BAB III KOLOM
III.2. Prinsip-prinsip Umum
Kapasitas pikul-beban batas pada elemen struktur tekan bergantung pada panjang relatif dan karakteristik dimensional penampang melintang elemen tersebut ( khususnya dimensi terkecil dari penampang melintang ), selain juga bergantung pada sifat material yang digunakan. Kolom biasanya diklasifikasikan sebagai pendek atau panjang, bergantung pada nilai relatif antar kedua besaran tersebut.
Kolom Pendek
Elemen struktur kolom yang mempunyai nilai perbandingan antara panjangnya dengan dimensi penampang melintang relative kecil disebut kolom pendek. Kapasitas pikul-beban kolom pendek tidak bergantung pada panjang kolom dan, apabila beban berlebihan, kolom pendek umumnya akan gagal karena hancurnya material. Dengan demikian kapasitas pikul-beban batas bergantung pada kekuatan material yang digunakan. Atau dengan kata lain , jika keruntuhan adalah pada
material penampang, yaitu tulangan mengalami leleh pada daerah tarik atau beton mengalami pecah (crushing) pada daerah tekan.
Kolom Panjang
Elemen struktur tekan yang semakin panjang akan semakin langsing yang disebabkan oleh proporsinya. Perilaku kolom langsing yang mengalami beban tekan sangan berbeda dengan perilaku kolom pendek.
Apabila bebannya kecil, elemen masih dapat mempertahankan bentuk linearnya, begitu pula apabila bebannya bertambah. Pada saat beban mencapai taraf tertentu, elemen tersebut tiba-tiba tidak stabil dan berubah bentuk. Hal inilah yang disebut fenomena tekuk (buckling). Apabila suatu elemen struktur ( dalam hal ini yang kita sebut kolom ) telah menekuk, maka kolom tersebut tidak mempunyai kemampuan lagi untuk menerima beban tambahan. Sedikit saja penambahan sudah akan dapat menyebabkan elemen struktur itu runtuh. Dengan demikian, kapasitas pikul-beban untuk elemen struktur kolom itu adalah besar beban yang menyebabkan kolom tersebut mengalami tekuk awal. Srtuktur yang telah mengalami tekuk tidak mempunyai kemampuan layan lagi padahal tegangan pada penampang masih elastis.
Fenomena tekuk merupakan hal yang menarik. Tekuk adalah suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban. Kegagalan yang diakibatkan ketidakstabilan dapat terjadi pada berbagai material. Pada saat tekuk terjadi, taraf gaya internal dapat sangat rendah. Fenomena
tekuk berkaitan dengan kekakuan elemen struktur. Suatu elemen yang mempunyai kekakuan kecil lebih mudah mengalami tekuk dibandingkan dengan yang mempunyai kekakuan besar, semakin panjang suatu elemen struktur, semakin kecil kekakuannya.
Apabila suatu elemen struktur mulai tidak stabil, seperti halnya kolom yang mengalami beban tekuk, maka elemen tersebut tidak dapat memberikan gaya tahanan lebih kecil daripada beban tekuk. System dalam keadaan demikian tidak mempunyai kecenderungan mempertahankan konfigurasi semula.
Nilai rasio kelangsingan kolom menentukan kategori kolom pendek atau langsing, untuk kolom pendek tanpa bresing maka :
Di mana
lu panjang elemen kolom yang tidak ditumpu lateral dan
k adalah factor yang bergantung kondisi restraint ujung kolom.
Sebagian besar kolom beton bertulang yang di jumpai termasuk dalam kategori kolom pendek. Oleh karena itu uraian pada bab ini akan berfokus pada kolom tipe tersebut, sedangkan pada kolom langsing diperlukan reduksi kapasitas kolom untuk menghindari terjadinya tekuk. Kolom pendek dapat dianalisis serta direncanakan berdasarkan kekuatan penampangnya saja.
Kolom Sengkang Dan Spiral
Kolom jembatan Ciujung pada proyek tol Cipularang yang terlihat pada gambar adalah kolom dengan pengikat berupa sengkang. Tipe seperti ini umumnya dipakai pada bangungan gedung untuk penampang kolom berbebtuk bujur sangkar, persegi, L, T, lingkaran, atau bentuk apapun.
Kadangkala diperlukan kolom yang berkinerja tinggi dan daktail, maka untuk itu sengkang dapat digantikan dengan lilitan spiral yang rapat, yaitu berjarak antara 25 mm – 75 mm. kolom seperti ini disebut sebagai kolom spiral dan umumnya berbentuk lingkaran, meskipun dapat juga berbentuk bujursangkar maupun polygonal. Tulangan sporal dapat berfungsi sebagai pengekang dari material beton didalamnya dengan adanya efek pengekangan, maka keruntuhan beton dapat tertunda yang menyebabkan kolom lebih daktail.
Untuk menggambarkan efektifitas pengekang, dapat dibayangkan pada tumpukan pasir ditempat terbuka yang diberi beban, maka tumpukan pasir tersebut akan tersebar (runtuh). Namun jika pasir tersebut dimasukan kedalam tong (silinder
terbuka) maka apabila diberi beban pasir tetap berada pada kedudukan semula (tidak runtuh). Hal tersebut terjadi karena dinding tong berfungsi sebagai pengekang. Oleh karena beton lebih padat (kuat) dibanding pasir maka dinding pengekang yang diperlukan tidak perlu rapat seperti tong.
Perbedaan kekuatan kolom spiral dengan sengkang baru terlihat pada kondisi pasca puncak. Untuk itu diperlihatkan perilaku kedua kolom tersebut berdasarkan kurva beban-lendutan. Pada tahap awal sampai puncak, kedua kolom memperlihatkan perilaku yang sama. Setelah beban maksimum tercapai dan mengalami kondisi plastis, maka terlihat bahwa kolom sengkang akan mengalami keruntuhan terlebih dahulu yang sifatnya mendadak (non-daktail), sedangkan kolom spiral masih bertahan (daktail).
Kolom spiral digunakan jika daktalitas sangat dipentingkan atau beban yang besar sehingga cukup efisien untuk memanfaatkan nilai (faktor reduksi) spiral yang lebih tinggi, yaitu 0.7 dibandingkan pakai sengkang yaitu 0.65.
Penampang dengan Beban Sentris dan Beban Eksentris
Sebuah kolom adalah suatu komponen struktur yang diberi beban tekan sentris atau beban tekan eksentris. Dilihat dari segi perencanaan ternyata sebuah kolom pendel (yaitu kolom yang bersendi pada setiap ujung) dari komponen struktur tekan merupakan contoh yang paling mudah ditinjau, karena pada dasarnya kolom ini hanya mengalami gaya-gaya normal (aksial). Dengan demikian, kolom adalah sebuah komponen struktur yang mendapat beban tekan sentris.
Pendel hampir tidak pernah digunakan dalam struktur beton bertulang. Pelaksanaan struktur ini sebenarnya sangat kompleks karena sendi sendi harus memenuhi syarat yang sangat ketat. Contoh yang paling umum adalah pendel yang menumpu jembatan dan jembatan lajang (fly over).
Pada struktur yang sederhana, kolom sering merupakan bagian dari struktur rangka. Bila pada kolom bagian atas dan bawah berhubungan kaku dengan komponen horizontal (balok), maka tegangan yang bekerja pada kolom, selain tegangan aksial mungkin juga terdiri dari tegangan yang disebabkan oleh momen lentur. Kini dikatakan sebuah komponen struktur yang mendapat beban tekan eksentris.