.

Dasar Perencanaan Struktur Baja

Dasar Perencanaan Struktur Baja

Desain struktur harus memenuhi kriteria kekuatan (strength), kemampuan layan (serviceability) dan ekonomis (economy).
oo Kekuatan berkaitan dengan kemampuan umum dan keselamatan struktur pada kondisi pembebanan yang ekstrem. Struktur diharapkan mampu bertahan meskipun terkadang mendapat beban yang berlebihan tanpa mengalami kerusakan dan kondisi yang membahayakan selama waktu pemakaian struktur tersebut.
oo Kemampuan layan mengacu pada fungsi struktur yang sesuai, berhubungan dengan tampilan, stabilitas dan daya tahan, mengatasi pembebanan, defleksi, vibrasi, deformasi permanen, retakan dan korosi, dan persyaratan-persyaratan desain lainnya.
oo Ekonomis mengutamakan pada keseluruhan persyaratan biaya material, pelaksanaan konstruksi dan tenaga kerja, mulai tahapan perencanaan, pabrikasi, pendirian dan pemeliharaan struktur.
Secara umum ada dua filosofi perencanaan yang dipakai dewasa ini, yaitu:
oo Filosofi perencanaan tegangan kerja-elastis (working stress design), elemen struktural harus direncanakan sedemikian rupa hingga tegangan yang dihitung akibat beban kerja, atau servis, tidak melampaui tegangan ijin yang telah ditetapkan. Tegangan ijin ini ditentukan oleh peraturan bangunan atau spesifikasi untuk mendapatkan faktor keamanan terhadap tercapainya tegangan batas, seperti tegangan leleh minimum atau tegangan tekuk (buckling). Tegangan yang dihitung harus berada dalam batas elastis, yaitu tegangan sebanding dengan regangan.
oo Filosofi perencanaan keadaan batas (limit state). Filosofi ini meliputi metoda vang umumnya disebut “perencanaan kekuatan batas,” “perencanaan kekuatan,” “perencanaan plastis,” “perencanaan faktor beban,” “perencanaan batas,” dan yang terbaru “perencanaan faktor daya tahan dan beban” (LRFD/Load and Resistance Factor Design).
Keadaan batas adalah istilah umum yang berarti “suatu keadaan pada struktur bangunan di mana bangunan tersebut tidak bisa memenuhi fungsi yang telah direncanakan”.
Keadaan batas dapat dibagi atas kategori kekuatan (strength) dan kemampuan layan (serviceability).
? Keadaan batas kekuatan (atau keamanan) adalah kekuatan daktilitas maksimum (biasa disebut kekuatan plastis), tekuk, lelah (fatigue), pecah (fracture), guling, dan geser.
? Keadaan batas kemampuan layan berhubungan dengan penghunianbangunan, seperti lendutan, getaran, deformasi permanen, dan retak.
Dalam perencanaan keadaan batas, keadaan batas kekuatan atau batas yang berhubungan dengan keamanan dicegah dengan mengalikan suatu faktor pada pembebanan. Berbeda dengan perencanaan tegangan kerja yang meninjau keadaan pada beban kerja, peninjauan pada perencanaan keadaan batas ditujukan pada ragam keruntuhan (failure mode) atau keadaan batas dengan membandingkan keamanan pada kondisi keadaan batas.
Hampir semua sistem konstruksi baja berat terbuat dari elemen-elemen linear yang membentang satu arah. Berbagai penampang baja profil dengan flens lebar yang tersedia dalam berbagai ukuran dapat digunakan.
Banyaknya ukuran penampang ini memungkinkan fleksibilitas dalam desain elemen balok-dan-kolom. Meskipun hubungan sederhana (sendi) umumnya digunakan pada sistem ini, kita dapat dengan mudah membuat titik hubung yang mampu memikul momen.
Struktur rangka yang titik-titik hubungnya mampu memikul momen, mempunyai tahanan terhadap beban lateral cukup besar. Kestabilan lateral juga dapat ditingkatkan dengan menggunakan dinding geser atau elemen pengekang diagonal.
.
BALOK
