilihat pada Tabel 3.9, namun
untuk konstruksi baja berdasarkan Tabel 15.2-1 pada SNI-1726-2002 Pasal 15.2,
didapatkan nilai Rm untuk sistem rangka pemikul momen terbatas (SRPMT)/
menengah (SRPMM) sebesar 6,0.
Tabel 3.9 Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktor
tahanan lebih setruktur dan faktor tahanan lebih total beberapa jenis
sistem dan subsitem struktur gedung (Departemen Kimpraswil,
2002:16).Sistem dan subsistem
struktur gedung
Uraian sistem pemikul beban gempa m Rm f
3, Sistem rangka pemikulmomen (Sistem struktur
yang pada dasarnyamemiliki rangka ruang
pemikul beban gravitasi
secara lengkap.Beban lateral dipikul
rangka pemikul momenterutama melalui
mekanisme lentur)
1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK)
a. Baja 5.5 8.5 2.8
b. Beton bertulang 5.2 8.5 2.8
2. Rangka pemikul momen menengah beton(SRPMM)
3.3 5.5 2.8
3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB)
a. Baja 2.7 4.5 2.8
b. Beton bertulang 2.1 3.5 2.8
4. Rangka batang baja pemikul momen khusus
(SRBPMK)
4.0 6.5 2.8
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
20/82
5
Nilai Wtadalah berat total gedung, termasuk beban hidup didalamnya.
Berhubung peluang untuk terjadinya beban hidup penuh yang membebani semua
bagian dan semua unsur struktur pemikul secara serempak selama umur gedung
tersebut adalah sangat kecil (Departemen Pekerjaan Umum, 1987:14). Maka,
beban hidup dapat dikalikan dengan suatu koefisien reduksi yang nilainya
tergantung pada penggunaan gedung yang dapat dilihat pada Tabel 3.10 berikut.
Tabel 3.10 Koefisien Reduksi Beban Hidup (Departemen Pekerjaan Umum,
1987:17).
Penggunaan gedung
Koefisien reduksi beban hidup
Untuk pe-rencanaan balok
induk dan portal
Untukpeninjauan
gempa
PERUMAHAN/PENGHUNIAN :Rumah tinggal, asrama, hotel,rumah sakit
0.75 0.30
PENDIDIKAN :Sekolah, Ruang kuliah 0.90 0.50
PERTEMUAN UMUM :Mesjid, gereja, bioskop, restoran, ruang 0.90 0.50
KANTOR :Kantor, Bank 0.60 0.30
PERDAGANGAN :Toko, toserba, pasar 0.80 0.80
PENYIMPANAN :Gudang, perpustakaan, ruang arsip 0.80 0.80
INDUSTRI :Pabrik, bengkel 1.00 0.90
TEMPAT KENDARAAN :
Garasi, gudang parkir 0.90 0.50
GANG DAN TANGGA :a. Perumahan / Penghuninan
b. Pendidikan, Kantorc. Pertemuan umum, Perdagangan,
Penyimpanan, industri, tempat
kendaraan
0.75
0.75
0.90
0.30
0.50
0.50
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
21/82
6
3.1.4. Kuat perlu
Struktur dan komponen struktur harus direncanakan hingga semua
penampang mempunyai kuat rencana minimum sama dengan kuat perlu, yang
dihitung berdasarkan kombinasi beban dan gaya terfaktor yang sesuai dengan tata
cara ini (Departemen Pekerjaan Umum, 2002 :59).
Kuat perlu Uuntuk pembebanan pada konstruksi beton bertulang mengacu
pada SNI 03-2847-2002 pasal 11.2 dengan syarat minimum antara lain:
1. U = 1,4D................. (3.13)
2. U = 1,2D + 1,6L + 0,5 (A atauRh)................ (3.14)
3. U = 1,2D + 1,0L + 1,6 W + 0,5 (A atau Rh)1) 2)
........ (3.15)
4. U = 0,9D + 1,6 W 1).................................... (3.16)
5. U = 1,2D +1,0L + 1,0E2)
.............................. (3.17)
6. U = 0,9D + 1,0E................................. (3.18)
Catatan:
Bahwa untuk setiap kombinasi beban D, L dan W kuat perlu U tidak boleh
kurang dari persamaan 3.13.
1)= Faktor beban untuk Wboleh dikurangi menjadi 1,3 bilamana beban
angin Wbelum direduksi oleh faktor arah.
2) = Faktor beban untuk L boleh direduksi menjadi 0,5 kecuali untuk
ruangan garasi, ruangan pertemuan, dan semua ruangan yang beban
hidupL-nya lebih besar daripada 500 kg/m2.
Sedangkan pada konstruksi baja mengacu pada SNI 03-1729-2002 pasal
6.2.2 yaitu:
1. U = 1,4D . (3.19)
2. U = 1,2D + 1,6L + 0,5 (La atauH) ... (3.20)
3. U = 1,2D + 1,6 (La atauH) ) + (LL atau 0,8W) ... (3.21)
4. U = 1,2D + 1,3 W + LL + 0,5 (La atauH) ... (3.22)
5. U = 1,2D 1,0E + LL ... (3.23)
6. U = 0,9D (1,3W atau 1,0E) . (3.24)
Catatan:
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
22/82
7
L = 0,5 bilaL< 5 kPa, dan L = 1 bilaL 5 kPa. Kekecualian: Faktor beban
untuk L di dalam kombinasi pembebanan pada persamaan (3.21),(3.22) dan
(3.23) harus sama dengan 1,0 untuk garasi parkir, daerah yang digunakan
untuk pertemuan umum, dan semua daerah di mana beban hidup lebih besar
daripada 5 kPa.
Keterangan:
A = Beban atap (kg).
D = Beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk
dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap,tangga, dan peralatan layan
tetap (kg).
E = Beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 0317261989, atau
penggantinya (kg).
Rh = H = Beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air (kg).
L = Beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk
kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan
lain-lain (kg).
La = beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,
peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan
benda bergerak (kg)
W = Beban angin (kg)
3.2. Perhitungan Gaya-gaya Dalam
Perhitungan gaya-gaya dalam pada penelitian ini dilakukan dengan
bantuan software yaitu SAP 2000 versi 11.. Keunggulan SAP 2000 antara lain
berorientasi objek dan adanya fasilitas untuk disain elemen, baik untuk material
baja maupun beton dengan menggunakan peraturan ACI, AISC, dan peraturan
lain yang berhubungan dengan peraturan beton dan baja yang ada di Eropa dan
Kanada (Sitompul, 2007:1). Sehingga, untuk penggunakan peraturan yang berlaku
di Indonesia seperti SNI 03-2847-2002 dan PPBBI84, maka perlu dilakukan
perubahan faktor reduksi pada peraturan ACI.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
23/82
8
Langkah-langkah umum dalam menggunakan SAP 2000 ialah (Sitompul,
2007:4):
1. Tentukan geometri struktur
2. Tentukan material dansection
3. Tentukanproperty elemen
4. Tentukan load case
5. Tentukan bebanjointdan elemen
6. Desain struktur concrete atausteel
7. Analisis model
8. Menampilkan gaya-gaya elemen
9. Kontrol tegangan elemen
10. Redisain elemen
11. Modifikasi struktur
12. Simpan inputdan outputmodel struktur
Menu-menu pendukung pada SAP 2000, dapat dijelaskan sebagai berikut:
3.2.1 Penginputan Beban pada Struktur
Beban yang bekerja pada struktur ada beberapa macam, diantaranya ialah
berat sendiri struktur, beban yang bekerja pada elemen, beban yang bekerja pada
jointdan beban dinamik. Untuk beban yang bekerja pada elemen struktur dapat
dijelaskan sebagai berikut (Sitompul, 2007:1):
1. Berat Sendiri
Pada elemen frame, beban berat sendiri sama dengan berat volume
dikalikan dengan luas penampang.
2. Beban Terpusat
Beban terpusat pada elemen digunakan untk menentukan gaya terpusat dan
momen yang bebas dikerjakan pada sepanjang elemen.
