Apa Itu Daktilitas ?

Kita sering mendengar istilah daktilitas, tapi mungkin agak-agak kurang paham apa maknanya. Saya sendiri sebenarnya sedikit “alergi” jika mendengar atau membaca istilah-istilah “asing”, apalagi kalau yang dibaca adalah artikel ilmiah, ditambah lagi jika artikelnya dalam bahasa Inggris. Otak saya akan bekerja 3 kali lebih keras, hehe.

Daktilitas berlawanan dengan kegetasan. Waduh, istilah apa pula tuh? Daktilitas adalah kata benda, kata sifatnya adalah daktail. Sementara lawannya adalah getas (kata sifat) istilah “Londo”-nya brittle, sehingga kata bendanya adalah kegetasan. (kok jadi belajar Bahasa Indonesia ya?)

Anyway, kalau getas jujur saja bagi saya pribadi lebih gampang dipahami. Karena kalau mendengar kata getas saya langsung ingat dengan KERUPUK. Tapi kalau mendengar kata daktail, saya tidak bisa menemukan makanan yang sifatnya daktail (permen karet mungkin iya, tapi saya tidak doyan permen karet), makanya lebih susah memahami daktail daripada getas. :D

Kembali ke topik. Tiap material, khususnya material bangunan setidaknya punya karakteristik yang berbeda jika diberi gaya (beban). Ada yang kuat jika ditekan tapi hancur jika ditarik (misalnya beton). Ada yang kuat jika ditarik, tapi tidak ada apa-apanya jika ditekan (misalnya kabel, rantai, tali, dll), ada juga yang kuat jika ditarik dan ditekan (misalnya profil baja struktural). Dan.. tentu saja ada yang tidak kuat jika ditarik maupun ditekan, misalnya kerupuk.

ELASTIS dan PLASTIS
Konsep ini mutlak harus dipahami dulu. Karena kami bukan ahlinya, maka penjelasan di sini juga diusahakan dalam bahasa “bukan ahlinya”.

Misalnya ada sebuah benda (material), jika diberi gaya (ditarik, ditekan, atau dilenturkan), benda tersebut memanjang, memendek, atau bengkok (berdeformasi). Kemudian gaya tersebut dihilangkan, dan benda tersebut kembali persis ke bentuk dan ukuran semula. Kondisi ini dinamakan kondisi ELASTIS.

Tapi, ada suatu kondisi jika gaya tersebut ditambah besarnya, benda tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk semula. Benda itu sudah dalam kondisi PLASTIS atau INELASTIS.

Dalam kondisi elastis, besarnya gaya berbanding lurus dengan besarnya deformasi. Misalnya kita ambil gaya tarik versus penambahan panjang. Semakin bsar gaya tariknya, semakin besar pula penambahan panjangnya. Dalam pembahasan biasanya digunakan tegangan untuk mewakili gaya (σ = F/A), dan regangan untuk mewakili penambahan panjang (ε = ΔL/L)

Titik waktu pertama kali material tersebut memasuki kondisi plastis disebut Titik Leleh (Yield Stress). Pada kondisi plastis, hubungan tegangan regangan sudah menyimpang jauh dari linear. Diberi tambahan gaya sedikit saja, deformasinya bisa bertambah berlipat-lipat kali dari deformasi elastis.

Jika gaya tersebut ditambah, maka material tersebut bisa putus. Titik ini disebut titik putus, atau titik fraktur (Ultimate Stress).

Daktilitas adalah kemampuan material mengembangkan regangannya dari pertama kali leleh hingga akhirnya putus. Atau, daktilitas bisa juga kita artikan seberapa plastis material tersebut. Semakin panjang “ekor plastis”nya, semakin daktail material tersebut.

Kebalikan dengan daktail, material yang GETAS tidak memiliki “ekor plastis” yang panjang. Malah ada yang sama sekali tidak memiliki “ekor plastis”. Artinya, titik lelehnya sama dengan titik putusnya. Begitu dia leleh saat itu juga dia putus.

