perencanaan_balok_komposit_menggunawn_me.pdf

7/25/2019 PERENCANAAN_BALOK_KOMPOSiT_MENGGUNAWN_ME.pdf

1/8

JURKAL AKSikL Majalah h i a h Teknik Sipii

Vo1.5,60.5 Oesernber2003

hai.

SS - 402

~

~~

PERENCANAAN BALOK KOMPOSiT MENGGUNAWN

METODE

LRFD

Oleh :

Utari Khatuiistiani

Dosen Teknik Sipii

Univ enitas Wijaya b s u m S u ~ b a y a

Design structure of steeiconc reie composite usuaiiy using AS5 Alio~,abieSiress

Design) method, where yield tension of sieel beam profile is limit of strength of

structure. For safety, yield tension is reduced by safety factor to b e allowable stress,

as well as limit of tension

o

steel beam.

Today, analysis of sfrucfure consider random variables, then if is resuifed method of

LRFD Load Resistance Factor Design). Composite structure is one of ihe siruc iures

which usual/y is used for siructure of construction, its design using LRFD meihod.

Analysis of strength of com posite structure determine nominai moment capacity, Mn.

The estimate by plastic theoy, where condiilon of steel seciion is assumpted as full

yield, when if is failured. Fuli yield was determined from piasfic stress distribution of

sieel section. Hence, the nominai moment capacity, Mn is q u a i io pfasiic moment

capacity, Mp.

evword RFD, composite, profile sfeel beam, concrete slab,moment capaclty

Perencanam struktur komposit baja-beion umumnya menggunakan metode ASD

Aiiowabie Stress Designj, dimana uesain kekuafan sirukfurnya meninjau kemampuan

iegangan leleh dari balok baja profi.Uniuk kearnanan, iegangan ieleh direduksi

dengan faictor keam anan, menjadi iegangan ijin, sebagai limit dari iegangan baja.

Berkembangnya analisa struktur yang mempehitungkan adanya variabel-variabel

acak, menghasilkan rnetode LRF Load Resistance Factor Design). SiruMur

komposif, sebagai saiah safu struktur yang sering dimanfaatkan unfuk siruktur

bangunan, perencanaannya uga berkembang menggunakan metocie i R F 5 ni.

Analisa kekuatan struktur komposit dengan meiode LRFD, adalah menentukan

kapasitas rnomen nominal Mn. Estirnasi menggunakan teori plastis, dimana

penampang baja pada saai runiuh diasumsikan dalam kondisi leleh penuh yang

difenfukan

dari disfribusi fegangan piasiis penampang. Maka kapasifas momen

nominal Mn sama dengan kapasitas momen plastis Mp.

ata kun l LRFD, komposit, balok baja proiii, plat beton, kapasitas mom en

1 Pendahuiuan harnpir di sernua struktur bangunan

StruMur yang rnernanfaatkan aksi dirnana baja dan beton saling rneiekat

komposit baja-beton saat ini diiakukan seperti jernbatan atau gedung. Struktur


2/8

PERENCANAAN BALOK KOMPOStT MENGGUNAKAN METODE LRFD UtariKhatulistiani

komposit dapat menahan beban lebih

besar sekitar 33% sampai 50% atau lebih

dari beban yang dapat ditahan oleh balok

baja profil bila bekerja sendiri sebagai

.

non komposit.

Komposit baja-beton diasumsikan dapat

bekerja bersama-sama menahan beban,

dengan bantuan alat penghubung geser

(shear

connectofj yang dipasang pada

swap a as dari baja pro . Alat

penghubung geser tersebut menghasil-

kan interaksi yang diperlukan untuk aksi

komposit antara balok baja profil dan plat

beton, yang sebelumnya hanya mengha-

silkan lekatan untuk balok yang ditanam

seluruhnya dalam beton. Selain itu alat

penghubung geser berfungsi mencegah

gerakan slip yang terjadi antara balok

baja dengan plat beton. Sifat dari

material baja dan beton yang berbeda,

menjadikan suatu struktur komposit

dengan penampang yang tidak homogen

Solusi untuk ha1 tersebut, diasumsikan

baja dan beton sebagai suatu

penampang homogen, dengan cara

mentransformasi has beton menjadi has

baja ekivalen, menggunakan rasio dari

modulus elastisitas baja terhadap

modulus elastisitas beton.

2. etode Perencanaan

Metode untuk desain struktur komposit

berkembang terus sesuai perkembangan

analisa terhadap perencanaan struktur.