3. Beban Merata
Beban merata pada elemen digunakan untuk menentukan gaya dan momen
yang bekerja sepanjang elemen, dan panjang beban pada frame dapat
ditentukan dengan beberapa cara berikut:
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
24/82
9
a. Dengan menentukan jarak absolutda dan db yang diukur dari joint1,
kedua jarak tersebut harus 0
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
25/82
10
3.3 Sistem Struktur pada Gedung
Beberapa jenis sistem struktur yang umum digunakan pada gedung-
gedung di Indonesia adalah sebagai berikut (Wahyudi, 1999:14):
1. Portal (hingga 15 lantai)
2. Dinding geser (shear wall) dan portal, (hingga 40 lantai)
3. Tabung rangka (frame tube), (hingga 40 lantai)
3.3.1 Portal
Portal adalah struktur rangka yang terdiri dari kolom dan balok yang
sambungannya kaku (rigid), oleh karena itu disebut juga rigid frame (Poerbo,
2007:37).
Sistem rangka kaku (rigid frame system) pada umumnya berupa grid
persegi teratur, terdari dari balok horizontal dan kolom vertikal yang kaku (rigid).
Rangka ini bisa satu bidang dengan dinding interior bangunan atau sebidang
dengan fasade bangunan (Schueller, 1989:130).
Jenis portal yang akan dibahas di sini adalah:
1. Portal Bertingkat
Dalam bangunan tinggi untuk bahan struktur dapat digunakan beton
bertulang ataupun baja. Portal bertingkat perlu diperkuat jika simpangan
antar tingkat akibat gempa/angin melebih 0,005h (h=tinggi lantai s/d
lantai), (Poerbo, 2007:37).
Gambar 3.4 Portal Bertingkat
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
26/82
11
2. Gable Frame
Bentuk rangka kaku baja yang terdiri dari 2 kolom dan sebuah balok atau
balok induk yang tersambung secara kaku. Beban yang diaplikasikan
menghasilakan gaya tekuk dan geser aksial dalam semua bagian rangka
karena sambungan kuku menahan setiap ujung dari perputaran secara
bebas (Ching Francis:2001:187).
Gambar 3.5 Portal Gable Frame (Ching, Francis:2001:187)
Karakteristik rangka kaku baja sebagai berikut (Ching, Francis:2001:187):
a. Dapat dibuat dari baja pabrikasi untuk bentang tipikal: 30-120 (9-
36m)
b. Rangka kaku secara tipikal membentuk struktur satu lantai yang
digunakan untuk bangunan industri ringan, gudang dan fasilitas
rekreasi.
c. Gording profil channel atau bentuk Z, dengan interval: 4-5 (1,22-
1,525m).
d. Interval antar rangka portal atau bentang gording: 20-24 (6,1-
7,315m).
e. Kemiringan rafter: 1:12 sampai 1:3
f. Sambungan dibaut atau dilas untuk menahan momen
g. Ketinggian dinding: 8-30 (2,44-9,145m)
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
27/82
12
3.3.2 Struktur Dinding Geser
Dinding geser (shear wall) adalah blok kantilever tipis yang langsing
vertical, digunakan untuk menahan gaya lateral. Dapat berbentuk persegi panjang,
box core suatu tangga, elevator, ataupunshaftlainnya (Wahyudi, 1999:15).
3.3.3 Struktur Tabung
Konsep tabung telah digunakan pada sejumlah gedung perkantoran
sebagai sistem rangka yang efisien untuk bangunan tinggi yang langsing. Pada
sistem ini dipasang penyokong-penyokong vertikal yang saling dihubungkan
dengan balok-balok penopang (bracing) di sekeliling bangunan (Wahyudi,
1999:15).
3.4. Struktur Kolom
Kolom adalah komponen struktur dengan rasio tinggi terhadap dimensi
lateral terkecil melebihi 3, yang digunakan terutama untuk mendukung beban
aksial (Departemen Pekerjaan Umum, 2002:8)
Perkembangan teknologi yang semakin canggih sampai saat ini,
khususnya konstruksi bangunan, maka bahan pembentuk kolom maupun bentuk-
bentuk kolom sudah bermacam-macam. Jenis-jenis kolom berdasarkan bahan
pembentuknya adalah sebagai berikut:
1. Kolom Beton Bertulang
Kolom beton bertulang adalah Kolom yang terbuat dari campuran beton
dengan kekuatan rencana tertentu berdasarkan komposisi agregat
pembentuknya, dan di dalamnya terdapat tulangan batang baja yang
berfungsi memberikan perkuatan tambahan sehingga mampu menahan
berbagai macam gaya beban.
2. Kolom Baja
Kolom baja adalah Kolom yang terbuat dari bahan baja dengan berbagai
jenis mutu dan bentuk penampang sesuai dengan penggunaan untuk
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
28/82
13
menahan beban tekan dan beban-beban lainnya, baik berbentuk profil
tunggal maupun bersusun.
3. Kolom Komposit
Kolom Komposit adalah Kolom yang terbuat dari gabungan antara kolom
beton bertulang dan kolom baja profil, sehingga terbentuk suatu struktur
kolom yang sangat kuat dalam menahan beban.
Dari ketiga jenis kolom yang ada, penelitian ini hanya meninjau tentang
kolom beton bertulang dan kolom baja profil saja. Hal ini dikarenakan, kedua
jenis kolom tersebut lebih banyak digunakan dalam konstruksi gedung, khususnya
konstruksi gedung di Indonesia.
Gaya-gaya yang dipikul oleh kolom terdiri dari beban aksial dan momen,
dimana momen tersebut dapat dijabarkan sebagai beban aksial yang bekerja
secara eksentris. Apabila gaya dari beban Pu bekerja pada penampang kolom
berjarake terhadap sumbu seperti pada Gambar 3.6 (a), akibat yang ditimbulkan
akan sama dengan apabila suatu pasangan yang terdiri dari gaya beban aksial, Pu
pada sumbu dan momen, Mu = Pu.e, bekerja serentak seperti tampak pada
Gambar 3.6 (c), sebagai berikut:
Gambar 3.6 Hubungan Beban Aksial-Momen-Eksentrisitas (Dipohusodo
1999:302)
atau dapat dituliskan dengan persamaan (Dipohusodo, 1999:302):
Pu
Mue (3.25)
Dimana, e = Eksentrisitas (m)
Mu = Momen terfaktor (kgm)
Pu = Gaya aksial terfaktor (kg)
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
29/82
14
3.5. Struktur Kolom Beton Bertulang
Struktur kolom Beton Bertulang merupakan Struktur kolom yang paling
banyak digunakan dikarenakan keuntungan dari segi teknis, ekonomis dan
kemudahan memperoleh bahannya. Secara umumnya struktur kolom beton
bertulang terdiri dari 2 jenis pengikat lateral, yaitu pengikat sengkang yang
berbentuk bujur sangkar/ persegi empat dan pengikat spiral yang berbentuk bulat
melingkar. Dan jenis yang akan digunakan pada penelitian ini adalah kolom
dengan pengikat sengkang.
3.5.1. Persyaratan Detail Penulangan Kolom.
Persyaratan detail dan batasan penulangan kolom dengan tujuan untuk
menjaga struktur dalam keadaan daktail. Penulangan kolom untuk tulangan
memanjang dibatasi dengan rasio () antara 0,01 sampai 0,08; dan yang lazim
digunakan diantara 1,5% sampai 3%. Berdasarkan SNI 03-2847-2002 pasal 12.9,
penulangan pokok memanjang untuk kolom berpengikat sengkang bentuk segi
empat atau lingkaran minimal terdiri dari 4 batang, sedangkan untuk kolom
berpengikat spiral terdiri dari 6 batang. Pasal 3.16.6 juga menetapkan jarak bersih
antara tulangan pokok memanjang tidak boleh kurang dari 1,5 db atau 40 mm,
serta jarak bersih antaranya tidak lebih dari 150 mm di sepanjang sisi kolom agar
dukungan lateral dapat berlangsung dengan baik sesuai pasal 3.16.8. Pada pasal
3.16.7 menetapkan tebal minimum selimut beton pelindung tulangan pokok
memanjang untuk kolom berpengikat spiral maupun sengkang tidak boleh kurang
dari 40 mm (Dipohusodo, 1999:292).
