## Analisis Kolom Beton Bertulang Baja Ringan
Zakiah Nursyifa 1 , Eko Walujodjati 2
Jurnal Konstruksi Institut Teknologi Garut Jl. Mayor Syamsu No. 1 Jayaraga Garut 44151 Indonesia Email : jurnal@itg.ac.id
1 1611080@itg.ac.id
2 eko.walujodjati@itg.ac.id
Abstrak – Beton dengan tulangan profil baja ringan merupakan alternatif pengganti tulangan baja konvensional  yang  umumnya  digunakan  pada  beton  bertulang.  Penggantian  tulangan  ini dimaksudkan untuk dapat mampu menerima perilaku bolak-baliknya struktur yang ditimbulkan dari beban gempa. Salah satu elemen penyusun pada struktur yang paling penting yaitu struktur kolom. Karena kolom merupakan elemen penghubung dari struktur atas ke struktur bawah sampai ke tanah.  Mengingat baja ringan memiliki ketebalan yang cukup tipis, maka baja ringan ini rentan terhadap tekuk. Dengan menggunakan baja ringan tipe C, baja ringan ini disusun secara double profil dan diikat dengan tulangan geser pelat kopel dengan mengambil gedung rumah 1 lantai sebagai  objek  penelitian.  Metode  penelitian  yang  digunakan  merupakan  metode  kuantitatif, sehingga  penelitian  ini  banyak  membahas  mengenai  angka-angka.  Penelitian  yang  dilakukan yaitu  dengan menganalisis  struktur  3D  dari  beban-beban  luar  sebagai  beban aksial  yang  akan menumpu pada kolom, kemampuan kolom beserta perencanaan tulangan gesernya, serta evaluasi- evaluasi terhadap material penyusun kolom struktur. Hasil dari penelitian bahwa kolom berukuran 23 x 23 cm dengan menggunakan beton bertulang baja ringan tipe C 150.50.12 dapat mampu menahan beban sebesar 32529,654 Kg dengan fc’ 7,4 MPa dan 87554,4 Kg dengan fc’ 31,2 MPa sehingga beton bertulang ini dapat dikatakan layak dalam mengganti tulangan baja konvensional untuk kondisi desain bangunan tersebut. Beton bertulang baja ringan ini juga dipasang dengan 10 pelat kopel berdimensi 1,1 x 70 mm dan 12 sambungan screw per pelat dalam menahan gaya geser yang terjadi pada kolom. Selain itu, untuk evalusi terhadap komponen material penyusun beton bertulang baja ringan tersebut dapat dikatakan aman untuk digunakan. Namun perlu untuk hati- hati terhadap keruntuhan tekan yang akan terjadi jika struktur mengalami kegagalan material.
Kata Kunci – Baja Ringan; Beton Bertulang; Kemampuan Kolom.

## I. PENDAHULUAN
Kerusakan yang ditimbulkan pada suatu bangunan salah satunya terjadi akibat adanya fenomena alam gempa bumi  [1].  Fenomena  alam  yang  satu  ini  merupakan  fenomena  alam  yang  sangat  berbahaya  karena  waktu maupun  kekuatannya  tidak  dapat  diprediksi  [2].  Karenanya  struktur  bangunan  di  rencanakan  harus  dapat merespon beban gempa. Salah satu cara struktur untuk dapat menerima beban gempa yaitu dengan menjadikan beban struktur lebih ringan dan struktur dapat berperilaku elastis [3].
Beton bertulang baja ringan merupakan suatu alternatif untuk membuat sebuah struktur menjadi ringan dan elastis [4].  Dengan  menganti  tulangan  baja  konvensional  menjadi  tulangan  baja  ringan  yang sangat  jarang digunakan  karena  kurangnya  pemahaman  masyarakat  mengenai  kekuatan  baja  ringan  [5].  Terlebih  jika tulangan baja ringan dipasang pada struktur kolom. Dimana struktur kolom ini merupakan elemen penyusun struktur yang sangat penting dalam memikul beban aksial [6].
Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas pikul beban kolom beton bertulang baja ringan dalam memikul beban  serta merencanakan tulangan  geser  pelat  kopel  dalam menahan gaya  geser  dan tekuk  yang terjadi  pada  kolom.  Selain  itu,  kolom  dianalisis  juga  terhadap  keamanan  dari  material  penyusun  beton bertulang baja ringan.

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## A.  Beton Bertulang
Beton  bertulang  merupakan  suatu  penggabungan  dari  dua  jenis  bahan  yaitu  beton  polos  dan  batang  baja. Dengan kelemahan yang  dimiliki oleh beton polos yaitu kuat tekan yang tinggi akan tetapi kuat tarik yang rendah maka batang baja didalam beton yang berfungsi sebagai tulangan dapat memberikan kekuatan tarik yang diperlukan oleh beton [7]. Beton bertulang baja ringan merupakan suatu penemuan baru dalam dunia konstruksi.  Karena  pada  umumnya  tulangan  yang  dipakai  pada  beton  bertulang  yaitu  tulangan  baja konvensional [8]. Hal ini dilakukan karena untuk merencanakan sruktur yang dapat merespon beban gempa. Dengan mengganti tulangan baja konvensional ke baja ringan ini diharapkan struktur tidak akan mengalami keruntuhan yang fatal ketika terjadi gempa yang kuat [9].

## B.  Baja Ringan
Baja ringan adalah profil baja yang dibentuk dari lembaran-lembaran yang sudah jadi. Dimana baja ringan ini merupakan suatu material yang cukup tipis, ringan serta mudah untuk dikerjakan dan diproduksi. Terdapat beberapa  keuntungan  dari  baja  ringan  dibanding  dengan  baja  konvensional  diantaranya  berat  sendiri  baja ringan lebih kecil dari baja konvensional, memiliki kekakuan serta kekuatan yang cukup tinggi, kemudahan dalam hal pabrikasi dan produksi massal, cepat dan mudah dipasang, terlindungi dari pembusukan dan rayap serta memiliki kualitas yang seragam [10].

## C.  Struktur Kolom
Kolom yang merupakan salah satu elemen penting dalam memikul beban luar yang akan menimbulkan gaya aksial, momen lentur, serta gaya geser disepanjang ketinggiannya  [7]. Pada umumnya kolom tidak mengalami lentur  secara  langsung  karena  tidak  terdapatnya  beban  tegak  lurus  terhadap  sumbu  kolom  sehingga  kolom hanya mengalami gaya tekan saja [11].
Untuk  memperlakukan  elemen  tekan  diharapkan  masih  dapat  mempertahankan  bentuk  liniernya  pada  saat dibebani dengan beban yang kecil sekalipun beban tersebut mengalami pertambahan. Pada saat beban mecapai nilai batas maksimumnya, elemen tekan tersebut akan mulai terlihat tidak stabil sehingga kolom mengalami fenomena  tekuk (buckling). Apabila  pada  suatu  elemen  struktur  kolom  mengalami  fenomena  tekuk,  maka kolom tidak akan mampu lagi untuk menerima beban tambahan walaupun hanya sedikit saja. Suatu struktur bangunan jika sudah mengalami tekuk tidak akan memiliki kemampuan layan lagi [12].

