Rekayasa struktural telah mengubah dunia saya dalam banyak hal, dari membangun gedung pencakar langit yang tinggi hingga membangun jembatan yang melintasi seluruh sungai.
Kolom balok sederhana adalah salah satu bagian terpenting dari banyak bangunan ini.
Bagian struktur ini mengalami beban aksial dan momen lentur yang disebabkan oleh gaya samping atau eksentrisitas beban longitudinal pada saat yang bersamaan.
Banyak keajaiban teknik saat ini tidak akan mungkin terjadi tanpa kolom balok.
Pada artikel ini, saya akan melihat ke kolom balok dan berbicara tentang apa itu, bagaimana cara kerjanya, dan mengapa itu penting.
Posting ini untuk siapa saja, apakah Anda seorang mahasiswa teknik baru atau insinyur berpengalaman yang ingin mempelajari sesuatu yang baru.
Jadi mari kita mulai dan cari tahu apa itu kolom balok dan apa fungsinya.
Perkenalan
Definisi formal:
Suatu komponen struktural secara bersamaan dikenai beban aksial dan momen lentur yang dihasilkan oleh gaya lateral atau eksentrisitas beban longitudinal.
Kolom balok merupakan bagian penting dari rekayasa yang digunakan untuk menopang bangunan, jembatan, dan struktur lainnya.
Pada artikel ini, kita akan melihat berbagai cara kolom balok digunakan dalam proyek teknik dan bangunan.
Apa itu balok kolom?
Kolom balok adalah bagian struktural yang dibuat untuk menahan beban pada sumbu panjangnya.
Itu bisa disebut anggota kompresi, yang berarti bahwa sebagian besar beban diletakkan di atasnya saat dikompresi.
Kolom balok dapat menahan beban balok, dinding, pelat, dan struktur lainnya.
Jenis Balok Kolom
Ada banyak jenis kolom balok yang digunakan dalam rekayasa.
Kolom balok baja gulung adalah jenis kolom yang umum digunakan dalam konstruksi baja.
Itu dibuat dengan menggulung pelat baja menjadi bentuk yang dapat menahan beban saat ditekan bersama.
- Kolom balok beton bertulang: Kolom balok jenis ini terbuat dari beton dan diperkuat dengan batang baja.
Ini digunakan untuk membangun dengan beton bertulang dan merupakan cara yang bagus untuk memindahkan barang-barang berat.
- Kolom balok kayu: Kolom balok jenis ini terbuat dari kayu dan sering digunakan dalam konstruksi perumahan.
- Kolom balok komposit: Kolom balok jenis ini dibuat dengan menggabungkan dua atau lebih material, seperti baja dan beton, untuk membuat struktur yang lebih kuat dan tahan lama.
Mengapa menerima lebih sedikit ketika kolom balok memberi Anda segalanya?
Masih sulit dimengerti? Biarkan saya mengubah sudut pandang sedikit:
Apakah Anda muak dengan balok lurus yang membosankan yang hanya dapat melakukan satu hal dalam satu waktu? Jangan melihat ke tempat lain selain kolom balok! Mengapa menggunakan balok satu dimensi yang sederhana jika Anda dapat menggunakan anggota yang melakukan segalanya?
Ya, kolom balok adalah perekayasaan struktural yang paling berprestasi karena dapat dengan mudah menangani beban aksial dan momen lentur.
Jadi mengapa hanya memilih satu jenis muatan jika Anda dapat memiliki semuanya? Dengan kolom balok serbaguna, Anda dapat merangkul keanehan beban longitudinal dan menambahkan gaya lateral ke dalam hidup Anda.
Oke, itu hanya lelucon yang dibuat agar terlihat seperti iklan TV.
Sekarang mari kita kembali ke penjelasannya.
Material yang Digunakan pada Balok-Kolom
Balok-kolom dapat dibuat antara lain dari batu, kayu, beton, atau baja.
