Sipil,Kui Hartono

7/23/2019 Sipil,Kui Hartono

1/82

6

STUDI LITERATUR PENGARUH NILAI EKSENTRISITAS BEBAN

TERHADAP PERENCANAAN DIMENSI STRUKTUR KOLOM

BETON BERTULANG DAN BAJA

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana

Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik SipilUniversitas Islam Riau

Pekanbaru-Riau

UNIVER

SITAS ISLAMRIAU

PEKANBARU

Disusun oleh :

KUI HARTONONPM : 053110174

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ISLAM RIAU

PEKANBARU

2011


2/82

2

HALAMAN PERSETUJUAN

STUDI LITERATUR PENGARUH NILAI EKSENTRISITAS BEBAN

TERHADAP PERENCANAAN DIMENSI STRUKTUR KOLOM


TUGAS AKHIR

Disusun oleh:


Diperiksa dan disetujui oleh:

Ir.H. ARHAN WANIM, MT

Dosen Pembimbing I

__________________

Tanggal:

Ir. H. RONY ARDIANSYAH, MT

Dosen Pembimbing II

__________________

Tanggal:


3/82

3

HALAMAN PENGESAHAN

STUDI LITERATUR PENGARUH NILAI EKSENTRISITAS BEBANTERHADAP PERENCANAAN DIMENSI STRUKTUR KOLOM


TUGAS AKHIR

Telah Diuji Di Depan Dewan Penguji Pada Tanggal 10 Maret 2011

dan Dinyatakan Telah Memenuhi Syarat Untuk Diterima

DISUSUN OLEH :


SUSUNAN DEWAN PENGUJI:

Ir.H. ARHAN WANIM, MT Ir. H. RONY ARDIANSYAH, MTPembimbing I/ Moderator, Pembimbing II/ Notulen

Ir. H. MASRIZAL, MT SRI HARTATI DEWI, ST, MT

Penguji I Penguji II

Pekanbaru, , 2011

UNIVERSITAS ISLAM RIAUFAKULTAS TEKNIK

Prof. Dr. Ir. H. SUGENG WIYONO, MMT, I.PU

Dekan


4/82

4

BAB I

PENDAHULUAN

Bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan,

manfaat, dan batasan-batasan masalah dalam penelitian ini, yang akan diuraikan

sebagai berikut:

1.1. Latar Belakang

Gaya-gaya yang bekerja pada struktur seperti gaya aksial, gaya momen,

gaya geser dan puntir sangat menentukan dimensi dari suatu struktur. Pada

struktur kolom, gaya yang menentukan adalah gaya aksial dan gaya momen, gaya

momen pada struktur kolom dapat menyebabkan penampang mengalami tegangan

tarik dan tekan secara bersamaan, sehingga sangat menpengaruhi terhadap

dimensi struktur tersebut. Momen ujung pada kolom dapat diperhitungkan sebagai

gaya aksial yang bekerja dengan nilai eksentrisitas tertentu.

Dalam perencanaan struktur kolom, pemilihan material struktur berperan

penting untuk mengwujudkan suatu bangunan yang kokoh serta efisien dari segi

waktu dan biaya. Bangunan-bangunan yang ada di Indonesia, khususnya kota

pekanbaru terlihat hampir 90% bangunan bertingkat banyak mengunakan struktur

beton bertulang, sedangkan hampir 90% bangunan bertingkat satu seperti

bangunan gudang berportalgable frame yang mengunakan struktur baja. Dari segi

biaya yang khususnya pada struktur kolom, apakah lebih efisien penggunaan

struktur baja pada portalgable frame dibandingkan pada portal bertingkat banyak,

ataupun sebaliknya.

1.2. Rumusan Masalah

Sesuai latar belakang sebelumnya, dapat dikemukakan berbagai rumusan

masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah.

1. Bagaimana pengaruh eksentritas beban terhadap penampang kolom beton

bertulang dan baja?

2. Apakah penggunaan struktur kolom baja lebih efisien pada portal gable

frame dibandingkan portal bertingkat?


5/82

5

1.3. Tujuan Penelitian

Terhadap rumusan masalah yang muncul, akan dicari suatu

penyelesaiannya dengan maksud dan tujuan sebagai berikut:

1. Mengetahui pengaruh eksentrisitas beban terhadap penampang kolom

beton bertulang dan baja.

2. Mengetahui penggunaan struktur kolom baja yang lebih efisien antara

portal bertingkat dan portal gable frame.

1.4. Manfaat Penelitian

Sesungguhnya penelitian yang baik adalah penelitian yang dapat

menghasilkan sesuatu yang bermanfaat bagai peneliti dan kalangan luas, maka

manfaat yang diharapkan penulis adalah

1. Bagi kalangan mahasiswa, sebagai bahan referensi untuk mendukung mata

kuliah dan penyusunan tugas akhir yang berkaitan dengan penelitian ini.

2. Bagi perencana konstruksi, sebagai bahan perbandingan untuk

perencanaan struktur kolom yang efektif dan efisien.

3. Bagi penulis, untuk menambah wawasan dan pengetahuan yang lebih luas

tentang perencanaan kolom.

1.5. Batasan Masalah

Suatu penelitian selalu dihadapi dengan berbagai macam persoalan,

parameter dan hasil yang akan dicapai, sehingga diperlukan suatu batasan untuk

menfokuskan ke suatu inti penelitian yang dikehendaki dan tidak menimbulkan

suatu keraguan setelah yang akan datang. Dalam penelitian dibatasi dengan hal-

hal sebagai berikut:

1. Analisa statika gaya-gaya dalam pada portal Bertingkat dengan geometri

struktur beton, dan pada portal Gable Frame dengan geometri struktur

baja.

2. Perencanaan struktur kolom beton bertulang menggunakan peraturan SNI

03-2847-2002, dengan metode kekuatan (ultimate) dan bentuk penampang


6/82

6

persegi panjang, sedangkan pada kolom baja menggunakan Peraturan

Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI84), dengan metode elastis

atau Allowable Stress Design (ASD) dan profil yang digunakan adalah

profil Wide Flange (WF) dan profil Kolom Berat.

3. Kolom direncanakan sebagai kolom uniaksial, karena momen terbesar

hanya terjadi pada salah satu sumbu.

4. Struktur dianggap beraturan dan sebagai Sistem Struktur Pemikul Momen

Menengah (SRPMM).

5. Data-data perhitungan mengacu pada sample data gedung Perpustakaan

Universitas Islam Riau dansampleportalgable frame.


7/82

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Sebuah penelitian yang baik adalah penelitian yang baru atau pun

merupakan penelitian lanjutan dari penelitian sebelumnya yang belum tuntas

diteliti. Dengan tinjauan kepustakaan ini, dapat dilihat keaslian dari penelitian ini,

bukan ciplakan penelitian yang sudah ada ataupun penelitian yang memang sudah

pernah diteliti orang lain. Adanya tinjauan pepustakaan ini bisa menambah

wawasan, landasan teori, dan hal-hal penting yang perlu ditinjau. Berikut ini

adalah penelitian-penelitian yang sudah pernah dipublikasi, yang memiliki

kesamaan dan perbedaan dengan penelitian ini, yakni sebagai berikut:

Nuraini (2005), penelitian terhadap perilaku kolom langsing beton mutu

tinggi terhadap beban aksial eksentrik dengan kekangan lateral. Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui bagaimana efek kekangan dan eksentrisitas terhadap

perilaku dari struktur kolom. Diamati kolom beton bertulang mutu tinggi dengan

skala besar, yang dites dengan eksentrisitas yang berbeda. Kelangsingan dan

bentuk penampang dari kolom diatur seragam, dengan tiga buah kolom terkekang

dan tiga kolom tidak terkekang, beban aksial diaplikasikan secara bertahap dengan

eksentrisitas (0,3h; 0,4h; 0,5h). Hasil penelitian menunjukkan bahwa, kolom

berperilaku kaku, dan defleksi yang terjadi kecil selama tahap awal dari

pembebanan. Pada saat mendekati beban maksimum, defleksi yang terjadi

meningkat. Eksentrisitas memberikan pengaruh yang besar pada nilai beban

puncak. Pada beban dengan eksentrisitas yang besar, perkembangan pola retak

sepanjang muka kolom secara cepat berkembang dibandingkan pada eksentrisitas

yang kecil. Hampir semua keruntuhan terjadi karena kegagalan pada tulangan

longitudinal dan beton, yang mengidentifikasikan bahwa beban maksimumditentukan dengan adanya tekuk.

Siswendri & Budi Hariyanto (2008), menganalisa pengaruh beban aksial

dan momen lentur pada kolom beton bertulang dengan metode elemen hingga

(MEH) linier. Penelitian dimulai dengan pemodelan. Metode discrete digunakan

untuk memodelkan baja tulangan, yakni dengan menggunakan elemen rangka


8/82

8

batang bidang, dan elemen beton dimodelkan dengan elemen isoparametrik 4 titik

nodal. Hasil analisis memperlihatkan bahwa perhitungan dengan menggunakan

MEH linier memberikan kapasitas momen yang lebih besar dibandingkan dengan

perhitungan analisis penampang. Diagram interaksi yang didapat dengan

menggunakan MEH linier menunjukkan bahwa semakin besar beban aksial,

kapasitas momen juga semakin bertambah.

Walaupun penelitian ini dengan penelitian sebelumnya, sama-sama

meneliti pengaruh beban aksial eksentris pada kolom. Namun, perbedaannya

adalah pada penelitan Nuraini (2005) diteliti perilaku kolom langsing beton mutu

tinggi terhadap beban eksentrik dengan kekangan lateral, dan penelitian Siswendri

& Budi Hariyanto (2008), diteliti pengaruh beban aksial dan momen lentur

terhadap kolom beton bertulang dengan metode elemen hingga (MEH) linier.

Sedangkan pada penelitian ini, meneliti pengaruh beban aksial dengan berbagai

tingkatan eksentrisitas terhadap perubahan pendimensian penampang kolom beton

bertulang dan kolom baja, serta meninjau perbandingan tingkat efektif dan

efisiennya antara kedua jenis kolom tersebut.


9/82

9

BAB III

LANDASAN TEORI

Suatu penelitian selalu memerlukan teori-teori yang menjadikan dasar

untuk mempertanggung jawabkan suatu hasil penelitian. Pada bab ini berisikan

berbagai teori-teori yang berhubungan, baik secara langsung maupun tidak

langsung pada penelitian ini. Landasan teori ini akan diuraikan sebagai berikut:

3.1. Pembebanan

Beban yang bekerja pada struktur dapat digolongkan dalam tiga bagian,

yaitu beban mati, beban hidup dan beban akibat pengaruh alam (Wahyudi,1999:

7). Beban akibat pengaruh alam yaitu terdiri dari beban angin, beban gempa,

beban tekanan tanah atau air, dan beban akibat perbedaan suhu

Pembebanan merupakan tahap awal perencanaan dan juga penentuan hasil

akhir perencanaan yang aman, efisien, dan efektif. Dengan demikian, diperlukan

asumsi-asumsi yang dapat dipertanggung jawabkan dalam perhitungan beban-

beban yang bekerja pada struktur sesuai kegunaan dari struktur dan keadaan

lingkungan.

3.1.1. Beban Mati

Beban mati ialah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat

tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian, mesin-mesin

serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung itu

(Departemen Pekerjaan Umum,1987:5). Beban mati yang bekerja pada suatu

portal gedung baik struktur maupun nonstruktur, seperti berat sendiri kolom,

balok, plat lantai, plafond, dinding, peralatan tetap, kanofi, dan sebagainya.

Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung 1987,

memberikan ketentuan mengenai nilai beban mati untuk bahan bangunan dan

komponen dari suatu gedung, yang dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini.


10/82

10

Tabel 3.1 Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung (Departemen

Pekerjaan Umum,1987:5)

No BAHAN BANGUNAN BERAT (Kg/m3)

12

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1314

15

16

17

18

19

20

21

BajaBatu alam

Batu belah, batu bulat, batu gunung (berat tumpuk)

Batu karang (berat tumpuk)

Batu pecah

Besi tuang

Beton(1)

Beton bertulang(2)

Kayu (kelas I)(3)

Kayu kelas II (Sunggono, 1995:188)

Kerikil, koral (kering udara sampai lembab, tanpa diayak)

Pasangan batu merah

Pasangan batu belah, batu gunung dan batu bulatPasangan batu cetak

Pasangan batu karang

Pasir (kering udara sampai lembab)

Pasir(jenuh air)

Pasir kerikil, koral (kering udara sampai lembab)

Tanah, lempung dan lanau (kering udara sampai lembab)

Tanah, lempung dan lanau (basah)

Timah hitam (timbel)

78502600

1500

700

1450

7250

2200

2500

1000

600-900

1650

1700

22002200

1450

1600

1800

1850

1700

2000

11400

KOMPONEN GEDUNG BERAT Kg/m2)

1

2

3

4

5

6

Adukan, per cm tebal :

i. dari semen

ii. dari kapur

Dinding pasangan bata merah

i. satu batu

ii. setengah batu

Langit-langit dan dinding (termasuk rusuk-rusuknya,

tetapi tanpa pengantung langit-langit pengaku-

pengaku), terdiri dari:

i. Semen abses (eternit dan bahan lain sejenis dengan

tebal maksimum 4 mm.

ii.Kaca, dengan tebal 3 5 mm

Penggantung langit-langit (dari kayu), dengan bentang

maksimum 5 m dan jarak s.k.s minimum 0.80Penutup lantai dari ubin semen portland, teraso dan

beton, tanpa adukan, per cm tebal

Penutup atap seng gelombang (BJLS-25) tanpa gording

21

17

450

250

11

10

7

24

10

Catatan : (1) Nilai ini tidak berlaku untuk beton pengisi.

(2) Untuk beton getar, beton kejut, beton mampat dan beton padat lain

sejenis, berat sendirinya harus ditentukan tersendiri.


11/82

11

(3) Nilai ini adalah nilai rata-rata, untuk jenis-jenis kayu tertentu lihat

pedoman perencanaan konstruksi kayu.

3.1.2. Beban Hidup

Beban hidup ialah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau

penggunaan suatu gedung, dan ke dalamnya termasuk beban-beban pada lantai

yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta

peralatan yang tidak merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari gedung dan

dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan

perubahan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut (Departemen Pekerjaan

Umum,1987: 2).

Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (PPPURG

1987) pasal 2.1.2 ayat (1), menetapkan beban hidup pada lantai gedung yang

dapat dilihat pada Tabel 3.2 berikut:

Tabel 3.2 Beban Hidup pada Lantai Gedung (Departemen Pekerjaan

Umum,1987:12).

No Keterangan Berat (kg/m2)

---

j.

k.

l.

---

-------------------------------------------------

Lantai ruang pelengkap dari yang disebut dalam c,d,e,f

dan g

Lantai untuk pabrik, bengkel, gudang, perpustakaan,

ruang arsip, toko buku, toko besi, ruang alat-alat dan

ruang mesin, harus direncanakan terhadap beban hidup

yang ditentukan tersendiri, dengan minimum

Lantai gedung parkir bertingkat:

- Untuk lantai bawah

- Untuk lantai tingkat lainnya

---------------------------------------------------

250

400

800

400

Beban hidup pada atap gedung, dihitung berdasarkan ketentuan yang dapatdilihat pada Tabel 3.3 berikut ini.


12/82

12

Tabel 3.3 Beban Hidup pada Atap Bangunan (Departemen Pekerjaan Umum,

1987: 7)

No KONDISI BERAT

(1)

(2)

Beban hidup pada atap dan/atau bagian atap serta padastruktur tudung (kanopy) yang dapat dicapai dan dibebani

oleh orang, harus diambil minimum sebesar (bidang datar).

Beban hidup pada atap dan/atau bagian atap yang tidak

dapat dicapai dan dibebani oleh orang, harus diambil yang

paling menentukan di antara dua macam beban berikut :

i. Beban terbagi rata per m2bidang datar berdasal dari

beban air hujan sebesar (40 0.8 ) kg/m2 di mana adalah sudut kemiringan atap dalam derajat, dengan

ketentuan bahwa beban tersebut tidak perlu diambil

lebih besar dari 20 kg/m2

dan tidak perlu ditinjau bila

kemiringan atapnya adalah lebih besar dari 50.

ii. Beban terpusat berasal dari seorang pekerja atauseorang pemadam kebakaran dengan peralatannya

sebesar minimum

100 Kg/m2

20 Kg/m2

100 Kg

3.1.3. Beban Alam

Beban ini merupakan beban yang terjadi akibat pengaruh dari alam seperti

angin, gempa, tekanan tanah atau air serta beban akibat perbedaan suhu. Beban-

beban ini tergantung dimana lokasi bangunan tersebut berada (Wahyudi,1999: 9).

Beban alam yang diperhitungkan pada penelitian ini adalah beban angin dan

beban gempa:

1. Beban Angin

Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian

gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara (Departemen

Pekerjaan Umum, 1987:2).

Tekanan tiup harus diambil minimum 25 kg/m2

untuk kondisi umum.

Sedangkan untuk daerah tepi laut sampai sejauh 5 km dari pantai harus

diambil sebesar 40 kg/m2, kecuali untuk daerah pantai atau daerah lain yang

mungkin dapat menimbulkan tekan yang lebih besar lagi, maka tekanan tiup

(p) harus dihitung dengan rumus (Departemen Pekerjaan Umum, 1987:18):.

16

2v

p .......................................................................................... (3.1)

Dimana :


13/82

13

p = Beban angin/ tekanan tiup angin (kg/m2)

v = Kecepatan angin (m/det)

Angin selalu bekerja tegak lurus dengan bidang datar, dan dipengaruhi

oleh jenis bangunan tertutup maupun tidak, serta sudut kemiringan dari atap.

Sehingga besarnya tekanan angin ditentukan dengan koefisien angin pada

kondisi tertentu, yang dapat dilihat pada Tabel 3.4 berikut ini.

Tabel 3.4 Koefisien Angin Gedung (Departemen Pekerjaan Umum, 1987:19)

No KONDISI KOEFISIEN GEDUNG

a

b

GEDUNG TERTUTUPDinding vertikal

di pihak angindi belakang angin

sejajar dengan arah angin

Atap segitiga dengan sudut kemiringan ():

di pihak angin: < 65 65 < < 90di belakang angin, untuk semua sudut

+0.9-0,4

-0,4

(0.02 - 0.4)+0,9

-0,4

2. Beban Gempa

Efek gempa berasal dari gaya inersia internal yang arahnya horizontal dan

disebabkan oleh adanya percepatan tanah (ground acceleration). Besarnyagaya inersia terutama tergantung pada massa bangunan, intensitas pergerakan

tanah dan sifat dinamis tanah, interaksi struktur terhadap tanah, dan sifat

dinamis tanah seperti misalnya periode vibrasi dan nilai redaman (Wahyudi,

1999:10). Untuk perhitungan gempa, penulis mengacu kepada Standar

Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI-1726-

2002) pasal 6.1.2 yaitu (Departemen Kimpraswil, 2002:27):

tI W

R

ICV ...................................................................................... (3.2)

Dimana :

V = Beban geser dasar nominal eqivalen (kg).

C = Faktor respon gempa.

I = Faktor keutamaan.


14/82

14

R = Faktor reduksi gempa

Wt = Pembebanan seluruhnya dengan beban hidup direduksi (kg).

Beban geser dasar nominal V, harus di bagikan sepanjang tinggi struktur

gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekuivalenFi yang menangkap

pada pusat massa lantai tingkat ke-i menurut persamaan berikut (Departemen

Kimpraswil, 2002:27):.

V

zW

zWF

n

i

ii

iii .

.

.

1

........................................................................... (3.3)

Dimana:Fi = beban gempa statik ekuivalen lantai ke-i (kg)

Wi = berat beban lantai tingkat ke-i (kg)zi = ketinggian lantai tingkat ke-i (m)

Nilai Cdapat dibaca pada grafik koefisien gempa dasar pada Gambar 3.2

berdasarkan daerah gempa pada Gambar 3.1, dan waktu getar alami

fundamental T1 yang didapatkan berdasarkan pengaruh percepatan puncak

muka tanahAo.

Jika percepatan muka tanahAo tidak didapat dari hasil analisis perambatan

gelombang tersebut, maka percepatan puncak muka tanahAo tersebut untuk

masing-masing wilayah gempa dan untuk masing-masing jenis tanah

ditetapkan dalam Tabel 3.5 (Departemen Kimpraswil, 2002:19), untuk T= 0,

maka nilai C=Ao.

Tabel 3.5. Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah

untuk Masing-Masing Wilayah Gempa Indonesia (Departemen

Kimpraswil, 2002:19).

Wilayah

gempa

Percepatan

puncak batuan

dasar (g).

Percepatan puncak muka tanahAo (g)

Tanah

keras

Tanah

sedang

Tanah

lunak

Tanah

khusus

1

2

3

4

5

6

0,03

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,04

0,12

0,18

0,24

0,28

0,33

0,05

0,15

0,23

0,28

0,32

0,36

0,08

0,20

0,30

0,34

0,36

0,38

Diperlukan

evaluasi

khusus di

setiap lokasi


15/82

15

Direktorat Cipta Karya Departemen Pekerjaan Umum mengeluarkan

pedoman mengenai besarnya koefisien seismis dalam hubungannya dengan

letak gedung dan waktu getar alami (letak gedung dalam wilayah gempa).

Waktu getar alami tergantung pada dimensi ketinggian gedung, lebar, bahan

dan sistem struktur (Poerbo, 2007:16).

T = 0,06 4(H3) = 0,06 H3/4 untuk struktur beton bertulang (3.4)

T = 0,0854(H3) = 0,085 H3/4 untuk struktur baja.. (3.5)

Dimana: T = waktu getar alami (det)

H = tinggi bangunan (m)

Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 wilayah gempa, dimana wilayah

gempa 1 adalah wilayah dengan kegempaan paling rendah dan wilayah gempa

6 dengan kegempaan paling tinggi. Pembagian ini, didasarkan atas percepatan

puncak batuan dasar akibat pengaruh gempa rencana dengan periode ulang

500 tahun, yang nilai rata-ratanya untuk setiap wilayah gempa ditetapkan

dalam Gambar 3.1 dan Tabel 3.5 (Departemen Kimpraswil, 2002:21).

