BAB VIl TINJAUAN KHUSUS (KOLOM UTAMA) 7.1 Uraian umum Kolom adalah batang tekan vertikal dari rangka struktur yang memikul beban dari balok. Kolom merupakan suatu elemen struktur tekan yang memegang peranan penting dari suatu bangunan, sehingga keruntuhan pada suatu kolom merupakan lokasi kritis yang dapat menyebabkan runtuhnya (collapse) lantai yang bersangkutan dan juga runtuh total (total collapse) seluruh struktur. SK SNI T-15-1991-03 mendefinisikan kolom adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil Fungsi kolom adalah sebagai penerus beban seluruh bangunan ke pondasi. Bila diumpamakan, kolom itu seperti rangka tubuh manusia yang memastikan sebuah bangunan berdiri. Kolom termasuk struktur utama untuk meneruskan berat bangunan dan beban lain seperti beban hidup (manusia dan barang-barang), serta beban hembusan angin. Struktur dalam kolom dibuat dari besi dan beton. Keduanya merupakan gabungan antara material yang tahan tarikan dan tekanan. Besi adalah VII - I
material yang tahan tarikan, sedangkan beton adalah material yang tahan tekanan. Gabungan kedua material ini dalam struktur beton memungkinkan kolom atau bagian struktural lain seperti sloof dan balok bisa menahan gaya tekan dan gaya tarik pada bangunan. II. Jenis-jenis Kolom Menurut Wang (1986) dan Ferguson (1986) jenis-jenis kolom ada tiga: 1. Kolom ikat (tie column) 2. Kolom spiral (spiral column) 3. Kolom komposit (composite column) 1.Kolom menggunakan pengikat sengkang lateral. Kolom ini merupakan kolom brton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang, yang pada jarak spasi tertentu diikat 2. Kolom menggunakan pengikat spiral. Bentuknya sama dengan yang pertama hanya saja sebagai pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan spiral yang dililitkan keliling membentuk heliks menerus di sepanjang kolom. Fungsi dari tulangan spiral adalah memberi kemampuan kolom untuk menyerap deformasi cukup besar sebelum runtuh, sehingga mampu mencegah terjadinya kehancuran seluruh struktur sebelum proses redistribusi momen dan tegangan terwujud. VII- 2
3. Struktur kolom komposit. Merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat pada arah memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan atau tanpa diberi batang tulangan pokok memanjang. Untuk kolom pada bangunan sederhana bentuk kolom ada dua jenis yaitu kolom utama dan kolom praktis. 1. Kolom Utama Yang dimaksud dengan kolom utama adalah kolom yang fungsi utamanya menyanggah beban utama yang berada diatasnya. Untuk rumah tinggal disarankan jarak kolom utama adalah 3.5 m, agar dimensi balok untuk menompang lantai tidak begitu besar, dan apabila jarak antara kolom dibuat lebih dari 3.5 meter, maka struktur bangunan harus dihitung. Sedangkan dimensi kolom utama untuk bangunan rumah tinggal lantai 2 biasanya dipakai ukuran 20/20, dengan tulangan pokok 8d12mm, dan begel d 8-10cm ( 8 d 12 maksudnya jumlah besi beton diameter 12mm 8 buah, 8 10 cm maksudnya begel diameter 8 dengan jarak 10 cm). 2. Kolom Praktis Adalah kolom yang berfungsi membantu kolom utama dan juga sebagai pengikat dinding agar dinding stabil, jarak kolom maksimum 3,5 meter, atau pada pertemuan pasangan bata, (sudut-sudut). Dimensi kolom praktis 15/15 dengan tulangan beton 4 d 10 begel d 8-20. VII- 3