## D. Analisis Kemampuan Kolom
1. Rasio Penulangan ( g  )
g st g A A =  (1)
Dimana:
g  = rasio penulangan
= 0,01 – 0,08
st A = luas penampang tulangan
g A = luas penampang kolom
2. Kekuatan Kolom ( )   st st g n A fy A A fc P . ' . 85 , 0 . 80 , 0 + − =   (2)
Syarat: u n P P  
Dimana:
u
P = beban terfaktor
n P  = kekuatan kolom atau kapasitas kolom
 = faktor reduksi
= 0,65
' fc = mutu beton rencana
fy = tegangan leleh baja

## 3. Gaya Geser Pelat Kopel
Aw fy V n . . 6 , 0 . 2 =
(3)
Syarat: Vn Vu   Dimana:
n V = kuat geser desain
u V = kuat geser rencana
= n D u (4)
u D = 0,02 u N (5)
n = banyaknya pelat kopel
fy = tegangan leleh baja
Aw = luas penampang pelat kopel
= h t p . (6)
p t = tebal pelat kopel
h = tinggi pelat kopel
Perencanaan pelat kopel harus cukup kaku, dengan memenuhi persamaan:
1 1 10 L I a Ip 
(7)
Dimana:
Ip = momen inersia pelat kopel
= 3 . . 12 1 h t p (8)
1 I = momen inersia pelat kopel
1 L = jarak antar pelat kopel
= 1 . . . − kopel pelat titik jumlah L (9)
Vol. 19; No. 2; 2021; Hal 418-429
a = jarak antara dua pusat berat profil (untuk profil double C nilai a dapat dihitung: s e + 2 )
4. Perencanaan Screw
a. Untuk 0 , 1 1 2  t t - ( ) 2 3 2 . 2 , 4 fu df t V b = (10)
- 1 1 . . . fu df t C V b = (11)
-
2 2 . . . fu df t C V b = (12)
b. Untuk 5 , 2 1 2  t t - 1 1 . . . 7 , 2 fu df t V b = (13)
- 2 2 . . . 7 , 2 fu df t V b = (14)
Dimana:
1 t = tebal lembaran yang kontak dengan sekrup
2 t = tebal lembaran yang tidak kontak dengan kepala sekrup
df = diameter sekrup nominal
1 fu = kekuatan tarik lembaran yang kontak dengan kepala sekrup
2 fu = kekuatan tarik lembaran yang tidak kontak dengan kepala sekrup C  = faktor tumpu

## Tabel 1: Faktor Tumpu C
Rasio diameter pengencang dan ketebalan komponen struktur, d f /t C
d f / t < 6 2,7 6  d f / t  3
3,3 -0,1( d f / t ) d f / t > 13 2,0
Sumber: SNI 7971-2019, Tabel 5.4.2.3
Untuk menentukan jumlah sekrup yang dibutuhkan untuk satu buah pelat dapat dihitung dengan persamaan berikut:
b n s V V n  =
(15)
Dimana:
s n = banyaknya sekrup
n V = gaya geser desain
b V  = kapasitas tumpu nominal terfaktor
5. Evaluasi Kolom
a. Kelangsingan Kolom
• Struktur tanpa brecing
22 .  r lu k
(16)
• Struktur di brecing
40 12 34 . 2 1        −  b b M M r lu k
(17)
Dimana:
k = faktor panjang tekuk
lu = panjang komponen struktur tekan
r = jari-jari inersia
b M 1 = momen terkecil yang dapat terjadi pada kolom
b M 2 = momen terbesar yang dapat terjadi pada kolom
Jika kelangsingan berpengaruh maka momen rencana yang harus digunakan adalah momen yang sudah diperbesar atau dalam istilahnya pembesaran momen. Pembesaran momen ini terjadi karena adanya efek tekuk ( buckling ) kolom. Pembesaran momen untuk portal tidak bergoyang atau portal yang di brecing dapat diperhitungkan dengan rumus:
• Struktur tanpa brecing
s s ns M M M 1 1 1 .  + = (18) s s ns M M M 2 2 2 .  + = (19) • Struktur di brecing
2 . M M ns c  = (20) ( ) h Pu M . 03 , 0 24 , 15 . min , 2 + = (21)
Dimana:
c M = momen rencana yang diperbesar
ns M 1 =  nilai terkecil  dari  momen-momen  ujung  terfaktor komponen  struktur  tekan  akibat  beban gravitasi kolom
ns
M 2 = nilai terbesar dari momen-momen ujung terfaktor komponen struktur tekan akibat beban gravitasi kolom
s M 1 = momen terkecil akibat beban gempa
s M 2 = momen terbesar akibat beban gempa
ns  =  faktor  pembesar  momen  untuk  portal  dengan  pengaku  akibat  beban  vertikal  atau  beban gravitasi
ns  = Pc Pu C m . 75 , 0 1 − (22) Pc = 2 2 ) . ( Lu k EI  (23)
s
 = faktor pembesaran momen untuk portal tanpa pengaku akibat goyangan lateral seperti beban angin atau gempa
= 1 . 75 , 0 1 1    − Pc Pu
(24)
Vol. 19; No. 2; 2021; Hal 418-429
m C = 4 4 , 0 6 , 0 2 1        + M M
(25)
m C = 1, untuk komponen struktur beban transversal diantara tumpuannya
c. Kegagalan Material Kolom
Perlu ditekankan bahwa untuk setiap masalah analisis maupun desain besarnya nb P , nb M , dan juga b e perlu untuk dievaluasi. Hal ini dilakukan karena untuk mengetahui penyelidikan apakah penyelidikan termasuk tarik atau keruntuhan tekan. Besarnya nb P , nb M , dan b e merupakan keruntuhan penampang pada  kondisi balanced dimana  keruntuhan  yang  terjadi  diawali  dengan  melelehnya  tulangan  tarik sekaligus hancurnya beton yang tertekan ( ) nb n P P = .