MODULUS ELASTISITAS
Modulus Elastisitas biasa disebut juga Modulus Young. Walaupun sebenarnya Modulus Young adalah bagian dari Modulus Elastisitas (sumber: wikipedia).

Modulus Elastisitas (nggak usah diturunkan ya persamaannya), dirumuskan sebagai:

adalah regangan, dan adalah regangan.
Pada grafik hubungan tegangan-regangan, kemiringan kurva elastis menunjukkan besarnya Modulus Elastisitas.

Semakin tegak kurva elastisnya, maka semakin besar nilai E-nya. Sebaliknya semakin landai kurvanya, semakin kecil nilai E-nya.

BAJA
Di antara tiga material utama konstruksi (baja, beton, kayu), baja adalah material yang paling daktail. Tegangan lelehnya tinggi, regangan maksimumnya besar. Modulus Elastisitasnya juga tinggi.

BETON
Beton kebalikan dengan baja. Beton justru sangat tidak daktail. Beton malah sangat getas ketika mengalami tegangan tarik. Sedangkan ketika mengalami tekan, perilaku elastisnya hanya terlihat sekitar 0 – 30% dari kuat tekan beton. Setelah itu tidak elastis lagi. Hal ini konon diakibatkan karena munculnya retak-retak pada saat tegangan sudah mulai tinggi.

KARET
Karet adalah contoh material yang sangat fleksibel (modulus Elastisitas kecil) tapi juga getas. Artinya, begitu mencapai titik leleh seketika itu juga karet itu putus.

Regangan karet bisa mencapai lebih dari 100%, artinya karet dapat memanjang 2 kali (bahkan lebih) dari panjang semula.
Regangan beton (tekan) paling maksimal sekitar 0.3-0.4 persen.
Regangan leleh baja sekitar 0.2 persen, dan regangan putusnya mencapai 15%. (so, kalau anda mau menarik sebuah tulangan baja hingga putus, paling tidak anda harus bisa menarik tulangan tersebut menjadi 15% lebih panjang terlebih dahulu baru kemudian baja itu akan putus)

Kalo digambarkan ketiganya kurang lebih perbandingannya seperti gambar berikut.

KERUPUK
Kebetulan belum ada laboratorium yang mengadakan penelitian tentang hubungan tegangan-regangan dari kerupuk. Mungkin anda berminat?

Dari pembahasan ini akan muncul istilah-istilah lain seperti:

1. Sendi Plastis.
Sendi plastis adalah kondisi ujung-ujung elemen struktur yang semula kaku (rigid) atau terjepit sempurna, kemudian menjadi sendi (pinned) karena material penyusunnya (dalam hal ini baja) telah mengalami kondisi plastis.

Misalnya sambungan balok ke kolom pada awalnya didesain kaku (rigid), namun karena momen tumpuan sangatt besar mengakibatkan semua tulang tarik pada balok mengalami leleh. Jika sudah leleh, tentu sudah tidak elastis lagi.
Gaya gempa yang arahnya bolak balik menyebabkan sisi atas dan sisi bawah balok secara bergantian mengalami tekanan tarik dan tekan yang besar, bahkan dapat membuat beton menjadi retak atau hancur.
Dalam kondisi seperti ini, kekuatan ujung balok bergantung kepada tulangan. Deformasinya (dalam hal ini putaran sudut) menjadi besar, dan ujung balok tidak rigid lagi, alias sudah seperi sendi.

2. Daktilitas Penampang.
Daktilitas penampang adalah kemampuan penampang untuk mengembangkan deformasinya setelah mengalami leleh pertama kali.

Atau bisa disebut juga seberapa lama suatu elemen struktur bisa bertahan dengan kondisi sendi plastis di ujung-ujungnya.

3.Daktilitas Struktur
Daktilitas secara keseluruhan. Khususnya dalam memikul beban lateral (gempa).

Tiga hal ini insya Allah akan dibahas di lain kesempatan. Semoga bermanfaat.[]

Source : http://duniatekniksipil.web.id/

Kemajuan Teknik Desain Tahan Gempa

Pendekatan konvensional untuk merancang bangunan tahan gempa tergantung pada pemberian bangunan dengan kapasitas deformasi kekuatan, kekakuan dan inelastik yang cukup besar untuk menahan tingkat tertentu gaya gempa yang dihasilkan. Hal ini umumnya dicapai melalui seleksi dari konfigurasi struktur yang tepat dan hati-hati rincian dari anggota struktural, seperti balok dan kolom, dan hubungan antara mereka. Sebaliknya, kita dapat mengatakan bahwa pendekatan dasar yang mendasari teknik yang lebih maju untuk tahan gempa tidak untuk memperkuat gedung, tetapi untuk mengurangi gaya gempa yang dihasilkan bertindak atasnya. Di antara teknik-teknik canggih yang paling penting dari desain tahan gempa dan konstruksi isolasi dasar dan perangkat energi disipasi.

Base Isolasi Hal ini paling mudah untuk melihat prinsip ini di tempat kerja dengan mengacu langsung kepada yang paling banyak digunakan teknik-teknik canggih, yang dikenal sebagai dasar isolasi.Struktur dasar terisolasi didukung oleh serangkaian bantalan bantalan yang ditempatkan di antara bangunan dan pondasi bangunan (lihat Gambar 1) Berbagai jenis bantalan bantalan dasar isolasi kini telah dikembangkan. Sebagai contoh kita, kita akan membicarakan bantalan timbal-karet. Ini merupakan jenis yang sering digunakan bantalan isolasi dasar.(Lihat Gambar 2) A bearing timbal-karet terbuat dari lapisan karet terjepit bersama-sama dengan lapisan baja. Di tengah bantalan adalah memimpin "plug." Solid Di atas dan bawah, bantalan dipasang dengan pelat baja yang digunakan untuk melampirkan bantalan untuk bangunan dan pondasi. bantalan ini sangat kaku dan kuat dalam arah vertikal, tetapi fleksibel dalam arah horisontal.

Gaya Utama Gempa Untuk mendapatkan ide dasar karya isolasi bagaimana dasar, pertama meneliti Gambar 3. Ini menunjukkan sebuah gempa yang bekerja pada kedua sebuah bangunan dasar dan terisolasi, konvensional fixed-base, bangunan. Sebagai hasil dari gempa bumi, tanah di bawah setiap bangunan mulai bergerak. Pada Gambar 3, terlihat bergerak ke kiri. Setiap gedung merespon dengan gerakan yang cenderung ke arah kanan. Kita mengatakan bahwa bangunan itu mengalami perpindahan ke arah kanan.perpindahan Bangunan dalam arah yang berlawanan gerakan tanah sebenarnya disebabkan inersia. Gaya-gaya inersia yang bekerja pada sebuah bangunan yang paling penting dari semua yang dihasilkan selama gempa bumi.

Hal ini penting untuk mengetahui bahwa gaya inersia yang mengalami bangunan sebanding dengan percepatan gedung selama gerakan tanah. Hal ini juga penting untuk menyadari bahwa bangunan tidak benar-benar pergeseran hanya satu arah.

Karena sifat kompleks gerakan gempa tanah, bangunan sebenarnya cenderung bergetar bolak-balik dalam berbagai arah.Jadi, Gambar 3 adalah benar-benar merupakan semacam "snapshot" bangunan hanya pada satu titik tertentu yang tanggap gempa bumi tersebut.

Selain menggusur ke kanan, bangunan un-terisolasi juga ditampilkan akan mengganti yang bentuk-dari persegi panjang ke genjang. Kita mengatakan bahwa bangunan itu adalah deformasi. Penyebab utama kerusakan gempa untuk bangunan adalah deformasi yang bangunan mengalami sebagai akibat dari gaya inersia yang bekerja atasnya.

Berbagai jenis kerusakan yang bangunan dapat menderita cukup bervariasi dan tergantung pada sejumlah besar faktor rumit. BTapi untuk mengambil satu contoh sederhana, orang dapat dengan mudah membayangkan apa yang terjadi pada dua potong kayu bergabung di sudut kanan oleh beberapa paku, ketika bangunan yang sangat berat mengandung mereka tiba-tiba mulai bergerak sangat cepat - paku tarik keluar dan koneksi gagal .

