ANALISIS STRUKTUR KOLOM PADA PORTAL GEDUNG BERTINGKAT DENGAN METODE KEKUATAN BATAS

Achmad Djaelani

ABSTRAK

Kolom adalah salah satu komponen batang vertikal yang mengalami tekanan dan

lenturan akibat beban yang ada di atasnya. Kolom akan memindahkan beban dari lantai di atasnya ke lantai di bawahnya dan selanjutnya beban kolom akan dipindahkan ke struktur pondasi yang ada di bawah tanah. Kolom secara struktural merupakan elemen yang lebih penting dari pada balok.

Prinsip-prinsip tegangan dan regangan yang digunakan dalam analisis balok juga digunakan pada kolom. Karena pada kolom beban aksial tekan yang lebih dominan maka perilaku kegagalan tekan akan muncul bila perbandingan beban aksial terhadap momen besar.

Dengan memperhitungkan kombinasi beban gravitasi dan beban gempa, serta struktur di analisis dengan metode kapasitas desain, sedang perhitungan statika digunakan bantuan program STAAD PRO, maka didapat hasil analisis kolom pada studi perencanaan struktur portal gedung bertingkat yang berfungsi sebagai gedung perkantoran, dengan menggunakan strukiur rangka terbuka dan daktilitas penuh, adalah sebagai berikut:

Momen maksimum kolom terbesar terjadi path kombinasi pembebanan: 1,05 beban mati + 1,05 beban hidup + 1,05 beban gempa, yang terletak pada elemen 5.

Kolom merupakan kolom langsing, dimana ���

� = 25,71 > 22

Tulangan pokok: Tulangan tarik = 7 D 22 ( As 26,61 cm2) Tulangan tekan = 7 D 22 ( As 26,61 cm2)

Kata Kunci : Analisis Struktur Kolom, Beban Aksial, Tegangan, Regangan

1. PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Struktur merupakan salah satu

bagian dari proses perencanaan

bangunan. Proses desain struktur dapat

dibedakan menjadi dua bagian. Pertama

desain umum yang merupakan proses

pemilihan alternatif tipe struktur yaitu

tata letak struktur, geomatri atau bentuk

bangunan, jarak antar kolom, tinggi lantai

dan material bangunan. Tahap kedua

desain terinci yang antara lain meninjau

penentuan besar penampang lintang

balok, kolom dan elemen struktur

lainnya.

Untuk perencanaan gedung

bertingkat selain struktur harus berfungsi

dengan baik pada kondisi beban yang

bekerja, struktur yang direncanakan harus

mempunyai nilai ekonomis. Pada

dasarnya tujuan itu meliputi daya layan,

kekuatan yang cukup, fungi, estetika dan

ekonomi. Oleh sebab itu dibutuhkan satu

perencanaan dan perancangan yang

mantap.

Sedangkan di Indonesia peraturan

yang digunakan sebagai Pedoman

Standar Perencanaan dan Pelaksanaan

Bangunan Beton Bertulang telah berubah

berapa kali, mulai dari PBI 1935

(Peraturan Produk Pemerintah Penjajah

Belanda Di Indonesia), PBI 1955

merupakan terjemahan dari GBVI

(Gewapend Beton Voorschriften In

Indonesia) tentang perencanaan

menggunakan metode elastic dan cara n,

kemudian disusul PBI 1971 NI-2 yang

dirasakan telah ketinggalan zaman dan

perlu penyesuaian mengingat

perkembangan teknologi yang begitu

cepat dan tuntutan pembangunan itu

sendiri. Mengingat hat tersebut maka

kebutuhan akan peraturan sebagai

pedoman yang lebih sempurna dalam

dunia konstruksi, khususnya konstruksi

beton di Indonesia saat ini merupakan hal

yang wajar.

Dalam rangka penyempurnaan

peraturan yang ada, pemerintah dalam hal

ini Departemen Pekerjaan Umum telah

menerbitkan Draft Konsensus Beton

1989 dan kemudian disempumakan

dengan diterbitkannya Tata Cara

Perhitungan Struktur Beton untuk

Gedung (TCPSB) 1991. TCPSB 1991

pula dasarnya merupakan format ACI

318-83 berikut penjelasannya dengan

beberapa pertimbangan lain yang

disesuaikan dengan kondisi Indonesia.

