Grafik Untuk Analisis dan Desain Kolom Beton Bertulang Terhadap Beban Aksial dan Lentur Berdasarkan "Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung" (RSNI 03-XXXX-2002).

(1)

GRAFIK UNTUK ANALISIS DAN DESAIN KOLOM

BETON BERTULANG TERHADAP BEBAN AKSIAL

DAN LENTUR BERDASARKAN “TATA CARA

PERENCANAAN STRUKTUR BETON UNTUK

BANGUNAN GEDUNG” (RSNI 03-XXXX-2002)

Oleh : David Simon NRP : 0021002

Pembimbing : Winarni Hadipratomo, Ir.

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL

BANDUNG

ABSTRAK

Perencana mengalami kesulitan dalam menganalisis maupun mendesain suatu struktur beton bertulang, misalnya kecepatan dalam mendesain. Oleh karena itu, perlu dikembangkan suatu perangkat yang dapat membantu perencana dalam mengatasi kesulitan yang akan dialami ketika menganalisis maupun mendesain suatu struktur beton bertulang. Selain itu juga dikarenakan pada “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung” hanya terdapat rumus-rumus, tetapi belum terdapat grafik, sehingga perlu dibuat grafik dengan bantuan komputer.

Grafik yang dibuat pada tugas akhir ini merupakan alat bantu dalam menganalisis maupun mendesain suatu penampang kolom beton bertulang terhadap beban aksial dan lentur uniaksial. Jenis penampang kolom yang dibahas adalah kolom pendek penampang persegi panjang dengan tulangan memanjang dan sengkang.

(2)

DAFTAR ISI

Halaman

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR_………i

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR _{………..ii}

ABSTRAK_………iii

PRAKATA_………iv

DAFTAR ISI_{……….…vi}

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN_{………..viii}

DAFTAR GAMBAR_{………...xii}

DAFTAR TABEL_{……….…….xxi}

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ………...……….. 1

1.2Tujuan Penulisan ……….………. 2

1.3Ruang Lingkup Pembahasan ……… 2

1.4Sistematika Penulisan ……….……….. 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kolom …...……….. 5

2.2 Faktor Beban ………..………. 7

2.3 Faktor Reduksi Kekuatan (φ)………..……… 9

2.4 Metode Desain………..………..11

2.5 Asumsi dalam Desain………..……….……..11

(3)

BAB 3 BANTUAN DESAIN UNTUK MENDESAIN KOLOM BETON BERTULANG TERHADAP BEBAN AKSIAL DAN LENTUR UNIAKSIAL

3.1 Bantuan Desain untuk Kolom Berpenampang Persegi

Tulangan 2 Muka…...………...22

3.2 Bantuan Desain untuk Kolom Berpenampang Persegi Tulangan 4 Muka………..………33

3.3 Lebar Minimum Kolom ………...……….43

BAB 4 PEMAKAIAN BANTUAN DESAIN 4.1 Analisis dan Desain Kolom Menggunakan Bantuan Desain …...………..121

4.2 Kolom Tulangan 2 Muka ……...………..122

4.3 Kolom Tulangan 4 Muka ……...………..131

4.4 Pembahasan ………...……....137

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ………...140

5.2 Saran ………..141

(4)

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

A = beban atap

ACI = American Concrete Institute Ag = luas kotor penampang kolom, mm2 As = luas tulangan tarik, mm2

' s

A = luas tulangan tekan, mm2

" s

A = luas tulangan tekan pada baris berikutnya, mm2

Ast = luas tulangan total pada sisi tekan dan tarik, mm2

Ast,pakai = luas tulangan total dipakai pada sisi tekan dan tarik, mm2 Ast,perlu = luas tulangan total perlu pada sisi tekan dan tarik, mm2 a = tinggi blok tegangan segiempat ekivalen, mm

ab = tinggi blok tegangan segiempat ekivalen pada kondisi regangan seimbang, mm

b = lebar penampang melintang kolom, mm Cc = gaya tekan pada beton, kNm

Cs = gaya tekan pada tulangan, kNm Cs1 = gaya tekan pada tulangan, kNm

Cs2 = gaya tekan pada tulangan baris berikutnya, kNm c = jarak dari serat tekan terluar ke garis netral, mm

cb = jarak dari serat tekan terluar ke garis netral pada kondisi regangan seimbang, mm