Bentuk sayap lebar biasanya digunakan sebagai elemen yang membentang secara horizontal. Interval bentang yang mungkin untuk elemen ini sangat lebar. Elemen ini biasanya ditumpu sederhana kecuali apabila aksi rangka diperlukan untuk menjamin stabilitas, di mana hubungan yang mampu memikul momen digunakan. Bentuk-bentuk lain, seperti kanal, kadang-kadang digunakan untuk memikul momen, tetapi biasanya terbatas pada beban ringan dan bentang pendek.
sederhana kecuali apabila aksi rangka diperlukan untuk menjamin stabilitas, di mana hubungan yang mampu memikul momen digunakan. Bentuk-bentuk lain, seperti kanal, kadang-kadang digunakan untuk memikul momen, tetapi biasanya terbatas pada beban ringan dan bentang pendek.
.
KONSTRUKSI KOMPOSIT
Banyak sistem struktural yang tidak dapat dikelompokkan secara mudah menurut material yang digunakan. Sistem balok komposit seperti terlihat pada Gambar 6.7(c) sering kita jumpai. Dalam hal ini, baja adalah bagian yang diletakkan pertama kali, kemudian beton dicor di sekitar penghubung geser (shear connectors) di atas balok baja. Adanya penghubung geser tersebut menyebabkan balok baja dan beton di atasnya bekerja secara integral. Dengan demikian terbentuk penampang T dengan baja sebagai bagian yang mengalami tarik, dan beton yang mengalami tekan.
.
RANGKA BATANG DAN JOIST BATANG TERBUKA
Merupakan variasi tak hingga dari konfigurasi rangka batang yang mungkin digunakan. Rangka batang dapat juga dibuat atau dirancang secara khusus untuk bentang dan beban yang sangat besar. Joist web terbuka yang merupakan produksi besar-besaran, dapat digunakan baik untuk sistem lantai maupun atap.
Elemen ini umumnya relatif ringan dan terdistribusi merata. Joist web terbuka umumnya ditumpu sederhana, tetapi bila diperlukan dapat dibuat hubungan kaku. Pada sistem yang sama dapat digunakan joist web terbuka dan flens lebar yang mempunyai titik hubung yang dapat memikul momen sehingga kita mendapat aksi rangka yang dapat menahan beban lateral.
.
PELENGKUNG
Pelengkung kaku dengan berbagai bentuk dapat dibuat dari baja. Pelengkung yang telah dibuat di luar lokasi (prefabricated) dan telah tersedia untuk bentang kecil sampai menengah. Telah ada pelengkung yang dirancang secara khusus dan mempunyai bentang sangat panjang [misalnya bentang 300 ft (90 m) atau lebih]. Pelengkung baja dapat dibuat dari penampang masif atau dinding terbuka.
.
CANGKANG
Banyak bentuk cangkang yang menggunakan baja. Masalah utama dalam penggunaan baja untuk memperoleh permukaan berkelengkungan ganda adalah memuat bentuk dari elemen-elemen garis. Pada kubah, misalnya, baik pendekatan dengan rusuk atau geodesik adalah mungkin.
Dek baja ringan yang berdimensi kecil umumnya digunakan untuk membentuk permukaan terluarnya. Pada situasi bentang kecil, permukaan baja melengkung dapat dibuat dengan menekan lembaran baja secara khusus agar serupa dengan cara yang digunakan dalam membuat bentuk baja berkelengkungan tunggal maupun ganda pada badan mobil.
.
STRUKTUR KABEL
Baja adalah satu-satunya material yang dapat digunakan sebagai struktur kabel. Bentuk struktur kabel yang dapat dibuat tak hingga banyaknya. Kabel dapat digunakan untuk atap permanen yang permukaan penutupnya dapat berupa elemen rangka datar kaku atau permukaan membran.
.
UKURAN ELEMEN
Diilustrasikan batas-batas perbandingan tinggi bentang untuk beberapa sistem struktur baja yang umum digunakan. Kolom baja struktural umumnya mempunyai perbandingan tebal-tinggi bervariasi antara 1 : 24 dan 1 : 9, yang tergantung pada beban dan tinggi kolom.
Keseluruhan kemungkinan bentang yang dapat dicapai dari beberapa sistem
Setiap struktur adalah gabungan dari bagian-bagian tersendiri atau batang-batang yang harus disambung bersama (biasanya di ujung batang) dengan beberapa cara. Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi, pelat buhul, pelat pendukung, dan pelat penyambung) dan alat pengencang (baut dan las).
Dari Buku Sekolah