Gambar 7.1. jenis-jenis kolom (sumber: www.tekniksipilinfo.blogspot.com) VII- 4 Letak kolom dalam konstruksi. Kolom portal harus dibuat terus menerus dari lantai bawah sampai lantai atas, artinya letak kolom-kolom portal tidak boleh digeser pada tiap lantai, karena hal ini akan menghilangkan sifat kekakuan dari struktur rangka portalnya. Jadi harus dihindarkan denah kolom portal yang tidak sama untuk tiap-tiap lapis lantai. Ukuran kolom makin ke atas boleh makin kecil, sesuai dengan beban bangunan yang didukungnya makin ke atas juga makin kecil. Perubahan dimensi kolom harus dilakukan pada lapis lantai, agar pada suatu lajur kolom mempunyai kekakuan yang sama. Prinsip penerusan gaya pada kolom pondasi adalah balok portal merangkai kolom-kolom menjadi satu kesatuan. Balok menerima seluruh beban dari plat lantai dan meneruskan ke kolom-kolom pendukung. Hubungan balok dan kolom adalah jepit
jepit, yaitu suatu sistem dukungan yang dapat menahan momen, gaya vertikal dan gaya horisontal. Untuk menambah kekakuan balok, di bagian pangkal pada pertemuan dengan kolom, boleh ditambah tebalnya. III. Dasar- dasar Perhitungan Menurut SNI-03-2847-2002 ada empat ketentuen terkait perhitungan kolom: 1. Kolom harus direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang bekerja pada semua lantai atau atap dan momen maksimum yang berasal dari beban terfaktor pada satu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau. Kombinasi pembebanan yang menghasilkan rasio maksimum dari momen terhadap beban aksial juga harus diperhitungkan. 2. Pada konstruksi rangka atau struktur menerus pengaruh dari adanya beban tak seimbang pada lantai atau atap terhadap kolom luar atau dalam harus diperhitungkan. Demilkian pula pengaruh dari beban eksentris karena sebab lainnya juga harus diperhitungkan. 3. Dalam menghitung momen akibat beban gravitasi yang bekerja pada kolom, ujung-ujung terjauh kolom dapat dianggap jepit, selama ujungujung tersebut menyatu (monolit) dengan komponen struktur lainnya. 4. Momen-momen yang bekerja pada setiap level lantai atau atap harus didistribusikan pada kolom di atas dan di bawah lantai tersebut berdasarkan kekakuan relative kolom dengan juga memperhatikan kondisi kekekangan pada ujung kolom. Adapun dasar-dasar perhitungannya sebagai berikut: VII- 5
1. Kuat perlu 2. Kuat rancang Asumsi Perencanaan Gambar 7.2. keadaan keseimbangan regangan-penampang kolom persegi (sumber: www.tekniksipilinfo.blogspot.com) Pada proyek Belmont Residence - Tower Athena ini menggunakan kolom Kolom ikat (tie column) dan Kolom komposit (composite column). 7.2 Metode pelaksanaan kolom di proyek Belmont Residence - Tower Athena Dalam pemilihan jenis-jenis kolom dipengaruhi juga oleh tipe gedung yang akan di bangun, jenis tanah dan wilayah gempa pada lokasi proyek sesuai STANDAR PERENCANAAN KETAHANAN GEMPA UNTUK STRUKTUR BANGUNAN VII- 6
GEDUNG SNI 1726 2002 dan SNI Untuk Konstruksi Beton SNI 03-6821- 2002. Pentingnya pengaruh pekerjaan kolom terhadap kekuatan bangunan, biaya dan waktu dari pekerjaan beton sendiri menyebabkan perlunya pemilihan yang tepat penggunaan tipe-tipe kolom agar pekerjaan kolom tidak memberikan biaya yang besar dalam pekerjaan beton. Jenis kolom yang dipakai pada proyek ini adalah Kolom ikat (tie column) dan Kolom komposit (composite column). Penggunaan kolom ikat dan kolom komposit lebih sering dijumpai dalam proyek-proyek pembangunan gedung di Indonesia daripada kolom spiral. Kolom ikat merupakan kolom yang menggunakan tulangan pokok memanjang yang pada jarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang ke arah lateral. Tulangan ini berfungsi untuk memegang tulangan pokok memanjang agar tetap kokoh pada tempatnya. Sedangkan kolom komposit merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat pada arah memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan atau tanpa diberi batang tulangan pokok memanjang. 