Makalah Baja III Pelat Komposit (1)

Struktur Baja Komposit Komposit

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penggun enggunaan aan baja baja sebaga sebagaii bahan bahan strukt struktur ur telah telah dikena dikenall sejak akhir abad ke-19 untuk menggantikan besi tempa. Sejarah perk erkemba embang ngan an

baja baja

ter terus

meng engalam alamii

penin ening gkatan atan

bai baik

mengenai ilmu bahan maupun perilakunya. Baja struktur adalah jenis baja berdasarkan berdasarkan pertimbangan ekonomis, ekonomis, kekuatan kekuatan tarik, dan sifatnya, mampu untuk memikul memikul beban. Baja Baja memp mempuny unyai ai kuat kuat tarik tarik tinggi tinggi.. Sifat Sifat meka mekanik nik pada pada baja dapat diketahui dengan uji tarik. Uji ini dilakukan dengan cara pembebanan tarik sampel baja dan pada saat bersamaan dilakukan pengukuran beban dan perpanjangan sehingga akan diperoleh tegangan dan regangan yang terjadi. eleb elebih ihan an kapasitas

yang ang

nominal

dim dimilik ilikii

penampang

str struktur ktur

kompo omposi sitt

komposit

lebih

adal adalah ah besar

diband dibanding ingka kan n strukt struktur ur beton beton bertul bertulang ang atau atau strukt struktur ur baja baja itu send sendir iri. i.

Stru Strukt ktur ur

kompo omposi sitt

yang yang

digu diguna nak kan

pada pada

stru strukt ktur ur

jembatan atau struktur gedung menggunakan menggunakan balok baja dan pelat pelat kompos omposit it yang yang dihubu dihubungk ngkan an dengan dengan

Shear Shear Connector Connector

sepe sepert rtii gamb gambar ar 1.1, 1.1, di mana mana fung fungsi si dari dari Shea Shearr Conn Connec ecto torr ini mentrans mentransfer fer geser horisonta horisontall yang terjadi antara pelat baja dan balok baja.

1

Struktur Baja Komposit

!ambar 1.1 "lustrasi Shear Connector Struktur yang dirancang secara elastis adalah struktur yang direncanakan untuk

bangunan dengan

fungsi

tetap,

sehingga tidak ada perubahan beban yang bekerja pada struktur ini . #eori yang memanfaatkan sifat kekuatan dan daktilitas baja, tegangan baja dihitung secara penuh, struktur ini dipakai jika bangunan direncanakan untuk fungsi yang berubah-ubah.

. 1.2 Rumusan Masalah $alam makalah ini rumusan masalah yang diangkat adalah % 1. &pa yang dimaksud dengan pelat komposit 'steel deck ( serta

kelebihan

dan

kekurangannya

sebagai

elemen

struktur ). Bagaimana perhitungan dan desain perencanaan pelat komposit berdasarkan standar dan peraturan yang berlaku baik nasional maupun internasional. 1.3 Tujuan #ujuan dari penulisan makalah ini adalah% 1. *engetahui de+nisi, tipe, karakteristik, kelebihan dan kekurangan struktur pelat baja komposit serta aplikasinya pada suatu bangunan.

)


). *emahami contoh kasus yang ada dan menganalisa ulang perencanaan pelat baja komposit sesuai standar yang berlaku.

1. Batasan Masalah Batasan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut% 1. Pembahasan detail dan perhitungan hanya dilakukan pada komponen struktur pelat baja komposit. ). Standar yang digunakan adalah gabungan antara Standar asional "ndonesia 'S"( 1)9  )/10 dan &merican ational Standart "nstitute '&S"(.