Salah satu butir penyempurnaan

yang terdapat dalam TCPSB 1991 adalah

mengenai Ketentuan Khusus Untuk

Perancangan Gempa yang merupakan

penyempurnaan dari PBI 1971, serta

perhitungan untuk perencanaan yang

lebih diutamakan pada kekuatan batas.

1.2. RUMUSAN MASALAH

Dari uraian diatas, maka dapat

dirumuskan hal-hal sebagai berikut, yaitu

: “Bagaimana cara menganalisis struktur

kolom pada suatu portal gedung

bertingkat dengan metode kekuatan

batas?”

1.3. TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dari penelitian ini adalah

untuk mengetahui masalah yang dihadapi

dalam rangka melakukan analisis

perencanaan suatu konstruksi bangunan

bertingkat, sehingga penulis dapat

merencanakan dan menghitung suatu

konstruksi, mulai dari perhitungan

pendimensian, pembebanan, perhitungan

statika, perhitungan penulangan dan

gambar penulangan.

2. KAJIAN PUSTAKA

2.1. KONSEP DASAR PERENCANAAN

Kolom adalah salah satu

komponen batang vertikal yang

mengalami tekanan dan lenturan akibat

beban yang ada di atasnya. Kolom akan

memindahkan beban dari lantai di

atasnya ke lantai di bawahnya dan

selanjutnva beban kolom akan

dipindahkan ke struktur pondasi yang ada

di bawah tanah, kolom secara struktural

merupakan elemen yang lebih penting

dari pada balok, maka nilai faktor reduksi

kekuatan (Φ) lebih kecil dibandingkan

dengan Φ untuk lentur, geser dan torsi.

Prinsip-prinsip tegangan dan

regangan yang digunakan dalam analisis

balok juga digunakan pada kolom.

Karena pada kolom beban aksial tekan

yang lebih dominan maka perilaku

kegagalan tekan akan muncul bila

perbandingan beban aksial terhadap

momen besar.

Seperti pada balok, kekuatan

kolom dihitung dengan menggunakan

prinsip-prinsip dasar sebagai berikut:

a) Distribusi regangan adalah linier

sepanjang penampang kolom.

b) Regangan pada baja dan beton

pada tempat sambungannya

adalah sama (tidak akan timbul

kemungkinan selip antara beton

dan baja)

c) Regangan maksimum beton yang

diijinkan 0,003 in/in (mm/mm)

d) Kekuatan tarik beton diabaikan

dalam analisis.

2.2. TIPE-TIPE KOLOM

Kolom dapat digolongkan

menurut bentuk dasar dan susunan

tulangan kolom, posisi beban pada

penampang, dan panjang kolom

dibandingkan dengan ukuran

penampangnya.

Menurut bentuk dan susunan

penulangannya, kolom dapat dibagi

menjadi 3 tipe :

1. Kolom persegi atau bulat dengan

tulangan memanjang serta

sengkang ikat.

2. Kolom bulat dengan tulangan

memanjang serta tulangan

sengkang spiral.

3. Kolom komposit, dimana struktur

profil baja di cor dalam beton.

2.3. KEGAGALAN KOLOM

Kegagalan kolom dapat terjadi

karena:

1) Kegagalan material oleh pelelehan

awal baja tulangan pada daerah

tarik.

2) Pecahnya beton pada daerah tekan

beton.

3) Hilangnya stabilitas lateral dan

struktur

Jika kegagalan kolom akibat

hancurnya material, maka kolom tersebut

dikatakan sebagai kolom pendek. Jika

panjang kolom bertambah sehingga

kegagalan kolom akibat terjadinya tekuk,

maka dikatakan sebagai kolom panjang.

Peralihan dari kolom pendek ke kolom

panjang biasanya diidentifikasi dengan

menggunakan perbandingan antara

panjang efektif K. Lu dengan jari-jari

girasi r.Dimana:

K = Faktor yang tergantung dari

ujung-ujung kolom tersebut yang

dinyatakan dengan braced atau unbraced.

