STUDI PENGARUH EKSENTRISITAS TERHADAP FAKTOR REDUKSI … · • Dari beberapa contoh studi kasus...

STUDI PENGARUH EKSENTRISITAS

TERHADAP FAKTOR REDUKSI PADA

KOLOM BETON BERTULANG

BUJURSANGKAR DENGAN

MENGGUNAKAN PROGRAM VISUAL

BASIC 6.0

RADITYA ADI PRAKOSA

3106 100 096

Bab I

Pendahuluan

Latar Belakang

• Komponen struktur utama pada bangunan adalah kolomsebagai penerima beban bangunan maupun beban luar yangbekerja pada struktur yang selanjutnya akan diteruskan kedalam pondasi

• Teknisi beton bertulang di Indonesia maupun luar negeribanyak yang telah memakai metode desain terbaru yaituUnified Design Provisions yang ada di dalam tata caraperhitungan beton bertulang ACI 318-2002

• Pengaruh eksentrisitas beban yang bekerja terhadap faktorreduksi ini dapat dihitung dengan melakukan analisa manualkemampuan layan kolom maupun dengan menggunakanprogram bantu seperti program Visual Basic 6.0

• Visual Basic 6.0 adalah bahasa pemrograman yangrevolusioner yaitu mengacu pada event dan berorientasiobjek. Visual Basic 6.0 juga dapat menciptakan aplikasidengan mudah karena hanya memerlukan sedikit penulisankode – kode program

Rumusan Masalah

1. Bagaimana bentuk diagram distribusi tahanan kolom sesuairatio eksentrisitas yang terjadi?

2. Bagaimana membuat simulasi perbandingan antara ratioeksentrisitas dan koefisien variasi tahanan kolom?

3. Bagaimana mencari faktor reduksi kekuatan layan kolomterhadap pengaruh eksentrisitas yang dengan sesuai UnifiedDesign Provisions yang terdapat pada ACI 318-2002?

Tujuan

1. Membuat suatu program bantu dalam duniaketekniksipilan yang sederhana dan mudahditerapkan untuk mengetahui faktor reduksikekuatan kolom sesuai ACI 318-2002.

2. Mampu merencanakan kolom dengan bebaneksentris yang sesuai dengan ACI 318-2002.

3. Mengetahui bahwa nilai output aplikasi programyang telah dibuat dapat dipertanggungjawabkandengan memverifikasi diagram interaksinya denganPCA Column.

Batasan Masalah

1. Studi tugas akhir ini hanya meninjau elemen struktur betonbertulang yang mengalami kombinasi momen lentur dan gayaaksial yaitu kolom.

2. Studi tugas akhir ini hanya meninjau kolom berpenampangbujursangkar dengan tulangan longitudinal 4 sisi (four side equal)dan jumlah tulangan kelipatan 4.

3. Studi tugas akhir ini hanya meninjau kolom pendek yangmengalami beban aksial dan momen uniaksial tanpa knick ataufaktor tekuk.

4. Studi tugas akhir ini hanya menganalisis diagram interaksi P-Mkolom, kurva perbandingan ratio eksentrisitas dengan koefisienvariasi tahanan global, serta kurva perbandingan faktor reduksikekuatan kolom dan regangan tarik sesuai ACI 318-2002 (UnifiedDesign Methode).

5. Studi tugas akhir ini hanya menggunakan bahasa pemrogramanVisual Basic 6.0.

Manfaat

1. Dapat digunakan oleh praktisi beton bertulanguntuk lebih memahami dasar analisis faktor reduksikekuatan kolom sesuai peraturan ACI 318-2002.

2. Dapat digunakan untuk membuat peraturan tentangtata cara perhitungan beton bertulang yang sesuaidengan perkembangan peraturan beton bertulangyang ada di luar negeri dan dapat diterapkan diIndonesia.

Bab II

Tinjauan Pustaka

Pengertian dan Prinsip Dasar Kolom

”Kolom merupakan elemen utama pada struktur bangunan yang umumnya meneruskan beban dari balok atau pelat lantai ke sistem pondasi di bawahnya.”

Prinsip – prinsip dasar pada kekuatan kolom yang dapat dievaluasi antara lain :– Distribusi regangannya linier di seluruh tebal kolom

– Regangan pada baja sama dengan regangan pada beton (εs=εc)

– Regangan beton maksimum yang diijinkan pada keadaan gagal (untuk perhitungan kekuatan) adalah 0,003 (εc=0,003)

– Kekuatan tarik beton diabaikan dan tidak .

