makalah baja iii pelat komposit (1)

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 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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


2.7 Gambar Pemasangan Tulangan pada Pelat Beton Komposit Dek Baja Bergelombang

15

makalah baja iii pelat komposit (1)

Documents