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2 o

0o

2o

4o

6o

8o

10o

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2o

0o

2o

4o

6o

8o

10o

94o

96o

98o

100o

102o

104o

106o

108o

110o

112o

114o

116o

118o

120o

122o

124o

126o

128o

130o

132o

134o

136o

138o

140o

94o

96o

98o

100o

102o

104o

106o

108o

110o

112o

114o

116o

118o

120o

122o

124o

126o

128o

130o

132o

134o

136o

138o

140o

Banda Aceh

Padang

Bengkulu

Jambi

Palangkaraya

Samarinda

BanjarmasinPalembang

Bandarlampung

Jakarta

Sukabumi

Bandung

Garut Semarang

Tasikmalaya Solo

BlitarMalang

BanyuwangiDenpasar Mataram

Kupang

Surabaya

Jogjakarta

Cilacap

Makasar

Kendari

Palu

Tual

Sorong

Ambon

Manokwari

Merauke

Biak

Jayapura

Ternate

Manado

Pekanbaru

: 0,03 g

: 0,10 g

: 0,15 g

: 0,20 g

: 0,25 g

: 0,30 g

Wilayah

Wilayah

Wilayah

Wilayah

Wilayah

Wilayah

1

1

1

2

2

3

3

4

4

56

5

1

1

1

11

1

2

2

2

22

2

3

3

3

33

3

4

4

4

44

4

5

5

5

55

5

6

6

6

4

2

5

3

6

0 80

Kilometer

2 00 40 0

Gambar 3.1 Wilayah Gempa Indonesia dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar

dengan Perioda Ulang 500 Tahun (Departemen Kimpraswil, 2002:21).


16/82


17/82

2

Mengingat pada kisaran waktu getar alami pendek 0 T 0,2; maka

faktor respons gempa C, nilainya tidak diambil kurang dari nilai

maksimumnya untuk jenis tanah yang bersangkutan, dengan nilai percepatan

respons maksimumAm sebesar (Departemen Kimpraswil, 2002:21).

Am = 2,5Ao....................................................................................... (3.6)

Waktu getar alami sudut Tc sebesar 0,5 detik; 0,6 detik; dan 1,0 detik untuk

jenis tanah berturut-turut tanah keras, tanah sedang dan tanah lunak, dengan

demikian faktor respons gempa C ditentukan oleh persamaan berikut ini:

a. Untuk T Tc:

C = Am............................................................................................. (3.7)b. Untuk T > Tc:

T

ArC ........................................................................................... (3.8)

DenganAr= Amx Tc....................................................................... (3.9)

Nilai-nilai Am dan Ar ditentukan berdasarkan masing-masing wilayah gempa,

dan masing-masing jenis tanah yang dapat dilihat pada Tabel 3.6 berikut.

Tabel 3.6 Spektrum Respons Gempa Rencana (Departemen Kimpraswil,2002:21)

Wilayah

gempa

Tanah keras

Tc = 0,5 det.

Tanah sedang

Tc = 0,6 det.

Tanah lunak

Tc = 1,0 det.

Am Ar Am Ar Am Ar1

2

3

4

5

6

0,10

0,30

0,45

0,60

0,70

0,83

0,05

0,15

0,23

0,30

0,35

0,42

0,13

0,38

0,55

0,70

0,83

0,90

0,08

0,23

0,33

0,42

0,50

0,54

0,20

0,50

0,75

0,85

0,90

0,95

0,20

0,50

0,75

0,85

0,90

0,95

Waktu getar alami fundamental T1 strukur gedung beraturan dalam arah

masing-masing sumbu utama dapat ditentukan dengan rumus Rayleigh

sebagai berikut (Departemen Kimpraswil, 2002:27):


18/82

3

n

i

ii

n

i

ii

dFg

dW

T

1

1

2

1

.

3,6 ......................................................................... (3.10)

Dimana, Wi = Berat lantai ke-i (kg)

di = Simpangan horizontal lantai tingkat ke-i (mm)

g = Percepatan gravitasi yang ditetapkan (9810 mm/det2)

Fi = Beban gempa nominal statik ekuivalen pada lantai ke-i (kg)

Jika nilai T1pada persamaan 3.8 ditentukan dengan rumus-rumus empiris

atau didapat dari hasil analisis vibrasi bebas 3 dimensi, nilainya tidak boleh

menyimpang lebih dari 20% dari nilai yang dihitung berdasarkan persamaan3.8 (Departemen Kimpraswil, 2002:28)

Untuk mencegah penggunaan strutur gedung yang terlalu fleksibel, nilai

waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi,

bergantung pada koefisien untuk wilayah gempa tempat struktur gedung

berada seperti pada Tabel 3.7 dan jumlah tingkatnya n menurut persamaan

(Departemen Kimpraswil, 2002:26):

T1 < n............................................................................................ (3.11)

Tabel 3.7 Koefisien yang Membatasi Waktu Getar Alami Fundamental

Struktur Gedung

Wilayah Gempa

a

b

c

d

e

f

1

2

3

4

5

6

0,20

0,19

0,18

0,17

0,16

0,15

Faktor keutamaan struktur I dapat ditentukan dengan rumus sebagai

berikut (Departemen Kimpraswil, 2002:12):

I = I1 + I2......................................................................................... (3.12)

dimanaI1 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa

berkaitan dengan penyesuaian proabilitas terjadinya gempa itu selama umur


19/82

4

gedung, sedangkan I2 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda

ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut faktor-

faktor keutamaanI1, I2,danIdapat dilihat pada Tabel 3.8 berikut ini.

Tabel 3.8 Faktor Keutamaan Iuntuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan

(Departemen Kimpraswil, 2002:12)

No Kategori GedungFaktor Keutamaan

I1 I2 I

1 Gedung umum seperti untuk penghunian,

perniagaan dan perkantoran1,0 1,0 1,0

2 Monumen dan bangunan monumental 1,0 1,6 1,6

3Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit,

instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusatpenyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio

dan televisi.

1,4 1,0 1,4

4 Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti

gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun.1,6 1,0 1,6

5 Cerobong, tangki di atas menara 1,5 1,0 1,5

Catatan: Untuk semua struktur bangunan gedung yang izin penggunaanya

diterbitkan sebelum berlakunya Standar ini, maka faktor keutamaan (I)

dapat dikalikan 80%.

Nilai R berdasarkan sistem dan subsistem pada struktur yang ditinjau,

maka untuk sistem struktur pemikul momen dapat dilihat pada Tabel 3.9, namun

untuk konstruksi baja berdasarkan Tabel 15.2-1 pada SNI-1726-2002 Pasal 15.2,

didapatkan nilai Rm untuk sistem rangka pemikul momen terbatas (SRPMT)/

menengah (SRPMM) sebesar 6,0.

Tabel 3.9 Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktor

tahanan lebih setruktur dan faktor tahanan lebih total beberapa jenis

sistem dan subsitem struktur gedung (Departemen Kimpraswil,

2002:16).Sistem dan subsistem

struktur gedung

Uraian sistem pemikul beban gempa m Rm f

3, Sistem rangka pemikulmomen (Sistem struktur

yang pada dasarnyamemiliki rangka ruang

pemikul beban gravitasi

secara lengkap.Beban lateral dipikul

rangka pemikul momenterutama melalui

mekanisme lentur)

1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK)

a. Baja 5.5 8.5 2.8

b. Beton bertulang 5.2 8.5 2.8

2. Rangka pemikul momen menengah beton(SRPMM)

3.3 5.5 2.8

3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB)

a. Baja 2.7 4.5 2.8

b. Beton bertulang 2.1 3.5 2.8

4. Rangka batang baja pemikul momen khusus

(SRBPMK)

4.0 6.5 2.8


20/82

5

Nilai Wtadalah berat total gedung, termasuk beban hidup didalamnya.

Berhubung peluang untuk terjadinya beban hidup penuh yang membebani semua

bagian dan semua unsur struktur pemikul secara serempak selama umur gedung

tersebut adalah sangat kecil (Departemen Pekerjaan Umum, 1987:14). Maka,

beban hidup dapat dikalikan dengan suatu koefisien reduksi yang nilainya

tergantung pada penggunaan gedung yang dapat dilihat pada Tabel 3.10 berikut.

Tabel 3.10 Koefisien Reduksi Beban Hidup (Departemen Pekerjaan Umum,

1987:17).

Penggunaan gedung

Koefisien reduksi beban hidup

Untuk pe-rencanaan balok

induk dan portal

Untukpeninjauan

gempa

PERUMAHAN/PENGHUNIAN :Rumah tinggal, asrama, hotel,rumah sakit

0.75 0.30

PENDIDIKAN :Sekolah, Ruang kuliah 0.90 0.50

PERTEMUAN UMUM :Mesjid, gereja, bioskop, restoran, ruang 0.90 0.50

KANTOR :Kantor, Bank 0.60 0.30

PERDAGANGAN :Toko, toserba, pasar 0.80 0.80

PENYIMPANAN :Gudang, perpustakaan, ruang arsip 0.80 0.80

INDUSTRI :Pabrik, bengkel 1.00 0.90

TEMPAT KENDARAAN :

Garasi, gudang parkir 0.90 0.50

GANG DAN TANGGA :a. Perumahan / Penghuninan

b. Pendidikan, Kantorc. Pertemuan umum, Perdagangan,

Penyimpanan, industri, tempat

kendaraan

0.75

0.75

0.90

0.30

0.50

0.50


21/82

6

3.1.4. Kuat perlu

Struktur dan komponen struktur harus direncanakan hingga semua

penampang mempunyai kuat rencana minimum sama dengan kuat perlu, yang

dihitung berdasarkan kombinasi beban dan gaya terfaktor yang sesuai dengan tata

cara ini (Departemen Pekerjaan Umum, 2002 :59).

Kuat perlu Uuntuk pembebanan pada konstruksi beton bertulang mengacu

pada SNI 03-2847-2002 pasal 11.2 dengan syarat minimum antara lain:

1. U = 1,4D................. (3.13)

2. U = 1,2D + 1,6L + 0,5 (A atauRh)................ (3.14)

3. U = 1,2D + 1,0L + 1,6 W + 0,5 (A atau Rh)1) 2)

........ (3.15)

4. U = 0,9D + 1,6 W 1).................................... (3.16)

5. U = 1,2D +1,0L + 1,0E2)

.............................. (3.17)

6. U = 0,9D + 1,0E................................. (3.18)

Catatan:

Bahwa untuk setiap kombinasi beban D, L dan W kuat perlu U tidak boleh

kurang dari persamaan 3.13.

1)= Faktor beban untuk Wboleh dikurangi menjadi 1,3 bilamana beban

angin Wbelum direduksi oleh faktor arah.

2) = Faktor beban untuk L boleh direduksi menjadi 0,5 kecuali untuk

ruangan garasi, ruangan pertemuan, dan semua ruangan yang beban

hidupL-nya lebih besar daripada 500 kg/m2.

Sedangkan pada konstruksi baja mengacu pada SNI 03-1729-2002 pasal

6.2.2 yaitu:

1. U = 1,4D . (3.19)

2. U = 1,2D + 1,6L + 0,5 (La atauH) ... (3.20)

3. U = 1,2D + 1,6 (La atauH) ) + (LL atau 0,8W) ... (3.21)

4. U = 1,2D + 1,3 W + LL + 0,5 (La atauH) ... (3.22)

5. U = 1,2D 1,0E + LL ... (3.23)

6. U = 0,9D (1,3W atau 1,0E) . (3.24)

Catatan:


22/82

7

L = 0,5 bilaL< 5 kPa, dan L = 1 bilaL 5 kPa. Kekecualian: Faktor beban

untuk L di dalam kombinasi pembebanan pada persamaan (3.21),(3.22) dan

(3.23) harus sama dengan 1,0 untuk garasi parkir, daerah yang digunakan

untuk pertemuan umum, dan semua daerah di mana beban hidup lebih besar

daripada 5 kPa.

Keterangan:

A = Beban atap (kg).

D = Beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk

dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap,tangga, dan peralatan layan

tetap (kg).

E = Beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 0317261989, atau

penggantinya (kg).

Rh = H = Beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air (kg).

L = Beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk

kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan

lain-lain (kg).

La = beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,

peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan

benda bergerak (kg)

W = Beban angin (kg)

3.2. Perhitungan Gaya-gaya Dalam

Perhitungan gaya-gaya dalam pada penelitian ini dilakukan dengan

bantuan software yaitu SAP 2000 versi 11.. Keunggulan SAP 2000 antara lain

berorientasi objek dan adanya fasilitas untuk disain elemen, baik untuk material

baja maupun beton dengan menggunakan peraturan ACI, AISC, dan peraturan

lain yang berhubungan dengan peraturan beton dan baja yang ada di Eropa dan

Kanada (Sitompul, 2007:1). Sehingga, untuk penggunakan peraturan yang berlaku

di Indonesia seperti SNI 03-2847-2002 dan PPBBI84, maka perlu dilakukan

perubahan faktor reduksi pada peraturan ACI.


23/82

8

Langkah-langkah umum dalam menggunakan SAP 2000 ialah (Sitompul,

2007:4):

1. Tentukan geometri struktur

2. Tentukan material dansection

3. Tentukanproperty elemen

4. Tentukan load case

5. Tentukan bebanjointdan elemen

6. Desain struktur concrete atausteel

7. Analisis model

8. Menampilkan gaya-gaya elemen

9. Kontrol tegangan elemen

10. Redisain elemen

11. Modifikasi struktur

12. Simpan inputdan outputmodel struktur

Menu-menu pendukung pada SAP 2000, dapat dijelaskan sebagai berikut:

3.2.1 Penginputan Beban pada Struktur

Beban yang bekerja pada struktur ada beberapa macam, diantaranya ialah

berat sendiri struktur, beban yang bekerja pada elemen, beban yang bekerja pada

jointdan beban dinamik. Untuk beban yang bekerja pada elemen struktur dapat

dijelaskan sebagai berikut (Sitompul, 2007:1):

1. Berat Sendiri

Pada elemen frame, beban berat sendiri sama dengan berat volume

dikalikan dengan luas penampang.

2. Beban Terpusat

Beban terpusat pada elemen digunakan untk menentukan gaya terpusat dan

momen yang bebas dikerjakan pada sepanjang elemen.

3. Beban Merata

Beban merata pada elemen digunakan untuk menentukan gaya dan momen

yang bekerja sepanjang elemen, dan panjang beban pada frame dapat

ditentukan dengan beberapa cara berikut:


24/82

9

a. Dengan menentukan jarak absolutda dan db yang diukur dari joint1,

kedua jarak tersebut harus 0


25/82

10

3.3 Sistem Struktur pada Gedung

Beberapa jenis sistem struktur yang umum digunakan pada gedung-

gedung di Indonesia adalah sebagai berikut (Wahyudi, 1999:14):

1. Portal (hingga 15 lantai)

2. Dinding geser (shear wall) dan portal, (hingga 40 lantai)

3. Tabung rangka (frame tube), (hingga 40 lantai)

3.3.1 Portal

Portal adalah struktur rangka yang terdiri dari kolom dan balok yang

sambungannya kaku (rigid), oleh karena itu disebut juga rigid frame (Poerbo,

2007:37).

Sistem rangka kaku (rigid frame system) pada umumnya berupa grid

persegi teratur, terdari dari balok horizontal dan kolom vertikal yang kaku (rigid).

Rangka ini bisa satu bidang dengan dinding interior bangunan atau sebidang

dengan fasade bangunan (Schueller, 1989:130).

Jenis portal yang akan dibahas di sini adalah:

1. Portal Bertingkat

Dalam bangunan tinggi untuk bahan struktur dapat digunakan beton

bertulang ataupun baja. Portal bertingkat perlu diperkuat jika simpangan

antar tingkat akibat gempa/angin melebih 0,005h (h=tinggi lantai s/d

lantai), (Poerbo, 2007:37).

Gambar 3.4 Portal Bertingkat


26/82

11

2. Gable Frame

Bentuk rangka kaku baja yang terdiri dari 2 kolom dan sebuah balok atau

balok induk yang tersambung secara kaku. Beban yang diaplikasikan

menghasilakan gaya tekuk dan geser aksial dalam semua bagian rangka

karena sambungan kuku menahan setiap ujung dari perputaran secara

bebas (Ching Francis:2001:187).

Gambar 3.5 Portal Gable Frame (Ching, Francis:2001:187)

Karakteristik rangka kaku baja sebagai berikut (Ching, Francis:2001:187):

a. Dapat dibuat dari baja pabrikasi untuk bentang tipikal: 30-120 (9-

36m)

b. Rangka kaku secara tipikal membentuk struktur satu lantai yang

digunakan untuk bangunan industri ringan, gudang dan fasilitas

rekreasi.

c. Gording profil channel atau bentuk Z, dengan interval: 4-5 (1,22-

1,525m).

d. Interval antar rangka portal atau bentang gording: 20-24 (6,1-

7,315m).

e. Kemiringan rafter: 1:12 sampai 1:3

f. Sambungan dibaut atau dilas untuk menahan momen

g. Ketinggian dinding: 8-30 (2,44-9,145m)


27/82

12

3.3.2 Struktur Dinding Geser

Dinding geser (shear wall) adalah blok kantilever tipis yang langsing

vertical, digunakan untuk menahan gaya lateral. Dapat berbentuk persegi panjang,

box core suatu tangga, elevator, ataupunshaftlainnya (Wahyudi, 1999:15).

3.3.3 Struktur Tabung

Konsep tabung telah digunakan pada sejumlah gedung perkantoran

sebagai sistem rangka yang efisien untuk bangunan tinggi yang langsing. Pada

sistem ini dipasang penyokong-penyokong vertikal yang saling dihubungkan

dengan balok-balok penopang (bracing) di sekeliling bangunan (Wahyudi,

1999:15).

3.4. Struktur Kolom

Kolom adalah komponen struktur dengan rasio tinggi terhadap dimensi

lateral terkecil melebihi 3, yang digunakan terutama untuk mendukung beban

aksial (Departemen Pekerjaan Umum, 2002:8)

Perkembangan teknologi yang semakin canggih sampai saat ini,

khususnya konstruksi bangunan, maka bahan pembentuk kolom maupun bentuk-

bentuk kolom sudah bermacam-macam. Jenis-jenis kolom berdasarkan bahan

pembentuknya adalah sebagai berikut:

1. Kolom Beton Bertulang

Kolom beton bertulang adalah Kolom yang terbuat dari campuran beton

dengan kekuatan rencana tertentu berdasarkan komposisi agregat

pembentuknya, dan di dalamnya terdapat tulangan batang baja yang

berfungsi memberikan perkuatan tambahan sehingga mampu menahan

berbagai macam gaya beban.

2. Kolom Baja

Kolom baja adalah Kolom yang terbuat dari bahan baja dengan berbagai

jenis mutu dan bentuk penampang sesuai dengan penggunaan untuk


28/82

13

menahan beban tekan dan beban-beban lainnya, baik berbentuk profil

tunggal maupun bersusun.

3. Kolom Komposit

Kolom Komposit adalah Kolom yang terbuat dari gabungan antara kolom

beton bertulang dan kolom baja profil, sehingga terbentuk suatu struktur

kolom yang sangat kuat dalam menahan beban.

Dari ketiga jenis kolom yang ada, penelitian ini hanya meninjau tentang

kolom beton bertulang dan kolom baja profil saja. Hal ini dikarenakan, kedua

jenis kolom tersebut lebih banyak digunakan dalam konstruksi gedung, khususnya

konstruksi gedung di Indonesia.

Gaya-gaya yang dipikul oleh kolom terdiri dari beban aksial dan momen,

dimana momen tersebut dapat dijabarkan sebagai beban aksial yang bekerja

secara eksentris. Apabila gaya dari beban Pu bekerja pada penampang kolom

berjarake terhadap sumbu seperti pada Gambar 3.6 (a), akibat yang ditimbulkan

akan sama dengan apabila suatu pasangan yang terdiri dari gaya beban aksial, Pu

pada sumbu dan momen, Mu = Pu.e, bekerja serentak seperti tampak pada

Gambar 3.6 (c), sebagai berikut:

Gambar 3.6 Hubungan Beban Aksial-Momen-Eksentrisitas (Dipohusodo

1999:302)

atau dapat dituliskan dengan persamaan (Dipohusodo, 1999:302):

Pu

Mue (3.25)

Dimana, e = Eksentrisitas (m)

Mu = Momen terfaktor (kgm)

Pu = Gaya aksial terfaktor (kg)


29/82

14

3.5. Struktur Kolom Beton Bertulang

Struktur kolom Beton Bertulang merupakan Struktur kolom yang paling

banyak digunakan dikarenakan keuntungan dari segi teknis, ekonomis dan

kemudahan memperoleh bahannya. Secara umumnya struktur kolom beton

bertulang terdiri dari 2 jenis pengikat lateral, yaitu pengikat sengkang yang

berbentuk bujur sangkar/ persegi empat dan pengikat spiral yang berbentuk bulat

melingkar. Dan jenis yang akan digunakan pada penelitian ini adalah kolom

dengan pengikat sengkang.

3.5.1. Persyaratan Detail Penulangan Kolom.

Persyaratan detail dan batasan penulangan kolom dengan tujuan untuk

menjaga struktur dalam keadaan daktail. Penulangan kolom untuk tulangan

memanjang dibatasi dengan rasio () antara 0,01 sampai 0,08; dan yang lazim

digunakan diantara 1,5% sampai 3%. Berdasarkan SNI 03-2847-2002 pasal 12.9,

penulangan pokok memanjang untuk kolom berpengikat sengkang bentuk segi

empat atau lingkaran minimal terdiri dari 4 batang, sedangkan untuk kolom

berpengikat spiral terdiri dari 6 batang. Pasal 3.16.6 juga menetapkan jarak bersih

antara tulangan pokok memanjang tidak boleh kurang dari 1,5 db atau 40 mm,

serta jarak bersih antaranya tidak lebih dari 150 mm di sepanjang sisi kolom agar

dukungan lateral dapat berlangsung dengan baik sesuai pasal 3.16.8. Pada pasal

3.16.7 menetapkan tebal minimum selimut beton pelindung tulangan pokok

memanjang untuk kolom berpengikat spiral maupun sengkang tidak boleh kurang

dari 40 mm (Dipohusodo, 1999:292).

Gambar 3.7 Spasi antara Tulangan-tulangan Longitudinal Kolom (Departemen

Pekerjaan Umum, 2002 :47).


30/82

15

Persyaratan detail sengkang sesuai SNI 03-2847-2002 pasal 9.10 ayat 5,

bahwa semua batang tulangan pokok harus dilingkup dengan sengkang dan kait

pengikat lateral minimum dengan batang D10 untuk tulangan pokok memanjang

batang D32 atau lebih kecil, untuk tulangan pokok memanjang yang lebih besar

lainnya, umumnya sengkang tidak kurang dari batang D12, dan untuk

kesemuannya tidak menggunakan sengkang lebih besar dari D16. Jarak spasi

tulangan sengkang p.k.p tidak lebih dari 16 kali diameter tulangan pokok

memanjang, 48 kali diameter tulangan sengkang, dan dimensi lateral terkecil

(lebar) kolom (Dipohusodo, 1999:292).

3.5.2. Kekuatan Kolom Eksentrisitas Kecil

Hampir tidak pernah dijumpai kolom dengan kombinasi beban aksial

secara konsentris, bahkan kombinasi beban aksial dengan eksentrisitas kecil

sangat jarang ditemui. Namun untuk memperoleh pengertian perilaku kolom pada

waktu menahan beban dan timbulnya momen pada kolom, maka akan dibahas

kekuatan kolom dengan eksentrisitas kecil (Dipohusodo, 1999:290).

Kondisi pembebanan tanpa eksentrisitas yang merupakan keadaan khusus.

Kuat beban aksial nominal atau teoritis dapat diungkapkan sebagai berikut

(Dipohusodo, 1999:290):

stystg AfAAfcPo )('85,0 ........................................................ (3.26)

Dan syarat keamanan yaitu

nPPu .......................................................................................... (3.27)

Keterangan:

Ag = Luas kotor penampang melintang kolom (mm2).

Po = Kuat beban aksial nominal atau teoritis tanpa eksentrisitas (N).

Ast = Luas total penampang penulangan memanjang (mm2

).Pn = Kuat beban aksial nominal atau teoritis dengan eksentrisitas

tertentu (N).

Pu = Beban aksial terfaktor dengan eksentrisitas tertentu (N).


31/82

16

g

stg

A

A .......................................................................................... (3.28)

Dikarenakan dalam prakteknya tidak ada kolom yang dibebani tanpa

eksentrisitas, dan walaupun dalam kenyataannya ada. Tetapi, dalam SNI 03-2847-

2002, menentukan faktor reduksi kekuatan untuk memperhitungkan eksentrisitas

minimum, dengan ketentuan bahwa kekuatan nominal kolom dengan pengikat

sengkang direduksi 20%. Sehingga kuat beban aksial maksimum menjadi.

stystgmaksn AfAAfcP )('85,080,0)( ...................... (3.29)

Kemudian untuk faktor keamanan, diberikan faktor reduksi kekuatan = 0,65

untuk kolom dengan pengikat sengkang dan = 0,7 untuk kolom dengan pengikat

spiral (Dipohusodo, 1999:291).

3.5.3. Penampang Kolom Bertulangan Seimbang.

Keadaan seimbang adalah keadaan dimana jumlah tulangan baja tarik

sedemikian sehingga letak garis netral tepat pada posisi saat mana akan terjadi

secara bersamaan regangan luluh pada tulangan tarik dan regangan beton desak

maksimum 0,003 (Dipohusodo, 1999:303).

Berdasarkan regangan yang terjadi pada batang tulangan baja, awal

kehancuran atau keruntuhan penampang kolom dapat dibedakan menjadi dua

kondisi, ialah:

1. Kehancuran karena tarik, diawali dengan luluhnya batang tulangan tarik.

2. Kehancuran karena tekan, diawali dengan hancurnya beton tekan.

dan peralihan dari keadaan hancur karena tekan ke hancur karena tarik terjadi

pada saat e = eb. Apabila e > eb atauPn eb atauPn >Pnb,

maka kehancuran diawali pada daerah tekan (Dipohusodo, 1999:303).Nilai regangan yang terjadi saat keadaan keseimbangan regangan untuk

penampang kolom persegi dapat dilihat pada Gambar 3.8 berikut ini:


32/82

17

Gambar 3.8 Keadaan Keseimbangan Regangan Penampang Kolom Persegi

(Dipohusodo, 1999:303)

Berdasarkan penampang persegi seperti pada Gambar 3.8, keadaan

keseimbangan regangan adalah.

fy

d

fy

dcb

600

)(600

003,0200000

)(003,0.................................................... (3.30)

Dan, Kuat aksial nominal pada keadaan seimbang adalah:

yscysbcb fAffAbcfP )'85,0(''85,0 1 ................................ (3.31)

Jika eksentrisitas eb diukur dari titik pusat plastis yang berada tengah-tengah

pada Gambar 3.8, maka persamaan rotasi gaya-gaya dalam adalah sebagai

berikut:

)"()"').('85,0(')"('85,0 211 dfAdddffAdadbcfP yscysbcb

....................... (3.32)

3.5.4. Kekuatan Kolom Eksentrisitas Besar.

Kuat aksial nominal maksimum Pn maks berdasarkan SNI 03-2847-2002,

dengan pengaruh kelangsingan diabaikan, makaPn maks tidak boleh melebihi 0,80

Po untuk kolom berpengikat sengkang dan 0,85 Po untuk kolom dengan pengikat

spiral. Dengan ketentuan tersebut berarti memberi batas eksentrisitas minimum.

Namun, untuk kolom dengan nilai eksentrisitas besar, kedua persamaan itu tidak

dapat digunakan lagi. Untuk kolom dengan rasio kelangsingan cukup tinggi

memerlukan peninjauan pengaruh tekuk terhadap panjangnya. Evaluasi

Pn=PbPn=Pb

c=0,003 0,85fc

ND2b

Tb=Asfy

ND1b

s

y

yE

f


33/82

18

pendekatan dengan pembesaran momen terfaktor harus diperhitungkan dengan

menggunakan eksentrisitas minimum sebesar (15 + 0.03 h) mm, baik untuk

kolom berpengikat sengkang maupun spiral, terhadap masing-masing sumbu

utama secara terpisah (Dipohusodo,1999:305).

Analisis menggunakan Diagram Interaksi kolom, dimana tampak bahwa

perhitungan beban kolom pada eksentrisitas besar memakan waktu. Demikian

pula yang dihadapi dalam perencanaan penampang kolom, dimana

perhitungannya menggunakan cara coba-coba yang rumit dan panjang. Dalam

rangka memperpendek perhitungan, telah banyak dikembangkan berbagai cara

hitungan dengan menggunakan alat bantu perencanaan atau analisis, yang dapat

berupa daftar, diagram, atau nomogram (Dipohusodo, 1999:305).

Metode pendekatan empiris guna mendapatkan nilai Pu suatu penampang

secara kasar, yang dapat dilakukan dengan menyederhanakan kurva pada diagram

interaksi menjadi garis lurus (Dipohusodo, 1999:317), yang dapat dilihat pada

Gambar 3.9 berikut ini.

Gambar 3.9 Grafik Pendekatan Empiris Diagram Interaksi Kolom (Dipohusodo,

1999:318).

Dengan menggunakan penyederhanaan kurva diagram interaksi menjadi

garis lurus seperti di atas, Whitney juga mengetengahkan suatu pendekatanpersamaan empiris untuk menghitung kapasitas penampang kolom di daerah

hancur tekan. Persamaan Whitney yang terutama dimaksudkan untuk diterapkan

pada kolom bernampang persegi, meskipun tidak tertutup kemungkinan

penggunaan untuk kolom penampang bulat, yang umumnya membutuhkan

perhitungan lebih rumit (Dipohusodo, 1999:319).


34/82

19

Persamaan Whitney didasarkan atas anggapan-anggapan sebagai berikut


1. Penempatan tulangan diatur simetris dalam satu baris sejajar terhadap

sumbu lentur penampang persegi,As = As.

2. Tulangan tekan telah meluluh,fs = fy.

3. Luas beton yang ditempati batang tulangan baja tekan diabaikan dalam

perhitungan.

4. Tinggi balok tegangan ekivalen adalah 0,54 d, setara dengan nilai a rata-

rata untuk penampang persegi dalam keadaan seimbang.

5. Keruntuhan karena tekan yang menentukan.

Persamaan Whitney untuk penampang persegi dengan hancur tekan

ditentukan (Dipohusodo, 1999:320).

18,13

'

50,0)'(

'

2

d

eh

fhb

dd

e

FAP c

ys

n ................................................... (3.33)

Karena persamaan Whitney terbatas untuk penampang dengan hancur

tekan. Maka, dengan keseimbangan gaya (H = 0), dan keseimbangan momen

(M = 0), didapatlah persamaan nilai kuat aksial nominal untuk penampang

dengan hancur tarik yaitu (Dipohusodo, 1999:323):

d

dmp

d

eh

d

ehbdfP cn

'12

2

2

2

2'85,0

2

.................... (3.34)

'85,0 c

y

f

fm .................................................................................... (3.35)

bd

As ' ...................................................................................... (3.36)

3.5.5. Faktor Reduksi Kekuatan untuk Kolom

Sebelumnya diketahui bahwa nilai = 0,65 untuk pengikat sengkang dan

= 0,70 untuk pengikat spiral, namun SNI 03-2847-2002pasal 11.3 ayat 2.2

menetapkan bahwa untuk kolom dengan beban aksial yang semakin mengecil,

nilai dapat ditingkatkan secara linear sampai 0,80; seharga nilai Pn yang


35/82

20

berkurang dari 0,10fcAgsampai nol. Sebagai pembatasan tambahan adalah bahwa

fy tidak lebih dari 400 Mpa, penulangan simetris, dan tidak kurang dari 0,65.

Ketentuan tersebut dengan sendirinya berlaku untuk kolom dengan pengikat spiral

maupun sengkang (Dipohusodo, 1999:320).

Variasi nilai faktor reduksi kekuatan yang sesuai dengan peraturan

tersebut di atas juga dapat diungkapkan melalui persamaan untuk kolom dengan

pengikat sengkang (Dipohusodo, 1999:321):

65,0'1,0

15,080,0

gc

n

Af

P ............................................................. (3.37)

3.5.6. Struktur Kolom Langsing

Tingkat kelangsingan suatu struktur kolom diungkapkan sebagai rasio

kelangsingan (Dipohusodo, 1999:330):

r

lk u .................................................................................................. (3.38)

Dimana,

k = faktor panjang efektif komponen struktur tekan,

lu = panjang komponen struktur tekan yang tidak ditopang (mm),

r= jari-jari putaran (radius of gyration) potongan lintang komponen

struktur tekan = I/A ; ditetapkan 0,30h dimana h = ukuran dimensi

kolom persegi pada arah bekerjanya momen; atau 0,25D, D =

diameter kolom bulat (SNI 03-2847-2002pasal 12.11 ayat 2), (mm).

SNI 03-2847-2002 pasal 12.13 ayat 2 memberikan ketentuan bahwa untuk

komponen struktur tekan tanpa pengaku lateral, atau tidak disokong untuk

tertahan ke arah samping, efek kelangsingan dapat diabaikan apabila memenuhi:

22r

lk u

.......................................................................................... (3.39)

Faktor kdiperhitungkan sebagai fungsi dari kekakuan relatif dari kolom

terhadap balok-balok pada pertemuan di ujung-ujung kolom. Kekakuan relatif

adalah nilai banding antara jumlah kekakuan kolom dibagi dengan panjang kolom,

dan jumlah kekakuan balok dibagi dengan panjang balok.


36/82

21

)//()/( balokbalokkolomkolom LEILEI ... (3.40)

Nilai-nilai faktor panjang efektif k tersebut ditunjukkan dalam hubungan

grafis nomogram atau grafik alignment (Dipohusodo, 1999:332), seperti pada

Gambar 3.10 berikut ini.

Gambar 3.10Nomogram Faktor Panjang Efektif Kolom (Dipohusodo,

1999:333).

Apabila kekakuan relatif pada masing-masing ujung kolom A dan B sudah

didapat, yaitu A dan B, hubungkan kedua nilai tersebut dengan suatu garis lurus

yang akan memotong garis skala nilai k yang berada ditengah. Untuk ujung kolom

yang berupa sendi, nilai = , sedangkan untuk ujung jepit, nilai = 0

(Dipohusodo, 1999:332).