Pada awalnya perencanaan komposit

menggunakan metode Allowable Stress

Design (ASD) dimana sampai saat ini di

Indonesia masih menggunakan metode

ini. Kemudian pada tahun 1986, di

Amerika, perencanaan komposii ber-

kembang dengan menggunakan metode

LRFD

(Load Resistance Factor Design).

Perencanaan komposit dengan metode

ASD, analisa kekuatan siruktur komposit

dengan cara meninjau besar tegangan

maksimum baja profil, yang nilainya tidak

boleh melebihi tegangan ijin baja profil.

Tegangan ijin adalah nilai tegangan leleh

baja profil yang direduksi dengan faktor

keamanan sebesar 1,5, yang bertujuan

untuk mengantisipasi kemungkinan-

kemungkinan beban tak terduga saat

bangunan telah digunakan.

Analisa struktur kemudian berkernbang,

bahwa tercapainya keamanan struktur

berdasar pada wmusan

dimana

:

R

=

variabel kekuatan struktur

Q = variabel efek beban bekerja

Rumusan

(1)

tersebut menunjukkan bah-

wa kekuatan struktur harus lebih besar

dari efek beban bekerja. Tetapi ha1 itu

saja belum terpenuhi guna tujuan

keamanan struktur, karena rna~ih anyak

faktor-faktor atau variabei-variabel acak

tambahan yang berpengaruh terhadap

terjadinya kegagalan struktur. Dengan

menggunakan teori probabilitas, faktor-

faktor atau variabel-variabel acak ter-

sebut dianalisa, sehingga rumusan (1)

dikalikan dengan suatu faktor, sehingga

diperoleh rumusan :

+.R>y?/.Q

(2)

dimana

:

6 = faktor reduksi

y

=

faktor beban

Nilai R dikalikan dengan faktor

6,

dimana

adalah faktor reduksi untuk kapasitas

komponen yang mencakup variasi keku-

atan yang mungkin tidak ditemui di

lapangan. Faktor

6

umumnya bernilai

kurang dari 1. Sedangkan nilai dikali-

kan dengan faktor

y,

dimana

y

adalah

faktor beban yang nilainya lebih besar

atau sama dengan 1. Rumusan 2)

tersebut adalah prinsip dasar metode

LRFD.

Berdasar rumusan

2),

ntuk me akukzn

perencznaan komposit, beban-bekn


3/8

JURNAL

AKSIAL

Majalah llmiah Teknik ipil

Vo1.5 No.3 Desernber 2003. hal 95

102

bekerja diperbesar dengan cara

mengalikan dengan faktor

y.

Sedangkan

momen lentur dari hasil analisa gaya-

gaya dalam direduksi dengan fakto~

Selanjutnya kekuatan komposit ditentu-

kan besar kapasitas momen nominal Mn

yang dapat dicapai oleh balok baja profil,

dimana nilainya harus lebih besar dari

nilai kapasitas momen nominal beban

bekerja. Pada metode LRFD ini tidak

mempertimbangkan besar tegangan

maksimum yang dicapai baja profil.

3. Lebar Efektif

Perencanaan lebar efektif beff balok

komposit dengan metode LRFD tidak lagi

memperhitungkan batasan-batasan yang

berhubungan dengan tebal plat beton,

serta tidak membedakan balok dalam

dan balok tepi.

Lebar efektif plat beton pada setiap sisi

sumbu memanjang balok maksimal

adalah

:

a. be 118 bentang balok yaitu jarak

tumpuan as ke as.

b. be

s

112 jarak antara sumbu-sumbu

memanjang dua balok yang

bersebelahan.

c. be < jarak dari sumbu memanjang

balok ke tepi plat.

Dari perhitungan di atas tersebut, nilai

terkecil yang menentukan.

4 Kuat Lentur Balok Komposit

Kuat lentur nominal dari balok komposit

di daerah momen positip dikontrol dari

kekuatan plastis penampang atau

kekuatan plat beton atau dari kekuatan

penghubung geser. Bila badan dari pe-

nampang baja sangat langsing dan

badan menerima tekan dengan porsi

besar sehingga terjadi tekuk pada badan,

menyebabkan ada batasan terhadap

kekuatan nominal balok.

