Bahan Kuliah Ke-I
Pengenalan Kolom
Struktur Beton II Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Malikussaleh September 2008
Materi Kuliah • Definisi • Pembuatan Kolom
Apa yang dimaksud dengan Kolom ?
KOLOM
KOLOM BETON BERTULANG
I. Teori Kolom Pendahuluan
KOLOM : Elemen struktur vertikal Menyalurkan beban tekan aksial dengan atau tanpa momen Menyalurkan beban dari lantai dan atap ke pondasi.
Apa yang dimaksud dengan Elemen Struktur ?
I. Teori Kolom Pendahuluan Elemen Struktur : Adalah elemen pembentuk struktur utama sebuah bangunan Elemen struktur harus ada pada sebuah bangunan (tidak boleh tidak ada)
Apa yang dimaksud dengan Beban tekan Aksial ?
I. Teori Kolom Pendahuluan Beban Tekan Aksial (Sentris) : Beban yang bekerja pada sumbu titik berat elemen (sejajar dengan serat/sumbu elemen) P P : Gaya yang bekerja A : Luas penampang
σ=
P A
σ : Tegangan yang timbul
I. Teori Kolom Pendahuluan Namun demikian, dalam kenyataan di lapangan ditemukan bahwa gaya-gaya yang bekerja itu tidak selalu berada pada sumbu titik berat, melainkan dengan jarak tertentu dari titik berat e
P
e : eksentrisitas, jarak dari Gaya bekerja ke titik berat penampang
I. Teori Kolom Pendahuluan e
P e
P
Lenturan
I. Teori Kolom Pendahuluan Lenturan
Momen Lentur
KESIMPULAN : Beban Tekan Aksial
KOLOM
Beban Tekan Aksial + Momen Lentur
I. Teori Kolom Pendahuluan
Kolom merupakan elemen tekan yang menumpu balok yang memikul gaya-gaya pada lantai.
BENTUK – BENTUK KOLOM
Apa saja bentuk-bentuk kolom itu ?
Bentuk-Bentuk Kolom
KOLOM Jenis-Jenis Kolom menurut Wang dan Fergusson (1986) adalah : 1. Kolom ikat (tied column) 2. Kolom spiral (spiral column) 3. Kolom komposit (composite column)
Bentuk-Bentuk Kolom 1. Kolom ikat (tied column) Kolom ikat (tied column) biasanya berbentuk segi empat, di mana tulangan utama memanjang (longitudinal) kedudukannya dipegang oleh pengikat lateral (begel) terpisah yang umumnya ditempatkan pada jarak 150 – 400 mm
Kolom dengan Sengkang 95% kolom bangunan adalah KolomSengkang (Kolom Segi Empat) Spasi sengkang gempa)
≅
h (kecuali untuk
Sengkang menyokong tulangan utama (mengurangi tekuk) Memperkuat kekuatan lateral
Bentuk-Bentuk Kolom 2. Kolom Spiral (Spiral Column) Kolom spiral (spiral column) biasanya berbentuk lingkaran, di mana tulangan utama memanjang (longitudinal) disusun membentuk lingkaran dan dipegang oleh spiral yang ditempatkan secara menerus dengan pitch sebesar 50 – 70 mm
Bentuk-Bentuk Kolom 3. Kolom Komposit (Composite Column) Kolom komposit (composite column), merupakan gabungan antara beton dan profil baja struktur, pipa, atau tube, tanpa atau dengan tulangan memanjang tambahan yang diikat dengan beugel (spiral atau ikat)
Spiral
Pengikat
Pitch 50 – 70 mm 150 – 400 mm
(a). Kolom bersengkang
(b). Kolom spiral
Spiral dan tulangan tambahan Baja Profil
(c). Kolom Komposit dengan tulangan tambah + tulangan ikat spiral
Diisi / dicor beton
Pipa baja / besi (d). Kolom Komposit (baja menyelubungi inti beton)
PEMBAGIAN KOLOM Pembagian oleh Nawy (1990) lebih lengkap, yaitu jenis kolom dibagi atas dasar bentuk dan susunan tulangan, posisi beban pada penampangnya, dan atas panjang kolom dalam hubungannya dengan dimensi lateralnya
PEMBAGIAN KOLOM (MENURUT NAWY, 1990) a. Berdasarkan bentuk dan susunan tulangan • • •
Kolom ikat (tied column) Kolom spiral (spiral column) Kolom komposit (composite column)
PEMBAGIAN KOLOM (MENURUT NAWY, 1990) b. Berdasarkan posisi beban pada penampangnya •
Kolom yg mengalami beban sentris
•
Kolom yg mengalami beban eksentris
Menurut Posisi Beban Pada Penampang 1. Kolom dengan beban sentris Kolom yg mengalami beban sentris, di mana beban aksial (P) bekerja tepat pada as/sumbu kolom, yang artinya kolom tidak mengalami momen lentur. Dalam kenyataan kolom sentris tidak mungkin terjadi. P
Y
X
(a). Kolom dengan beban sentris
Menurut Posisi Beban Pada Penampang 2. Kolom dengan beban Eksentris Kolom yang mengalami beban eksentris, di mana kolom mengalami beban aksial (P) dan momen lentur (M). Momen ini dapat dikonversikan menjadi satu beban P yang bekerja dengan suatu eksentrisitas (dapat ex, ey, exy) tertentu terhadap as/sumbu kolom. Momen lentur ini dapat bersumbu tunggal (uniaksial) di mana hanya ada ex atau ey, dan dapat dianggap bersumbu rangkap (biaksial) di mana ada exy (ada ex dan ey bersama-sama.
