Struktur Kolom

Wednesday, March 13th 2013. | Struktur Beton

Kolom adalah elemen struktur yang menerima kombinasi beban axial dan lentur (momen). Beban axial yang terjadi berupa tekan, meskipun pada beberapa kasus, kolom bisa menerima beban axial tarik. Dan umumnya terletak vertikal pada bangunan. Biasanya kolom menerima beban momen baik pada satu atau kedua sumbu pada potongan melintang dan momen ini dapat menghasilkan tegangan tarik pada sebagian potongan melintang tersebut.
Fungsi kolom sangat penting bagi struktur gedung, yang apabila terjadi kegagalan pada kolom maka gedung akan runtuh, sedangkan bila kegagalan hanya terjadi pada balok maka gedung belum tentu runtuh.
Bentuk kolom menyesuaikan dengan fungsi dan estetika bangunan, dan umumnya berbentuk  :

1. Bujur sangkar
2. Segi empat
3. Lingkaran.

Kolom beton bertulang mempunyai tulangan longitudinal (memanjang searah sumbu batang) yang paralel dengan arah beban. Untuk kolom dengan tulangan sengkang / segi empat atau lingkaran minimal mempunyai 4 tulangan longitudinal dan minimal 6 tulangan longitudinal untuk kolom dengan tulangan geser spiral menerus. Tulangan longitudinal ini merupakan tulangan pokok yang menahan beban axial dan momen dan untuk kolom mempunyai batasan 1 – 8 % untuk beban gravitasi saja dan 1 – 6 % untuk beban gempa dari luasan kolom beton bertulang, karena persentase yang lebih besar tidak ekonomis dan akan mempersulit pemasangan dan pengecoran. Sedangkan balok beton bertulang mempunyai persentase tulangan kira-kira antara 0,2 – 6 %. Sepanjang tulangan longitudinal dipasang tulangan geser sengkang ataupun spiral yang berfungsi menahan gaya geser dan berfungsi untuk memegang tulangan longitudinal agar tetap kokoh sehingga hanya dapat tertekuk pada tempat di antara dua pengikat dan juga mengurangi bahaya pecah (splitting) beton yang dapat mempengaruhi daktilitas/kekakuan kolom, karena tulangan sengkang, melingkar atau spiral memberikan tekanan kekang (confine)  pada penampang.
Kolom dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu:

1. Kolom pendek / short column yang kemampuannya dipengaruhi oleh kekuatan material dan bentuk geometri dari potongan melintang dan tidak dipengaruhi oleh panjang kolom karena defleksi lateral (lendutan ke samping) yang terjadi sangat kecil (tidak signifikan).
2. Kolom langsing / slender column yaitu kolom yang kekuatannya akan terkurangi dengan adanya defleksi lateral. Kolom langsing dapat menjadi kolom pendek bila dipasangi lateral bracing ataupun dipasangi diafragma.

Dan kedua kategori kolom di atas maka masing-masing kategori dapat berupa:

1. Kolom dengan tulangan dua sisi
2. Kolom dengan tulangan terdistribusi

Kolom Dengan Tulangan Dua Sisi
Kolom menerima gaya aksial P dan momen M, dan gaya M ini dapat digantikan dengan oleh gaya  P  tersebut  yang  bekerja  pada  eksentrisitas e = M/P. Bila nilai e ini relatif kecil maka seluruh penampang akan berada pada daerah tekan dan dianggap tidak ada momen yang bekerja.

Kolom Dengan Tulangan Dua Sisi

Tulangan tekan pada kolom beton yang dibebani eksentris pada tingkat beban ultimit umumnya akan mencapai tegangan leleh, kecuali jika beban tersebut kecil, atau menggunakan baja mutu tinggi atau dimensi kolomnya relatif kecil. Sehingga umumnya diasumsikan bahwa baja tulangan tekan sudah leleh, kemudian baru regangan diperiksa apakah memenuhi ketentuan ini.
Desain maupun analisis pada kolom ditempuh dengan cara membuat suatu diagram interaksi antara momen pada ordinat dan gaya aksial pada aksis. Diagram interaksi menggambarkan interaksi antara momen dan aksial dalam berbagai variasi sehingga membentuk suatu grafik. Ada tiga titik utama pada diagram interaksi yaitu

1. Gaya aksial saja : harga momen nol dan harga aksial maksimum
2. Keadaan seimbang : kehancuran pada beton dan baja terjadi secara bersamaan
3. Lentur murni : harga aksial nol

Pada perencanaan, setelah mendapatkan momen dan gaya aksial pada kolom dari mekanika struktur maka kita mencoba-coba dimensi kolom dan tulangan kemudian dari dimensi kolom tersebut dibuat diagram  interaksinya. Dan kita plotkan momen dan gaya aksial dari hitungan mekanika struktur tersebut. Bila berada di luar diagram maka kolom tidak mampu dan harus dicari dimensi lain, dan bila berada di dalam kolom dekat dengan diagram maka kolom mampu, tapi bila masuk namun terlalu jauh dari diagram maka kolom terlalu besar/boros. Titik pada diagram interaksi dapat ditambah satu lagi yaitu pembebanan tarik bila terjadi aksial tarik pada kolom.

Diagram Interaksi

Kolom Dengan Tulangan Terdistribusi
Tulangan terdistribusi lebih banyak dipakai untuk struktur kolom daripada tulangan dua sisi, meskipun begitu dalam perhitungannya memerlukan perhitungan yang banyak sehingga lebih mudah menggunakan program komputer dalam perhitungan kolom dengan tulangan terdistribusi.

Kolom Dengan Tulangan Terdistribusi

Kolom Langsing / Slender Column
Suatu kolom yang tinggi dengan penampang kecil harus ditinjau terhadap pengaruh kelangsingan. Pengaruh kelangsingan hanya terjadi pada kolom dengan beban aksial tekan, karena kolom tarik tidak dipengaruhi oleh panjang kolom. Kolom langsing dapat mempengaruhi kekuatan, karena akan terjadi tekuk pada kolom yang menambah momen yang sudah ada. Momen ini disebut momen sekunder. Umumnya dalam perhitungan analisis struktur dengan komputer (misal : SAP atau ETABS) kelangsingan suatu kolom sudah dihitung otomatis sehingga tidak perlu dihitung lagi.