DESAIN LANGSUNG TULANGAN LONGITUDINAL KOLOM BETON BERTULANG BUJUR SANGKAR

SKRIPSI

diajukan guna melengkapi tugas akhir dan memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Teknik Sipil (S1)

dan mencapai gelar Sarjana Teknik

Oleh

Suliantika RianiNIM 121910301062

JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JEMBER2012

PRAKATA

Puji syukur ke hadirat Allah swt atas rahmat dan karunia-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan Karya llmiah Tertulis dengan judul “Desain Langsung

Tulangan Longitudinal Kolom Beton Bertulang Bujur Sangkar” . Karya Ilmiah

Tertulis ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan

pendidikan Stata Satu (S1) pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Jember.

Dalam proses penyusunan dan penyelesaian Karya Ilmiah Tertulis ini tidak

lepas dari bantuan baik secara moril maupun materil dari berbagai pihak, oleh sebab

itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Tavio, S.T, M.T, Ph.D selaku dosen pembimbing yang tanpa lelah selalu

memberikan arahan, dukungan, motivasi dan ilmu yang tidak ternilai harganya.

2. Orang tua penulis yang selalu memberikan dorongan, motivasi, dan fasilitas yang

tak ternilai harganya sehingga penulis bisa menempuh pendidikan hingga

jenjang sarjana dan menyelesaikannya dengan baik.

3. segenap dosen Teknik Sipil Universitas Jember atas ilmu pengetahuan dan

didikan yang diberikan.

Penulis menyadari bahwa di dalam Karya Tulis ini masih banyak kesalahan

dan kekurangan, untuk itu kritik dan saran dari pembaca sangat dibutuhkan demi

kesempurnaan Karya Tulis ini. Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat

bermanfaat bagi pembaca.

Jember, 12 November 2012

Penulis

PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan untuk:

1. Ibunda Peni Iriani dan Ayahanda Sulipan, S.Pd tercinta;

2. guru-guruku sejak taman kanak-kanak sampai dengan perguruan tinggi;

3. Almamater Fakultas Teknik Universitas Jember

PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

nama : Suliantika Riani

NIM : 121910301062

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa karya ilmiah yang berjudul “Desain

Langsung Tulangan Longitudinal Kolom Beton Bertulang Bujur Sangkar” adalah

benar- benar hasil karya sendiri, kecuali kutipan yang sudah saya sebutkan

sumbernya, belum pernah diajukan pada institusi mana pun, dan bukan karya

jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan

sikap ilmiah yang harus dijunjung tinggi.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, tanpa ada tekanan dan

paksaan dari pihak mana pun serta bersedia medapat sanksi akademik jika ternyata di

kemudian hari pernyataan ini tidak benar.

Jember, 12 November 2012

Yang menyatakan,

Suliantika Riani NIM. 121910301062

MOTO

Barang siapa yang bersungguh-sungguh

Maka dia akan meraihnya

Man jaddah wa jadah

(Mahfrudod)

Kegagalan terjadi bila kita menyerah

(Lessing)

Tiada suatu usaha yang besar akan berhasil

Tanpa dimulai dari usaha yang kecil

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL.......................................................................................

HALAMAN PENGESAHAN........................................................................

HALAMAN MOTO........................................................................................

HALAMAN PERNYATAAN .......................................................................

ABSTRAK....................................................................................................... i

ABSTRACT..................................................................................................... ii

PRAKATA....................................................................................................... iii

DAFTAR ISI................................................................................................... iv

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang.......................................................................... 1

1.2 Tujuan........................................................................................ 2

1.3 Rumusan Masalah..................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah........................................................................ 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian dan Prinsip Dasar Kolom...................................... 5

2.2 Beban Aksial dan Lentur pada Kolom.................................... 6

2.3 Kekuatan Kolom Pendek dengan Beban Sentris.................... 11

2.4 Kekuatan Kolom yang Dibebani Eksentris ............................ 11

2.4.1 Perilaku Kolom Pendek yang Dibebani Eksentris............. 11

2.4.2 Persamaan – Persamaan Dasar pada Kolom dan

Prosedur Coba – Coba dan Penyesuaian untuk Analisis dan

Desain Kolom.................................................................... 14

