Struktur Beton 2 : "Pengenalan Diagram Interaksi kolom Beton" Fast Learning 30 Maret 2024#civil

Key Concepts:

Diagram Interaksi Kolom: Grafik yang menggambarkan hubungan antara beban aksial (PN) dan momen lentur (MN) yang dapat ditahan oleh kolom.
Kondisi Batas Keruntuhan: Kondisi di mana kolom mencapai batas kemampuannya menahan beban, meliputi keruntuhan seimbang, tarik, dan tekan.
Keruntuhan Seimbang (Balanced Failure): Kondisi di mana beton mencapai regangan maksimum (0.003) dan tulangan baja mencapai regangan leleh (fy/Es) secara bersamaan.
Keruntuhan Tarik (Tension Failure): Kondisi di mana tulangan baja mencapai regangan leleh sebelum beton mencapai regangan maksimum.
Keruntuhan Tekan (Compression Failure): Kondisi di mana beton mencapai regangan maksimum sebelum tulangan baja mencapai regangan leleh.
Eksentrisitas (e): Jarak antara titik aplikasi beban aksial terhadap titik berat penampang kolom.
Faktor Reduksi Kekuatan (φ): Faktor yang digunakan untuk mengurangi kekuatan nominal kolom untuk memperhitungkan ketidakpastian dalam material dan konstruksi.
Blok Tegangan Beton Whitney: Penyederhanaan distribusi tegangan beton dalam perhitungan kekuatan kolom.

1. Pengenalan Diagram Interaksi Kolom

Diagram interaksi kolom menggambarkan perilaku keruntuhan kolom dengan menghubungkan kapasitas aksial (PN) dan kapasitas momen lentur (MN).
Kurva diagram menunjukkan batas runtuh kolom dalam menerima kombinasi beban aksial (P) dan momen lentur (M).
Kombinasi beban P dan M yang berada di dalam kurva diagram interaksi dianggap aman.
Pada kurva diagram interaksi, diasumsikan beton pada sisi tekan runtuh pada regangan 0.003.
Distribusi regangan menunjukkan kehancuran kolom pada berbagai nilai kombinasi P dan Mn.

2. Kondisi Batas Keruntuhan Kolom

Diagram interaksi kolom menunjukkan ragam keruntuhan setiap kombinasi nilai PN dan Mn.
Titik-titik keruntuhan memiliki perilaku runtuh yang berbeda dan bertemu pada titik C (kondisi seimbang).
Kondisi seimbang (titik C) terjadi ketika beton tekan hancur bersamaan dengan tulangan baja tarik mencapai leleh.
Daerah di atas titik C pada diagram interaksi adalah zona keruntuhan tekan, sedangkan di bawahnya adalah zona keruntuhan tarik.
Kondisi Keruntuhan:
- Seimbang: Regangan beton maksimum, regangan baja maksimum.
- Tekan: PN > PB.
- Tarik: PB > PN.

3. Penampang Kolom dengan Keruntuhan Seimbang

Kondisi seimbang terjadi ketika regangan beton mencapai 0.003 dan regangan baja mencapai fy/Es.
Untuk menentukan nilai PB (beban aksial seimbang) dan EB (eksentrisitas seimbang), perlu analisis gaya-gaya dalam pada penampang.
Gaya-gaya dalam meliputi:
- TS (Tension Steel): Gaya tarik pada tulangan baja tarik.
- CC (Compression Concrete): Gaya tekan pada beton.
- CS (Compression Steel): Gaya tekan pada tulangan baja tekan.
Persamaan kesetimbangan gaya horizontal: PB = CC + CS - TS.
Persamaan momen terhadap pusat berat plastis: MB = CC * (d - a/2 - d') + CS * (d - d' - d'') + TS * d''.
EB = MB / PB.

Contoh Soal Keruntuhan Seimbang:

Diketahui penampang kolom dengan dimensi B = 350 mm, H = 550 mm, fc' = 27.5 MPa, fy = 400 MPa, tulangan 4D29.
Hitung nilai eyy = fy / Es = 0.002.
Hitung CB = 600 / (600 + fy) * d = 291 mm.
Hitung AB = β1 * CB = 0.85 * 291 = 247.35 mm.
Periksa keluluhan tulangan tekan: fs' = 465.98 MPa > fy (sudah luluh).
Hitung CC, TS, dan CS menggunakan rumus yang sesuai.
Hitung PB = CC + CS - TS = 1961.92 kN.
Hitung MB menggunakan persamaan momen.
Hitung EB = MB / PB = 375.54 mm.
Hitung φPB dan φMB dengan φ = 0.65.

4. Penampang Kolom dengan Keruntuhan Tarik

Contoh Soal Keruntuhan Tarik:

Diketahui penampang kolom yang sama dengan contoh sebelumnya, dengan e = 500 mm (e > EB).
Cek apakah e > EB (500 > 375.54, benar).
Hitung PN menggunakan persamaan kesetimbangan.
Hitung PN dari persamaan momen terhadap AS.
Samakan kedua persamaan PN untuk mendapatkan nilai a.
Substitusi nilai a untuk mendapatkan PN dan MN.
Periksa keluluhan tulangan tekan dan tarik.
Tentukan faktor reduksi kekuatan (φ) berdasarkan regangan tulangan tarik (εt) menggunakan grafik atau persamaan.
Hitung φPN dan φMN.

5. Penampang Kolom dengan Keruntuhan Tekan

Keruntuhan tekan terjadi jika PN > PB atau e < EB.
Prosedur perhitungan mirip dengan keruntuhan tarik, tetapi perlu diperhatikan bahwa tulangan tekan mungkin belum luluh.
Jika tulangan tekan belum luluh, hitung fs' menggunakan persamaan regangan dan tegangan.
Substitusi nilai fs' ke dalam persamaan kesetimbangan untuk mendapatkan PN.
Tentukan faktor reduksi kekuatan (φ) berdasarkan regangan tulangan tarik (εt).
Hitung φPN dan φMN.

Contoh Soal Keruntuhan Tekan:

Diketahui penampang kolom yang sama dengan contoh sebelumnya, dengan e = 250 mm (e < EB).
Cek apakah e < EB (250 < 375.54, benar).
Hitung PN menggunakan persamaan kesetimbangan.
Hitung PN dari persamaan momen terhadap AS.
Samakan kedua persamaan PN untuk mendapatkan nilai a.
Substitusi nilai a untuk mendapatkan PN dan MN.
Periksa keluluhan tulangan tekan dan tarik.
Tentukan faktor reduksi kekuatan (φ) berdasarkan regangan tulangan tarik (εt).
Hitung φPN dan φMN.

6. Kesimpulan

Diagram interaksi kolom adalah alat penting untuk mendesain kolom yang mampu menahan kombinasi beban aksial dan momen lentur.
Memahami kondisi batas keruntuhan (seimbang, tarik, tekan) sangat penting untuk memastikan keamanan struktur.
Prosedur perhitungan untuk setiap kondisi keruntuhan melibatkan analisis gaya-gaya dalam, persamaan kesetimbangan, dan penentuan faktor reduksi kekuatan.
Contoh soal memberikan panduan langkah demi langkah untuk menerapkan konsep-konsep ini dalam desain praktis.
Nilai eksentrisitas (e) sangat menentukan jenis keruntuhan yang terjadi pada kolom.

Technical Terms and Concepts: