Hal inilah yang dibuat fenomena tekuk buckling apabila suatu elemen struktur kolom telah menekuk, maka kolom tersebut tidak mempunyai
kemampuan lagi untuk menerima beban tambahan. Jika sedikit saja ditambahkan beban akan menyebabkan elemen struktur tersebut runtuh. Dengan demikian,
kemampuan atau kapasitas pikul beban untuk elemen struktur kolom itu adalah besar beban yang menyebabkan kolom tersebut mengalami tekuk awal. Struktur
yang sudah mengalami tekuk tidak akan mempunyai kemampuan layan lagi.
Apabila suatu elemen struktur kolom mulai tidak stabil, seperti halnya 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.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk Pcr pada suatu elemen struktur tekan panjang. Faktor-faktornya adalah sebagai berikut:
a. Panjang Kolom
Pada umumnya kapasitas pikul beban kolom berbanding terbalik dengan kuadrat panjang ekemennya. Disamping itu, faktor lain yang
menentukan besar beban tekuk adalah karakteristik kekuan elemen struktur jenis material, bentuk, dan ukuran penampang.
Universitas Sumatera Utara
b. Kekakuan
Kekauan elemen struktur dipengaruhi oleh banyaknya material dan distribusinya. 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.
c. 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 dengan menggunakan bracing pada suatu kolom di suatu arah juga meningkatkan kekakuan.
II.5.2 Pembagian Kolom
Berdasarkan bentuk dan susunan tulangannya kolom dibagi menjadi :
Gambar 2.11 Jenis kolom berdasarkan bentuk dan susunan
Universitas Sumatera Utara
• Kolom segiempat atau bujursangkar dengan tulangan memanjang dan sengkang.
• Kolom bundar dengan tulangan memanjang dan tulangan lateral berupa sengkang atau spiral.
•
Kolom komposit yaitu kolom yang bahan – bahannya terdiri dari dua jenis material yang berbeda sifatnya, yang disatukan sedemikian rupa untuk
mendapatkan kekuatan yang lebih baik.
Berdasarkan posisi beban pada penampangnya kolom dibagi menjadi : • Kolom yang mengalami beban sentris gambar 2.12.a berarti tidak
mengalami lentur. • Kolom dengan beban eksentrisitas gambar 2.13.b mengalami momen
lentur selain gaya aksial. Momen ini dapat dikonversikan menjadi suatu
beban P dengan eksentrisitas e.
1 Berdasarkan panjang kolom dalam hubungannya dengan dimensi lateralnya kolom diklasifikasikan menjadi :
b a
P e
P
Gambar 2.12 Jenis kolom berdasarkan posisi pada penampang
e
Universitas Sumatera Utara
• Kolom pendek adalah kolom yang nilai perbandingan antara panjangnya dengan dimensi penampang melintang relatif kecil. Jenis kolom ini tidak
tergantung pada panjangnya dan apabila mengalami beban berlebihan akan mengalami kegagalan karena hancurnya material. Hal ini berarti, kolom
pendek tidak mengalami bahaya tekuk. Oleh karena itu, kapasitas pikul- beban batas kolom ini tergantung pada kekuatan material yang digunakan.
