Tutorial Beton_2 Kolom

5/24/2018 Tutorial Beton_2 Kolom

1/41

STRUKTURBETON 2

Oleh:

Yulius Rief Alkhaly, ST., M.Eng

UNIVERSITAS MALIKUSSALEHLHOKSEUMAWE 2 11


2/41

ANALISIS DAN

DESAIN KOLOM


3/41

INFORMASI UMUM


4/41

Istilah-Istilah: Tegangan: intensitas gaya per satuan luas

yang dinyatakan dalam satuan kg/cm2, Mpa

atau N/mm2

fc (kuat tekan beton yang disyaratkan):

tegangan beton yang ditetapkan/digunakanpada perencanaan, dengan aplikasi pengujian

di lapangan berupa hasil benda uji berbentuk

silinder diameter 150 mm dan tinggi 300 mm.

fy (kuat tarik leleh): tegangan tarik leleh

minimum yang disyaratkan pada tulangan.


5/41

Istilah-Istilah (lanjutan

): Kuat nominal: kemampuan elemen atau

penampang struktur dalam menerima beban

yang dihitung berdasarkan ketentuan danasumsi dari tata cara pada SNI 03-2847-2002.

Jika berupa momen, maka kuat nominal

dimaksud adalah momen nominal (Mn). Jika berupa gaya tekan, maka kuat nominal

dimaksud adalah kuat tekan nominal (Pn).

Jika berupa gaya geser, maka kuat nominaldimaksud adalah kuat geser nominal (Vn).


6/41

Istilah-Istilah (lanjutan

): Beban terfaktor: Beban kerja yang telah

dikalikan dengan faktor beban yang ditentukan

dalam pasal 11.2 SNI 03-2847-2002.

Kuat Perlu: kekuatan suatu komponen struktur/

penampang yang diperlukan untuk menahanbeban terfaktor dalam suatu kombinasi beban.


7/41

Kuat rencana: kuat nominal x faktor reduksikekuatan komponen struktur () menurut pasal

11.3 SNI 03-2847-2002, nilai < 1. Artinya

kekuatan elemen struktur beton bertulang yangdigunakan pada perencanaan lebih kecil dari

kemampuan elemen itu yang sesungguhnya

(kuat nominalnya)

Kuat rencana Kuat perlu

Mn Mu; Vn Vu; Pn Pu

Mu, Vu dan Pu merupakan kekuatan momen,

gaya geser dan gaya tekan yangdiperlukan

untuk menerima beban terfaktor


8/41

Definisi: Kolom adalah suatu elemen struktur yang

menahan beban vertikal.

Berfungsi untuk menyalurkan beban lantai dan

atap yang berada di atasnya dengan atau

tanpa momen dan meneruskannya ke pondasi

Melihat fungsinya, kolom sangat

penting bagi bangunan, jika kolom runtuh,maka keseluruhaan bangunan runtuh!


9/41

Katagori elemen struktur sebagaikolom:

Dikatakan elemen kolom apabila memenuhi:

L/b 3 Dikatakan elemen padestal apabila:

L/b 3

dengan:

L = panjang kolom,

b = lebar penampangkolom


10/41

JENIS-JENIS KOLOM


11/41

Jenis kolom berdasarkan bentuk dankomposisi material:1. Kolom empat persegi dengan tulangan

longitudinal dan tulangan pengikat lateral/sengkang. Bentuk penampang kolom bisa

berupa bujur sangkar atau berupa empat

persegi panjang. Kolom dengan bentuk empatpersegi ini merupakan bentuk yang paling

banyak digunakan, mengingat pembuatannya

yang lebih mudah, perencanaannya yangrelatif lebih sederhana serta penggunaan

tulangan longitudinal yang lebih efektif (jika

ada beban momen lentur) dari type lainnya


12/41

2. Kolom bulat dengan tulangan longitudinal dan

tulangan pengikat spiral atau tulangan

pengikat lateral. Kolom ini mempunyai bentukyag lebih bagus dibanding bentuk yang

pertama di atas, namun pembuatannya lebih

sulit dan penggunaan tulangan longitudinalnya

kurang efektif (jika ada beban momen lentur)

dibandingkan dari type yang pertama di atas


13/41

3. Kolom komposit: Pada jenis kolom ini,

digunakan profil baja sebagai pemikul lentur

pada kolom. Selain itu tulangan longitudial dantulangan pengikat jugaditambahkan bila perlu.

