PROFIL KANAL C TERSUSUN
DENGAN VARIASI JARAK PROFIL
pada Departemen Teknik Sipil ,
ROHANI TAMPUBOLON
PROFIL KANAL C TERSUSUN
DENGAN VARIASI JARAK PROFIL
diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelas Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
ROHANI TAMPUBOLON
Mengesahkan :
Medis Sejahtera Surbakti, S.T., M.T., Ph.D
NIP. 19710914 200012 1 001
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Nama : Rohani Tampubolon
Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya dengan Judul “Studi
Eksperimental Tekuk pada Kolom Baja Profil Kanal C Tersusun dengan
Variasi Jarak Profil” bebas plagiat.
Pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila dikemudian hari
terbukti terhadap plagiat dalam Tugas Akhir saya tersebut, maka saya bersedia
menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan yang berlaku.
Demikian pernyataan ini saya buat untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.
Medan, 04 Juli 2019
Dengan ini penulis menyatakan bahwa Tugas Akhir ini disusun sebagai
syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara adalah benar merupakan hasil karya
penulis sendiri.
Adapun pengutipan-pengutipan yang penulis lakukan pada bagian-bagian
tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan Tugas Akhir ini, telah penulis
cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah dan etika
penulisan ilmiah.
Apabila dikemudian hari ternyata ditemukan seluruh atau sebagian Tugas
Akhir ini bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian
tertentu, penulis bersedia menerima sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Medan, 04 Juli 2019
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah
menyertai dan memberikan hikmat, serta semangat kepada penulis, hingga penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun judul Tugas Akhir yang penulis
selesaikan adalah “Studi Eksperimental Tekuk pada Kolom Baja Profil
Kanal C Tersusun dengan Variasi Jarak Profil”. Tugas Akhir ini disusun
untuk diajukan sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam Ujian Sarjana
Teknik Sipil Bidang Studi Struktur pada Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara ( USU ).
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak
terlepas dari dukungan, bantuan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu ,
pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang tulus kepada
semua pihak yang terlibat tersebut.
Ucapan terima kasih , saya ucapkan kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Dosen Pembimbing sekaligus
Dosen PA yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai,
masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam
membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, ST., M.T., Ph.D selaku Ketua Departemen
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Ridwan Anas S.T., M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Sanci Barus, M.T. dan Bapak Ir. Torang Sitorus , M.T. selaku
Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis
terhadap Tugas Akhir ini.
5. Bapak dan Ibu seluruh staff pengajar Departemen Tenik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
kepada penulis.
7. Ayahanda Gunawan Tampubolon dan Ibunda Devi Sihotang terkasih yang
telah mendidik, memotivasi, memberi semangat dan yang terus berkorban
untuk memberi pendidikan yang terbaik bagi penulis. Terimakasih untuk
kesetiaan Ayah berdoa untuk penulis serta Ibunda yang telah menghantarkan
penulis sampai kepada gerbang pendidikan tinggi . Nasihat dan ajaran baik
yang ibunda ajarkan akan selalu tertanam dalam diri penulis.
8. Saudara – saudari penulis, Romian Tampubolon, Roy Andi Tampubolon ,
Rotua Tampubolon, Roni Tampubolon, Fitri Sitompul, Bibi Evi dan seluruh
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
semangat dan nasehat dalam hidup penulis.
9. Sahabat WS yang terus memberi dukungan, doa, semangat dan waktu untuk
membantu penulis selama menjalankan perkuliahan dikampus.
10. Sahabat – sahabat terdekat penulis, Irma, Nia, Putra, Ricardo, Legiati yang
telah memberikan waktu, dukungan, saran, dan semangat selama
mengerjakan Tugas Akhir ini.
Adji, Catrin, Arifa, Pandu , Hendry dan teman-teman angkatan 2015 lainnya
yang turut memberikan dukungan, bantuan dan doa sehingga tugas ini dapat
diselesaikan dengan baik.
12. Seluruh Komponen Pelayanan UKM KMK USU UP FT yang telah memberi
semangat, nasihat dan doa untuk penulis dapat mengerjakan perkuliahan
dengan baik.
13. Abangda Frans Nainggolan sebagai PKK , Adik KK ( Antonio, Daniel,
Julfrianta) dan adik – adik 2018 yang telah memberi dukungan, saran, dan
doa selama mengerjakan Tugas Akhir ini.
14. Bibi Septi Sinuhaji beserta keluarga yang telah memberi semangat, nasihat,
dan telah mengajari penulis banyak hal dalam menjalani keseharian penulis.
15. Asisten Laboratorium Struktur, Departemen Teknik sipil Universitas
Sumatera Utara yang turut membantu selama pengerjaan tugas akhir ini.
16. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah turut
membantu penulis selama penulisan Tugas Akhir ini.
Mengingat adanya keterbatasan yang dimiliki penulis, maka penulis
menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan
untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas
Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, 04 Juli 2019
2.1 Kolom ............................................................................................. 7
2.2.1.3 Baja canai dingin sebagai batang tekan .......................................... 15
2.3 Tekuk Kolom ................................................................................ 16
2.3.3 Tekuk lokal pada komponen secara individual .............................. 20
2.3.4 Tekuk distorsi ................................................................................ 21
2.5 Batang Tekan Tersusun ( Built - up ) ............................................. 22
2.6 Perilaku Struktural dari Batang Tekan dan Kriteria Desain .......... 25
2.6.1 Elemen Tekan tanpa pengaku yang mengalami tegangan tekan
merata. .......................................................................................... 25
2.6.1.2 Tekuk lokal ................................................................................... 25
2.6.2. Elemen dengan Kasus khusus : ‘n’ pengaku identik dengan jarak
yang sama .................................................................................... 27
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2.9 Defleksi ......................................................................................... 32
2.11 Hasil Penelitian Sebelumnya ......................................................... 35
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 39
3.1 Umum ........................................................................................... 39
4.1 Hasil Penelitian ............................................................................. 52
4.1.1.1 Kolom kanal C tunggal ............................................................... 52
4.1.1.2 Kolom kanal C tersusun tanpa jarak profil ..................................... 58
4.1.1.3 Kolom kanal C tersusun dengan jarak profil, S = 8 mm ................ 62
4.1.1.4 Kolom kanal C tersusun dengan jarak profil, S = 11 mm .............. 66
4.1.2 Perhitungan Secara Teoritis Berdasarkan Teori Kolom Euler ........ 70
4.1.2.1 Kolom kanal C tunggal .................................................................. 70
4.1.2.2 Kolom kanal C tersusun tanpa jarak profil ..................................... 71
4.1.2.3 Kolom kanal C tersusun dengan jarak profil , S = 8 mm ................ 71
4.1.2.4 Kolom kanal C tersusun dengan jarak profil , S = 11 mm .............. 72
4.1.3 Analisis Kolom Kanal C Tunggal Menggunakan SAP 2000 V14 ... 72
4.1.4 Perhitungan Defleksi secara Teoritis .............................................. 73
4.1.4.1 Kolom kanal C Tunggal ................................................................ 73
4.1.4.2 Kolom kanal C tersusun tanpa jarak profil ..................................... 74
4.1.4.3 Kolom kanal C tersusun dengan jarak profil, S= 8 mm .................. 75
4.1.4.4 Kolom kanal C tersusun dengan jarak profil, S= 11 mm ................ 76
4.1.5 Perbandingan Hasil Teoritis dan Eksperimental ............................. 77
4.2 Pembahasan .................................................................................. 84
5.1 Kesimpulan ................................................................................... 87
5.2 Saran ............................................................................................. 88
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 89
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DAFTAR GAMBAR
BAB 1
Gambar 1.1 Grafik relasi beban dan defleksi pada kolom (Sumber : Boresi,
A. P & Sidebottom, O. M. ,1985) ................................................ 3
BAB 2
Gambar 2.1 Jenis kolom dan ragam keruntuhan terjadi pada kolom
(Sumber :Spiegel,L & Limbrunner, G. F ,1998) ......................... 8
Gambar 2.2 Diagram tegangan - regangan pada baja ( Sumber : (Yu, W.W
& LaBoube, R.A., 2010 ) ............................................................ 9
Gambar 2.3 (a) Mesin pembentuk gulungan , (b) proses tekan (Sumber :
(Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 ) .......................................... 10
Gambar 2.4 Jenis profil baja canai dingin yang digunakan sebagai elemen
struktural (Sumber : Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 ) ............ 11
Gambar 2.5 (a)Bentuk dek, panel dan lembaran bergelombang , (b) Panel
lantai selular (sudah dimodifikasi) (Sumber : Yu, W.W &
LaBoube, R.A., 2010 ) ............................................................... 12
AISI S100-12) ............................................................................ 12
Gambar 2.7 Kurva tegangan – regangan dengan metode offset dan metode
beban (Sumber : AISI S100-12) ................................................. 13
Gambar 2.8 Tipe batang tekan menggunakan baja canai dingin (Sumber :
Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 ) ............................................ 15
Gambar 2.9 Perilaku kolom yang dibebani(Sumber : Schodek D. L .,1998) .... 16
Gambar 2.10 Tegangan tekuk lentur kolom (Sumber : Yu, W.W & LaBoube,
R.A., 2010 ) ................................................................................ 18
Gambar 2.11 Perpindahan pada elemen terbuka saat mengalami tekuk lentur
–torsional. (Sumber : Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 ) ........... 19
Gambar 2.12 Mode tekuk lokal pada elemen tekan (Sumber : Yu, W.W &
LaBoube, R.A., 2010 ) ............................................................... 21
Gambar 2.13 Mode tekuk distorsi pada elemen kanal C ( Sumber : Yu, W.W
& LaBoube, R.A., 2010 ) ............................................................ 21
Gambar 2.14 Faktor panjang efektif pada kondisi ideal ( Sumber : Salmon
dkk,1991) .................................................................................... 22
Gambar 2.15 Penampang tersusun dari 2 profil kanal C yang disusun secara
berpunggungan (Sumber : kh, Sunggono ,1984) .......................... 23
Gambar 2.16 Elemen tanpa pengaku yang menerima tegangan tekan
merata ( Sumber : SNI 7971:2013 ) ............................................. 27
