Bhn Baja II Kolom Baja 2013

◊STRUKTUR BAJA II◊

●konstruksi poRtAL BAJA DAN KOLOM BAJA ●

● PENDAHULUAN ●

Struktur Balok baja biasanya akan digabung dengan bahan lantai yang lain, biasanya lantai terbuat dari bahan Beton Bertulang dan disebut juga dengan Balok Komposit atau penggabungan dari dua bahan bangunan yang berbeda sifat dan karakternya.

Struktur balok komposit adalah merupakan satu kesatuan antara Gelagar Baja dan Pelat Beton bertulang yang apabila digabungkan bersama-sama akan mempunyai daya tahan yang besar terhadap gaya geser horizontal.

Daya tahan gabungan ini diperoleh dengan mengelas Shear Connector (SC) atau penahan geser pada gelagar/balok atau dengan memberikan lapisan pelindung/ panahan geser pada gelagar atau balok.

Sebatang profil baja dikatakan berupa Balok (Beam) karena memikul Momen saja, dan

dikatakan berupa Kolom (Column) karena memikul Gaya tekan aksial saja dan apabila batang tersebut memikul kedua-duanya dan berfungsi ganda baik sebagai Kolom maupun sebagai Balok dan batang ini disebut dengan Beam Column atau Balok Kolom.

Balok Kolom / Beam Column ini banyak ditemukan biasa pada konstruksi-konstruksi sebagai berikut seperti dibawah ini :

1. Pada bangunan umum, banyak ditemui pada batang/kaki kuda-kuda dimana penempatan gordingnya tidak tepat pada titik simpul sehingga menimbulkan Gaya Aksial Tekan (batang tekan) dan Momen lentur (M) pada batang tersebut.

P M RC P

P M RB P M P M RA

2. Pada suatu Portal Baja yaitu Kolom dan Baloknya, dimana Balok memikul gaya tekan P dan Momen M serta gaya lintang

Q dan Kolom memikul Gaya lintang Q dan Momen M dan gaya reaksi perletakan.

P C M1 M1 D P M1 M1

M2 M2 P A B P

RA RB

Balok Kolom dapat ditinjau dalam keadaan /kondisi bermacam-macam antara lain :

a. Kekakuan Kolom dalam bidang ZX, dan menekuknya dalam bidang YZ karena ada lateral Restrains tegak lurus bidang YZ.

P Z

Lateral L Restrains Y

O M X Pb. Flexural Torsional Buckling dari Kolom

yang melentur dalam bidang YZ dan menekuknya dalam bidang XZ

P M Z Lateral L Restrains Y

O M X M P

c. Biaxial Bending Column, melentur dalam YZ dan XZ

P M Z Lateral L Restrains Y MY

O MX X M P

● Tahapan Perencanaan Portal Baja ●

1. Perhitungan Balok Komposit

Dalam Preliminary Design / perencanaan pendahuluan RingBalk dan balok dihitung sebagai balok sederhana yang terletak diatas dua perletakan sederhana sendi dan roll dan tidak menerima gaya tekan aksial.

Untuk menghindari penaksiran profil Balok yang berulang-ulang terhadap dimensi Balok maka digunakan rumus Empiris/ taksiran untuk rencana ringbalk dan balok.

IX = (20 s/d 50) L4 (cm4) = inersia X (Taksir)L = panjang balok (meter)20 s/d 50 = faktor pengali, bisa diinterpolasi

Lebar Jalur Pembebanan Faktor Pengali4 m 208 m 50

Persyaratan yang diminta : IX(rencana) ≥ IX(Empiris)

Pengambilan Faktor pengali rumus empiris tersebut berdasarkn Lebar Jalur pembebann, dan faktor pengali yang akan diambil bisa dicari dengan cara interpolasi linier. 2. Perhitungan / Design

Kolom Baja

Kolom adalah bagian dari struktur bangunan yang berfungsi untuk meneruskan beban diatasnya kekonstruksi pondasi bangunan.Dalam perencanan pendahuluan/Preliminary Design kolom, gaya-gaya dalam yang bekerja adalah Gaya aksial serta Momen.

Untuk menghindari taksiran yang berulang-ulang terhadap dimensi kolom maka penaksiran penampang kolom juga menggunakan rumus empiris yaitu :

IX = (20 s/d 30) H4 (cm4) IX = Inersia Kolom arah X (cm4) (Taksiran)H = Tinggi Kolom (meter)20 s/d 30 = faktor pengali, bisa diinterpolasi.

Lebar Jalur Pembebanan Faktor Pengali4 m 208 m 30

Persyaratan harus dipenuhi/dipertimbangkan :IX(rencana) ≥ IX(Empiris)

Pengambilan Koefesien untk rumus Empiris tersebut berdasarkan tinggi kolom, makin tinggi kolom bajanya maka faktor pengalinya harus dicari/disesuaikan pula dengan cara interpolasi lineir terhadap faktor pengalinya. 3. Analisa Pembebanan

Ada dua macam pembebanan yaitu :

◊ a. Beban Mati adalah beban konstruksi yang diakibatkan oleh berat sendiri elemen-elemen struktur, bisa berupa beban terpusat P atau beban titik P dan bisa juga berupa beban terbagi rata qDL

◊ b. Beban Hidup adalah beban yang bergerak /berpindah-pindah yang bekerjanya setelah bangunan difungsikan, bisa berupa beban terpusat P dan bisa juga berupa beban terbagi rata qLL

Dalam menganalisa portal arah melintang ataupun arah memanjang penentuan beban yang bekerja pada struktur atau elemen struktur secara tepat tidak bisa dilakukan, walaupun lokasi beban pada struktur sudah diketahui letaknya.

Distribusi beban dari elemen keelemen pada struktur biasanya memerlukan anggapan/ asumsi-asumsi dan rumus pendekatan.Seluruh besaran-besaran pembebanan yang digunakan harus disesuaikan dahulu dengan peraturan yang berlaku yaitu Peraturan Pembebanan Indonesia untuk gedung.

4. Analisa Struktur

Dalam analisa struktur portal baik arah memanjang ataupun arah melintang dikerjakan dengan bantuan program komputer dimana nilai-nilai “Gaya Dalam” dalam hal ini Momen M, Gaya Lintang Q dan gaya normal N dijadikan sebagai input data.

● Perletakan Elastis ●

Pada umumnya keadaan ujung-ujung (perletakan) suatu batang tekan (Kolom) dipengaruhi oleh bagian-bagian konstruksi yang berhubungan dengannya, misalnya untuk portal simetris seperti gambar ini :

0,5 < K < 0,7 0,7 < K < 1,0

Portal A Portal B

1,0 < K < 2,0 2,0 < K < ~

Portal C Portal D

Portal A dan Portal B adalah portal yang mempunyai Tumpuan/perletakan samping sehingga tidak dapat bergoyang kesamping sedangkan Portal C dan Portal D tidak mempunyai tumpuan/perletakan samping jadi dapat bergoyang kesamping.

Harga K akan lebih besar apabila kekakuan balok lebih kecil bila dibandingkan dengan kekakuan Kolom, sebaliknya harga K akan lebih kecil apabila kekakuan baloknya bertambah besar (membesar).

Panjang Tekuk Kolom suatu bangunan bertingkat dengan sambungan Kaku dapat dihitung dengan cepat memakai Nomogram yang dibuat oleh JACKSON dan MORELAND

Perhitungan untuk Nomogram ini sebenarnya diturunkan untuk kolom yang kekakuan-kekakuannya sama atau hampir sama, jika kekakuan kolomnya tidak sama maka Nomogram ini berada dipihak yang aman.

Adapun Nomogram-Nomogram tersebut adalah seperti Grafik-grafik berikut ini :

◊a. Nomogram JACKSON & MORELAND untuk Portal yang “Tidak” Bergoyang.

~ 1,0 ~

0,7

0,0 0,5 0,0 GA K GB

◊b. Nomogram JACKSON & MORELAND untuk Portal yang “DAPAT” Bergoyang

~ ~ ~

2,0

0,0 1,0 0,0

GA K GB

Dimana harga-harga GA dan GB adalah :

GA = ∑(IC/LC) /∑(Ib/Lb) Utk titik kumpul Atas

GB = ∑(IC/LC) /∑(Ib/Lb) Utk titik kumpul Bawah

IC = Momen inersia kolom.Ib = Momen inersia balok.LC = Panjang kolom.Lb = Panjang balok.

Pada rumus/persamaan GA dan GB diatas apabila ujung kolom berupa titik kumpul, maka apabila berupa perletakan nilai G :

1. Perletakan Sendi [G = 10]

Untuk keadaan yang ideal maka ∑(Ib/Lb) = 0 sehingga G = ∑(IC/LC) / ∑(Ib/Lb) = ada / 0 = ~

Dalam prakteknya keadaan ideal itu Tidak mungkin tercapai atau dijumpai sehingga American Column Reseach Council, dan juga PPBBI menganjurkan pemakaian G = 10 untuk konstruksi perletakan Sendi. 2. Perletakan Jepit [G = 1]

Untuk keadaan yang ideal maka ∑(Ib/Lb) = ~ sehingga G = ∑(IC/LC) / ∑(Ib/Lb) = ada / ~ = 0

Dalam prakteknya keadaan ideal itu Tidak mungkin tercapai/ dijumpai sehingga American Column Reseach Council, dan juga PPBBI menganjurkan pemakaian G = 1 untuk konstruksi perletakan Jepit.

Apabila ujung yang lain dari Balok yang bertemu pada satu titik tertentu tapi tidak menahan Momen (Simple Connection) maka harga/faktor (Ib / Lb) harus dikalikan dengan 1,50 untuk portal yang “Tidak” bergoyang dan dikalikan dengan 0,50 untuk portal yang “Dapat” bergoyang.

Cara pemakaian Nomogram JACKSON dan MORELAND untuk portal yang Tidak bergoyang dan portal yang bergoyang adalah dengan mencari harga GA dan GB dengan rumus seperti diatas kemudian memplotkannya pada masing-masing grafik GA dan GB dari titik potong GA ditarik garis ketitik potong GB dan garis ini memotong grafik K dan pada titik potong inilah besarnya harga/nilai K tersebut.

Selain dengn pembacan Nomogram tersebut harga/faktor tekuk kolom (K) bisa juga dicari dengan rumus/persamaan sebagi berikut :

◊a. Portal “Tidak” Bergoyang

¼(GA.GB)(π/K)2 + {2tan(π/2k)}/(π/K) +

+ ½(GA.GB){1-(π/K)/tan(π/K)} = 1

◊b. Portal “Dapat” Bergoyang

{GA.GB(π/K)2 – 36} / {6(GA + GB)} – {(π/K) / (tan(π/K)} = 0

● Kekauan Balok dan Kolom ●

Sebuah model dari Kolom yang ideal terdiri dari 2 batang balok Baja yang sangat Kaku disambung ditengah dengan Pin (sendi) dan diberi Pegas (Spring) yang dapat berputar.

P K = M/θ (disebut Spring Constant atau Konstanta Pegas) M = K.θ L/2 θ △ Setelah Gaya P bekrja pada kolom maka Kolom akan menekuk dan terjadi lendutan ditengah sebesar L/2 △ dan Pegas (spring) mengalami θ rotasi sebesar 2 θ. PSehingga Momen pada pegas (spring) :

MS = K.2θ ; θ = △/(½L) MS = K.2(△)/½L = 4K.(△/L) MS = merupakan Momen “Dalam”

MP = P.△ = merupakan Momen “Luar”

Dalam keadaan seimbang, maka : MS = MP

4K.△/L = P.△ P = 4K/L …. harga ini adalah PCr = P kritis

Apabila Tegangan Kritis yang terjadi lebih kecil daripada Tegangan Proporsional Limit (σP) maka harga PCr disebut Elastic Buckling Load (Beban Tekuk Elastis)

Pe = π2EI/kL2 ; i = √(I/A) ; i2 = I/A ; I = i2APe = (π2E.i2A)/(kL)2

σe = Pe/A = {π2E.i2A}/{(kL)2A} = {π2E.i2}/(kL)2 i2 = (kL) / λ ; σe = (π2E) / λ2 = σCr

Maka σCr = (π2E) / λ2

Pengaruh Lendutan pada Momen

L/2 Q L/2 P P A C B

△Q △QC

Sebuah Balok AB yang terdiri dari 2 batang yang kaku sekali dihubungkan ditengah-tengah bentangnya dengan sebuah Sendi dan Pegas (Spring), balok tersebut dibebani gaya tekan aksial P dan ditengah-tengah bentangnya dibebani dengan gaya terpusat Q

Akibat beban Q saja tanpa adanya beban P akan timbul lendutan sebesar △Q dan akibat beban Q dan beban tekan aksial P yang bekerja bersamaan akan timbul lendutan sebesar △Qc seperti gambar diatas.

Pada Pegas/Spring ditengah-tengah bentang mempunyai Konstanta Pegas = K dan terjadi Momen pada Pegas/Spring sebesar MS

MS = 4K△/L ; △ = (MS L)/(4K)

Dimana △ lendutan ditengah-tengah bentang Apabila beban Tekan aksial P tidak ada yang

ada hanya beban terpusat Q saja, maka ditengah-tengah bentangnya timbul Momen MQ = ¼QL dan Momen ini disebut Momen awal (MQ)

Momen awal = Momen Spring△ = (MS.L)/4K ; △Q = (MQ.L)/4K ; MQ = ¼QL△Q = (QL2)/16K

Apabila beban Tekan aksial P dan beban Q bekerja bersama-sama, maka pada tempat

spring ada tambahan Momen lagi akibat P, sehimgga Momen terakhir sebesar MQC

MQC = ¼QL + P.△QC ; △QC = (MQC L)/4K MQC = MS sehingga △QC = (MS L)/4K △QC = (¼QL + P.△QC) x {L/(4K)}△QC = (QL2)/(4K) + (PL△QC)/(4K)△QC = △Q / {1 – (PL)/4K} ; P = PCr= Pe = 4K/L△QC = △Q / {1 – P/Pe}

1/(1 – P/Pe) disebut “Magnification Factor”△Q = (MQL)/4K = MQ x (L/4K)△QC = (MQCL)/4K = MQC x (L/4K) , maka : △QC = △Q / {1 – P/Pe} dan menjadikan RumusMQC = MQ / {1 – P/Pe} Jika (Pe/P = n) , makaMQC = MQ {n/(n – 1)}

Rumus ini berlaku juga untuk balok yang ujung-ujungnya memikul Momen dan gaya P 5. Perhitungan tehadap Tegangan yang terjadi

Perhitungan Tegangan yang terjadi untuk RingBalk dan Balok dikontrol dengan menggunakan Tegangan lentur pada Lapangn (Momen Lapangn) dan Tumpuan (Momen Tumpuan) akibat terjadiny Momen Lentur, sedangkan untuk Kolom dikontrol dengan menggunakan Tegangan Lentur Tarik dan Tekan akibat terjadinya kombinasi beban Aksial Tekan dan Momen Lentur.

Jika Gaya Aksial Tekan P dan Momen M bekerja pada suatu penampang balok baja dan Tegangan-tegangan yang terjadi tidak melebihi Tegangan leleh (σY), maka pengaruh gaya P dan Momen M ini dapat dihitung menurut rumus-rumus sebgai berikut

σmax = P/AS ; σmax = (M.Y) / IS

Jadi pada titik tertentu pada penampang baja yang berjarak Y terhadap garis netral, tegangannya yang terjadi adalah :

σmax = P / AS + (M.Y) / IS Rumus ini menjadi : σmax = P / AS + M / W

Dengan memasukan pengaruh Tekuk maka : σmax = ωP/AS + M / W

Balok yang menerima Gaya Tekan Aksial P dan Momen lentur M seperti gambar berikut

MA MB P P

Apabila harga/nilai |MA| < |MB|Momen Maksimum Mmax secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut :

Mmax = (βXMA.nX) / (nX – 1)MA = Momen yang terbesar.

Maka persyaratan Tegangan menjadi :σmax = (ωX.P) / AS + {βX.nX.Mmax}/ {(nX – 1)WX}

P Pada Ujung-ujung Kolom, maka A Beban-beban yang bekerja harusMA memenuhi persyaratan berikut : σmax = (P/AS + Mmax / WX) ≤ σIjin(d)

Kolom nX =PCr/P= (π2.ES.IX)/(LK2.P)

Baja nX = (π2.ES.LK2.AS) / (LK

2.λX2.P)

σe = (π2.AS.ES) / λX2

MB σe = σEX (lihat tabel 10 PPBBI) B nX = (AS.σEX) / P P nX = (π2 AS.ES) / (λX

2.P)

6. Pengaruh terhadap Beban Lintang

Oleh karena adanya Beban Lintang maka persyaratan Tegangan Lentur menjadi :

● σmax = (ωX.P)/AS + + {nX/(nX - 1)}{(βX.Mmax + MDX)/WX} ≤ σijin(d)

Dengn ketentuan MDX adalah Momen Lentur Lapangan Terbesar akibat beban Lintang yang tegak lurus sumbu X, dengan anggapan kedua ujung kolom sebagai perletakn sendi.

Menurut MASSOMET: βX = 0,6+ 0,4MA/MB

atau βX = 0,6 + 0,4MX1/MX2 dengan syarat : |MA| < |MB| atau |MX1| < |MX2|

βX harus ≥ 0,4 Jika panjang tekuk (LK) pada arah yang Tegak Lurus Sumbu X diperoleh dengan mengambil bagian terpanjng yang tidak disokong pada arah tegak lurus sumbu X.

βX harus ≥ 0,6 Jika panjang tekuk (LK) pada arah yang Tegak Lurus sumbu X diperoleh dengan mengambil panjang Tekuk yang sebenarnya, dengan memperhatikan syarat-syarat batas ujung-ujung kolom.

7. Kontrol terhadap Stabilitas Kolom

◊ Kontrol terhadap Tegangan Lentur ◊

Pada Kolom yang ujungnya menerima Gaya Aksial P dan Momen M, harus memenuhi :

σmax = (P/AS + Mmax / WX) ≤ σIjin(d)

σmax = Tegangan yang terjadi (kg/cm2)P = Gaya aksial /normal pada kolom (kg)AS = Luas penampang profil baja (cm2)Mmax = Momen maksimum yng terjadi (kgcm)WX = Momen Tahanan dari profil baja (cm3)σIjin(d) = Tegangan ijin dasar baja (kg/cm2)βX = Konstanta faktor TekukMA = Momen ujung kolom pada titik A (atas)MB = Momen ujung kolom pada titik B (bwh)LK = Panjang Tekuk (cm)PCr = Gaya aksial kritis (kg)λ = Angka/faktor kelangsingan, λX = LKX/ iX

ωX = faktor tekuk yang berkaitan dengan λX

dan arah sumbu XωY = faktor tekuk yang berkaitan dengan λY

dan arah sumbu YnX = Perbandingan Gaya Aksial kritis dengn

gaya normal. σEX = Tegangan Elastis Euler dengan sumbu X

sebagai Garis Netral (Tabel 10 PPBBI) ◊ a. kolom yang ujungnya “tidak” bergoyang ◊

Menurut PPBBI Bab IV pasal 4.8 sbgai berikut

1. Dalam pasal-pasal ini sumbu X dan sumbu Y dari penampang adalah sumbu-sumbu utama dimana iX lebih besar dari iY

2a. Kolom-kolom yang “Tidak” dibebani gaya lintang, sedangkan Momen lentur hanya terhadap sumbu X, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut

◊ (ωXP/AS)+ (βX.nX.MX)/{(nX – 1)WX} ≤ σIjin(d)

◊ ωY P/AS ≤ σIjin(d)

◊ (P/AS + MX / WX) ≤ σIjin(d)

MA & MB atau MX1 & MX2 = Momen-momen pada ujung-ujung kolom dengan ketentuan |MA| ≤ |MB| dan |MX1| ≤ |MX2|

Dalam pembagian MA/MB atau MX1/MX2 tanda Momen (+) atau Momen (-) harus disertakanMA dan MB atau MX1 dan MX2 bertanda sama jika memberikan arah lendutan yang sama.Dan harga MX = |MB| atau MX = |MX2|. nX = (π2.ES.AS)/{P.(λX)2} = (AS.σEX)/P 2b Kolom-kolom yang “Dibebani” gaya-

gaya lintang, sedangkan Momen lentur hanya terhadap sumbu X, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut

◊ (ωX.P) / AS +

+{βX.nX.|βX.MX2 + MDX|}/{(nX - 1)WX} ≤ σIjin(d)

◊ {P/AS + (MX2 + MDX)/ WX } ≤ σIjin(d)

3a. Kolom-kolom yang “Tidak” dibebani gaya lintang, sedangkan Momen lentur hanya terhadap sumbu Y, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut

◊ (ωYP/AS)+ (βY.nY.MY)/{(nY – 1)WY} ≤ σIjin(d)

◊ ωX P/AS ≤ σIjin(d)

◊ (P/AS + MY / WY) ≤ σIjin(d)

Untuk harga-harga ω, n, β dan M berlaku juga ketentuan serupa dengan yang disebut pada ayat (2) diatas dan dihitung menurut arah Y.

Untuk harga-harga σEX dan σEY dapat dilihat pada Tabel 10 pada PPBBI

3b Kolom-kolom yang “Dibebani” gaya-gaya lintang, sedangkan Momen lentur hanya terhadap sumbu Y, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut

◊ (ωY.P) / AS +

+{βY.nY.|βY.MY2 + MDY|}/{(nY - 1)WY} ≤ σIjin(d)

◊ {P/AS + |(MY2 + MDY)|/ WY } ≤ σIjin(d)

4. Kolom-kolom yang “Tidak” dibebani gaya lintang tetapi Melentur terhadap sumbu X dan sumbu Y, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut

◊ (ωmax.P/AS) + (ϑ.βX.nX.MX) / {(nX -1)WX}+ + (βY.nY.MY) / {(nY – 1)WY} ≤ σIjin(d)

◊ (P/AS) + (ϑ.MX)/WX + (MY/WY) ≤ σIjin(d)

Dimana : ωmax = ωX apabila ωX > ωY ωmax = ωY apabila ωY > ωX

ϑ = (5σIjin(d)) / [σIjin(kip){8 – 3(MX1/MX2)}]

ϑ ≥ 1,0

σIjin(kip) untuk Statis Tertentu atau Statis Tak Tentu dihitung/dicari dengan rumus seperti Balok Lentur (Struktur Baja I). 5. Kolom-kolom yang selain dibebani Gaya

Normal (P) dan Momen Lentur (M), juga dibebani Gaya-gaya Lintang harus memenuhi syarat-syarat berikut :

◊ (ωmax.P/AS) +

+ {(ϑ.nX)|(βX.MX2 +MDX)|} / {(nX - 1)WX} + + {nY.|(βYMY2 + MDY)|} / {(nY – 1)WY} ≤ σIjin(d)

◊ (P/AS) + {ϑ.|(MX2 + MDX)|} / WX + + |(MY2 + MDY)| / WY) ≤ σIjin(d)

MDX adalah Momen Lapangan terbesar pada Kolom akibat Beban Melintang yang Tegak lurus sumbu X, dengan asumsi kedua ujung Kolom berupa sendi.

MDY adalah Momen Lapangan terbesar pada Kolom akibat Beban Melintang yang Tegak lurus sumbu Y, dengan asumsi kedua ujung Kolom berupa sendi.

Apabila MDX berlawanan tanda dengan MX2

dan |MDX| ≤ |2 MX2| pada persamaan diatas maka MDX tidak perlu diperhitungkan

Apabila MDY berlawanan tanda dengan MY2

dan |MDY| ≤ |2 MY2| pada persamaan diatas maka MDY tidak perlu diperhitungkan

6. Kolom-kolom yang selain dibebani juga mengalami Flexural–Torsional Buckling

Kolom yang seperti ini melentur terhadap sumbu X – X (sumbu kuatnya) dan

menekuk arah Lateral (terhadap sumbu lemahnya) maka terjadilah Puntir.

Menurut PPBBI pengaruh Lateral Torsional Buckling ini diperhitungkn dengan mengalikan faktor ϑ pada suku kedua dari rumus tersebut dan menjadi :

◊ (ωX.P/AS)+ (βX.nX.MX)/{(nX – 1)WX} ≤ σIjin(d)

Sehingga rumus diatas menjadi :

◊ (ωX.P/AS)+ {ϑβXnXMX}/{(nX – 1)WX} ≤ σIjin(d)

Apabila Balok Kolom (Beam Column) juga menerima beban Lintang berlaku rumus :

◊ (ωX.P/ AS) + +{ϑ.nX.|βX.MX2 + MDX|}/{(nX - 1)WX} ≤ σIjin(d)

ϑ = (5σIjin(d)) / [σIjin(kip){8 – 3(MX1/MX2)}] ≥ 1,0

Menurut PPBBI, σIjin(kip) untuk Statis Tertentu atau Statis Tak Tentu dihitung/dicari dengan rumus seperti pada Balok Lentur (lihat bahan kuliah pada Struktur Baja I).

7. Kolom-kolom yang selain dibebani juga mengalami Biaxial Bending

Kolom yang seperti ini melentur terhadap sumbu Kuatnya juga terhadap sumbu Lemahnya dan disertai dengn adanya Puntir.

Bentuk geometris dari portal bangunan dan pembebanannya umumnya bersifat tiga Dimensi, sehingga kolom yang merupakan elemen struktur tersebut akan memikul beban-beban aksial lentur dan puntir akibat elemen-elemen lainnya yang dihubungkan dengan konstruksi kolom tersebut.

Biasanya pembebanan terhadap konstruksi bangunan dibuat agar beban-beban yang bekerja hanya menimbulkan lentur terhadap sumbu kuatnya saja, tetapi lentur terhadap sumbu lemah batang sering tidak dapat dicegah dan cukup besar pengaruhnya sehingga tidak boleh diabaikan/dihilangkan.

Akibat adanya gaya aksial tekan P pada kolom akan memperbesar deformasi baik terhadap sumbu kuatnya maupun sumbu lemahnya, analisa terhadap batang yang memikul aksial tekan dan lentur pada kedua sumbu utamanya adalah sulit sekali.

A Menurut PPBBI kolom yang mengalami/ menerima Biaksial Bending tanpa adanya beban lintang harus memenuhi syarat-syarat / rumus-rumus sebagai berikut ini :

◊ (ωmax.P/AS) + {ϑβXnXMX}/{(nX – 1)WX} + + {βYnYMY}/{(nY – 1)WY} ≤ σIjin(d)

Pada ujung batang harus dikontrol dengan persamaan sebagai berikut :

◊ (P/AS + ϑMX/WX + MY/WY ) ≤ σIjin(d)

B. Untuk Beam Column yang menerima beban Lintang harus memenuhi rumus :

◊ (ωmax.P/AS) + + {ϑnX|βX.MX2 + MDX|} / {(nX – 1)WX} + + {nY|βY.MY2 + MDY|} / {(nY – 1)WY} ≤ σIjin(d)

◊ (P/AS + {ϑ|MX2 + MDX|} / WX + + {|MY2 + MDY|} / WY ) ≤ σIjin(d)

KONTROL STABILITAS KOLOM

Langkah pertama dalam Kontrol terhadap Tekuk Arah X dan Y adalah dengan mencari harga-harga GA dan GB dan memplotkannya pada Nomogram Jackson dan Moreland sehingga didapatkn harga/nilai K dan mencari panjang tekuk (LK), selanjutnya sama seperti penyelesaian Tekuk pada Kolom tunggal. ● Contoh 14 ●

Sebuah portal baja yang Tidak bergoyang menggunakan balok baja profil DIN seperti pada gambar, portal tersebut memikul beban mati qDL dan beban hidup qLL sehingga Kolom AB memikul momen akhir adalah MAB

= + 8,80 ton.m dan MBA = - 8,00 ton.m dan gaya tekan aksial P = 70 ton.Pada kolom AB yang tinggi/panjang h2 = 4,5m menggunakan baja profil DIN - 24 dan Tegak Lurus sumbu lemahnya (sumbu Y) diberi Lateral Restraints/Pengaku samping yang membagi tingginya/panjangnya kolom AB menjadi 5 bagian yang sama panjang.Kolom Baja yang akan dipergunakan dengan memakai bahan yang Mutunya BJ 37 dengan Tegangan Ijin dasar σIjin(d) = 1600 kg/cm2

dan Tegangan leleh σY = 2400 kg/cm2

● Ditanya ●

Periksalah Kolom AB apakah cukup kuat.

● Penyelesaian ●

Sebelumnya dicari dahulu Panjang Tekuk Kolom AB (LK) dengan 2 cara yaitu :

1. Panjang tekuk = panjang kolom = 4,5 m2. Panjang tekuk yang sebenarnya, dengan

cara seperti berikut ini : P=70t I DIN 36 MAB=8,8tm

A A

h2=4,5m DIN 24 DIN 24

MBA=-8tm I DIN 36 B B P=70th1=4,5m DIN 24 DIN 24

L = 7,5 M

Panjang tekuk yang sebenarnya :

IX dari DIN 36 = 45120 cm4 (Beam/Balok) IX dari DIN 24 = 11690 cm4 (Column/Kolom)

GB = Σ(IC / LC) / Σ(Ib / Lb) GB = 2(11690/4,5) / (45120 / 7,5) = 0,86

GA = Σ(IC / LC) / Σ(Ib / Lb) GA = (11690/4,5) / (45120 / 7,5) = 0,43

Dengan menggunkan Nomogram Jackson dan Moreland didapat nilai k = 0,715

Panjang Tekuk LK = k.L = 0,715 x4,5 = 3,22m

Kolom AB dari baja DIN 24 : tf = 1,8 cm AS = 111 cm2 ; ht = 24 cm ; bf = 24 cmIX = 11690 cm4 ; IY = 4150 cm4 ; iY = 6,1 cm

WX = 974 cm3 ; WY = 346 cm3 ; iX = 10,2 cm

Gaya pada kolom AB sebesar P = 70 ton MAB > MBA maka yang dipakai MAB = 8,8 tm βX = 0,6 + 0,4(-8/8,8) = 0,24

Utk panjang tekuk LK = 4,5 m dan βX < 0,4 Maka dipakai / diambil βX = 0,4

λX = LK / iX = 450/10,2 = 44,00 ; ωX = 1,178σEX = 10.706 kg/cm2 (dari tabel 10 PPBBI)

nX = (π2.ES.IX) / (LK2.P)

nX = (π2.2,1 x 106 x 11690) / (4502.70000)nX = 17,11

Utk panjang tekuk LK = 3,22m dan βX < 0,6 Maka dipakai / diambil βX = 0,6

λX = LK / iX = 322/10,2 = 31,57 ; ωX = 1,078σEX = 20.904 kg/cm2 (dari tabel 10 PPBBI)

nX = (π2.ES.IX) / (LK2.P)

nX = (π2.2,1 x 106 x 11690) / (3222.70000)nX = 33,41

Untuk Portal yang “Tidak Dapat” BergoyangnX = (AS.σEX) / N ; nY = (AS.σEY) / N ◊ KONTROL STABILITAS KOLOM ◊

1. Kontrol pada Ujung-ujung Kolom σmax = (P / AS) + Mmax / WX

σmax = 70000/111 + 880000/974 σmax =1534 kg/cm2 < σIjin(d)=1600kg/cm2 .(OK)

2. Kontrol Arah Sumbu X – X

Panjang Tekuk LK = 4,5 m

σmax = (ωX.P / AS) + (βX.nX.Mmax)/{(nX – 1).WX}σmax = (1,178x70000)/111 + + (0,4 x 17,11 x 88000) / {(17,11 – 1)974}σmax = 1126kg/cm2 < σIjin(d)=1600kg/cm2 .(OK)

Panjang Tekuk LK = 3,22 m

σmax = (ωX.P / AS) + (βX.nX.Mmax)/{(nX – 1).WX}σmax = (1,078x70000)/111 + + (0,6 x 33,41 x 88000) / {(33,41 – 1)974}σmax = 1238kg/cm2 < σIjin(d)=1600kg/cm2 .(OK)

3. Kontrol Arah Sumbu Y /Smbu Lemah

Kolom dibagi menjadi 5 bagian oleh Lateral Restraints, jadi panjang LK = 450/5 = 90 cm

λY = LK/iY=90/6,4 = 14,75 < 20 (berarti ωY = 1)σmax = ωY.P/AS = (1x70000)/111 = 604 kg/cm2 σmax = 604 kg/cm2 < σIjin(d)=1600kg/cm2 .(OK) ◊ B. kolom yang ujungnya

“daPAT” bergoyang ◊

Pengertian portal yang bergoyang adalah ujung kolom yang satu akan bergeser terhadap ujung kolom yang lain seperti gambar berikut :

δ δ Pada Kolom AB, B C titik / ujung B berge ser terhadap titik / ujung A.

Pada Kolom CD, titik / ujung C berge ser terhadap titik / A D ujung D.

Pada kolom yang ujungnya bergoyang dapat ditinjau pada keadaan ujung-ujung batangnya tidak bergeser seperti berikut ini :

P MO MO P

P MO MO P

Ymax δO Y1

Sudah dihitung dimuka bahwa : △QC = (△Q.n) / (n – 1) △QC = Ymax = δO + Y1 ; △Q = δO

Sehingga Ymax = δO + Y1 = (δO.n) / (n – 1)

Akibat adanya deformasi Ymax maka akibat beban P timbul Momen tambahan sebesar (P x Ymax), sehingga Mmax yang terjadi adalah

Mmax = MO + (P x Ymax) ; n = Pe/P ; P = Pe/nMmax = MO + (Pe.n.δO) / {n(n – 1)}Mmax = MO + (Pe.δO) / (n – 1) Mmax = MO + (δO.π2.EI) / {L2(n – 1)}Mmax = MO [1 + {(δO.π2 EI) / {MO.(n – 1)L2)}}]Mmax = MO [(n – 1)n/(n – 1) + + (nδOπ2EI)/(MO(n – 1)L2)] /n Mmax = {(MO.n) / (n – 1)}[1 + + {(δOπ2EI)/(MO.L2)} – 1}/n]Mmax = (MO.n.β) / (n – 1)

β = 1 + [{(δO.π2.EI)/(MO.L2)} – 1] /n

Pada kolom yang bergoyang dengan Beban P dan Momen M dapat dilihat pada gambar berikut, dan titik A dan B ditahan dengan perletakan sendi maka kurva lendutannya sebagai kurva sinus dengan panjang bentang 2L dan momen sekundernya sebesar P(δO + Y1).

A

L P P P δO (δO+Y1)H Y1 H/2 (δO+Y1) MO L L

B H/2

P

Sudah dihitung dimuka, panjang bentang = L β = 1 + [{(δO.π2.EI)/(MO.L2)} – 1] /n

Dan untuk panjang bentang = 2L, maka β = 1 + [{(δO.π2.EI)/(4MO.L2)} – 1] /n

Akibat Momen MO didapat Deformasi δO

MO = (3EIδO)/L2 ; MO = ½HL ½HL = (3EIδO)/L2 ; δO = (½HL3) / (3EI)

β = 1 + [{(2π2.EI.H.L3)/(24EI.H.L3)} – 1] /nβ = 1 +{(π2/12) – 1} / nβ = 1 - (0,18 / n)

Dimana harga : n = Pe / P ≥ 1

Harga terkecil dari β = 0,82 dan mendekati nilai 0,85 seperti pada PPBBI.

Sehingga rumus interaksi pada portal yang bergoyang atau untuk kolom yang ujungnya bergoyang, dibebani gaya normal P dan momen lentur M yang tegak lurus sumbu X maka rumus-rumusnya menjadi :

◊ σmax = (ωmax.P/AS) + + (0,85.ϑ.nX.MX)/{(nX – 1).WX} ≤ σIjin(d)

◊ σmax = (P/AS) + (ϑMX)/WX ≤ σIjin(d)

KESTABILAN TERHADAP GOYANGAN PADA PORTAL / KOLOM

Tidak stabilnya portal secara keseluruhan akibat goyangan dapat terjadi apabila

seluruh kekuatan lateral untuk menahan goyangan tersebut sudah terlewati.

Apabila pembebanan pada suatu kolom lebih kecil dari kekuatannya, maka kekuatan cadangannya dapat dipakai untuk memberikan dukungan lateral pada kolom-kolom yang lain.

Teori/konsep ini dapat dipakai pada portal-portal yang kaku dan dapat bergoyang (Unbraced frame) dimana terdapat kolom yang ujung-ujungnya “Tidak” dihubungkan dengan sambungan yang kaku (Rigid), dan kolom-kolom yang lain yang ujung-ujungnya dihubungkan dengan sambungan yang kaku harus direncanakan untuk ikut menjamin stabilitas portal (konstruksi).

Oleh sebab itu pada kolom-kolom yang dihubungkan kaku/jepit pada ujungnya diberi Momen tambahan sebesar (VX – N)eX pada kestabilan arah tegak lurus sumbu X dan Momen tambahan sebesar (VY – N)eY pada kestabilan arah tegak lurus sumbu Y.

eX dan eY adalah eksentrisitas tambahan yang memperhitungkan dan disebabkan oleh faktor-faktor Tegangan Sisa, Torsi, Eksentrisitas, Lipatan pada pelat dari baja profil kolom, dan penyimpangan bentuk dari baja profil kolom.

VX adalah beban dari bagian konstruksi yang bekerja pada kolom yang menjamin stabilitasnya pada arah yang tegak lurus sumbu X – X (sumbu kuat).

VY adalah beban dari bagian konstruksi yang bekerja pada kolom yang menjamin stabilitasnya pada arah yang tegak lurus sumbu Y – Y (sumbu lemah).

eX = (δX.WX) / AS ; eY = (δY.WY) / AS

δX = {1 – (λX2.σL)/(ωX.π2E)}{ωX – 1}

δY = {1 – (λY2.σL)/(ωY.π2E)}{ωY – 1}

Harga-harga δX dan δY ini dapat juga dicari pada tabel 11 PPBBI

P1 P2 P3 H D E F

L1

A B C Y H Y X

● Pada portal seperti gambar diatas :

◊ Kolom BE dihubungkan dengan Jepit Elastis pada titik E, jadi kolom BE ikut menjamin stabilitas konstruksi.

◊ Kolom AD dihubungkan dengan sendi pendel pada titik D.

◊ Kolom CF dihubungkan dengan sendi pendel pada titik F.

◊ VX(Tot) = N1 + N2 + N3 ◊ VY(Tot)=Jumlah gaya normal kolom-kolom

pada portal melalui BE arah tegak lurus sumbu Y (Tegak lurus bidang gambar).

Dengan mamasukkan faktor-faktor atau keadaan seperti tersebut diatas, maka rumus perencanaan berubah menjadi sebagai berikut :

● [A] Apabila keadaan Kolom dengan kondisi dimana VX = VY = N = P

1. Apabila Momen M melentur terhadap sumbu X – X (Sumbu Kuat) saja, maka

◊ σmax = (ωmax.P/AS) + + (0,85.ϑ.nX.MX)/{(nX – 1).WX} ≤ σIjin(d)

◊ σmax = (P/AS) + (ϑMX)/WX ≤ σIjin(d)

2. Apabila Momen M melentur terhadap sumbu Y – Y (Sumbu Lemah) saja :

◊ σmax = (ωmax.P/AS) +

+ (0,85.nY.MY)/{(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)

3. Apabila Momen M melentur terhadap Sumbu X – X (Sumbu Kuat) dan Sumbu Y – Y (Sumbu Lemah) dipakai :

◊ σmax = (ωmax.P/AS) + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)

◊ σmax =(P/AS) + (ϑMX)/WX + MY/WY ≤ σIjin(d)

● [B] Apabila keadaan Kolom dengan kondisi VX ≠ P atau VY ≠ P maka dipakai rumus-rumus sebagai berikut :

◊ 1. σmax = (P/AS) +(ϑMX)/WX + MX/WY σmax ≤ σIjin(d)

◊ 2. σmax = (ωX.P/AS) + + {nX(VX - P)eX}/{(nX – 1)WX} + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)

◊ 3. σmax = (ωY.P/AS) + + {nY(VY - P)eY}/{(nY – 1)WY} + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)

◊ Untuk portal yang “Dapat” Bergoyang

◊ nX = (AS.σEX)/VX ; nY = (AS.σEY)/VY ◊ eX = (δX.WX)/AS ; eY = (δY.WY)/AS

ϑ = (5σIjin(d)) / [σIjin(kip){8 – 3(MX1/MX2)}] ϑ ≥ 1,0

Harga σEX atau σEY dicari pada tabel 10 PPBBIHarga δX atau δY dicari pada tabel 11 PPBBI

Harga σEX adalah Tegangan Elastis Euler dengan sumbu X – X sebagai sumbu netral.Harga σEY adalah Tegangan Elastis Euler dengan sumbu Y – Y sebagai sumbu netral. ● Contoh 15 ●

Sebuah portal seperti gambar, kolom FE dan kolom GK sebagai pendel berarti pada titik F dan titik G berfungsi sebagai perletakan Sendi, dan sambungan balok FD pada kolom DA di titik D sbgi hubungn Jepit/Kaku dan sambungan balok GC pada kolom CB di titik C juga sebagai hubungan Jepit/Kaku.Demikian juga untuk sambungan kolom DA di titik D dan sambungan kolom CB di titik C arah tegak lurus bidang gambarnya adalah sebagai perletakn simple Conection (Sendi)Portal memikul beban merata arah vertikal qVtot = 2,5 t/m’ diatas balok FDCG dan portal juga memikul beban merata arah horizontal qHtot =2,5 t/m’ pada kolom FE.Baja yang dipakai untuk balok dan kolom adalah profil DIN 26 dengan mutu BJ 37 dan

Tegangan Ijin dasar : σIjin(d) = 1600 kg/cm2

dan Tegangan Leleh σY = σL = 2400 kg/cm2

qVtot = 2,5 t/m’

F D C G

qHTot = h= 2,5 t/m’ 6 m pendel pendel

E 6 m A 6 m B 6 m K

● Ditanya ●

Kontrol Kolom AD apakah cukup kuat.


Dilihat pada konstruksi portal diatas, maka pendukung utama seluruh portal adalah portal ADCB dan setelah dihitung/dianalisa strukturnya maka didapatkan reaksi-reaksi horizontal dan vertikal serta momen yang bekerja pada portal ADCB tersebut yang besarnya dapat digambarkan seperti berikut :

P=7,5t P=7,5t 3t MD=13,48 MC=4,48

MD= MC D (+) C 13,48tm =4,48tm (+) (+)

HA=2,25t HB=0,75t A B A B RA=12t RB=18t 6,0 m Bidang Momen M

Kolom dan balok yang dipakai semuanya menggunakan baja profil DIN 26 maka semuanya mempunyai kekakuan (EI) yang sama sebesar KK = KB = 1EI.

Dari daftar baja didapat profil DIN 26 :ht = 260 mm ; IX = 15050 cm4 ; WX= 1160cm3

b = 260 mm ; IY = 5280 cm4 ; WY = 406cm3 tW = 11 mm ; iX = 11,20 cm ; AS = 121 cm2 tf = 18 mm ; iY = 6,61 cm ; G =94,8kg/m’

● Kolom AD ●

Mencari Panjang Tekuk

GA = 10 (Perletakan Sendi)GD = ∑(IC/LC) / ∑(Ib/Lb) GD = (15050 / 600) / (15050 / 600) = 1

Dari Nomogram JACKSON & MORELAND untuk ”Portal Bergoyang” didapat K = 1,9

LKX = L x K = 6 x 1,9 = 11.4 mLKY = L = 6 m

Sambungan antara Kolom AD dan balok memanjng FDCG dititik D arah tegak lurus bidang gambar adalah pertemuan/perletakan Simple Connection = Sendi

λX = LKX /iX = 1140/11,2 = 101,80

Dengan λX = 101,80 dari tabel 3 & 11 PPBBIdidapat : ωX = 2,0642 ; δX = 0,4643 Tegangan Euler = σEX = 1996 kg/cm2

◊ Sudah dijelaskan dimuka bahwa yang memikul Stabilitas seluruh portal ini adalah portal ADCB dengan kolomnya adalah kolom AD dan kolom BC, dan kolom AD menerima Momen M = 13,48 tm dan gaya aksial Normal N = P = 12 t

◊Kontrol Penampang “Tidak” Berubah

Syarat : ht/tW ≤ 75 dan L / ht ≥ 1,25.b / tf

ht/tW = 260/11= 23,64 ≤ 75 .. . (OK) L/ht = 600/26 = 23,08 1,25 b/tf = 1,25 x 26 /1,8 = 18,06 L/ht ≥ 1,25.b/tf .. . (OK)

Jadi penampang “ Tidak ” Berubah Bentuk

Untuk menentukan “Statis Tertentu” atau “Statis Tidak Tertentu” dapat dilihat dari gambar bidang Momen M kolom, apabila gambar bidang Momen M tidak berubah Tanda maka dianggap “Statis Tertentu” dan apabila gambar bidang Momen M berubah tanda dari Positif (+) ke tanda Negatif (-) maka dianggap “Statis Tidak Tertentu”

Dilihat dari gambar bidang Momen MAD dan MDA untuk kolom AD maka tandanya sama atau tidak ada perubahan tanda tetap Positif (+), maka konstruksinya dianggap sebagai konstruksi “Statis Tertentu”

◊ Mencari Nilai C1 , C2 , ϑ dan σIjin(Kip) ◊

C1 =(L.h)/(b.tf) =(600.26)/(26x1,8) =333 > 250C2 = (0,63.E)/σIjin(d) = (0,63x2,1x106)/1600C2 = 826,875 Karena 250 < C1 < C2 maka dipakai rumus :

σIjin(Kip) =σIjin(d) –{(C1 –250)0,3σIjin(d)}/{C2 -250}σIjin(Kip) = 1600 – (83 x 0,3 x 1600)/ 576,875σIjin(Kip) = 1531 kg/cm2

ϑ = (5σIjin(d)) / [σIjin(kip){8 – 3(MX1/MX2)}]

ϑ = (5 x 1600) / {1531(8 – 0)} = 0,65

Syarat : ϑ ≥ 1,0 Maka diambil harga ϑ = 1

N = 12 ton ; WX = 1160 cm3 ; ωX = 2,0642MX = 1 348 000 kg.cm

VX(Tot) = 7,5t+7,5t +(6 x 2,5)+7,5t +7,5t= 45t VX(AD) = 45 t / 2 = 22,5 t (VX(AD) – N) = 22,5 t – 12 t = 10,5 t eX = (δX.WX)/AS eX = (0,4643 x 1160)cm3/121cm2 = 4,45 cm

(VX(AD) – N)eX = 10,5 x 4,45 = 46,725 t.cm{(VX(AD) – N)eX} / WX = 46725 / 1160 = 40,28

Untuk Portal yang “Dapat Bergoyang”

nX = (AS.σEX(Ijin))/VX(AD) = (121x 1996) / 22500nX = 10,73 ; nX/(nX – 1) = 10,73 /9,73 = 1,1

λY = LKY / iY = 600 / 6,60 = 90,90

Dengan harga λY = 90,90 dari tabel 3 dan Tabel 11 PPBBI maka didapatkan harga :

ωY = 1,80 ; δY = 0,395 Tegangan Euler = σEY = 2550 kg/cm2

VY(Tot) = (6 x 2,5) = 15 ton ; N = RA = 12 tonVY(AD) = 15 t / 2 = 7,5 ton ; MY = 0

eY = (δY.WY)/AS eY = (0,395 x 406)cm3/121cm2 = 1,33 cm

(VY(AD) – N)eY = -4,5 x 1,33 = -5,985 t.cm{(VY(AD) – N)eY} / WY = -5985 / 406 = -11,74

Untuk Portal yang “Dapat Bergoyang”

nY = (AS.σEY(Ijin)) / VY(AD) = (121 x 2550) / 7500nY = 41,14 ; nY/(nY – 1) = 41,14 /40,14 = 1,02

◊ KONTROL STABILITAS KOLOM ◊

1. Kontrol pada Ujung-ujung Kolom

σmax = (P / AS) + (ϑMX) / WX + MY / WY

σmax = (12000/121) + (1x1348000)/1160 + 0σmax = 1261 kg/cm2 < σIjin(d) = 1600 kg/cm2 ….. (OK) 2. Kontrol pada Arah Sumbu X – X

σmax = (ωX.P/AS) + + {nX(VX - P)eX}/{(nX – 1)WX} + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d) σmax = (2,0642 x 12000) / 121 +

+ (1,1x 40,28) + + (0,85 x 1 x 1,1 x 1348000) / 1160 + 0σmax = 1335 kg/cm2 < σIjin(d) = 1600 kg/cm2 ….. (OK) 3. Kontrol pada Arah Sumbu Y – Y

σmax = (ωY.P/AS) + + {nY(VY - P)eY}/{(nY – 1)WY} + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d) σmax = (1,8 x 12000) / 121 + (1,02 x 11,74) + + (0,85 x 1 x 1,1 x 1348000) / 1160 + + (0,85 x 1,02 x 0) / 406σmax = 1277 kg/cm2 < σIjin(d) = 1600 kg/cm2 ….. (OK)Jadi Kolom AD Aman untuk dipergunakan. ◊ RUMUS BALOK-Kolom Pada PORTAL BERGOYANG ◊

● Contoh 16 ●

Denah suatu portal dan letak/posisi kolom portalnya seperti gambar dibawah ini :

H I J K L M N I H H I H H I A R A H I H H I H H I X A B C D E F G

ARAH Y

Portal-portal Arah X (Arah melintang)

Rigid Connection Simple Connection A’ H’ B’ I’ MX MX

A H B I H H I I X X Y Y Portal AA’H’H, Portal BB’I’I, CC’J’J DD’K’K, GG’N’N EE’L’L, FF’M’M. Portal-portal Arah Y (Arah memanjng)

P1 P2 P2 P2 P2 P2 P1 A’ B’ C’ D’ E’ F’ G’

I H H I H H I Y X X Y X X Y

A B C D E F G

P1 P2 P2 P2 P2 P2 P1 H’ I’ J’ K’ L’ M’ N’


H I J K L M N

Rigid Connection Simple Connection B’ C’ A’ B’ MY MY

B C A B H H I H X X Y YPortal BB’C’C, EE’F’F Portal AA’B’B, CC’D’D II’J’J, LL’M’M DD’E’E, FF’G’G. ● Ditanya ●

Kontrol kekuatan Kolom AA’ dan Kolom BB’


● Kolom AA’ ●

Arah X – X

Lihat gambar denah portal ada 3 portal Rigid (6kolom) yaitu portal AA’H’H, DD’K’K, GG’N’N yang membantu 4 portal lain (8 kolom) yaitu Portal BB’I’I, CC’J’J, EE’L’L, FF’M’M yang labil untuk berdiri tegak (stabil), kolom AA’ (arah X) termasuk kolom yang membantu agar berdiri tegaknya (stabil) kolom yang lain.

Ada 6 kolom yang membantu untuk stabil, untuk 1 kolom (kolom AA’) harga VX nya :

VX = ∑P / (Jumlah Kolom) = (10P2 + 4P1)/6VX = ada harga/nilainya.

{nX.eX(VX – N)} / {(nX – 1)WX} = ada

N = P = reaksi perletakan kolom AA’

Arah Y – Y

Lihat portal AA’B’B (arah Y) dimana hubungan balok A’B’ dengan kolom AA’ di titik A’ adalah sambungan sendi (flexible/Simple Connection), jadi dalam arah Y – Y kolom AA’ Tidak membantu Stabilnya portal yang lain, maka berarti Tidak ada harga untuk :

◊ {nY.eY(VY – N)} / {(nY – 1)WY} = 0 ◊


Sehingga Rumus-rumus Tegangan menjadi :


σmax = (N / AS) + (ϑMX) / WX ≤ σIjin(d)

2. Kontrol pada Arah Sumbu X – X

σmax = (ωX.N/AS) + + {nX(VX - N)eX}/{(nX – 1)WX} + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} ≤ σIjin(d)

3. Kontrol pada Arah Sumbu Y – Y

Karena di titik A’ = sendi, sehingga MY = 0

σmax = (ωY.N/AS) + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} ≤ σIjin(d) ● Kolom BB’ ●

Arah X – X

Lihat kolom BB’ pada portal BB’I’I (arah X) karena di titik B’ adalah hubungan Sendi, maka harga {nY.eY(VY – N)} / {(nY – 1)WY} = 0 dan (nY.MY) / {(nY – 1)WY} = 0

Jadi kolom BB’ pada portal BB’I’I (arah X) ini tidak dapat membantu untuk berdiri tegaknya (stabil) kolom-kolom yang lain.

Arah Y – Y

Berdasarkan gambar portal arah Y – Y (arah memanjang) portal BB’C’C dititik B’ adalah sambungan/hubungan Rigid Connection, maka eY, MY dan nY / (nY – 1) ada nilainya.

Ada 4 portal yang rigid (8 kolom) yaitu portal BB’C’C, EE’F’F, II’J’J, LL’M’M yang akan membantu 6 kolom yang labil untuk berdiri kuat/stabil, dan 1 kolom BB’ harga VX nya :

VY = ∑P / (Jumlah Kolom) = (10P2 + 4P1)/8

N = P = reaksi perletakan kolom BB’




σmax = (N / AS) + (ϑMX / WX) ≤ σIjin(d)


σmax = (ωX.N/AS) + + (0,85.nX.MX) / {(nX – 1).WX} ≤ σIjin(d)


σmax = (ωY.N/AS) + + {nY(VY - N)eY}/{(nY – 1)WY} + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} ≤ σIjin(d)

● Contoh 17 ●

Denah suatu portal dan letak/posisi kolom portalnya seperti gambar dibawah ini :

H I J K L M N I H H I H H I A R A H I H H I H H I X A B C D E F G

ARAH Y

Portal-portal Arah X (Arah melintang)

Rigid Connection Simple Connection A’ H’ B’ I’ MX MX

A H B I H H I I

X X Y Y Portal AA’H’H, Portal BB’I’I, CC’J’J DD’K’K, GG’N’N EE’L’L, FF’M’M.

Portal-portal Arah Y (Arah memanjng)

P1 P2 P2 P2 P2 P2 P1 A’ B’ C’ D’ E’ F’ G’


A B C D E F G

P1 P2 P2 P2 P2 P2 P1 H’ I’ J’ K’ L’ M’ N’


H I J K L M N

● Ditanya ●

Kontrol kekuatan Kolom AA’ dan Kolom BB’


● Kolom AA’ ●

Arah X – X (arah melintang)

Rigid Connection A’ H’ Portal AA’H’H MX MX

A H H H X X

Lihat gambar denah portal ada 3 portal Rigid (6kolom) yaitu portal AA’H’H, DD’K’K, GG’N’N yang membantu 4 portal lain (8 kolom) yaitu Portal BB’I’I, CC’J’J, EE’L’L, FF’M’M yang labil untuk berdiri tegak (stabil), kolom AA’ (arah X) termasuk kolom yang membantu agar berdiri tegaknya (stabil) kolom yang lain.

Ada 6 kolom yang membantu untuk stabil, untuk 1 kolom (kolom AA’) harga VX nya :

VX = ∑P/(jumlah kolom) = (10P2 + 4P1)/6 =VX = ada harga/nilainya

{nX.eX(VX – N)} / {(nX – 1)WX} = ada nilainya

N = P = reaksi perletakan kolom AA’

Arah Y – Y (arah memanjang)

Rigid Connection Ada 10 Kolom yang A’ B’ Rigid membantu kolom MY MY lain untuk berdiri Stabil Untuk 1 Kolom AA’ I H VY = ∑P/(Jmlah Kolom) X X VY = (10P2 + 4P1) / 10 A B VY = ada nilainya


Rumus Tegangan mnjadi (PPBBI pasal 4.9)


σmax = (N / AS) + (ϑMX /WX) + MY /WY ≤ σIjin(d)


σmax = (ωX.N/AS) + + {nX(VX - N)eX}/{(nX – 1)WX} + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} +

+ (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)


σmax = (ωY.N/AS) + + {nY(VY - N)eY}/{(nY – 1)WY} + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d) ● Kolom BB’ ●

Arah X – X (arah melintang)

Simple Connection Lihat kolom BB’ pada B’ I’ portal BB’I’I (arah X) karena di titik B’ Sendi maka {nY.eY(VY – N)} / I I {(nY – 1).WY} = 0 dan Y Y (nY.MY)/{(nY – 1)WY}=0 B I

Arah Y – Y (arah memanjang)

Rigid Connection Ada 10 Kolom yang B’ C’ Rigid membantu kolom MY MY lain untuk berdiri Stabil Untuk 1 Kolom BB’ H H VY = ∑P/(Jmlah Kolom) X X VY = (10P2 + 4P1) / 10

B C VY = ada nilainya




σmax = (N / AS) + (ϑMX / WX) ≤ σIjin(d)


σmax = (ωX.N/AS) + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} ≤ σIjin(d)


σmax = (ωY.N/AS) + {nX(VX - N)eX}/{(nX – 1)WX} + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} ≤ σIjin(d)

● Contoh 18 ●

Denah suatu portal dan letak/posisi kolom portal seperti gambar dibawah dan Momen yang dupikul oleh Kolom EE’ arah X (arah melintang) sebesar 4,0 ton.m dan arah Y (arah memanjang) sebesar 1,0 ton.m dan beban-beban vertikal yang bekerja pada masing-masing kolom dapat dilihat gambar.Seluruh Kolom menggunakan Baja profil WF 250 x 250 x 14 x 14 dan balok yang panjangnya 8,00 m menggunakan baja profil WF 250 x 250 x 9 x14 sedangkn balok yang panjangnya 4,00 m menggunakan baja profil WF 250 x 125 x 6 x 9 dan baja yang akan dipergunakan dengan Mutu BJ 37 dan Tegangan Ijin Dasar σIjin(d) = 1600 kg/cm2

Denah Bangunan / Denah portal

I H H G H I 4m A R H H H A D E F H 4m Y

H I H A 8m B 4m C ARAH X Portal Arah X – X (Arah Melintang)

4t 6t 2tG’ H’ I’ Portal GHI

I H H 6m Y Y YG H I 8m 4m

8t 12t 4tD’ E’ F’ Portal DEF MX =4 tm H H H 6m Y Y Y

D E F

8m 4m

4t 6t 2tA’ B’ C’ Portal ABC

H I H 6m Y Y Y

A B C 8m 4m

Portal Arah Y – Y (Arah Memanjang)

4t 8t 4tA’ D’ G’ Portal ADG

I I H 6m X X X

A D G 4m 4m

6t 12t 6tB’ E’ H’ Portal BEH MY =1 tm H I I 6m X X X

B E H

4m 4m

2t 4t 2tC’ F’ I’ Portal CFI I I I 6m X X X

C F I 4m 4m

● Ditanya ●

Kontrol / periksa kekuatan Kolom EE’


Portal Arah X – X (Arah Melintang)

Seluruh portal arah X – X (arah melintang) ada 4 kolom yang Rigid (Kaku) termasuk kolom EE’ yang membantu 5 kolom/flexible yang lain untuk tetap berdiri kaku (Stabil).Untuk 1 kolom saja (kolom EE’) didapat VX VX = ∑P (arah X – X saja) / Jumlah KolomVX = 48 ton / 4 = 12 ton.N = P =12 ton (Reaksi perletakan Kolom EE’)VX – N = 12 t – 12 t = 0{nX(VX – N)eX} / {(nX – 1).WX} = 0


Seluruh portal arah Y – Y (arah memanjang) ada 3 kolom yang Rigid (Kaku) termasuk kolom EE’ yang membantu 6 kolom/flexible yang lain untuk tetap berdiri kaku (Stabil).Untuk 1 kolom saja (kolom EE’) didapat VY VY = ∑P (arah Y – Y saja) / Jumlah KolomVY = 48 ton / 3 = 16 ton.N = P =12 ton (Reaksi perletakan Kolom EE’)VY – N = 16 t – 12 t = 4 ton{nY(VY – N)eY} / {(nY – 1).WY} ≠ 0 (ada Nilai)


Rumus Tegangan mnjadi (PPBBI pasal 4.9)


σmax = (N / AS) + (ϑMX /WX) + MY /WY ≤ σIjin(d)


σmax = (ωX.N/AS) + + {nX(VX - N)eX}/{(nX – 1)WX} + + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)


σmax = (ωY.N/AS) + + {nY(VY - N)eY}/{(nY – 1)WY} +

+ (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)

Dari tabel Baja didapat data-data

● Data Baja WF 250 x 250 x 14 x 14 ●

ht = 25,0 cm ; tW = 14 mm ; IX = 11500 cm4 bf = 25,5 cm ; tf = 14 mm ; IY = 3880 cm4 WX = 919 cm3 ;WY = 304 cm3 ;AS = 104,7 cm2 iX = 10,5 cm ; iY = 6,09 cm ; G = 82,2 kg/m’

● Data Baja WF 250 x 250 x 9 x 14 ●

ht = 25 cm ; tW = 9 mm ; IX = 10800 cm4 bf = 25 cm ; tf = 14 mm ; IY = 3650 cm4 WX = 867 cm3 ; WY = 292 cm3 ; AS = 92,2 cm2 iX = 10,8 cm ; iY = 6,29 cm ; G = 72,4 kg/m’

● Data Baja WF 250 x 125 x 6 x 9 ●

ht = 25,0 cm ; tW = 6 mm ; IX = 4050 cm4 bf = 12,5 cm ; tf = 9 mm ; IY = 294 cm4 WX = 324 cm3 ; WY = 47 cm3 ; AS = 37,6 cm2 iX = 10,4 cm ; iY = 2,79 cm ; G = 29,6 kg/m’

◊Kontrol Penampang “Tidak” Berubah

◊ Syarat : ht/tW ≤ 75 dan L/ht ≥ 1,25.b/tf

ht/tW = 250/14= 17,86 ≤ 75 .. . (OK)

L/ht = 600/25 = 24 1,25 b/tf = 1,25 x 25,5 /1,4 = 22,77 L/ht ≥ 1,25.b/tf .. . (OK) Jadi penampang “ Tidak ” Berubah BentukUntuk menentukan “Statis Tertentu” atau “Statis Tidak Tertentu” dapat dilihat dari gambar bidang Momen M kolom, apabila gambar bidang Momen M tidak berubah Tanda maka dianggap “Statis Tertentu” dan apabila gambar bidang Momen M berubah tanda dari Positif (+) ke tanda Negatif (-) maka dianggap “Statis Tidak Tertentu”

M2 = 4 tm Dilihat dari gambar bidang E’ Momen MEE’ dan ME’E untuk M1/M2 kolom EE’ maka tandanya = 0 sama / tidak ada perubahan M2 > M1 dan tanda tetap Positif (+) (OK) maka konstruksinya dapat E dianggap sebagai konstruksi M1 = 0 tm “ Statis Tertentu ”


C1=(L.h)/(b.tf)=(600x25)/(25,5x1,4)=420>250C2 = (0,63.E)/σIjin(d) = (0,63x2,1x106)/1600C2 = 826,875 Karena 250 < C1 < C2 maka dipakai rumus :σIjin(Kip) =σIjin(d) –{(C1 –250)0,3σIjin(d)}/{C2 -250}

σIjin(Kip) = 1600 – (170 x 0,3 x 1600)/ 576,875σIjin(Kip) = 1458 kg/cm2

ϑ = (5σIjin(d))/[σIjin(kip){8 – 3(MX1/MX2)}] ≥ 1,0 ϑ = (5 x 1600) / {1458(8 – 0)} = 0,68 Syarat ϑ ≥ 1,0 Maka diambil harga ϑ = 1 Panjang Tekuk Arah Sb X /Melintang

GE = 10 (Perletakan Sendi)GE’ = ∑(IC/LC) / ∑(Ib/Lb) GE’ = (11500/600)/ {(10800/800) + (4050/400)}GE’ = 0,81


LKX = L x K = 6 x 1,85 = 11,10 m

λX = LKX /iX = 1110/10,5 = 105,7 (lihat PPBBI)Dari Tabel 3 didapat : ωX = 2,197Dari Tabel 10 didapat : σEX = 1857 kg/cm2 Dari Tabel 11 didapat : δX = 0,49

eX = (δX.WX)/AS = (0,49 x 919)cm3 / 104,7 cm2 eX = 4,3 cmnX = (AS.σEX)/VX =(104,7 x 1857)/12000= 16,4nX / (nX – 1) = 16,4 / 15,4 = 1,06

Panjang Tekuk Arah Sb Y /Memanjang

GE = 10 (Perletakan Sendi)

GE’ = ∑(IC/LC) / ∑(Ib/Lb) GE’ = (3880/600) / {(4050/400) + (4050/400)} = GE’ = 0,32Dari Nomogram JACKSON & MORELAND untuk ”Portal Bergoyang” didapat K = 1,73

LKY = L x K = 6 x 1,73 = 10,38 mλY = LKY / iY = 1038/6,09 = 170 (lihat PPBBI)Dari Tabel 3 didapat : ωY = 5,578Dari Tabel 10 didapat : σEY = 717 kg/cm2 Dari Tabel 11 didapat : δY = 1,83

eY = (δY.WY)/AS = (1,83 x 304)cm3 / 104,7 cm2 eY = 5,3 cmnY = (AS.σEY)/VY = (104,7 x 717)/16000 = 4,7nY / (nY – 1) = 4,7 / 3,7 = 1,27

M2 = 1 tm Dilihat dari gambar bidang E’ Momen MEE’ dan ME’E untuk M1/M2 kolom EE’ maka tandanya = 0 sama / tidak ada perubahan M2 > M1 dan tanda tetap Positif (+) (OK) maka konstruksinya dapat E dianggap sebagai konstruksi M1 = 0 tm “ Statis Tertentu ”

◊ Mencari Nilai C1 , C2 , ϑ dan σIjin(Kip) ◊ Cara dan hasilnya sama dengan arah Sb X◊ KONTROL STABILITAS KOLOM ◊

1. Kontrol pada Ujung-ujung Kolom σmax = (N / AS) + (ϑMX /WX) + MY /WY ≤ σIjin(d)

σmax = (12000/104,7) + (1 x 400000/919) + + (100000/304) = 879 kg/cm2 ≤ σIjin(d) σmax= 879kg/cm2 < σIjin(d)= 1600kg/cm2 (OK)

2. Kontrol pada Arah Sumbu X – X σmax = (ωX.N/AS) + {nX(VX - N)eX}/{(nX – 1)WX} + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)

σmax = (2,197 x 12000/104,7) + + {16,4(12 – 12)4,3} / {15,4 x 919} + + (0,85 x 1 x 16,4 x 400000) / (15,4 x 919) + (0,85 x 4,7 x 100000) / (3,7 x 304)σmax=1001 kg/cm2 < σIjin(d)=1600 kg/cm2 (OK)


σmax = (ωY.N/AS) + {nY(VY - N)eY}/{(nY – 1)WY} + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)

σmax = {(5,58 x 12000) / 104,7} + + {4,7(16000 – 12000)5,3} / {3,7 x 304} + (0,85 x 1 x 16,4 x 400000) / (15,4 x 919) + + (0,85 x 4,7 x 100000) / (3,7 x 304)σmax= 1477kg/cm2 < σIjin(d) =1600kg/cm2 (OK)

Kesimpulan akhir ternyata Kolom EE’ Aman untuk dipakai / dipergunakan …… (OK) ● Contoh 19 ●

Denah portal dan posisi kolom portal seperti gambar, beban yang dipikul portal sesuai dengan peraturan pembebanan yang berlakuBaja yang dipergunakan dengan Mutu BJ 37 dan Tegangn Ijin Dasar σijin(d)= 1600kg/cm2

Beton yang digunakan dengan Mutu K-225.

● Denah Portal/Bangunan ● (D) I I I (Y)

5,25 m A (C) I I I r a 5,25 m h (B) I I I m e 5,25 m m

a (A) I I I n (1) (2) (3) j L1=4 m L2=6 m a (Arah melintang) (X) n g ◊ Ditanya ◊

Rencanakan portal baja tersebut dan kontrol kolom baja K1 dan K2 apakah cukup kuat. Penyelesaian

Arah Melintang (Arah X – X)

● Portal (A) = Portal (D) ●

h2=5 m

MX(A)

(K1) h1=6 m MX(B)

L1= 4 m L2= 6 m

◊ Portal (B) = Portal (C) ◊

MX(A) (K2) h2=5 m

MX(B)

h1=6 m

L1= 4 m L2= 6 m

Arah Memanjang (Arah Y – Y)

Portal (1) = Portal (3)

MY(A) MY(A)

(K2) (K2) h2=5m MY(B) MY(B)

h1=6m

L3=5,25m L3=5,25m L3=5,25m

● Portal (2) ●

h2=5m

MY(A) MY(A)

(K1) (K1) h1=6m

MY(B) MY(B) L3=5,25m L3=5,25m L3=5,25m

● PRELIMINARY DESIGN ●

A. PERHITUNGAN DIMENSI BALOK

◊ Balok arah melintang (Sumbu X – X) ◊

Panjang balok = L1 = 4 m Jalur pembebanan dengan lebar 5,25 mInterpolasi linear didapat Faktor pengali = 30Perkiraan : IX = 30 x L4 = 30 x 44 = 7680 cm4

Panjang balok = L2 = 6 m Jalur pembebanan dengan lebar 5,25 m

Interpolasi linear didapat Faktor pengali = 30Perkiraan : IX = 30 x L4 = 30 x 64 = 38.880 cm4

◊ Balok arah memanjang (Sumbu Y – Y) ◊

Panjang balok = L3 = 5,25 m Jalur pembebanan dengan lebar 5 mInterpolasi linear ddapat Faktor pengali=27,5Perkiraan IX = 27,5xL4= 27,5x5,254=20891cm4

Untuk memudahkan penyambungan semua balok memanjang dan melintang dibuat sama semuanya dan dipakai profil INP 45 dan IX = 45850 cm4 ; IY =1730 cm4 ; WX= 2040cm3

Sama dengan masalah balok maka Ringbalk arah memanjang dan melintang dibuat sama semuanya dan dipakai profil INP 40 dan IX = 29210 cm4 ; IY =1160 cm4 ; WX= 1460cm3 ◊B. PERHITUNGAN DIMENSI KOLOM ◊ Kolom Tingkat I

Tinggi kolom h1 = 6 mInterpolasi linear ddapat Faktor pengali=22,5Perkiraan IX = 22,5 x L4= 22,5x 64= 29160 cm4 Dipakai baja WF 18 x 85 dan IX = 59520 cm4 IY = 4138 cm4 ; WX =2559 cm3 ; WY = 369cm3

Kolom Tingkat II

Tinggi kolom h2 = 5 mInterpolasi linear didapat Faktor pengali = 20Perkiraan IX = 20 x L4= 20 x 54= 12500 cm4

Dipakai baja WF 18 x 85 dan IX = 59520 cm4 IY = 4138 cm4 ; WX =2559 cm3 ; WY = 369cm3

● C. PEMBEBANAN ●

Beban-beban yang bekerja pada bangunan sesuai dengan Peraturan Pembebanan yang berlaku, jadi beban-bebannya adalah :

Beban Mati : Berat sendiri bahan konstruks seperti berat baja, berat kayu, berat beton dan berat bahan yang lainnya.

Beban Hidup : Berat beban yang dapat bergerak / berpindah dan besarnya ditentukan sesuai dengan fungsi bangunan.

D. KEKAKUAN KOLOM

KOLOM ARAH MELINTANG (ARAH X)

Kekakuan Kolom : KK = E.IX / hK

● Kolom Lantai I (Tinggi kolom h1 = 6 m) KK1 = KK2 = KK3 = E.IX / h1 = 99,2 E● Kolom Lantai II (Tinggi kolom h1 = 5 m) KK4 = KK5 = KK6 = E.IX / h2 = 119,04 E

● Ring Balk INP 40 (Panjang Balok L1 = 4 m) KRB1 = E.ITr / L1 = 71738 E / 400 = 179,3 E Ring Balk INP 40 (Panjang Balok L2 = 6 m) KRB2 = E.ITr / L2 = 71738 E / 600 = 119,6 E● Balok INP 45 (Panjang Balok L1 = 4 m)

KB1 = E.ITr / L1 = 252,4 E Bal0k INP 45 (Panjang Balok L2 = 6 m) KB2 = E.ITr / L2 = 190,3 E

● Portal (A) = (B) = (C) = (D) ● 179,3E 119,6E

4 5 6 h2=5 m 119 E 119 E 119 E 252,4E 190,3E

1 2 3 h1=6 m 99,2 E 99,2 E 99,2E

L1= 4 m L2= 6 m KOLOM ARAH MEMANJANG (ARAH Y)

Kekakuan Kolom = Inersia kolom dibagi panjang kolom, jadi kekakuan : KK = E.IY / hK

● Kolom Lantai I (Tinggi kolom h1 = 6 m) K1 = K2 = K3 = K4 = E.IY / h1 = 4138 E / 600 K1 = K2 = K3 = K4 = 6,9 E

● Kolom Lantai II (Tinggi kolom h2 = 5 m) K5 = K6 = K7 = K8 = E.IY / h2 = 4138 E / 500 K5 = K6 = K7 = K8 = 8,3 E

● Ring Balk INP 40 (Panjang L3 = 5,25 m) KRB3 = E.ITr / L3 = 71738 E / 525 = 131,7 E● Balok INP 45 (Panjang L3 = 5,25 m) KB3 = E.ITr / L3 = 209 E

● Portal (1) = (2) = (3) ● INP 40 INP 40 INP 40 131,7E 131,7E 131,7E

5 6 7 8 h2=5m8,3 E 8,3E 8,3E 8,3E INP 45 INP 45 INP 45 209E 209E 209E

1 2 3 4 h1=6m 6,9E 6,9E 6,9E 6,9E

L3=5,25m L3=5,25m L3=5,25m

E. ANALISA STRUKTUR

Mencari Momen, Gaya Lintang dan Gaya Normal serta Reaksi perletakan dengan cara/ metode yang dianggap mudah, setelah didapatkan dan digambarkan sebagai berikut :

Arah Melintang (Arah X – X)

● Portal (A) = Portal (D) ●

7t 14t 8t

h2=5 m 9t 16t 10t

MX(A)

(K1) h1=6 m MX(B)

L1= 4 m L2= 6 m

R1=16t R2=30t R3=18t

● Portal (B) = Portal (C) ● 12t 29t 17tMX(A)

(K2) h2=5 m 14t 31t 18tMX(B)

h1=6 m

L1= 4 m L2= 6 m

R1=26t R2=60t R3=35t Arah Memanjang (Arah Y – Y)

Portal (1)

7t 12t 12t 7t MY(A) MY(A) (K2) (K2) h2=5m 9t MY(B) MY(B) 9t R=14t R=14t

h1=6m

L3=5,25m L3=5,25m L3=5,25m

R1=16t R2=26t R3=26t R4=16t Portal (2)

14t 29t 29t 14t

h2=5m 16t 31t 31t 16t

MY(A) MY(A) (K1) (K1) h1=6m

MY(B) MY(B) L3=5,25m L3=5,25m L3=5,25m

R1=30t R2=60t R3=60t R4=30t

Portal (3)

8t 17t 17t 8t

h2=5m 10t 18t 18t 10t

h1=6m

L3=5,25m L3=5,25m L3=5,25m

R1=18t R2=35t R3=35t R4=18t

KONTROL STABILITAS KOLOM K1


Seluruh portal arah X – X (arah melintang) ada 12 kolom yang Rigid (Kaku).

Untuk 1 kolom saja (kolom K1) memikul VX :VX = ∑P (arah X – X saja) / Jumlah KolomVX = 370 ton / 12 = 30,830 ton.N = P =30 ton (Reaksi perletakan Kolom K1)VX – N = 30,83 t – 30 t = 0,830 t = 830 kg


Seluruh portal arah Y – Y (arah memanjang) ada 12 kolom yang Rigid (Kaku).

Untuk 1 kolom saja (kolom K1) memikul VY :VY = ∑P (arah Y – Y saja) / Jumlah KolomVY = 370 ton / 12 = 30,830 ton.N = P = 30 ton (Reaksi perletakan Kolom K1)VY – N = 30,83 t – 30 t = 0,83 ton = 830 kg

Dari tabel Baja didapat data-data

● Data Baja WF 18 x 85 ●

ht = 46,5 cm ; tW = 1,336 cm ; IX = 59520 cm4 bf = 22,4 cm ; tf = 2,314 cm ; IY = 4138 cm4 WX=2559cm3 ; WY= 369 cm3 ; AS= 161,1 cm2 iX = 19,23 cm ; iY = 5,08 cm ; G = 126,5 kg/m’◊Kontrol Penampang “Tidak” Berubah ◊ Syarat : ht/tW ≤ 75 dan L/ht ≥ 1,25.b/tf

ht/tW = 46,5/1,336 = 34,81 ≤ 75 .. . (OK) L/ht = 600/46,5 = 12,9 1,25 b/tf = 1,25 x 22,4 / 2,314 = 12,10 L/ht ≥ 1,25.b/tf .. . (OK)

Jadi penampang “ Tidak ” Berubah Bentuk


Untuk menentukan “Statis Tertentu” atau “Statis Tidak Tertentu” dapat dilihat dari gambar bidang Momen M kolom, apabila

gambar bidang Momen M tidak berubah Tanda maka dianggap “Statis Tertentu” dan apabila gambar bidang Momen M berubah tanda dari Positif (+) ke tanda Negatif (-) maka dianggap “Statis Tidak Tertentu”

MX(A) =2 tm Dilihat dari gambar bidang Momen MK1 maka tandanya sama /tidak ada perubahan dan tanda tetap Positif (+) maka konstruksinya dapat dianggap sebagai konstruksi “ Statis Tertentu ”MX(B) =1 tm MX(B) / MX(A) = ½ dan MX(A) > MX(B) …… (OK) ◊ Mencari Nilai C1 , C2 , ϑ dan σIjin(Kip) ◊

C1=(L.h)/(b.tf)=(600x46)/(22,4x2,3)=536>250C2 = (0,63.E)/σIjin(d) = (0,63 x 2,1 x 106) / 1600C2 = 826,875 Karena 250 < C1 < C2 maka dipakai rumus :σIjin(Kip) =σIjin(d) –{(C1 –250)0,3σIjin(d)}/{C2 -250}σIjin(Kip) = 1600 – (286 x 0,3 x 1600)/ 576,875σIjin(Kip) = 1362 kg/cm2

ϑ = (5σIjin(d))/[σIjin(kip){8 – 3(MX(B)/MX(A))}] ≥ 1 ϑ = (5 x 1600) / {1362(8 – 1,5)} = 0,904 Syarat ϑ ≥ 1,0 Maka diambil harga ϑ = 1

Panjang Tekuk Arah Sb X (Melintang)

GB = 1 (Perletakan Jepit)GA = ∑(IC/LC) / ∑(Ib/Lb) GA = (59520/600 + 59520/500 ) / {(114180/400) + (114180/600)} = 0,46

Dari Nomogram JACKSON & MORELAND untuk ”Portal Bergoyang” didapat K = 1,7LKX = L x K = 6 x 1,7 = 10,20 mλX = LKX /iX = 1020/19,2 = 53,04 (lihat PPBBI)Dari Tabel 3 didapat : ωX = 1,264Dari Tabel 10 didapat : σEX = 7378 kg/cm2 Dari Tabel 11 didapat : δX = 0,195 eX = (δX.WX)/AS = (0,195 x 2559)cm3 / 161 cm2

eX = 3,10 cmnX = (AS.σEX)/VX =(161 x 7378)/30830= 38,53 Portal Arah Y – Y (Arah Memanjang)

Untuk menentukan “Statis Tertentu” atau “Statis Tidak Tertentu” dapat dilihat dari gambar bidang Momen M kolom, apabila gambar bidang Momen M tidak berubah Tanda maka dianggap “Statis Tertentu” dan apabila gambar bidang Momen M berubah tanda dari Positif (+) ke tanda Negatif (-) maka dianggap “Statis Tidak Tertentu”MY(A) =1 tm Dilihat dari gambar bidang Momen MK1 maka tandanya sama /tidak ada perubahan dan tanda tetap Positif (+) maka konstruksinya dapat dianggap sebagai konstruksi

“ Statis Tertentu ”MY(B) =0,5 tm MY(B) / MY(A) = ½ dan MY(A) > MY(B) …… (OK)


C1=(L.h)/(b.tf)=(600x46)/(22,4x2,3)=536>250C2 = (0,63.E)/σIjin(d) = 826,875Karena 250 < C1 < C2 maka dipakai rumus :σIjin(Kip) =σIjin(d) –{(C1 –250)0,3σIjin(d)}/{C2 -250}σIjin(Kip) = 1362 kg/cm2

ϑ = (5σIjin(d))/[σIjin(kip){8 – 3(MY(B)/MY(A))}] ≥ 1 ϑ = (5 x 1600) / {1362(8 – 1,5)} = 0,904 Syarat ϑ ≥ 1,0 Maka diambil harga ϑ = 1 Panjang Tekuk Arah Sb Y /Memanjang

GB = 1 (Perletakan Jepit)GA = ∑(IC/LC) / ∑(Ib/Lb) GA = (4138/600 + 4138/500) / {(114180/525)}GA = 0,07


LKY = L x K = 6 x 1,37 = 8,22 mλY = LKY / iY = 822/5,08 = 161,8 (lihat PPBBI)

Dari Tabel 3 didapat : ωY = 5,05Dari Tabel 10 didapat : σEY = 795 kg/cm2 Dari Tabel 11 didapat : δY = 1,610

eY = (δY.WY)/AS = (1,61 x 369)cm3 / 161,1 cm2 eY = 3,69 cmnY = (AS.σEY)/VY = (161,1 x 795)/30830 = 4,15

◊ KONTROL STABILITAS KOLOM K1 ◊

1. Kontrol pada Ujung-ujung Kolom σmax = (N / AS) + (ϑMX /WX) + MY /WY ≤ σIjin(d)

σmax = (30000/161,1) + (1 x 200000/2559) + + (100000/369) = 884 kg/cm2 ≤ σIjin(d) σmax= 535kg/cm2 < σIjin(d)= 1600kg/cm2 (OK)

2. Kontrol pada Arah Sumbu X – X σmax = (ωX.N/AS) + {nX(VX - N)eX}/{(nX – 1)WX} + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} + + (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)

σmax = (1,264 x 30000/161,1) + +{38,35(30830 – 30000)3,1}/{37,35 x 2559} +(0,85 x 1x 38,35 x 200000)/(37,35 x 2559) +(0,85 x 4,15 x 100000) / (3,15 x 369)σmax= 608 kg/cm2 < σIjin(d)=1600 kg/cm2 (OK)


σmax = (ωY.N/AS) + {nY(VY - N)eY}/{(nY – 1)WY} + (0,85.ϑ.nX.MX) / {(nX – 1).WX} +

+ (0,85.nY.MY) / {(nY – 1).WY} ≤ σIjin(d)

σmax = {(5,05 x 30000) / 161,1} + +{4,15(30830 – 30000)3,69} / {3,15 x 369} +(0,85 x1 x 38,35 x 200000)/(37,35 x 2559) +(0,85 x 4,15 x 100000) / (3,15 x 369)σmax= 1323kg/cm2 < σIjin(d) =1600kg/cm2 (OK)

Kesimpulan akhir ternyata Kolom K1 Aman untuk dipakai/dipergunakan …… (OK).

