makalah baja iii pelat komposit (1)
Post on 13-Feb-2016
675 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Struktur Baja Komposit
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penggunaan baja sebagai bahan struktur telah dikenal sejak akhir
abad ke-19 untuk menggantikan besi tempa. Sejarah perkembangan baja
terus mengalami peningkatan baik mengenai ilmu bahan maupun
perilakunya. Baja struktur adalah jenis baja berdasarkan pertimbangan
ekonomis, kekuatan tarik, dan sifatnya, mampu untuk memikul beban.
Baja mempunyai kuat tarik tinggi. Sifat mekanik 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.
Kelebihan yang dimiliki struktur komposit adalah kapasitas nominal
penampang komposit lebih besar dibandingkan struktur beton bertulang
atau struktur baja itu sendiri. Struktur komposit yang digunakan pada
struktur jembatan atau struktur gedung menggunakan balok baja dan pelat
komposit yang dihubungkan dengan Shear Connector seperti gambar 1.1, di
mana fungsi dari Shear Connector ini mentransfer geser horisontal yang
terjadi antara pelat baja dan balok baja.
Gambar 1.1 Ilustrasi Shear Connector
1
Struktur Baja Komposit
Struktur yang dirancang secara elastis adalah struktur yang
direncanakan untuk bangunan dengan fungsi tetap, sehingga tidak ada
perubahan beban yang bekerja pada struktur ini . Teori 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
Dalam makalah ini rumusan masalah yang diangkat adalah :
1. Apa yang dimaksud dengan pelat komposit (steel deck) serta
kelebihan dan kekurangannya sebagai elemen struktur
2. Bagaimana perhitungan dan desain perencanaan pelat komposit
berdasarkan standar dan peraturan yang berlaku baik nasional
maupun internasional.
1.3 Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:
1. Mengetahui definisi, tipe, karakteristik, kelebihan dan kekurangan
struktur pelat baja komposit serta aplikasinya pada suatu bangunan.
2. Memahami contoh kasus yang ada dan menganalisa ulang
perencanaan pelat baja komposit sesuai standar yang berlaku.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Pembahasan detail dan perhitungan hanya dilakukan pada komponen
struktur pelat baja komposit.
2. Standar yang digunakan adalah gabungan antara Standar Nasional
Indonesia (SNI) 1729 – 2015 dan American National Standart
Institute (ANSI).
2
Struktur Baja Komposit
BAB II
STUDI PUSTAKA
2.1 PENGERTIAN
Penggunaan balok baja untuk menompang suatu pelat beton telah di
temukan sejak lama. Namun 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 horizontal, 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. Komponen struktur komposit
ini dapat menahan beban sekitar 33% hingga 50% lebih besar daripada
beban yang dapat dipikul oleh balok baja saja tanpa adanya perilaku
komposit.
Pada awal tahun 1930 konstruksi jembatan juga sudah mulai menggunakan
penampang komposit, namun baru pada tahun 1944 dikeluarkan peraturan
oleh AASHTO (American Association of State Highway and Transportation
Officials) tentang spesifikasi jembatan jalan raya dengan struktur komposit.
Pada sekitar tahun 1950 penggunaan lantai jembatan komposit mulai
berkembang dengan pesat (terutama di Amerika). Pada jembatan ini gaya
geser longitudinal ditransfer dari balok baja kepada pelat beton bertulang
dengan menggunakan penghubung geser. Hal ini mengakibatkan pelat beton
tersebut akan turut serta membantu memikul momen lentur yang timbul.
Penampang komposit ini dapat di lihat dalam gambar 2.1
3
Struktur Baja Komposit
Gambar 2.1. (a) Lantai jembatan komposit dengan penghubung geser, (b)
Lantai komposit gedung dengan penghubung geser.
Pelat lantai komposit adalah sistem pelat lantai yang terdiri dari lembaran
tipis baja berprofil 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
(oneway 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. Arah gelombang (rib) dari plat baja ini dapat
diletakkan dalam arah tegak lurus atau sejajar terhadap balok. Namun pada
sistem pelat lantai komposit, umumnya arah rib diletakkan tegak lurus terhadap
balok lantai dan sejajar dengan arah balok induk. Gambar 2.2. memperlihatkan
system plat lantai yang menggunakan pelat baja gelombang.
4
b
Struktur Baja Komposit
Gambar 2.2. Pelat lantai komposit dengan pelat baja gelombang
Dengan menggunakan konstruksi komposit dalam desain suatu komponen
ternyata dapat diperoleh beberapa keuntungan sebagai berikut:
a. Dapat mereduksi berat profil baja yang dipakai
b. Tinggi profil baja yang dipakai dapat dikurangi
c. Meningkatkan kekakuan lantai
d. Dapat menambah panjang bentang layan
Reduksi berat sekitar 20-30% dapat diperoleh dengan memanfaatkan
perilaku sistem komposit penuh. Dengan adanya reduksi berat ini maka
secara langsung juga dapat mengurangi tinggi profil baja yang dipakai.
Berkurang tinggi profil baja yang dipakai akan mengakibatkan berkurangnya
tinggi bangunan secara keseluruhan, dan membawa dampak pula berupa
penghematan material bangunan, terutama untuk dinding luar dan tangga.
Kekakuan 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. Dalam desain komposit, momen inersia balok
akan bertambah sehingga kekakuan pelat lantai akan meningkat.
Meningkatnya kekakuan ini akan memberikan beberapa keuntungan dalam
pelaksanaan konstruksi, antara lain bahwa lendutan akibat beban hidup akan
5
Struktur Baja Komposit
berkurang dan penggunaan perancah selama proses konstruksi struktur
komposit akan mampu mengurangi lendutan akibat beban mati. Disamping
itu dengan menggunakan asumsi desain komposit, maka kapasitas
penampang dalam menahan beban akan jauh lebih besar daripada kapasitas
pelat beton atau profil baja yang berkerja sendiri-sendiri. Namun dalam
daerah momen negatif, kekakuan dari sistem komposit harus dihitung
kembali karena dalam daerah ini beton (yang mengalami tarik) harus
diabaikan. Dalam daerah momen negatif biasanya harus disediakan tulangan
tekan pada pelat beton.
2.2 Fungsi
fungsi dari lembaran baja bergelombang (deck) pada struktur lantai
komposit yaitu :
Sebagai platform kerja konstruksi
Sebagai perancah untuk pelat beton
Sebagai perkuatan pada dasar pelat.
Gambar 2. 1 Pelat komposit
6
Struktur Baja Komposit
Gambar 2. 2 Pelat komposit menggunakan penghubung geser
2.3 Pengecekan pelat komposit
Adapun langkah-langkah untuk proses pengecekkan terhadap kelayakan
suatu pelat yaitu sebagai berikut.
2.3.1 Perhitungan pembebanan
Perhitungan pembebanan yang dilakukan sama dengan perhitungan
pembebanan dengan struktur biasa (termasuk pada struktur balok komposit
yang sebelumnya), dengan menggunakan kombinasi-kombinasi pembebanan
yang ditetapkan sesuai dengan SNI 03-1729-2002.
2.3.2 Perhitungan momen ultimate dan gaya-gaya dalam
Perhitungan momen dan gaya-gaya dalam yang terjadi pada pelat
dilakukan dengan memperhatikan lantai-lantai tersebut bekerja sebagai
pelat satu arah (one way slab) bukan pelat lantai 2 arah. Pelat 1 arah
biasanya ditandai dengan perbandingan sisi panjang lantai dengan sisi
pendek lantai lebih dari 2.
2.3.3 Pengecekkan syarat-syarat dek baja gelombang
Sesuai dengan SNI 03-1729-2002 pasal 12.4.5.1, struktur lantai
komposit haruslah memenuhi syarat-syarat berikut.
a. tinggi maksimum dek baja, hr ≤ 75 mm
b. lebar rata-rata minimum dari gelombang dek, wr > 50 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 = 50 mm
7
Struktur Baja Komposit
d. diameter maksimum stud yang dipakai = 20 mm, dan dilas langsung
pada flens balok baja
e. tinggi minimum stud diukur dari sisi dek baja paling atas = 40 mm
Untuk lebih jelasnya, persyaratan tersebut dapat dilihat pada gambar-
gambar yang bersumber dari SNI 03-1729-2002 berikut ini.
8
Struktur Baja Komposit
Gambar 2. 3 Persyaratan untuk dek baja bergelombang.
2.3.4 Menghitung momen nominal
Perhitungan momen nominal diawali dengan penentuan luas efektif
pelat yang akan berfungsi sebagai wilayah tekan pada struktur yang
menahan momen. Lebar efektif pada suatu pelat beton adalah lebar flange
(bf) dari profil baja yang diberikan shear connector dan tambahan 2b’ dari
bagian pelat betonnya.
bef = bf + 2b’
Dalam simplifikasi perencanaan yang tercantum dalam SNI 03-1729-
2002, lebar efektif pelat lantai yang membentang pada masing-masing sisi
dari sumbu balok (be) tidak boleh melebihi :
be≤L8
be≤b02
be≤ jarak ke tepi balok
9
Struktur Baja Komposit
Keterangan : - L : Bentang balok - bf : Lebar flange
- b0 : Jarak antar balok - be : Lebar efektif
Untuk balok tengah : bef=2⋅be
Untuk balok tepi : bef=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. Dengan prosedur yang sama,
dilakukan penentuan letak dari daris netral secara tepat dan kemudian
dihitung momen nominalnya dengan cara yang sama dengan pada balok.
2.3.5 Pengecekkan ketahanan momen
Berdasarkan SNI 03-1729-2002, pasal 12.4.5.1, kuat lentur rencana
ΦbMn, 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 12.4.2.
Untuk kondisi struktur bekerja plastis dengan penampang Web
kompak, Φb = 0,9. sedangkan untuk kondisi struktur bekerja elastis dengan
penampang Web tidak kompak, , Φb = 0,85.
2.3.6 Perhitungan kebutuhan penghubung geser
Perhitungan kebutuhan penghubung geser pada struktur pelat sama
dengan perhitungan penghubung geser pada bab 2 sebelumnya. Sesuai
dengan SNI SNI 03-1729-2002, pasal 12.4.5.2, jarak antara penghubung-
penghubung geser jenis paku sepanjang balok penumpu tidak boleh lebih
dari 900 mm.
Jika gelombang pada deck baja dipasang tegak lurus terhadap balok
penopangnya maka kuat nominal panghubung geser jenis paku harus
direduksi dengan suatu faktor, rs yang besarnya angka reduksi tersebut
ditetapkan dengan rumus sebagai berikut.
r s=0 .85√N r (wrhr )[( H s
hr )−1,0]≤1,0Keterangan :
rs : faktor reduksi
10
Struktur Baja Komposit
Nr : jumlah penghubung geser jenis paku pada setiap gelombang
pelat berprofil di perpotongan dengan balok
Hs : tinggi penghubung geser jenis paku ≤ (hr + 75 mm)
hr : tinggi nominal gelombang pelat baja berprofil
wr : lebar efektif gelombang pelat baja berprofil
Untuk menahan pengaruh ungkitan, dek baja harus diangker pada
unsur-unsur penumpu dengan jarak angker tidak lebih dari 450 mm. Jenis
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.
2.3.7 Pengecekkan terhadap lendutan
Pada proses konstruksi, lendutan diakibatkan oleh berat sendiri beton
basah, deck baja, dan beban konstruksi yang telah dikalikan dengan faktor
pembebanan masing-masing sebesar 1,6; 1,2; dan 1,4. Besarnya lendutan
yang diperhitungan adalah L/180 atau ¾ inchi (tergantung mana yang lebih
menentukan). Setelah beton mengeras, aksi komposit terjadi, lendutan yang
diperhitungkan adalah sebesar L/360. beban terfaktor sebesar 1,2 untuk
beban mati (dead load) dan 1,6 untuk beban hidup (superimposed live load)
telah diperhitungkan. Dan karena pelat diperlakukan sebagai pelat satu arah
dengan tumpuan sederhana, tidak terdapat momen negatif pada tumpuan,
sehingga tidak diperlukan tulangan negatif.