Gambar 2.17 Kolom Euler .............................................................................. 29
Gambar 2.18 Jangkauan kekuatan kolom yang umum terhadap angka
kelangsingan ................................................................................ 31
Gambar 2.19 Tekuk pada kolom dengan tumpuan sendi-sendi (Sumber : Modul
mekanika teknik,Swidodo) ........................................................... 33
Gambar 2.20 Batang ganda dengan pelat koppel (Sumber: Keliat, S.M.,2009) .. 34
Gambar 2.21 Model kegagalan kolom BC1, BC2 dan BC3 dengan analisis
elemen hingga (Sumber : M. Anbarasu et al , 2014) ................... 38
BAB 3
Gambar 3.1 Benda uji yang dibentuk dari profil kanal C75x35x5x0,65 (Sumber :
Foto dokumentasi ) ...................................................................... 39
Gambar 3.2 Profil kanal C tunggal dan tersusun ............................................ 41
Gambar 3.3 Alat potong besi dan pemotongan kanal C (Sumber : Foto
dokumentasi) .............................................................................. 41
Gambar 3.4 Profil kanal C tersusun dengan pelat pengaku .............................. 42
Gambar 3.5 Pelat koppel sesuai dengan ukuran (Sumber : Foto
dokumentasi) ............................................................................... 43
dokumentasi ) .............................................................................. 43
Gambar 3.7 Perletakan di kedua ujung kolom kanal C (Sumber : Foto
dokumentasi) .............................................................................. 45
Gambar 3.8 Pelat besi diletakkan diantara alat uji dan perletakan (Sumber :
Foto dokumentasi) ..................................................................... 45
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
xi
Gambar 3.9 a) Frame Loading , b) hydraulic jack , c) Pompa hydraulic ,
d) dial , e) alat potong besi, f) alat las ( Sumber : Foto
dokumentasi ) .......................................................................... 46
Gambar 3.10 Hydraulic jack disertai spesifikasi dan dimensi alat (Sumber :
Enerpac,general purpose cylinder ) .............................................. 47
Gambar 3.11 Ilustrasi pemasangan alat saat pengujian ...................................... 47
Gambar 3.12 Pengujian kolom kanal C tunggal (Sumber : Foto dokumentasi) . 48
Gambar 3.13 Pengujian kolom kanal C , a) kanal C tersusun tanpa jarak profil
, b) kanal C tersusun dengan jarak profil, s = 8 mm, c) kanal C
tersusun dengan jarak profil, s = 11 mm, (Sumber : Foto
dokumentasi ) .............................................................................. 49
BAB 4
Gambar 4.1 Profil kanal C75x35x7,5 x0,65 (Sumber : Hasil perhitungan) ......................... 52
Gambar 4.2 Dua profil kanal C disusun muka ke muka tanpa jarak profil
(Sumber : Hasil perhitungan) ....................................................... 58
Gambar 4.3 Dua profil kanal C disusun muka ke muka ,dengan S = 8 mm
(Sumber : Hasil perhitungan) ...................................................... 62
Gambar 4.4 Dua profil kanal C disusun muka ke muka dengan s = 11 mm
(Sumber : Hasil perhitungan) ....................................................... 66
Gambar 4.5 Pemodelan kolom tunggal dan hasil Pcr yang diperoleh dari SAP
2000 V14 (Sumber : Hasil SAP 2000 V14) ................................. 72
Gambar 4.6 Defleksi maksimum pada kolom tunggal (Sumber : Hasil SAP
2000 V14) ................................................................................... 73
Gambar 4.7 Pcr pada kolom dengan analisis SNI 7971:2013(Sumber : Hasil
perhitungan) ............................................................................... 77
Gambar 4.8 Defleksi kolom berdasarkan beban kritis dari SNI 7971: 2013
(Sumber : Hasil perhitungan) ...................................................... 77
Gambar 4.9 Pcr pada kolom dengan teori kolom Euler (Sumber : Hasil
perhitungan)................................................................................ 78
Gambar 4.10 Defleksi kolom berdasarkan beban kritis teori kolom Euler
(Sumber : Hasil perhitungan) ...................................................... 79
(Sumber : Hasil perhitungan) ....................................................... 80
Hasil perhitungan) ..................................................................... 80
Gambar 4.13 Tekuk pada kolom kanal C tunggal dan tersusun berdasarkan
hasil eksperimental (Sumber : Foto dokumentasi) ...................... 81
Gambar 4.14 Perbandingan Pcr pada kolom (Sumber : Hasil perhitungan) ........ 82
Gambar 4.15 Perbandingan defleksi (δ) kolom (Sumber : Hasil perhitungan) .. 83
Gambar 4.16 Kurva Perbandingan Pcr dan δ hasil eksperimental (Sumber :
Hasil perhitungan) ...................................................................... 84
BAB 2
Tabel 2.1 Ukuran minimum las sudut (Sumber : SNI 03 – 1729 – 2002) .... 35
BAB 3
BAB 4
Tabel 4.1 Titik berat pada profil kanal C tunggal (Sumber : Hasil
perhitungan) .......................................................... 53
Tabel 4.2 Momen inersia pada profil kanal C tunggal (Sumber : Hasil
perhitungan)............................................................................... 53
Tabel 4.3 Beban kritis (Pcr ) dan defleksi (δ) hasil dari SNI 7971:2013
(Sumber : Hasil perhitungan) ...................................................... 77
Tabel 4.4 Beban kritis (Pcr ) dan defleksi (δ) hasil dari teori kolom Euler
(Sumber : Hasil perhitungan) ..................................................... 78
Tabel 4.5 Beban kritis (Pcr ) dan defleksi (δ) hasil eksperimental (Sumber :
Hasil perhitungan) ..................................................................... 80
Tabel 4.6 Perbandingan beban kritis (Pcr ) dan defleksi (δ) hasil
perhitungan dan eksperimental (Sumber : Hasil perhitungan) ...... 82
Tabel 4.7 Perbandingan beban kritis (Pcr ) dan defleksi (δ) hasil
perhitungan teori kolom euler dan eksperimental (Sumber : Hasil
perhitungan) ............................................................................... 82
Tabel 4.8 Perbandingan beban kritis (Pcr ) dan defleksi (δ) hasil
perhitungan SNI 7971:2013 dan eksperimental (Sumber : Hasil
perhitungan) .............................................................................. 82
Ag : Luas keseluruhan kolom ( mm2 )
As : Luas bruto pengaku
: Jarak antara titik berat profil pada kolom tersusun ( mm)
a : Jarak sumbu-sumbu profil tunggal
a : Pengikat menengah atau jarak lasan ( mm )
be : Lebar efektif ( mm)
Cw : Konstanta lengkung puntir dari penampang
d1 : Lebar elemen yang bersebelahan dengan elemen dengan pengaku
(mm)
: Tegangan nominal tekuk inelastic (N/mm2)
f : Tegangan yang terjadi pada kolom (N/mm2)
G : Modulus geser ( MPa )
I : Momen inersia ( mm4 )
Il : Inersia batang tunggal terhadap sumbu lemah
, Isp : Momen inersia pengaku terhadap garis tengah bagian rata elemen.
Lengkungan yang menghubungkan pengaku dengan bagian rata
boleh diperhitungkan.
Ixo, Iyo, , : Momen inersia pada profil tunggal ( mm4 )
: Momen inersia yang sudah diintegrasi terhadap luas ( mm4 )
J : Konstanta puntir torsi St. Venant dari penampang
K : Faktor panjang efektif
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
)0 : Rasio kelangsingan keseluruhan dari seluruh profil terhadap sumbu
komponen bawaan
kloc : Koefisien tekuk pelat untuk tekuk sub elemen lokal
L : Panjang tidak terkekang (mm)
Ll : Jarak pelat koppel baja
(Pcr) e : Beban tekuk kolom dalam rentang elastis ( N )
Pcr : Beban kritis terkecil (N)
r0 : Jari-jari girasi penampang tenrhadap pusat geser ( mm)
r : Jari-jari rotasi dari penampang penuh (mm)
ri : Jari-jari minimum rotasi area penampang penuh yang tidak tereduksi
dari bentuk individu pada batang tersusun ( mm)
rx, ry : Jari-jari rotasi penampang tentang sumbu x dan y ( mm)
t : Tebal elemen , tebal pelat koppel baja( mm)
x0 : Koordinat pusat geser pada sumbu x (mm)
ycg : Jarak sumbu netral ke arah y
y0 : Koordinat pusat geser pada sumbu y ( mm)
µ : Rasio poisson
λ : Rasio kelangsingan kolom
ρ : Faktor lebar efektif
xvi
ABSTRAK
Pemakaian baja canai dingin, profil kanal C saat ini semakin marak
digunakan dikarenakan memiliki bobot yang lebih ringan dibandingkan profil
lainnya dan penampang yang tipis. Berbagai penelitian eksperimental dan analisis
numerik dilakukan untuk meningkatkan kemampuan dan kualitas profil kanal C
sebagai elemen struktur bangunan. Salah satunya adalah penampang tersusun.
Salah satu elemen struktur utama bangunan adalah kolom. Keagagalan kolom
dapat mengakibatkan kegagalan struktur bangunan secara keseluruhan. Hal ini
menunjukkan perlunya memperhatikan material dan konsep desain yang
digunakan pada kolom. Pemakaian profil kanal C sebagai kolom membutuhkan
perencanaan yang benar agar tidak melampaui batas beban kritis yang
mengakibatkan terjadinya tekuk pada kolom. Tujuan dari penelitian ini untuk
mengetahui besar beban kritis dan defleksi yang dialami kolom kanal C tersusun.
Benda uji terbuat dari profil kanal C75x35x7,5x0,65 yang terdiri dari 1 tipe
kolom tunggal dan 3 tipe kolom tersusun dengan variasi jarak profil yang diberi
pengaku diujung dan tengah kolom dengan jarak 575 mm. Panjang bentang kolom
yang digunakan adalah 1800 mm dengan perletakan sendi – sendi. Pengujian
dilakukan dilaboratorium untuk membandingkan hasil uji laboratorium dengan
hasil analisis sesuai dengan SNI 7971:2013 dan teori Euler.
Dari hasil pengujian diperoleh beban kritis pada kolom kanal C tunggal
sebesar 500 kg dengan defleksi 5 cm dan beban kritis terbesar dihasilkan oleh
kolom C tersusun dengan jarak profil S = 11 mm yaitu sebesar 1286 kg dengan
defleksi 10 cm. Sedangkan berdasarkan hasil anilisis secara teoritis sesuai teori
Euler diperoleh perbedaan beban kritis dengan hasil uji laboratorium mencapai
43,67% hingga 88,63% dan defleksi mencapai 58,44% hingga 99,90%. Dengan
beban kritis yang paling besar dapat dipikul oleh kolom kanal C tersusun dengan
jarak profil S = 11 mm sebesar 10792,60 kg dan defleksi dengan nilai terbesar
terjadi pada kolom kanal C tunggal sebesar 12,03 cm. Sedangkan berdasarkan
hasil anilisis secara teoritis sesuai SNI 7971:2013 diperoleh perbedaan beban
kritis dengan hasil uji laboratorium mencapai 3,09% hingga 27,12% sedangkan
untuk defleksi mencapai 50,42% hingga 68,63%. Dengan beban kritis dan
defleksi yang paling besar terjadi pada kolom kanal C tersusun dengan jarak
profil S = 11 mm sebesar 1246,27 kg dan 10 cm. Dari hasil perhitungan secara
teoritis dan hasil uji laboratorium diperoleh bahwa penambahan jarak profil dapat
menambah beban kritis yang dapat dipikul kolom. Penggunaan pengaku pada
sayap memberi dampak yang baik bagi kolom untuk mencegah terjadinya tekuk
lokal dan distorsi.
Kata kunci: Kolom, baja canai dingin, profil kanal C, teori Euler, tekuk pada kolom , defleksi,
penampang tersusun, tekuk lokal, distorsi.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
merupakan salah satu elemen struktur utama bangunan yang berfungsi untuk
memikul beban aksial dan beban lateral serta meneruskan beban tersebut ke
pondasi. Saat mencapai beban maksimum atau beban kritis, kolom dapat
mengalami ketidakstabilan struktur (instability) yang dapat berakibat pada
kegagalan struktur bangunan secara keseluruhan. Ketidakstabilan ini dapat dilihat
dari perubahan bentuk atau pembengkokan pada kolom yang dikenal dengan
tekuk, perpindahan penampang serta kehancuran material pada kolom.