Gambar 3.7 Spasi antara Tulangan-tulangan Longitudinal Kolom (Departemen
Pekerjaan Umum, 2002 :47).
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
30/82
15
Persyaratan detail sengkang sesuai SNI 03-2847-2002 pasal 9.10 ayat 5,
bahwa semua batang tulangan pokok harus dilingkup dengan sengkang dan kait
pengikat lateral minimum dengan batang D10 untuk tulangan pokok memanjang
batang D32 atau lebih kecil, untuk tulangan pokok memanjang yang lebih besar
lainnya, umumnya sengkang tidak kurang dari batang D12, dan untuk
kesemuannya tidak menggunakan sengkang lebih besar dari D16. Jarak spasi
tulangan sengkang p.k.p tidak lebih dari 16 kali diameter tulangan pokok
memanjang, 48 kali diameter tulangan sengkang, dan dimensi lateral terkecil
(lebar) kolom (Dipohusodo, 1999:292).
3.5.2. Kekuatan Kolom Eksentrisitas Kecil
Hampir tidak pernah dijumpai kolom dengan kombinasi beban aksial
secara konsentris, bahkan kombinasi beban aksial dengan eksentrisitas kecil
sangat jarang ditemui. Namun untuk memperoleh pengertian perilaku kolom pada
waktu menahan beban dan timbulnya momen pada kolom, maka akan dibahas
kekuatan kolom dengan eksentrisitas kecil (Dipohusodo, 1999:290).
Kondisi pembebanan tanpa eksentrisitas yang merupakan keadaan khusus.
Kuat beban aksial nominal atau teoritis dapat diungkapkan sebagai berikut
(Dipohusodo, 1999:290):
stystg AfAAfcPo )('85,0 ........................................................ (3.26)
Dan syarat keamanan yaitu
nPPu .......................................................................................... (3.27)
Keterangan:
Ag = Luas kotor penampang melintang kolom (mm2).
Po = Kuat beban aksial nominal atau teoritis tanpa eksentrisitas (N).
Ast = Luas total penampang penulangan memanjang (mm2
).Pn = Kuat beban aksial nominal atau teoritis dengan eksentrisitas
tertentu (N).
Pu = Beban aksial terfaktor dengan eksentrisitas tertentu (N).
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
31/82
16
g
stg
A
A .......................................................................................... (3.28)
Dikarenakan dalam prakteknya tidak ada kolom yang dibebani tanpa
eksentrisitas, dan walaupun dalam kenyataannya ada. Tetapi, dalam SNI 03-2847-
2002, menentukan faktor reduksi kekuatan untuk memperhitungkan eksentrisitas
minimum, dengan ketentuan bahwa kekuatan nominal kolom dengan pengikat
sengkang direduksi 20%. Sehingga kuat beban aksial maksimum menjadi.
stystgmaksn AfAAfcP )('85,080,0)( ...................... (3.29)
Kemudian untuk faktor keamanan, diberikan faktor reduksi kekuatan = 0,65
untuk kolom dengan pengikat sengkang dan = 0,7 untuk kolom dengan pengikat
spiral (Dipohusodo, 1999:291).
3.5.3. Penampang Kolom Bertulangan Seimbang.
Keadaan seimbang adalah keadaan dimana jumlah tulangan baja tarik
sedemikian sehingga letak garis netral tepat pada posisi saat mana akan terjadi
secara bersamaan regangan luluh pada tulangan tarik dan regangan beton desak
maksimum 0,003 (Dipohusodo, 1999:303).
Berdasarkan regangan yang terjadi pada batang tulangan baja, awal
kehancuran atau keruntuhan penampang kolom dapat dibedakan menjadi dua
kondisi, ialah:
1. Kehancuran karena tarik, diawali dengan luluhnya batang tulangan tarik.
2. Kehancuran karena tekan, diawali dengan hancurnya beton tekan.
dan peralihan dari keadaan hancur karena tekan ke hancur karena tarik terjadi
pada saat e = eb. Apabila e > eb atauPn eb atauPn >Pnb,
maka kehancuran diawali pada daerah tekan (Dipohusodo, 1999:303).Nilai regangan yang terjadi saat keadaan keseimbangan regangan untuk
penampang kolom persegi dapat dilihat pada Gambar 3.8 berikut ini:
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
32/82
17
Gambar 3.8 Keadaan Keseimbangan Regangan Penampang Kolom Persegi
(Dipohusodo, 1999:303)
Berdasarkan penampang persegi seperti pada Gambar 3.8, keadaan
keseimbangan regangan adalah.
fy
d
fy
dcb
600
)(600
003,0200000
)(003,0.................................................... (3.30)
Dan, Kuat aksial nominal pada keadaan seimbang adalah:
yscysbcb fAffAbcfP )'85,0(''85,0 1 ................................ (3.31)
Jika eksentrisitas eb diukur dari titik pusat plastis yang berada tengah-tengah
pada Gambar 3.8, maka persamaan rotasi gaya-gaya dalam adalah sebagai
berikut:
)"()"').('85,0(')"('85,0 211 dfAdddffAdadbcfP yscysbcb
....................... (3.32)
3.5.4. Kekuatan Kolom Eksentrisitas Besar.
Kuat aksial nominal maksimum Pn maks berdasarkan SNI 03-2847-2002,
dengan pengaruh kelangsingan diabaikan, makaPn maks tidak boleh melebihi 0,80
Po untuk kolom berpengikat sengkang dan 0,85 Po untuk kolom dengan pengikat
spiral. Dengan ketentuan tersebut berarti memberi batas eksentrisitas minimum.
Namun, untuk kolom dengan nilai eksentrisitas besar, kedua persamaan itu tidak
dapat digunakan lagi. Untuk kolom dengan rasio kelangsingan cukup tinggi
memerlukan peninjauan pengaruh tekuk terhadap panjangnya. Evaluasi
Pn=PbPn=Pb
c=0,003 0,85fc
ND2b
Tb=Asfy
ND1b
s
y
yE
f
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
33/82
18
pendekatan dengan pembesaran momen terfaktor harus diperhitungkan dengan
menggunakan eksentrisitas minimum sebesar (15 + 0.03 h) mm, baik untuk
kolom berpengikat sengkang maupun spiral, terhadap masing-masing sumbu
utama secara terpisah (Dipohusodo,1999:305).
Analisis menggunakan Diagram Interaksi kolom, dimana tampak bahwa
perhitungan beban kolom pada eksentrisitas besar memakan waktu. Demikian
pula yang dihadapi dalam perencanaan penampang kolom, dimana
perhitungannya menggunakan cara coba-coba yang rumit dan panjang. Dalam
rangka memperpendek perhitungan, telah banyak dikembangkan berbagai cara
hitungan dengan menggunakan alat bantu perencanaan atau analisis, yang dapat
berupa daftar, diagram, atau nomogram (Dipohusodo, 1999:305).
Metode pendekatan empiris guna mendapatkan nilai Pu suatu penampang
secara kasar, yang dapat dilakukan dengan menyederhanakan kurva pada diagram
interaksi menjadi garis lurus (Dipohusodo, 1999:317), yang dapat dilihat pada
Gambar 3.9 berikut ini.
Gambar 3.9 Grafik Pendekatan Empiris Diagram Interaksi Kolom (Dipohusodo,
1999:318).
Dengan menggunakan penyederhanaan kurva diagram interaksi menjadi
garis lurus seperti di atas, Whitney juga mengetengahkan suatu pendekatanpersamaan empiris untuk menghitung kapasitas penampang kolom di daerah
hancur tekan. Persamaan Whitney yang terutama dimaksudkan untuk diterapkan
pada kolom bernampang persegi, meskipun tidak tertutup kemungkinan
penggunaan untuk kolom penampang bulat, yang umumnya membutuhkan
perhitungan lebih rumit (Dipohusodo, 1999:319).