7.3 Kolom ikat (tie column) Pada proyek pembangunan gedung Belmont Residence - Tower Athena terdapat 2 jenis kolom yang di gunakan, salah satunya adalah kolom ikat. kolom ini di gunakan di seluruh lantai gedung kecuali atap yang sebagian menggunakan kolom komposit. VII- 7
Jenis kolom ini di gunakan pada pembangunan gedung karena sistem ini dapat di sesuaikan dengan segala kebutuhan struktur, Bahan yang digunakan pada kolom ikat ini diantaranya beton, besi tulangan, dan bendrat, yang mudah didapat, namun cukup memakan waktu juga karena harus merakit tulangan sesuai spesifikasi dan prarencana yang sudah di tentukan terlebih dahulu. Setelah penentuan tulangan yang digunakan kemudian kita melakukan instalasi di titik yang di tuju yang di lanjutkan ke tahap pengecoran. Metode dan urutan kerja dari pekerjaan kolom sangat di pengaruhi oleh ketersediaan alat angkat dan ketersediaan bekisting. Bekisting biasanya di angkat secara manual dengan derek atau crane. Pemasangan bekisting termasuk pekerjaan pengangkatan, positioning, pengaturan penempatan elemen-elemen yang berbeda dari bekisting. Siklus pekerjaan beton dimulai setelah pemasangan bekisting dan berakhir dengan pemasangan besi tulangan serta pengecoran. Bekisting haruslah cukup kuat menahan tegangan awal atau lendutan akibat berat sendiri serta akibat beban tambahan lainnya. Selama pekerjaan pengecoran, perkuatan bekisting harus tetap dipertahankan dengan melakukan penambahanpenambahan elemennya selama proses tersebut. Pembongkaran pada bekisting beton hanya boleh dilakukan apabila beton telah mencapai 70% kekuatan rencananya. Pembongkaran bekisting dilakukan dengan melepas bagian-bagian bekisting satu per satu setelah beton mencapai kekuatan yang cukup. Jadi bekisting tradisional ini pada umumnya hanya dipakai untuk satu kali pekerjaan, namun jika material kayu masih memungkinan untuk dipakai maka dapat digunakan kembali untuk bekisting pada elemen struktur yang lain. VII- 8
Gambar 7.3. kolom ikat dan pengecorannya 7.4 Kolom komposit Gambar 7.4. Prarencana kolom ikat type K5 Struktur komposit (Composite) merupakan struktur yang terdiri dari dua material atau lebih dengan sifat bahan yang berbeda dan membentuk satu kesatuan sehingga menghasilkan sifat gabungan yang lebih baik. Umumnya srtuktur komposit berupa : 1. Kolom baja terbungkus beton / balok baja terbungkus beton (Gambar 1.a/d). 2. Kolom baja berisi beton/tiang pancang (Gambar 1.b/c). 3. Balok baja yang menahan slab beton (Gambar 1.e). VII- 9
(a) (b) (c) (d) (e) Gambar 7.5. Macam-macam Struktur Komposit (sumber: www.tekniksipilinfo.blogspot.com) Perencanaan komposit mengasumsi bahwa baja dan beton bekerja sama dalam memikul beban yang bekerja, sehingga akan menghasilkan desain profil/elemen yang lebih ekonomis. Dismping itu struktur komposit juga mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya adalah lebih kuat (stronger) dan lebih kaku (stiffer) dari pada struktur non-komposit. Metode Load and Resistance Factor Design (LRFD) sebenarnya merupakan suatu metode yang baru dan telah lama diperkenalkan, namun di Indonesia relatif masih jarang disentuh oleh kalangan akademisi maupun praktisi di lapangan, Oleh sebab itu pada makalah ini mencoba sedikit membahas penggunaan metode LRFD. VII- 10