KONSEP DIAGRAM

INTERAKSI P-M KOLOMTitik A → keadaan murni aksial tekan

Titik B → hancurnya satu sisi kolom dan

gaya tarik sebesar nol pada sisi

kolom lainnya

Titik C → terjadi regangan tekan

maksimum,εcu, sebesar 0,003

pada satu sisi penampang

kolom dan regangan tarik, εy,

lelehnya tulangan tarik

Titik D → regangan tarik yang terjadi pada

tulangan, εs, lebih besar

daripada regangan leleh, εy.

Titik E → keadaan seperti pada balok

dimana beban aksial bernilai

nol dan hanya momen lentur

yang bekerja.

UNIFIED DESIGN PROVISIONS

• Tension dan compression controlled sections didefinisikan

dalam hubungannya dengan regangan tarik tulangan pada

kekuatan nominal. Rasio penulangan dalam keadaan seimbang

(ρb) tidak lagi diperlukan.

Bab III

Metodologi

Input :

ƒ’c, ƒy, b, h, ϕℓ, ϕs,

decking, Pu, Mu

Tetapkan :

ρmin = 1% dan ρmax = 6%

Hitung :

Asmin = ρmin x b x h

Asmax = ρmax x b x h

c = ds003.0

003.0

B

i = 1

C

B

y > cc

ycs 003.0

ƒs

ϕPn(i), ϕMn(i) untuk diagram

interaksi dengan ρmin dan ρmax

c

cys 003.0

Pn(i), Mn(i) untuk diagram


C

i = 1000

Plot :

ϕPn(i), ϕMn(i) untuk diagram


Besarkan penampang

kolom/diameter

tulangan atau kecilkan

penampang/diameter

tulangan

Plot :

Apakah Pu, ϕMu berada di

dalam diagram interaksi

dengan ρmin dan ρmax

Finish

Flowchart untuk Membuat Bilangan Random Mutu Beton (f’c)

Flowchart untuk Membuat Bilangan Random Mutu Tulangan (f’y)

Flowchart untuk Membuat Grafik Rasio Eksentrisitas dan Koefisien Variasi

Flowchart untuk Membuat Grafik

Distribusi Tahanan Kolom

Flowchart untuk Membuat Grafik

Eksentrisitas dan Faktor Reduksi

Bab IV

Penjelasan Program

Prosedur Pengoperasian Program

Langkah Input Data

Check

column

capacity

Bab V

Studi Kasus

Studi Kasus 1

Ketahanan Kolom Terhadap Ratio Eksentrisitas

Input data:

• Mutu beton, ƒ’c = 30 Mpa dan 40 Mpa

• Mutu tulangan, ƒy = 400 Mpa

• Dimensi kolom, b = 500 mm dan h = 500 mm

• Jumlah tulangan = 12 buah

• Diameter tulangan longitudinal, = 19 mm

• Diameter tulangan sengkang, = 19 mm

• Selimut beton (decking) = 40 mm

• cov ƒ’c = 30%

• cov ƒy = 5%

• Beban aksial terfaktor, Pu = 500 kN

• Momen terfaktor, Mu = 100 kN

Diagram Interaksi untuk ƒ’c = 30 Mpa dengan ITS column IIa

Diagram Interaksi untuk ƒ’c = 30 Mpa dengan PCA column

Grafik Variasi Kekuatan Kolom untuk ƒ’c = 30 Mpa

Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa

untuk e/h=0.2Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa

untuk e/h=0.4


untuk e/h=0.6


untuk e/h=0.8

Grafik Variasi Kekuatan Kolom untuk ƒ’c = 40 Mpa


untuk e/h=0.2


untuk e/h=0.4


untuk e/h=0.6


untuk e/h=0.8

Studi Kasus 2


Input Data:

• Mutu beton, ƒ’c = 40 Mpa

• Mutu tulangan, ƒy = 400 Mpa dan 500 Mpa






• cov ƒ’c = 30%

• cov ƒy = 5%



Diagram Interaksi untuk ƒy = 400 Mpa dengan ITS column IIa

Diagram Interaksi untuk ƒy = 400 Mpa dengan PCA column

Grafik Variasi Kekuatan Kolom untuk ƒy = 400 Mpa


untuk e/h=0.2


untuk e/h=0.4


untuk e/h=0.6


untuk e/h=0.8

Grafik Variasi Kekuatan Kolom untuk ƒy = 500 Mpa

Distribusi Ketahanan Kolom ƒy = 500 Mpa

untuk e/h= 0.2


untuk e/h= 0.4


untuk e/h= 0.6

Gambar 5.37 Distribusi Ketahanan Kolom ƒ = 500 Mpa untuk e/h= 0.8


untuk e/h= 0.8

Studi Kasus 3


Input Data:








• cov ƒ’c = 30 % dan 40 %

• cov ƒy = 0 %



Grafik Variasi Kekuatan Kolom untuk cov ƒ’c = 30 %

Grafik Variasi Kekuatan Kolom untuk cov ƒ’c = 40 %

Studi Kasus 4


Input Data:








• cov ƒ’c = 0 %

• cov ƒy = 5 % dan 10 %



Grafik Variasi Kekuatan Kolom untuk cov ƒy = 5 %

Grafik Variasi Kekuatan Kolom untuk cov ƒy = 10 %

Studi Kasus 5

Studi Kasus Faktor Reduksi Kekuatan Kolom

Terhadap Regangan Tarik Tulangan Serat Terluar

Berdasarkan Rasio BebanInput Data:








• cov ƒ’c = 20 %

• cov ƒy = 10 %

• Beta index = 3

• Rasio beban, L/D = 2 dan 2.5



Grafik Faktor Reduksi Kekuatan Kolom untuk L/D = 2

Grafik Faktor Reduksi Kekuatan Kolom untuk L/D = 2.5

Studi Kasus 6

Studi Kasus Faktor Reduksi Kekuatan Kolom Terhadap

Regangan Tarik Tulangan Serat Terluar Berdasarkan

Beta IndexInput Data:








• cov ƒ’c = 20 %

• cov ƒy = 10 %

• Rasio beban, L/D = 2.5

• Beta index = 3 dan 3.5



Grafik Faktor Reduksi Kekuatan Kolom untuk Beta Index = 3

Grafik Faktor Reduksi Kekuatan Kolom untuk Beta Index = 3.5

Bab VI

Penutup

Kesimpulan

• Dari beberapa contoh studi kasus yang telah dianalisis pada bab sebelumnya, maka untuk menentukan diagram faktor reduksi pada kolom dapat dilakukan dengan menggunakan aplikasi program bantu ITS Column IIa karena lebih efektif dan mudah. Selain itu, hasil perhitungan telah divalidasi dengan kurva faktor reduksi kekuatan bangunan struktur yang terdapat pada peraturan ACI 318-2002 dan ternyata menghasilkan kurva yang tidak jauh berbeda karena peraturan tersebut menggunakan trend line batas aman sesuai kesepakatan ACI.

• Dengan eksentrisitas yang semakin kecil maka dihasilkan kurva faktor reduksi yang semakin mendekati kurva faktor reduksi kekuatan bangunan struktur yang terdapat pada tata cara perhitungan beton bertulang ACI 318-2002 akan tetapi lebih padat.

• Perbedaan selisih perhitungan antara program ITS Column IIa dengan kurva faktor reduksi kekuatan bangunan struktur yang terdapat pada peraturan ACI 318-2002 yang ada disebabkan oleh pembuatan bilangan random yang digunakan pada simulasi perhitungan Load and Resistance Factor Design (LRFD).

• Nilai output program aplikasi ITS Column IIa dapat dipertanggungjawabkan karena setelah diverifikasi dengan kurva faktor reduksi kekuatan bangunan struktur yang terdapat pada peraturan ACI 318-2002, ternyata menghasilkan nilai perhitungan yang tidak jauh berbeda untuk fy=400 Mpa sedangkan diagram interaksi yang dihasilkan program ITS Column IIa dapat pun tidak jauh berbeda dengan hasil output PCA column versi 3.64.

Saran

• Perlu digunakan metode iterasi dalam mendapatkan rasio tulangan yang lebih cepat agar siapapun user program ini tidak perlu menunggu beberapa waktu saat menjalankan program tersebut.

• Perlu dikembangkan lagi program serupa untuk perhitungan pada kolom persegi panjang maupun kolom bulat dengan beban gravitasi atau bahkan memasukkan beban angin ataupun beban gempa karena pada program ini hanya merencanakan tulangan untuk kolom bujursangkar dengan beban gravitasi saja.

Terima Kasih

STUDI PENGARUH EKSENTRISITAS TERHADAP FAKTOR REDUKSI … · • Dari beberapa contoh studi kasus...

Documents

Transcript of STUDI PENGARUH EKSENTRISITAS TERHADAP FAKTOR REDUKSI … · • Dari beberapa contoh studi kasus...