Menurut Posisi Beban Pada Penampang 2. Kolom dengan beban Eksentris e
e
P
P Y
e
Y
X
(b). Kolom dengan beban Eksentris
PEMBAGIAN KOLOM (MENURUT NAWY, 1990) c. Berdasarkan atas panjang kolom dalam hubungannya dengan dimensi lateralnya (Kelangsingan) •
Kolom Pendek
•
Kolom Panjang (Langsing)
Menurut Kelangsingan 1. Kolom Pendek Kolom pendek, di mana dalam batas keruntuhan mekanismenya ditentukan oleh kekuatan bahannya (baja atau betonnya)
Menurut Kelangsingan 1. Kolom Panjang (Langsing) Kolom panjang, dimana dalam batas keruntuhan mekanismenya ditentukan oleh kekuatan bahannya (baja atau betonnya) dan mungkin juga oleh adanya momen tambahan akibat faktor tekuk
Teori Kolom Pemisahan Kolom Pendek dan Panjang Pemisahan kolom pendek dan langsing didasarkan pada nilai rasio kelangsingan kolom.
kl ≤ 22 r
Definisi kolom pendek yang tidak tahan goyangan ke samping
kl > 22 r
Definisi kolom panjang/langsing yang tidak ditahan goyangan ke samping
u
u
Di mana : lu : tinggi bagian kolom yang tidak ditumpu secara lateral k : faktor yang bergantung pada restraint pada ujung-ujung kolom
Teori Kolom Pemisahan Kolom Pendek dan Panjang Kolom yang ditahan terhadap goyangan ke samping
klu M1 < 34 − 12 r M2
klu M1 > 34 − 12 r M2
Definisi kolom pendek
Definisi kolom panjang/langsing
Teori Kolom Nilai k
Bebas
L
L
L
L
Jepit
Sendi
Sendi
Jepit
Jepit
Sendi
Jepit
k=2
k = 0.7
k=1
k = 0.5
Teori Kolom Contoh Soal Sebuah kolom seperti tergambar. Sendi a
a
3D25
2m
h = 35 cm
3D25
b = 25 cm Sendi
Selidikilah jenis kolom tersebut ? (Kolom pendek atau kolom langsing).
Teori Kolom Diketahui : lu = 2 m k = 1 (Sendi-Sendi) b = 25 cm h = 35 cm Ditanya : Kolom pendek atau Kolom Panjang ……..????
Teori Kolom Penyelesaian : Rumus yang dipakai :
kl r
u
r = Jari-jari Inersia
Teori Kolom Penyelesaian :
r=
I A
……………… Mek. Rek II
Untuk penampang segi empat : Momen Inersia (I) = 1/12 × b × h3
……………… Mek. Rek II
Luas Penampang (A) = b × h
Maka :
1 ×b×h 12 = b×h 3
r=
1 h = 12 2
1 × h ≅ 0.3h 12
Teori Kolom Penyelesaian :
r ≅ 0.3h = 0.3 × 35 = 10.5 cm
kl r
u
………………Rumus kelangsingan kolom
kl 1× 200 = = 19.05 r 10.5 u
Sehingga, 19.05 ≤ 22 ……………….. Kolom Pendek (Short Column)
Teori Kolom Contoh Soal 2 Sebuah kolom dengan tumpuan sendi-sendi seperti tergambar. 7.5 cm
P2
h = 30 cm
6m
b = 30 cm P1 5 cm
P1 = P2 = 104 ton
Selidikilah jenis kolom tersebut ? (Kolom pendek atau kolom langsing).