Bentuk ini biasanya digunakan, apabila jika

hanya menggunakankolom bertulang biasa

diperoleh ukuran yang sangat besar karena

bebannyayang cukup besar, dan disisi lain

diharapkan ukuran kolom tidak terlalubesar.


14/41


15/41

Jenis kolom berdasarkankelangsingannya, dapat dibagi atas:

1. Kolom Pendek, pada perencanaannya

masalah tekuk tidak perlu menjadi perhatian

karena pengaruhnya cukup kecil.

2. Kolom Langsing, pada perencanaannyamasalah tekuk perlu diperhitungkan.


16/41

KOLOM PENDEKVS KOLOM

LANGSING


17/41

Bilamana dikatagorikan kolom pendek,atau kolom langsing?

SNI 03-2847-2002, menentapkan bahwa masalah

tekuk pada kolom dapat diabaikan atau

direncanakan sebagai kolom pendek, jika:

k = faktor panjang efektif komponen struktur tekan (akan dibahas lebih

lanjut pada perkuliahan yang berkenaan dengan topik KolomLangsing).

u = panjang bentang komponen struktur lentur (balok/pelat) yang

diukur dari pusat ke pusat titik kumpul.

r = jari-jari girasi penampang kolom.


18/41

M1 = momen ujung terfaktor yang lebih kecil pada kolom.M2 = momen ujung terfaktor yang lebih besar pada kolom.

= bernilai positif bila kolom melentur dengan kelengkungan

tunggal.

= bernilai negatif bila kolom melentur dengan kelengkungan ganda

M1

M2

M1M2

0

2

1 M

M0

2

1 M

M


19/41

ANALISIS DANDESAIN KOLOM

PENDEK


20/41

Kolom dengan Beban Kosentris

A1 A2

h

b

Ast = A1 + A2Ag = b.h

Plastic centroid

Cs1 = A1.fy Cs2 = A2.fyCc = 0.85 fc (Ag - Ast)

PO

PO terletak satu sumbu

dengan resultan dari

Cc, Cs1 dan Cs2.

A. BERSENGKANG IKAT


21/41

P0 = 0.85 fc (Ag - Ast) + Ast . fy

atau

P0 = Ag { 0.85 fc (1 - g) + g . fy }

Disini : g =Ast

Ag

V = 0 P0 = Cc + Cs1 + Cs2

Kolom dengan Beban Kosentris (lanjutan)


22/41

Kolom dengan Beban Kosentris(lanjutan)

B. BERSENGKANG SPIRAL

P0 = ( 0.85 fc + 8.2 ) Acc + fy.Astfy.Aspd

s

.s

Disini : fy = tegangan leleh baja tulangan

ds = diameter spiral

Asp = luas penampang tul. spiral

s = jarak antara spiral

Acc = luas beton dalam spiral

P

Tul. Utama leleh Kolom berspiral

Kolom bersengkang ikat

(tekan)


23/41

Kolom dengan Beban Kosentris (lanjutan)Concrete core

s

Spiral

f1

f2f2

fs

p

fs

p

f1

Dc

spiral

f2fsp fsp

f1

f1

f2

f2

f2

f2


24/41

Kolom dengan Beban Kosentris (lanjutan)

Sengkang Spiral

Pn(max) = 0.85 (0.85 fc (Ag - Ast) + fyAst)

Sengkang ikat

Pn(max) = 0.80 (0.85 fc (Ag - Ast) + fyAst)

SNI 03-2847-2002

ps.12.3.(1)/(2)

Kondisi pembebanan kosentris merupakan keadaan

khusus, pada kenyataannya beban tanpa eksentrisitas

tidak pernah ditemui.

