Batang Lentur Penggunaan Konstruksi Baja

1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 311 bah, maka sayap tekan bisa mengalami tekukan. Terjadinya perpindahan ini pada sumbu yang lebih lemah akan menyebabkan timbulnya puntiran yang akhirnya bisa menyebabkan terjadinya keruntuhan. Batang-batang yang mengalami pembengkokan bukan pada sumbu utamanya tidak memerlukan konstruksi ikatan. Namun demikian batang-batang tersebut harus memenuhi syarat-syarat yang dimuat dalam AISCS 1.9.2. Struktur kotak biasanya tidak memerlukan konstruksi ikatan menurut ketentuan dalarn AISCS 1.5.1.4. 1. dan 1.5.1.4.4. Batang-batang yang mengalami pembengkokan pada sumbu utamanya, perlu mendapatkan konstruksi ikatan pada sayap tekannya untuk mencegah terjadinya ketidakstabilan lateral. Untuk menentukan bentuk tunjangan lateral, diperlukan suatu penilaian tertentu sesuai dengan keadaan yang dihadapi. Sebuah gelagar yang dibungkus dengan beton dapat dikatakan telah dilengkapi dengan tunjangan lateral pada seluruh bentangnya. Balok bersilangan yang mengikat gelagar yang satu dengan gelagar yang lainnya apabila disambung dengan baik pada sayap tekan, juga merupakan suatu tunjangan lateral. Dalam hal ini perlu diperhatikan bahwa balok silang tersebut harus rnempunyai kekakuan yang cukup baik. Kadang-kadang kita perlu memberikan ikatan diagonal pada suatu bagian tertentu untuk mencegah terjadinya pergerakan pada kedua arah. Konstruksi ikatan seperti yang diperlihatkan pada Gambar 6.31. dapat memberikan kekakuan pada beberapa bagian lainnya. Lantai metal dalam beberapa hal bukanlah merupakan konstruksi ikatan lateral. Setelah diberikan sambungan-sambungan secukupnya, barulah lantai metal dapat dianggap sebagai konstruksi ikatan lateral. Kasus-kasus tunjangan parsial sebagian bisa diubah menjadi tunjangan sepenuhnya dengan melipat gandakan jarak celahnya. Misalnya lantai yang dipaku mati setiap empat ft bisa dianggap sebagai sepertiga dari tunjangan lateral yang utuh, dan pada jarak 12 ft lantai tersebut akan merupakan suatu tunjangan yang utuh. Gaya geser Pada sebuah gelagar yang diberikan beban berupa momen lentur positif, serat-serat bagian bawah batang tersebut akan mengalami perpanjangan, sedang serat-serat bagian atasnya akan mengalami perpendekan dan pada sumbu netralnya panjang serat tidak akan mengalami perubahan lihat Gambar 6.32. Gambar 6.32. Deformasi lentur dan sebuah gelagar Sumber: Salmon dkk, 1991 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 312 Gambar 6.33. Lenturan pada gelegar yang terdiri dari papan-papan yang disusun Sumber: Salmon dkk, 1991 Karena adanya deformasi yang bervariasi ini, maka tiap-tiap serat mempunyai kecenderungan untuk bergeser terhadap serat lainnya. Kalau sebuah gelagar dibentuk dari lembaran-lembaran papan yang disusun sedemikian rupa sehingga papan yang satu berada di atas papan yang lain dan kemudian diberi beban transversal, maka akan terjadi suatu konfigurasi seperti yang bisa kita lihat pada Gambar 6.33 a. Kalau papan-papan tersebut disambung antara yang satu dengan yang lainnya seperti yang terlihat pada Gambar 6.33b, maka kecenderungan untuk terjadinya pergeseran antara papan yang satu dengan papan yang lainnya akan di tahan oleh kemampuan daya tahan terhadap geseran dari alat penyambungnya. Untuk sebuah gelagar tunggal, kecenderungan untuk bergeser ditahan oleh kekuatan daya tahan terhadap geser dari materialnya. Menurut AISC, pada kondisi umum tegangan lentur yang diijinkan sebesar: F v = 0.40 F y . Lubang-lubang pada gelagar Sedapat mungkin lubang-lubang pada gelagar harus dihindarkan. Apabila lubang-lubang mutlak diperlukan, harus diusahakan untuk menghindari adanya lubang pada badan profil yang mengalami gaya geser besar dan pada bagian sayap yang mengalami beban momen besar. Sambungan ujung gelagar yang menggunakan baut pada badan profil yang tipis dapat menciptakan suatu kondisi ro- beknya badan profil. Keruntuhan dapat terjadi akibat kombinasi bekerjanya gaya geserlintang me- lalui baris-baris baut dan gaya tarikan pada penampang bidang baut. Gambar 6.34. Contoh lubang pada sayap gelagar Sumber: Salmon dkk, 1991 