D = beban mati

D = diameter tulangan, mm

(5)

d’ = jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tekan, mm d” = jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tekan baris berikutnya, mm

diam. = diameter, mm E = beban gempa

Es = modulus elastisitas baja, MPa

eb = perbandingan antara momen nominal penampang dan kuat beban aksial nominal pada kondisi regangan seimbang, mm

e = perbandingan antara momen nominal penampang dan kuat beban aksial nominal, mm

' c

f = kuat tekan beton, MPa

fs = tegangan tulangan tarik yang dihitung, MPa '

s

f = tegangan tulangan tekan yang dihitung, MPa

fy = kekuatan leleh tulangan tarik, MPa

g = perbandingan antara jarak dari pusat tulangan tekan ke pusat tulangan tarik dan tinggi total penampang melintang kolom

g.n. = garis netral

h = tinggi penampang melintang kolom, mm k = faktor panjang efektif

L = beban hidup

lu = panjang kolom yang tidak ditumpu

Mc = momen yang sudah diperbersar untuk mendesain kolom langsing, kNm MDL = momen akibat beban mati, kNm

MLL = momen akibat beban hidup, kNm

(6)

Mnb = kekuatan momen nominal penampang pada kondisi regangan seimbang, kNm

Mn,max = kekuatan momen nominal penampang pada kondisi lentur

murni, kNm

Mu = momen terfaktor yang dipakai pada penampang, kNm M1 = momen ujung yang lebih kecil, kNm

M2 = momen ujung yang lebih besar, kNm PDL = beban aksial akibat beban mati, kN PLL = beban aksial akibat beban hidup, kN

Pn = kuat tekan nominal pada eksentrisitas yang diberikan, kN Pnb = kuat tekan nominal pada kondisi regangan seimbang, kN Pn,max = kuat tekan nominal pada kondisi aksial murni, kN Pu = kuat tekan perlu pada eksentrisitas yang diberikan, kN R = beban hujan

RSNI = Rancangan Standar Nasional Indonesia r = jari-jari inersia penampang kolom Ts = gaya tarik pada tulangan, kN U = kuat perlu

W = beban angin WSD = Working Stress Design

Yo = jarak dari serat tarik terluar ke pusat tulangan tarik, mm

y = jarak dari serat terluar ke garis berat penampang pada arah sumbu y, mm β1 = koefisien yang berhubungan dengan tinggi blok tegangan segiempat

(7)

' s

ε = regangan pada tulangan tekan

φ = faktor reduksi kekuatan

ρ = rasio penulangan

ρt = rasio penulangan total = Ast/bd

ρt,aktual = rasio penulangan total aktual

ρt,pakai = rasio penulangan total yang dipakai

(8)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 2 Muka Kondisi Aksial Murni (a) Penampang Melintang Kolom

(b) Diagram Regangan (c) Diagram Tegangan...….…12

Gambar 2.2 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 2 Muka Kondisi Seimbang (a) Penampang Melintang Kolom

(b) Diagram Regangan (c) Diagram Tegangan ...……12

Gambar 2.3 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 2 Muka Kondisi Lentur Murni (a) Penampang Melintang Kolom

Gambar 2.4 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 2 Muka

Kondisi Kontrol Tekan (a) Penampang Melintang Kolom

Gambar 2.5 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 2 Muka Kondisi Tekan (a) Penampang Melintang Kolom

(b) Diagram Regangan (c) Diagram Tegangan ...….…15

Gambar 2.6 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 2 Muka Kondisi Tarik (a) Penampang Melintang Kolom

Gambar 2.7 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 4 Muka Kondisi Aksial Murni (a) Penampang Melintang Kolom

(b) Diagram Regangan (c) Diagram Tegangan ...…..…17

Gambar 2.8 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 4 Muka Kondisi Seimbang (a) Penampang Melintang Kolom

(9)

Gambar 2.12 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 2 Muka Kondisi Tarik (a) Penampang Melintang Kolom