A. Metode LRFD. Dalam perencanaan struktur baja dikenal dua macam filosofi desain yang sering digunakan, yaitu desain tegangan kerja (oleh AISC diacu sebagai Allowable Stress Design, ASD) dan desain keadaan batas (oleh AISC diacu sebagai LRFD). LRFD merupakan suatu perbaikan terhadap perencanaan sebelumnya, yang memperhitungkan secara jelas keadaan batas, aneka ragam faktor beban dan faktor resistensi, atau dengan kata lain LRFD menggunankan konsep memfaktorkan, baik beban maupun resistensi. Desain ASD telah lama dikenal dan digunakan sebagai filosofi utama dalam perencanaan struktur baja selama + 100 tahun. Dalam desain tegangan kerja, fokus perencanaan terletak pada kondisi-kondisi beban layanan (tegangantegangan unit yang mengasumsikan struktur elestis) yang memenuhi persyaratan keamanan (kekauatan yang cukup) bagi struktur tersebut. Dalam perkembangan selanjutnya, pada tahun 1986 di Amerika Serikat diperkenalkanlah suatu filososfi desain yang baru, yaitu desain keadaan batas yang disebut LRFD. Metode ini diperkenalkan oleh Amrican Institute of Steel Construction (AISC), dengan diterbitkannya dua buku Load and Resistance Factor Design Spesification for Structural Steel Buildings (yang dikenal sebagai LRFD spesification) dan Load and Resistance Factor Design of Steel Construction (LRFD manual) yang menjadi acuan utama perencanaan struktur baja dengan LRFD. VII- 11
LRFD adalah suatu metode perencanaan struktur baja yang mendasarkan perencaannya dengan membandingkan kekuatan struktur yang telah diberi suatu faktor resistensi ( ) terhadap kombinasi beban terfaktor yang direncanakan bekerja pada struktur tersebut ( iqi ). Faktor resistensi diperlukan untuk menjaga kemungkinan kurangnya kekuatan struktur, sedangkan faktor beban digunakan untuk mengantisipasi kemungkinan adanya kelebihan beban. B. Metode Pelaksanaan Stuktur Komposit. Perancangan balok komposit disesuaikan dengan metode yang digunakan di lapangan. Ada dua metode yang biasanya digunakan dalam pelaksanaan dilapangan yaitu dengan pendukung (perancah) dan atau tanpa pendukung. Jika tanpa pendukung, balok baja akan mendukung beban mati primer selama beton belum mengeras. Beban mati sekunder serta beban-beban lain akan didukung oleh balok komposit yang akan berfungsi jika beton telah mengeras dan menyatu dengan baja. Dengan pendukung, selama beton belum mengeras beban mati primer akan dipikul oleh pendukung. Setelah beton mengeras dan penunjang dilepas maka seluruh beban akan didukung oleh balok komposit. VII- 12
b eff b eff b b 1 b 2 b 3 L 1 L 2 L 3 Gambar 7.6. Lebar Effektif Struktur Komposit (sumber: www.tekniksipilinfo.blogspot.com) C. Lebar Effektif. Dalam struktur komposit, konsep lebar effektif slab dapat diterapkan sehingga akan memudahkan perencanaan. Spesifikasi AISC/LRFD telah menetapkan lebar effektif untuk slab beton yang bekerja secara komposit dengan balok baja, sebagai berikut : 1. Untuk gelagar luar (tepi). b eff < L/8 dengan L = Panjang bentang. b eff < L 1 /2 + b dengan b = jarak dari as balok ke tepi slab. 2. Untuk gelagar dalam. VII- 13