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 313 Gambar 6.35. Lubang pada gelagar Sumber: Salmon dkk, 1991 Keruntuhan badan profil Gelagar dapat mengalami kegagalan dalam menjalankan fungsinya akibat terjadinya keruntuhan pada badan profil, serta pada titik-titik terdapatnya konsentrasi tegangan yang besar karena bekerjanya beban terpusat atau adanya reaksi perletakan. Hal ini dapat dicegah dengan memakai pengaku-pengaku badan vertikal. Keruntuhan terjadi pada ujung rusuk badan, pada titik gelagar menyalurkan tekanan dari sayap yang relatif lebar ke badan profil yang sempit. Dalam perhitungan tegangan pada badan profil bekerja menyebar sepanjang badan, dengan sudut 45°. Lenturan Lenturan dari sebuah batang struktur merupakan fungsi dari momen inersianya. Lenturan yang diijinkan pada gelagar biasanya dibatasi oleh peraturan dan perlu diperiksa dalam proses pemilihan gelagar. Menurut AISC batas lenturan terhadap beban hidup dari gelagar yang menyangga langit-langit sebesar 1360 panjang bentangnya. Gambar 6.36. Keruntuhan badan gelagar Sumber: Salmon dkk, 1991 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 314 6.4.5. Kombinasi Lentur dan Gaya Aksial Hampir semua batang pada struktur memikul momen lentur dan beban axial, baik tarik ataupun tekan. Bila salah satu relatif kecil, pengaruhnya biasanya diabaikan dan batang direncanakan sebagai balok, sebagai kolorn dengan beban aksial, atau sebagai batang tarik. Dalam banyak hal, kedua pengaruh tersebut tidak dapat diabaikan dan kelakuan akibat beban gabungan harus diperhitungkan dalam perencanaan. Batang yang memikul tekanan aksial dan momen lentur disebut balok-kolom. Oleh karena batang mengalami lentur, semua faktor lenturan, geser, serta puntir atau torsi berlaku di sini, terutama faktor yang berkaitan dengan stabilitas, seperti tekuk puntir lateral dan tekuk setempat pada elemen tekan. Bila lentur digabungkan dengan tarikan aksial, kemungkinan menjadi tidak stabil berkurang dan kelelehan yielding biasanya membatasi perencanaan. Untuk gabungan lentur dengan tekanan aksial, kemungkinan menjadi tidak stabil meningkat dan semua pertimbangan yang terkait dengan batang tekan juga berlaku. Disamping itu, bila batang memikul tekanan aksial, batang akan mengalami momen lentur sekunder yang sama dengan gaya tekan aksial kali lendutan. Beberapa kategori gabungan lentur dan beban aksial bersama dengan ragam kegagalan mode of failure yang mungkin terjadi dapat diringkas sebagai berikut: − Tarikan aksial dan lentur: kegagalan biasanya karena leleh − Tekanan aksial dan lentur terhadap satu sumbu: kegagalan disebabkan oleh ketidakstabilan pada bidang lentur, tanpa puntir. contoh, balok-kolom dengan beban transversal yang stabil terhadap tekuk puntir lateral − Tekanan aksial dan lentur terhadap sumbu kuat: kegagalan disebabkan tekuk puntir lateral − Tekanan aksial dan lentur biaksial dua sumbu-penampang yang kuat terhadap puntir, kegagalan disebabkan oleh ketidak-stabilan pada satu arah utama. Profil W biasanya termasuk kategori ini − Tekanan aksial dan lentur biaksial-penampang, terbuka berdinding tipis penampang yang lemah terhadap puntir: kegagalan disebabkan oleh gabungan puntir dan lentur. − Tekanan aksial, lentur biaksial, dan puntir: kegagalan akan disebabkan oleh gabungan puntir dan lentur bila pusat geser tidak terletak pada bidang lentur. Oleh karena banyaknya ragam kegagalan, kelakuan yang beraneka ragam ini umumnya tidak dapat disertakan dalam cara perencanaan yang sederhana. Prosedur-prosedur perencanaan yang ada dapat dibedakan atas tiga kategori berikut: 1 pembatasan tegangan gabungan; 2 rumus interaksi semi empiris berdasarkan metode tegangan kerja working stress, dan 3 prosedur interaksi semi empiris berdasarkan kekuatan batas. 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 315 Pembatasan tegangan gabungan biasanya tidak menghasilkan kriteria yang tepat kecuali ketidak-stabilan dicegah atau faktor keamanannya besar. Persamaan interaksi mendekati kelakuan yang sebenarnya karena persamaan ini memperhitungkan keadaan stabilitas yang biasanya dijumpai. Rumus Spesifikasi AISC untuk balok-kolom merupakan jenis interaksi.

6.4.6. Gelagar Plat

Gelagar plat plate girder adalah balok yang dibentuk oleh elemen- elemen plat untuk mencapai penataan bahan yang lebih efisien dibanding dengan yang bisa diperoleh dari balok profil giling rolled shape. Gelagar plat akan ekonomis bila panjang bentang sedemikian rupa hingga biaya untuk keperluan tertentu bisa dihemat dalam perencanaan. Gelagar plat bisa berbentuk konstruksi paku keling, baut atau las. Pada awalnya gelagar plat dengan paku keling Gambar 6.38 yang terbuat dari profil-profil siku yang disambung ke plat badan, dengan atau tanpa plat rangkap cover plate. Bentuk ini digunakan pada bentangan yang berkisar antara 50 dan 150 ft. Saat ini gelagar plat umumnya selalu dilas di bengkel dengan menggunakan dua plat sayap dan satu plat badan untuk membentuk penampang melintang profil I. Gambar 6.37. Contoh aplikasi struktur gelagar plat Sumber: Salmon dkk, 1991 Sementara semua gelagar plat yang dikeling umumnya terbuat dari plat dan profil siku dengan bahan yang titik lelehnya sama, gelagar yang dilas dewasa ini cenderung dibuat dari bahan-bahan yang kekuatannya berlainan. Dengan merubah bahan di berbagai lokasi sepanjang bentang sehingga kekuatan bahan yang lebih tinggi berada di tempat momen danatau gaya geser yang besar, atau dengan memakai bahan yang 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 316 kekuatannya berlainan untuk sayap dan badan gelagar campuranhibrida, gelegar menjadi lebih efisien dan ekonomis. Gambar 6.38. Komponen umum gelagar yang dikeling Sumber: Salmon dkk, 1991 Gambar 6.39. Komponen umum gelagar yang dilas Sumber: Salmon dkk, 1991 Pengertian yang lebih baik tentang kelakuan gelagar plat, baja yang berkekuatan lebih tinggi, dan teknik pengelasan yang sudah maju membuat gelagar plat ekonomis untuk banyak keadaan yang dahulu dianggap ideal untuk rangka batang, Umumnya, bentangan sederhana sepanjang 70 sampai 150 ft 20 sampai 50 m merupakan jangkauan pemakaian gelegar plat. Untuk jembatan, bentang menerus dengan pembesaran penampang penampang dengan tinggi variabel sekarang merupakan aturan bagi 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 317 bentangan sepanjang 90 ft atau lebih. Ada beberapa gelagar plat menerus tiga bentang di Amerika dengan bentang tengah yang melampaui 400 ft, dan bentangan yang lebih panjang mungkin akan dibuat di masa mendatang. Gelegar plat terpanjang di dunia adalah struktur menerus tiga bentang yang melintasi Sungai Save di Belgrado, Yugoslavia, dengan bentang 246-856- 246 ft 175-260-75 m. Penampang lintang jembatan ini berupa gelegar boks ganda yang tingginya berkisar antara 14 ft 9 in 4,5 m di tengah bentang dan 31 ft 6 in 9,6 m di atas pilar. Tiga jenis gelegar plat yang lain diperlihatkan pada Gambar 6.40 : − gelagar boks, memiliki kekakuan puntir besar dan digunakan untuk jembatan dengan bentangan yang panjang, − gelagar campuran, yang terbuat dari bahan dengan kekuatan yang berlainan sesuai dengan tegangan; − gelagar delta, yang memiliki kekakuan lateral yang besar untuk bentang tanpa sokongan samping lateral support yang panjang. Gambar 6.40. Jenis gelagar plat yang dilas Sumber: Salmon dkk, 1991 Konsep umum perencanaan gelagar plat makin cenderung didasarkan pada kekuatan batas. Gelagar plat dengan pengaku yang jaraknya direncanakan dengan tepat memiliki perilaku setelah ketidak- stabilan pada badan terjadi yang hampir mirip seperti rangka batang, dengan badan sebagai pemikul gaya tarik diagonal dan pengaku sebagai pemikul gaya tekan. Perilaku seperti rangka batang ini disebut aksi medan tarik tension field. Teori tekuk klasik pun menyadari bahwa kapasitas cadangan bisa diperoleh karena faktor keamanan terhadap tekuk badan lebih rendah daripada terhadap kekuatan batang keseluruhan. Ketidakstabilan yang berkaitan dengan beban pada plat badan Bila perencana bebas menata bahan untuk mencapai pemikulan beban yang paling efisien, maka jelaslah bahwa untuk momen lentur yang hampir seluruhnya dipikul oleh sayap, penampang yang tinggi lebih disukai. Badan diperlukan agar sayap-sayap bekerja sebagai satu kesatuan dan