Efek kelangsingan untuk perencanaan komponen struktur tekan dapat

digunakan cara perkiraan momen yang diperbesar/ pembesaran momen, apabila

nilai rasio kelangsingan k.lu/r< 100.Berdasarkan SNI 03-2847-2002 Pasal 12.12 tentang pembesaran momen

untuk rangka portal tidak bergoyang, maka harus direncanakan Pu dan momen

terfaktor yang diperbesarMc yang didefinisikan sebagai:

Mc = nsM2.... (3.41)


37/82

22

Dengan syarat M2 tidak diambil lebih kecil dari:

M2.min = Pu (15 + 0,03h) .... (3.42)

Dan,

0,1

75,01

Pc

Pu

Cmns ..... (3.43)

22

ukl

EIPc

..... (3.44)

4,040,060,02

1

b

b

M

MCm ........ (3.45)

d

IgEcEI

1

4,0.. (3.46)

Dimana,

M2= momen ujung terbesar (Nmm).

Pc = beban tekuk Euler (N).

Pu = beban rencana aksial terafaktor (N).

Pu dan Pc = jumlah untuk semua kolom dalam satu tingkat (N).

Cm = faktor koreksi.

Mb = momen terfaktor pada ujung komponen tekan akibat dari beban yang

tidak menyebabkan goyangan besar, momen akibat dari gaya

vertikal atau gravitasi, dimanaM1b


38/82

23

atau

Icr= Ig/2...... (3.48)

Sedangkan untuk portal bergoyang, maka momen ujung kolomM1 danM2

harus diambil:

M1 = M1ns + sM1s... (3.49)

M2 = M2ns + sM2s... (3.50)

Dengan, sM1s dan sM2s sebesar:

ss

ss M

Pc

Pu

MM

75,0

1

.. (3.51)

Dimana,

Mns = momen terfaktor pada ujung komponen tekan akibat dari beban

yang tidak menyebabkan goyangan besar, momen akibat dari gaya

vertikal atau gravitasi,M2ns > M1ns (Nmm).

Ms = momen terfaktor yang terjadi di manapun di sepanjang komponen

struktur tekan akibat dari beban yang menyebabkan goyangan

lateral besar,M2s > M1s (Nmm).

Dan dengan syarat nilai pada sMs, yang dihitung menggunakan Pu dan

Pc akibat beban mati dan beban hidup terfaktor, harus bernilai positif dan

tidak boleh lebih besar dari 2,5.

Apabila kelangsingan suatu komponen struktur tekan memenuhi:

Agfc

Pur

lu

'.

35 .. (3.52)

Maka, pembesaran momen harus direncanakan berdasarkan Mc pada pers

(3.39), dimanaM1 danM2 dihitung dengan pers (3.47) dan (3.48), serta nilai k

tidak lebih besar dari 1,0.


39/82

24

3.5.7. Kuat Geser Kolom

Berdasarkan Peraturan SK SNI 03-2847-2002 pasal 13.3, Kuat geser yang

disumbangkan oleh beton Vc untuk komponen struktur yang dibebani oleh geser,

lentur dan aksial tekan adalah (Departemen Pekerjaan Umum, 1991:35):

dbMm

dVcfVc w

uw

7120' ... (3.53)

8

4 dhNuMuMm .. (3.54)

Dengan syarat

Ag

NudbcfVc

w

3,01.'3,0 .. (3.55)

Penggunaan tulangan geser disesuaikan dengan ketentuan sebagai berikut


1. Bila Vu < Vc, dengan = 0,6; maka penulangan geser dapat diabaikan,

namun untuk dukungan lateral terhadap tulangan pokok memanjang maka

digunakan tulangan kait/ sengkang sesuai dengan detail penulangan

sengkang minimum.

2. Bila Vc < Vu < Vc, maka diperlukan tulangan geser minimum dengan

luasan tulangan:

fy

sbAv w

.31 .. (3.56)

Av = 2As..... (3.57)

wb

fyAvs

..3 .. (3.58)

3. Bila Vu > Vc, maka diperlukan tulangan geser dengan ketentuan:

Vu < Vn.. (3.59)

Vu < Vc + Vs... (3.60)

Sehingga kuat geser tulangan dan yang harus disediakan adalah

Vs > Vu/ - Vc.. (3.61)

Dimanas

dfyAvVs

.. , . (3.62)


40/82

25

SehinggaVs

dfyAvs

.. (sengkang vertikal) . (3.63)

Ketentuan dan persyaratan lain tentang detail penulangan tulangan geserditentukan sebagai berikut (Dipohusodo, 1999:113):

1. Mutu baja tulangan geserfy tidak melebihi 400 MPa

2. dbcfVs w.'32 . (3.64)

3. s < datau 600 mm (yang terkecil)

4. s < datau 600 mm (yang terkecil), jika dbcfVs w.'31 .. (3.65)

5. s 100 mm

3.5.8 Ketentuan terhadap Tahanan Gempa

Ketentuan-ketentuan untuk Sistem Struktur Pemikul Momen Menengah

(SRPMM) berdasarkan SNI 03-2847-2002 pasal 23.10 (5) untuk kolom adalah

sebagai berikut.

1. Jarak sengkang maksimum So sepanjang lo tidak melebihi: a) 8 kali

diameter tulangan longitudinal terkecil; b) 24 kali diameter sengkang ikat;

c) setengah diameter penampang terkecil komponen struktur; d) 300 mm

2. Panjang lo tidak boleh kurang dari: a) seperenam tinggi bersih kolom b)

dimensi terbesar penampang kolom

3. Sengkang ikat pertama harus dipasang pada jarak tidak lebih daripada

setengah So dari muka hubungan kolom-balok.

4. Spasi sengkang ikat pada sembarang penampang kolom tidak boleh

melebih 2So.

3.5.9 Tahapan Perencanaan Kolom Beton Bertulang

Tahapan perencanaan kolom beton bertulang secara ringkas yaitu:

a. Pengumpulkan data-data material kolom beserta beban-beban yang

bekerja, sepertify, fc, , d, Pu, Mu dan e.

b. Ditaksirkan dimensi bruto dengan anggapan bahwa regangan beton

mencapai 0,003 dan tulangan tekan telah luluh > y atau fs> fy., maka

fssama dengan fy.Kemudian dicari jumlah tulangan dengan rencana.


41/82

26

c. Pencarian nilai Cb, ab, fs danPnb Pnb dan eb.

d. Cek terhadap anggapan awal di point (b), jika salah, maka digunakan nilai

fs.

e. Diperiksa apakah e > eb atau e < eb?

Jika e > eb, maka terjadi hancur yang diawali luluhnya tulangan tarik.

Jika e < eb, maka terjadi hancur pada daerah tekan beton.

f. Diperiksa kekuatan penampang (Pn) berdasarkan cara hancurnya.

g. Diperiksa apakah Pn > 0,1fc.Ag?

Jika ya, maka Penggunaan = 0,65 telah benar, dan

jika tidak, nilai diinterpolasi dari 0,65-0,80; berdasarkan Pn = 0 hingga

Pn = 0,1fcAg.

h. Diperiksa apakah Pn >Pu?

Jika ya, maka ditinjau pengaruh kelangsingan.

Jika tidak, maka dilakukan pembesaran terhadap dimensi awal.

i. Diperiksa pengaruh kelangsingan, apakah memenuhi syarat berikut?

22r

lk u (Tanpa pengaku lateral),

Jika ya, maka pengaruh kelangsingan diabaikan, dan

jika tidak, maka dihitung pembesaran momenM2 atauMc

j. Diperiksa keamanan, apakah (M2 atauMc) < Mn?

Jika ya, berarti aman, dan

jika tidak dilakukan pembesaran dimensi awal.

Sketsa tahapan perencanaan dapat dilihat pada Gambar 3.11 berikut ini:


42/82

27

Gambar 3.11 Tahapan Perencanaan Penampang Kolom Beton Bertulang

(Dipohusodo, 1999:305)

Taksiran dimensi penampang, dengan h = 2b

Mulai

Anggapan awal, c mencapai 0,003, dan,

>y atau s> , sehingga s=f

Dicari sdan s dengan = 0,03

Dihitung kekuatan penampang pada keadaan seimbang (Cb bfs,Pnb dan Pnb)

Kolom hancur diawali

pada daerah tekan

Kolom hancur diawali

luluhnya tulangan tekan

Penampang sudah aman

Cekapakah Pn > 0,1fcAg

Cekanggapan awal, apakah

fs>fy?

Kontrol keamanan

Pn Pu

Kontrol

terhadap kalangsingan

M2 atauMc Mn

Hitung kekuatan penampang (Pn) dengan =0,65

e < eb e > eb

Tidak

Selesai

Ya

Ya

Ya

Tidak

Tidak

Hitung antara

0,65 0,8

Cek kelangsingan,apakah

22r

lk u

Ya

Tidak

Ya

Tidak

Diperiksanilai e terhadap

eb


43/82

28

3.6 Struktur Kolom Baja

Struktur kolom baja merupakan jenis kolom yang terbuat dari baja profil

tunggal berjenis profil I, O dan H, maupun dari baja profil ganda/gabungan yang

tersusun dari profil L, I, H, C dan sebagainya. Karena merupakan baja pabrikasi,

maka mutu lebih terjamin dan pelaksanaannya lebih cepat, namun biayanya lebih

mahal dari jenis bahan kolom lainnya.

Keruntuhan batang tekan dapat dikategorikan menjadi 2 yaitu (Oentoeng,

1999:62):

1. Keruntuhan yang diakibatkan tegangan lelehnya dilampaui. Hal semacam

ini terjadi pada batang tekan yang pendek (stocky column).

2. Keruntuhan yang diakibatkan oleh terjadinya tekuk. Hal semacam ini

terjadi pada batang tekan yang langsing (slender column).

Pada keruntuhan akibat tekuk ini, asalkan tegangan pada seluruh

penampang masih dalam keadaan elastis (belum mencapai 1), gaya

tekuknya dapat dihitung berdasarkan rumus Euler:

2

2

k

krL

EIP

....................................................................................... (3.66)

Besar kelangsingan batang tekan tergantung dari jari-jari kelembaban (i)

dan panjang tekuk (Lk), (Oentoeng, 1999:63).

mini

Lk ............................................................................................ (3.67)

Dimana, k ditentukan dengan:

)//()/( ggcc LEILEI ..... (3.40)

Setelah didapat kan A dan Bpada kedua ujung bentang, maka dihubungan pada

nomogram yang dapat digunakan pada Gambar 3.5. untuk kekakuan kolom baja

berpedoman pada GRC (Column Research Counsil) bahwa bila perletakan sendi,maka GA= 10 dan perletakan jepit, maka GA = 1.

3.6.1 Analisa Batang Tekan Konsentris

Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga terjamin

stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk). Hal ini harus diperlihatkan dengan

mengunakan persamaan (Oentoeng, 1999:64):


44/82

29

A

N............................................................................................ (3.68)

Dimana:N =Pu = Gaya tekan aksial pada batang (kg)

A = Luas penampang batang (cm2)

= Tegangan dasar/izin (kg/cm2)

= Faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan batang ()

Harga dapat dicari dari Tabel 2, 3, 4 atau 5, berdasarkan mutu baja Bj 34

(Fe 310), Bj 37 (Fe 360), Bj 44 (Fe 430) dan Bj 52 (Fe 510)PPBBI 84, untuk

mutu baja Bj 37 (Fe 360) dapat dilihat pada Lampiran B,.