Lu = Panjang atau tinggi kolom

yang tidak terkekang.

2.4. PENGARUH PANJANG PADA KOLOM

Pemakaian metode kekuatan di

dalam perencanaan, bersamaan dengan

penggunaan tulangan dan beton yang

bermutu lebih tinggi telah mengarahkan

kepada peningkatan penggunaan unsur-

unsur yang lebih langsing yang

cenderung untuk menekuk. Kolom yang

langsing cenderung untuk menekuk

disebut sebagai kolom panjang. Peralihan

dan kolom pendek ke kolom panjang

biasanya di identifikasi dengan

menggunakan perbandingan antara

panjang efektif K.Lu dan jari-jari girasi r.

3. METODOLOGI

3.1. PERENCANAAN DATA PERENCANAAN

Sesuai tujuan utama yaitu dapat

menganalisis dan mendesain kolom

portal beton yang memenuhi syarat

keamanan pada struktur serta dapat

mengaplikasikan peraturan-peraturan

yang terkandung dalam TCPSB- 1991

pada perencanaan sebenarnya, maka

sebagai data perencanaan dimodelkan

bentuk struktur portal 3 lantai yang

berfungsi sebagai gedung perkantoran,

dengan tipe struktur beton bertu1ang,

mutu beton 175 kg/cm2 dan mutu baja

3200 kg/cm2.

3.2. LINGKUP PERENCANAAN

a) Bentuk denah plat dan portal

dimodelkan.

b) Dimensi plat dan balok ditentukan.

c) Beban yang diperhitungan adalah

beban mati, beban hidup dan

gempa.

d) Analisa statika menggunakan

program STAAD PRO.

e) Struktur dianalisis menggunakan

metode kapasitas desain.

f) Perhitungan penulangan

dicontohkan pada kolom yang

mempunyai momen terbesar.

3.3. DIAGRAM ALIR PENULISAN

4. HASIL PENELITIAN

4.1. PERHITUNGAN PEMBEBANAN

a) PADA BALOK ANAK (c)

Q1 = ½ x 1,50 x 1,50 = 1,125

DIAGRAM ALIR PENULISAN

HASIL PENELITIAN

PERHITUNGAN PEMBEBANAN

PADA BALOK ANAK (c)

= ½ x 1,50 x 1,50 = 1,125 Q2 = 1,50 x 1,50 = 2,250

= 1,50 x 1,50 = 2,250

R = Q1 + Q2 = 1,125 + 2,250 = 3,375

Mmax = MT

1/8 x heq x 12 = R x 3,00 – Q

1,50 + 1,50) – Q2 x 0,75

b) PADA BALOK INDUK (a)

Q1 = ½ x 3,00 x 1,50 = 2,250

Q2 = ½ x 1,50 x 1,50 = 1,125

R = Q1 + Q2 = 2,250 + 1,125 = 3,375

Mmax = MT

c) PADA BALOK INDUK (b)

Q = ½ x 3,00 x 1,50 = 2,250

R = Q = 2,250

Mmax = MT

1/8 x heq x 12 = R x 3,00 – Q x 1,50

1/8 x heq x 6.00 2 = 2,250 x 3,00

1,50

heq = 0,75

= 1,125 + 2,250 = 3,375

Q1 x (1/3 x

1/8 x heq x 6.00 2 = 3,375 x 3,00

(1/3 x 1,50 + 1,50) – 2,250 x 0,75

heq = 1,375

PADA BALOK INDUK (a)

= ½ x 3,00 x 1,50 = 2,250

= ½ x 1,50 x 1,50 = 1,125

= 2,250 + 1,125 = 3,375

1/8 x heq x 12 = R x 4,50

3,00 + 1,50) – Q2 x (1/3 x 1,50)

1/8 x heq x 9.00 2 = 3,375 x 4,50

(1/3 x 3,00 + 1,50) – 1,125 x (1/3 x 1,50)

heq = 0,778

PADA BALOK INDUK (b)

