konstruksi-baja-2_komposit

5/17/2018 KONSTRUKSI-BAJA-2_KOMPOSIT - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/konstruksi-baja-2komposit 1/44

2- ELEMEN STRUKTUR KOMPOSIT

Pendahuluan

• Elemen struktur komposit merupakan struktur yang terdiri dari 2 material

atau lebih dengan sifat bahan yang berbeda dan membentuk satu

kesatuan sehingga menghasilkan sifat gabungan yang lebih baik.

• Komposit baja dengan beton didasarkan pada pemikiran bahwa beton

mempenyai perilaku yang menguntungkan ketika menerima beban tekandan perilaku yang kurang menguntungkan ketika menerima beban tarik.

Sedangkan baja mempunyai kemampuan bahan yang sama baik untuk

beban tarik dan tekan tetapi harus diwaspadai terhadap bahaya tekuk

ketika menerima beban tekan.

•Elemen strukrut komposit yang menerima beban lentur disebut denganbalok komposit.

• Elemen struktur komposit yang menerima beban tekan, atau tekan dan

lentur disebut dengan kolom komposit.

1DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo


http://slidepdf.com/reader/full/konstruksi-baja-2komposit 2/442DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

• Contoh Balok Komposit :


http://slidepdf.com/reader/full/konstruksi-baja-2komposit 3/443DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

• Contoh Kolom Komposit :



• Elemen struktur komposit dapat menahan beban sekitar 33% - 50% lebih

besar daripada beban yang dapat dipikul oleh balok baja saja.

• Perilaku komposit hanya akan terjadi jika potensi terjadinya slip antara baja

dan beton dapat dicegah. Hal ini dapat diatasi dengan memasang penghubung

geser (shear connector).

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo



5

Lebar Efektif Balok Komposit

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

Lebar efektif diambil nilai terkecil dari kedua syarat tersebut.




Analisis Elastis




• Tegangan lentur dalam balok homogen dapat dihitung dengan rumus :

dimana

• Balok komposit adalah balok non homogen, oleh karena itu rumus tersebut

tidak bisa langsung digunakan. Penampang Elemen beton harus

ditransformasikan terlebih dulu.

• Jika pelat beton dihubungkan secara kaku terhadap profil baja, maka diagram

regangan akan mempunyai bentuk seperti pada gambar dibawah :




Dimana :

E c = modulus elastisitas beton f c’ = kuat tekan beton umur 28 hari (Mpa)

E s = modulus elastisitas baja M = momen lentur yang harus dipikul

e c = regangan beton I tr = momen inersia terhadap sumbu netral

e s = regangan baja y t = jarak sumbu netral ke serat atas profil baja

f c = tegangan beton y b = jarak sumbu netral ke serat bawah profil f s = tegangan baja

n = Es / Ec = rasio modulus

w = berat jenis beton (2400 kg/m3)

ec = es atau atau

atau Untuk beton normal




• Untuk mentransformasikan luas beton, Ac, maka lebar efektif pelat beton

dapat dibagi dengan n, sedangkan tebal beton tidak perlu diubah.

• Prosedur ini hanya tepat/efektif untuk pembebanan dimana elemen beton

mengalami gaya tekan karena kemampuan tarik beton sangat kecil.

Contoh :

Hitunglah momen inersia (I) dan modulus penampang (S) untuk penampang

komposit berikut ini, jika diketahui mutu beton pelat adalah fc’ = 25 MPa dan

jarak antar profil baja 300 cm serta tebal pelat 12 cm




Jawab :

• Lebar efektif :

beff = L/4 = 600/4 = 150 cm (menentukan)

beff = b0 = 300 cm

• Nilai n :

Ec = 4700 √fc’ = 4.700 x √25 = 23.500 MPa

Es = 200.000 MPa

n = Es/Ec = 200.000/23.500 = 8,51 ≈ 8 Pelat beton ditransformasikan ke penampang baja :

beff / n = 150 / 8 = 18,75 cm

• Menentukan letak garis netral

beton : Ac = 18,75 . 12 = 225 cm2 yc = 6 cm

Ac . yc = 225 . 6 = 1.350 cm3

baja : As = 119,8 cm2 ys = 27 cm

As . ys = 119,8 . 27 = 3.234,6 cm3




= (1.350 + 3.234,6)/(225 + 119,8) = 13,2964 cm

• Menentukan momen inersia

beton : Ic = 1/12 . B . H3 = 2.700 cm4 dc = 13,2964 – 6 = 7,2964 cm

baja : Is = 20.400 cm4 ds = 28,7036 – 15 = 13,7036 cm

= 2.700 + 225 . 7,29642 + 119,8 + 20.400 . 13,70362

= 57.575,50754 cm4




• Menentukan modulus penampang

beton : Sc = 57.575,50754 / 13,2964 = 4.330,1576 cm3

baja : Ssa = 57.575,50754 / (13,2964 – 12) = 44.411,8386 cm3

Ssb = 57.575,50754 / 28,7036 = 2.005,8636 cm3

Kekuatan Struktur Selama Pelaksanaan

• Metode pelaksanaan struktur komposit secara umum dapat dibedakan

berdasarkan ada atau tidaknya tumpuan sementara (perancah)

