Tambahan Kekakuan Lateral Untuk Portal Baja Akibat Dari Aksi Komposit Balok

Posted on Updated on

Dalam desain struktur baja, kekakuan adalah hal yang sangat penting. Tidak jarang kasus dimana kekakuan lebih control dalam desain dibandingkan aspek kekuatan. Misal kasusnya adalah momen frame yang menerima gaya lateral. Nilai drift kadang menjadi aspek yang paling berpengaruh terhadap besarnya section yang digunakan. Memang bukanlah hal yang ideal untuk menahan gaya lateral hanya melalui aksi lentur balok kolom, akan sangat lebih efektif jika menggunakan bracing atau wall.

Sebenarnya ada kebiasaan di design office untuk mengabaikan pengaruh penambahan kekakuan pada momen frame akibat aksi komposit dengan slab beton, terutama untuk kasus balok utama baik akibat gaya lateral maupun gravitasi. Untuk deformasi gravity load pada balok anak, hal ini bisa dengan mudah dilakukan karena distribusi gaya yang seragam menyebabkan semua momen menghasilkan gaya tekan di pelat komposit, sehingga pelat komposit menerima gaya tekan dan efektif menambah kekakuan. Untuk balok utama yang menghasilkan momen negative di tumpuan akibat kombinasi beban gravity dan lateral load, menyebabkan sebagian panjang bentang di tumpuan menerima momen negative dan menyebabkan pelat komposit tidak efektif lagi menyumbang kekakuan akibat terkena gaya tarik.

Pada tulisan ini saya hanya akan membahas mengenai metode sederhana untuk mempertimbangkan penambahan kekakuan pada balok induk akibat beban lateral. Sebenarnya untuk beban gravity bisa menggunakan konsep sejenis, namun perlu juga mempertimbangkan staged construction (saat beton basah dan beton kering).

Pada momen frame yang diberikan gaya lateral dan/atau gaya lateral + gravity maka diagram momennya kira – kira seperti berikut (Gambar 1) :

Kekakuan Komposit 1

Pada diagram tersebut, kita bagi – bagi menjadi 3 region dimana ada region momen negative (region 1) dimana inersia yang digunakan adalah murni inersia balok baja, lalu region awal momen positif (region 2) dimana digunakan kekakuan komposit dengan lebar efektif yang konservatif (Chapter 9.3 Segui Edisi 5 atau AISC 13.1a), terakhir region 3 dimana pada bagian ini diasumsikan gaya tekan hanya efektif ditahan oleh flange kolom sehingga nilai lebar efektifnya menyempit 45o ke lebar flange kolom saja, atau secara konservatif lebar pelat komposit hanya dianggap sebesar lebar flange kolom (Gambar 2).

Kekakuan Komposit 2

Tentu akan sangat sulit untuk insinyur jika harus memodelkan tiga tipe kekakuan untuk tiap bentang balok (setidaknya berarti untuk 1 balok harus dibagi menjadi 3 element). Oleh karenanya bisa dilakukan simplifikasi dimana diambil simple joint sambungan balok kolom, lalu dicari nilai inersia efektif agar menghasilkan nilai rotasi di joint yang sesuai dengan rotasi pada joint dimana balok dibagi menjadi 3 region. Kira – kira lebih jelasnya digambarkan di Gambar 3.

Kekakuan Komposit 3

Metode diatas mudah digunakan untuk tipe struktur yang reguler. Setidaknya kekakuan dari struktur jika mempertimbangkan efek komposit dengan metode ini akan bertambah cukup besar dan sangat mungkin untuk menghemat section baja.

Referensi :

– Steel Design After College (Walter P. Moore and Associates)

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s