Q = ½ x 3,00 x 1,50 = 2,250

Q x 1,50

= 2,250 x 3,00 – 2,250 x

4.2. PERHITUNGAN PROGRAM STAAD-PRO

Perhitungan

dengan program STAAD

kombinasi pembebanan sebagai berikut:

a. Kombinasi beban

beban hidup (L)

U = 1,2 . D + 1,6 . L

= 3,375 x 3,00 – 1,125 x

2,250 x 0,75

= R x 4,50 – Q1 x (1/2 x

x (1/3 x 1,50)

= 3,375 x 4,50 – 2,250 x

1,125 x (1/3 x 1,50)

PERHITUNGAN PROGRAM

Perhitungan statika dilakukan

STAAD-Pro dengan

kombinasi pembebanan sebagai berikut:

Kombinasi beban mati (D) dan

beban hidup (L)

U = 1,2 . D + 1,6 . L

b. Kombinasi beban mati (D), beban

hidup (L) dan beban gempa (E)

U = 1,05 (D + L + E)

c. Kombinasi beban mati (D) dan

beban gempa (E)

U = O,9 (D + E)

Dari tiga kombinasi pembebanan

tersebut diambil nilai perhitungan statika

terbesar / maksimum sebagai contoh data

pcrencanaan struktur baik untuk gaya

aksial, gaya geser maupun untuk momen.

Dan ketiga kombinasi didapat

hasil momcn pada kolom yang paling

maksimum terdapat pada kombinasi

beban mati ,beban hidup dan gempa,

yaitu :

Mu1 = 618,997 kNm = 6.189.970 kgcm

Mu2 = 759,081 kNm 7.590.810 kgcm

Pu = 61.800 kg

4.3. PERHITUNGAN PENULANGAN

4.3.1. FAKTOR KELANGSINGAN

EcIk = (4700 �17,5 . 10) (1/12 . 40 . 703)

= 2,25.1011 Kgcm2

EclbI-II = (4700 �17,5 . 10) (1/12 . 40 .

703) = 2,25.1011 Kgcm2

EclbII-III = (4700 �17,5 . 10) (1/12 . 40 .

503) = 8.19.1010 Kgcm2

Kekakuan relatif :

Ψ = �,��.����

����

�,��.����

���

�,��.����

����

�,��.����

���

= ������,�

����.��� = 2,29

Ψ = 0

Dari diagram alignment chart

kolom tanpa pengaku diperoleh k = 0,9

k . lu = 0,9 . 600 = 540 cm

r = 0,3 h = 0,3 . 70 = 21 cm

���

� =

���

�� = 25,71 > 22 Faktor

kelangsingan diperhitungkan

4.3.2. PEMBESARAN MOMEN (Mc)

Pc =

��

(���)� = π�.�,�� .���

(���)� = 7615435,50 kg

Cm = 0,6 + 0,4 ���

��� = 0,6 + 0,4

�������

�������=

1,09

�b = ��

� � ��

∅�� =

�,��

� � �����

�,�� .�������,� = 1,10

Mc = �b . Mu2 = 1,10 . 7590810 =

8.349.891 kgcm

4.3.3. TULANGAN POKOK

Mu = Mc = 8.349.891 kgcm

Pu = 61.800 kg

b = 40 cm ; h = 70 cm

d = 70 – 7 = 63 cm

� = �’ = ��

�� = 0,01

�� = As’ = 0,01 . 40 . 63 = 25,2 cm2

Tulangan tarik = 7 D 22 (As = 26,61 cm2)

Tulangan tekan = 7 D 22 (As = 26,61

cm2)

d aktual = 700 = 40 – 10 – ½ . 22 = 639

mm

m = ��

�,��.��′ =

���

�,��.��,� = 21,51

�� = 0,85 . 0,85 . ��,�

��� [

���

�������]

= 0,0258

����� = 0,75 ��

= 0,75 . 0,0258 = 0,0193

4.3.4. TULANGAN SENGKANG

Digunakan tulangan sengkang

10 mm jarak

4.3.5. SKET PENULANGAN

5. PENUTUP

5.1. KESIMPULAN

Hasil analisis kolom

percncanaan struktur portal gedung

bertingkat yang berfungsi sebagai

perkantoran, dengan

struktur rangka terbuka dan daktilitas

penuh, adalah sebagai berikut:

Momen maksimum kolom terbesar

terjadi path kombinasi

pembebanan: 1,05 beban

1,05 beban hidup + 1,05

gempa, yang terletak pada elemen

5.