DARI BUKU PPBBI

Tabel 10. Harga Tegangan EULER (σEX atau σEY)

.λ σEX / σEY

Kg/cm2.λ σEX / σEY



Kg/cm2

5 829 047 6 575 727 7 422 983 8 323 8469 255 879 10 207 262 11 171 291 12 143 93213 122 640 14 105 746 15 92 116 16 80 96217 71 717 18 63 970 19 57 413 20 51 81521 46 998 22 42 823 23 39 180 24 35 98325 33 162 26 30 660 27 28 431 28 26 43629 24 645 30 23 029 31 21 567 32 30 24033 19 032 34 17 929 35 16 919 36 15 99237 15 140 38 14 353 39 13 627 40 12 95441 12 330 42 11 750 43 11 209 44 10 70645 10 235 46 9 795 47 9 383 48 8 99649 8 632 50 8 290 51 7 969 52 7 66553 7 378 54 7 108 55 6 852 56 6 60957 6 379 58 6 161 59 5 954 60 5 75761 5 570 62 5 392 63 5 222 64 5 06065 4 906 66 4 758 67 4 617 68 4 48269 4 353 70 4 230 71 4 112 72 3 99873 3 889 74 3 785 75 3 685 76 3 58877 3 496 78 3 407 79 3 321 80 3 23481 3 159 82 3 082 83 3 069 84 2 93785 2 869 86 2 802 87 2 738 88 2 67689 2 617 90 2 559 91 2 503 92 2 44993 2 396 94 2 346 95 2 297 96 2 24997 2 203 98 2 158 99 2 115 100 2 073

101 2 032 102 1 992 103 1 954 104 1 916105 1 880 106 1 845 107 1 810 108 1 777

109 1 744 110 1 713 111 1 682 112 1 652113 1 623 114 1 595 115 1 567 116 1 540117 1 514 118 1 489 119 1 464 120 1 439121 1 416 122 1 393 123 1 370 124 1 348125 1 326 126 1 306 127 1 285 128 1 265129 1 245 130 1 226 131 1 208 132 1 190133 1 172 134 1 154 135 1 137 136 1 121137 1 104 138 1 088 139 1 073 140 1 057141 1 043 142 1 028 143 1 014 144 1 000145 986 146 972 147 959 148 946149 934 150 921 151 909 152 897153 885 154 874 155 863 156 852157 841 158 830 159 820 160 810161 800 162 790 163 780 164 771

Tabel 10. Harga Tegangan EULER (σEX atau σEY)

.λ σEX / σEY




Kg/cm2

165 761 166 752 167 743 168 734169 726 170 717 171 709 172 701173 693 174 685 175 677 176 669177 662 178 654 179 647 180 640181 633 182 626 183 619 184 612185 606 186 599 187 593 188 586189 580 190 574 191 568 192 562193 556 194 551 195 545 196 540197 534 198 529 199 523 200 518

Tabel 11. Harga-harga δ.

.δ.λ Fe. 310 /

BJ 33Fe. 360 /

BJ 37Fe. 430 /

BJ 44Fe. 510 /

BJ 5220 0,000 0,000 0,000 0,00025 0,030 0,030 0,035 0,040

30 0,055 0,060 0,065 0,07535 0,080 0,090 0,100 0,11540 0,110 0,120 0,130 0,15045 0,140 0,150 0,165 0,18550 0,165 0,180 0,195 0,22055 0,190 0,210 0,225 0,25060 0,215 0,235 0,250 0,28565 0,240 0,260 0,280 0,31570 0,265 0,290 0,305 0,34575 0,290 0,310 0,330 0,38080 0,310 0,335 0,360 0,42585 0,330 0,360 0,390 0,47590 0,350 0,390 0,425 0,54095 0,375 0,415 0,465 0,650

100 0,400 0,450 0,515 0,760105 0,425 0,490 0,600 0,880110 0,455 0,550 0,690 1,000115 0,485 0,630 0,800 1,130120 0,540 0,720 0,900 1,270125 0,600 0,810 1,010 1,410130 0,690 0,910 1,120 1,560135 0,770 1,010 1,240 1,710140 0,860 1,110 1,370 1,870145 0,950 1,220 1,500 2,030150 1,050 1,330 1,630 2,220155 1,150 1,450 1,770 2,380160 1,250 1,580 1,910 2,560165 1,350 1,700 2,050 2,750170 1,460 1,830 2,200 2,950175 1,570 1,960 2,360 3,150180 1,680 2,100 2,520 3,350185 1,800 2,240 2,680 3,560190 1,920 2,390 2,850 3,780195 2,050 2,540 3,030 3,980200 2,170 2,690 3,200 4,230

◊STRUKTUR BAJA II◊

●konstruksi poRtAL BAJA DAN KOLOM KOMPOSIT ●

1. PENDAHULUAN

Konstruksi/struktur kolom/tiang komposit adalah merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat pada arah memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa baja dengan atau tanpa diberi batang tulangan pokok arah memanjang (Dipohusodo, 1994).

Dapat diartikan sebagai komponen struktur tekan yang mendapat gaya tekan yang tersusun dari beton dan baja dengan berbagai macam bentuk dan bersama-sama menahan beban (Sabnis, 1979).

Kolom/tiang komposit penggabungn antara bahan Baja dengan bahan Beton memiliki kelebihan apabila dibandingkan dengan Kolom beton bertulang antara lain :

Memiliki kekuatan dan Duktilitas yg tinggi. Mampu menahan beban setelah beton

mengalami kerusakan akibat gempa bumi. Dapat menahan gaya tekan yg lebih besar

(Sabnis, 1979).

Sebagian besar kasus kolom/tiang komposit (Baja dengan Beton) tidak diperlukan penahan geser (Shear Connector) antara baja dengan beton dalam hal bekerja sama untuk menahan beban aksial tekan pada sumbu kolom, penahan geser biasanya digunakan pada balok komposit yang

fungsinya untuk menahan gaya geser yang ada antara pelat beton dengan balok baja sehingga terjadilah suatu gaya yang disebut dengan aksi komposit.

Sedangkan pada Kolom/tiang komposit untuk mendukung/menahan suatu gaya aksi komposit digunakan batang/baja Tulangan memanjang pada beton bertulang yang ditempatkan disudut /pojok beton dan batang tulangan memanjang ini diikat dengan sengkang (tulangan geser).

2. JENIS KOLOM KOMPOSIT

Ada beberapa jenis kolom komposit (Baja dengan Beton) diantaranya seperti berikut ini

Tulangan memanjang

Baja profil

Tulangan geser / sengkang Beton bertulang

Tulangan geser / sengkang

Pipa Baja

Tulangan memanjang

Beton bertulang

Jenis kolom komposit (Baja – Beton) dengan Baja profil yang diselimuti beton seperti gambar diperlukan tulangan pokok memanjang yang diletakan disudut-sudut beton, tulangan pokok memanjang ini diikat dengan tulangan geser/sengkang.

Selain untuk mengikat tulangan pokok memanjang tulangan geser /sengkang juga berfungsi untuk mencegah Tekuk lokal pada tulangan pokok memanjang ketika beban tekan aksial bekerja setelah beton mengeras.

Sedangkan Kolom komposit (Baja – Beton) dengan Pipa Baja yang diisi beton bertulang umumnya lebih efesien dibandingkan dengan bentuk kolom komposit yang lain, karena pada kolom komposit jenis pipa baja ini memberikan kekakuan kolom yang tinggi dan inti beton dapat menahan gaya aksial tekan dan mencegah tekuk lokal pada pipa bajanya sendiri, kolom komposit jenis ini mempunyai Duktilitas tinggi untuk struktur /konstruksi menahan gaya gempa.

Pada umumnya kecendrungan tekuk pada kolom baja mempunyai variasi perbandingan antara tinggi kolom terhadap dimensi lateral kolom yang terkecil.

Berdasarkan angka perbandingan ini kolom komposit baja dibagi dalam dua jenis yaitu :

● 1. Kolom Langsing ●

Pada kolom ini perbandingan antara tinggi kolom terhadap dimensi lateral terkecil dari kolom adalah sangat Besar.

● 2. Kolom Pendek ●

Pada kolom ini perbandingan antara tinggi kolom terhadap dimensi lateral terkecil dari kolom adalah sangat Kecil, pada kolom ini jika terjadi keruntuhan kolom komposit maka

kolom profil bajanya yang sudah mencapai Tegangan leleh.

Diantara kedua jenis kolom diatas ada yang disebut dengan Kolom Sedang, pada kolom ini perbandingan antara tinggi kolom terhadap dimensi lateral terkecil dari kolom adalah nilainya Sedang, dimana jika terjadi keruntuhan kolom komposit maka terjadi kombinasi antara Tekuk dan tercapainya Tegangan Leleh dan hancurnya profil baja.

Jenis Kolom baja komposit yang sering/ banyak digunakan pada konstruksi bangunan adalah jenis kolom Sedang ini (Crawley, Dillon, 1977).

● 3. Batasan Perencanaan Menurut LRFD ●

LRFD (Load & Resistance Factor Design) memberikan batasan dalam perencanaan kolom kom posit (baja - beton) khususnya untuk jenis kolom persegi dimana profil baja diselimuti beton adalah sebagai berikut:1. Luas minimum profil baja adalah 4 % dari

luas kolom komposit ( AS ≥ 0,04 AG), jika sebaliknya (AS < 0,04 AG) maka kolom dianggap seperti kolom beton bertulang biasa.

2. Selimut beton yang mengelilingi inti profil baja harus diperkuat dengan tulangan pokok memanjang dan tulangan lateral (sengkang), spasi sengkang tidak lebih dari 2/3 dimensi terkecil kolom komposit.Tebal minimum selimut beton terluar (diukur dari tulangan pokok memanjang) adalah 1,5" yang berfungsi untuk mencegah korosi. Luas tulangan pokok memanjang dan sengkang minimum adalah 0,007 kali spasi tulangn.

3. Untuk beton dengan berat normal dapat digunakan kuat tekan beton minimum 3 ksi dan maksimum 8 ksi ( 3 ksi < fC' < 8 ksi), sedangkan untuk beton dengan berat yang lebih besar digunakan kuat tekan beton minimum 4 ksi (fC' > 4 ksi).

4. Untuk tulangan dan profil baja dipergunakan Tegangan leleh yang maksimum 55 ksi atau (fY < 55 ksi).

4. Kekuatan Kolom Komposit

(Baja - Beton)

Konsep dasar dari design kolom komposit menurut LRFD adalah untuk menentukan modifikasi tegangan leleh dan modulus elastisits untuk bentuk baja profil dikelilingi oleh beton yaitu:

FmY = FY + ( 0,7.FYR.AR + 0,6 AC ) / AS

Em = ES + (0,2.EC.AC) / AS

Design kekuatan kolom komposit adalah :

ØC.Pn = 0,85 ( FCR.AS ).

Dimana : FCR = ( 0,658λ2C)FmY … Jika λC ≤ 1,5 FCR = (0,877 / λC

2)FmY … … Jika λC >1,5 λC = (KL) / (π.rm).√(FmY / Em )AC = Luas penampang beton (in2) AR = Luas tulangan memanjang (in2) AS = Luas profil baja (in2 ) ES = Modulus Elaststs Baja = 29.000 ksi EC = Modulus Elastisitas Beton (ksi) Em = Modulus Elastisitas Komposit (ksi) FY = Tegangan leleh minimum baja (ksi) FYR = Tegangan leleh minimum batang tulangan memanjang (ksi)FmY = Tegangn leleh minimum kmposit (ksi)

rm = jari-jari girasi komposit, dimana diambil harga terbesar dari jari-jari girasi profil baja pada sumbu Y atau 0,3 kali lebar kolom komposit

K = Faktor panjang efektif komponen konstruksi/ stuktur tekan.

L = Panjang kolom komposit (in)

Sedangkan kolom komposit yang menerima beban / gaya aksial dan momen, maka untuk perhitungan momen tahanan nominal adalah :

MnC = FY.Z + (h2 - 2cR)(AR.FYR) / 3 ++ {(h2 / 2) - (AW.FY) /

(1,7.fC’.h1)}AW.FY)

» ◘ Kontrol Stabilitas Kolom

1. Øb.Mn = O,85.MnC

Untuk {(PU) / (ØC.PU)} ≥ 0,3

Jika : {(PU) / (ØC.Pn )} < 0,3 Nilai Øb.Mn didapat dari interpolasi linier antara titik C = {(0,85 Mnc), (PU / ØC.Pn) = 0,3} dan titik B = {(Øb.MnB), ( Pu /ØcPn ) = 0 }

Øb MnB = 0,9 Z.FY

2. (PU / ØC.Pn) + (8/9){(MU / ØbMn)} ≤ 1,0 Untuk {PU / (ØC Pn) } ≥ 0,20

3. (PU / ØC.Pn) + {(MU) / (Øb.Mn)} ≤ 1,0Untuk {PU / (ØC.Pn)} < 0,20

Dimana :Z = Plastic Modulus (in3)h1 = Lebar kolom komposit // momen (in)h2 = Lebar kolom komposit ┴ momen (in)AW = Luas (web) profil baja, AW = tW.hS (in2)hS = tinggi profil baja (in)tW = tebal web (badan) profil baja (in)cR = ½ ( cRC + cRt)cRC = jarak dari permukaan tekan kepermukan

tulangan memanjang (in).cRt = jarak dari permukaan tarik ke permukaan

tulangan memanjang (in).