• Jika tumpuan sementara tidak digunakan (unshored) maka profil baja

akan berperilaku sebagai penumpu dari bekisting pelat beton selama

beton belum mengeras. Dalam tahap ini balok baja harus mampu

memikul beban-beban yang meliputi berat sendiri, berat bekisting pelat,

serta berat beton yang masih belum mengeras. Setelah pelat betonmengeras maka aksi komposit akan mulai bekerja sehingga semua beban

akan dipikul oleh struktur komposit.




• Sistem pelaksanaan yang lain adalah dengan menggunakan tumpuan

sementara (shored) selama beton belum mengeras. Tumpuan sementara ini

akan memikul berat dari profil baja, bekisting pelat, dan beton yang belum

mengeras. Dengan digunakannya tumpuan sementara akan mengurangi

tegangan yang timbul pada profil baja selama proses konstruksi.




Kuat Lentur Nominal (Analisis Plastis)




Pada kondisi ini kekuatan lentur batas penampang ditentukan oleh

terjadinya leleh pertama.

Kuat Lentur Nominal Momen Positif




beton




Kuat Lentur Nominal Momen Negatif

b




T sr = Asr . f yr

C maks = As . f y (gaya tekan di seluruh penampang profil baja)

Karena luas penampang profil baja jauh lebih besar dibandingkan luas tulangan,

maka : C maks > T sr , sehingga garis netral plastis akan jatuh pada profil baja.

∑ H = 0

T sr + T s = C maks - T s T s = (C maks – T sr )/2

Mn = T sr . (d1+d2) + T s . d2 atau

Mn = C s . (d1+d2) + T s . d1 atau

Mn = C s . d2 + T sr . d1

Cs

g.n regangan

g.n profil baja

beff

Asr t

Tsr

d

Ts

d’

d1

d2

d3




Perhitungan kuat geser dapat dilihat pada perencanaan geser balok girder




Penghubung Geser (Shear Connector)




V h

V h




n

h

Q

V N




1. Selimut lateral minimum = 25

mm, kecuali ada dek baja

2. Diameter maksimum = 2,5 x

tebal flens profil baja

3. Jarak longitudinal minimum =6 x diameter penghubung

geser

4. Jarak longitudinal maksimum

= 8 x tebal pelat beton

5. Jarak minimum dalam arah

tegak lurus sumbu

longitudinal = 4 x diameter

6. Jika digunakan dek baja

gelombang, jarak minimum

penghubung geser dapat

diperkecil menjadi 4 x

diameter

D k B j G l b




Dek Baja Gelombang

1. Tinggi maksimum dek baja,hr < 75 mm

2. Lebar rata2 minimum

gelombang dek, wr > 50 mm,

tidak boleh lebih besar dari

lebar bersih minimum pada

tepi atas dek baja

3. Tebal pelat minimum diukur

dari tepi atas dek baja = 50

mm

4. Diameter maksimum stud

yang dipakai = 20 mm, dan

dilas langsung pada flens

5. Tinggi minimum stud diukur

dari sisi dek baja paling atas

= 40 mm




Kolom Komposit




Kolom Komposit

Luas penampang baja 4% luas

penampang komposit total

As 4% Ag

Kolom baja berselubung beton

harus diberi tulangan

longitudinal dan tulangan

lateral minimum sebesar 0,18

mm2 /mm spasi tulangan

Beton: 21 MPa f c ’ 55 MPa

Baja dan baja tulangan : f y 380MPa (untuk perhitungan)




Jari-jari girasi kolom komposit diambil lebih besar daripada jari-jari girasi profil

baja dan kolom beton. Pendekatan yang konservatif adalah dengan

menggunakan jari-jari girasi yang terbesar antara profil baja dan kolom

beton, yang dapat diambil sebesar 0,3 kali dimensi dalam bidang tekuk

r m = r > 0,3 . b

Dengan : r = jari-jari girasi profil baja dalam bidang tekuk

b = dimensi terluar kolom beton dalam bidang tekuk

konstruksi-baja-2_komposit

Documents