• Kolom panjang yaitu jika ketinggian dari kolom lebih besar dari tiga kali dimensi lateralnya panjanglebar. Jenis kolom ini akan mengalami
kegagalan akibat tekuk dan ketinggiannya atau panjangnya turut mempengaruhi kapasitas pikul-beban. Perilaku kolom panjang terhadap
beban tekan diilustrasikan pada gambar 2.15a. Apabila bebannya kecil, kolom masih dapat mempertahankan bentuk linearnya, begitu pula jika
bebannya bertambah. Hingga pada saat beban yang diterima terus bertambah mencapai taraf tertentu, kolom tersebut tiba-tiba berubah bentuk
seperti pada gambar 2.15b. Inilah yang disebut dengan fenomena tekuk buckling
. Apabila suatu kolom telah menekuk, maka kolom tersebut tidak akan mampu lagi menerima beban tambahan sehingga sedikit saja
penambahan beban akan dapat menyebabkan kolom tersebut runtuhhancur seperti gambar 2.15c. Dengan demikian, kapasitas pikul bebannya adalah
besar beban yang menyebabkan kolom tersebut mengalami tekuk awal. Keruntuhan kolom dapat terjadi apabila tulangannya leleh karena tarik atau
terjadinya kehancuran pada beton yang tertekan. Selain itu, kolom juga dapat mengalami keruntuhan apabila terjadi ketidakstabilan lateral, yakni terjadi
tekuk buckling. Tekuk adalah suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh
Universitas Sumatera Utara
ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban yaitu beban tekuk. Beban tekuk adalah beban yang dapat menyebabakan suatu
kolom menekuk, beban ini disebut juga beban kritis P
cr
. Banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk beban kritis suatu kolom
panjang dimana panjang kolom merupakan salah satu faktor penting. Pada umumnya kapasitas pikul-beban kolom berbanding terbalik dengan kuadrat
panjang elemen. Faktor lain yang juga mempengaruhi besar beban tekuk adalah karakteristik kekakuan elemen struktur jenis material dan bentuk serta ukuran
penampang. Suatu elemen yang mempunyai kekakuan kecil lebih mudah mengalami tekuk dibandingkan dengan elemen berkekakuan besar. Semakin
panjang suatu elemen struktur maka kekakuannya semakin kecil. Kekakuan elemen struktur juga berkaitan dengan banyaknya dan distribusi
material yang ada dan sifat material. Ukuran distribusi ini pada umumnya dapat dinyatakan dengan momen inersia I yang menggabungkan banyak material yang
ada dengan distribusinya. Sedangkan ukuran untuk sifat material adalah modulus elastisitas E
. Semakin tinggi nilai E, semakin tinggi pula kekakuannya. Hal ini berarti semakin besar pula tahanan kolom yang terbuat dari material itu untuk
mencegah tekuk. Faktor lain yang turut mempengaruhi besarnya beban tekuk adalah kondisi
ujung elemen struktur. Suatu kolom dengan ujung-ujung bebas berotasi mempunyai kemampuan pikul-beban lebih kecil dibandingkan dengan kolom
sama yang ujung-ujungnya dijepit. Adanya tahanan ujung menambah kekakuan sehingga juga meningkatkan kestabilannya dalam mencegah tekuk. Berikut ini
Universitas Sumatera Utara
adalah keterkaitan besarnya beban tekuk dengan berbagai kondisi ujung elemen struktur.
Gambar 2.13 Berbagai kondisi ujung kolom
Fenomena tekuk yang terjadi pada kolom panjang telah diamati oleh beberapa ilmuwan salah satunya adalah Leonheardt Euler yang dikenal dengan
teori tekuk euler.
II.5.3 Kelangsingan Kolom
Kelangsingan kolom adalah perbandingan antara panjang efektif kolom pada arah yang ditinjau terhadap jari-jari girasi penampang kolom pada arah itu,
atau: Kelangsingan, λ= r = ix iy
Nilai kelangsingan kolom, tidak boleh melebihi 175.
Universitas Sumatera Utara
� = �
� �
2.17
� =
�� �
2.18 �� =
� 12
� ℎ
3
2.19 �� =
� 12
ℎ �
3
2.20 � = ��ℎ
2.21
�� = �
2 �� �
= �
� ℎ
2
12
= 0.289 ℎ
2.22
�� = �
2 �� 2�
= �
� �
2
12
= 0.289 �
2.23
Jika bh dan IyIx, maka Y adalah sumbu lemah. Untuk mengimbangi ix=iy maka digunakan kolom ganda
�� = �
2 �� 2�
= �
� ℎ
2
12
= 0.289 ℎ
�� = 2
� 12
ℎ �
3
+ 2 b h 0.5 �
2
2.24 �� = �
�� �
= �
13 12
�
2
= 0.8165 b 2.25
Sambungan kayu dengan menggunakan baut direncanakan untuk memperbesar dimensi bahan kosntruksi kolom karena tidak semua dimensi kolom
kayu bisa diperoleh dengan kayu murni tanpa sambungan sehingga diperlukan adanya sambungan untuk memperbesar dimensi kolom tersebut. Tekuk murni
akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi bila anggapan-anggapan di bawah ini berlaku :