3.6.2 Analisa Batang Tekan Eksentris

Bila suatu batang tekan/ kolom dikatakan bekerja eksentris berarti ada

gaya tambahan seperti gaya lateral atau momen yang mengakibatkan pusat beban

bergerak dengan jarak (e) terhadap titik berat penampang (Oentoeng, 1999:223).

Tinjauan batang yang memikul momen di ujung-ujungnya dan memikul

gaya tekan aksial sebagai berikut (Oentoeng, 1999:230):

Gambar 3.12 Batang yang Dibebani Gaya Aksial dan Momen (Oentoeng,

1999:230).

3.6.3 Pengaruh Perubahan Bentuk Penampang

Menurut PPBBI84, penampang yang tidak berubah bentuk harus

memenuhi syarat-syarat sebagai berikut (Oentoeng, 1999:210):

75bth , dan (3.69)

st

b

h

L25,1 ... (3.70)

Dimana,

h = tinggi (mm).

F

M2

F

M1


45/82

30

b = lebar sayap (mm).

tb = tebal badan (mm).

ts = tebal sayap (mm).

L= jarak antara dua titik di mana tepi tertekan dari balok itu ditahan

terhadap kemungkinan terjadinya lendutan ke samping (mm).

Berdasarkan apakah penampang berubah bentuk atau tidak, maka dapat

ditentukan Tegangan Kip kip yang diizinkan (Oentoeng, 1999:211).

1. Penampang Yang Tidak Berubah Bentuk

Pada penampang yang tidak berubah bentuk, teg kip kip dapat ditentukan

sebagai berikut:

a. Untuk balok statis tertentu

Pada perletakan pelat badan balok diberi pengaku samping. Tegangan

kip yang diijinkan, dihitung dengan:

1) Jika C1 250; maka kip = . (3.71)

2) Jika 250 < C1 < C2; maka 3,02502

2501x

C

Ckip

(3.72)

3) Jika C1 > C2; maka 7,012x

CCkip (3.73)

Dimana:stb

hLC

.

.1 . (3.74)

EC 63,02 ... (3.75)

Pada perletakan pelat badan balok tidak diberi pengaku samping.

Tegangan kip yang menentukan adalah terkecil dari kententuk yang

diberi pengaku samping, serta memenuhi:

3

2.1042,0

h

tCC bkip (3.76)

b. Untuk balok statis tak tentu

Pada perletakan pelat badan balok diberi pengaku samping. Tegangan

kip yang diijinkan, dihitung dari:


46/82

31

a. Jika C1 250; maka kip = (3.71)

b. Jika 250 < C1 < C3; maka 3,02503

2501x

C

Ckip

(3.77)

c. Jika C1 > C3; maka 7,01

3x

C

Ckip .. (3.78)

Dimana:

E

C )23)(1(21,03 ** (3.79)

jep

kaik

M

MM

2

* (3.80)

Mki dan Mka adalah momen pada ujung-ujung bagian balok

antara pelat-pelat kopel yang berjarak L. Mjep adalah momen

pada ujung-ujung balok antara pelat-pelat kopel yang

berjarakL dengan anggapan bahwa ujung-ujung terjepit.

Pada perletakan pelat badan balok tidak diberi pengaku samping.

Tegangan kip yang menentukan adalah terkecil dari kententuan yang

diberi pengaku samping, serta memenuhi:

3

2.1042,0

h

tCC bkip (3.81)

2. Penampang Yang Berubah Bentuk

Untuk penampang yang berubah bentuk, maka teg kip kip dapat

ditentukan sebagai berikut:

Aarsir= b. ts + 1/6 . hb. tb... (3.82)

iy.tepi ='

21

A

Iy.. (3.83)

tepiy

k

iL

. , (3.84)

dengan ,maka nilai dapat dicari dari Tabel 2, 3, 4 atau 5, PPBBI 84,

untuk mutu baja Bj 37 (Fe 360) dapat dilihat pada Lampiran B

/kip .. (3.85)


47/82

32

Dengan syarat bahwa, tegangan maksimum yang terjadi pada tengah

bentang harus lebih kecil dari kip .

3.6.4 Beam Coulumn untuk Portal Bergoyang

Pada portal bergoyang, nilai berkisar dari harga terkecil = 0,82;

mendekati 0,85; seperti yang tercantum dalam PPBBI. Sehingga rumus interaksi

pada portal bergoyang atau untuk kolom yang ujungnya bergoyang, dibebani gaya

normal dan momen adalah (Oentoeng, 1999:242):

Pada keadaan momen melentur terhadap sumbu x, dipakai rumus:

x

x

x

x

W

M

n

n

A

N

185,0max ....................................................... (3.86)

Dan,

x

x

W

M

A

N................................................................................ (3.87)

Dengan,

N

An EXx

, .... (3.88)

EX = EX /1,5 (3.89)

0,1

38

5

2

1

x

xkip

M

M

.............................................................. (3.90)

Dimana, EX = Tegangan elastis dengan sumbu x sebagai garis netral izin

(kg/cm2).

EX = Tegangan elastis dengan sumbu x sebagai garis

netral(kg/cm2).

Harga EX maupun EY dapat dicari di Tabel 10 PPBBI84, yang

disajikan pada Lampiran B sesuai dengan besarnyax dany.

3.6.5 Pengaruh Tegangan Geser

Kolom yang umumnya memiliki bentang yang pendek akan mengalami

tegangan geser yang lebih dari pada balok, sehingga tegangan yang terjadi harus

memenuhi persamaan berikut (Oentoeng, 1999:111):


48/82

33

58,0badanA

D.. (3.91)

Dimana,D = Vu = tegangan geser (kg)

Abadan = hb x tb = luasan penampang badan (cm2)

3.6.6 Tahapan Perencanaan Kolom baja

Perencanaan penampang kolom baja secara ringkas dilakukan dengan

tahapan-tahapan sebagai berikut (Oentoeng, 1999:223):

a. Dikumpulkan data-data geometri seperti data material, ukuran, gaya-gaya

yang bekerja serta data lain yang bersangkutan.

b. Ditaksirkan suatu dimensi profil.

c. Dicari panjang tekuk kolom (kx dan ky)

d. Diperiksa kelangsingan batang (x dany), faktor tekuk (x dan y) dan n

(nx dan ny).

e. Dicek terhadap perubahan bentukpenampang, serta dicari Kip-nya.

f. Kontrol tegangan Kip terhadap tegangan maksimum yang terjadi

Jika kip maks, maka sudah aman,

Jika kip maks, maka profil di perbesar.

g. Dicari nilai berdasarkan kip yang bekerja.

h. Dicek apakah tegangan yang bekerja lebih kecil dari tegangan izin?

Jika ya, berarti aman, dan

jika tidak, maka penampang harus diperbesar.

Tahap perencanaan secara ringkas dapat dilihat Gambar 3.13 berikut ini:


49/82

34

Gambar 3.13 Tahapan Perencanaan Kolom Baja (Oentoeng, 1999:223)

Cek apakah

penampang berubah bentuk

atau tidak?

Dikumpulkan data-data

geometri yang diperlukan

Mulai

Ditaksir dimensi awal profil

Dicari panjang tekuk kolom (kx dan ky)

Dicari (x & y), (x &y)dan n (nx dan ny)

Penam an sudah aman

Selesai

Ya Tidak

Kontrol teganganbekerja izin

Di hitung kipberdasarkan

tegangan sayap

Tidak

Ya

Cek apakah

ki izin ?

Dicari nilai

Di hitung kipberdasarkan nilai

C1&C2

(statis tertentu)dan C1&C3

(statis tak tentu)

Ya

Tidak


50/82

35

BAB IV

METODE PENELITIAN

Penelitian (riset) adalah proses yang sistematis meliputi pengumpulan dan

analisa informasi (data) dalam rangka meningkatkan pengertian kita tentang

fenomena yang kita minati atau menjadi perhatian kita (Leedy, 1997:3 dalam

Zaini, 2008:2).

Metode Penelitian merupakan suatu kerangka/alur pelaksanaan penelitian

dan cara-cara penyelesaian, sehingga proses penelitian dapat berjalan dengan

lancar dan sesuai acuannya.

4.1. Jenis dan Objek Penelitian

Jenis penelitian yang dilakukan merupakan jenis penelitian terapan,

dikarenakan penelitian ini dilakukan untuk dapat diterapkan pada perencanaan

maupun penelitian lainnya yang berhubungan dengan penelitian ini.

Sample data yang digunakan sebagai acuan dalam penelitian ini adalah:

1. Kolom pada portal bertingkat. Ditinjau gedung struktur beton bertingkat 4

yaitu pada portal as-D gedung Perpustakaan Universitas Islam Riau (UIR).

(a) (b)

Gambar 4.1 Gedung Perpustakaan Universitas Islam Riau (UIR), (a)

Tampak Depan, (b) Portal As-D

(b) Kolom pada portal Gable Frame. Ditinjau gedung struktur baja bertingkat

1 yaitu pada portal As-B portal Gable Frame.


51/82

36

(a)

(b)

Gambar 4.2 Portal Gable Frame, (a) Tampak Depan, (b) Portal As-B

Sample data kemudian dihitung beban aksial, momen dan nilai

eksentrisitas yang terjadi pada kolom, sehingga dapat dijadikan sebagai acuan

yang sesuai dengan keadaan lapangan. Berdasarkan data acuan tersebut, akan

diteliti dengan variasi nilai eksentrisitas yang berbeda, dan direncanakan kolom

beton bertulang maupun kolom baja pada masing-masing portal yaitu portal

bertingkat (gedung Perpustakaan UIR) dan portalgable frame.

4.2. Teknik Pengumpulan Data

Data yang diperoleh berupa data-data sekunder, dikarenakan penelitian ini

diperlukan data-data yang ada di lapangan untuk dijadikan sebagai acuan. Data

tersebut kemudian direkayasa untuk suatu kondisi beban aksial dan eksentrisitas

tertentu untuk tercapainya tujuan penelitian yang diharapkan.

Teknik/metode pengumpulan data yang dilakukan yaitu:

1. Studi literatur, metode ini sangat dibutuhkan guna sebagai landasan teori

dan pemahaman terhadap proses penelitian, data yang diperoleh baik dari


52/82

37

media cetak berupa buku referensi, Tugas Akhir dan jurnal-jurnal, serta

media internet yang berupa teori-teori dan penelitian-penelitian yang

berhubungan dengan penelitian ini.

2. Observasi lapangan, data-data sekunder yang diperoleh sebagai sample

acuan berupa: asbuild drawing gedung Perpustakaan UIR yang terdiri

dari: denah, gambar potongan dan gambar detail.

4.3. Langkah-langkah Penelitian

Proses penelitian yang terarah kepada tujuan dan hasil, memerlukan

langkah-langkah penelitian yang tepat, dengan demikian langkah-langkah

penelitian yang dilakukan sebagai berikut:1. Persiapan data

Dilakukan pengumpulan data-data yang diperlukan sebagai acuan seperti

data geometrik, denah, gambar potongan dan gambar detail pada portal

bertingkat (gedung Perpustakaan UIR) dangable frame.

2. Analisis data pembebanan

Dari data-data ada, dianalisa untuk mendapatkan beban mati, beban hidup,

angin dan gempa yang bekerja pada portal bertingkat (gedung

Perpustakaan UIR) dangable frame.

