STUDI PENGARUH EKSENTRISITAS TERHADAP FAKTOR REDUKSI … · • Dari beberapa contoh studi kasus...
Transcript of 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
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.
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.
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
interaksi dengan ρmin dan ρmax
C
i = 1000
Plot :
ϕPn(i), ϕMn(i) untuk diagram
interaksi dengan ρmin dan ρmax
Besarkan penampang
kolom/diameter
tulangan atau kecilkan
penampang/diameter
tulangan
Plot :
Apakah Pu, ϕMu berada di
dalam diagram interaksi
dengan ρmin dan ρmax
Finish
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
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.2Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.4
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.6
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.8
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.2
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.4
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.6
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.8
Studi Kasus 2
Ketahanan Kolom Terhadap Ratio Eksentrisitas
Input Data:
• Mutu beton, ƒ’c = 40 Mpa
• Mutu tulangan, ƒy = 400 Mpa dan 500 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
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.2
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.4
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.6
Distribusi Ketahanan Kolom ƒ’c =30 Mpa
untuk e/h=0.8
Distribusi Ketahanan Kolom ƒy = 500 Mpa
untuk e/h= 0.2
Distribusi Ketahanan Kolom ƒy = 500 Mpa
untuk e/h= 0.4
Distribusi Ketahanan Kolom ƒy = 500 Mpa
untuk e/h= 0.6
Gambar 5.37 Distribusi Ketahanan Kolom ƒ = 500 Mpa untuk e/h= 0.8
Distribusi Ketahanan Kolom ƒy = 500 Mpa
untuk e/h= 0.8
Studi Kasus 3
Ketahanan Kolom Terhadap Ratio Eksentrisitas
Input Data:
• Mutu beton, ƒ’c = 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 % dan 40 %
• cov ƒy = 0 %
• Beban aksial terfaktor, Pu = 500 kN
• Momen terfaktor, Mu = 100 kN
Studi Kasus 4
Ketahanan Kolom Terhadap Ratio Eksentrisitas
Input Data:
• Mutu beton, ƒ’c = 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 = 0 %
• cov ƒy = 5 % dan 10 %
• Beban aksial terfaktor, Pu = 500 kN
• Momen terfaktor, Mu = 100 kN
Studi Kasus 5
Studi Kasus Faktor Reduksi Kekuatan Kolom
Terhadap Regangan Tarik Tulangan Serat Terluar
Berdasarkan Rasio BebanInput Data:
• Dimensi kolom, b = 500 mm dan h = 500 mm
• Mutu beton, ƒ’c = 40 Mpa
• Mutu tulangan, ƒy = 400 Mpa
• Jumlah tulangan = 12 buah
• Diameter tulangan longitudinal, = 19 mm
• Diameter tulangan sengkang, = 19 mm
• Selimut beton (decking) = 40 mm
• cov ƒ’c = 20 %
• cov ƒy = 10 %
• Beta index = 3
• Rasio beban, L/D = 2 dan 2.5
• Beban aksial terfaktor, Pu = 500 kN
• Momen terfaktor, Mu = 100 kN
Studi Kasus 6
Studi Kasus Faktor Reduksi Kekuatan Kolom Terhadap
Regangan Tarik Tulangan Serat Terluar Berdasarkan
Beta IndexInput Data:
• Dimensi kolom, b = 500 mm dan h = 500 mm
• Mutu beton, ƒ’c = 40 Mpa
• Mutu tulangan, ƒy = 400 Mpa
• Jumlah tulangan = 12 buah
• Diameter tulangan longitudinal, = 19 mm
• Diameter tulangan sengkang, = 19 mm
• Selimut beton (decking) = 40 mm
• cov ƒ’c = 20 %
• cov ƒy = 10 %
• Rasio beban, L/D = 2.5
• Beta index = 3 dan 3.5
• Beban aksial terfaktor, Pu = 500 kN
• Momen terfaktor, Mu = 100 kN
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.