Reaksi Bangunan dengan Base Terisolasi Sebaliknya, meskipun juga merupakan menggusur, bangunan dasar-terisolasi mempertahankan aslinya, bentuk persegi panjang. Ini adalah timbal-karet bantalan mendukung bangunan yang cacat. Bangunan basis-terisolasi sendiri terlepas dari deformasi dan kerusakan-yang menyiratkan bahwa gaya inersia yang bekerja pada bangunan dasar yang terisolasi telah dikurangi.

Percobaan dan pengamatan bangunan dasar-terisolasi di gempa bumi telah terbukti mengurangi percepatan pembangunan untuk sesedikit 1 / 4 percepatan bangunan tetap-dasar sebanding, yang mengalami setiap bangunan sebagai persentase dari gravitasi.Seperti yang kita mencatat kenaikan di atas, inersia kekuatan, dan mengurangi, proporsional sebagai percepatan kenaikan atau penurunan. Akselerasi menurun karena sistem isolasi dasar memperpanjang periode bangunan getaran, waktu yang diperlukan untuk membangun rock bolak-balik dan kemudian kembali lagi.Dan pada umumnya, struktur dengan periode lama getaran cenderung mengurangi percepatan, sementara mereka dengan periode lebih pendek cenderung untuk menambah atau memperkuat percepatan.

Akhirnya, karena mereka sangat elastis, bantalan karet isolasi tersebut tidak mengalami kerusakan apapun. Tapi bagaimana dengan yang plug memimpin di tengah-tengah bantalan contoh kita? Ini mengalami deformasi yang sama seperti karet. Namun, juga menghasilkan panas seperti halnya begitu.

Dengan kata lain, steker memimpin mengurangi, atau menghilang, energi gerak-yaitu, energi kinetik-dengan mengubah energi yang menjadi panas. Dan dengan mengurangi energi yang memasuki gedung, hal ini membantu untuk memperlambat dan akhirnya berhenti getaran bangunan cepat daripada yang akan menjadi kasus-dengan kata lain, meredam getaran gedung. (Damping adalah properti fundamental dari semua badan bergetar yang cenderung untuk menyerap energi tubuh gerak, dan dengan demikian mengurangi amplitudo getaran sampai gerak tubuh akhirnya berhenti.) Spherical Sliding Isolasi Systems Seperti yang kita katakan sebelumnya, timbal-karet bantalan hanya salah satu dari sejumlah jenis bantalan isolasi dasar yang kini telah dikembangkan. Spherical Sliding Isolasi Sistem adalah jenis lain dari isolasi dasar. Bangunan ini didukung oleh bantalan bantalan yang memiliki permukaan melengkung dan gesekan rendah.

Selama gempa, bangunan ini bebas untuk slide pada bantalan. Karena bantalan memiliki permukaan melengkung, bangunan slide secara horisontal dan vertikal (Lihat Gambar 4.) Gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan bangunan ke atas batas kekuatan horizontal atau lateral yang lain akan menyebabkan deformasi bangunan. Selain itu, dengan menyesuaikan radius permukaan bantalan itu melengkung, properti ini dapat digunakan untuk merancang bantalan yang juga memperpanjang periode bangunan getaran.

Energi Pembuangan Perangkat Yang kedua dari teknik baru utama untuk meningkatkan bangunan tahan gempa juga bergantung pada disipasi redaman dan energi, tetapi sangat memperluas disipasi redaman dan energi disediakan oleh bantalan timbal-karet. Seperti yang kita katakan, sejumlah energi getaran akan dipindahkan ke bangunan dengan gerakan gempa tanah.Bangunan sendiri juga memiliki kemampuan melekat untuk mengusir, atau lembab, energi ini. Namun, kapasitas bangunan untuk menghilangkan energi sebelum mereka mulai mengalami deformasi dan kerusakan cukup terbatas. Bangunan ini akan menghilangkan energi baik dengan melakukan gerakan skala besar atau mempertahankan strain internal meningkat pada unsur-unsur seperti kolom bangunan dan balok. Kedua akhirnya menghasilkan berbagai tingkat kerusakan. Jadi, dengan melengkapi gedung dengan perangkat tambahan yang memiliki kapasitas peredaman tinggi, kita dapat sangat mengurangi energi seismik memasuki gedung, dan dengan demikian mengurangi kerusakan bangunan.

Dengan demikian, berbagai perangkat disipasi energi telah dikembangkan dan sekarang sedang dipasang di bangunan nyata. perangkat disipasi energi juga sering disebut perangkat redaman. Jumlah besar perangkat redaman yang telah dikembangkan dapat dikelompokkan menjadi tiga kategori besar: 1. Friction Dampers – Gesekan Dampers - ini memanfaatkan gaya gesek untuk mengusir energi 2. Metallic Dampers– Logam Dampers- memanfaatkan deformasi unsur logam di dalam damper 3.Viscoelastic Dampers– Viscoelastis Dampers- memanfaatkan geser dikendalikan padatan 4. Viscous Dampers– Kental Dampers- memanfaatkan gerakan paksa (orificing) cairan dalam damper

Cairan kental Dampers Sekali lagi, untuk mencoba untuk menggambarkan beberapa prinsip umum perangkat redaman, kita akan melihat lebih dekat pada satu jenis perangkat redaman tertentu, Fluida viskos Damper, yang merupakan salah satu berbagai viscous damper yang telah secara luas digunakan dan telah terbukti sangat efektif dalam berbagai macam aplikasi.

perangkat Damping biasanya diinstal sebagai bagian dari sistem bracing.Gambar 5 memperlihatkan salah satu jenis peredam-brace pengaturan, dengan salah satu ujungnya melekat pada kolom dan salah satu ujungnya menempel pada balok lantai. . Terutama, pengaturan ini menyediakan kolom dengan dukungan tambahan.

Kebanyakan gempa gerakan tanah berada dalam arah horisontal, maka, itu adalah kolom suatu bangunan yang biasanya mengalami perpindahan yang paling relatif terhadap gerakan tanah. Gambar 5 juga menunjukkan perangkat redaman diinstal sebagai bagian dari sistem bracing dan memberikan beberapa gagasan tentang aksinya.

www.civilengineeringnews.net

Struktur Kolom

Kolom sebagai elemen tekan juga merupakan elemen penting pada konstruksi. Kolom pada umumnya merupakan elemen vertikal. Namun sebenarnya kolom tidak harus selalu berarah vertikal, bahkan dinding pemikul (load-bearing wall) sebenarnya juga dapat dipadang sebagai kolom yang diperluas menjadi suatu bidang. Umumnya, kolom tidak mengalami lentur secara langsung, karena tidak ada beban tegak lurus terhadap sumbunya. Sistem post and beam terdiri dari elemen struktur horisontal (balok) diletakkan sederhana di atas dua elemen struktur vertikal (kolom) yang merupakan konstruksi dasar yang digunakan sejak dulu. Pada sistem ini, secara sederhana balok dan kolom digunakan sebagai elemen penting dalam konstruksi.

4.3.1. Prinsip Desain Kolom

Elemen struktur kolom yang mempunyai nilai perbandingan antara panjang dan dimensi penampang melintangnya relatif kecil disebut kolom pendek. Kapasitas pikul-beban kolom pendek tidak tergantung pada panjang kolom dan bila mengalami beban berlebihan, maka kolom pendek pada umumnya akan gagal karena hancurnya material. Dengan demikian, kapasitas pikul-beban batas tergantung pada kekuatan material yang digunakan. Semakin panjang suatu elemen tekan, proporsi relatif elemen akan berubah hingga mencapai keadaan yang disebut elemen langsing. Perilaku elemen langsing sangat berbeda dengan elemen tekan pendek. Perilaku elemen tekan panjang terhadap beban tekan adalah apabila bebannya kecil, elemen masih dapat mempertahankan bentuk liniernya, begitu pula apabila bebannya bertambah. Pada saat beban mencapai nilai tertentu, elemen tersebut tiba-tiba tidak stabil, dan berubah bentuk menjadi seperti tergambar.