Universitas Sumatera Utara
1 Sifat tegangan-tegangan tekan sama di seluruh titik pada penampang. 2 Kolom lurus sempurna dan prismatic.
3 Resultante beban bekerja melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur.
4 Kondisi ujung harus statis tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan.
5 Teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan yang umum berlaku dan gaya geser dapat diabaikan.
6 Puntiran atau distorsi penampang melintang tidak terjadi selama melentur. Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur dan pada
hakekatnya tidak dapat berlaku secara bebas independent. Dalam prakteknya, tekuk diartikan sebagai perbatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada
batang tekan, bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir.
Seperti yang telah dijabarkan sebelumnya, penentuan beban batas tidak selaras dengan hasil percobaan. Hasil percobaan mencakup pengaruh bengkokan
awal pada batang eksentrisitas beban yang tak terduga, tekuk setempat atau lateral dan tegangan sisa.
Kurva tipikal dari beban batas hasil pengamatan dapat diperlihatkan pada gambar 2.14. Oleh karena itu, rumus perencanaan didasarkan pada hasil empiris
ini. Secara umum, tekuk elastis Euler menentukan kekuatan batang dengan angka kelangsingan yang besar, dan tegangan leleh digunakan untuk kolom yang
pendek, serta kurva transisi dipakai untuk tekuk inelastic.
Universitas Sumatera Utara
σ
� �
=
�
�
� �
�
σ
1
Jangkauan hasil percobaan
Gambar 2.14 Jangkauan Kekuatan Kolom yang Umum Terhadap Angka Kelangsingan
II.5.4 Stabilitas Struktur Kolom
Masalah kesetimbangan erat kaitannya dengan stabilitas suatu struktur batang. Konsep dari stabilitas sering diterangkan dengan menggangap
kesetimbangan dari bola pejal dalam beberapa posisi yaitu :
II.5.4.1 Kesetimbangan stabil
Gambar 2.15a kesetimbangan stabil
Universitas Sumatera Utara
Bola berada pada permukaan yang cekung, apabila diberi gangguan kecil bola akan kembali ke posisi semula setelah berisolasi beberapa kali. Pada batang
diberi muatan P, dari samping diberikan F yang menekan batang, maka akan terjadi lendutan. Bila gaya F dihilangkan, lenturan hilang dan batang kembali
lurus. Keadaan kesetimbangan ini disebut kesetimbangan stabil stable equilibrium
II.5.4.2 Kesetimbangan Netral
Gambar 2.15b kesetimbangan netral
Apabila bola berada pada permukaan yang datar, apabila diberi gangguan kecil maka gangguan kecil ini tidak akan merubah gaya-gaya kesetimbangan
maupun energi potensial bola. Batang diberi muatan P yang lebih besar dari P pada kesetimbangan stabil. Dari samping ditekan F maka terjadi lendutan,
walaupun F dihilangkan tetapi lenturan masih tetap ada. Dimana P = Pcr. Keadaan kesetimbangan ini disebut keadaan kesetimbangan netral precarious
equilibrium .
Universitas Sumatera Utara
II.5.4.3 Kesetimbangan tidak stabil
Gambar 2.15c Kesetimbangan tidak stabil
Bila bola berada pada permukaan yang cembung, diberikan gangguan kecil maka akan terjadi pergeseran mendadak. Batang ditekan dengan P yang
lebih besar dari P
cr
. Dari samping ditekan dengan F, maka terjadi lendutan. Gangguan kecil akan cenderung tumbuh menjadi deformasi yang berlebihan
sehingga akan patah. Kesetimbangan ini disebut dengan kesetimbangan tidak
stabil Unstable equilibrium.
II.6 Komponen Struktur Tertekan