B&B "" S#U$" PUS#&&

).1

P2!23#"&

Penggunaan balok baja untuk menompang suatu pelat beton telah di temukan sejak lama. amun pada saat itu pelat beton dan balok baja tidak dihubungkan dengan suatu penghubung geser sehingga yang dihasilkan adalah suatu penampang non komposit. Pada penampang non komposit, pelat beton akan mengalami lendutan yang cukup besar yang disebabkan oleh besarnya beban yang harus dipikul oleh pelat beton tersebut. Seiring berkembangnya metode pengelasan yang baik serta ditemukannya alat-alat penghubung geser yang menahan gaya geser hori4ontal, maka lekatan antara pelat beton dan balok baja dapat ditingkatkan. Pada akhirnya kedua material ini 'baja dan beton( akan menjadi satu kesatuan komponen struktur yang disebut dengan komponen struktur komposit. omponen struktur komposit ini dapat menahan beban sekitar 5 hingga 0/5 lebih besar daripada beban yang dapat dipikul oleh balok baja saja tanpa adanya perilaku komposit. Pada a6al tahun 19/ konstruksi jembatan juga sudah mulai menggunakan penampang komposit, namun baru pada tahun 1977 dikeluarkan peraturan oleh &&S8# ' American Association of State Highway and Transportation Ocials( tentang spesi+kasi jembatan jalan raya dengan struktur komposit. Pada sekitar tahun

190/

penggunaan

lantai

jembatan

komposit

mulai

berkembang dengan pesat 'terutama di &merika(. Pada jembatan ini gaya geser longitudinal ditransfer dari balok baja kepada pelat beton bertulang dengan menggunakan penghubung geser. 8al ini

mengakibatkan pelat

beton

tersebut akan turut

7

serta


membantu memikul momen lentur yang timbul. Penampang komposit ini dapat di lihat dalam gambar ).1

b !ambar ).1. 'a( :antai jembatan komposit dengan penghubung geser, 'b( :antai komposit gedung dengan penghubung geser. Pelat lantai komposit adalah sistem pelat lantai yang terdiri dari lembaran

tipis

baja

berpro+l

atau

bergelombang

yang

dikombinasikan dengan campuran beton. Perkembangan struktur komposit juga dimulai dengan dignakannya dek baja gelombang, yang selain berfungsi sebagai bekisting saat pelat beton dicetak, juga

berfungsi sebagai tulangan positif bagi pelat

beton.

Penggunaan dek baja yang dipasang arah tegak lurus dengan balok untuk menaham gaya lateral dan dan bekerja sebagai pelat satu arah 'one6ay slab(. Seiring dengan perkembangan teknologi, mulai ditemukan pula pelat baja gelombang yang digunakan dalam pembuatan struktur pelat komposit dan terbuat dari bahan yang mempunyai tegangan tarik tinggi serta dilapisi bahan anti karat. Pelat baja gelombang ini mempunyai dua macam fungsi yaitu sebagai bekisting tetap dan sebagai penulangan positif satu arah pada lantai beton bangunan gedung bertingkat. &rah gelombang ' ri( dari plat baja ini dapat diletakkan dalam arah tegak lurus atau sejajar terhadap balok. amun pada sistem pelat lantai komposit, umumnya arah rib diletakkan tegak lurus terhadap balok lantai dan sejajar dengan

0


arah balok induk. !ambar ).). memperlihatkan system plat lantai yang menggunakan pelat baja gelombang.

!ambar ).). Pelat lantai komposit dengan pelat baja gelombang $engan menggunakan konstruksi komposit dalam desain suatu komponen ternyata dapat diperoleh beberapa keuntungan sebagai berikut% a. $apat mereduksi berat pro+l baja yang dipakai b. #inggi pro+l baja yang dipakai dapat dikurangi c. *eningkatkan kekakuan lantai d. $apat menambah panjang bentang layan 3eduksi

berat

sekitar

)/-/5

dapat

diperoleh

dengan

memanfaatkan perilaku sistem komposit penuh. $engan adanya reduksi berat ini maka secara langsung juga dapat mengurangi tinggi pro+l baja yang dipakai. Berkurang tinggi pro+l baja yang dipakai akan mengakibatkan berkurangnya tinggi bangunan secara

keseluruhan,

dan

memba6a

dampak

pula

berupa

penghematan material bangunan, terutama untuk dinding luar dan tangga.