Kondisi Aksial Murni (a) Penampang Melintang Kolom

Kondisi Seimbang (a) Penampang Melintang Kolom

Kondisi Lentur Murni (a) Penampang Melintang Kolom

Kondisi Tekan (a) Penampang Melintang Kolom

Kondisi Tarik (a) Penampang Melintang Kolom

Gambar 3.7 Diagram Interaksi Tulangan 2 Muka .………...………32

Kondisi Aksial Murni (a) Penampang Melintang Kolom

(b) Diagram Regangan (c) Diagram Tegangan ...…..…34

Kondisi Seimbang (a) Penampang Melintang Kolom

(10)

(b) Diagram Regangan (c) Diagram Tegangan ...……38 Gambar 3.13 Kolom Persegi Panjang dengan Tulangan 2 Muka

Kondisi Tarik (a) Penampang Melintang Kolom

(b) Diagram Regangan (c) Diagram Tegangan ...….…40 Gambar 3.14 Diagram Interaksi Tulangan 4 Muka ...43 Gambar 3.15 Gambar Jarak Bersih Antar Tulangan …………...………44 Gambar 3.16 Diagram Interaksi untuk Kolom Persegi Panjang Tulangan

2 Muka, dengan fy = 300 MPa; f = 25 MPa; g = 0.6 ..…….……45 c' Gambar 3.17 Diagram Interaksi untuk Kolom Persegi Panjang Tulangan

2 Muka, dengan fy = 300 MPa; f = 30 MPa; g = 0.7 ..…….……50 _c'

Gambar 3.22 Diagram Interaksi untuk Kolom Persegi Panjang Tulangan

2 Muka, dengan fy = 300 MPa; fc'= 40 MPa; g = 0.7 ..…….……52 Gambar 3.24 Diagram Interaksi untuk Kolom Persegi Panjang Tulangan

(11)

2 Muka, dengan fy = 300 MPa; f = 35 MPa; g = 0.8 ..…….……56 c'

(12)

Gambar 3.52 Diagram Interaksi untuk Kolom Persegi Panjang Tulangan 4 Muka Konfigurasi 8 Tulangan, dengan fy = 300 MPa;

' c

f = 20 MPa; g = 0.6 ...…….……81

' c

(13)

' c

f = 30 MPa; g = 0.6 ...…….……83

' c

f = 35 MPa; g = 0.6 ...…….……84

' c

f = 40 MPa; g = 0.6 ...…….……85

' c

f = 20 MPa; g = 0.7 ...…….……86

' c

f = 25 MPa; g = 0.7 ...…….……87

' c

f = 30 MPa; g = 0.7 ...…….……88

' c

f = 35 MPa; g = 0.7 ...…….……89

' c

f = 40 MPa; g = 0.7 ...…….……90

' c

f = 20 MPa; g = 0.8 ...…….……91

' c

f = 25 MPa; g = 0.8 ...…….……92

' c

(14)

' c

f = 35 MPa; g = 0.8 ...…….……94

' c

f = 40 MPa; g = 0.8 ...…….……95

' c

f = 20 MPa; g = 0.9 ...…….……96

' c

f = 25 MPa; g = 0.9 ...…….……97

' c

f = 30 MPa; g = 0.9 ...…….……98

' c

f = 35 MPa; g = 0.9 ...…….……99

' c

f = 40 MPa; g = 0.9 ...…….…..100

' c

f = 20 MPa; g = 0.6 ...…….…..101

' c

f = 25 MPa; g = 0.6 ...…….…..102

' c

f = 30 MPa; g = 0.6 ...…….…..103

' c

(15)

' c

f = 40 MPa; g = 0.6 ...…….…..105

' c

f = 20 MPa; g = 0.7 ...…...……106

' c

f = 25 MPa; g = 0.7 ...……...…107

' c

f = 30 MPa; g = 0.7 ...…...……108

' c

f = 35 MPa; g = 0.7 ...……...…109

' c

f = 40 MPa; g = 0.7 ...……...…110

' c

f = 20 MPa; g = 0.8 ...…….…..111

' c

f = 25 MPa; g = 0.8 ...…….…..112

' c

f = 30 MPa; g = 0.8 ...…….…..113

' c

f = 35 MPa; g = 0.8 ...…….…..114

' c

(16)

' c

f = 20 MPa; g = 0.9 ...…….…..116

' c

f = 25 MPa; g = 0.9 ...…….…..117

' c

f = 30 MPa; g = 0.9 ...…….…..118

' c

f = 35 MPa; g = 0.9 ...…….…..119

' c

f = 40 MPa; g = 0.9 ...…….…..120

Gambar 4.1 Diagram Interaksi untuk Kolom Persegi Panjang Tulangan 2 Muka dan 4 Muka Konfigurasi 8 Tulangan, dengan

(17)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Faktor Reduksi Kekuatan Menurut RSNI-03-xxxx-2002 ....…...10

Tabel 3.1 Hasil Perhitungan untuk Tulangan 2 Muka ..………32

Tabel 3.2 Hasil Perhitungan untuk Tulangan 4 Muka ……...………42

(18)

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR

Sesuai dengan persetujuan dari Ketua Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik

Universitas Kristen Maranatha, melalui surat No.759/TA/FTS/UKM/VIII/2003

tanggal 11 Agustus 2003, dengan ini saya selaku Pembimbing Tugas Akhir

memberikan tugas kepada:

Nama : David Simon

NRP : 0021002

Untuk membuat Tugas Akhir dengan judul :

GRAFIK UNTUK ANALISIS DAN DESAIN KOLOM BETON BERTULANG TERHADAP BEBAN AKSIAL DAN LENTUR BERDASARKAN “TATA CARA PERENCANAAN STRUKTUR BETON

UNTUK BANGUNAN GEDUNG” (RSNI 03-XXXX-2002)

Pokok-pokok pembahasan Tugas Akhir tersebut adalah sebagai berikut :

1. Pendahuluan

2. Tinjauan Pustaka

3. Bantuan Desain untuk Mendesain Kolom Beton Bertulang terhadap

Beban Aksial dan Lentur Uniaksial

4. Pemakaian Bantuan Desain

5. Kesimpulan Dan Saran

Hal-hal lain yang dianggap perlu dapat disertakan untuk melengkapi Tugas Akhir

ini.

Bandung, 11 Agustus 2003

Winarni Hadipratomo,Ir.

(19)

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR

Yang bertanda tangan di bawah ini, selaku Pembimbing Tugas Akhir dari :

Nama : David Simon

NRP : 0021002

menyatakan bahwa Tugas Akhir dari mahasiswa di atas dengan judul :

GRAFIK UNTUK ANALISIS DAN DESAIN KOLOM BETON BERTULANG TERHADAP BEBAN AKSIAL DAN LENTUR BERDASARKAN “TATA CARA PERENCANAAN STRUKTUR BETON

UNTUK BANGUNAN GEDUNG” (RSNI 03-XXXX-2002)

dinyatakan selesai dan dapat diajukan pada Ujian Sidang Tugas Akhir (USTA).

Bandung, 17 Maret 2004

Winarni Hadipratomo,Ir.

(20)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Perkembangan pembangunan gedung bertingkat di Indonesia semakin

bertambah, baik untuk tujuan pemukiman maupun komersial. Pembangunan

tersebut pada umumnya menggunakan struktur beton bertulang karena dinilai

lebih ekonomis dari bahan lainnya. Seiring dengan berkembangnya ilmu

pengetahuan dan teknologi, berkembanglah standar-standar untuk mendesian

(21)

Pemerintah Indonesia melalui departemen terkait menyiapkan Standar

Nasional Indonesia (SNI) yang berlaku secara nasional. Standar yang berlaku saat

ini adalah RSNI 03-xxxx-2002 dengan judul “Tata Cara Perhitungan Struktur

Beton untuk Bangunan Gedung”.

Pada “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung”

terdapat rumus-rumus untuk mendesain kolom, tetapi belum terdapat grafik

diagram interaksi kolom, sehingga perlu dibuat grafik diagram interaksi kolom

dengan bantuan komputer.

1.2Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk mempermudah perencana

dalam menganalisis dan mendesain kolom struktur beton bertulang. Analisis dan

desain yang dilakukan berdasarkan “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk

Bangunan Gedung (RSNI 03-xxxx-2002)”. Untuk mempermudah perencana, akan

dibuat grafik diagram interaksi kolom persegi panjang dengan gaya aksial dan

lentur uniaksial.

1.3Ruang Lingkup Pembahasan

Ruang lingkup dalam tugas akhir ini meliputi :

1. Standar yang menjadi acuan dalam perencanaan struktur beton bertulang

(beban aksial dan lentur uniaksial pada kolom) adalah Tata Cara

Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (RSNI

(22)

2. Beton dengan nilai ' c

f sebesar 20, 25, 30, 35 dan 40 semuanya dalam

satuan N/mm2 atau MPa (Mega Pascal).

3. Baja tulangan dengan nilai fy bervariasi, yaitu 300 dan 400 semuanya

dalam satuan N/mm2 atau MPa (Mega Pascal).

4. Bantuan desain untuk beban aksial dan lentur uniaksial pada kolom, yang

meliputi kolom persegi panjang dengan konfigurasi tulangan 2 muka dan 4

muka.

5. Pada penampang kolom persegi panjang tulangan 2 muka, yang dibahas

adalah tulangan simetris di sisi tekan dan tarik.

6. Pada penampang kolom persegi panjang tulangan 4 muka, yang dibahas

adalah kondisi dimana konfigurasinya 8 tulangan.

7. Faktor reduksi kekuatan (φ) sebesar 0.65 untuk kolom dengan sengkang.

8. Rasio penulangan (ρt) berkisar dari 0.01 sampai dengan 0.08.

1.4Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan latar belakang penulisan tugas akhir, tujuan penulisan

tugas akhir, ruang lingkup pembahasan dan sistematika penulisan.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini meninjau hal-hal yang berkaitan dengan struktur beton bertulang,

seperti definisi kolom, metode-metode yang berlaku, asumsi yang digunakan,

(23)

BAB 3 BANTUAN DESAIN UNTUK MENDESAIN KOLOM BETON BERTULANG TERHADAP BEBAN AKSIAL DAN LENTUR UNIAKSIAL

Bab ini menjelaskan cara pembuatan bantuan desain berupa grafik diagram

interaksi kolom akibat beban aksial dan lentur dalam satuan SI. Grafik bertujuan

untuk mempermudah proses pendesainan kolom beton bertulang. Selain itu juga

terdapat lebar kolom minimum yang harus dipenuhi ketika melakukan proses

desain.

BAB 4 PEMAKAIAN BANTUAN DESAIN

Bab ini memuat berbagai aplikasi pemakaian bantuan desain yang tercantum

di dalam bab 3 dan pembahasan. Aplikasi tersebut berupa contoh penyelesaian

desain kolom suatu struktur beton bertulang terhadap beban aksial dan lentur.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan kesimpulan dari proses penyusunan bantuan desain serta

aplikasinya yang telah dilakukan dan saran-saran yang dikemukakan dari hasil

(24)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan perhitungan-perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan

pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa :

4. Kesalahan mungkin terjadi pada saat menentukan nilai ρt dengan

menggunakan penggaris karena sulitnya mengukur dengan ketelitian kurang

dari 0.5 mm.

5. Diagram interaksi yang telah dibuat dapat digunakan dalam proses desain

(25)

6. Perhitungan menggunakan Pn dan Mn lebih sederhana dari pada

menggunakan Pu dan Mu.

5.2 Saran

Berdasarkan proses pembuatan, perhitungan-perhitungan dan pembahasan

yang telah dilakukan pada bab sebelumnya, dapat disarankan :

4. Pada proses pembuatan diagram interaksi, sebaiknya dihitung titik-titik

diagram interaksi _



n _{sebanyak mungkin sehingga}

diperoleh diagram interaksi yang lebih baik.

5. Menggunakan Pn dan Mn pada proses desain karena proses pengerjaannya

(26)

DAFTAR PUSTAKA

1. ACI Committee 318, (2002), Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-02) And Commentary (ACI 318R-02) (Eighth Edition), Portland Cement Association, Illinois

2. ACI Committee 318, (1999), Building Code Requirements for Structural Concrete (Seventh Edition), Portland Cement Association, Illinois

3. ACI Committee 340, (1997), ACI Design Handbook, Design of Structural Reinforced Concrete Elements in Accordance With the Strength Design Method of ACI 318-95 (Sixth Edition), American Concrete Institute, Michigan.

4. Badan Standardisasi Nasional, (2002), Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, RSNI-03-xxxx-2002, Badan Standardisasi Nasional, Bandung.

5. MacGregor, James G., (2000), Reinforced Concrete Mechanics and Design (Third Edition), Prentice-Hall International, New Jersey.