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
34/82
19
Persamaan Whitney didasarkan atas anggapan-anggapan sebagai berikut
(Dipohusodo, 1999:319):
1. Penempatan tulangan diatur simetris dalam satu baris sejajar terhadap
sumbu lentur penampang persegi,As = As.
2. Tulangan tekan telah meluluh,fs = fy.
3. Luas beton yang ditempati batang tulangan baja tekan diabaikan dalam
perhitungan.
4. Tinggi balok tegangan ekivalen adalah 0,54 d, setara dengan nilai a rata-
rata untuk penampang persegi dalam keadaan seimbang.
5. Keruntuhan karena tekan yang menentukan.
Persamaan Whitney untuk penampang persegi dengan hancur tekan
ditentukan (Dipohusodo, 1999:320).
18,13
'
50,0)'(
'
2
d
eh
fhb
dd
e
FAP c
ys
n ................................................... (3.33)
Karena persamaan Whitney terbatas untuk penampang dengan hancur
tekan. Maka, dengan keseimbangan gaya (H = 0), dan keseimbangan momen
(M = 0), didapatlah persamaan nilai kuat aksial nominal untuk penampang
dengan hancur tarik yaitu (Dipohusodo, 1999:323):
d
dmp
d
eh
d
ehbdfP cn
'12
2
2
2
2'85,0
2
.................... (3.34)
'85,0 c
y
f
fm .................................................................................... (3.35)
bd
As ' ...................................................................................... (3.36)
3.5.5. Faktor Reduksi Kekuatan untuk Kolom
Sebelumnya diketahui bahwa nilai = 0,65 untuk pengikat sengkang dan
= 0,70 untuk pengikat spiral, namun SNI 03-2847-2002pasal 11.3 ayat 2.2
menetapkan bahwa untuk kolom dengan beban aksial yang semakin mengecil,
nilai dapat ditingkatkan secara linear sampai 0,80; seharga nilai Pn yang
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
35/82
20
berkurang dari 0,10fcAgsampai nol. Sebagai pembatasan tambahan adalah bahwa
fy tidak lebih dari 400 Mpa, penulangan simetris, dan tidak kurang dari 0,65.
Ketentuan tersebut dengan sendirinya berlaku untuk kolom dengan pengikat spiral
maupun sengkang (Dipohusodo, 1999:320).
Variasi nilai faktor reduksi kekuatan yang sesuai dengan peraturan
tersebut di atas juga dapat diungkapkan melalui persamaan untuk kolom dengan
pengikat sengkang (Dipohusodo, 1999:321):
65,0'1,0
15,080,0
gc
n
Af
P ............................................................. (3.37)
3.5.6. Struktur Kolom Langsing
Tingkat kelangsingan suatu struktur kolom diungkapkan sebagai rasio
kelangsingan (Dipohusodo, 1999:330):
r
lk u .................................................................................................. (3.38)
Dimana,
k = faktor panjang efektif komponen struktur tekan,
lu = panjang komponen struktur tekan yang tidak ditopang (mm),
r= jari-jari putaran (radius of gyration) potongan lintang komponen
struktur tekan = I/A ; ditetapkan 0,30h dimana h = ukuran dimensi
kolom persegi pada arah bekerjanya momen; atau 0,25D, D =
diameter kolom bulat (SNI 03-2847-2002pasal 12.11 ayat 2), (mm).
SNI 03-2847-2002 pasal 12.13 ayat 2 memberikan ketentuan bahwa untuk
komponen struktur tekan tanpa pengaku lateral, atau tidak disokong untuk
tertahan ke arah samping, efek kelangsingan dapat diabaikan apabila memenuhi:
22r
lk u
.......................................................................................... (3.39)
Faktor kdiperhitungkan sebagai fungsi dari kekakuan relatif dari kolom
terhadap balok-balok pada pertemuan di ujung-ujung kolom. Kekakuan relatif
adalah nilai banding antara jumlah kekakuan kolom dibagi dengan panjang kolom,
dan jumlah kekakuan balok dibagi dengan panjang balok.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
36/82
21
)//()/( balokbalokkolomkolom LEILEI ... (3.40)
Nilai-nilai faktor panjang efektif k tersebut ditunjukkan dalam hubungan
grafis nomogram atau grafik alignment (Dipohusodo, 1999:332), seperti pada
Gambar 3.10 berikut ini.
Gambar 3.10Nomogram Faktor Panjang Efektif Kolom (Dipohusodo,
1999:333).
Apabila kekakuan relatif pada masing-masing ujung kolom A dan B sudah
didapat, yaitu A dan B, hubungkan kedua nilai tersebut dengan suatu garis lurus
yang akan memotong garis skala nilai k yang berada ditengah. Untuk ujung kolom
yang berupa sendi, nilai = , sedangkan untuk ujung jepit, nilai = 0
(Dipohusodo, 1999:332).
Efek kelangsingan untuk perencanaan komponen struktur tekan dapat
digunakan cara perkiraan momen yang diperbesar/ pembesaran momen, apabila
nilai rasio kelangsingan k.lu/r< 100.Berdasarkan SNI 03-2847-2002 Pasal 12.12 tentang pembesaran momen
untuk rangka portal tidak bergoyang, maka harus direncanakan Pu dan momen
terfaktor yang diperbesarMc yang didefinisikan sebagai:
Mc = nsM2.... (3.41)
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
37/82
22
Dengan syarat M2 tidak diambil lebih kecil dari:
M2.min = Pu (15 + 0,03h) .... (3.42)
Dan,
0,1
75,01
Pc
Pu
Cmns ..... (3.43)
22
ukl
EIPc
..... (3.44)
4,040,060,02
1
b
b
M
MCm ........ (3.45)
d
IgEcEI
1
4,0.. (3.46)
Dimana,
M2= momen ujung terbesar (Nmm).
Pc = beban tekuk Euler (N).
Pu = beban rencana aksial terafaktor (N).
Pu dan Pc = jumlah untuk semua kolom dalam satu tingkat (N).
Cm = faktor koreksi.
Mb = momen terfaktor pada ujung komponen tekan akibat dari beban yang
tidak menyebabkan goyangan besar, momen akibat dari gaya
vertikal atau gravitasi, dimanaM1b
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
38/82
23
atau
Icr= Ig/2...... (3.48)
Sedangkan untuk portal bergoyang, maka momen ujung kolomM1 danM2
harus diambil:
M1 = M1ns + sM1s... (3.49)
M2 = M2ns + sM2s... (3.50)
Dengan, sM1s dan sM2s sebesar:
ss
ss M
Pc
Pu
MM
75,0
1
.. (3.51)
Dimana,
Mns = momen terfaktor pada ujung komponen tekan akibat dari beban
yang tidak menyebabkan goyangan besar, momen akibat dari gaya
vertikal atau gravitasi,M2ns > M1ns (Nmm).
Ms = momen terfaktor yang terjadi di manapun di sepanjang komponen
struktur tekan akibat dari beban yang menyebabkan goyangan
lateral besar,M2s > M1s (Nmm).
Dan dengan syarat nilai pada sMs, yang dihitung menggunakan Pu dan
Pc akibat beban mati dan beban hidup terfaktor, harus bernilai positif dan
tidak boleh lebih besar dari 2,5.
Apabila kelangsingan suatu komponen struktur tekan memenuhi:
Agfc
Pur
lu
'.