Teori Kolom Diketahui : lu = 6 m k = 1 (Sendi-Sendi) b = 30 cm h = 30 cm P1 = P2 = 104 ton Ditanya : Kolom pendek atau Kolom Panjang ……..????
Teori Kolom Penyelesaian :
r ≅ 0.3h = 0.3 × 30 = 9 cm
kl r
u
klu 1 × 600 = = 66.67 r 9
Teori Kolom Penyelesaian : M1 = 104 × 0.05 = 5.2 ton-m
M=P×e
M2 = 104 × 0.075 = 7.8 ton-m
P2
7.5 cm
M1 34 − 12 M2
5.2 34 − 12 × = 26 7.8 klu M1 > 34 − 12 r M2
P1
66.67 > 26 …………………………Kolom Langsing
5 cm
BAGAIMANA PEMBUATAN KOLOM ???
PEKERJAAN KOLOM 1. Penentuan lokasi as kolom Pekerjaan ini harus dilakukan dengan cermat dan hati-hati untuk menghindari pergeseran lokasi as yang berlebihan. Untuk bangunan bertingkat tinggi harus diusahakan pergeseran as kolom (error) seminimal mungkin. Hal tersebut mengingat semakin tinggi bangunan, maka akan terjadi cumulative error yang semakin besar dan gedung yang dibangun akan terlihat miring. Penentuan lokasi as kolom dilakukan dengan menggunakan alat theodolit atau waterpass (Gambar 2.1). Titik as yang sudah ditentukan kemudian diberi tanda atau dengan memberikan tali bantuan yang diikatkan pada suatu pasak dari kayu.
Gambar 2.1 Penentuan titik As Kolom
2. Pemasangan tulangan kolom Untuk lantai pertama, tulangan kolom paling dasar dimasukkan atau diangkurkan kedalam tulangan fondasi. Tulangan utama kolom satu persatu dimasukkan ke dalam tulangan fondasi yang pada ujung bagian bawah dibengkokkan kearah luar untuk dudukan tulangan supaya dapat berdiri. Setelah semua tulangan pokok terpasang, dipasanglah tulangan sengkang untuk menjaga agar tulangan pokok kolom tidak berubah lokasi. Tulangan sengkang ini dimasukkan dari atas atau samping mengelilingi tulangan pokok kolom sesuai dengan gambar rencana. Pemasangan tulangan kolom dilakukan dengan bantuan scaffolding untuk menegakkan posisi atau sebagai penyangga tulangan kolom. Pemasangan tulangan kolom pada lantai dasar atau yang berhubungan dengan fondasi dilakukan bersamaan dengan pemasangan tulangan pondasi atau pelat / pur fondasi dan tulangan balok sloof (Gambar 2.2.a dan 2.2.c)
Tulangan Utama Balok sloof
Tulangan sengkang Kolom
Tulangan Utama Kolom
Tulangan sengkang Sloof
Tanah Asli Tulangan Pondasi
Tahu Beton
Gambar 2.2.a Pemasangan tulangan kolom pada tulangan fondasi
Beton Tahu, fungsinya untuk menyangga tulangan pada saat pekerjaan perakitan (gambar 2.2.b)
Gambar 2.2.b Pembuatan tahu beton
Gambar 2.2.c Pemasangan tulangan sengkang pada tulangan utama kolom
3. Penyambungan tulangan kolom antar lantai bangunan Tulangan kolom lantai 1 yang terputus, disambung dengan tulangan pokok baru yang diikat dengan kawat bendrat (tulangan kolom lantai 2). Penyambungan tulangan ini dilakukan satu persatu dengan bantuan scaffolding hingga seluruh tulangan terpasang termasuk sengkangnya (Gambar 2.3).
