2- ELEMEN STRUKTUR KOMPOSIT

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 tekan dan 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 dengan balok komposit. Elemen struktur komposit yang menerima beban tekan, atau tekan dan lentur disebut dengan kolom komposit.

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

1

•

Contoh Balok Komposit :


2

•

Contoh Kolom Komposit :


3

• •

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).


4

Lebar Efektif Balok Komposit

Lebar efektif diambil nilai terkecil dari kedua syarat tersebut. DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

5

Analisis Elastis


6


7


8

•

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 :


9

ec = es

atau

atau

atau

Untuk beton normal

Dimana : Ec = modulus elastisitas beton fc’ = kuat tekan beton umur 28 hari (Mpa) Es = modulus elastisitas baja M = momen lentur yang harus dipikul ec = regangan beton Itr = momen inersia terhadap sumbu netral es = regangan baja yt = jarak sumbu netral ke serat atas profil baja fc = tegangan beton yb = jarak sumbu netral ke serat bawah profil fs = tegangan baja n = Es / Ec = rasio modulus w = berat jenis beton (2400 kg/m3) DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

10

• •

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


11

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


12

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

•

Menentukan momen inersia beton : Ic = 1/12 . B . H3 = 2.700 cm4 baja : Is = 20.400 cm4

dc = 13,2964 – 6 = 7,2964 cm ds = 28,7036 – 15 = 13,7036 cm

= 2.700 + 225 . 7,29642 + 119,8 + 20.400 . 13,70362 = 57.575,50754 cm4


13

•

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 beton mengeras maka aksi komposit akan mulai bekerja sehingga semua beban akan dipikul oleh struktur komposit.


14

•

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.


15

Kuat Lentur Nominal (Analisis Plastis)


16

Kuat Lentur Nominal Momen Positif

Pada kondisi ini kekuatan lentur batas penampang ditentukan oleh terjadinya leleh pertama.


17


18

beton


19

beton


20


21

Kuat Lentur Nominal Momen Negatif


22

beff Tsr Asr

d’

t

Ts

d1

g.n regangan

d

d2

g.n profil baja Cs

d3

Tsr = Asr . fyr Cmaks = As . fy (gaya tekan di seluruh penampang profil baja) Karena luas penampang profil baja jauh lebih besar dibandingkan luas tulangan, maka : Cmaks > Tsr , sehingga garis netral plastis akan jatuh pada profil baja. ∑ H = 0  Tsr + Ts = Cmaks - Ts Ts = (Cmaks – Tsr )/2 Mn = Tsr . (d1+d2) + Ts . d2 atau Mn = Cs . (d1+d2) + Ts . d1 atau Mn = Cs . d2 + Tsr . d1 DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

23


24

Perhitungan kuat geser dapat dilihat pada perencanaan geser balok girder


25

Penghubung Geser (Shear Connector)


26

Vh

 Vh


27


28


29


30


31


32

Vh N Qn


33

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


34

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


35


36


37


38

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  fc’  55 MPa Baja dan baja tulangan : fy  380 MPa (untuk perhitungan)


39


40


41


42

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 rm = r > 0,3 . b Dengan :

r = jari-jari girasi profil baja dalam bidang tekuk b = dimensi terluar kolom beton dalam bidang tekuk


43


44

2- ELEMEN STRUKTUR KOMPOSIT

Recommend Documents