35 .. (3.52)
Maka, pembesaran momen harus direncanakan berdasarkan Mc pada pers
(3.39), dimanaM1 danM2 dihitung dengan pers (3.47) dan (3.48), serta nilai k
tidak lebih besar dari 1,0.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
39/82
24
3.5.7. Kuat Geser Kolom
Berdasarkan Peraturan SK SNI 03-2847-2002 pasal 13.3, Kuat geser yang
disumbangkan oleh beton Vc untuk komponen struktur yang dibebani oleh geser,
lentur dan aksial tekan adalah (Departemen Pekerjaan Umum, 1991:35):
dbMm
dVcfVc w
uw
7120' ... (3.53)
8
4 dhNuMuMm .. (3.54)
Dengan syarat
Ag
NudbcfVc
w
3,01.'3,0 .. (3.55)
Penggunaan tulangan geser disesuaikan dengan ketentuan sebagai berikut
(Dipohusodo, 1999:113):
1. Bila Vu < Vc, dengan = 0,6; maka penulangan geser dapat diabaikan,
namun untuk dukungan lateral terhadap tulangan pokok memanjang maka
digunakan tulangan kait/ sengkang sesuai dengan detail penulangan
sengkang minimum.
2. Bila Vc < Vu < Vc, maka diperlukan tulangan geser minimum dengan
luasan tulangan:
fy
sbAv w
.31 .. (3.56)
Av = 2As..... (3.57)
wb
fyAvs
..3 .. (3.58)
3. Bila Vu > Vc, maka diperlukan tulangan geser dengan ketentuan:
Vu < Vn.. (3.59)
Vu < Vc + Vs... (3.60)
Sehingga kuat geser tulangan dan yang harus disediakan adalah
Vs > Vu/ - Vc.. (3.61)
Dimanas
dfyAvVs
.. , . (3.62)
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
40/82
25
SehinggaVs
dfyAvs
.. (sengkang vertikal) . (3.63)
Ketentuan dan persyaratan lain tentang detail penulangan tulangan geserditentukan sebagai berikut (Dipohusodo, 1999:113):
1. Mutu baja tulangan geserfy tidak melebihi 400 MPa
2. dbcfVs w.'32 . (3.64)
3. s < datau 600 mm (yang terkecil)
4. s < datau 600 mm (yang terkecil), jika dbcfVs w.'31 .. (3.65)
5. s 100 mm
3.5.8 Ketentuan terhadap Tahanan Gempa
Ketentuan-ketentuan untuk Sistem Struktur Pemikul Momen Menengah
(SRPMM) berdasarkan SNI 03-2847-2002 pasal 23.10 (5) untuk kolom adalah
sebagai berikut.
1. Jarak sengkang maksimum So sepanjang lo tidak melebihi: a) 8 kali
diameter tulangan longitudinal terkecil; b) 24 kali diameter sengkang ikat;
c) setengah diameter penampang terkecil komponen struktur; d) 300 mm
2. Panjang lo tidak boleh kurang dari: a) seperenam tinggi bersih kolom b)
dimensi terbesar penampang kolom
3. Sengkang ikat pertama harus dipasang pada jarak tidak lebih daripada
setengah So dari muka hubungan kolom-balok.
4. Spasi sengkang ikat pada sembarang penampang kolom tidak boleh
melebih 2So.
3.5.9 Tahapan Perencanaan Kolom Beton Bertulang
Tahapan perencanaan kolom beton bertulang secara ringkas yaitu:
a. Pengumpulkan data-data material kolom beserta beban-beban yang
bekerja, sepertify, fc, , d, Pu, Mu dan e.
b. Ditaksirkan dimensi bruto dengan anggapan bahwa regangan beton
mencapai 0,003 dan tulangan tekan telah luluh > y atau fs> fy., maka
fssama dengan fy.Kemudian dicari jumlah tulangan dengan rencana.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
41/82
26
c. Pencarian nilai Cb, ab, fs danPnb Pnb dan eb.
d. Cek terhadap anggapan awal di point (b), jika salah, maka digunakan nilai
fs.
e. Diperiksa apakah e > eb atau e < eb?
Jika e > eb, maka terjadi hancur yang diawali luluhnya tulangan tarik.
Jika e < eb, maka terjadi hancur pada daerah tekan beton.
f. Diperiksa kekuatan penampang (Pn) berdasarkan cara hancurnya.
g. Diperiksa apakah Pn > 0,1fc.Ag?
Jika ya, maka Penggunaan = 0,65 telah benar, dan
jika tidak, nilai diinterpolasi dari 0,65-0,80; berdasarkan Pn = 0 hingga
Pn = 0,1fcAg.
h. Diperiksa apakah Pn >Pu?
Jika ya, maka ditinjau pengaruh kelangsingan.
Jika tidak, maka dilakukan pembesaran terhadap dimensi awal.
i. Diperiksa pengaruh kelangsingan, apakah memenuhi syarat berikut?
22r
lk u (Tanpa pengaku lateral),
Jika ya, maka pengaruh kelangsingan diabaikan, dan
jika tidak, maka dihitung pembesaran momenM2 atauMc
j. Diperiksa keamanan, apakah (M2 atauMc) < Mn?
Jika ya, berarti aman, dan
jika tidak dilakukan pembesaran dimensi awal.
Sketsa tahapan perencanaan dapat dilihat pada Gambar 3.11 berikut ini:
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
42/82
27
Gambar 3.11 Tahapan Perencanaan Penampang Kolom Beton Bertulang
(Dipohusodo, 1999:305)
Taksiran dimensi penampang, dengan h = 2b
Mulai
Anggapan awal, c mencapai 0,003, dan,
>y atau s> , sehingga s=f
Dicari sdan s dengan = 0,03
Dihitung kekuatan penampang pada keadaan seimbang (Cb bfs,Pnb dan Pnb)
Kolom hancur diawali
pada daerah tekan
Kolom hancur diawali
luluhnya tulangan tekan
Penampang sudah aman
Cekapakah Pn > 0,1fcAg
Cekanggapan awal, apakah
fs>fy?
Kontrol keamanan
Pn Pu
Kontrol
terhadap kalangsingan
M2 atauMc Mn
Hitung kekuatan penampang (Pn) dengan =0,65
e < eb e > eb
Tidak
Selesai
Ya
Ya
Ya
Tidak
Tidak
Hitung antara
0,65 0,8
Cek kelangsingan,apakah
22r
lk u
Ya
Tidak
Ya
Tidak
Diperiksanilai e terhadap
eb
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
43/82
28
3.6 Struktur Kolom Baja
Struktur kolom baja merupakan jenis kolom yang terbuat dari baja profil
tunggal berjenis profil I, O dan H, maupun dari baja profil ganda/gabungan yang
tersusun dari profil L, I, H, C dan sebagainya. Karena merupakan baja pabrikasi,
maka mutu lebih terjamin dan pelaksanaannya lebih cepat, namun biayanya lebih
mahal dari jenis bahan kolom lainnya.
Keruntuhan batang tekan dapat dikategorikan menjadi 2 yaitu (Oentoeng,
1999:62):
1. Keruntuhan yang diakibatkan tegangan lelehnya dilampaui. Hal semacam
ini terjadi pada batang tekan yang pendek (stocky column).
2. Keruntuhan yang diakibatkan oleh terjadinya tekuk. Hal semacam ini
terjadi pada batang tekan yang langsing (slender column).
Pada keruntuhan akibat tekuk ini, asalkan tegangan pada seluruh
penampang masih dalam keadaan elastis (belum mencapai 1), gaya
tekuknya dapat dihitung berdasarkan rumus Euler:
2
2
k
krL
EIP
....................................................................................... (3.66)
Besar kelangsingan batang tekan tergantung dari jari-jari kelembaban (i)
dan panjang tekuk (Lk), (Oentoeng, 1999:63).
mini
Lk ............................................................................................ (3.67)
Dimana, k ditentukan dengan:
)//()/( ggcc LEILEI ..... (3.40)
Setelah didapat kan A dan Bpada kedua ujung bentang, maka dihubungan pada
nomogram yang dapat digunakan pada Gambar 3.5. untuk kekakuan kolom baja
berpedoman pada GRC (Column Research Counsil) bahwa bila perletakan sendi,maka GA= 10 dan perletakan jepit, maka GA = 1.