Namun, dalam konstruksi modern, kolom baja berbentuk H sering digunakan karena kuat dan kaku.
Sisi flensa kolom berbentuk H lebih tebal daripada bagian badan tengah, yang membuatnya lebih mampu menahan gaya kompresi.
Bangunan modern juga sering ditopang oleh sistem balok dan kolom yang terbuat dari beton bertulang.
Definisi dan perbedaan
Pengertian Balok dan Kolom
Balok adalah bagian dari bangunan yang dibuat untuk menahan beban dengan menekuk.
Biasanya berbentuk datar dan diangkat di ujung atau sepanjang panjangnya.
Sebagian besar lantai, atap, dan jembatan ditopang oleh balok.
Di sisi lain, kolom adalah bagian vertikal dari bangunan yang dibuat untuk menahan sebagian besar beban tekan.
Biasanya digunakan untuk menahan bangunan atau struktur lain dan memindahkan beban ke pondasi.
Perbedaan antara Balok dan Kolom
Ada beberapa perbedaan utama antara balok dan kolom.
- Daya dukung beban: Balok sebagian besar dibuat untuk membawa beban yang ditekuk, sedangkan kolom sebagian besar dibuat untuk membawa beban yang dikompresi.
Oleh karena itu, balok cenderung lebih kuat saat ditekuk dan lebih lemah saat ditekan, sedangkan kolom cenderung lebih kuat saat ditekan dan lebih lemah saat ditekuk.
- Orientasi: Balok biasanya di samping, dan kolom biasanya di atas.
- Kondisi tumpuan: Balok biasanya ditopang pada ujungnya atau sepanjang panjangnya, sedangkan kolom biasanya ditopang pada alas dan puncaknya.
- Bentuk penampang: Balok biasanya persegi, bundar, atau berbentuk I, sedangkan kolom biasanya persegi, bundar, atau persegi panjang.
Konsep dan Perbedaan Utama
Kolom balok adalah bagian dari bangunan yang dibuat untuk menangani beban aksial dan lentur.
Ini digunakan ketika beban berat perlu dipindahkan dari struktur ke pondasi.
Kolom balok bergerak dari substruktur ke superstruktur.
Ini adalah bagian penting dari memindahkan beban dari atas bangunan ke pondasi.
Perbedaan Balok Kolom, Balok, dan Kolom
Berikut adalah perbedaan paling penting antara kolom balok, balok, dan kolom:
- Daya dukung beban: Kolom balok dibuat untuk memikul beban aksial dan lentur, sedangkan balok sebagian besar dibuat untuk memikul beban lentur dan kolom sebagian besar dibuat untuk membawa beban aksial.
Kolom adalah bagian tekan vertikal, sedangkan balok adalah bagian tekan horizontal.
Kolom balok menghubungkan fondasi ke lapisan atas, yang bisa horizontal atau vertikal.
Dalam hal bentuk penampang, balok biasanya berbentuk bujur sangkar, bundar, atau berbentuk I, sedangkan kolom biasanya berbentuk bujur sangkar, bundar, atau persegi panjang.
Penampang kolom balok dapat berupa bentuk apa saja, tetapi biasanya berupa campuran bentuk persegi dan bulat.
- Kegunaan: Balok banyak digunakan untuk menopang lantai, atap, dan jembatan, sedangkan kolom banyak digunakan untuk menopang beban bangunan atau struktur lainnya.
Kolom balok digunakan pada bangunan yang perlu mentransfer beban aksial dan lentur ke pondasi.
Sambungan balok-kolom
Sambungan balok-kolom menyatukan balok dan kolom dalam suatu struktur.
Pada artikel ini, kita akan melihat berbagai jenis sambungan balok-kolom dan bagaimana mereka membantu menjaga keamanan dan stabilitas bangunan.
Jenis Sambungan Balok-Kolom
Berdasarkan seberapa kaku sambungannya, ada dua jenis utama sambungan balok-kolom: sambungan fleksibel dan sambungan kaku.