Berbagai material digunakan sebagai kolom , seperti kayu, bambu, beton
dan baja. Namun penggunaan kayu sebagai material konstruksi sangat terbatas
dikarenakan material dengan kualitas baik dan harga terjangkau semakin langka
dijumpai (Berutu, 2007). Sebagai material konstruksi, baja merupakan material
yang mudah diperoleh dengan harga yang ekonomis, ringan dikarenakan baja
memiliki perbandingan yang tinggi antara kekuatan per satuan beratnya, waktu
pelaksanaan yang cepat, serta memiliki fleksibilitas dan daktilitas yang tinggi.
Selain itu baja juga merupakan sumber material yang tidak dapat diperbaharui
(renewable ) tetapi dapat didaur ulang ( recycled ).
Profil baja yang banyak digunakan sebagai elemen struktur utama
bangunan pada konstruksi gedung dan jembatan adalah profil baja IWF. Profil
baja ringan seperti profil kanal C (lipped channel) pada umumnya hanya
digunakan untuk struktur rangka atap, rangka plafond, rangka dinding dan rangka
lantai yang dalam penggunaannya masih ditemukan berbagai masalah yang
berujung pada gagalnya struktur atap bangunan. Akibat penampang yang tipis,
profil kanal C (lipped channel) akan mengalami tekuk lokal (local buckling) dan
kegagalan struktur yang terjadi sebelum mencapai kapasitas beban tertinggi .
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2
Saat ini pemakaian profil kanal C (lipped channel) sebagai elemen struktur
utama bangunan gedung sudah mulai dipertimbangkan (Wuryanti dalam
Lisantono dkk, 2013). Berbagai penelitian eksperimental dan analisis numerik
dilakukan untuk meningkatkan kemampuan dan kualitas profil kanal C (lipped
channel) sebagai elemen struktur bangunan. Salah satunya adalah penampang
tersusun. Kolom batang tersusun mempunyai kelebihan dibanding kolom tunggal
di antaranya ; luas tampang yang lebih besar, dapat menahan beban yang lebih
besar dan mempunyai kekakuan lebih besar. Penampang tersusun merupakan
suatu inovasi yang baik karena kemampuan pikul beban dapat meningkat akibat
beberapa faktor , diantaranya : jarak antara penampang yang disusun, jarak
pengaku dan penyambung.
Beberapa penelitian terhadap kolom kanal C tersusun menyatakan variasi
jarak antar pengaku dan ketidaksempuraan geometri memiliki efek pengurangan
dan penurunan kapasitas kekuatan kolom. Jarak pelat kopel memberikan
pengaruh pada tahanan tekan aksial pada sumbu bebas bahan kolom. Sementara
dimensi pelat kopel tidak memberikan pengaruh terhadap tekan aksial kolom
tetapi dapat mengubah mode tekuk yang terjadi pada kolom. Penggunaan pengaku
tidak dapat menghindari terjadinya tekuk lokal karena besarnya rasio
kelangsingan elemen penampang. Semakin meningkat rasio kelangsingan, kuat
tekan aksial menurun dan mode kegagalan yang dominan terjadi adalah tekuk
lokal dan distorsi.
Berbagai penelitian kolom kanal C yang berpusat pada variasi jarak pengaku
telah dilakukan untuk meningkatkan kapasitas kuat tekan kolom. Oleh karena itu,
dalam penelitian ini penulis melakukan penelitian yang berpusat pada jarak antar
profil kanal C tersusun yang dipasang antar muka dengan muka ( front to front
arrangement ) untuk mengetahui perilaku tekuk yang terjadi dan pengaruh
penambahan jarak profil kanal C (lipped channel) terhadap kapasitas kuat tekan
kolom.
Adapun rumusan masalah yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah:
1. Berapa besarnya beban kritis (Pcr ) yang dapat dipikul oleh kolom
kanal C (lipped channel) penampang tersusun.
2. Berapa besar defleksi pada kolom kanal C (lipped channel) penampang
tersusun akibat beban kritis. Dengan menghasilkan grafik relasi beban
dan defleksi pada kolom seperti berikut :
Gambar 1.1 Grafik relasi beban dan defleksi pada kolom (Sumber : Boresi, A. P & Sidebottom, O. M. 1985)
3. Bagaimana pengaruh penambahan variasi jarak antar profil pada
penampang tersusun terhadap beban kritis yang dapat dipikul.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk menentukan besar beban kritis (Pcr ) kolom kanal C (lipped
channel) penampang tersusun dengan berbagai variasi jarak profil.
2. Untuk memperoleh besarnya deflection pada kolom kanal C (lipped
channel) penampang tersusun akibat beban kritis.
3. Untuk menentukan jarak profil yang paling efektif digunakan pada
kolom kanal C (lipped channel) penampang tersusun yang memikul
beban kritis (Pcr ) terbesar.
1. Penelitian ini dilakukan di laboratorium Struktur departemen Teknik
Sipil , Universitas Sumatera Utara.
2. Profil kolom baja yang digunakan adalah profil kanal C75x35x7,5x0,65,
panjang 1800 mm dengan perletakan sendi-sendi.
3. Pengaku menggunakan profil yang sama dengan ukuran 75 x 0,65
mm, jarak antar pengaku 500 mm
4. Pengujian dilakukan dengan 4 tipe, yaitu :
1. Tipe A, kolom kanal C75x35x7,5 tunggal
2. Tipe B, kolom tersusun tanpa jarak
3. Tipe C, kolom tersusun dengan jarak profil 8 mm
4. Tipe D, kolom tersusun dengan jarak profil 11 mm
5. Akibat berat sendiri diabaikan dan momen tidak dihitung.
6. Beban aksial yang diberikan adalah beban aksial simetris dengan
penambahan beban yang bertahap setiap 250 kg.
7. Analisis beban kritis secara teoritis dilakukan menurut teori Euler dan
SNI 7971: 2013
1.5 Manfaat Penelitian
pengalaman pada penulis sehingga kelak dapat mengaplikasikan
dilapangan pekerjaan.
elemen struktur bangunan.
pertimbangan pemilihan profil saat membangun suatu konstruksi
bangunan baja.
urutan berikut:
Pada bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian , sistematika penulisan dan jadwal
penelitian.
Berisikan landasan teori secara umum tentang kolom, material baja, tekuk
kolom, panjang efektif kolom, teori kolom Euler, batang tekan tersusun ,
perilaku struktural dari batang tekan dan kriteria desain, dan defleksi.
Bab 3. Metodologi Penelitian
Berisi uraian rinci tentang urutan prosedur penelitian, benda uji, alat uji
yang disertai dengan dokumentasi saat pengerjaan dilaboratorium, variabel,
analisis hasil dan model yang digunakan.
Bab 4. Hasil Penelitian dan Pembahasan
Berisikan hasil penelitian yang disertai dengan tabel, grafik, foto atau
bentuk lain. Pembahasan tentang hasil yang diperoleh berupa penjelasan teoretis
secara kualitatif ataupun kuantitatif. Pembahasan dari penelitian menceritakan
hasil penelitian dan menjelaskan mengapa hasil penelitian dapat terjadi seperti itu.
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan merupakan uraian singkat yang dijabarkan secara tepat untuk
menjawab tujuan penelitian berdasarkan hasil penelitian.
Saran memuat usulan / pendapat yang sebaiknya diperhatikan oleh peneliti lain
termasuk berbagai kesulitan yang dijumpai selama penelitian. Saran untuk penelitian
selanjutnya harus ditujukan dengan jelas, bagian mana yang harus diteruskan.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Sumatera Utara dengan rincian kegiatan sebagai berikut :
Tabel 1.1 Jadwal penelitian
3 Pemotongan dan
pengelasan benda uji
4 Pengujian dan
Kolom (column) adalah elemen struktur tekan dengan rasio tinggi terhadap
dimensi lateral terkecil melampaui 3. Kolom dirancang untuk menahan gaya
aksial dari beban terfaktor pada semua lantai atau atap dan momen maksimum
dari beban terfaktor pada satu bentang lantai atau atap bersebelahan yang ditinjau.
Perencanaan elemen struktur ini dilakukan berdasarkan konfigurasi struktur yang
dipengaruhi oleh fungsi utama struktur itu sendiri untuk menyanggah dan
menyalurkan beban pada keseluruhan struktur dengan baik.
Beban aksial yang dipikul kolom dapat berupa beban aksial konsentris dan
beban aksial eksentris. Kolom mengalami beban aksial konsentris apabila sumbu
berat longitudinal kolom berimpit dengan arah beban yang dipikulnya. Kolom
dengan beban konsentris dapat terjadi apabila memiliki homogenitas bahan yang
tinggi, batang yang lurus sempurna, kedua ujung batang dapat dikekang sehingga
tidak mengalami rotasi, serta pengaruh lentur yang sangat kecil terhadap beban
yang dipikul. Hal ini merupakan kasus khusus yang jarang terjadi. Sehingga
kolom yang memikul beban aksial dengan eksentrisitas yang sangat kecil dapat
dianggap aman.
Besarnya kapasitas beban aksial yang dapat dipikul oleh kolom dipengaruhi
oleh besarnya rasio tinggi kolom terhadap radius girasinya yang disebut dengan
kelangsingan. Berdasarkan kelangsingan, kolom dapat dibagi menjadi 3 bagian
yaitu kolom pendek (stoky column), kolom sedang (medium column) dan kolom
langsing ( slender column).
Perilaku ketiga jenis kolom ini saat menerima beban sangat berbeda.
Kolom pendek dalam menerima kapasitas beban maksimum akan mengalami
kehancuran material ataupun pelelehan bahan hingga mencapai daerah pengerasan
regangan ( strain hardening). Kolom sedang dapat mengalami kehancuran
material dan penampang melintang akibat tekuk inelastis yang dialaminya.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
akibat tekuk elastis yang dialaminya.
(a) Pendek (b) Sedang (c) Panjang ( langsing)
Gambar 2.1 Jenis kolom dan ragam keruntuhan terjadi pada kolom
Sumber : Spiegel,L & Limbrunner, G. F (1998)
2.2 Material Baja
Baja merupakan suatu bahan dengan homogenitas yang tinggi, hasil
campuran dari besi, zat arang, mangan, silicon dan tembaga. Baja terdiri dari
batang tarik dan batang tekan . Batang tarik sering dijumpai pada rangka batang,
batang pengaku , tumpuan langsung untuk balkon, kabel pada system atap
gantung , kabel utama pada jembatan gantung yang menyanggah jalan raya.
Sedangkan batang tekan dapat dijumpai sebagai balok dan kolom. Kekuatan
batang tekan merupakan fungsi dari bentuk penampang melintang ( jari-jari
inersia).
Salah satu sifat baja adalah akan meleleh saat mencapai batas proporsional
dimana titik lelehnya mencapai tegangan ultimate.Titik leleh menunjukkan
tegangan disaat regangan mencapai 0,2 % atau alternatifnya terjadinya
perpanjangan bentang sebesar 0,5 % akibat beban dan apabila beban dihilangkan ,
baja akan kembali ke panjangnya yang semula. Rasio tegangan dan regangan pada
kondisi elastis disebut modulus elastisitas E. Setelah melampaui batas
proporsional, baja akan terus meregang pada kondisi tegangan yang konstan yang
disebut kondisi inelastis. Pada kondisi plastis , titik leleh baja menunjukkan
regangan mencapai 15 sampai 20 kali lebih besar dari regangan elastis minimum
dan tegangan bertambah naik dengan kemiringan yang lebih kecil daripada
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
kemiringan elastis semula. Regangan terus terjadi hingga mencapai suatu titik
dimana kapasitas pikul beban bertambah. Rentang kenaikan kekuatan ini hingga
baja putus disebut pengerasan regangan ( strain hardening).