5. LANGKAH PERENCANAAN KOLOM KOMPOSIT (BAJA-BETON)

Dalam perencanan kolom ini digunakan metode LRFD ( Load & Resistance Factor Design ) dari AISC ( American Institute of Steel Construction). Perencanaan kolom ini untuk menentukan dimensi profil baja dan dimensi kolom komposit (baja-beton) serta menentukn Kuat Tekan Aksial Nominal (Ø Pn)

Langkah-langkah perencanan kolom komposit adalah sebagai berikut ini :

1. Mutu Bahan Beton fC

’ = 25 MPa = 3,626 ksi Baja profil, FY = 248 MPa = 36 ksi (A36) Baja Tulangan FYR = 240 MPa = 34,81 ksi (U-24)

2. Perkiraan Gross Area ( AG)

AG ≥ (2PU) / (0,5fC’ + 0,1fY)

AS ≥ 0,04 AG

3. Menentukan Profil baja untuk kolom

4. Tebal minimum selimut beton > 1,5 inci

5. Menentukn dimensi kolom komposit (b & h)

6. Menentukn tulangn memnjang & sengkang

7. Menghitung tagangan luluh komposit (FmY)

AC = AG - (AS + AR) ; (As / AG) ≥ 0,04

FmY = FY + {( 0,7FYR. AR) + ( 0,6fC’.AC)}/ AS

8. Menghitung Elastisitas Komposit ( Em )

Em = ES + (0,2 EC AC) / AS

9. Mentukn jari-jari Girasi Kolom Komposit (rm)

rm = rY ; rm = 0,3b ; rm diambil yang trbesar

10. Menghitung faktor panjang efektif kolom (L.k) Nilai (k) didapat dari nomogram Jackson & Moreland berdasarkn GA (atas) dan GB (bawah)

G(A/B) = {Σ (iC / LC)} / {Σ (ib / Lb)}

11. Menghitung faktor reduksi tekuk kolom komposit ( λC )

λC = {( k.L ) / ( rm.π)} √(FmY / Em )

12. Menghitung kapasitas beban ( ØC.Pn )

ØC.Pn = O,85 (FCR.AS)

FCR = ( 0,658λC ).FmY ; jika λC ≤ 1,5

FCR = (0,877 / λC2).FmY ; jika λC > 1,5

Kontrol : ØC. Pn ≥ Pu

» ◘ Kontrol Stabilitas Kolom

» [Pu / (ØC.Pn) + 8/9 {(Mu) / (ØbMn)}] ≤ 1,0Jika [Pu / (ØC.Pn) ] ≥ 0,20

» [Pu / (ØC.Pn) + {(Mu) / (ØbMn)}] < 1,0Jika [ Pu / (ØC.Pn) ] < 0,20

» ØbMn = 0,85 MnC Jika [ Pu / (ØC.Pn) ] ≥ 0,30

Dimana nilai momen nominal kolom (MnC) dapat dihitung menggunakan rumus :

MnC = FY.Z + 1/3 (h2 – 2CR)AR.FYR +

[(1/2h2) - (AW.FY) / (1,7fC’.h1)]AW.FY

Luas web / badan profil baja (AW) = tW.hS

Jika [ PU / ØC.Pn ] < 0,30 ; maka nilai ØbMn

didapat dari interpolasi linier antaratitik C = [ 0,85 MnC , (Pu / ØC.Pn) = 0,30 ] dan titik B = [ØbMnB , ( Pu/ØCPn) = 0 ]

Øb MnB = 0,90 Z.FY Dimana :AC = Luas penampang beton ( in2 )

AR = Luas tulangan memanjang ( in2 )AS = Luas profil baja ( in2 )AG = Luas penampang kolom komposit ( in2 )b = lebar kolom ( mm )Cb = jarak dari serat terluar ke garis netralES = Modulus Elastisitas Baja = 29.000 ksiEC = Modulus Elastisitas Beton ( ksi )Em = Modulus Elastisitas Komposit ( ksi )FY = Tegangn leleh minimum baja profil ( ksi )FYR = Tegangn leleh minimum dari batang

tulangan memanjang ( ksi ) .FmY = Tegangan leleh minimm Komposit ( ksi ) fC' = Kuat tekan beton (MPa)r = jari-jari girasi ( 0,3 h ) rm = Jari-jari girasi komposit ( in )k = Faktor panjang efektif kolom L = Tinggi kolom komposit ( in ) Øb = 0,90 ; ØC = 0,85 h1 = Lebar kolom kompost sejjar momen ( in) h2 = Lebar kolom komposit ┴ momen ( in )hS = Tinggi profil baja ( in )AW = Luas web / badan profil baja ( in2 )tW = Tebal web / badan profil baja ( in ) tC = Tebal selimut beton ( in )Cr = ½ ( CrC+ Crt ) CrC = Jarak dari permukaan daerah tekan

kepermukaan tulangan memanjang ( in) Crt = Jarak dari permukaan tarik kepermukaan

tulangan memanjang ( in )

M1b = Momen yang lebih kecil pada ujung komponen tekan ( kN.m )

M2b = Momen terfaktor terbesar pada ujung komponen tekan ( kN.m )

Mn = Momen nominal kolom ( kN.m )MnC = Momen nominal kolom kompsit (kip-in)Mu = Momen rencana ( kN.m )Pn = Kuat beban aksial nominal ( kN )PU = Gaya aksial rencana ( kN )Z = Plastic Modulus ( in3 )β1 = Faktor reduksi tinggi balok tegangan tekan

ekivalen beton. λC = faktor reduksi tekuk kolom komposit

Konversi Satuan Amerika

ke Sistem Satuan Metris

1 inchi = 2,540005 cm1 feet = 30,48 cm1 yard = 91,34 cm1 m = 3,2808 feet1 inchi2 = 6,452 cm2

1 feet2 = 929,03 cm2

1 Pound / Lb = 2,2046 kg = 1 Lb1 Pound / Lb = 4,448 N1 Kg = 0,4536 Pound ( Lb )1 Kip = 4,448 kN1 Kip = 1 kilo Pound = 1000 Pound1 Kip = 453,562 kg1 kN = 0,2248 kip

1 ksi = 6,895 MPa = 6,895 N/mm2

1 Psi = 0,006895 MPa1 MPa = 0,145 Ksi1 Mpa = 145,00 Psi1 MPa = 10,00 kg/cm2

1 ft-kip = 1,356 kN.m1 kN.m = 0,7376 kip-ft 1 kip/ft =14,59 kN/m1 kN/m = 0,0852 kip/ft1 kip/ft2 = 47,88 kN/m2

1 Psf = 47,88 N/m2

1 kN/m2 = 0,02089 Kip/ft2

Tulangan memanjang

Baja Profil tf tC h2 Tulangan tW hS Geser / Sengkang bS

h1 Kolom Komposit Baja Profil I

◙ Contoh Perhitungan :

1. Data konstruksi

Konstruksi Portal baja bertingkat (4) dengan

data sebagai berikut :● Tinggi total 16 m, tinggi tiap tingkat 4 m● Panjang total 36 m, panjang tiap portal 6 m● Lebar total 16 m, lebar tiap portal 5 m & 6 m

5m

6m

5m

6m 6m 6m 6m 6m 6m

Denah Konstruksi

4m

4m

4m

4m

6m 6m 6m 6m 6m 6m 5m 6m 5m Portal Memanjang Portal Melintang2. Dimensi Balok, Kolom, dan Tebal Pelat

1. Perhitungan Dimensi BalokDimensi balok akan dihitung berdasarkan ketentuan yang berlaku.

2. Perhitungan Dimensi KolomDimensi kolom akan dihitung berdasarkan ketentuan yang berlaku.

3. Perhitungan Dimensi tebal pelat

Dimensi tebal pelat dihitung berdasarkan ketentuan yang berlaku.

3. Analisa Struktur.

1. PembebananMacam-macam beban dihitung berdasarkn peraturan pembebanan, disesuaikan dengn berat jenis, dan fungsi bangunan.

a. Portal melintang ( arah x - x).- Beban mati ( qDL)- Beban hidup ( qLL)

Kombinasi pembebanan (qt)qt = 1,2 qDL + 1,6 qLL

b. Portal memanjang ( arah y - y)- Beban mati ( qDL )- Beban hidup ( qLL )

Kombinasi pembebanan ( qt)qt = 1,2 qDL + 1,6 qLL

2. Perhitungan Gaya-gaya Dalam.

a. Portal Melintang ( arah x - x )

Dari perhitungan pembebanan portal arah melintang diatas dilakukn analisa mekanika dengan menggunakan cara apa saja.Maka didapatkn nilai-nilai Momen, gaya lintang dan gaya normal sebagai berikut:

Lantai

Kolom Tepi Kolom Tengah

Momen Gaya Aksial

Momen Gaya Aksial

(kNm) (kN) (kNm) (kN)

125,542

621,7409,007

1451,4051,058 17,909

266,554

452,08625,276

1039,5070,254 25,474

364,865

278,50926,212

645,27765,599 26,861

468,037

103,95026,570

247,12872,333 26,721

b. Portal Memanjang ( arah y - y ).

Dari perhitungan pembebanan portal arah memanjang seperti diatas dilakukan analisa mekanika teknik dengan menggunakan cara apa saja, sehingga mendapatkan :

Maka didapatkn nilai-nilai Momen, gaya lintang dan gaya normal sebagai berikut :

Lantai Kolom Tepi Kolom TengahMomen Gaya

AksialMomen Gaya

Aksial

(kNm) (kN) (kNm) (kN)

1 37,035 703,140 0,661 1.470,99773,167 2,769

2 91,206 508,965 4,382 1.059,11897,542 6,003

3 88,616 312,832 0,405 653,12389,703 0,915

4 91,034 116,699 4,300 248,10897,169 5,212

4. Perencanan Kolom Komposit (Baja - Beton)

a. Portal memanjang (arah y - y)

4m 22 23 24 25 26 27 28

4m 15 16 17 18 19 20 21

4m 8 9 10 11 12 13 14

4m 1 2 3 4 5 6 7

6m 6m 6m 6m 6m 6m

Data-data perencanaan :

Mutu Beton : fC’ = 25 Mpa = 3,626 ksi

Mutu Baja Profil (A36) : fY = 248 Mpa = 36 ksiMutu Baja Tulangan (U-24) : fYR = 240 Mpa

= 34,8 ksiElastisitas Baja profil : ES = 29000 ksiTinggi Kolom : L = 4,00 m = 157,48 in

Catatan : 6,89465 Mpa = 1 ksi ; 2,54 cm = 1in

Kolom yang dianalisa hanya kolom yang menerima beban aksial dan momen lentur yang terbesar dari kolom tepi dan kolom tengah portal memanjang.

Perhitungan untuk kolom (1 ).

Dari data analisa struktur didapatkan : Pu = 703,137 kN = 158,071 kip Mu = 73,167 kNm = 647,582 kip-in

1. Mnghitung perkiran luas yang diperlukn (AG)

AG perlu = (2 Pu) / (0,5 fC’ + 0,1 fY) =

= (2 x 158,071) / {(0,5 x 3,626) + (0,1 x 36)} AG perlu = 58,437 in2 = 377,017 cm2

Menghitung perkiraan Iuas Profil baja (ASperlu)ASperlu ≥ 0,04 AG= 0,04 x 377,017= 15,081cm2

Digunakan profil baja W 8 x 40, dengan data data penampang sebagai berikut

AS = 75,484 cm2 = 11,70 in2 tf hS = 20,955 cm = 8,25 in bS = 20,497 cm = 8,07 in

tW = 0,914 cm = 0,36 in hS tf = 1,417 cm = 0,55 I tW ZY = 18,5 in3 rY = 2,04 in bS

2. Menentukn dimensi kolom komposit (b & h)

Tebal minimm selimut beton tC = 40 mm = 1,575 in

bperlu = bS + 4 tC = 20,497 + 4.4 = 36,50 cm b ≈ 37 cm = 14,567 inchi hperlu = hS + 4 tC = 20,955 + 4 x 4 = 36,96cm h ≈ 37 cm = 14,567 inchi

Jadi dimensi kolom komposit (37 x 37) cm2

Kontrol : AG = 37 x 37 cm2 = 1369 cm2 = 212,2 in2

AS /AG = 75,487 / 1369 = 0,0551 > 0,04 .. (OK)

3. Menentukan tulangan memanjang dan sengkang :

Spasi sengkang tidak lebih dari 2/3 dimensi terkecil kolom komposit, luas tulangan memanjang & sengkang minimum 0,007 kali spasi sengkang.

Tulangan memanjang yang dipakai adalah Ø 10 mm = 0,394 in dan Tulangn sengkang dipakai adalah Ø 8 mm = 0,315 in

Arb = 0,122 in2 ; Art = 0,078 in2

Sm = (2/3)b = (2/3).14,567 = 9,716in St = 9 inSb = b - 2(tC + dt + db) = 14,567 – 2(1,575 + + 0,315 + 0,394) = 10,393 in

Art perlu = 0,007.St = 0,007.9 = 0,063 in2

Arb perlu = 0,007.Sb = 0,007.10,39= 0,073 in2 Kontrol :Art = 0,078 in2 > Art perlu = 0,063 in2 .. .. (OK)Arb= 0,122 in2 > Arb perlu = 0,073 in2 .. .. (OK)

4. Menghitung luas penampang beton (AC) :

Ar = 4 x Arb = 4 x 0,122 = 0,488 in2 AC = AG - (AS + Ar) = 212,2 - (11,7 + 0,488)AC = 202,589 in2

5. Menghitung tegangan leleh komposit (FmY) :

FmY = FY + {(0,7FYr.Ar) + (0,6fC'.AC)} / AS FmY = 36+{(0,7.34,81.0,488) + (0,6.3,626. .202,589)} / 11,7 = 74,1 74 ksi.

6. Menghitung Elastisitas Komposit ( Em ) :

EC = 4700 √25 = 23500 MPa = 3408,39 ksiEm = ES + (0,2.EC.AC) / AS = 29000 + (0,2. 3408,39 x 202,589) / 11,7 = 40653,113 ksi

7. Menghitng jari-jari girasi kolom komposit(rm)

rm = rY = 2,04 inrm = 0,3 h = 0,3 x 14,567 = 4,37 inrm diambil yang terbesar, maka rm = 4,37 in

8. Menghitung nilai faktor panjang efektif kolom (LK)

IC = 1/12.14,567.14,5673 = 3752,242 in4 Ib = 1/12 x 30 x 403 = 160000 cm4 Ib = 3844,015 in4 (Dengan Asumsi sama dengan balok beton) LC = 400 cm = 157,48 in.Lb = 600 cm = 236,22 in.GA = {∑ (IC / LC)} / {∑ (Ib / Lb)} =GA = {2 (3752,242) / 157,48} / {3844,015 /

236,22} GA = 2,928

GB = 1 ( perletakan jepit)

Dengan data GA dan GB diplotkan ke Nomogram Jackson dan Moreland, maka di dapatkan harga faktor tekuk ( K ) = 1,55

LK = (K). L = 1,55 x 157,48 = 244,094 in

9. Menghitung faktor reduksi tekuk kolom komposit

λC = {(k x L) / (rm x ∏)} x {√(FmY / Em)} =λC = {(244,094) / (4,37 ∏)} x {(√(74,174 / 40653,113)}λC = 0,760 < 1,50 maka FCr = …

10. Menghitung kapasitas beban ( ØCPn )

FCr = (0,658λC) x FmY = (0,6580,76) x 74,174FCr = 58,251

ØCPn = 0,85 (FCr.AS) = 0,85 (58,251 x 11,7)ØCPn = 579,307 kip

11. Menghitng berat sndiri kolom kmposit (bk)

Berat baja = 59,53 x 4 = 238,12 kgBerat baja = 0,525 kipBerat beton = (1369 - 75,484).10-4 x4 x2400 Berat beton = 1241,775 kg = 2,738 kip.

Berat sendiri kolom komposit (bk) = = 0,525 + 2,738 = 3,263 kipCatatan : 1 kip = 453,562 kg

12. Menghitng beban aksial total yg trjadi (Pult)

Pult = Pu + bk = 158,07 + 3,26 = 161,33 kip

Kontrol :ØCPn = 579,53 kip > Pult = 161,33 kip .. (OK)

Kontrol stabilitas kolom :

1. Menghitung momen nominal dari kolom komposit (MnC)

Cr = tC + drt + 0,5 drb Cr = 1,575 + 0,315 + 0,5 x 0,394 =2,086 in

AW = 8,25 x 0,36 = 2,97 in2 MnC = {FY x ZY} + {1/3.(b - 2.Cr).Ar.FYr} +

{1/2.b - (AW.FY) / (1,7.fC'.h)} x AW.FY

MnC = 36 x 18,5 + 1/3.(14,567 - 2 x 2,086) 0,487 x 34,81 + {14,567/2 -(4,21 x 36) / (1,7 x 3,626 x 14,567)}.{4,21 x 36}

MnC = 1374,884 kip-in

(Pult) / (ØCPn) = 161,33 / 579,31 = 0,28 < 0,3

2. Maka ØbMn =0,85MnC -{(0,9ZY.FY- 0,85MnC) / 0,3} x {(Pult / ØCPn) - O,3)}

ØbMn = 0,85 x 1374,884 - [{(0,9 x 18,5 x 36 - 0,85 x 1374,884)} / 0,3] x {(0,278 - 0,3)}

ØbMn = 1126,864 kip-in

Mu = 647,582 kip-in (dari analisa struktur)

Pult / (ØC.Pn) = 0,278 > 0,2 Maka : {Pult / (ØC.Pn)} + 8/9 {MU / (Øb.Mn)} == 0,278 + 8/9 {647,582 / 1126,864}= 0,788 < 1,00 .. (OK)

Berarti penampang dari kolom komposit memenuhi syarat dan dapat dipakai.