3. Analisis gaya-gaya dalam

Berdasarkan beban-beban yang bekerja pada portal bertingkat (gedung

Perpustakaan UIR) dan gable frame, dilakukan analisis struktur dengan

bantuan program SAP 2000 versi 11, dengan penginputan data terhadap

data geometrik portal, beban-beban yang bekerja, jenis analisis dan

kombinasi pembebanan. Hasil dari analisis struktur diperoleh gaya-gaya

dalam yang bekerja pada kolom seperti gaya aksial, geser dan momen.

4. Penentuan gaya-gaya rencana dan nilai eksentrisitas yang diteliti

Pada portal bertingkat (gedung Perpustakaan UIR) maupun pada gable

frame masing-masing diambil gaya-gaya dalam dari satu kolom yang

mengwakili, yaitu gaya aksial, geser dan momen, dicari nilai eksentrisitas

yang terjadi berdasarkan perbandingan momen terhadap gaya aksial pada


53/82

38

masing-masing portal. Berdasarkan nilai eksentristias yang terjadi maka

ditentukan parameter nilai eksentrisitas yang akan diteliti, yaitu pada

portal bertingkat dengan eksentrisitas 0m; 0,2m; 0,4m; 0,6m; 0,8m; dan

1,0m dan pada gable frame dengan eksentrisitas 0m; 0,5m; 1,0m; 1,5m;

2,0m; 2,5m; dan 3,0m.

5. Perencanaan penampang kolom

Berdasarkan gaya aksial, geser dan momen rencana, sert variasi nilai

eksentrisitas tersebut, maka akan direncanakan penampang kolom dengan

struktur beton bertulang maupun baja profil, sesuai syarat dan ketentuan

yang berlaku pada masing-masing portal. Perencanaan dilakukan dengan

cara Trial end Eroruntuk mendapatkan penampang yang optimum.

6. Perhitungan volume dan harga per m kolom

Dari hasil perencanaan kolom beton bertulang dan kolom baja dari

masing-masing portal, dihitungan volume beton, tulangan, bekisting dan

baja profil yang dibutuhkan dalam 1(satu) meter panjang kolom beton

bertulang maupun kolom baja. Setelah didapatkan volumenya, maka

dihitung harga per m kolom.

7. Perhitungan rasio harga kolom

Setelah didapatkan harga per m kolom dari masing-masing portal,

dilakukan perbandingan harga per m kolom baja terhadap kolom beton

bertulang berdasarkan peningkatan eksentrisitas, pada portal bertingkat

maupungable frame.

8. Komparasi rasio harga kolom

Dari hasil perhitungan rasio harga kolom baja terhadap beton bertulang,

dikomparasikan antara portal bertingkat dan gable frame, sehingga

didapatkan perbedaan kemiringan garis regresi rasio harga kolom baja

terhadap beton bertulang antara kedua portal, dengan demikian diketahui

keefektifannya.

Langkah-langkah penelitian, secara jelas dapat dilihat diagram alir

penelitian pada Gambar 4.1 berikut.


54/82

39

Gambar 4.3 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Analisis gaya-gaya dalam

Portal bertingkat dangable frame

Portal bertingkat

Direncanakan penampang kolom

dengan eksentrisitas (e) = 0m;

0,2m; 0,4m; 0,6m; 0,8m; dan

1,0m

Komparasi rasio harga kolom baja terhadap

kolom beton, antara portal bertingkat dan gable

Kesimpulan

Selesai

Persiapan data

Penentuan gaya-gaya rencana dan

nilai eksentrisitas yang diteliti

-Data geometrik

-Denah

-Gambar potongan-Gambar detail

Analisis data pembebanan

Portal bertingkat dangable frame

Gable frame

Direncanakan penampang kolom

dengan eksentrisitas (e) = 0m;

0,5m; 1,0m; 1,5m; 2,0m; 2,5m; dan

3,0m.

Input Sap 2000

- Beban-beban

(hidup, mati,

angin & gempa

- Dimensi

penampang &

mutu bahan

Beton bertulangBaja

Perhitungan volume

dan harga per m

Perhitungan volume

dan harga per m

Hitung rasio harga

kolom baja terhadap

kolom beton bertulang

Hitung rasio harga

kolom baja terhadap

kolom beton bertulang

Beton bertulang Baja


55/82

40

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi pembahasan tentang deskripsi umum, hasil analisa, hasil

pengolahan data, hasil analisa harga satuan dan kubikasi, serta komparasi biaya.

5.1. Deskripsi Umum

Deskripsi umum terdiri dari objek penelitian dan definisi-definisi yang

digunakan pada penelitian ini.

5.1.1. Data Acuan Penelitian

Sebagai bahan acuan dasar dalam penelitian ini,digunakan dua objek

penelitian, yaitu portal Bertingkat (Gedung Perpustakaan UIR) dan gedung portal

Gable frame. Dipilihnya Portal Bertingkat sebagai objek penelitian karena

berstruktur beton bertulang dan bertingkat 4 (empat) lantai, yang menjadi pilihan

utama dalam perencanaan gedung bertingkat khususnya di kota Pekanbaru. Dan

pemilihan portal Gable frame, karena sering digunakan dalam perencanaan berupa

gudang maupun tempat berbelanjaan, dimana merupakan gedung dengan struktur

baja profil dan memiliki bentang serta area yang luas.

1. Portal Bertingkat

Portal Bertingkat (gedung Perpustakaan UIR) yang berada di Jl.

Kaharuddin Nasution no.113 Pekanbaru, merupakan gedung struktur beton

bertulang bertingkat 4 (empat), yang terdiri dari 5 (lima) portal memanjang

dan 7 (tujuh) portal melintang. Gambar denah, potongan dan detail dapat

dilihat pada Lampiran B.

As yang akan dianalisis adalah pada salah satu portal memanjang yang

dianggap mewakili seluruh portal, yaitu As-D, dengan gambar portal

seperti gambar 5.1 berikut ini.

53


56/82

41

Gambar 5.1 Portal As-D pada Gedung Bertingkat

Dimensi kolom dan balok pada portal bertingkat dapat dilihat pada Tabel

5.1 berikut.

Tabel 5.1 Dimensi Kolom dan Balok pada Portal Bertingkat

Jenis Struktur Kode Struktur Dimensi (mm)

Kolom K1 500 x 500

K2 600

K3 400 x 400Balok BL1 600 x 300

BL2 500 x 200

BL3 1000 x 400

BL4 500 x 250

BLa 200 x 300

2. Portal Gable Frame

Gedung berportal Gable frame merupakan gedung struktur baja profil

yang berlantai 1 (satu), dengan profil kolom WF 300x300x11x7 dan profil

rafter WF 300x200x9x14, dengan tinggi kolom 6 m, memiliki kemiringan

sudut kuda-kuda 15 dan berdinding tertutup. Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat gambaran di Lampiran B.


57/82

42

Salah satu As yang ditinjau pada arah melintang adalah portal As-B, yang

dapat dilihat pada Gambar 5.2 berikut ini.

Gambar 5.2 Portal As-B pada Gedung Gable Frame

Dimensi profil yang digunakan pada Gable frame dapat dilihat pada Tabel

5.2 berikut ini.

Tabel 5.2 Dimensi Profil pada Portal Gable Frame

5.1.2. Definisi Khusus

Adapun istilah-istilah yang digunakan pada penelitian ini antara lain:

1. Eksentrisitas yang dimaksud pada penelitian ini adalah jarak titik tangkap

beban aksial tekan (Pu) terhadap titik berat penampang kolom, yang

dihasilkan dari perbandingan momen ujung terhadap beban aksial tekan

kolom.

2. Portal bertingkat, dalam penelitian ini adalah portal terdiri dari gabungan

kolom dan balok yang berhubungan secara monolit/kaku dan terdiri dari

beberapa lantai tingkat.

Komponen Struktur Dimensi Profil (mm) Berat (kg/ m)

Kolom WF 300x300x11x17 106

Rafter WF 300x200x9x14 65,4Balok WF 250x175x7x11 44,1

Gording CNP 125x50x2x3.2 6,13


58/82

43

3. Portal gable frame, dalam penelitian ini adalah portal berlantai satu yang

terdiri dari satu bentang dengan balok/rafter miring membentuk sudut

seperti atap pelana, dan berikatan dengan kolom secara kaku

5.2. Hasil Pengolahan Data Acuan

Berdasarkan data-data yang diketahui, maka sebelum diteliti pengaruh

variasi eksentrisitas beban pada kolom, maka terlebih dahulu akan dianalisis

terhadap pembebanan dan gaya-gaya dalam yang bekerja pada portal.

5.2.1. Hasil Analisis Pembebanan

Analisis pembebanan dilakukan untuk mendapatkan beban-beban yang

bekerja langsung pada portal baik beban merata maupun terpusat.1. Hasil Analisis Pembebanan Portal Bertingkat

Analisa pembebanan Portal Bertingkat (gedung Perpustakaan UIR),

dilakukan terhadap beban-beban gravitasi (beban mati dan beban hidup)

dan beban khusus (beban angin dan beban gempa), berdasarkan PPPURG

(1987) Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung.

Analisa pembebanan portal Bertingkat dengan rumusan persamaan (3.1)-

(3.3) yang ditunjukkan pada Lampiran A.1,1-14, dan hasil analisa beban-

beban gravitasi dapat dilihat pada Tabel 5.3 berikut ini.

Tabel 5.3 Beban-beban Gravitasi pada Portal Bertingkat

Sumber

beban

Beban mati Beban hidup

Merata (kg/m) Terpusat (kg) Merata (kg/m) Terpusat (kg)

a b c d e f g h i

Kubah qA1 261 PA1 639 qR1 60 PR1 180

qA2 165 qR2 30 PR2 90

qA3 83 PA3 248

Atap &

Kuda2

qAk 411 PA4 911 PR4 72

PA5 599 PR5 36Lantai 4/

dag

qD1 720 PD1 3312

qD2 360 PD2 1656

Lantai 1,2

& 3

qD3 1112 PD3 4429 qL3 1200 PL3 3600

qD4 556 PD4 2215 qL4 600 PL4 1800

qD5 371 PD5 90 qL5 400 PL5 50

qD6 186 PD6 592 qL6 200 PL6 475

PD7 2436 PL7 1875


59/82

44

Tabel 5.3.Lanjutan

a b c d e f g h i

Lantai 1,2& 3 PD8 272 PL8 200PD9 766 PL9 500

Dinding qD7 975

qD8 500

Tangga qD9 1340 qL9 1407

qD10 1192 qL10 1437

qD11 1552 qL11 1366

qD12 1284 qL12 1418

Dan juga beban-beban khusus yang bekerja pada portal Bertingkat seperti

beban angin dan beban gempa (arah x dan y) ditunjukan pada Tabel 5.4

berikut ini.

Tabel 5.4 Beban-beban Khusus pada Portal Bertingkat

Jenis Beban Posisi Beban Simbol Berat (kg)

Beban angin Tekan Horizontal P1 tk 439

Tekan Horizontal P2 tk 220



Tekan pada Atap Pa5 96

Hisap pada Atap Pa6 = Pa7 48Beban gempa Horizontal (arah x) F1x 7.683

Horizontal (arah x) F2x 15.059



Horizontal (arah y) F1 5.488




Dari hasil pembebanan akibat beban gravitasi dan beban khusus, kemudian

digambarkan pada portal. Untuk lebih jelasnya pembebanan pada salah

satu portal Bertingkat yaitu pada portal As-

Sipil,Kui Hartono

Documents

Transcript of Sipil,Kui Hartono