Gambar 2.2 Diagram tegangan - regangan pada baja
Sumber : (Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 )
Selain itu, baja juga memiliki sifat daktail yaitu kemampuan baja
mengalami deformasi besar sebelum mengalami kegagalan. Daktilitas baja
menjadi alasan struktur rangka baja dapat berdiri sesudah sebagian dari rangka
tersebut mengalami deformasi akibat tegangan yang terjadi jauh diatas tegangan
ijin desain. Akibat deformasi, sebagian struktur akan mentransfer beban ke bagian
lain yang memikul beban lebih rendah sehingga mencegah struktur dari keadaan
collapse. Berdasarkan SNI 03-1729-2002 besaran sifat- sifat mekanik baja adalah:
Modulus elastisitas , E = 200000 Mpa
Modulus geser , G = 80.000 Mpa
Rasio poisson , µ = 0,3
Baja dalam proses pembuatannya terdiri dari 2 bagian , yaitu :
1. Hot rolled steel ( baja canai panas )
2. Cold-formed steel (baja canai dingin )
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
10
Dalam penelitian ini akan ditinjau elemen structural yang terbuat dari proses
Cold-formed steel (baja canai dingin ).
2.2.1 Cold-formed steel (baja canai dingin )
Baja yang dibentuk dengan proses dingin (cold-formed steel) memiliki rasio
antara lebar dan ketebalan besar yang memungkinkan bahaya tekuk tejadi . Baja
canai dingin (cold-formed steel) dibentuk dari lembaran baja ,strip , pelat, atau
batang datar. Ketebalan lembaran atau strip baja yang umumnya digunakan dalam
bagian struktur baja yang dibentuk dingin berkisar dari 0,4 mm sampai sekitar 6,4
mm.
Proses pembentukan baja canai dingin dilakukan dengan tiga metode, yaitu:
1) Cold roll forming ( Pembentukan dengan mesin pembuat gulungan )
2) Press brake ( Proses tekan untuk menghasilkan tekukan )
3) Bending brake operation ( Proses penekukan dengan mesin bending )
(a) (b)
Sumber : (Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 )
Pada umumnya untuk profil yang dibentuk dengan proses dingin memiliki
kedalaman ( depth ) berkisar 2 sampai 12 inch ( 50,8 sampai 305 mm) dan tebal
berkisar 0,048 sampai 1/4 inch ( 1,22 sampai 6,35 mm ). Dibandingkan dengan
baja canai panas yang lebih tebal, baja canai dingin yang dibentuk sangat tipis
akan relatif ringan , dapat diproduksi untuk beban yang relatif ringan dan dalam
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
bentang yang pendek. Baja ringan juga memiliki keuntungan , seperti : lebih
ekonomis , memiliki mobilisasi yang mudah , pemasangan dapat dilakukan secara
ringkas, serta memiliki rasio rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi.
2.2.1.1 Jenis- jenis baja canai dingin
Baja canai dingin diklasifikasikan menjadi 2 jenis utama , yaitu :
1. Elemen rangka struktural tunggal
Profil baja canai dingin yang biasanya digunakan sebagai rangka structural
adalah profil C, Z, siku, sigma, I, T dan hollow.
Gambar 2.4 Jenis profil baja canai dingin yang digunakan sebagai
elemen struktural.
2. Panel dan dek
Panel dan dek umumnya digunakan sebagai dek atap, dek lantai, panel
dinding, material dinding, dan bentuk jembatan. Beberapa panel dan dek
yang lebih panjang dibentuk dingin dilengkapi dengan pengaku web.
Kedalaman panel umumnya berkisar antara 1 1
2 hingga 7
191mm), dan ketebalan material berkisar antara 0,018 hingga 0,075 inci.
(0,457 hingga 1,91mm).
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
(a) (b)
Gambar 2.5 (a)Bentuk dek, panel dan lembaran bergelombang , (b) Panel lantai
selular (sudah dimodifikasi)
Adapun sifat – sifat baja canai dingin yang perlu diperhatikan adalah :
1. Yield stress (tegangan leleh)
Tegangan leleh baja menentukan besarnya kekuatan baja dalam
menerima beban. Berdasarkan AISI 2007, tegangan leleh baja canai
dingin berada pada rentang 24 hingga 80 ksi (165 hingga 552MPa
atau 1687 hingga 5624kg / cm2). Baja canai dingin menghasilkan
tegangan dengan hasil bertahap . Kurva tegangan-regangan dibulatkan
pada “knee” dan tegangan leleh ditentukan dengan metode offset atau
metode beban.
Gambar 2.6 Kurva tegangan-regangan pada tegangan bertahap Sumber : AISI S100-12
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
metode beban
Kekuatan tarik baja canai dingin ditentukan oleh bentuk dan desain
profil. Kekakuan elemen dan sambungan didesain tidak hanya
memperhatikan tegangan leleh baja tetapi juga kekuatan tarik
material. Berdasarkan Spesifikasi Amerika Utara , kekuatan tarik
baja canai dingin berkisar dari 42 hingga 100 ksi (290 hingga 690MPa
atau 2953 hingga 7030kg / cm2). Rasio kekuatan tarik untuk
menghasilkan tegangan, Fu / Fy, berkisar 1,08-1,88.
3. Modulus elastisitas, modulus tangen, dan modulus geser
Kekuatan elemen yang gagal akibat tekuk tidak hanya bergantung
pada tegangan leleh tetapi juga pada modulus elastisitas E dan
modulus tangen Et. Modulus elastisitas ditentukan oleh kemiringan
bagian lurus awal dari kurva tegangan-regangan. Besar nilai E = 2,0 ×
106 kg / cm2
Modulus tangen merupakan kemiringan kurva tegangan-regangan
pada titik mana pun. Untuk tegangan dengan hasil bertahap, Et = E
pada batas proporsional. Modulus geser G yaitu rasio antara tegangan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
dapat dihitung dengan persamaan berikut:
=
di mana : E = Modulus elastisitas tarik (2,0 × 106 kg / cm2 )
μ = rasio Poisson (0,3)
4. Daktilitas
lokal merupakan perpanjangan lokal pada zona fraktur dan Daktilitas
yang seragam adalah kemampuan mengalami deformasi plastis yang
cukup besar sepanjang keseluruhan elemen. Untuk menghindari
kegagalan , disarankan:
panjang gage setidaknya 20%
panjang pengukur dikurangi perpanjangan dalam 1in.
(25,4mm) dari panjang pengukur yang mengandung leher dan
fraktur setidaknya 3%
5. Kemampuan las
Kemampuan las mengacu pada kapasitas baja yang akan dilas menjadi
sambungan yang kuat, bebas retak, dan dalam kondisi fabrikasi yang
tidak sulit dilakukan. Pada dasarnya ditentukan oleh komposisi kimia
baja dan variasi jenis baja dan proses pengelasan yang digunakan.
6. Batas kelelahan dan kekerasan
Batas kelelahan penting untuk bagian struktural baja yang dibentuk
dingin yang mengalami getaran, siklus, atau beban berulang. Properti
kelelahan dasar adalah batas kelelahan yang diperoleh dari diagram
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
15
S – N (S menjadi tegangan maksimum dan N menjadi jumlah siklus
kegagalan) yang ditetapkan oleh tes uji. Secara umum, rasio kekuatan
fatigue-tensile untuk baja berkisar antara 0,35 hingga 0,60.
7. Ketangguhan
Biasanya dinyatakan sebagai energi yang diserap oleh spesimen
berlekuk . Selain itu, ketangguhan spesimen halus di bawah beban
statis dapat diukur dengan luas di bawah diagram tegangan-regangan.
2.2.1.3 Baja canai dingin sebagai batang tekan
Profil baja canai dingin berdinding tipis sebagai batang tekan dapat
memikul beban melalui pusat massa penampang. Potongan melintang kolom baja
dapat dalam bentuk apa pun yang dapat seluruhnya terdiri dari elemen yang kaku
(Gbr. 2.8a), elemen yang tidak kaku (Gbr. 2.8b), atau kombinasi elemen yang
kaku dan tidak kaku (Gbr. 2.8c) bahkan bentuk yang tidak biasa dan elemen
tubular silinder tertutup juga digunakan.
Gambar 2.8 Tipe batang tekan menggunakan baja canai dingin
Sumber : (Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 )
Profil baja canai dingin terbuat dari bahan tipis , dalam banyak kasus pusat
geser tidak bertepatan dengan centroid profil tersebut. Oleh karena itu dalam
desain anggota kompresi seperti itu, pertimbangan harus diberikan pada batas
kondisi – kondisi tertentu yang dipengaruhi oleh konfigurasi bentuk, ketebalan
bahan, dan panjang kolom yang digunakan.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Beban aksial tekan menyebabkan adanya pemendekan pada struktur kolom
dan menyebabkan kolom menerima gaya tarik pada sumbu yang tegak lurus
dengan sumbu tekannya. Gaya tarik inilah yang menyebabkan kolom mengalami
keruntuhan. Tekuk merupakan salah satu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh
ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban. Apabila
beban yang diberikan meningkat sampai mencapai taraf tertentu , elemen tersebut
tiba – tiba mengalami defleksi lateral yang besar hingga mencapai keruntuhan
seperti gambar berikut :
Gambar 2.9 Perilaku kolom yang dibebani Sumber : Schodek D. L (1998)
Hal inilah yang disebut fenomena tekuk. Keruntuhan suatu kolom dapat
dipengaruhi oleh kondisi berikut :
Kekuatan struktural baja tergantung pada titik leleh atau tegangan luluh
baja. Berdasarkan metode tegangan – regangan , tegangan luluh adalah tegangan
yang sesuai dengan perpanjangan tertentu dibawah beban. Perpanjangan total
tertentu yang dialami oleh elemen biasanya mencapai 0,5 % dari total panjang
elemen. Untuk kolom pendek dimana nilai rasio tinggi terhadap dimensi lateral
terkecil kurang dari 3 akan mengalami lentur dan perpendekan serta kehancuran /
kelelehan material apabila beban aksial melebihi batas beban ijin kolom. Beban
ijin yang dapat dipikul kolom pendek ditentukan dengan persamaan berikut:
= (2.2)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Fy = Tegangan leleh baja.
a. Tekuk Elastis
Kolom ramping yang diberi beban aksial dapat gagal oleh tekuk lentur
keseluruhan jika penampang kolom adalah bentuk simetris ganda, bentuk
tertutup (tabung persegi atau persegi panjang), bentuk silinder, atau bentuk
simetris tunggal . Untuk bentuk , simetris-tunggal tekuk lentur adalah salah
satu mode kegagalan yang mungkin terjadi.
Beban tekuk kritis elastis untuk kolom panjang dapat ditentukan dengan
persamaan Euler berikut:
E = modulus elastisitas
I = momen inersia
() = ()
KL / r = rasio kelangsingan efektif
Secara grafis, persamaan ( 2.4) ditampilkan sebagai kurva A pada
Gambar 2.9 dibawah ini. Persamaan ini berlaku untuk kolom ideal yang
terbuat dari baja yang menghasilkan tipe tegangan tajam ( sharp yielding ).
Sedangkan untuk kolom baja canai dingin yang menghasilkan tegangan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
proporsional , persamaan (2.4) tidak akan cocok untuk kolom yang terbuat
dari baja canai dingin yang memiliki rasio kelangsingan kecil dan sedang.