;


ekakuan dari pelat lantai komposit pada dasarnya lebih besar daripada kekakuan pelat beton dan balok baja yang beraksi non komposit. Secara normal pelat beton berperilaku sebagai pelat satu arah yang membentang di antara balok-balok penopang. $alam desain komposit, momen inersia balok akan bertambah sehingga kekakuan pelat lantai akan meningkat. *eningkatnya kekakuan ini akan memberikan beberapa keuntungan dalam pelaksanaan konstruksi, antara lain bah6a lendutan akibat beban hidup akan berkurang dan penggunaan perancah selama proses konstruksi struktur komposit akan mampu mengurangi lendutan akibat beban mati. $isamping itu dengan menggunakan asumsi desain komposit, maka kapasitas penampang dalam menahan beban akan jauh lebih besar daripada kapasitas pelat beton atau pro+l baja yang berkerja sendiri-sendiri. amun dalam daerah momen negatif, kekakuan dari sistem komposit harus dihitung kembali karena dalam daerah ini beton 'yang mengalami tarik( harus diabaikan. $alam daerah momen negatif biasanya harus disediakan tulangan tekan pada pelat beton.

).)

struktur lantai komposit yaitu % •

Sebagai platform kerja konstruksi

•

Sebagai perancah untuk pelat beton

•

Sebagai perkuatan pada dasar pelat.




!am"ar 2. 1 Pelat komposit

!am"ar 2. 2 Pelat komposit menggunakan penghubung geser 2.3 Penge#ekan $elat k%m$%s&t &dapun langkah-langkah untuk proses pengecekkan terhadap kelayakan suatu pelat yaitu sebagai berikut. 2.3.1 Perh&tungan $em"e"anan Perhitungan

pembebanan

yang

dilakukan

sama

dengan

perhitungan pembebanan dengan struktur biasa 'termasuk pada struktur

balok

menggunakan

komposit

yang

kombinasi-kombinasi

sebelumnya(, pembebanan

ditetapkan sesuai dengan S" /-1)9-)//).

=

dengan yang


2.3.2 Perh&tungan m%men ult&mate 'an ga(a)ga(a 'alam Perhitungan momen dan gaya-gaya dalam yang terjadi pada

pelat

dilakukan

dengan

memperhatikan

lantai-lantai

tersebut bekerja sebagai pelat satu arah 'one 6ay slab( bukan pelat lantai ) arah. Pelat 1 arah biasanya ditandai dengan perbandingan sisi panjang lantai dengan sisi pendek lantai lebih dari ). 2.3.3 Penge#ekkan s(arat)s(arat 'ek "aja gel%m"ang Sesuai dengan S" /-1)9-)//) pasal 1).7.0.1, struktur lantai komposit haruslah memenuhi syarat-syarat berikut. a.

tinggi maksimum dek baja, hr > 0 mm

b.

lebar rata-rata minimum dari gelombang dek, 6r ? 0/ mm, lebar ini tidak boleh lebih besar dari lebar bersih minimum pada tepi atas dek baja

c.

tebal pelat minimum diukur dari tepi atas dek baja @ 0/ mm

d.

diameter maksimum stud yang dipakai @ )/ mm, dan dilas langsung pada Aens balok baja

e.

tinggi minimum stud diukur dari sisi dek baja paling atas @ 7/ mm Untuk lebih jelasnya, persyaratan tersebut dapat dilihat

pada gambar-gambar yang bersumber dari S" /-1)9-)//) berikut ini.

9


1/


!am"ar 2. 3 Persyaratan untuk dek baja bergelombang

.