- Sambungan Fleksibel: Dalam sambungan fleksibel, yang juga disebut sambungan sederhana atau sambungan tersemat, tidak ada transfer momen antar bagian yang disambungkan.
Ini menggerakkan gaya aksial atau geser, tetapi bukan momen.
Sambungan fleksibel sering digunakan dalam struktur di mana sambungan antara balok dan kolom harus menghadapi belokan atau belokan kecil.
- Sambungan Kaku: Sambungan kaku, juga disebut sambungan penahan momen atau sambungan tetap, mentransfer baik geser maupun momen di antara bagian-bagian yang terhubung.
Sambungan kaku digunakan ketika sambungan antara balok dan kolom harus menangani puntiran atau gaya puntir yang besar.
Koneksi Khusus
Untuk sambungan bengkok, balok eksentrik ke kolom, dan sambungan ke badan kolom, sambungan sederhana dapat digunakan.
Koneksi ini dianggap istimewa.
Dengan membuat bagian balok lebih kecil, sambungan sederhana dapat lebih tahan untuk diikat menjadi satu.
Hal ini dapat dilakukan dengan membuat lubang pada badan balok atau dengan memotong sebagian sayap balok (penampang badan yang diperkecil).
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Desain Sambungan Balok-Kolom
Jenis sambungan balok-kolom yang digunakan bergantung pada beberapa hal, seperti jumlah berat yang dapat ditahan struktur, persyaratan desain struktur, dan sifat material.
Beberapa hal yang mempengaruhi bagaimana hubungan balok-kolom dibuat adalah:
- Kapasitas Beban: Sambungan balok-kolom harus memiliki kapasitas beban yang cukup untuk menahan gaya dan momen yang mungkin bekerja padanya.
- Persyaratan Desain Struktural: Desain sambungan balok-kolom harus memenuhi kode bangunan dan spesifikasi proyek untuk desain struktural.
- Properti Material: Desain harus memperhitungkan kekuatan dan kekakuan material yang digunakan dalam sambungan balok-kolom.
Momen dan desain maksimum
Dalam desain struktural, kemampuan struktur untuk menahan momen lentur adalah bagian penting untuk memastikannya tetap stabil.
Momen Maksimum
Persamaan dan rumus momen lentur digunakan untuk mengetahui berapa banyak balok yang dapat ditekuk.
Momen maksimum adalah momen tertinggi yang dapat dimiliki struktur di bawah kasus beban tertentu.
Penting untuk diingat bahwa kasus terpenting untuk desain mungkin tidak selalu menjadi momen maksimal.
Karena bagaimana gaya lentur dan aksial atau torsi berinteraksi, kasus beban yang berbeda dengan nilai momen yang lebih rendah mungkin akan dilaporkan sebagai kasus yang paling penting untuk desain.
Momen Desain
Momen desain dan momen maksimal bukanlah hal yang sama.
Momen desain diketahui dengan melihat persyaratan kode dan faktor keamanan, sedangkan momen maksimum diketahui dengan melihat hasil analisis.
Momen desain memperhitungkan hal-hal seperti sifat material, faktor keamanan, dan kombinasi beban berdasarkan apa yang dikatakan kode.
Momen desain sangat penting untuk memastikan struktur dapat menangani beban yang diletakkan di atasnya dan masih memiliki ruang yang cukup untuk keselamatan.
Pertimbangkan hal-hal berikut untuk mengetahui momen desain:
- Properti Material: Saat menentukan momen desain, kekuatan luluh dan modulus elastisitas balok diperhitungkan.
- Kombinasi Beban: Momen desain diketahui dengan menggunakan daftar kode bangunan dari berbagai kombinasi beban.
- Faktor Keamanan: Momen desain mencakup faktor keamanan untuk memastikan struktur dapat menangani beban di atas dan di luar beban maksimum yang diharapkan.
Merancang Balok Kolom
Balok-kolom adalah bagian struktural yang dikompresi sepanjang panjangnya dan dibengkokkan pada lebarnya.