Ini karena ketika tegangan berada di atas batas proporsional, kolom akan
tertekuk dalam kisaran inelastik.
b. Tekuk Inelastik
adalah batas perbandingan rasio
KL / r yang sesuai dengan tegangan yang sama dengan Fy / 2. Ketika rasio
KL / r lebih besar dari rasio pembatas ini, kolom diasumsikan diatur oleh
tekuk elastis, dan ketika rasio KL / r lebih kecil dari rasio pembatas ini,
kolom harus diatur oleh tekukan inelastik. Pada spesifikasi AISI edisi 1996,
persamaan desain untuk menghitung tegangan tekuk lentur nominal inelastic
dan elastis digunakan dalam AISC Spesifikasi LRFD adalah :
= (0,658 2) ketika ≤ 1,5 ( 2.5 )
= 0,877
dimana :
λ = rasio kelangsingan kolom
Untuk elemen berdinding tipis terbuka, ada tiga mode kegagalan yang
dipertimbangkan dalam analisis ketidakstabilan secara keseluruhan yaitu ;
tekuk lentur, tekuk torsional, dan tekuk lentur – torsional. Kolom bagian
terbuka tertekuk dalam mode lentur – torsi akan mengalami tekukan dan
puntir pada bagian tertentu terjadi secara bersamaan.
Gambar 2.11 Perpindahan pada elemen terbuka saat mengalami
tekuk lentur –torsional. Sumber : (Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 )
Pada gambar dinyatakan bahwa bagian u dan v yaitu perpindahan lateral
pada arah x dan y berputar dengan sudut φ terhadap pusat geser. Untuk
menghitung beban kritis saat mengalami tekuk lentur arah x, Euler
menyatakan :
= 2
()2 ( 2.8 )
Euler menyatakan :
= [ 2
x0 = Koordinat pusat geser pada sumbu x
y0 = Koordinat pusat geser pada sumbu y
E = Modulus elastisitas ( 200000 MPa )
G =Modulus geser (78 GPa, atau 794 x 103 kg / cm2)
J = Konstanta puntir torsi St. Venant dari penampang ( 1
3 ∑
ECw = kekakuan puntir
GJ = kekakuan ptorsional
= √ 2 +
rx, ry = jari-jari rotasi penampang tentang sumbu x dan y
2.3.3 Tekuk lokal pada komponen secara individual
Kolom yang dibentuk dingin dapat sangat proporsional sehingga tekukan
lokal pada elemen individual terjadi sebelum beban yang diterapkan mencapai
batas beban maksimum. Secara umum, pengaruh tekuk lokal pada kekuatan
kolom tergantung pada faktor-faktor berikut: Bentuk penampang, rasio
kelangsingan kolom, jenis tekuk kolom secara keseluruhan (tekuk lentur, tekuk
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
torsional, atau tekuk tekuk-sorsional) , jenis baja yang digunakan dan sifat
mekaniknya ,pengaruh kerja dingin ,faktor ketidaksempurnaan, efek pengelasan ,
efek tegangan sisa , interaksi antara komponen-komponen dan efek perforasi.
Gambar 2.12 Mode tekuk lokal pada elemen tekan
Sumber : (Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 )
2.3.4 Tekuk distorsi
Mode tekuk distorsi salah satu mode kegagalan yang penting diperhatikan.
Mode tekuk ini ditunjukkan dari adanya rotasi yang terjadi pada sayap dan lip
serta pada lengkungan yang menghubungkan antara badan – sayap.
Gambar 2.13 Mode tekuk distorsi pada elemen kanal C
Sumber : (Yu, W.W & LaBoube, R.A., 2010 )
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Kelangsingan batang tekan, tergantung dari jari-jari kelembaman dan
panjang tekuk batang yang disebut juga panjang efektif kolom. Beban kritis yang
dipengaruhi oleh panjang efektif juga tergantung pada keadaan ujung batang,
apakah sendi, jepit, bebas dan sebagainya. Untuk kolom dengan ujung sendi-
sendi panjang efektif ( kc = 1). Kolom dianggap memiliki kedua ujung adalah
sendi dan tidak mengekang momen .
Untuk batang tekan pada rangka batang, pengekangan mungkin ada dan
translasi titik kumpul dicegah sehingga harga kc logisnya lebih kecil dari 1. Tetapi
hal ini berlaku untuk pembebanan tetap ( beban minimum), sehingga apabila
dibebani dengan beban hidup maka batang akan mencapai batas proporsionalnya.
Untuk menghindari hal tersebut maka digunakan panjang efektif kolom untuk
ujung sendi-sendi ( kc ) = 1
( Sumber : Salmon dkk,1991)
2.5 Batang Tekan Tersusun (Built-up )
Batang Tekan tersusun merupakan batang tekan yang disusun dari 2 profil
atau lebih yang dirangkai apabila profil yang tersedia tidak mencukupi ketentuan
beban yang direncanakan. Batang tekan tersusun memiliki luas tampang yang
lebih besar dan kekakuan yang besar untuk memikul beban yang lebih besar.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Inersia yang berperan penting dalam kuat tekan suatu penampang, dapat
ditingkatkan dengan penampang tersusun. Untuk penampang tersusun seperti pada
gambar 2.14, besar momen inersia dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Gambar 2.15 Penampang tersusun dari 2 profil kanal C yang disusun
secara berpunggungan
2 )2) ( 2.11 )
A0 = luas penampang profil tunggal
= jarak antara titik berat profil pada kolom tersusun
Batang tekan tersusun yang terdiri atas dua profil , kekuatan aksial yang
tersedia (faktor ketahanan aksial) harus dimodifikasi sesuai keperluan. Mode
tekuk melibatkan deformasi relatif yang menghasilkan gaya geser terhadap
sambungan kedua profil maka rasio kelangsingan efektif KL / r digantikan oleh
rasio kelangsingan efektif yang dimodifikasi ( KL / r)m yang diperoleh dengan
persamaan berikut :
)0 = rasio kelangsingan keseluruhan dari seluruh profil terhadap sumbu
komponen bawaan
ri = jari-jari minimum rotasi area penampang penuh yang tidak tereduksi
dari bentuk individu pada batang tersusun.
Kekuatan pengaku (resistensi) dan jarak pengaku harus memenuhi ketentuan
berikut ini :
1. Jarak pengikat ,a terbatas sehingga a / ri tidak melebihi setengah dari rasio
kelangsingan yang sudah dimodifikasi.
memiliki panjang tidak kurang dari lebar maksimum elemen atau oleh
pengaku yang ditempatkan memanjang tidak lebih dari empat diameter
terpisah untuk jarak yang sama dengan 1,5 kali lebar maksimum elemen.
3. Pengikat menengah atau pengelasan pada lokasi ikatan anggota
longitudinal mana pun mampu mentransmisikan gaya ke segala arah 2,5%
dari kekuatan aksial nominal (tahanan tekan) dari komponen yang
dibangun.
Keseluruhan rasio kelangsingan, (KL / r)0, dihitung terhadap poros yang
sama dengan rasio kelangsingan yang dimodifikasi, (KL / r) m. Rasio (KL / r) m
menggantikan KL / r untuk tekuk lentur dan tekuk lentur torsional. Persyaratan
jarak pengikat menengah [a / ri ≤0.5 (KL / r)] adalah untuk mencegah tekuk
lentur pada profil individual antara konektor perantara untuk memperhitungkan
salah satu konektor menjadi longgar atau tidak efektif.
Dalam penggunaan Profil kanal C sebagai batang tekan, profil kanal C
dibentuk menjadi profil tersusun baik tersusun secara punggung ke punggung (
back to back arrangement ) ataupun tersusun secara muka ke muka ( front to front
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
pelat koppel sebagai penghubung dilakukan dengan menggunakan baut atau las.
Pada batang yang mengalami rotasi , momen inersia yang digunakan adalah
momen inersia terhadap ordinat elemen yang sudah berotasi sebesar sudut
rotasinya () , yang dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
′ =
′ =
dimana :
= Sudut rotasi , dapat diperoleh dari persamaan berikut :
tan 2 = 2
− (2.15)
= Momen inersia yang sudah diintegrasi terhadap luas, dimana besarnya :
= ∫ (2.16)
2.6.1 Elemen Tekan tanpa pengaku yang mengalami tegangan tekan merata.
2.6.1.1 Tegangan leleh ( Yielding )
Batang tekan dengan profil terbuka seperti kolom kanal C dan kolom
berbentuk I , dapat mengalami kegagalan pada bagian sayap apabila kolomnya
pendek dan memiliki rasio b/t kurang dari nilai tertentu. Ketika rasio b / t melebihi
batas itu. Kolom dapat tertekuk pada tegangan yang lebih kecil dari tegangan
leleh.
Tegangan tekuk lokal elastis untuk pelat tekan yang mengalami tegangan
tekan merata dapat juga ditentukan dengan persamaan berikut :
= ( 2
b / t = rasio lebar-tebal
k = konstan tergantung pada kondisi dukungan tepi dan rasio aspek a / w
2.6.1.3 Lebar efektif untuk perhitungan kapasitas
Untuk menentukan kapasitas penampang atau komponen struktur , nilai k
ditetapkan 0,43 dan lebar efektif (be ) dari elemen tanpa pengaku dengan
tegangan tekan merata ditentukan melalui persamaan berikut :
= { ≤ 0,673 > 0,673
Dimana :
ρ = faktor lebar efektif
Dan faktor kelangsingan λ untuk f = Fy , diperoleh dengan persamaan
berikut :
merata
2.6.2. Elemen dengan Kasus khusus : ‘n’ pengaku identik dengan jarak
yang sama
majemuk dengan jarak yang sama , diperoleh dimana lebar efektif ditentukan
dengan persamaan :
t = tebal elemen
= 1 − 0,22
(2.24 )
Koefisien tekuk pelat ( k) ditentukan dari yang terkecil antara Rkd dan kloc yang
ditentukan dengan persamaan berikut :
= (4( + 1)2 ( 2.25 )
2(1+(+1)) ( 2.26 )
4 ( 2.29 )
= 11−(
0 1
Dimana :
kloc = koefisien tekuk pelat untuk tekuk sub elemen lokal
d1 = lebar elemen yang bersebelahan dengan elemen dengan pengaku
= koefisien
Isp = momen inersia pengaku terhadap garis tengah bagian rata elemen.
Lengkungan yang menghubungkan pengaku dengan bagian rata boleh
diperhitungkan.
2.7 Teori Euler
Batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap
elastis hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti
gambar 2.17. Teori ini dikemukakan oleh Leonhardt Euler pada Tahun 1759 saat
menyelidiki batang yang dijepit di salah satu ujung dan bertumpu sederhana
(simply supported ) di ujung lainnya. Namun bukan hanya untuk batang dengan
penyelidikan tersebut, logika ini juga dapat diterapkan pada kolom berujung
sendi, yang tidak memiliki pengekang rotasi dan merupakan batang dengan
kekuatan tekuk terkecil.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 2.17 Kolom Euler
Pada titik sejauh x, momen lentur (terhadap sumbu x) pada batang yang
sedikit melengkung adalah :
diperoleh :
2
2
y = A sin kx + B cos kx (2.36)
dengan syarat batas :
a. y = 0 di x = 0, maka harga B=0
b. y = 0 di x=L , maka nilai A ≠ 0 , maka diperoleh bahwa nilai : A sin kL = 0
Harga kL yang memenuhi ialah kL = 0, , 2, 3, … . ,
Sehingga persamaan A sin kL = 0, dapat dipenuhi oleh 3 keadaan :
1. Konstanta A = 0 , tidak ada lendutan
P P
L x
3. kL = , syarat terjadinya tekuk
karena nilai k2 =
2 = 2
2 ( 2.39 )
2 (2.40)
Sesuai dengan keadaan bahwa kL = adalah syarat terjadinya tekuk , maka
beban kritis Euler untuk kolom dengan tumpuan sendi di kedua ujungnya ,
dimana L adalah panjang tekuk yang dinotasikan sebesar adalah :
= 2
E = Modulus elastisitas bahan
I = Momen inersia penampang
Lk = Panjang tekuk batang.
bahwa sebagian kolom panjang menjadi inelastik ( tidak elastis) sebelum tekuk
terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanya sejumlah serat
yang tertekan dengan regangan diatas proporsional. Jadi dinyatakan bahwa kolom
panjang akan hancur akibat tekuk inelastik dan bukan tekuk elastis.