2.3. Mengh&tung m%men n%m&nal Perhitungan momen nominal dia6ali dengan penentuan luas efektif pelat yang akan berfungsi sebagai 6ilayah tekan pada struktur yang menahan momen. :ebar efektif pada suatu pelat beton adalah lebar Aange 'bf ( dari pro+l baja yang diberikan shear connector dan tambahan )b dari bagian pelat betonnya. bef @ bf C )b $alam simpli+kasi perencanaan yang tercantum dalam S" /-1)9-)//), lebar efektif pelat lantai yang membentang pada masing-masing sisi dari sumbu balok 'be( tidak boleh melebihi % L

be

≤

be

≤

be

≤ jarak ke tepi balok

8

b0 2

11


eterangan % -

: % Bentang balok b/ % Darak antar balok bef

-

bf % :ebar Aange

-

be % :ebar efektif

= 2 ⋅ be

Untuk balok tengah % bef

Untuk balok tepi

=

be

%

Untuk selanjutnya, asumsikan letak garis nertal pada beton 'a(, dengan d sebagai tinggi efektif pelat beton diukur dari atas permukaan pelat hingga garis tengah penampang gelombang. $engan prosedur yang sama, dilakukan penentuan letak dari daris

netral secara tepat

dan

kemudian

dihitung momen

nominalnya dengan cara yang sama dengan pada balok. 2.3.* Penge#ekkan ketahanan m%men Berdasarkan S" /-1)9-)//), pasal 1).7.0.1, kuat lentur rencana Eb*n, dari suatu konstruksi yang terdiri dari pelat belon yang diletakkan di atas dek baja bergelombang yang ditumpu pada balok baja dihitung dengan menggunaan prinsip-prinsip pada butir 1).7.). Untuk kondisi struktur bekerja plastis dengan penampang Feb kompak, Eb @ /,9. sedangkan untuk kondisi struktur bekerja elastis dengan penampang Feb tidak kompak, , Eb @ /,=0. 2.3.+ Perh&tungan ke"utuhan $enghu"ung geser Perhitungan kebutuhan penghubung geser pada struktur pelat sama dengan perhitungan penghubung geser pada bab ) sebelumnya.

Sesuai

dengan S"

S"

/-1)9-)//),

pasal

1).7.0.), jarak antara penghubung-penghubung geser jenis paku sepanjang balok penumpu tidak boleh lebih dari 9// mm. Dika gelombang pada deck baja dipasang tegak lurus terhadap balok penopangnya maka kuat nominal panghubung geser jenis paku harus direduksi dengan suatu faktor, rs yang

1)


besarnya angka reduksi tersebut ditetapkan dengan rumus sebagai berikut. r s

=

 wr   H s     − 1,0 ≤ 1,0  h    h N r  r   r  

0.85

eterangan % rs

% faktor reduksi

r

% jumlah penghubung geser jenis paku pada setiap gelombang pelat

berpro+l di perpotongan dengan

balok 8s

% tinggi penghubung geser jenis paku > 'hr C 0 mm(

hr

% tinggi nominal gelombang pelat baja berpro+l

6r

% lebar efektif gelombang pelat baja berpro+l

Untuk

menahan pengaruh ungkitan,

dek

baja harus

diangker pada unsur-unsur penumpu dengan jarak angker tidak lebih dari 70/ mm. Denis angker yang boleh digunakan dapat berupa penghubung geser jenis paku, kombinasi penghubung geser jenis paku dengan las titik, tau jenis lainnya yang ditentukan oleh perencana. 2.3., Penge#ekkan terha'a$ len'utan Pada proses konstruksi, lendutan diakibatkan oleh berat sendiri beton basah, deck baja, dan beban konstruksi yang telah dikalikan dengan faktor pembebanan masing-masing sebesar 1,;G 1,)G dan 1,7. Besarnya lendutan yang diperhitungan adalah :H1=/ atau I inchi 'tergantung mana yang lebih menentukan(. Setelah beton mengeras, aksi komposit terjadi, lendutan yang diperhitungkan adalah sebesar :H;/. beban terfaktor sebesar 1,) untuk beban mati 'dead load( dan 1,; untuk beban hidup 'superimposed liJe load( telah diperhitungkan. $an karena pelat diperlakukan sederhana,

sebagai tidak

pelat

satu

arah

dengan

terdapat momen negatif

sehingga tidak diperlukan tulangan negatif.