3.6.1 Analisa Batang Tekan Konsentris
Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga terjamin
stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk). Hal ini harus diperlihatkan dengan
mengunakan persamaan (Oentoeng, 1999:64):
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
44/82
29
A
N............................................................................................ (3.68)
Dimana:N =Pu = Gaya tekan aksial pada batang (kg)
A = Luas penampang batang (cm2)
= Tegangan dasar/izin (kg/cm2)
= Faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan batang ()
Harga dapat dicari dari Tabel 2, 3, 4 atau 5, berdasarkan mutu baja Bj 34
(Fe 310), Bj 37 (Fe 360), Bj 44 (Fe 430) dan Bj 52 (Fe 510)PPBBI 84, untuk
mutu baja Bj 37 (Fe 360) dapat dilihat pada Lampiran B,.
3.6.2 Analisa Batang Tekan Eksentris
Bila suatu batang tekan/ kolom dikatakan bekerja eksentris berarti ada
gaya tambahan seperti gaya lateral atau momen yang mengakibatkan pusat beban
bergerak dengan jarak (e) terhadap titik berat penampang (Oentoeng, 1999:223).
Tinjauan batang yang memikul momen di ujung-ujungnya dan memikul
gaya tekan aksial sebagai berikut (Oentoeng, 1999:230):
Gambar 3.12 Batang yang Dibebani Gaya Aksial dan Momen (Oentoeng,
1999:230).
3.6.3 Pengaruh Perubahan Bentuk Penampang
Menurut PPBBI84, penampang yang tidak berubah bentuk harus
memenuhi syarat-syarat sebagai berikut (Oentoeng, 1999:210):
75bth , dan (3.69)
st
b
h
L25,1 ... (3.70)
Dimana,
h = tinggi (mm).
F
M2
F
M1
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
45/82
30
b = lebar sayap (mm).
tb = tebal badan (mm).
ts = tebal sayap (mm).
L= jarak antara dua titik di mana tepi tertekan dari balok itu ditahan
terhadap kemungkinan terjadinya lendutan ke samping (mm).
Berdasarkan apakah penampang berubah bentuk atau tidak, maka dapat
ditentukan Tegangan Kip kip yang diizinkan (Oentoeng, 1999:211).
1. Penampang Yang Tidak Berubah Bentuk
Pada penampang yang tidak berubah bentuk, teg kip kip dapat ditentukan
sebagai berikut:
a. Untuk balok statis tertentu
Pada perletakan pelat badan balok diberi pengaku samping. Tegangan
kip yang diijinkan, dihitung dengan:
1) Jika C1 250; maka kip = . (3.71)
2) Jika 250 < C1 < C2; maka 3,02502
2501x
C
Ckip
(3.72)
3) Jika C1 > C2; maka 7,012x
CCkip (3.73)
Dimana:stb
hLC
.
.1 . (3.74)
EC 63,02 ... (3.75)
Pada perletakan pelat badan balok tidak diberi pengaku samping.
Tegangan kip yang menentukan adalah terkecil dari kententuk yang
diberi pengaku samping, serta memenuhi:
3
2.1042,0
h
tCC bkip (3.76)
b. Untuk balok statis tak tentu
Pada perletakan pelat badan balok diberi pengaku samping. Tegangan
kip yang diijinkan, dihitung dari:
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
46/82
31
a. Jika C1 250; maka kip = (3.71)
b. Jika 250 < C1 < C3; maka 3,02503
2501x
C
Ckip
(3.77)
c. Jika C1 > C3; maka 7,01
3x
C
Ckip .. (3.78)
Dimana:
E
C )23)(1(21,03 ** (3.79)
jep
kaik
M
MM
2
* (3.80)
Mki dan Mka adalah momen pada ujung-ujung bagian balok
antara pelat-pelat kopel yang berjarak L. Mjep adalah momen
pada ujung-ujung balok antara pelat-pelat kopel yang
berjarakL dengan anggapan bahwa ujung-ujung terjepit.
Pada perletakan pelat badan balok tidak diberi pengaku samping.
Tegangan kip yang menentukan adalah terkecil dari kententuan yang
diberi pengaku samping, serta memenuhi:
3
2.1042,0
h
tCC bkip (3.81)
2. Penampang Yang Berubah Bentuk
Untuk penampang yang berubah bentuk, maka teg kip kip dapat
ditentukan sebagai berikut:
Aarsir= b. ts + 1/6 . hb. tb... (3.82)
iy.tepi ='
21
A
Iy.. (3.83)
tepiy
k
iL
. , (3.84)
dengan ,maka nilai dapat dicari dari Tabel 2, 3, 4 atau 5, PPBBI 84,
untuk mutu baja Bj 37 (Fe 360) dapat dilihat pada Lampiran B
/kip .. (3.85)
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
47/82
32
Dengan syarat bahwa, tegangan maksimum yang terjadi pada tengah
bentang harus lebih kecil dari kip .
3.6.4 Beam Coulumn untuk Portal Bergoyang
Pada portal bergoyang, nilai berkisar dari harga terkecil = 0,82;
mendekati 0,85; seperti yang tercantum dalam PPBBI. Sehingga rumus interaksi
pada portal bergoyang atau untuk kolom yang ujungnya bergoyang, dibebani gaya
normal dan momen adalah (Oentoeng, 1999:242):
Pada keadaan momen melentur terhadap sumbu x, dipakai rumus:
x
x
x
x
W
M
n
n
A
N
185,0max ....................................................... (3.86)
Dan,
x
x
W
M
A
N................................................................................ (3.87)
Dengan,
N
An EXx
, .... (3.88)
EX = EX /1,5 (3.89)
0,1
38
5
2
1
x
xkip
M
M
.............................................................. (3.90)
Dimana, EX = Tegangan elastis dengan sumbu x sebagai garis netral izin
(kg/cm2).
EX = Tegangan elastis dengan sumbu x sebagai garis
netral(kg/cm2).
Harga EX maupun EY dapat dicari di Tabel 10 PPBBI84, yang
disajikan pada Lampiran B sesuai dengan besarnyax dany.
3.6.5 Pengaruh Tegangan Geser
Kolom yang umumnya memiliki bentang yang pendek akan mengalami
tegangan geser yang lebih dari pada balok, sehingga tegangan yang terjadi harus
memenuhi persamaan berikut (Oentoeng, 1999:111):
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
48/82
33
58,0badanA
D.. (3.91)
Dimana,D = Vu = tegangan geser (kg)
Abadan = hb x tb = luasan penampang badan (cm2)
3.6.6 Tahapan Perencanaan Kolom baja
Perencanaan penampang kolom baja secara ringkas dilakukan dengan
tahapan-tahapan sebagai berikut (Oentoeng, 1999:223):
a. Dikumpulkan data-data geometri seperti data material, ukuran, gaya-gaya
yang bekerja serta data lain yang bersangkutan.
b. Ditaksirkan suatu dimensi profil.
c. Dicari panjang tekuk kolom (kx dan ky)
d. Diperiksa kelangsingan batang (x dany), faktor tekuk (x dan y) dan n
(nx dan ny).
e. Dicek terhadap perubahan bentukpenampang, serta dicari Kip-nya.
f. Kontrol tegangan Kip terhadap tegangan maksimum yang terjadi
Jika kip maks, maka sudah aman,
Jika kip maks, maka profil di perbesar.
g. Dicari nilai berdasarkan kip yang bekerja.
h. Dicek apakah tegangan yang bekerja lebih kecil dari tegangan izin?
Jika ya, berarti aman, dan
jika tidak, maka penampang harus diperbesar.
Tahap perencanaan secara ringkas dapat dilihat Gambar 3.13 berikut ini:
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
49/82
34
Gambar 3.13 Tahapan Perencanaan Kolom Baja (Oentoeng, 1999:223)
Cek apakah
penampang berubah bentuk
atau tidak?
Dikumpulkan data-data
geometri yang diperlukan
Mulai
Ditaksir dimensi awal profil
Dicari panjang tekuk kolom (kx dan ky)
Dicari (x & y), (x &y)dan n (nx dan ny)
Penam an sudah aman
Selesai
Ya Tidak
Kontrol teganganbekerja izin
Di hitung kipberdasarkan
tegangan sayap
Tidak
Ya
Cek apakah
ki izin ?