Gambar 1: Diagram Regangan dan Tegangan Penampang Kolom
• Kondisi Balanced
- s s c nb T C C P − + = ' (26) fy As fs As ab b fc P nb . ' '. . '. . 85 , 0 − + = -       − +       − +       − = ' 2 1 " 2 1 ' 2 1 2 1 d h T d h C ab h C M s s c nb (27)
- nb nb b P M e = (28)
• Keruntuhan Tarik ( b e e  dengan nb n P P  )
        − +       − +       − = b fc d d fy As e h e h b fc P n '. . 85 , 0 ) ' .( . . 2 2 2 '. . 85 , 0 2 2 (29)
• Keruntuhan Tekan ( b e e  dengan nb n P P  ) ( ) 18 , 1 . . 3 ' . . 50 , 0 ' '.
2 +       + +       − =
d e h fc h b d d e fy As P n (30)
Dimana:
nb P = beban aksial pada kondisi balanced
As As = ' = luas tulangan
ab = b c . 1 
(31)
1  = 0,85
' c  = 0,003 ' s  = b b c c d c ' '. −  (32) b C = d y c c . ' '    +
(33)
y  = Es fy
(34) Es = modulus elastisitas baja ' fs = b b c c d c Es ' . '. −  (35)
d. Kestabilan Profil Tersusun
Untuk menghitung kestabilan profil tersusun tersebut maka kelangsingan batang profil tersusun harus memenuhi (Nasution, 2011):
x  dan atau iy  1 2 , 1  
Dimana: 50 1  
• Terhadap sumbu X (sumbu bahan)
x x x r L k . =  (36)
• Terhadap sumbu Y (sumbu bebas bahan)
2 1 2 2    m y iy + = (37)
Dimana:
y  = y y r L k . (38)
1  = min 1 r L (39)
k = faktor panjang tekuk x L = panjang komponen struktur tekan arah x
y L = panjang komponen struktur tekan arah y
1 L = 1 . . − kopel pelat jumlah L (40) x r = jari-jari inersia terhadap sumbu X
y r = Ag baru I y (41)
min r = jari-jari inersia minimum batang tunggal
baru I y = 2               + 2 2 1 a Ag I y (42)
m = jumlah batang tunggal yang membentuk profil tersusun
Vol. 19; No. 2; 2021; Hal 418-429

## III. METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  yaitu metode  penelitian  kuantitatif.  Dimana  metode penelitian ini banyak berhubungan dengan angka. Selain itu, metode penelitian ini menyajikan sebuah fakta dalam mengembangkan konsep maupun pemahaman dan menunjukkan hubungan antar variabel.
Gambar 2: Bagan Alir Penelitian
Vol. 19; No. 2; 2021; Hal 418-429

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Direncanakan kolom struktur beton bertulangan baja ringan memiliki tinggi 3 m dari struktur sloof. Untuk dimensi kolom dapat ditentukan dari dimensi lebar balok. Karena gedung yang direncanakan merupakan bangunan tempat tinggal sederhana maka lebar balok yang digunakan adalah lebar ring balk.
Lebar kolom = lebar balok + (2  5) = 15 cm + 10 = 25 cm
Maka direncanakan dimensi kolom yaitu 25  25 cm 2 .
Tulangan beton digunakan profil baja ringan tipe C dengan ukuran 150.50.12.1,1 mm yang dipasang secara double profil. Selain itu, mutu baja ringan yang digunkan merupakan mutu G500 dengan tegangan leleh (fy) sebesar 500 MPa dan tegangan ultimit (fu) yaitu sebesar 520 MPa[13].
