1

PLATE GIRDER

( BALOK PELAT DINDING PENUH )

1. PENDAHULUAN

Pelat girder adalah suatu balok besar yang dibuat dari susunan

elemen2 pelat yang disatukan dengan alat penyambung.

Contoh:

Bentuk box seperti contoh gambar (f) mempunyai kekakuan puntir

yang besar, maka ini sangat cocok digunakan untuk jembatan di tikungan.

Alat penyambung untuk plate girder sekarang banyak digunakan sambungan

las, namun untuk penyambungan di lapangan sering dilakukan dengan

sambungan baut.

Pada jembatan jalan raya, pada bentang kurang dari ± 24 m jembatan

balok biasa dapat digunakan. Namun untuk bentang > 24 m penggunaan plate

girder akan lebih ekonomis.

Untuk jembatan Kereta Api / beban berat, bentang plate girder yang

dicapai akan lebih kecil.

Umumnya plate girder digunakan untuk jembatan KA pada bentang 15

sampai dengan 40 m, sedangkan untuk jembatan jalan raya pada bentang 24

2

sampai dengan 46 m, namun untuk jembatan yang menerus, bentang yang

dapat dicapai lebih besar yaitu ± 61 m.

Pada bangunan gedung baja, plate girder dipakai untuk balok yang

mendapat beban yang berat, bentang-bentang besar ataupun pada balok

pendukung crane dan sebagainya.

Plate Girder sebenarnya adalah “balok tinggi”, yang mempunyai

ukuran hc / tw > λr atau badan balok ramping.

2. UKURAN PLATE GIRDER

Tinggi Plate Girder bervariasi yaitu antara L atau rata-rata

adalah L bentang.

Keadaan yang membatasi tinggi plate girder adalah masalah

pengangkutan, seperti persyaratan tinggi bebas dan sebagainya.

Ukuran Pelat Badan (Web-Size)

Setelah tinggi balok diperkirakan maka ukuran plate girder akan

ditentukan oleh besarnya gaya geser maximum dan momen maximum.

Pelat badan menahan hampir semua tegangan geser dari balok, tegangan

geser ini di distribusi merata pada pelat badan.

Akibat lenturan balok akan melengkung. Lengkungan pada sayap balok

menimbulkan komponen gaya vertikal pada badan balok. Pelat badan

harus cukup kuat menahan vertikal buckling komponen gaya vertikal

tersebut.

3

- Pelat badan yang tidak diperkaku:

- Pelat badan dengan pengaku vertikal:

jika 1,0 3,0

jika 0,74 1,0

jika 0,74.

Bila > 3,0 dianggap tidak diperkaku.

- Umumnya

Untuk jembatan tw min= 3/8 inc ( 9 mm)

Untuk bangunan tw min= 1/4 - 5/16 inc (6 – 8 mm)

Ukuran Pelat Sayap

Kuat lentur dari balok akan sama dengan kuat lentur sayap ditambah

dengan kuat lentur badan balok. Namun hampir semua kuat lentur dari

balok diberikan oleh sayapnya.

Maka sebagai perkiraan luas sayap adalah:

Af.Fy.h Mu

Atau : Af

Kuat Lentur Rencana Balok = Mn

= 0,9

4

Mn = Kuat lentur nominal

Kuat Lentur Nominal Mn Plate Girder (Balok Pelat Berdinding

Penuh)

a) Balok pelat berdinding penuh adalah balok yang mempunyai ukuran;

h/tw > λr dimana r = fy (MPa)

Momen nominal balok:

Mn = Kg. S .fcr

Dimana: Kg = Koefisien balok berdinding penuh

= 1 -

ar =

h = tinggi bersih balok.

S = modulus penampang =

fcr = tegangan kritis (Mpa)

b) Faktor pengali momen Cb =

Pasal 8: 3-1

Tegangan Kritis fcr

Tegangan kritis fcr ditentukan oleh:

- Kelangsingan berdasar panjang bentang (tekuk torsi lateral)

- Kelangsingan berdasarkan tebal pelat sayap (local buckling)

- Kelangsingan berdasar panjang bentang:

5

G = L = jarak pengekang lateral

rt = jari-jari girasi (pelat sayap + pelat badan tertekan)

Batas kelangsingan:

p = 1,76

r = 4,40

- Kelangsingan berdasar tebal pelat sayap :

G =

Batas kelangsingan:

p = 0,38

r = 1,35

Dimana kc =

Dan 0,35 kc 0,763

Maka besarnya fcr adalah:

1. Untuk G p maka fcr = fy

2. Untuk p G r maka fcr = cb. fy

3. Untuk r G maka fcr = fc (λr /λg)2

Dimana:

fc = fy jika ditentukan berdasar oleh tekuk torsi lateral

(panjang bentang)

fc = fy / 2 , jika ditentukan berdasar tekuk local (tebal pelat sayap)

6

Kuat Geser

Pelat badan yang memikul gaya geser terfaktor Vu harus memenuhi:

Vu ≤ Ø.Vn , dimana Ø = 0,9

Vn = kuat geser nominal pelat badan.

KUAT GESER NOMINAL Vn :

- Untuk 1,10

kn = 5 +

Vn = 0,6 fy.Aw ……… (8.8 – 3a) Aw = luas bruto pelat badan.

- Untuk 1,10 1,37

Vn = 0,6 fy.Aw ……… (8.8 – 4a).

Atau Vn = 0,6 fy.AW ……… (8.8 – 4b).

Dimana: cv = 1,10

- Untuk 1,37

Vn = ……….(8.8 – 5a)

7

Atau: Vn = 0,6 fy.AW ……….(8.8 – 5b)

Dimana : cV = 1,5

PENGAKU / STIFFENER

Untuk memperkecil bahaya lipat pelat badan, maka diberikan

pengaku/stiffener. Agar konstruksi sederhana, maka stiffener di tempatkan

pada gelagar-gelagar melintangnya. Namun bila diperlukan, stiffener dapat

ditempatkan lagi diantaranya.

PENGAKU PENUMPU BEBAN

Ru - Rb As.fy

As = luas stiffener

= 0,9

Rb = kekuatan pelat badan berdasar kuat leleh,kuat tekuk.

Lihat pasal: 8.10.3

8.10.4

8.10.5

8.10.6

Bila (Ru - Rb) = (-) tidak perlu pengaku

- Lebar pengaku : bs >

8

- Tebal pengaku : ts >

dan

- Kontrol sebagai kolo m

Penampang kolom

- Panjang tekuk kolom lk = 0,75 h

rx =

c = didapat w = ………

Ru A’ = 0,85

PERENCANAAN PENGAKU VERTIKAL

- Pemasangan Pengaku:

Bila kuat geser pelat badan Vn tidak memenuhi, maka diberikan

pengaku vertikal, yang dipasang pada salah satu sisi atau di kedua sisi

pelat badan.

- Luas Minimum (Pasal 8.12.2)

Pengaku vertikal yang tidak menerima beban luar secara langsung atau

momen, harus memenuhi:

9

As 0,5 D Aw (1 - CV)

D = 1,0 untuk sepasang pengaku

= 1,8 untuk pengaku L tunggal

= 2,4 untuk pengaku pelat tunggal

AW = luas pelat badan

CV =

- Kekakuan Minimum : (Pasal 8.12.3)

Pengaku vertikal pada pelat badan yang tidak menerima beban luar

secara langsung atau momen, harus mempunyai Is :

Is 0,75 h.tW3 untuk

Is untuk

Dimana Is =

Contoh :

10

Suatu plate girder bentang L = 21,00 m memikul beban-beban (anggap

sebagai beban terbagi rata) yaitu:

- Beban hidup WL = 5200 kg/m'

- Beban mati WD = 300 kg/m'

- Ditaksir berat sendiri gelagar = 370 kg/m'

Rencanakan plate girder tersebut.

Jawab : Wu = 1,2 D + 1,6 L

= 1,2 (3000 + 370) + 1,6 x 5200 = 12,364 kg/m'

Mu = Wu.L2 = x 12,364 x 212 = 681565,5 kg.m

= 68,156550 kg.cm

Vu = = 129,822 kg

UKURAN BALOK

- Ambil tinggi balok d =

- = 2100 mm

Ambil tf = 28 mm

h = 2100 – 2 x 28 = 2044

- Tebal tW: h/tw >

tW <

ambil tW = 12 mm ……… OK.

- Sayap balok : Af =

ambil pelat 28 x 500 = 14000 mm2 > 13899,6 mm2

11

KONTROL KUAT LENTUR

1) Apakah Penampang Kompak :

.…ya.

Penampang kompak!