Dicari nilai
Di hitung kipberdasarkan nilai
C1&C2
(statis tertentu)dan C1&C3
(statis tak tentu)
Ya
Tidak
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
50/82
35
BAB IV
METODE PENELITIAN
Penelitian (riset) adalah proses yang sistematis meliputi pengumpulan dan
analisa informasi (data) dalam rangka meningkatkan pengertian kita tentang
fenomena yang kita minati atau menjadi perhatian kita (Leedy, 1997:3 dalam
Zaini, 2008:2).
Metode Penelitian merupakan suatu kerangka/alur pelaksanaan penelitian
dan cara-cara penyelesaian, sehingga proses penelitian dapat berjalan dengan
lancar dan sesuai acuannya.
4.1. Jenis dan Objek Penelitian
Jenis penelitian yang dilakukan merupakan jenis penelitian terapan,
dikarenakan penelitian ini dilakukan untuk dapat diterapkan pada perencanaan
maupun penelitian lainnya yang berhubungan dengan penelitian ini.
Sample data yang digunakan sebagai acuan dalam penelitian ini adalah:
1. Kolom pada portal bertingkat. Ditinjau gedung struktur beton bertingkat 4
yaitu pada portal as-D gedung Perpustakaan Universitas Islam Riau (UIR).
(a) (b)
Gambar 4.1 Gedung Perpustakaan Universitas Islam Riau (UIR), (a)
Tampak Depan, (b) Portal As-D
(b) Kolom pada portal Gable Frame. Ditinjau gedung struktur baja bertingkat
1 yaitu pada portal As-B portal Gable Frame.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
51/82
36
(a)
(b)
Gambar 4.2 Portal Gable Frame, (a) Tampak Depan, (b) Portal As-B
Sample data kemudian dihitung beban aksial, momen dan nilai
eksentrisitas yang terjadi pada kolom, sehingga dapat dijadikan sebagai acuan
yang sesuai dengan keadaan lapangan. Berdasarkan data acuan tersebut, akan
diteliti dengan variasi nilai eksentrisitas yang berbeda, dan direncanakan kolom
beton bertulang maupun kolom baja pada masing-masing portal yaitu portal
bertingkat (gedung Perpustakaan UIR) dan portalgable frame.
4.2. Teknik Pengumpulan Data
Data yang diperoleh berupa data-data sekunder, dikarenakan penelitian ini
diperlukan data-data yang ada di lapangan untuk dijadikan sebagai acuan. Data
tersebut kemudian direkayasa untuk suatu kondisi beban aksial dan eksentrisitas
tertentu untuk tercapainya tujuan penelitian yang diharapkan.
Teknik/metode pengumpulan data yang dilakukan yaitu:
1. Studi literatur, metode ini sangat dibutuhkan guna sebagai landasan teori
dan pemahaman terhadap proses penelitian, data yang diperoleh baik dari
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
52/82
37
media cetak berupa buku referensi, Tugas Akhir dan jurnal-jurnal, serta
media internet yang berupa teori-teori dan penelitian-penelitian yang
berhubungan dengan penelitian ini.
2. Observasi lapangan, data-data sekunder yang diperoleh sebagai sample
acuan berupa: asbuild drawing gedung Perpustakaan UIR yang terdiri
dari: denah, gambar potongan dan gambar detail.
4.3. Langkah-langkah Penelitian
Proses penelitian yang terarah kepada tujuan dan hasil, memerlukan
langkah-langkah penelitian yang tepat, dengan demikian langkah-langkah
penelitian yang dilakukan sebagai berikut:1. Persiapan data
Dilakukan pengumpulan data-data yang diperlukan sebagai acuan seperti
data geometrik, denah, gambar potongan dan gambar detail pada portal
bertingkat (gedung Perpustakaan UIR) dangable frame.
2. Analisis data pembebanan
Dari data-data ada, dianalisa untuk mendapatkan beban mati, beban hidup,
angin dan gempa yang bekerja pada portal bertingkat (gedung
Perpustakaan UIR) dangable frame.
3. Analisis gaya-gaya dalam
Berdasarkan beban-beban yang bekerja pada portal bertingkat (gedung
Perpustakaan UIR) dan gable frame, dilakukan analisis struktur dengan
bantuan program SAP 2000 versi 11, dengan penginputan data terhadap
data geometrik portal, beban-beban yang bekerja, jenis analisis dan
kombinasi pembebanan. Hasil dari analisis struktur diperoleh gaya-gaya
dalam yang bekerja pada kolom seperti gaya aksial, geser dan momen.
4. Penentuan gaya-gaya rencana dan nilai eksentrisitas yang diteliti
Pada portal bertingkat (gedung Perpustakaan UIR) maupun pada gable
frame masing-masing diambil gaya-gaya dalam dari satu kolom yang
mengwakili, yaitu gaya aksial, geser dan momen, dicari nilai eksentrisitas
yang terjadi berdasarkan perbandingan momen terhadap gaya aksial pada
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
53/82
38
masing-masing portal. Berdasarkan nilai eksentristias yang terjadi maka
ditentukan parameter nilai eksentrisitas yang akan diteliti, yaitu pada
portal bertingkat dengan eksentrisitas 0m; 0,2m; 0,4m; 0,6m; 0,8m; dan
1,0m dan pada gable frame dengan eksentrisitas 0m; 0,5m; 1,0m; 1,5m;
2,0m; 2,5m; dan 3,0m.
5. Perencanaan penampang kolom
Berdasarkan gaya aksial, geser dan momen rencana, sert variasi nilai
eksentrisitas tersebut, maka akan direncanakan penampang kolom dengan
struktur beton bertulang maupun baja profil, sesuai syarat dan ketentuan
yang berlaku pada masing-masing portal. Perencanaan dilakukan dengan
cara Trial end Eroruntuk mendapatkan penampang yang optimum.
6. Perhitungan volume dan harga per m kolom
Dari hasil perencanaan kolom beton bertulang dan kolom baja dari
masing-masing portal, dihitungan volume beton, tulangan, bekisting dan
baja profil yang dibutuhkan dalam 1(satu) meter panjang kolom beton
bertulang maupun kolom baja. Setelah didapatkan volumenya, maka
dihitung harga per m kolom.
7. Perhitungan rasio harga kolom
Setelah didapatkan harga per m kolom dari masing-masing portal,
dilakukan perbandingan harga per m kolom baja terhadap kolom beton
bertulang berdasarkan peningkatan eksentrisitas, pada portal bertingkat
maupungable frame.
8. Komparasi rasio harga kolom
Dari hasil perhitungan rasio harga kolom baja terhadap beton bertulang,
dikomparasikan antara portal bertingkat dan gable frame, sehingga
didapatkan perbedaan kemiringan garis regresi rasio harga kolom baja
terhadap beton bertulang antara kedua portal, dengan demikian diketahui
keefektifannya.
Langkah-langkah penelitian, secara jelas dapat dilihat diagram alir
penelitian pada Gambar 4.1 berikut.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
54/82
39
Gambar 4.3 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Analisis gaya-gaya dalam
Portal bertingkat dangable frame
Portal bertingkat
Direncanakan penampang kolom
dengan eksentrisitas (e) = 0m;
0,2m; 0,4m; 0,6m; 0,8m; dan
1,0m
Komparasi rasio harga kolom baja terhadap
kolom beton, antara portal bertingkat dan gable
Kesimpulan
Selesai
Persiapan data
Penentuan gaya-gaya rencana dan
nilai eksentrisitas yang diteliti
-Data geometrik
-Denah
-Gambar potongan-Gambar detail
Analisis data pembebanan
Portal bertingkat dangable frame
Gable frame
Direncanakan penampang kolom
dengan eksentrisitas (e) = 0m;
0,5m; 1,0m; 1,5m; 2,0m; 2,5m; dan
3,0m.