Kuat tekan rencana maksimun,Pn(max) adalah:


25/41

Kolom Kondisi Regangan Setimbang

xP

n= P

b

As

As

N.A Plastic centroid

d e = eb

e

b

s


26/41

Kolom Kondisi hancur Tekan

xP

n

As

As

N.A Plastic centroid

d ee

b

s ycu= 0.003

d

d

T = As fs Cc Cs

a =1c

Pn

V = 0Pn = Cc + Cs - T

disini:Cc = 0.85 fc a b = 0.85 fc1 c bCs = As fyT = As fs

M = 0Pn e = Cc(d-a/2-d ) + Cs(d-d-d ) + Td

Mn

PnCompressioncontrol

Balanced

Tensioncontrol

Syarat: e < eb


27/41

Kolom Kondisi hancur Tarik

xPn

As

As

N.APlastic centroid

d ee

b

s >y c

s cu= 0.003

d

d

T = As fY Cc Cs

a

Pn

V = 0Pn = Cc + Cs - T

disini:Cc = 0.85 fc a b = 0.85 fc1 c bCs = As fs

T = As fy

M = 0Pn e = Cc(d-a/2-d ) + Cs(d-d-d ) + Td

Mn

PnCompressioncontrol

Balanced

Tensioncontrol

Syarat: e > eb


28/41

Diagram Interaksi Kolom

Mn, Bending moment

PnAxial

compression

Pn (max) Region IICompression controls

Balanced strain condition

Region III

Tension controls

P0

MbM0

Pb

Region IMaximum axial compression permitted by SNIPn (max) = 0.80 P0 (tied)

Pn (max) = 0.85 P0 (spirally reinforced)


29/41

Batasan Luas Tulangan Kolom

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa rangkak dan susut yang

terjadi pada kolom cenderung mentransfer beban aksial yang

mula-mula bekerja pada beton kepada tulangan baja.

Agar tulangan baja tidak leleh terlalu dini akibat beban kerja makaperlu disyaratkan tulangan minimum.

Adanya tulangan minimum pada kolom sekaligus mengurangi

rangkak dan susut serta menjamin kolom mampu menahan beban

lentur yang tak terduga.

Persentase luas tulangan memanjang kolom harus :

1% < < 8%disini :

= As / AgAs = Luas total penulanganmemanjang

Ag = Luas bruto penampang

kolom


30/41

Detail Penulangan Kolom

4 Bar

6 Bar

8 Bar

12 Bar

Alternate position ofhooksin successive sets of ties(for all bararrangements)

Ac =

Dc2

4

Ag = h2

4

db

Dch

s

as = area ofspiral

s min = 0.45 - 1AgAc

fc

fy

s = as ( Dc - db )( Dc2 / 4) s


31/41

ANALISIS DANDESAIN KOLOM

LANGSING


32/41

Efek Tekuk Pada Kolom

Kolom Langsing Jika :

k lnr

k ln

r

34 - 12

22

M1bM2b dengan pengaku(braced)

tanpa pengaku

sway/unbraced)

disini:

k = faktor panjang efektif (faktor tekuk)

ln = panjang bersih kolomM1b, M2b = momen batas (Mu) pada ujung

kolom yang tidak menyebabkan

goyangan ke samping.

M1b < M

2b

SNI ps.

12.12.(2)

dan

12.13.(2)


33/41

c2

c1

M2

M1

Lengkung

tunggal

c1

c2

M1

M2

Lengkung

ganda

Efek Tekuk Pada Kolom (lanjutan)

Tipikal Efek Tekuk Kolom Langsing


34/41

Panjang Efektif le = k . ln

Panjang Bersih Kolom, Ln

ln



35/41


P

P

k Lu = Lu

P

P

k Lu = LuLu

P

P

Lu

k Lu = 0.7 Lu

Lu

P

P

k Lu < Lu

(a)End rotationunrestrained

(b)End rotation

fully restrained

(c)One end restrained,other unrestrained

(d)Partially restrained

at each end

Panjang efektif untuk masing-masing tumpuan:


36/41


Pk Lu = Lu

P

Lu Lu

P

P

k Lu = 2 Lu

(a)End rotation

fully restrained (b)One end rotation fully restrained,

other unrestrained

(c)One end rotation partially

restrained,other end unrestrained

Lu

P

P

k Lu > 2 Lu

Partialrestraint

Panjang efektif untuk masing-masing tumpuan:


37/41


Lu

P P

0.7 Lu < k Lu < Lu

k Lu

2 Lu

P P

k Lu > 2 Lu

Lu 0.5 Lu < k Lu < 0.7 Lu

P P

Lu

P P

Lu < k Lu < 2 Lu

(a) Braced frame, hinge base (b) Unbraced frame, hinge base

(c) Braced frame, fixed base (d) Unbraced frame, fixed base

Panjang efektif kolom portal:


38/41

Efek Tekuk Pada Kolom (lanjutan)Faktor Jepitan Ujung Kolom Portal,

= EI / ln kolom EI / ln balok

Faktor kekakuan kolom

Faktor kekakuan balok

k1

b1 b2

k1

k2

A

B

A

B

A

B

b1 b2

k2

A

B

A

B = 1.0

Faktor panjang efektif (faktor tekuk),k,

adalah fungsi dari kekakuan relatif Adan B, untuk masing-masing ujungdari kolom yang di tinjau. Dengan

diketahui pada kedua ujung kolom,maka k dapat diperoleh melalui

nomogram.


39/41


50.0

10.0

5.04.03.0

2.0

1.0

0.80.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

50.0

10.0

5.04.03.0

2.0

1.0

0.80.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

100.050.0

30.020.0

10.0

8.07.06.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0

100.050.0

30.020.0

10.0

8.07.06.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0

20.010.0

3.0

4.0

5.0

2.0

1.5

1.0

A Bk A Bk

(a) Komponen struktur tak bergoyang (b) Komponen struktur bergoyang

Nomogram faktor tekuk kolom portal, k:


40/41

Pembesaran Momen Rangka Portal Tak Bergoyang

PUM1b

PU

M2b

Mc = bM2bb =faktor pembesaran momen = 1.0

Cm = 1.0 (momen+ beban transversal)`

= 0.6 + 0.4 0.4 (hanya ada momen tumpuan, dg M1b/M2bbernilai positif bila kolom melentur dengankelengkungan tunggal

Pc =

EI =

Ec = Modulus elastisitas beton, MPaEs = Modulus elastisitas baja, MPa

Ig = momen inersia penampang bruto, dg mengabaikan tulangan, mm4Is = momen inersia tulangan, mm4

d = rasio beban mati aksial terfaktor maksimum terhadap beban aksialterfaktor maksimum

M2b > M1b

SNI ps.. 12.12.(3)

SNI ps. 12.12.(3)

SNI ps.. 12.12.(3)

Cm

1 -PU

0,75 Pc

M1bM2b

2 EI(k Lu)20.2 Ec Ig + Es Is

1 + d

Disini:


41/41

Pembesaran Momen Rangka Portal Bergoyang

s = faktor pembesar momen portal bergoyang, untk menggambarkanpeyimpangan lateral akibat beban lateral dan gravitasi

= 1.0

M1b =nilai momen ujung yang lebih kecil pada kolom akibat beban lateral yang

menimbulkan goyangan kesamping

M1ns =nilai momen ujung yang lebih kecil pada kolom akibat beban vertikalyang

tidak menimbulkan goyangan kesampingM2b = nilai momen ujung yang lebih besar pada kolom akibat beban lateral

yang menimbulkan goyangan kesamping

M2ns = nilai momen ujung yang lebih besar pada kolom akibat beban vertikal

yang tidak menimbulkan goyangan kesamping

PUM1b

PU

M2b

M1 = M1ns + S M1b

1

1 - PU0,75 Pc

M2b > M1b

M2 = M2ns + S M2b SNI ps. 12.13.(3)

Tutorial Beton_2 Kolom

Documents

Transcript of Tutorial Beton_2 Kolom