Di bangunan, mereka digunakan untuk memindahkan beban dari balok di atas ke pondasi.
Untuk mendesain balok-kolom, Anda harus mengetahui berapa berat yang ada di atasnya dan seberapa besar.
Anda dapat melakukan ini dengan perangkat lunak seperti Autodesk Inventor's Beam/Column Calculator atau dengan tangan menggunakan rumus dari buku pelajaran teknik sipil atau situs web seperti CivilJungle.com atau Civiconcepts.com.
Menghitung beban pada balok-kolom
Langkah pertama dalam membuat struktur balok-kolom adalah menghitung berapa beban yang diberikan pada balok dan kolom.
Sebagian besar waktu, beban diletakkan pada kolom di ujungnya, yang menyebabkan tegangan tekan aksial.
Kadang-kadang, gaya aksial, gaya transversal, dan momen lentur semuanya dapat bekerja pada kolom (misalnya balok-kolom).
Dengan membagi distribusi beban aktual dengan panjang balok, Anda dapat menemukan beban yang terdistribusi merata dalam kilonewton per meter.
Menghitung ukuran balok dan kolom
Setelah Anda mengetahui berapa berat balok-kolom, Anda perlu menghitung berapa besar balok dan kolom yang perlu didasarkan pada berapa berat masing-masing.
Misalnya, volume beton untuk balok berukuran 230 mm x 450 mm, tidak termasuk tebal pelat, adalah 0,23 x 0,60 x 1 = 0,138 m3, dan beratnya 0,138 x 2400 = 333 kg.
Dengan cara yang sama, berat total sebuah kolom yang panjangnya biasanya tiga kali lebar penampang terkecilnya dapat diketahui dengan menjumlahkan bobot semua bagiannya.
Sambungan Balok-Kolom
Sambungan balok-kolom adalah tempat balok dan kolom bersatu dalam sebuah bangunan.
Itu terdiri dari sambungan dan bagian balok, kolom, dan pelat yang berada di sebelah sambungan.
Tergantung pada seberapa kaku sambungannya, ada berbagai jenis sambungan balok-kolom.
Sambungan fleksibel, yang juga disebut sambungan sederhana atau tersemat, mentransfer gaya geser atau aksial tetapi bukan momen.
Sambungan kaku, yang juga disebut sambungan penahan momen atau sambungan tetap, menggerakkan baik geser maupun momen di antara bagian-bagian yang disambungkan.
Untuk sambungan bengkok, balok eksentrik ke kolom, dan sambungan ke badan kolom, sambungan sederhana dapat digunakan.
Momen Tekuk Maksimum
Ketika gaya luar diterapkan pada balok-kolom, menyebabkannya membengkok dan akhirnya patah, saat itulah momen lentur berada pada titik tertinggi.
Ketika tumpuan disematkan digunakan untuk menahan balok kontinu, momen hogging terjadi pada tumpuan tengah dan momen kendur terjadi pada bentang.
Sangat dekat dengan penopang perantara adalah titik-titik kontrafleksi.
Dimungkinkan titik momen maksimum berada di tempat momen primer yang lebih besar diterapkan.
Momen Desain dan Momen Maksimum
Momen desain diketahui dengan melihat persyaratan kode dan faktor keamanan, sedangkan momen maksimum diketahui dengan melihat hasil analisis.
Saat merancang momen, banyak hal yang diperhitungkan, seperti sifat material, faktor keamanan, dan kombinasi beban.
Momen maksimum hanya memperhitungkan beban yang diletakkan pada struktur, bukan persyaratan keamanan atau kode.
Rasio Kelangsingan
Dalam teknik sipil, rasio kelangsingan adalah rasio antara panjang kolom dan dimensi sisi terkecilnya.
Untuk mengetahuinya, bagilah panjang efektif kolom dengan jari-jari girasinya.