Shaneey pada tahun 1946 menjabarkan teori tentang kolom dengan beban
konsentris dimana pada hakekatnya kolom masih mampu memikul beban aksial
yang lebih besar walaupun telah melentur , tetapi kolom mulai melentur pada saat
mencapai beban yang disebut beban tekuk, yang menyertakan pengaruh inelastis
pada sejumlah atau sama serat penampang melintang.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
tidak sesuai dengan hasil percobaan. Hasil percobaan mencakup pengaruh
bengkokan awal pada batang eksentrisitas beban yang tak terduga, tekuk setempat
atau lateral dan tegangan sisa. Dalam praktek , kolom dengan panjang yang umum
tidak sekuat seperti yang dinyatakan pada persamaan (2.41).
Kurva tipikal dari beban batas hasil pengamatan diperlihatkan pada gambar
2.18. Oleh karena itu, rumus perencanaan didasarkan pada hasil empiris ini.
Secara umum, tekuk elastis Euler menentukan kekuatan batang dengan angka
kelangsingan yang besar, dan tegangan leleh digunakan untuk kolom yang
pendek, serta kurva transisi dipakai untuk tekuk inelastis.
Gambar 2.18 Jangkauan kekuatan kolom yang umum terhadap angka
kelangsingan. Sumber : Salmon, Charles G (1980)
2.8 Batas Berlakunya Persamaan Euler
Untuk mengetahui batas berlakunya persamaan Euler, harus dilihat
hubungan antara tegangan kritis dengan kelangsingan kolom yang dinotasikan
dengan (λ). Dari persamaan (2.35 ) apabila kedua ruas dibagi dengan luas
penampang, maka diperoleh :
= 2
[λ]2 (2.44)
Batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis, dan batang
tekan yang pendek dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan sampai
daerah pengerasan regangan (strain hardening). Pada keadaan yang umum,
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang meleleh
atau sering disebut mengalami tekuk inelastic.Tekuk murni akibat beban aksial
sesungguhnya hanya terjadi bila anggapan - anggapan dibawah ini berlaku yakni :
1. Sifat tegangan-tegangan tekan sama di seluruh titik pada penampang.
2. Kolom lurus sempurna dan prismatis.
3. Resultante beban bekerja melalui sumbu pusat batang sampai batang
mulai melentur.
4. Kondisi ujung harus statis tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi
ekivalen dapat ditentukan.
5. Teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan yang umum berlaku dan
gaya geser dapat diabaikan.
melentur.
Defleksi adalah lendutan atau lenturan yang terjadi akibat bekerjanya gaya
aksial yang menekan kolom.
Sumber : Modul mekanika teknik,Swidodo
=
( 2.45 )
=
( 2.47 )
P = Beban
2.10 Pelat Koppel dan Sambungan
Apabila beberapa profil tunggal disatukan dengan plat penghubung dari
pangkal profil hingga ujung profil, maka profil tersebut bukanlah profil majemuk
tetapi merupakan profil tersusun. Sehingga profil majemuk menjadi satu kesatuan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
34
dalam memikul gaya tekan. Jarak antar pelat koppel harus diambil dari pusat ke
pusat pelat Koppel. Jarak tersebut dinamakan panjang satu medan. Dengan
demikian pada panjang satu medan, profil majemuk tadi bekerja sendiri-sendiri
memikul gaya tekan dengan panjang satu medan merupakan panjang tekuknya.
Gaya tekan menyebabkan adanya lenturan yang menghasilkan gaya lintang pada
pelat kppel baja dan Dmax tejadi pada pangkal kolom (kedua ujung kolom) dan
pada tengah kolom D=0.
Secara teoritis, tidak perlu ada pelat koppel baja pada tengah kolom,
sehingga jumlah pelat koppel direncanakan selalu genap dan jumlah medan adalah
ganjil seperti pada gambar 2.20 dibawah ini:
Salah Benar
Sumber : Keliat, S.M (2009)
Dimensi pelat koppel adalah panjang, lebar, dan tebal. Panjang pelat koppel
diberi notasi “l”, lebar pelat koppel diberi notasi “b”, tebal pelat koppel diberi
notasi “t”. Lebar pelat koppel merupakan variable bebas karena tidak tergantung
dari profil yang disambungnya. Sedangkan panjang pelat koppel adalah
merupakan variabel yang tidak bebas, karena panjang pelat koppel tergantung
kepada inersia sumbu bebas bahan. Agar pelat koppel cukup kaku, untuk itu pelat
koppel baja harus memenuhi syarat sebagai berikut:

= 1
Il = inersia batang tunggal terhadap sumbu lemah
Sambungan dibedakan menjadi 2 yaitu : sambungan baut dan sambungan
las. Pada penelitian ini digunakan sambungan las dengan tebal las ditentukan
berdasarkan tabel 2.1 berikut ini :
Tabel 2.1. Ukuran minimum las sudut
Tebal bagian paling tebal, t ( mm) Tebal minimum las sudut, tw (mm)
t ≤ 7 3
Ukuran maksimum las sudut sepanjang tepi komponen yang disambung adalah:
a. Untuk komponen dengan tebal kurang dari 6,4 mm, diambil setebal
komponen
b. Untuk komponen dengan tebal 6,4 mm atau lebih, diambil 1,6 mm
kurang dari tebal komponen kecuali jika dirancang agar memperoleh
tebal rencana las tertentu.
2.11 Hasil Penelitian Sebelumnya
Kurnia,Wigroho (2012) dengan penelitian “Studi Kuat Tekan Kolom Baja
Profil C Ganda Dengan Pengaku Pelat Arah Lateral” memperoleh hasil pengujian
beban maksimum pada semua kolom baja profil C panjang 1000 mm dan 3500
mm lebih kecil dari beban yang diijinkan (teori). Kolom runtuh sebelum mencapai
luluh akibat tekuk lokal yang terjadi karena rasio b/t yang besar, sehingga
kestabilan bahan berkurang. Pemasangan pengaku pelat arah lateral dan profil C
ganda meningkatkan kekuatan menahan beban tetapi tidak mampu mencegah
terjadinya tekuk lokal.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Sandjaya (2018) dengan penelitian “Studi Eksperimental Batang Tekan Baja
Canai Dingin Diperkaku Sebagian” menyatakan dua buah profil baja canai dingin
profil C75x35x5x0,6 yang terbuat dari galvanis 550 (G550) disusun saling
berpunggungan sebagai batang tekan dengan panjang 1,8 meter yang diberi
penambahan pengaku dapat meningkatkan ketahanan terhadap tekuk lokal dan
meningkatkan kekuatan menahan beban dikarenakan berkurangnya panjang tekuk.
Letak pengaku yang paling besar dalam meningkatkan beban adalah batang model
2 dengan pengaku panjang di tengah dan batang model 3 dengan pengaku pendek
di kedua ujung dan di tengah. Berdasarkan hasil eksperimen, nilai rata-rata beban
kritis berturut-turut untuk model 2 dan 3 adalah 28,53 kN dan 32 kN.
Salainti,dkk ( 2016 ) dengan penelitian “Analisis Pengaruh Dimensi dan
Jarak Pelat Kopel pada Kolom dengan Profil Baja Tersusun “ yang dilakukan
dengan menggunakan 2 buah profil baja UNP yang disusun saling berhadapan
memperoleh hasil bahwa dimensi pelat kopel tidak mempengaruhi kekuatan dari
kolom, tetapi berpengaruh pada kekuatan dari pelat kopel. Perubahan dimensi
pelat pengaku tidak mempengaruhi kelangsingan kolom sedangkan jarak antar
pelat kopel memberi pengaruh pada sumbu bebas bahan dalam menaikkan
tahanan tekan aksial
Leal et al ( 2017 ) pada penelitiannya tentang “Numerical analysis of cold-
formed double angles back-to-back under compression” yang dilakukan pada dua
penampang sikuyang berbeda dengan dimensi yang berbeda 60x60x 1.5 mm dan
60x60x3.0 mm dengan tebal penampang tetap 5,0 mm yang dianalisis dengan
Standar Teknis ABNT NBR 14.762: 2010 dan secara numerik dengan metode
elemen hingga menggunakan aplikasi ANSYS memperoleh bahwa hasil numerik
menunjukkan tekuk lentur-puntir sebagai salah satu alasan utama yang
menyebabkan keruntuhan. Selain itu, jumlah dan distribusi pelat pengaku sangat
penting dalam gaya kekuatan kompresi dan mode instabilitas pada penampang
kolom yang diuji. Penggunaan satu pelat pengaku panjang di batang menunjukkan
pilihan yang tepat untuk memberikan peningkatan kekuatan kompresi batang.
Abu-Hamd at al (2018) dengan judul penelitian “Buckling strength of
axially loaded cold formed built-up I sections with and without stiffned web”
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
yang dilakukan pada penampang tersusun kanal C dengan perakitan saling
berpunggungan dengan analisis numerik metode elemen hingga menyatakan
bahwa AISI memperkirakan pada untuk kolom dengan ketidaksempurnaan 75 %
memberikan konservatisme untuk kolom pendek sebesar 8% , kolom menengah
dan panjang 5% .Variasi jarak “a” antar pengaku memiliki efek pengurangan
kapasitas maksimal 7%, disisi lain AISI konservatif dalam memperkirakan
pengurangan ini sekitar tiga kali ( 20%). Metode dengan factor tekuk ( K )
memberi perkiraan yang akurat untuk elemen yang memilki rasio lebar efektif
dengan rasio ketebalan dinding yang relatif kecil. Tetapi factor K tidak akurat
untuk transformasi antara kondisi batas yang berbeda untuk rasio lebar yang
relatif dengan ketebalan yang besar karena adanya kontribusi tekuk lokal dalam
kekuatan ultimat dari elemen.
Chen et al ( 2019 ) dengan penelitian “Mechanical Performance of Built-
Up Columns Composed of Four Cold-Formed Square Steel Tubes” memperoleh
bahwa 4 tabung persegi galvanis berukuran (40 mm × 40 mm × 1,5 mm ) dengan
panjang identik (3000 mm) yang disusun secara tersusun mengalami kegagalan
lentur. Setelah beban melewati puncak, deformasi lentur meningkat dengan cepat.
Keempat tabung yang disusun dengan konektor menunjukkan bahwa deformasi
lengkung tabung tidak dapat secara efektif dihindari oleh tinggi konektor web
yang kecil. Perbandingan antara hasil numerik dan prediksi ditunjukkan pada
Tabel 4. Jelas bahwa AISI-S100-12 konservatif untuk kolom yang dibangun tanpa
konektor, dan konservatisme meningkat dengan bertambahnya panjang kolom.