2.5 Ragam Kegagalan pada Kolom ............................................... 15

2.5.1 Keruntuhan Balanced pada Penampang

Kolom Segi Empat............................................................ 16

2.5.2 Keruntuhan Tarik pada Penampang

Kolom Segi Empat............................................................ 17

2.5.3 Kegagalan Tekan pada Penampang

Kolom Segi Empat............................................................. 18

2.6 Diagram Interaksi Kolom Beton Bertulang............................ 18

2.7 Konsep dan Asumsi Diagram Interaksi Kolom ..................... 19

2.8 Perkembangan Metode Perencanaan Elemen

Struktur Beton Bertulang......................................................... 22

2.8.1 Strength Design Method (Ultimate Strength Design)....... 22

2.8.2 Metode Perencanaan Batas (Limit State Method)............. 25

2.8.3 Unified Design Provisions................................................. 28

BAB 3. METODOLOGI

3.1 Bagan Alir Penyelesaian Tugas Akhir..................................... 31

3.2 Studi Literatur........................................................................... 33

3.3 Merancang Diagram Interaksi P-M Kolom............................ 34

3.4 Algoritma.................................................................................... 35

BAB 4. PENGOPERASIAN PROGRAM

4.1 Penjelasan Program ................................................................. 41

4.2 Prosedur Pengoperasian Program........................................... 41

BAB 5. STUDI KASUS

5.1 Studi Kasus 1 (Kolom Kecil)..................................................... 53

5.2 Studi Kasus 2 (Kolom Besar).................................................... 61

5.3 Studi Kasus 3 (Perbandingan Antara Dua Kolom

dengan Mutu Beton yang Berbeda) ........................................ 69

5.4 Studi Kasus 4 (Perbandingan Antara Dua

Kolom dengan Mutu Tulangan yang Berbeda)...................... 85

5.5 Studi Kasus 5 (Perbedaan Konsep Limit

State Method pada SNI 03-2847-2002

dengan Konsep Unified Design Provisions

pada ACI 318-2002).................................................................... 101

BAB 6. PENUTUP

6.1 Simpulan..................................................................................... 125

6.2 Saran........................................................................................... 126

DAFTAR PUSTAKA...................................................................................... 127

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Suatu unsur struktur dapat dibebani dengan kombinasi lentur dan gaya aksial

dengan banyak cara. Pada umumnya di dalam bangunan beton bertulang, momen

lentur dan gaya aksial bekerja secara bersamaan karena pada kenyataannya tidak

ada kolom yang dibebani secara aksial sempurna (Wang dkk,1985).

Kolom yang terbuat dari beton murni pada prinsipnya dapat mendukung

beban kombinasi yang bekerja, akan tetapi sangat kecil karena kapasitas

kolomnya juga kecil. Kapasitas kolom tersebut dapat ditingkatkan secara

signifikan dengan cara menambahkan tulangan longitudinal pada kolom. Adanya

tulangan longitudinal ini untuk membuat kolom menjadi lebih daktail dengan

persyaratan penulangan sebanyak 1% sampai dengan 6% (SNI 03-2847-2002

Pasal 23.4.3.1).

Namun, seringkali perencana struktur memerlukan waktu yang lama untuk

menentukan kebutuhan (rasio) tulangan longitudinal karena pekerjaan tersebut perlu

meninjau berbagai aspek seperti ukuran penampang kolom, mutu beton maupun

mutu tulangan, beban aksial dan momen yang bekerja serta kode yang akan

digunakan. Oleh karena itu, sangat penting bagi perencana struktur untuk

menciptakan suatu program bantu sederhana yang aplikabel (mudah diterapkan) di

bidang teknik sipil khususnya mengenai kebutuhan tulangan longitudinal pada

kolom sehingga nantinya diharapkan kebutuhan tulangan longitudinal tersebut

dapat diketahui secara langsung dan akurat. Saat ini penggunaan program

komputer untuk merencanakan rasio tulangan telah dikembangkan, salah satunya

melalui aplikasi rekayasa konstruksi seperti PCA Column yang berasal dari Amerika

Serikat dan dibuat berdasarkan code ACI 1995. Sedangkan di Indonesia

perkembangan aplikasi program bantu yang sesuai dengan kebutuhan ahli – ahli

konstruksi di Indonesia saat ini masih minim jumlahnya.