Penampang kolom 1 Baja Profil W 8 x 40 tC Selimut beton370 D 8 (tulangan sengkang) 4 D 10 (tulangan memanjang) 370

Perhitungan selanjutnya dibuatkn dalam tabel

Momen dan beban aksial maksimum bekerja pada kolom portal memanjang (arah Y - Y)

No. Beban Aksial (Pu) Momen (Mu)Kolom kN kip kN.m kip-in

1 703,137 158,07137,035 27,78773,167 647,582

2 1471,00 330,6930,661 5,5802,769 24,507

8 508,965 114,42091,206 807,24197,542 863,319

9 1039,50 238,0994,382 38,2416,003 53,131

Pemilihan Tipe profil Baja pada kolom komposit Portal memanjang (arah Y - Y)

No AG perlu AS perlu

cm2Tipe Profil

AS

cm2Kolom inchi2 cm2 cm2 Profil Cm2 1 58,437 377,017 15,081 W8 x 40 75,4842 122,25 788,738 31,550 W8 x 31 58,8008 42,300 272,903 10,916 W8 x 40 75,4849 88,023 567,892 22,762 W8 x 31 58,800

Kapasitas Beban Aksial Kolom Komposit Portal memanjang (arah Y - Y)

No Kolom

Berat Profil

kip

Berat Beton

kip

Berat Kolom

kip

Pult kip

Fcr ksi

ØCPn kip

1 0,525 2,738 3,263 161,33 58,25 579,3072 0,407 2,773 3,180 333,87

369,83 541,329

8 0,525 2,738 3,263 117,395

53,55 532,5079 0,407 2,773 3,180 241,27

968,37 529,986

Section Propertis Tipe Profil Baja kolom komposit, Portal Memanjang (arah Y - Y)

No

ko lom

Tipe

Pro fil

AS rY ZY tW hS bS

cm2 in2 in in3 cm in cm in cm in

1W8 x 40

75,48 11,7 2,04 18,5 0,914 0,36 20,96 8,25 20,5 8,07

2W8 x 31

58,80 9,12 2,02 14,1 0,732 0,29 20,30 7,99 20,3 7,99

8W8 x 40

75,48 11,7 2,04 18,5 0,914 0,36 20,96 8,25 20,5 8,07

9W8 x 31

58,80 9,12 2,02 14,1 0,732 0,29 20,30 7,99 20,3 7,99

Dimensi Kolom Komposit Portal memanjang (Arah Y - Y)

NoKo lom

tc bperlu hperlu b h AG AS / AGin cm cm cm in cm in cm2 in2

1 1,58

36,5 36,96

37 14,6 37 14,6 1369 212,2 0,055

2 1,58

36,3 36,30

37 14,6 37 14,6 1369 212,2 0,0438 1,5

836,5 36,9

637 14,6 37 14,6 1369 212,2 0,055

9 1,58

36,3 36,30

37 14,6 37 14,6 1369 212,2 0,043

Tulangan Pokok Memanjang dan Sengkang Portal memanjang (arah Y - Y)

No db dtArb

in2Art

in2Sm

inSt

inSb

inArb

in2Art

in2Ar

in2Ac

in2Kol

mm

inmm

in

1 10 0,39 8 0,32 0,12 0,08 9,72 9 10,4 0,07 0,06 0,49 202

2 10 0,39 8 0,32 0,12 0,08 9,72 9 10,4 0,07 0,06 0,49 203

8 10 0,39 8 0,32 0,12 0,08 9,72 9 10,4 0,07 0,06 0,49 202

9 10 0,39 8 0,32 0,12 0,08 9,72 9 10,4 0,07 0,06 0,49 203

Tegangan Leleh, Elastisitas dan Faktor reduksi Tekuk, Portal memanjang (arah Y - Y)

No

Kol

FmY

ksiEm

ksirm (in) IC

in4Ibin4 GA GB K λC

rY

0,3h

1 74,17 40,7.113 2 4,4 3752,2 3844 2,93 1 1,55 0,760

2 85,60 44,1.561 2 4,4 3752,2 3844 1,46 1 1,38 0,697

5 74,17 40,7.113 2 4,4 3752,2 3844 2,93 2,93 1,80 0,881

6 85,60 44,1.561 2 4,4 3752,2 3844 1,46 1,46 1,45 0,733

Kontrol Stabilitas Kolom Komposit portal memanjang (arah Y - Y)

No Ko lom

PUlt / ØCPn

Cr

inAW

in2MnC

kip-inMu

kip-inØbMn

kip-in

(PUlt/ØCPn) + (8 MU / 9 ØbMn)

1 0,28 2,09

2,97 1,37.884 647,58

1,13.864 0,7882 0,62 2,0

92,32 1,09.831 24,51 928.91 0,640

8 0,22 2,09

2,97 1,37.884 863,32

1,13.864 0,9749 0,46 2,0

92,32 1,09.831 53,13 928.91 0,506

b. Portal melintang (Arah x – x).

4m 13 14 15 16

4m 9 10 11 12

4m 5 6 7 8

4m 1 2 3 4

5m 6m 5mData-data perencanaan :

Mutu Beton : fC = 25 MPa = 3,626 ksiMutu Baja Profil A36) : fY = 248 MPa = 36 ksiMutu Baja Tulangan (U-24) fYr = 240MPa =34,8 ksiElastisitas Baja profil : ES = 29000 ksiTinggi Kolom : L = 4,00 m = 157,48 in

Kolom yang dianalisa hanya yang menerima beban aksial dan momen lentur yang terbesar dari kolom tepi dan kolom tengah portal melintang.

Perhitungan untuk kolom (1 ).

Dari data analisa struktur didapatkan Pu = 621,741 kN = 139,773 kip Mu = 51,058 kNm = 451,901 kip-in

Menghitng perkiraan luas yang diperlukan (AG)AG perlu = (2 Pu) / (0,5 fC' + 0,1 fY) = = (2x139,773) / {(0,5x3,626) + (0,1x36)} = 51,673 in2 = 333,373 cm2

Menghitung perkiraan luas Profil baja (AS perlu) AS perlu ≥ 0,04 AG = 0,04 x 333,37 = 13,34 cm2

Maka digunakan profil baja W 8 x 31, dengan data data penampangnya sebagai berikut : tf AS = 58,80 cm2 = 9,12 in2

hS = 20,30 cm = 7,99 inbS = 20,30 cm = 7,99 intW = 0,732 cm = 0,29 intf = 1,100 cm =

=0,43 in

bS ZX = 30,4 in3 ; rX = 2,20 in

Menentukn dimensi kolom komposit (b dan h)

Tebal minimum selimut beton tC = 40 mm = 1,575 inbperlu = bS + 4 tC = 20,30 + 4 x 4 = 36,302 cm

b ≈ 37 cm = 14,567 inchihperlu = hS + 4 tC = 20,30 + 4 x 4 = 36,302cmh ≈ 37 cm = 14,567 inchi

Jadi dimensi kolom komposit (37 x 37) cm2

Sebagai Kontrol adalah sebagai berikut :

AG = 37 x37 cm2 = 1369cm2=212,2 in2

AS / AG = 58,80 / 1369 = 0,0429 > 0,04 .. . (OK)

Menentukan tulangan memanjang dan

Tulangan Geser (sengkang)

Spasi sengkang tidak lebih dari 2/3 dimensi terkecil kolom komposit, luas tulangan memanjang & sengkang minimum 0,007 kali spasi sengkang.

Tulangan memanjang dipakai Ø 10 mm = 0,394 in, Tulangan sengkang dipakai Ø 8 mm = 0,315 in

Arb = 0,122 in2 ; Art = 0,078 in2 Sm = (2/3) b = (2/3).14,567 = 9,716 in St = 9 inSb = b - 2(tC + dt) - db Sb = 14,567 – 2 x (1,575 + 0,315) - 0,394 Sb = 10,393 in

Art perlu = 0,007 x St = 0,007 x 9 = 0,063 in2 Arb perlu = 0,007 x Sb = 0,007x10,39 = 0,073 in2

Kontrol :

Art = 0,078 in2 > Art perlu = 0,603 in2 .. .. .. (OK)Arb = 0,122 in2 > Arb perlu = 0,073 in2 .. .. .. (OK)

Menghitung luas penampang beton (AC) :

Ar = 4 x Arb = 4 x 0,122 = 0,488 in2

AC = AG - (AS + Ar) = 212,2 - (11,7 + 0,488) AC = 202,589 in2

Menghitung tegangan leleh komposit (FmY) :

FmY = FY + {(0,7 x FYr x Ar) + (0,6fC' x AC)} / AS FmY = 36 + {(0,7 x 34,81 x 0,488) + (0,6 x

3,626 x 202,589)} / 9,12 = 85,60 ksi.

Menghitung Elastisitas Komposit (Em) :

EC = 4700 √25 = 23500 MPa = 3408,39 ksi Em = ES + (0,2 x EC x AC) / As Em = 29000 + (0,2 x 3408,39 x 202,5 89) / 9,12Em = 44142,561 ksi

Menghitung jari-jari girasi kolom komposit (rm)

rm = rY = 2,02 inrm = 0,3 h = 0,3 x 14,567 = 4,37 in rm diambil yang terbesar, maka rm = 4,37 in

Menghitung faktor panjang efektif kolom (KL)

lC = 1/12 x 14,567 x 14,5673 = 3752,242 in4 lb = 1/12 x 30 x 403 = 160000 cm4 lb = 3844,015 in4

Dengan Asumsi yg sama dengan balok beton:LC = 400 cm = 157,48 in.Lb = 500 cm = 196,85 in.

GA = {∑(lC / LC)} / {∑(lb / Lb)} =GA = {2x(3752,24) / 157,48} /{3844,02/196,85}GA = 2,44GB = 1 ( perletakan jepit)

Dengan data GA dan GB diplotkan ke Nomogram Jackson dan Moreland, maka di dapatkan harga faktor tekuk (K) = 1,50Lk = (k) x L = 1,50 x 157,48 in = 236,22 in

Mnghitng faktor reduksi tekuk kolom komposit

λC = {(k x L) / (rm.∏)} x {√(FmY / Em)} =λC = {(236,22) / (4,37 x ∏)} x {√(85,597 / 44142,56)} λC = 0,758 < 1,50 maka FCr = ……

Menghitung kapasitas beban (ØC Pn)

FCr = (0,658λC2).FmY = (0,6580,76).85,60 = 67,30ØC Pn = 0,85.(FCr x AS) = 0,85 (67,3 x 9,12) ØC Pn = 521,696 kip

Menghitung berat sendiri kolom komposit (bk) :

Berat baja = 46,13 x 4 = 184,52kg = 0,407 kipBerat beton = (1369 - 58,8) x 10-4 x 4 x 2400 =Berat beton = 1257,792 kg = 2,773 kip.

Berat sendiri kolom komposit (bk) = = 0,407 + 2,773 = 3,180 kipCatatan : 1 kip = 453,562 kg

Menghitng beban aksial total yang terjadi (Pult)

Pult = Pu + bk =139,773+3,180=142,953 kipKontrol :ØC Pn = 521,696 kip > Pult = 142,953 kip .. (OK)Kontrol stabilitas kolom :

Menghitung momen nominal kolom komposit (MnC)Cr = tC + drt + 0,5 drb Cr = 1,575 + 0,315 + 0,5 x 0,394 = 2,086 in AW = 7,99 x 0,29 = 2,628 in2 MnC = (FY x ZY) + {1/3.(b - 2.Cr) x (Ar x FYr)} + + {(½.b - (AW.FY) / (1,7 x fC' x h)} x (AW x FY)MnC = {36 x 30,4} + {1/3.(14,567 – 2 x 2,086) (0,487 x 34,81)} + {14,567/2 - (2,628 x 36) / (1,7 x 3,626 x 14,567)} x {2,628 x 36}MnC = 1679,131 kip-in

(Pult) / (ØC.Pn) = 142,95 / 521,696 = 0,274 < 0,3

Maka :Øb.Mn = 0,85.MnC - {(0,9.ZY.FY -0,85.MnC) / 0,3} x {(Pult / ØC.Pn) - O,3)}Øb.Mn = 0,85 x 1679,131 - [{( 0,9 x 30,4 x 36 - 0,85 x 1679,131)} / 0,3] x (0,274 - 0,3)Øb.Mn = 1388,879 kip-in

Mu = 451,901 kip-in (dari analisa struktur)

Pult / (ØC.Pn) = 0,274 > 0,2

Maka :{Pult / (ØC.Pn)} + 8/9 x {MU / (Øb.Mn)} = = 0,274 + 8/9 x {451,901 / 1388,879} = = 0,563 < 1,00 .. .. .. (OK)Berarti penampng kolom komposit memenuhi syarat dan bisa dipakai. Baja profil W 8 x 31 tC = 40 mm tC (Selimut beton)

370 D 8 (tulangan mm sengkang)

4 D 10 (tulangan memanjang) 370 mm

Penampang Kolom Komposit (Kolom 1)

Perhitungan selanjutnya dibuatkn dalam tabel sebagai berikut ini :

Momen dan beban aksial maksimum yang

bekerja pd kolom portal melintang (arah x - x)

No. Beban Aksial (Pu) Momen ( Mu )Kolom kN kip kN.m kip-in

1 621,741 139,77325,542 226,06651,058 451,901

2 1451,38 326,2849,007 79,71817,909 158,508

5 5452,09 101,63466,554 589,05270,254 621,800

6 1039,50 233,69025,276 223,71125,474 225,464

Pemilihan Tipe profil Baja pada kolom komposit Portal melintang (arah X - X)

No Ko lom

AG perlu

(Inchi2) (cm2)AS perlu

(cm2)Tipe Profil

AS

(cm2)

1 51,673 333,373 13,335 W8 x 31 58,82 120,625 778,220 31,129 W8 x 31 58,85 37,573 242,407 9,6960 W8 x 31 58,86 86,393 557,375 22,295 W8 x 31 58,8

Kapasitas Beban Aksiai Kolom Komposit Portal melintang (arah X - X)

NoKo lom

Berat Profil kip

Berat Beton kip

Berat Kolom

kip

Pult

kipFCr

ksiØC.Pn

kip

1 0,41 2,773 3,18 142,95 67,298 521,702 0,41 2,773 3,18 329,46 70,036 542,935 0,41 2,773 3,18 104,81 62,848 487,206 0,41 2,773 3,18 236,87 69,417 538,12

Section Propertis Tipe Profil Baja kolom komposit Portal Melintang (arah X - X)

No Kol

Tipe Profil

AS rY zx tW hS bS

cm2 in2 in in3 cm in cm in cm in

1 W8x31

58,8 9,12

2,02

30,4

0,73 0,29

20,3 7,99

20,3

7,992 W8x3

158,8 9,1

22,02

30,4

0,73 0,29

20,3 7,99

20,3

7,995 W8x3

158,8 9,1

22,02

30,4

0,73 0,29

20,3 7,99

20,3

7,996 W8x3

158,8 9,1

22,02

30,4

0,73 0,29

20,3 7,99

20,3

7,99

Dimensi Kolom Komposit Portal melintang (Arah X - X)

No Kol

tC bperlu hperlu b h AGAS/AG

in cm cm cm

in cm in cm2 In2

1 1,58 36,3 36,3 37 14,6 37 14,6 136 212, 0,042 1,58 36,3 36,3 37 14,6 37 14,6 136

9212,

20,04

35 1,58 36,3 36,3 37 14,6 37 14,6 1369

212,2

0,0436 1,58 36,3 36,3 37 14,6 37 14,6 136

9212,

20,04

3

Tulangan Pokok Memanjang dan Sengkang Portal melintang (arah X - X)

No db dt Arb

in2Art

in2Sm in

St

inSb

inArb

in2Art

in2Ar

in2AC

in2Kol m

min m

min

1 10 0,4 8 0,32

0,12 0,08 9,72 9 10,4 0,07 0,06 0,49 202,6

2 10 0,4 8 0,32

0,12 0,08 9,72 9 10,4 0,07 0,06 0,49 202,6

5 10 0,4 8 0,32

0,12 0,08 9,72 9 10,4 0,07 0,06 0,49 202,6

6 10 0,4 8 0,32

0,12 0,08 9,72 9 10,4 0,07 0,06 0,49 202,6

Tegangan Leleh, Elastisitas dan Faktor reduksi Tekuk Portal melintang (arah X - X)

No Kol

FmY

ksiksi

Em

Ksirm (in) IC

in4lbin4 GA GB K λC

rY 0,3h

1 85,6 44,14.561

2,02

4,4 3752,2

3844 2,44 1 1,5 0,76

2 85,6 44,14.561

2,02

4,4 3752,2

3844 1,33 1 1,4 0,69

5 85,6 44,14.561

2,02

4,4 3752,2

3844 2,44 2,44 1,7 0,86

6 85,6 44,14.561

2,02

4,4 3752,2

3844 1,33 1,33 1,4 0,71

Kontrol Stabilitas Kolom Komposit portal melintang (arah X - X)

No Kol

Pult

ØC.Pn

Cr

inAW

in2MnC

kip-inMU

kip-inØ bMn

kip-in

Pult 8MU

ØC.Pn

9ØbMn

1 0,27 2,09 2,63 1,68.131

451,90

1,39.879

0,562 0,61 2,09 2,63 1,68.13

1158,5

11,43.26

20,71

5 0,22 2,09 2,63 1,68.131

621,80

1,30.903

0,646 0,45 2,09 2,63 1,68.13

1225,4

61,43.26

20,58

Bhn Baja II Kolom Baja 2013

Documents

Transcript of Bhn Baja II Kolom Baja 2013