Hal inilah yang dibuat fenomena tekuk (buckling) apabila suatu elemen struktur (dalam hal ini adalah kolom) telah menekuk, maka kolom tersebut tidak mempunyai kemampuan lagi untuk menerima beban tambahan. Sedikit saja penambahan beban akan menyebabkan elemen struktur tersebut runtuh. Dengan demikian, kapasitas pikul-beban untuk elemen struktur kolom itu adalah besar beban yang menyebabkan kolom tersebut mengalami tekuk awal. Struktur yang sudah mengalami tekuk tidak mempunyai kemampuan layan lagi. Fenomena tekuk adalah suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban. Kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan dapat terjadi pada berbagai material. Pada saat tekuk terjadi, taraf gaya internal bisa sangat rendah. Fenomena tekuk berkaitan dengan kekakuan elemen struktur. Suatu elemen yang mempunyai kekakukan kecil lebih mudah mengalami tekuk dibandingkan dengan yang mempunyai kekakuan besar. Semakin panjang suatu elemen struktur, semakin kecil kekakuannya.

Apabila suatu elemen struktur mulai tidak stabil, seperti halnya kolom yang mengalami beban tekuk, maka elemen tersebut tidak dapat memberikan gaya tahanan internal lagi untuk mempertahankan bentuk liniernya. Gaya tahanannya lebih kecil daripada beban tekuk. Kolom yang tepat berada dalam kondisi mengalami beban tekuk sama saja dengan sistem yang berada dalam kondisi keseimbangan netral. Sistem dalam kondisi demikian mempunyai kecenderungan mempertahankan konfigurasi semula.

Banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk (Pcr) pada suatu elemen struktur tekan panjang. Faktor-faktor tersebut adalah sebagai berikut :

(1) Panjang Kolom

Pada umumnya, kapasitas pikul-beban kolom berbanding terbalik dengan kuadrat panjang elemennya. Selain itu, faktor lain yang menentukan besar beban tekuk adalah yang berhubungan dengan karakteristik kekakuan elemen struktur (jenis material, bentuk, dan ukuran penampang).

(2) Kekakuan

Kekakuan elemen struktur sangat dipengaruhi oleh banyaknya material dan distribusinya. Pada elemen struktur persegi panjang, elemen struktur akan selalu menekuk pada arah seperti yang diilustrasikan pada di bawah bagian (a). Namun bentuk berpenampang simetris (misalnya bujursangkar atau lingkaran) tidak mempunyai arah tekuk khusus seperti penampang segiempat. Ukuran distribusi material (bentuk dan ukuran penampang) dalam hal ini pada umumnya dapat dinyatakan dengan momen inersia (I).

(3) Kondisi ujung elemen struktur

Apabila ujung-ujung kolom bebas berotasi, kolom tersebut mempunyai kemampuan pikul-beban lebih kecil dibandingkan dengan kolom sama yang ujung-ujungnya dijepit. Adanya tahanan ujung menambah kekakuan sehingga juga meningkatkan kestabilan yang mencegah tekuk. Mengekang (menggunakan bracing) suatu kolom pada suatu arah juga meningkatkan kekakuan. Fenomena tekuk pada umumnya menyebabkan terjadinya pengurangan kapasitas pikul-beban elemen tekan. Beban maksimum yang dapat dipikul kolom pendek ditentukan oleh hancurnya material, bukan tekuk. Beban ini dinyatakan dalam persamaan :

Sebaliknya, pada kolom panjang atau langsing, kegagalan yang terjadi disebabkan oleh beban yang lebih kecil daripada beban yang menyebabkan hancurnya material. Ini berarti bahwa tegangan aktual yang ada apabila tekuk terjadi pada kolom panjang (tegangan tekuk kritis) selalu lebih kecil daripada tegangan leleh, yaitu dinyatakan sebagai berikut :

Kegagalan pada kolom panjang adalah yang disebabkan oleh tekuk, jadi tegangan yang terjadi pada saat gagal lebih kecil daripada tegangan leleh material kolom tersebut.