b eff < L/4 dengan L = Panjang bentang. b eff < (L 1 + L 2 )/2 L 1 = jarak antar as balok. Lebar effektif yang dipakai dipilih yang terkecil. D. Kekuatan Batas Penampang Komposit Kekuatan batas penampang komposit bergantung pada kekuatan leleh dan sifat penampang balok baja, kekuatan slab beton dan kapasitas interaksi alat penyambung geser yang menghubungkan balok dengan slab. Kekuatan batas yang dinyatakan dalam kapasitas momen batas memberi pengertian yang lebih jelas tentang kelakuan komposit dan juga ukuran faktor keamanan yang tepat. Faktor keamanan yang sebenarnya adalah rasio kapasitas momen batas dengan momen yang sesungguhnya bekerja. b eff 0,85 f c 0,85 f c t a C g.n C c g.n. d 1 d 2 d 2 d T T Cs F y F y F y (a) (b) (c) Gambar 7.7. Distribusi tegangan pada kapasitas momen ultimit. (sumber: www.tekniksipilinfo.blogspot.com) VII- 14
Untuk menentukan besarnya kekuatan batas beton dianggap hanya menerima tegangan desak, walaupun sesungguhnya beton dapat menahan tegangan tarik yang terbatas. Prosedur untuk menentukan besarnya kapasitas momen ultimit, tergantung apakah garis netral yang terjadi jatuh pada slab beton atau jatuh pada gelagar bajanya. Jika jatuh pada slab dikatakan bahwa slab cukup untuk mendukung seluruh gaya desak, dan apabila garis netral jatuh pada gelagar baja dikatakan slab tidak cukup mendukung beban desak, atau dengan kata lain bahwa slab hanya menahan sebagian dari seluruh gaya desak dan sisanya didukung oleh gelagar baja. 1. Garis netral jatuh di irisan slab (Gambar 3.b). Harga gaya tekan batas : Harga gaya tarik batas : C = 0,85 f c. b eff. a T = A s. F y Dengan menyamakan antara harga C dan T maka didapat harga a, yaitu sebesar : a = A F s y 0, 85. f '. b c eff < t d 1 = d/2 + t - a/2 Dengan demikian didapat kapasitas Momen Batas M u = C. d 1 = T. d 1 dengan : C = gaya tekan pada balok baja. f c = tegangan ijin tekan beton b eff t = lebar effektif plat. = tebal plat. VII- 15
Gambar 7.8. kolom komposit (sumber: sanjayaaryandi.blogspot.com) Gambar 7.9. prarencana kolom komposit type C30 Alat yang diperlukan pada pengecoran kolom gedung: Tower crane Concrete bucket dan pipa tremie Concrete mixer truck Concrete vibrator Theodolite Alat las listrik Batching Plant VII- 16
LANGKAH LANGKAH PENGECORAN : I. COLLUM A. Marking Survey - As / Grid - Dimensi collum B. Bar Bending Schedule ( CEK LIST dengan Manajemen Konstruksi ) - Pastikan tulangan pokok - Pastikan jarak begel / sengkang dan ties (sepihak) - Pastikan diameter besinya - Beton decking C. Form Work Collum - Pastikan sepatu collum - Dimensi form work nya sudah benar - Form work dipastikan bersih dari sampah beton dan diminyaki pakai oil bekisting - Baru langkah penutupan collum D. Surveyor - Setelah bekisting collum ditutup / penutupan - Diadakan penyetelan / setting bekisting - Setelah dipastikan penutupan selesai (perkuatan) - Langkah selanjutnya cek lot / vertikality nya VII- 17
E. Pengecoran - Sebelum pengecoran dipastikan dahulu : a. Vibrator dipastikan on ready (siap) b. Tower Crane (TC) c. Tidak ada celah kebocoran d. Ganjal terhadap besi dengan bekisting dipastikan terpasang e. Teknisi beton untuk test slump 12 ± 2 - Langkah berikutnya pengecoran sesuai level yang telah ditentukan Setelah pengecoran collum selesai Surveyor mengecek vertikalitynya kembali VII- 18
VII- 19