Gambar 2.3 Penyambungan tulangan kolom lantai 1 dan lantai 2
4. Pembuatan Sepatu kolom Sepatu kolom adalah sebuah blok beton yang dibuat dari adukan beton pada bagian ujung bawah tulangan kolom yang berhubungan dengan pondasi yang sudah dicor. Sepatu kolom ini dibuat dengan ukuran sesuai dengan ukuran kolom, dengan tinggi ± 5 cm, yang berfungsi sebagai pengaku posisi tulangan kolom agar tidak berubah posisi pada saat proses pengecoran dan juga berfungsi sebagai penahan bekisting bagian bawah agar posisi bekisting tidak berubah dan ukuran kolom menjadi benar (Gambar 2.4)
Tulangan kolom Sepatu kolom
Gambar 2.4 Pembuatan sepatu kolom
Plat pondasi
5. Pemasangan bekisting kolom Bekisting kolom dipasang setelah semua tulangan kolom selesai dikerjakan dan sepatu kolom sudah selesai dibuat dan mengeras. Bekisting dibuat dari multipleks, dengan pengaku atau penyangga menggunakan balok girder. Bekisting dipasang satu persatu pada setiap sisinya secara berurutan dengan menggunakan tali. Setelah semua bekisting tersusun pada setiap sisinya kemudian dipasang pengekang. Untuk menjaga kestabilan kedudukan bekisting, dipasang penyangga samping (skur) pada keempat sisinya atau dua sisi yang saling tegak lurus. Posisi ketegakan kolom diatur dengan memutar skur pada tiap sisi bekisting yang disangga sampai posisi bekisting tegak lurus (gambar 2.5). Pengukuran ketegakan kolom mengguankan alat bantu tali dan unting-unting serta meteran (gambar 2.6).
Balok girder Bekisting multipleks Beugel bekisting kolom
Pengatur ketegaran bekisting kolom (skur)
Gambar 2.5 Spesifikasi bekisting kolom
Gambar 2.6 Pemasangan bekisting kolom
6. Pengecoran kolom Pengecoran kolom dapat dilakukan dengan menggunakan adukan beton ready mix yang diangkut oleh concrete mixer truck (gambar 2.7) atau adukan beton dengan concrete mixer diesel (gambar 2.8)dsb. Pengecoran dapat dilakukan dengan cara manual dan menggunakan concrete pump (gambar 2.9). Diusahakan agar adukan beton tidak jatuh terlalu tinggi ± 1,5 meter. Sambil dituang, adukan beton dipadatkan dengan alat getar (gambar 2.10 dan 2.11). Catatan : Agar lebih berhati-hati, pengecoran menggunakan concrete pump sering menyebabkan pemisahan agregat dan mortarnya, hal ini disebabkan tekanan yang dikeluarkan oleh concrete pump terlalu besar.
Gambar 2.7 Concrete mixer truck
Gambar 2.8 Concrete mixer diesel
Gambar 2.9 Concrete pump truck
Gambar 2.11 Alat penggetar beton
Gambar 2.10 Pengecoran Kolom secara manual (menggunakan ember)
7. Pembongkaran bekisting kolom Bekisting harus dibongkar dengan cara sedemikian rupa sehingga menjamin keselamatan penuh atas struktur. Pembongkaran bekisting dilakukan dengan bantuan linggis. Beton yang akan dipengaruhi oleh pembongkaran cetakan harus memiliki kekuatan cukup sehingga tidak akan rusak pada saat pembongkaran. Pada beberapa proyek, pembongkaran dilakukan kurang lebih satu hari setelah pelaksanaan pengecoran dengan pertimbangan bahwa beton sudah cukup keras dan mampu menahan berat sendirinya..
8. Perawatan beton Perawatan dilakukan dengan cara menyirami permukaan beton dengan air sesering mungkin untuk menjaga kelembaban beton. Beton (selain beton kuat awal tinggi) harus dirawat pada suhu di atas 10oC dan dalam kondisi lembab sekurangkurangnya selama 7 hari setelah pengecoran. Beton kuat awal tinggi harus dirawat di atas 10oC dalam kondisi lembab sekurang-kurangnya 3 hari pertama.
