KONSTRUKSI DAN BAJA 2 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 :

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

2



Contoh Kolom Komposit :

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo


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).

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

6

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

7

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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 :

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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.

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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.

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

15

Kuat Lentur Nominal (Analisis Plastis)

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

16

Kuat Lentur Nominal Momen Positif

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

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

17

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

18

beton

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

19

beton

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

20

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

21

Kuat Lentur Nominal Momen Negatif

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

24

Perhitungan kuat geser dapat dilihat pada perencanaan geser balok girder

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

25

Penghubung Geser (Shear Connector)

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

26

Vh

 Vh

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

27

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

28

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

29

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

30

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

31

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

32

Vh
N
Qn

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

35

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

36

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

37

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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)

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

39

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

40

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

41

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

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

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

43

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

44