Kolom merupakan kolom

dimana = 25,71 > 22

Tulangan pokok:

Tulangan tarik = 7 D 22 ( As 26,61

cm2)

= 0,75 . 0,0258 = 0,0193

SENGKANG

Digunakan tulangan sengkang ∅

a. 16 kali ∅ tulangan pokok = 16 x

22 = 352 mm

b. 48 kali ∅ tulangan sengkang = 48

x 10 = 480 mm

c. Dimensi terkecil kolom = 400 mm

Maka digunakan tulangan

sengkang ∅ 10 – 250

PENULANGAN

Hasil analisis kolom pada studi

percncanaan struktur portal gedung

ngkat yang berfungsi sebagai gedung

perkantoran, dengan menggunakan

struktur rangka terbuka dan daktilitas

sebagai berikut:

kolom terbesar

terjadi path kombinasi

beban mati +

1,05 beban

gempa, yang terletak pada elemen

kolom langsing,

= 25,71 > 22

7 D 22 ( As 26,61

Tulangan tekan =

cm2)

5.2. SARAN

Pada perencanaan struktur tahan

gempa menggunakan konsep daktilitas

penuh memakai analisis

masih dapat diefisienkan lagi jika

menggunakan analisis perencanaan 3D,

tetapi masih harus memperhatikan

peraturan - peraturan yang ada, karena

akan lebih efisien dan dapat menghemat

biaya.

DAFTAR PUSTAKA Chu-Kia Wang, Charles G. Salmon,

1985, Desain Beton

Jilid 1. Edisi

Erlangga.

tulangan pokok = 16 x

tulangan sengkang = 48

x 10 = 480 mm

Dimensi terkecil kolom = 400 mm

Maka digunakan tulangan

tekan = 7 D 22 ( As 26,61

perencanaan struktur tahan

menggunakan konsep daktilitas

analisis 2D, kiranya

masih dapat diefisienkan lagi jika

menggunakan analisis perencanaan 3D,

tetapi masih harus memperhatikan

peraturan yang ada, karena

akan lebih efisien dan dapat menghemat

Kia Wang, Charles G. Salmon,

1985, Desain Beton Bertulang”.

Edisi keempat, Penerbit

Chu-Kia Wang. Charles G. Salmon,

1985, “Desain Beton Bertulang”,

Jilid 2, Edisi keempat, Penerbit

Erlangga.

Departemen Pekerjaan Urnurn.

Pedoman Perencanaan Ketahanan

Gempa untuk Rumah dan

Gedung, SKBI 11 355 — 1987.

Departemen Pekejaan Umum, SKSNI T-

15-1991-03 (SNI-03-2847-1992).

Tata Cara Perhitungan Struktur

Beton untuk Bangunan Gedung.

Penerbit Yayasan Lembaga

Masalah Bangunan. Ditjen Cipta

Karya Bandung, 1991.

Departemen Pekerjaan Umum, Peraturan

Pembebanan Indonesia untuk

Gedung, 1983 (SNI-03-2847-

1992), Penerbit Yayasan

Penyelidikan Masalah Bangunan.

Ditjen Cipta Karya Bandung,

1991.

Edward G. Nawy, P.E, 1985, “Beton

Bertulang Suatu Pendekatan

Dasar”, Penerbit PT. Eresco

Bandung.

Istimawan Dipohusodo, 1999, “Struktur

Beton Bertulang, Berdasarkan SK

SN1 1-15-1991 -03,Departemcn

Pekerjaan Umum Republik

Indonesia, Penerbit PT. Gramedia.

Lourentius Wahyudi, Syaril A. Rahim,

Struktur Beton Bertulang.