Bahan Kuliah - KOLOM
Analisis dan Desain Kolom Pendek
Jurusan Teknik Sipil Universitas Malikussaleh 2009
Kolom Pendek Definisi Kolom pendek, di mana dalam batas keruntuhan mekanismenya ditentukan oleh kekuatan bahannya (baja atau betonnya)
kl ≤ 22 r u
Definisi kolom pendek yang tidak diberi bresing
I. Teori Kolom Materi Kuliah Sama halnya dengan balok, kekuatan kolom dievaluasi dengan memperhatikan prinsip-prinsip berikut : 1. Distribusi regangan di sepanjang tebal kolom bersifat linear. 2. Tidak terjadi slip antara kolom dan tulangan 3. Regangan tekan maksimum beton pada kondisi ultimit = 0.003 4. Kekuatan tarik beton diabaikan
I. Teori Kolom Materi Kuliah Keruntuhan kolom disebabkan oleh : 1. Kelelehan tulangan pada zona tarik 2. Kerusakan beton pada zona tekan
Terjadi pada kolom pendek
3. Tekuk -------------------- pada kolom langsing
I. Kolom Pendek Kekuatan kolom pendek yang dibebani sentrik Kekuatan kolom pendek yang dibebani secara sentris (konsentris) terdiri atas sumbangan beton dan baja yaitu :
A2
A1
h
b
I. Kolom Pendek Kekuatan kolom pendek yang dibebani sentrik Sumbangan beton : Cc = 0.85 fc’ (Ag - Ast)
………………….. (1)
Sumbangan Baja : Cs = Ast . fy
………………….. (2)
(1) + (2), adalah P0 = 0.85 fc’ (Ag - Ast) + Ast . fy
I. Kolom Pendek Kekuatan kolom pendek yang dibebani sentrik A2
A1
b
Ast = A1 + A2 Ag = b.h
h
PO
PO terletak satu sumbu dengan resultan dari Cc, Cs1 dan Cs2. Plastic centroid
Cs2 = A2.fy Cs1 = A1.fy Cc = 0.85 fc’ (Ag - Ast)
I. Kolom Pendek Kekuatan kolom pendek yang dibebani sentrik Σ V = 0 → P0 = Cc + Cs1 + Cs2
P0 = 0.85 fc’ (Ag - Ast) + Ast . fy atau P0 = Ag { 0.85 fc’ (1 - ρg) + ρg . fy } Di mana :
ρg =
Ast Ag
I. Kolom Pendek Kekuatan kolom pendek yang dibebani sentrik Kekuatan Nominal penampang Kolom tulangan Spiral φPn(max) = 0.85 φ (0.85 fc’ (Ag - Ast) + fy Ast)
Kolom tulangan pengikat/sengkang φPn(max) = 0.80 φ (0.85 fc’ (Ag - Ast) + fy Ast) φ = 0.8 untuk aksial tarik, aksial tarik + lentur φ = 0.65 untuk aksial tekan, aksial tekan + lentur
I. Kolom Pendek Contoh Soal Kolom pendek berikut dibebani gaya aksial seperti tergambar Hitung kekuatan aksial nominal Pn(max) dari penampang kolom tersebut?
A1 = A2 = 3 D 28 A1
A2
b = 305 mm
As = 1846 mm2 f’c = 27.6 MPa
h = 508 mm
fy = 400 MPa
I. Kolom Pendek Penyelesaian Diketahui : b = 305 mm h = 508 mm A1 = A2 = 3 D 28 = 1846 mm2 f’c = 27.6 MPa fy = 400 MPa
Penyelesaian : Ag = b.h = 305 × 508 = 154940 mm2 Ast = A1 + A2 = 1846 + 1846 = 3692 mm2
I. Kolom Pendek Penyelesaian Kolom tulangan pengikat/sengkang Pn(max) = 0.80 × (0.85 fc’ (Ag - Ast) + fy Ast) Pn(max) = 0.80 × (0.85 × 27.6 × (154940 - 3692) + 400 × 3692 Pn(max) = 4020 kN
I. Kolom Pendek Contoh Soal 2 Kolom pendek berikut dibebani gaya aksial seperti tergambar
A1
A2
h = 500 mm
b = 300 mm
A1 = A2 = 3 D 22 f’c = 25 MPa fy = 400 MPa
Hitung kekuatan aksial nominal Pn(max) dari penampang kolom tersebut?
I. Kolom Pendek Penyelesaian Diketahui : b = 300 mm h = 500 mm A1 = A2 = 3 D 22 f’c = 25 MPa fy = 400 MPa
Penyelesaian :
A = A = 1 πd = 3 × 1 × π × 22 = 1140 mm 4 4 2
1
2
2
Ast = A1 + A2 = 1140 + 1140 = 2280 mm2 Ag = b.h = 300 × 500 = 150000 mm2
2
I. Kolom Pendek Penyelesaian Kolom tulangan pengikat/sengkang Pn(max) = 0.80 × (0.85 fc’ (Ag - Ast) + fy Ast) Pn(max) = 0.80 × (0.85 × 25 × (150000 - 2280) + 400 × 2280) Pn(max) = 3240840 N = 3240 kN
TUGAS PR # 1 Sebuah kolom pendek dibebani gaya aksial seperti tergambar
A1
A2
h = 600 mm
b = 400 mm
A1 = A2 = 4 D 20 f’c = 30 MPa fy = 240 MPa
Hitung kekuatan aksial nominal Pn(max) dari penampang kolom tersebut?
I. Kolom Pendek Kolom yang dibebani secara eksentris Prinsip blok tegangan persegi ekivalen yang berlaku pada analisis balok dapat diterapkan pada analisis kolom terhadap beban eksentrik.