Input Sap 2000
- Beban-beban
(hidup, mati,
angin & gempa
- Dimensi
penampang &
mutu bahan
Beton bertulangBaja
Perhitungan volume
dan harga per m
Perhitungan volume
dan harga per m
Hitung rasio harga
kolom baja terhadap
kolom beton bertulang
Hitung rasio harga
kolom baja terhadap
kolom beton bertulang
Beton bertulang Baja
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
55/82
40
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi pembahasan tentang deskripsi umum, hasil analisa, hasil
pengolahan data, hasil analisa harga satuan dan kubikasi, serta komparasi biaya.
5.1. Deskripsi Umum
Deskripsi umum terdiri dari objek penelitian dan definisi-definisi yang
digunakan pada penelitian ini.
5.1.1. Data Acuan Penelitian
Sebagai bahan acuan dasar dalam penelitian ini,digunakan dua objek
penelitian, yaitu portal Bertingkat (Gedung Perpustakaan UIR) dan gedung portal
Gable frame. Dipilihnya Portal Bertingkat sebagai objek penelitian karena
berstruktur beton bertulang dan bertingkat 4 (empat) lantai, yang menjadi pilihan
utama dalam perencanaan gedung bertingkat khususnya di kota Pekanbaru. Dan
pemilihan portal Gable frame, karena sering digunakan dalam perencanaan berupa
gudang maupun tempat berbelanjaan, dimana merupakan gedung dengan struktur
baja profil dan memiliki bentang serta area yang luas.
1. Portal Bertingkat
Portal Bertingkat (gedung Perpustakaan UIR) yang berada di Jl.
Kaharuddin Nasution no.113 Pekanbaru, merupakan gedung struktur beton
bertulang bertingkat 4 (empat), yang terdiri dari 5 (lima) portal memanjang
dan 7 (tujuh) portal melintang. Gambar denah, potongan dan detail dapat
dilihat pada Lampiran B.
As yang akan dianalisis adalah pada salah satu portal memanjang yang
dianggap mewakili seluruh portal, yaitu As-D, dengan gambar portal
seperti gambar 5.1 berikut ini.
53
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
56/82
41
Gambar 5.1 Portal As-D pada Gedung Bertingkat
Dimensi kolom dan balok pada portal bertingkat dapat dilihat pada Tabel
5.1 berikut.
Tabel 5.1 Dimensi Kolom dan Balok pada Portal Bertingkat
Jenis Struktur Kode Struktur Dimensi (mm)
Kolom K1 500 x 500
K2 600
K3 400 x 400Balok BL1 600 x 300
BL2 500 x 200
BL3 1000 x 400
BL4 500 x 250
BLa 200 x 300
2. Portal Gable Frame
Gedung berportal Gable frame merupakan gedung struktur baja profil
yang berlantai 1 (satu), dengan profil kolom WF 300x300x11x7 dan profil
rafter WF 300x200x9x14, dengan tinggi kolom 6 m, memiliki kemiringan
sudut kuda-kuda 15 dan berdinding tertutup. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat gambaran di Lampiran B.
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
57/82
42
Salah satu As yang ditinjau pada arah melintang adalah portal As-B, yang
dapat dilihat pada Gambar 5.2 berikut ini.
Gambar 5.2 Portal As-B pada Gedung Gable Frame
Dimensi profil yang digunakan pada Gable frame dapat dilihat pada Tabel
5.2 berikut ini.
Tabel 5.2 Dimensi Profil pada Portal Gable Frame
5.1.2. Definisi Khusus
Adapun istilah-istilah yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
1. Eksentrisitas yang dimaksud pada penelitian ini adalah jarak titik tangkap
beban aksial tekan (Pu) terhadap titik berat penampang kolom, yang
dihasilkan dari perbandingan momen ujung terhadap beban aksial tekan
kolom.
2. Portal bertingkat, dalam penelitian ini adalah portal terdiri dari gabungan
kolom dan balok yang berhubungan secara monolit/kaku dan terdiri dari
beberapa lantai tingkat.
Komponen Struktur Dimensi Profil (mm) Berat (kg/ m)
Kolom WF 300x300x11x17 106
Rafter WF 300x200x9x14 65,4Balok WF 250x175x7x11 44,1
Gording CNP 125x50x2x3.2 6,13
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
58/82
43
3. Portal gable frame, dalam penelitian ini adalah portal berlantai satu yang
terdiri dari satu bentang dengan balok/rafter miring membentuk sudut
seperti atap pelana, dan berikatan dengan kolom secara kaku
5.2. Hasil Pengolahan Data Acuan
Berdasarkan data-data yang diketahui, maka sebelum diteliti pengaruh
variasi eksentrisitas beban pada kolom, maka terlebih dahulu akan dianalisis
terhadap pembebanan dan gaya-gaya dalam yang bekerja pada portal.
5.2.1. Hasil Analisis Pembebanan
Analisis pembebanan dilakukan untuk mendapatkan beban-beban yang
bekerja langsung pada portal baik beban merata maupun terpusat.1. Hasil Analisis Pembebanan Portal Bertingkat
Analisa pembebanan Portal Bertingkat (gedung Perpustakaan UIR),
dilakukan terhadap beban-beban gravitasi (beban mati dan beban hidup)
dan beban khusus (beban angin dan beban gempa), berdasarkan PPPURG
(1987) Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung.
Analisa pembebanan portal Bertingkat dengan rumusan persamaan (3.1)-
(3.3) yang ditunjukkan pada Lampiran A.1,1-14, dan hasil analisa beban-
beban gravitasi dapat dilihat pada Tabel 5.3 berikut ini.
Tabel 5.3 Beban-beban Gravitasi pada Portal Bertingkat
Sumber
beban
Beban mati Beban hidup
Merata (kg/m) Terpusat (kg) Merata (kg/m) Terpusat (kg)
a b c d e f g h i
Kubah qA1 261 PA1 639 qR1 60 PR1 180
qA2 165 qR2 30 PR2 90
qA3 83 PA3 248
Atap &
Kuda2
qAk 411 PA4 911 PR4 72
PA5 599 PR5 36Lantai 4/
dag
qD1 720 PD1 3312
qD2 360 PD2 1656
Lantai 1,2
& 3
qD3 1112 PD3 4429 qL3 1200 PL3 3600
qD4 556 PD4 2215 qL4 600 PL4 1800
qD5 371 PD5 90 qL5 400 PL5 50
qD6 186 PD6 592 qL6 200 PL6 475
PD7 2436 PL7 1875
-
7/23/2019 Sipil,Kui Hartono
59/82
44
Tabel 5.3.Lanjutan
a b c d e f g h i
Lantai 1,2& 3 PD8 272 PL8 200PD9 766 PL9 500
Dinding qD7 975
qD8 500
Tangga qD9 1340 qL9 1407
qD10 1192 qL10 1437
qD11 1552 qL11 1366
qD12 1284 qL12 1418
Dan juga beban-beban khusus yang bekerja pada portal Bertingkat seperti
beban angin dan beban gempa (arah x dan y) ditunjukan pada Tabel 5.4
berikut ini.
Tabel 5.4 Beban-beban Khusus pada Portal Bertingkat
Jenis Beban Posisi Beban Simbol Berat (kg)
Beban angin Tekan Horizontal P1 tk 439
Tekan Horizontal P2 tk 220
Tekan Horizontal P3 tk 878
Tekan Horizontal P4 tk 439
Tekan pada Atap Pa5 96
Hisap pada Atap Pa6 = Pa7 48Beban gempa Horizontal (arah x) F1x 7.683
Horizontal (arah x) F2x 15.059
Horizontal (arah x) F3x 21.932
Horizontal (arah x) F4x 13.102
Horizontal (arah y) F1 5.488
Horizontal (arah y) F2 10.756
Horizontal (arah y) F3 15.666
Horizontal (arah y) F4 9.358
Dari hasil pembebanan akibat beban gravitasi dan beban khusus, kemudian
digambarkan pada portal. Untuk lebih jelasnya pembebanan pada salah
satu portal Bertingkat yaitu pada portal As-