2.4 STANDAR PERENCANAAN
Dalam perencanaan struktur baja dikenal dua macam filosofi desain yang
sering digunakan, yaitu desain tegangan kerja (oleh AISC diacu sebagai
Allowable Stress Design, ASD) dan desain keadaan batas (oleh AISC diacu
sebagai LRFD). LRFD merupakan suatu perbaikan terhadap perencanaan
sebelumnya, yang memperhitungkan secara jelas keadaan batas, aneka
ragam faktor beban dan faktor resistensi, atau dengan kata lain LRFD
menggunankan konsep memfaktorkan, baik beban maupun resistensi.
Desain ASD telah lama dikenal dan digunakan sebagai filosofi utama dalam
perencanaan struktur baja selama + 100 tahun. Dalam desain tegangan kerja,
fokus perencanaan terletak pada kondisi-kondisi beban layanan (tegangan-
11
Struktur Baja Komposit
tegangan unit yang mengasumsikan struktur elestis) yang memenuhi
persyaratan keamanan (kekauatan yang cukup) bagi struktur tersebut.
Dalam perkembangan selanjutnya, pada tahun 1986 di Amerika
Serikat diperkenalkanlah suatu filososfi desain yang baru, yaitu desain
keadaan batas yang disebut LRFD. Metode ini diperkenalkan oleh Amrican
Institute of Steel Construction (AISC), dengan diterbitkannya dua buku “Load
and Resistance Factor Design Spesification for Structural Steel Buildings” (yang
dikenal sebagai LRFD spesification) dan Load and Resistance Factor Design of
Steel Construction (LRFD manual) yang menjadi acuan utama perencanaan
struktur baja dengan LRFD.
LRFD adalah suatu metode perencanaan struktur baja yang
mendasarkan perencaannya dengan membandingkan kekuatan struktur
yang telah diberi suatu faktor resistensi ( ) terhadap kombinasi beban
terfaktor yang direncanakan bekerja pada struktur tersebut ( ). Faktor
resistensi diperlukan untuk menjaga kemungkinan kurangnya kekuatan
struktur, sedangkan faktor beban digunakan untuk mengantisipasi
kemungkinan adanya kelebihan beban.
2.5 PERENCANAAN PELAT BETON KOMPOSIT DEK BAJA BERGELOMBANG.
Dek baja bergelombang adalah pelat metal baja berprofil khusus yang jika
dikombinasikan dengan campuran beton akan membentuk suatu sistem
pelat lantai komposit yang sempurna.
Gambar 2. 4 dek baja bergelombang.
12
Struktur Baja Komposit
Gambar 2. 5 Pemasangan dek baja bergelombang.
Aksi komposit antara dek baja bergelombang dan pelat beton dapat
terbentuk
melalui :
- Lekatan kimiawi antara kedua material
- Friksi aktif antara kedua material
- Kekangan pasif dari profil dek yang beraksi seperti per tekan (Tergantung
pada ketebalan pelat dan bentuk profil, terutama pada profil berbentuk
ekor burung merpati)
Gambar 2. 6 Gambar Kekangan Pasif Profil Dek Baja Bergelombang
13
Struktur Baja Komposit
Interface interlock dari embossment (Tonjolan) pada permukaan dek.
2.5 Spesifikasi Dek Baja
Dek baja bergelombang yang digunakan dalam perencanaan ini memiliki
spesifikasi sebagai berikut :
Sumber : PT. HOKAYU INDONESIA2.6 Langkah langkah Perhitungan Tulangan Dek Baja
Langkah-langkah perhitungan penulangan pelat beton komposit dek baja
bergelombang :
1. Menentukan tipe dan tebal dek baja bergelombang baja
2. Menentukan tipe pelat (Bentang tunggal, bentang ganda atau bentang
menerus) dan panjang bentang (Menentukan jumlah perancah)
3. Menentukan beban hidup yang bekerja (Beban mati berupa berat sendiri
dek baja bergelombang dan pelat beton sudah diperhitungkan oleh produsen
dek baja bergelombang)
4. Menentukan tebal plat dan tulangan negatif berdasarkan Tabel
Perencanaan Praktis yang disediakan oleh produsen dek baja bergelombang.
14
top related