4.3.2. Analisa Kolom

a. Kolom Pendek

Analisis pada kolom pendek dibagi atas analisa terhadap dua jenis beban yang terjadi pada elemen tekan tersebut, yaitu:

1. Beban Aksial

Elemen tekan yang mempunyai potensi kegagalan karena hancurnya material (tegangan langsung) dan mempunyai kapasitas pikul-beban tak tergantung pada panjang elemen, relatif lebih mudah untuk dianalisis. Apabila beban yang bekerja bertitik tangkap tepat pada pusat berat penampang elemen, maka yang timbul adalah tegangan tekan merata yang besarnya dinyatakan dalam persamaan:

2. Beban Eksentris

Apabila beban bekerja eksentris (tidak bekerja di pusat berat penampang melintang), maka distribusi tegangan yang timbul tidak akan merata. Efek beban eksentris adalah menimbulkan momen lentur pada elemen yang berinteraksi dengan tegangan tekan langsung. Bahkan apabila beban itu mempunyai eksentrisitas yang relatif besar, maka di seluruh bagian penampang yang bersangkutan dapat terjadi tegangan tarik (Gambar 4.17) Aturan sepertiga-tengah, yaitu aturan yang mengusahakan agar beban mempunyai titik tangkap di dalam sepertiga tengah penampang (daerah Kern) agar tidak terjadi tegangan tarik.

b. Kolom Panjang

Analisis pada kolom panjang dibagi atas analisa terhadap dua faktor yang terjadi pada elemen tekan tersebut, yaitu :

1. Tekuk Euler

Beban tekuk kritis untuk kolom yang ujung-ujungnya sendi disebut sebagai beban tekuk Euler, yang dinyatakan dalam Rumus Euler :

Dengan rumus ini, dapat diprediksi bahwa apabila suatu kolom menjadi sangat panjang, beban yang dapat menimbulkan tekuk pada kolom menjadi semakin kecil menuju nol, dan sebaliknya. Rumus Euler ini tidak berlaku untuk kolom pendek, karena pada kolom ini yang lebih menentukan adalah tegangan hancur material. Bila panjang kolom menjadi dua kali lipat, maka kapasitas pikulbeban akan berkurang menjadi seperempatnya. Dan bila panjang kolom menjadi setengah dari panjang semula, maka kapasitas pikul beban akan meningkat menjadi 4 kali. Jadi, beban tekuk kolom sangat peka terhadap perubahan panjang kolom.

2. Tegangan Tekuk Kritis

Beban tekuk kritis kolom dapat dinyatakan dalam tegangan tekuk kritis (fcr), yaitu dengan membagi rumus Euler dengan luas penampang A. Jadi persamaan tersebut adalah :

Unsur L/r disebut sebagai rasio kelangsingan kolom. Tekuk kritis berbanding terbalik dengan kuadrat rasio kelangsingan. Semakin besar rasio, akan semakin kecil tegangan kritis yang menyebabkan tekuk. Rasio kelangsingan (L/r) ini merupakan parameter yang sangat penting dalam peninjauan kolom karena pada parameter inilah tekuk kolom tergantung. Jari-jari girasi suatu luas terhadap suatu sumbu adalah jarak suatu titik yang apabila luasnya dipandang terpusat pada titik tersebut, momen inersia terhadap sumbu akan sama dengan momen inersia luas terhadap sumbu tersebut. Semakin besar jari-jari girasi penampang, akan semakin besar pula tahanan penampang terhadap tekuk, walaupun ukuran sebenarnya dari ketahanan terhadap tekuk adalah rasio L/r.

3. Kondisi Ujung

Pada kolom yang ujung-ujungnya sendi, titik ujungnya mudah berotasi namun tidak bertranslasi. Hal ini akan memungkinkan kolom tersebut mengalami deformasi.