Untuk kolom yang memiliki konektor, dapat dilihat bahwa prediksi AISI-S100-12
tersebut tidak konservatif .
Manikandan et al (2017) dalam penelitian “ Experimental and numerical
analysis of web stiffened cold-formed steel channel column with various types of
edge stiffener” melakukan analisis dengan metode DSM ( Direct Strength
Metode ), metode elemen hingga dan dibandingkan dengan hasil eksperimen.
Sebuah kesesuaian yang baik telah dicapai antara eksperimen dan analisis
dengan metode elemen hingga. Metode elemen hingga divalidasi digunakan
untuk menganalisis total 67 web kolom canai dingin dengan berbagai jenis tepi
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
38
pengaku gagal oleh tekuk interaktif. Hasil yang diperoleh dari studi parametrik
dibandingkan dengan Metode Kekuatan Langsung (DSM) untuk kolom baja canai
dingin. Perbandingan tersebut menunjukkan bahwa persamaan DSM adalah over
estimate mode interaktif tekuk.
M. Anbarasu et al (2014) dengan penelitian “Study on the Capacity of Cold-
formes Steel Built-up Battened Columns Under Axial Compression” yang diteliti
secara teoritis dan numerikal dengan software ABAQUS. Perbandingan hasil
analisis elemen hingga sesuai dengan hasil percobaan pada literatur. Jarak antar
profil ditentukan dimana momen inersia sumbu mayor sama dengan momen
inersia terhadap sumbu minor. Ada 3 model kolom c ganda yang diuji diantaranya
: BC1 yaitu profil C90x50x15 dengan spasi jarak antar profil 26,2 mm, BC2 yaitu
profil C150x75x15 dengan spasi jarak antar profil 61,4 mm, BC3 yaitu profil
C120x75x15 dengan spasi jarak antar profil 30,2 mm dengan model kegagalan seperti
berikut :
Gambar 2.21 Model kegagalan kolom BC1, BC2 dan BC3 dengan analisis
elemen hingga Sumber : M. Anbarasu et al (2014)
Disimpulkan bahwa, kekuatan profil menurun dengan meningkatnya rasio
kelangsingan. Untuk rasio kelangsingan antara 70 dan 120, modus kegagalan yang
dominan adalah tekuk distorsi.
dengan melakukan percobaan di laboratorium untuk memperoleh besarnya kuat
tekuk kolom yang dihasilkan dari berbagai variasi kolom tersusun.
Benda uji yaitu kolom tersusun dengan variasi jarak profil yang dibuat
dianggap dapat mewakili populasi. Dalam pengujian ini dibuat benda uji berupa 1
kolom kanal C tunggal, 1 kolom kanal C tersusun tanpa jarak, 1 kolom kanal C
tersusun dengan jarak 8 mm dan 1 kolom kanal C tersusun dengan jarak 11 mm.
Profil kanal C yang digunakan adalah profil kanal C75x35x5x0,65 . Kolom kanal C
tersusun diberi 4 pengaku dengan menggunakan profil yang sama . Adapun jarak
antar pengaku adalah 500 mm. Letak pengaku berada di ujung batang dan tengah
batang. Benda uji yang dibuat dapat dilihat seperti pada gambar 3.1 berikut ini :
Gambar 3.1 Benda uji yang dibentuk dari profil kanal C75x35x5x0,65
Sumber : Foto dokumentasi
Benda uji pada penelitian ini diberi beban sentris terhadap sumbu kolom.
Pembebanan dilakukan secara bertahap dengan interval sebesar 250 kg , dan saat
kolom mencapai kapasitas tekan maksimum penampang kolom, maka beban dan
defleksi yang diperoleh dicatat dan diolah kedalam grafik dan kurva untuk
memperoleh perbandingan antara beban dan defleksi.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
1. Kajian Pustaka
referensi yang relevan dengan penelitian. Referensi dapat berupa jurnal
penelitian, buku , paper, disertasi, skripsi, dan media elektronik. Melalui
referensi dapat diperoleh gagasan dan metode yang akan dilakukan
dalam penelitian. Adanya referensi menunjukkan bahwa penelitian tidak
dilakukan berdasarkan pemikiran pribadi penulis dan sebagai bukti
bahwa pernyataan yang di buat di dalam penelitian terbukti secara
empiris.
dalam hal desain yaitu gambaran pengerjaan eksperimental yang akan
dilakukan. Mempersiapkan alat dan bahan yang digunakan , proses
administrasi laboratorium, serta pembuatan benda uji.
a. Benda uji
Pada penelitian ini benda uji yang digunakan adalah profil baja
dengan profil kanal C75x35x5x0,65. Benda uji yang dibuat terdiri dari 4
jenis kolom dengan panjang dan perletakan yang sama. Setiap kolom
tersusun dengan variasi jarak profil diberi pengaku dengan ukuran
dan jarak sama.
8 mm
2 mm
2 mm
b. Pemotongan benda uji
1800 mm.
Sumber : Foto dokumentasi
Berdasarkan persamaan 2.45 pada bab sebelumnya, maka dimensi
pelat koppel adalah :
a = 46,10 mm
bpelat = 67 mm
Iy = 14612,47 mm4
Ll = 575 mm
t = 0,65 mm
X1
500 mm 500 mm
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Sumber : Hasil perhitungan
persamaan adalah :
7971:2013, Panjang pengaku tidak boleh kurang dari tinggi
komponen struktur lentur dikurangi 10 mm. maka diambil h = 75
mm lebih besar dari hasil perhitungan. Ukuran pengaku menjadi 75
x 67 x 0,65 mm. Setiap pengaku dipasang terhadap kedua sayap
profil kanal tersusun.
Sumber : Foto dokumentasi
d. Pengelasan benda uji
Benda uji yang merupakan kolom kanal C tersusun disusun muka ke
mukamenggunakan pelat pengaku. Pengaku disambung dengan
menggunakan sambungan las. Pada penelitian ini tebal las yang
digunakan tidak melebihi dari tebal komponen . Sesuai dengan SNI
03 – 1729 – 2002, ukuran maksimum las sudut sepanjang tepi
komponen yang disambung untuk komponen dengan tebal kurang
dari 6,4 mm, diambil setebal komponen.
Gambar 3.6 Proses pemasangan pengaku dan lasan
Sumber : Foto dokumentasi
tersusun. Adapun jarak ini dibuat agar meningkatkan kapasitas profil
kanal C tersusun dimana inersia pada sumbu lemah ditingkatkan.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
≥ 1,1 .Maka percobaan yang dilakukan pada kolom kanal C
tersusun ini dilakukan dengan variasi jarak profil dengan ketentuan :
1. Kanal C tersusun tanpa jarak ( S = 0 mm)
2. Kanal C tersusun dengan jarak ( S = 8 mm)
Dimana Ix = Iy
2 )2) = 177329,84 mm4
Dimana Iy = 1,1 Ix
2(14612,5+ 98,49( 1
Perletakan dibuat dari profil kanal C yang sama yang diletakkan
dikedua ujung kolom kanal C dengan jarak minimal 1 mm antara
ujung kolom dengan perletakan. Disambung dengan klep sisi sayap
atas bawah perletakan . sehingga kolom masih dapat mengalami
translasi dan tidak kaku.
Sumber : Foto dokumentasi
Untuk mendistribusikan beban secara merata pada kolom, diberi
pelat besi dengan ukuran 15 x 20 cm dengan tebal 2 cm diatas alat
uji hydraulic jack tepat dibawah perletakan.
Gambar 3.8 Pelat besi diletakkan diantara alat uji dan
perletakan
a. Frame Loading
c. Pompa hydraulick
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 3.9 a) Frame Loading , b) hydraulic jack , c) Pompa
hydraulic , d) dial , e) alat potong besi, f) alat las Sumber : Foto dokumentasi
Hydraulic jack yang digunakan adalah mengacu pada spesifikasi
Enerpac RR-308 seperti berikut ini :
(a)
Gambar 3.10 Hydraulic jack disertai spesifikasi dan dimensi alat Sumber : Enerpac,general purpose cylinder
Dari tabel diperoleh cylinder bore diameter sebesar 2,88 in atau 7,32
cm, Sehingga diperoleh luas cylinder bore diameter adalah 42,06 cm2
. Luas cylinder bore diameter digunakan untuk menentukan besarnya
beban kritis yang terjadi saat pengujian. Adapun pengujian dilakukan
di laboratorium struktur departemen Teknik Sipil , Universitas
Sumatera Utara.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
yang akan di uji.
4. Pengujian Benda Uji
Pengujian profil kanal C Tunggal dilakukan dengan tahapan
berikut:
1. Profil kanal C tunggal dipotong dengan ukuran yang sudah
ditetapkan yaitu 180 cm
2. Profil kanal C tunggal diberi perletakan dikedua ujungnya
3. Profil kanal C tunggal diletakkan di frame loading tepat diatas
alat penguji , lalu diberi beban secara bertahap setiap 250 kg
sampai mencapai batas leleh.
pembacaan pada alat.
Gambar 3.12 Pengujian kolom kanal C tunggal Sumber : Foto dokumentasi
b. Profil kanal C tersusun
Pengujian profil kanal C tersusun dilakukan dengan tahapan
berikut:
1. Profil kanal C tunggal dipotong dengan ukuran yang sudah
ditetapkan yaitu 180 cm
2. Profil kanal C tunggal disusun berhadapan
3. Lalu diatur jarak profil yang sudah ditentukan, tanpa jarak, 8
mm dan 11 mm
49
4. Pelat pengaku disambung dengan las di kedua ujung kolom dan
ditengah dengan jarak antar pelat pengaku adalah 57,5 cm.
5. Profil kanal C tersusun diberi perletakan dikedua ujungnya
6. Profil kanal C tersusun diletakkan di frame loading tepat diatas
alat penguji , lalu diberi beban secara bertahap setiap 250 kg
sampai mencapai batas leleh.
pembacaan pada alat.
Gambar 3.13 Pengujian kolom kanal C , a) kanal C tersusun
tanpa jarak profil , b) kanal C tersusun dengan
jarak profil, s = 8 mm, c) kanal C tersusun
dengan jarak profil, s = 11 mm, Sumber : Foto dokumentasi
(a)
Adapun prosedur penelitian yang telah dijabarkan diatas dapat dimuat kedalam
bagan seperti berikut ini.
Mulai
a. Beban Kritis (Pcr )
Beban kritis (Pcr ) merupakan beban maksimum yang dapat dipikul oleh
kolom. Pembebanan yang melebihi beban kritis akan menimbulkan
tekuk dan kegagalan struktur pada kolom.
b. Defleksi ( δ )
3.4 Analisis data
Besarnya nilai Pcr dan δ pada kolom kanal C tunggal dan tersusun
diperoleh berdasarkan hasil uji eksperimental dan hasil analisis secara
teoritis berdasarkan ketentuan peraturan baja canai dingin SNI 7971: 2013
dan teori Euler. Perbandingan nilai Pcr dan δ disediakan dalam bentuk tabel
dan grafik. Untuk melihat besarnya perbandingan beban kritis dan defleksi
yang dialami setiap tipe kolom serta membandingkan hasil analisis secara
teoritis dan eksperimental.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4.1 Hasil Penelitian
Profil kanal C yaitu salah satu profil penampang terbuka yang dalam
keadaannya sebagai kolom tunggal dapat mengalami rotasi yang menimbulkan
tekuk lentur-torsional. Profil kanal C ini yang digabungkan menjadi penampang
tersusun meningkatkan besarnya inersia penampang sehingga memiliki
kemampuan yang besar untuk mempertahankan keadaannya tanpa mengalami
rotasi. Dalam menentukan hasil penelitian secara teoritis, besarnya nilai Pcr dan δ
pada kolom kanal C tunggal dan tersusun dapat dilakukan berdasarkan ketentuan :
1. Peraturan struktur baja canai dingin di Indonesia (SNI 7971:2013)
2. Teori Euler
Adapun persamaan – persamaan yang digunakan dari 2 ketentuan diatas
dapat dilihat pada bab 2. Untuk kolom tunggal dianalisis juga berdasarkan SAP
2000 V14 agar mendapatkan nilai Pcr dan δ yang relevan terhadap hasil teoritis.
Besaran Pcr dan δ yang diperoleh secara teoritis dibandingkan terhadap besaran Pcr
dan δ yang diperoleh dengan hasil uji eksperimental. Sehingga secara komparatif
diperoleh persentase perbandingan Pcr dan δ untuk setiap tipe kolom yang
disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. Dan melalui hasil uji eksperimental
diperoleh kurva perbandingan antara Pcr dan δ berdasarkan kenaikan beban yang
sudah ditentukan sebelumnya.
4.1.1.1 Kolom kanal C tunggal
1. Section properties
Sumber : Hasil perhitungan
8 mm
2 mm
2 mm
Berdasarkan gambar diatas , diperoleh variabel – variabel untuk menghitung
titik berat profil seperti pada tabel berikut ini :
Tabel 4.1 Titik berat pada profil kanal C tunggal Sumber : Hasil perhitungan
Tabel 4.2 Momen inersia pada profil kanal C tunggal Sumber : Hasil perhitungan
Dari tabel diatas, diperoleh :
Elemen ( -x )² ( - y )² Ix0 Iy0 A(dx)² A(dy)² Ix Iy
A1 89,24 1381,53 3,14 3,14 2361,04 152,51 2364,18 155,65
A2 30,84 1432,17 0,64 1189,07 26065,46 561,27 26066,10 1750,34
A3 422,44 1381,53 3,14 3,14 2361,04 721,95 2364,18 725,09
A4 450,64 1116,83 9,01 0,13 3992,67 1611,04 4001,68 1611,17
A5 102,45 1034,84 27,73 0,18 5381,19 532,73 5408,93 532,92
A6 80,04 684,82 3,47 0,09 1780,52 208,11 1783,99 208,20
A7 60,40 536,80 0,43 0,05 697,84 78,52 698,28 78,56
A8 80,04 406,79 3,47 0,09 1057,65 208,11 1061,12 208,20
A9 102,45 0,45 2322,40 0,80 10,18 2330,71 2332,58 2331,51
A10 80,04 354,61 3,47 0,09 921,98 208,11 925,44 208,20
A11 60,40 476,59 0,43 0,05 619,57 78,52 620,00 78,56
A12 80,04 616,58 3,47 0,09 1603,10 208,11 1606,57 208,20
A13 102,45 950,55 27,73 0,18 4942,86 532,73 4970,60 532,92
A14 89,24 1283,86 3,14 3,14 2194,12 152,51 2197,26 155,65
A15 49,75 1309,06 0,73 1774,93 26377,65 1002,44 26378,39 2777,38
A16 554,76 1283,86 3,14 3,14 2194,12 948,08 2197,26 951,22
A17 587,01 1029,19 9,01 0,13 3679,36 2098,56 3688,37 2098,69
88.664,92 14.612,47 Total
Elemen b (mm) h(mm) r1(mm) t (mm) A ( mm² ) x ( mm) y (mm) Ax ( mm³) Ay ( mm³)
A1 2,00 0,65 1,71 1,00 1,00 1,71 1,71
A2 28,00 0,65 18,20 16,00 0,33 291,20 5,92
A3 2,00 0,65 1,71 31,00 1,00 52,98 1,71
A4 0,65 5,50 3,58 31,68 4,75 113,24 16,98
A5 0,65 8,00 5,20 0,33 6,00 1,69 31,20
A6 0,65 4,00 2,60 1,50 12,00 3,90 31,20
A7 0,65 2,00 1,30 2,68 15,00 3,48 19,50
A8 0,65 4,00 2,60 1,50 18,00 3,90 46,80
A9 0,65 35,00 22,75 0,33 37,50 7,39 853,13
A10 0,65 4,00 2,60 1,50 57,00 3,90 148,20
A11 0,65 2,00 1,30 2,68 60,00 3,48 78,00
A12 0,65 4,00 2,60 1,50 63,00 3,90 163,80
A13 0,65 8,00 5,20 0,33 69,00 1,69 358,80
A14 2,00 0,65 1,71 1,00 74,00 1,71 126,47
A15 32,00 0,65 20,15 17,50 74,35 352,63 1.498,15
A16 2,00 0,65 1,71 34,00 74,00 58,11 126,47
A17 0,65 5,50 3,58 34,68 70,25 123,96 251,14
98,49 1.028,86 3.759,17
a. Metode Grafik
c = 0
Karena t
2 memiliki nilai sangat kecil, maka sulit untuk mendapat nilai akurat
panjang kritis Lcr dengan metode ini .
b. Solusi Teoritis
2 (( + ) − √( + )2 − 4 )
Nilai , , dihitung pada elemen yang sama dengan menggunakan rumus :
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dimana :
Dengan mensubstitusikan nilai , dan kedalam persamaan diperoleh
nilai Lcr = 3800 mm.
a. Tegangan tekuk nominal, Fn
Melihat bahwa kolom adalah kolom kanal C tunggal dengan panjang
bentang 1800 mm kurang dari panjang kritis 3800 mm, maka beban aksial
nominal dirancang sesuai dengan tekuk lentur-torsional. Dalam hal panjang kritis
tidak diketahui, tekuk lentur dan tekuk lentur – torsional harus dipertimbangkan.
Nilai yang lebih kecil dari tegangan tekuk elastis lentur dan tegangan tekuk elastis
lentur – torsional harus digunakan untuk menghitung tegangan tekuk nominal Fn.
1. Tegangan tekuk lentur elastis.
Tegangan tekuk elastis lentur tentang sumbu y dapat dihitung sebagai
berikut:
KyLy
ry =
1800
() = 1
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
()2 ) = 63,24
Nilai variabel , , dan disubstitusikan ke dalam persamaan
() = 1
= 62,05 /2 < 90,29 /2
Digunakan () = 90,29 /2

=
31

=
28
b. Pada elemen badan

=
71
c. Pada elemen lip

=
5,5
= 98,49 − [(31 − 28,04 ) + (28 − 24,74) + (71 − 58,98) +
2(5,5 − 5,5)] (0,65)
4. Beban aksial nominal pada tekuk kolom ( Tekuk lentur – torsional )
= = (86,63)(79,19) = 6860,5 = 686,05
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
1. Section properties
Gambar 4.2 Dua profil kanal C disusun muka ke muka tanpa jarak profil
Sumber : Hasil perhitungan
Iy = 2 (Iyo + A0( 1
2 )2) = 2(14612,5+ 98,49(
1. Tegangan tekuk lentur elastis

=
1800
= 69,04
Karena rasio kelangsingan KL / r lebih besar pada sumbu y sehingga akan
menyebabkan deformasi yang menghasilkan gaya geser ,maka rasio
kelangsingan dimodifikasi sebagai (KL / r) m yang digunakan untuk
menghitung tegangan tekuk lentur elastis .
1800 mm
500 mm
75 mm
< 0,5(
= 75 − 4 = 71
= 67 0,65 = 43,55 2
= (280,65) + (310,65) + 2(1,709 ) + 43,55 = 85,32 2
Momen inersia pengaku :
Koefisien tekuk pelat untuk sub elemen :
= 4( + 1)2 = 4(3)2 = 36
= 10,92
4 = 1,83
= (1 + 2)2 + (1 + )
2(1 + ( + 1)) =
11−( 0 1
R = 1,76 (2,28) = 4
Digunakan nilai k yang terkecil antara dan , yaitu k = 4
Maka :
0,65 )2
) = 60,54 /2
Diambil tegangan tekuk elastis yang terkecil , dan yaitu 60,54 /2
= √
2. Luas efektif, Ae,
a. Pada elemen sayap
2
=
67
c. Pada elemen lip
4
=
5,5
d. Pada elemen pengaku
e. Pada elemen badan

=
71
Luas efektif adalah :
2( − ) + 4( − ]()
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2(67 − 48,16) + 4(5,5 − 5,5)] (0,65)
= 233,71 mm2
= = (233,71 )(53,23 ) = 12440,54 = 1244,05
4.1.1.3 Kolom kanal C tersusun dengan jarak profil, S = 8 mm
1. Section properties
Gambar 4.3 Dua profil kanal C disusun muka ke muka ,dengan S = 8 mm
Sumber : Hasil perhitungan
Iy = 2 (Iyo + A0( 1
2 )2) = 2(88664,92+ 98,49(
1. Tegangan tekuk lentur elastis

=
1800
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
63
Karena rasio kelangsingan KL / r lebih besar pada sumbu y sehingga akan
menyebabkan deformasi yang menghasilkan gaya geser ,maka rasio
kelangsingan dimodifikasi sebagai (KL / r) m yang digunakan untuk
menghitung tegangan tekuk lentur elastis .
(
< 0,5(
= 75 − 4 = 71
= 67 0,65 = 43,55 2
= (280,65) + (310,65) + 2(1,709 ) + 43,55 = 85,32 2
Momen inersia pengaku :
Koefisien tekuk pelat untuk sub elemen :
= 4( + 1)2 = 4(3)2 = 36
= 10,92
4 = 1,83
= (1 + 2)2 + (1 + )
2(1 + ( + 1)) =
11−( 0 1
R = 1,76 (2,28) = 4
Digunakan nilai k yang terkecil antara dan , yaitu k = 4
Maka :
0,65 )2
) = 60,54 /2
Diambil tegangan tekuk elastis yang terkecil , dan yaitu 60,54 /2
= √
2. Luas efektif, Ae,
w2 = (67 + 8) − 4 = 71 mm
w3 = 7,5 − 2 = 5,5 mm
a. Pada elemen sayap
2
=
71
b. Pada elemen lip
4
=
5,5
c. Pada elemen pengaku
d. Pada elemen badan

=
71
Luas efektif adalah :
2( − ) + 4( − ]()
= 196,98 + 87,1 − [2(71 − 69,08) + 2(71 − 53,25) +
2(67 − 48,16) + 4(5,5 − 5,5)] (0,65)
= 234,03 mm2
= = (234,03 )(53,23 ) = 12457,33 = 1245,73
4.1.1.4 Kolom kanal C tersusun dengan jarak profil, S = 11 mm
1. Section properties
Gambar 4.4 Dua profil kanal C disusun muka ke muka dengan s = 11 mm
Sumber : Hasil perhitungan
Iy = 2 (Iyo + A0( 1
2 )2) = 2(88664,92+ 98,49(
1. Tegangan tekuk lentur elastis
37,5 mm
x=10,45mm
75 mm
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
= 57,99
Karena rasio kelangsingan KL / r lebih besar pada sumbu x sehingga akan