Rasio kelangsingan digunakan untuk mengetahui berapa banyak berat yang dapat ditahan sebuah kolom sebelum ditekuk.
Jika rasio kelangsingan kurang dari atau sama dengan 12, kolom dianggap pendek.
Jika lebih dari 12, kolom dianggap panjang atau kurus.
Kolom pendek dikontrol oleh panjang dan lebarnya, sedangkan kolom panjang dan tipis dikontrol oleh rasio panjang dan lebarnya.
Sambungan Balok/Kolom
Tip: Nyalakan tombol keterangan jika Anda membutuhkannya. Pilih "terjemahan otomatis" di tombol pengaturan, jika Anda tidak terbiasa dengan bahasa lisan. Anda mungkin perlu mengeklik bahasa video terlebih dahulu sebelum bahasa favorit Anda tersedia untuk diterjemahkan.
Kegunaan kolom balok
Jembatan:
Kolom balok sering digunakan untuk membangun jembatan karena dapat menangani momen lentur yang disebabkan oleh berat kendaraan serta gaya samping yang disebabkan oleh angin dan gempa bumi.
Mereka juga dapat dibuat agar sesuai dengan bentang dan beban yang berbeda, yang menjadikannya pilihan yang baik untuk jembatan bentang pendek dan bentang panjang.
Bangunan besar dan tinggi:
Kolom balok sering digunakan pada bangunan tinggi karena dapat menahan beban berat dan menahan gaya angin dan gempa.
Mereka juga bagus untuk bangunan tinggi karena dapat dibuat dengan panjang dan diameter yang berbeda.
Ini membantu menyebarkan beban lebih merata dan membuat bangunan lebih stabil secara keseluruhan.
Struktur industri:
Karena dapat menampung alat berat dan mesin, kolom balok sering digunakan pada bangunan industri seperti pabrik dan gudang.
Pada bangunan jenis ini, kolom balok sering digunakan untuk menopang rangka atap dan memindahkan beban dari atap ke pondasi.
Struktur tempat tinggal:
Kolom balok juga digunakan pada bangunan tempat tinggal, terutama untuk dinding dan pondasi basement.
Mereka juga dapat digunakan sebagai kolom pendukung dalam denah lantai terbuka untuk membantu menjaga lantai atas tetap stabil.
Proyek infrastruktur:
Kolom balok sering digunakan dalam proyek infrastruktur seperti terowongan, bendungan, dan dinding penahan.
Di terowongan, kolom balok menahan atap dan dinding.
Di bendungan, mereka membantu menyebarkan berat air secara merata ke seluruh struktur.
Kolom balok dapat digunakan pada dinding penahan untuk menghentikan gaya samping yang disebabkan oleh tekanan tanah dan air.
Kesimpulan
Saat kita menyelesaikan pandangan kita tentang kolom balok, jelaslah bahwa bagian-bagian bangunan ini sangat penting dalam dunia teknik.
Dari fondasi bangunan kami hingga jalan yang menghubungkan kota-kota kami, kolom balok memberi banyak struktur yang kami gunakan setiap hari dukungan dan stabilitas yang mereka butuhkan.
Tetapi kolom balok juga menarik karena memberi kita pandangan unik tentang bagaimana bentuk dan fungsi bekerja sama.
Bagaimana kolom balok dibuat dan diletakkan pada tempatnya dapat berdampak besar pada tampilan dan nuansa bangunan secara keseluruhan.
Karena itu, kita dapat menganggap kolom balok tidak hanya sebagai alat yang berguna, tetapi juga sebagai bagian penting dari teknik sebagai seni dan sains.
Jadi lain kali Anda berjalan melewati gedung pencakar langit atau menyeberangi jembatan, luangkan waktu sejenak untuk menghargai kolom balok sederhana yang membantu mewujudkan semuanya.
Tautan dan referensi
Pengantar Desain Kolom Baja atau Elemen Tekan
Detail Bangunan dengan Baja
Penggunaan Struktur Beton
Bagikan pada…