Penelitian yang sudah dilakukan dengan

memberi beban tekuk pada badan baja

dari penampang komposit dan berdasar

Spesifikasi

LRFD

(13.2) ada aturan yang

diberikan untuk perencanaan penam-

pang badan baja. Kuat lentur nominal

balok komposit daerah momen positip,

dimana beton dalam kondisi tekan dan

faktor tahanan 4

= 0 85

aka rasio tinggi

baja profil terhadap tebal badan adalah

Hltb

3,76m .

ila nilai Hltb

>

3 76

m aka p =

0 YO.

Kapasitas momen nominal penampang

komposit ditentukan dari tes pembeban-

an yang diestimasi sangat akurat dengan

teori plastis. Dengan teori ini, diasumsi-

kan pada saat runtuh penampang baja

dalam kondisi leleh penuh, sehingga

kapasitas momen nominal sama dengan

kapasitas momen plastis. Analisa kapasi-

tas momen nominal ditentukan dari

distribusi tegangan plastis yang melalui

penampang, kemudian letak dari sumbu

netral plastis PNA (plastic neutral axis)

dapat diketahui, dan diperoleh besar

kapasitas momen nominal komposit.

Distribusi tegangan pada baja digambar-

kan sebagai Fy, seperti Gambar

1

dan 2.

Spesifikasi

LRFD

bagian plat beton

sebagai sisi tekan dari sumbu netral

diasumsikan mengalami tegangan mera-

ta sebesar 0 85 c . Bila bagian plat

adalah sisi tarik dari sumbu netral,

diasumsikan menjadi retak dan tidak

mampu menahan tegangan.

Untuk menentukan kapasitas momen

nominal, juga bergantung pada jumlah

alat penghubung geser yang diberikan.

Karena alat penghubung geser menen-

tukan kuat geser CQn yang dapat

dihasilkan, sehingga menentukan kuat

lentur maksimum dari balok komposit.

Ditinjau dari jumlah penghubung geser,

balok komposit dibedakan rnenjadi balok

komposit penuh dan balok komposit

parsial. Balok komposit penuh diasumsi-

kan bila tidak terjadi slip antara balok dan


4/8

PERENC N N B LOK KOMPO SIT MENGGUN K N METODE

LRFD Utari

KhatulistianlJ

beton, serta alat penghubung geser

disediakan dalarn jurnlah yang mernadai.

Balok kornposit parsial diasurnsikan

kekuatan balok rnernikul lentur dibatasi

oleh kekuatan alat penghubung geser,

yang rnernpertimbangkan adanya pe-

ngaruh slip antara balok baja dan plat

beton.

Kuat ultirnit balok kornposit tidak

bergantung pada apakah selarna pelak-

sanaan konstruksinya dibantu penopang

sernentara atau tanpa penopang sernen-

tara, karena ketentuan dalarn perenca-

naan tidak bergantung pada metode

konstruksinya.

4 1 uatLentur Positip

Kuat lentur nominal komposit pada

kondisi rnornen positip, kondisi penarn-

pang beton adalah tekan. Untuk

menentukan kapasitas rnornen nominal,

harus dicapai keseirnbangan komposit,

yaitu bila kondisi distribusi tegangan

plastis rnernenuhi :

dirnana C = gaya tekan total

T

=

gaya tarik total

fc = rnutu beton

a

=

tinggi tegangan plat beton

As = luas penarnpang balok

Fy

=

tegangan leleh baja

Gambar

1

Letak PNA

di

Serat Atas Balok

aja

Profil

Pada kondisi C

= T

letak surnbu netral

plastis PNA berada di serat atas dari

sayap atas balok baja. Gaya tekan

bertarnbah dengan menggunakan sernua

beton yang..sebanding dengan gaya tank

yang bertarnbah dengan rnenggunakan

semua kekuatan baja, seperti Gambar 1

Pada prakteknya, kondisi seperti Garnbar

1

sulit dicapai. Ada tiga kondisi letak PNA

yang rnungkin terjadi, yaitu PNA berada

di sayap balok baja, di badan baja atau di

plat beton, seperti Garnbar 2.

Pada Garnbar 2(a), PNA berada di sayap

atas baja profil. Pada kondisi ini, sernua

gaya pada beton adalah tekan

(Cc),

tetapi tidak rnencapai keseirnbangan

dengan gaya tarik total (T) yang dapat

ditahan oleh baja. Karena itu baja akan

rnenjadi tekan (Cs) agar tercapai

T

=

C.

Hal yang sarna terjadi untuk kondisi PNA


5/8

JURNAL AKSIAL ajalah llmiah eknik Sipil

Vo1.5,No.3 Desember2803. hal.

95

- 102

di badan baja profil, seperti Gambar 2(b).

Ini terjadi bila nilai Cc

perencanaan_balok_komposit_menggunawn_me.pdf

Documents