4. Bracing

Untuk mengurangi panjang kolom dan meningkatkan kapasitas pikulbebannya, kolom sering dikekang pada satu atau lebih titik pada panjangnya. Pengekang (bracing) ini merupakan bagian dari rangka struktur suatu bangunan gedung. Pada kolom yang diberi pengekang (bracing) di tengah tingginya, maka panjang efektif kolom menjadi setengah panjangnya, dan kapasitas pikul-beban menjadi empat kali lipat dibandingkan dengan kolom tanpa pengekang. Mengekang kolom di titik yang jaraknya 2/3 dari tinggi tidak efektif dalam memperbesar kapasitas pikul-beban kolom bila dibandingkan dengan mengekang tepat di tengah tinggi kolom.

5. Kekuatan Kolom Aktual vs Ideal

Apabila suatu kolom diuji secara eksperimental, maka akan diperoleh hasil yang berbeda antara beban tekuk aktual dengan yang diperoleh secara teoritis. Hal ini khususnya terjadi pada pada kolom yang panjangnya di sekitar transisi antara kolom pendek dan kolom panjang. Hal ini terjadi karena adanya faktor-faktor seperti eksentrisitas tak terduga pada beban kolom, ketidak-lurusan awal pada kolom, adanya tegangan awal pada kolom sebagai akibat dari proses pembuatannya, ketidakseragaman material, dan sebagainya. Untuk memeperhitungkan fenomena ini, maka ada prediksi perilaku kolom pada selang menengah (intermediate range).

6. Momen dan Beban Eksentris

Banyaknya kolom yang mengalami momen dan beban eksentris, dan bukan hanya gaya aksial. Untuk kolom pendek, cara memperhitungkannya adalah dinyatakan dengan M = Pe , dan dapat diperhitungkan tegangan kombinasi antara tegangan aksial dan tegangan lentur. Untuk kolom panjang, ekspresi Euler belum memperhitungkan adanya momen.

4.3.3. Desain Kolom

a. Prinsip-prinsip Desain Umum

Tujuan desain kolom secara umum adalah untuk memikul beban rencana dengan menggunakan material seminimum mungkin, atau dengan mencari alternatif desain yang memberikan kapasitas pikul-beban sebesar mungkin untuk sejumlah material yang ditentukan. Ada beberapa faktor yang menjadi pertimbangan dasar atau prinsip-prinsip dalam desain elemen struktur tekan secara umum, yaitu sebagai berikut :

1. Penampang

Penentuan bentuk penampang melintang yang diperlukan untuk memikul beban, secara konseptual merupakan sesuatu yang mudah. Tujuannya adalah untuk memperoleh penampang melintang yang memberikan nilai rx dan ry yang diperlukan dengan material yang seminimum mungkin. Beberapa bentuk penampang dapat dilihat pada Gambar 4.18.

2. Kolom pada Konteks Gedung

Pada umumnya, akan lebih menguntungkan bila menggunakan bracing pada titik-titik yang tidak terlalu banyak disertai kolom yang agak besar, dibandingkan dengan banyak bracing dan kolom kecil.

b. Ukuran Kolom

Prosedur desain untuk mengestimasi ukuran kolom cukup rumit karena harga tegangan ijinnya belum diketahui sebelum menentukan ukuran kolom. Prosedur desain yang biasa digunakan adalah dengan mengestimasi tegangan ijin, ukuran kolom, dengan menggunakan dimensinya untuk menentukan tegangan ijinnya, lalu kemudian memeriksa apakah kolom tersebut mempunyai ukuran yang memadai. Tegangan aktual yang ada dibandingkan dengan tegangan ijin yang dihitung. Bila tegangan aktual melampaui tegangan yang diijinkan, maka proses diulangi lagi sampai tegangan aktual lebih kecil daripada yang diijinkan.

Sumber :

Ariestadi, Dian, 2008, Teknik Struktur Bangunan Jilid 2 untuk SMK, Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, h. 204 – 210.