Oleh karena itu, sebagai perbandingan, dalam tugas akhir ini akan

dikembangkan program bantu teknik sipil serupa, yang sesuai dengan kode yang

berlaku di Indonesia saat ini yaitu SNI 03-2847-2002. Selain itu, aplikasi program

bantu yang akan dibuat juga memuat kode terbaru yaitu Unified Design Provisions

yang ada di dalam ACI 318-2002. Perbedaan dari kedua kode tersebut

menyangkut faktor reduksi kolom dimana SNI 03-2847-2002 masih berdasarkan

besarnya beban aksial sedangkan ACI 318-2002 menggunakan regangan tarik untuk

menentukan besarnya faktor reduksi.

Aplikasi program bantu yang akan dibuat menggunakan bahasa

pemrograman visual basic 6.0. Hal ini dikarenakan visual basic 6.0 tidak

memerlukan pemrograman khusus untuk menampilkan jendela (window) dan cara

penggunaannya juga berbasis visual. Selain itu, visual basic 6.0 adalah bahasa

pemrograman yang evolusioner yaitu mengacu pada event dan berorientasi objek.

Visual basic 6.0 juga dapat menciptakan aplikasi dengan mudah karena hanya

memerlukan sedikit penulisan kode – kode program sehingga kegiatan

pemrograman dapat difokuskan padapenyelesaian problem utama dan bukan pada

pembuatan antar-mukanya (user interface).

1.2 Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini antara lain : 1. Membuat suatu program bantu teknik sipil sederhana yang aplikabel (mudah

diterapkan) untuk mengetahui kebutuhan tulangan (rasio tulangan) longitudinal pada kolom.

2. Mendapatkan titik koordinat kombinasi beban yang tepat pada diagram interaksi P-M kolom sehingga nantinya kebutuhan tulangan longitudinal

pada kolom dapat dipenuhi secara akurat. 3. Membuat diagram interaksi P-M dari penampang kolom akibat kombinasi

momen lentur dan gaya aksial sehingga dapat diketahui kapasitas kolomnya. 4. Mengetahui bahwa nilai output aplikasi program yang telah dibuat dapat

dipertanggungjawabkan dengan memverifikasinya dengan aplikasi program teknik sipil yang lain seperti PCA Column.

1.3 Rumusan Masalah

Perumusan masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini antara lain :

1. Bagaimana menentukan rasio tulangan longitudinal pada kolom secara

langsung dari momen lentur dan gaya aksial?

2. Bagaimana mendapatkan titik koordinat kombinasi beban yang tepat pada

diagram interaksi P-M kolom sehingga nantinya kebutuhan tulangan

longitudinal pada kolom dapat dipenuhi secara akurat?

3. Apakah nilai output aplikasi program yang telah dibuat dapat

dipertanggung jawabkan dengan menggunakan aplikasi program teknik sipil

yang lain seperti PCA Column?

1.4 Batasan Masalah

Ruang lingkup permasalahan dan pembahasan pada tugas akhir ini dibatasi oleh beberapa hal antara lain : 1. Studi tugas akhir ini hanya meninjau elemen struktur beton bertulang yang

mengalami kombinasi momen lentur dan gaya aksial yaitu kolom. 2. Studi tugas akhir ini hanya meninjau kolom berpenampang persegi (bujur

sangkar) dengan tulangan longitudinal 4 sisi (four side equal) dan jumlah tulangan kelipatan 4.

3. Studi tugas akhir ini hanya meninjau kolom pendek yang mengalami beban aksial dan momen uniaksial tanpa knick.

4. Studi tugas akhir ini hanya menentukan rasio tulangan longitudinal yang ada pada kolom dan diagram interaksi P-M kolom.

BAB VI

SIMPULAN DAN SARAN

6.1 Simpulan

Setelah membandingkan hasil perhitungan dari program UNEJ Column

dengan PCA Column dalam beberapa kasus, maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Dari beberapa contoh studi kasus yang telah dianalisa pada bab

sebelumnya, maka untuk menentukan rasio tulangan longitudinal pada kolom

dapat dilakukan dengan menggunakan aplikasi program bantu UNEJ Column

karena lebih cepat dan mudah. Selain itu, hasil perhitungan telah divalidasi

dengan program PCA Column dan ternyata menghasilkan perhitungan

yang hampir sama (berselisih sedikit).

2. Menentukan titik koordinat yang tepat/paling mendekati pada diagram

interaksi pada program UNEJ Column ini dilakukan dengan membulatkan

jumlah tulangan perlu ke kelipatan 4 di atas jumlah tulangan perlu yang paling

mendekati. Hal ini untuk menjamin bahwa kapasitas kolom mampu menahan

beban kombinasi aksial dan momen.