Gambar 3: Penampang Kolom
Gambar 4: Profil C150 Baja Ringan C 150.50.12.1,1 mm ➔ A = 150 mm r   = 2,00 mm Iy = 22935,48 mm 4 B dan C = 50 mm A  = 296,56 mm 2 r x = 31,604 mm D dan E = 12 mm X = 13,573 mm r y = 8,794 mm Tebal Profil = 1,1 mm Y = 75 mm e  = 13,573 mm Berat = 1,948 Kg/m Ix = 296209,7 mm 4
Baut baja ringan yang dipakai untuk mengikat rangka tulangan baja ringan pada tulangan geser. Baut baja ringan yang dipakai merupakan jenis baut Self Drilling Screw (SDS) dengan ukuran screw 10  19 mm.
Gambar 5: Baut Rangka Baja Ringan
Hasil analisis struktur dari beban-beban yang terdapat pada struktur atap dan beban-beban luar struktur yang akan menumpu pada kolom yaitu:
• Beban aksial
➔ Pu  = 2557,84 Kg P D = 933,6 Kg
• Momen akibat pengaruh gravitasi ➔ Momen M 1ns = 8,74 Kg.m Momen M 2ns = 17,77 Kg,m • Momen akibat beban gempa
➔ Arah X M 1s = 2,47 Kg.m
Arah Y M 1s = 0,00012 Kg.m M 2s = 15,55 Kg.m M 2s = 0,00024 Kg.m Berdasarkan besar rasio penulangan g  , tulangan kolom beton bertulang baja ringan dapat dikatakan mampu menjadi  pengganti  alternatif  baja  konvensional  dengan  dimensi  kolom  23  23  cm 2 .  Karena  jika menggunakan diameter 25  25 cm 2 hasil rasio penulangan tidak memenuhi.
Gambar 6: Kolom Beton Bertulang Baja Ringan
Kekuatan nominal n P  yang dihasilkan dari penganalisisan kolom beton bertulang baja ringan dengan fc’ minimum  yang  digunakan  (fc’  =  7,4  MPa,  K-100)  yaitu  sebesar  32529,654  Kg  dan  fc’  maksimum  yang digunakan (fc’ = 31,2 MPa, K-350) yaitu sebesar 87554,4 Kg. Berdasarkan hasil tersebut membuktikan bahwa fc’ berbanding berbanding lurus terhadap n P  . Oleh karena itu, kolom beton bertulang baja ringan gedung tempat tinggal dengan satu tingkat dapat dikatakan mampu menopang beban aksial yang bekerja (Pu).
Tulangan  geser  dengan  metode  pelat  kopel  dapat  dipasang  sebanyak  10  pelat  kopel  dari  tinggi  kolom  3m dengan dimensi pelat 150  70  1,1 mm. Selain itu, kuat geser yang dihasilkan untuk satu buah pelat kopel desain sebesar 4158 Kg. Sehingga pelat kopel mampu memikul gaya geser pelat sebesar 5,1157 Kg.
Sambungan screw untuk menyambung pelat dengan tulangan memanjang kolom perlu dipasang 12 buah screw jenis SDS dengan diameter df 10 mm dala satu buah pelat kopel. Dari 12 buah screw tersebut dibuat jarak sedemikian rupa sehingga posisi screw dapat diletakkan secara presisi di kedua sisinya.
Dengan  melakukan  pengevaluasian  terhadap  kolom  maupun  tulangan  kolom  yang  merupakan  baja  ringan tersusun, didapat hasil bahwa kolom tersebut termasuk kolom langsing serta kolom tersebut juga mengalami kegagalan  material  berupa  keruntuhan  tekan.  Sedangkan  untuk  evaluasi  tulangannya  profil  tersusun  baja ringan tersebut memiliki kestabilan yang memenuhi persyaratan ( x  dan atau iy  1 2 , 1   )

## V. KESIMPULAN
Dengan  tegangan  leleh  dan  tegangan  ultimit  yang  dimiliki  oleh  profil  baja  ringan  terbilang  besar  jika dibandingkan dengan baja konvensional, maka tulangan profil baja ringan ini sangat mampu untuk menahan beban  aksial  yang  ditimbulkan  dari  beban-beban luar  struktur  bangunan  gedung  tempat  tinggal  satu lantai sehingga kolom beton bertulang dengan tulangan profil baja ringan layak sebagai pengganti tulangan baja konvensional.