1

tumpuan

pada tumpuan,


2. -TANDAR PERENANAAN $alam perencanaan struktur baja dikenal dua macam +loso+ desain yang sering digunakan, yaitu desain tegangan kerja 'oleh &"SK diacu sebagai Allowale Stress !esign, &S$( dan desain keadaan batas 'oleh &"SK diacu sebagai :3<$(. :3<$ merupakan suatu

perbaikan

terhadap

perencanaan

sebelumnya,

yang

memperhitungkan secara jelas keadaan batas, aneka ragam faktor beban dan faktor resistensi, atau dengan kata lain :3<$ menggunankan konsep memfaktorkan, baik beban maupun resistensi. $esain &S$ telah lama dikenal dan digunakan sebagai +loso+ utama dalam perencanaan struktur baja selama C 1// tahun. $alam desain tegangan kerja, fokus perencanaan terletak pada kondisi-kondisi beban layanan 'tegangan-tegangan unit yang mengasumsikan struktur elestis( yang memenuhi persyaratan keamanan 'kekauatan yang cukup( bagi struktur tersebut. $alam perkembangan selanjutnya, pada tahun 19=; di &merika Serikat diperkenalkanlah suatu +losos+ desain yang baru, yaitu desain keadaan batas yang disebut :3<$. *etode ini diperkenalkan oleh Amrican "nstitute of Steel Construction '&"SK(, dengan diterbitkannya dua buku L#oad and $esistance %actor !esign Spesi&cation for Structural Steel BuildingsM 'yang dikenal sebagai :3<$ spesi+cation( dan #oad and $esistance %actor !esign of Steel Construction ':3<$ manual( yang menjadi acuan utama perencanaan struktur baja dengan :3<$. :3<$ adalah suatu metode perencanaan struktur baja yang

mendasarkan

perencaannya

dengan

membandingkan φ

kekuatan struktur yang telah diberi suatu faktor resistensi ' ( terhadap kombinasi beban terfaktor yang direncanakan bekerja iQi Σγ

pada struktur tersebut '

(.

menjaga kemungkinan kurangnya kekuatan struktur, sedangkan faktor beban digunakan untuk mengantisipasi kemungkinan adanya kelebihan beban.

2.* PERENANAAN PELAT BET/N 0/MP/-IT DE0 BAA BER!EL/MBAN!. $ek baja bergelombang adalah pelat metal baja berpro+l khusus yang

jika

dikombinasikan

dengan

campuran

beton

akan

membentuk suatu sistem pelat lantai komposit yang sempurna.

!ambar ). 7 'ek "aja "ergel%m"ang .

!ambar ). 0 Pemasangan dek baja bergelombang. &ksi komposit antara dek baja bergelombang dan pelat beton dapat terbentuk melalui %

10


- :ekatan kimia6i antara kedua material -
!ambar ). ; !ambar ekangan Pasif Pro+l $ek Baja Bergelombang "nterface interlock dari emossment '#onjolan( pada permukaan dek.

2.*

-$es&kas& Dek Baja

$ek baja bergelombang yang digunakan dalam perencanaan ini memiliki spesi+kasi sebagai berikut %

Sumber % P#. 8&NU "$2S"&

1;


2.+

Langkah langkah Perh&tungan Tulangan Dek Baja

:angkah-langkah perhitungan penulangan pelat beton komposit dek baja bergelombang % 1. *enentukan tipe dan tebal dek baja bergelombang baja ). *enentukan tipe pelat 'Bentang tunggal, bentang ganda atau bentang menerus( dan panjang bentang '*enentukan jumlah perancah( . *enentukan beban hidup yang bekerja 'Beban mati berupa berat sendiri dek baja bergelombang dan pelat beton sudah diperhitungkan oleh produsen dek baja bergelombang( 7. *enentukan tebal plat dan tulangan negatif berdasarkan #abel Perencanaan Praktis yang disediakan oleh produsen dek baja bergelombang.

).

!ambar Pemasangan #ulangan pada Pelat Beton omposit $ek Baja Bergelombang

1

Makalah Baja III Pelat Komposit (1)

Recommend Documents