3. Perbedaan selisih perhitungan antara program UNEJ Column dengan PCA

Column yang ada disebabkan oleh pembulatan angka di belakang koma.

4. Nilai output program aplikasi UNEJ Column dapat dipertanggungjawabkan

karena setelah diverifikasi dengan aplikasi program lain yaitu PCA

Column ternyata menghasilkan nilai perhitungan yang hampir sama/sama.

6.2 Saran

Setelah melakukan perencanaan jumlah tulangan dengan menggunakan

program UNEJ Column di atas maka penulis memberikan beberapa saran antara lain:

1. 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.

2. Perlu dikembangkan lagi program serupa untuk perhitungan pada kolom

persegi dengan sisi yang tidak sama panjang dan kolom bulat karena pada

program ini hanya merencanakan tulangan untuk kolom persegi (bujur

sangkar) saja.

DAFTAR PUSTAKA

Dewobroto, W. 2003. Aplikasi Sain dan Teknik dengan Visual Basic 6.0. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo.

Dewobroto, W. 2005. Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan Visual Basic 6.0 (Analisis dan Desain Penampang Beton Bertulang sesuai SNI 03-2847-2002). Jakarta: PT. Elex Media Komputindo.

MacGregor, J.G. 1992. Reinforced Concrete Mechanics and Design. Edisi kedua. USA: Prentice Hall Inc.

Mast, R.F. 1992. Unified Design Provisions for Reinforced and Prestressed Concrete Flexural and Compression Members. USA: Structural Journal.

McCormac, J.C. 2001. Design of Reinforced Concrete. Edisi kelima. USA: John Wiley & Sons.

Nawy E.G.1985. Reinforced Concrete : A Fundamental Approach. USA: Prentice Hall Inc.

Purwono, R, Tavio Imran I dan Raka, I.G.P. 2007. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002) Dilengkapi Penjelasan (S-2002). Surabaya: ITS Press.

Wang, C.K, dan Salmon, C.G. 1985. Reinforced Concrete Design. Edisi keempat. USA: Harper & Row Inc.

INNOTE

Dalam membangun / membuat sebuah bangunan rumah tinggal idealnya

bangunan rumah tinggal tersebut memiliki struktur bangunan yang kuat, awet dan

indah. Struktur bangunan tersebut di bagi menjadi dua bagian, yaitu : struktur atas

dan struktur bawah. Struktur atas meliputi rangka bangunan dan atap, sedangkan

struktur bawah berupa fondasi. “ fondasi adalah bagian dari bangunan yang berfungsi

untuk mendukung seluruh berat dari bangunan dan meneruskannya ke tanah di

bawahnya. “ (Puspantoro,1996:13). Oleh sebab itu, dalam membangun / membuat

sebuah bangunan rumah tinggal diperlukan struktur fondasi yang kuat dan awet.

Puspantoro ( 1996:13 ) menyatakan “ fondasi adalah bagian dari bangunan yang

berfungsi untuk mendukung seluruh berat dari bangunan dan meneruskannya ke

tanah di bawahnya. “ Struktur fondasi yang kuat dan awet sangat berpengaruh pada

bangunan tersebut, karena dengan fondasi yang kuat dan awet maka bangunan

tersebut akan tetap kokoh walau ada gempa bumi yang melanda kawasan tersebut.

Struktur atas dan struktur bawah sebuah bangunan yang kuat, kokoh, indah dan

awet harus dimiliki setiap bangunan rumah tinggal. Struktur atas lebih menonjolkan

keindahan dari bangunan tersebut, sedangkan struktur bawah lebih menonjolkan

kekuatan, kekokohan, dan keawetan sebuah bangunan tersebut. Struktur bawah yang

berperan dalam sebuah bangunan adalah fondasi. Menurut Puspantoro ( 1996:13 ) “

fondasi adalah bagian dari bangunan yang berfungsi untuk mendukung seluruh berat

dari bangunan dan meneruskannya ke tanah di bawahnya. “ Oleh karena itu, struktur

atas dan struktur bawah sebuah bangunan harus saling berhubungan/saling menopang

satu dengan yang lain agar bangunan tersebut kuat, kokoh, indah dan awet.