Pelat kopel yang dipasang sebanyak 10 pelaat kopel disepanjang kolom 3 m serta pelat kopel yang berukuran 1,1 x 70 mm 2 dan dipasang sambungan sekrup 12 buah screw SDS  10 mm mampu menahan gaya geser ultimit yang ditimbulkan oleh beban luar struktur.
Evaluasi material yang dilakukan profil tersusun baja ringan ini aman untuk digunakan namun kelangsingan kolom berpengaruh dan perlu hati-hati dengan kegagalan material yang ditimbulkan karena keruntuhan tekan akan  terjadi jika mengalami kegagalan material.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Y. L. Suku and F. X. Ndale, “Analisis Tingkat Kekakuan Struktur Rangka - Dinding Geser Tanpa Dan Dengan Belt Truss Pada Bangunan Tinggi Beton Bertulang Akibat Beban Lateral,” TEKNOSIAR , 2019, doi: 10.37478/teknosiar.v13i1.229.
[2] Agus and Syafril, “Perbandingan Analisis Respon Struktur Gedung Antara Portal Beton Bertulang , Struktur Baja Dan Struktur Baja Menggunakan Bresing Terhadap Beban Gempa,” J. Tek. Sipil , 2016.
[3] M.  Mubarak, A. Abdullah,  M.  Riza,  and Y.  Hayati,  “Analisis  Perubahan  Kuantitas Material  Kolom Beton  Bertulang  Pada  Model  Struktur  Bangunan  Gedung  Sederhana,” Rekayasa  Sipil ,  2019,  doi: 10.21776/ub.rekayasasipil.2019.013.01.1.
[4] I. Puluhulawa and Alamsyah, “Perkuatan Pelat Lantai Beton Bertulang Menggunakan Baja Ringan Dan Sikadur Cf-31,” Semin. Nas. Ind. dan Teknol. , 2019.
[5] A.  F.  Firsty,  Wisnumurti,  and  R.  N.  Christin,  “Perencanaan Alternatif  Struktur  Baja  Gedung  Ptiik Universitas Brawijaya Malang Mengacu Pada Sni 1729 : 2015,” Univ. Brawijaya , 2015.
[6] E. W. Pradana and A. Triwiyono, “Pengaruh Penggantian Lantai Jembatan Rangka Baja (Redecking) dengan Panel Baja Ortotropik terhadap Perubahan Berat Lantai Jembatan,” J. Ilm. Tek. Sipil , 2017.
[7] K.  B.  Hastono,  “Efektifitas  Kolom  Dengan  Tulangan  Cold-Formed  Type  Hollow  Dalam  Memikul Beban Aksial,” AGREGAT , 2018, doi: 10.30651/ag.v2i2.1215.
[8] F. J. Liando, S. O. Dapas, and S. E. Wallah, “Perencanaan Struktur Beton Bertulang Gedung Kuliah 5 Lantai,” J. Sipil Statik , 2020.
[9] E. Wahyuni, “Studi Kelakuan Dinamis Struktur Jembatan Penyeberangan Orang (JPO) Akibat Beban Individual Manusia Bergerak,” J. Tek. Sipil , 2012, doi: 10.5614/jts.2012.19.3.1.
[10]  A. Gunawan, S. H. Dewi, and A. Adha, “Studi Pengaruh bukaan Corewall terhadap Kinerja Lateral Sistem Struktur yang Mengalami
Beban Gempa,”
J. SAINTIS , 2019, doi: 10.25299/saintis.2019.vol19(1).2803.
[11]  D. Ariestadi, Teknik Struktur Bangunan JILID 1 . 2008.
[12]  D. L. Schodek, STRUKTUR . 1991.
[13]  7971-2013 SNI, Struktur baja canai dingin . 2013.