Untuk G < P fcr = fy = 2400 kg/cm2

2) Berdasarkan Tekuk Lateral :

L = 3 x 1750 = 5250 mm (= jarak pengekang lateral = jarak gelagar

melintang).

A' = 28 x 500 + 340,6 x 12 = 18087 mm2

Iy'y' = = 29171573 mm4

rt = = 127 mm

G =

p = 1,76

- Untuk G < p fcr = fy = 2400 kg/cm2

Dari 1) dan 2) di dapat tegangan kritis:

fcr = 2400 kg/cm2

- Momen Inersia Balok :

I =

12

= 3,859 x 1010 mm4

- Modulus Penampang S =

= 36.754,275 cm3

- Koefisien balok Kg = 1 -

= 0,994

- Momen nominal balok Mn = Kg.S.fcr

Mn = 0,994 x 36.754,275 x 2400 = 87.688.998 kg.cm

Mn = 0,9 x 87.688.998 = 78.912.899 kg.cm

Syarat : Mu M n

68.156.5510 kg.cm 78.912.899 kg.cm. ………… OK.

KONTROL KUAT GESER

Stiffener dipasang dengan jarak a = 1750 mm seperti tergambar.

=

1,10 = 1,10

dimana kn =

= = 11,82

= 109

= 1,37 = 136

13

Ternyata 1,37 maka Vn ditentukan (8.8.5)

Vn =

=

= 179867 kg kecil menentukan

Atau : Vn = 0,6. fy.AW

Dimana:

Vn = 1,5

= = 1,95

Vn = 0,6 x 2400 x (1,2 x 104,4 )

= 238.580 kg.

Vn = 179.867 kg

Vn = 0,9 x 179.867 = 161.880 kg

Syarat : Vu Vn

129.822 kg 161.880 kg ………… OK.

PERENCANAAN STIFFENER

1) Stiffener Penumpu Beban Ru

Pada perletakan Ru = Vu = 129.822 kg

D = 2100

14

h = 2044

- Ukuran penyaku :

Ru - Rb As.fy ……… (Pasal 8.10.3)

Rb Ditentukan oleh :

Kuat leleh badan R b = (2,5 k + N) fy.tW ……… (pers. 8.10-3)

= (2,5 x 2,8 + 30) x 2400 x 1,2 = 106.560 kg.

Kuat tekuk/lipat dukung (pasal 8.10.4)

(X = 250)

dan maka :

Rb = 0,39.tW2 ……… (pers. 8.10-

4b)

= 0,39 x 1,22

= 66536 kg

Kuat tekuk lateral (Pasal 5.10.5)

Apakah

15

Tidak perlu dikontrol terhadap tekuk lateral.

Kuat lentur pelat badan (pasal 8.10.6)

Rb =

= kecil

menentukan

= Rb = 14.104 kg

Rb = 0,9 x 14.104 = 12.694 kg

Ru - Rb As.fy

129.822 – 12.694 As x 2400

As = 48.80 cm2

Ambil stiffener seperti tergambar:

As = 2 x (1,6 x 20) = 64 cm2 > 48.80 cm2

Lebar pengaku: (bs = 200) >

…… OK.

Tebal pengaku (ts = 16) > ( ………… OK.

Kontrol Stiffener sebagai kolom:

A' : tW x (12 tW) = 12 x (12 x 12) = 1728 mm2

+ (16 x 200) x 2 = 6400 mm2

A' = 8128 mm2

Ixx = = 93246.037 mm4

rx = = 107,1 mm

c =

Untuk c 0,25 w = 1,0

16

Syarat : Rn .A'.

129.822 0,85 x 81,28 x

129.822 kg 165.811 kg …………… OK.

2) Stiffener yang tidak menerima beban Ru (stiffener antara)

Luas Stiffener

As 0,5 D.AW (1 – CV)

Coba : Stiffener seperti tergambar

D = 1 sepasang pengaku

AW = 12 x 2044 = 34528 mm2 = 245,28 cm2 luas pelat badan

CV =

=

As 0,5 x 1 x 245,28 x (1 – 0,509)

19,15 cm2

(As = 16 x 1,2 = 19,2 cm2) > 19,15 cm2 …………OK.

Kekakuan Minimum I s (pasal 8.12.3)

Is =

=

17

= , maka;

Syarat:Is 0,75.h.tW3

409,6 cm4 (0,75 x 204,4 x 1,23 = 264,9 cm4) ……… OK.