Struktur Baja II Jembatan Komposit Kamis, 23 Desember 2010 Dr. Ir. Mochammad Afifuddin, M.Eng Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik UNIVERSITAS SYIAH KUALA

Bahan Kuliah Struktur Baja II Pendahuluan Bertahun-tahun beton bertulang yang terletak di atas gelagar baja dipakai tanpa memperhitungkan pengaruh dari struktur komposit. Pada tahun-tahun belakangan ini, hasil penelitian menunjukkan bahwa beton bertulang dan gelagar baja yang digabungkan bersama-sama merupakan satu kesatuan dalam menahan geseran horizontal. Daya tahan gabungan ini dapat diperoleh dengan mengelas shear connector (penyambung geser) pada gelagar atau dengan memberikan lapisan pelindung beton pada gelagar. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Pendahuluan AISCS juga mengakui adanya penambahan ini dengan memberikan nilai tegangan lentur izin sebesar 0,76 Fy tanpa memperhitungkan pengaruh dari beton (AISCS 1.11.2) Kedua material tersebut dimanfaatkan sampai mencapai kapasitas penuhnya, dengan beton menahan tekanan dan gelagar baja menahan hampir semua tarikan. Penampang komposit mempunyai kekakuan yang lebih besar dibandingkan dengan penampang beton dan gelagar baja yang bekerja sendiri-sendiri. Apabila ada bagian dari beton yang menahan tarik, maka bagian tersebut dianggap tidak ada dan diabaikan dalam perhitungan. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Lebar Efektif AISC menentukan lebar dari lempeng beton yang turut aktif dalam aksi komposit seperti gambar di atas. Besarnya lebar flens efektif maksimum tidak boleh melampaui: 1. Seperempat dari panjang bentang gelagar 2. Setengah dari jarak bersih ke gelagar berikutnya yang terdapat pada dua sisi ditambah bf 3. Enam belas kali tebal lempeng t ditambah bf, 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Lebar Efektif Apabila lempeng beton hanya terdapat pada satu sisi dari gelagar, maka lebar aktif maksimum b tidak boleh melampaui: 1. Seperduabelas dari panjang bentang gelagar L. 2. Setengah dari jarak bersih ke gelagar berikutnya tambah bf. 3. Enam belas kali tebal lempeng t ditambah bf, 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh Soal 1: Tentukan lebar efektif b untuk gelagar sebelah dalam dan gelagar tepi seperti terlihat pada gambar apabila diketahui panjang bentang L=42 ft, 0 in; tebal lempeng beton t=5.5 in dan jarak dari pusat ke pusat gelagar yang terdiri dari profil W 18 x 35 adalah 8 ft, 0 in. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Penyelesaian: Untuk profil W 18 x 35, bf= 6 in. Jarak bersih gelagar = (8 ft x 12 in/ft)-6 ft= 90 in. Untuk gelagar sebelah dalam, 1. b≤1/4 =(42ftx12in./ft)/4= 126 in. 2. b≤(1/2 jarak bersih)x2 + bf=2(90 in/2) + 6 in.=96 in 3. b≤(8t) x 2 + bf= 2(8x5,5in.) + 6 in. = 94 in. Harga b minimum yang dipakai adalah b=94 in. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Penyelesaian (lanjutan): Untuk gelagar tepi, 1. b≤1/12 =(42ftx12in./ft)/12= 42 in. 2. b≤(1/2 jarak bersih)x2 + bf=(90 in/2) + 6 in.=51 in 3. b≤(6t) + bf= (6x5,5in.) + 6 in. = 39 in. Harga b minimum yang dipakai adalah b=39 in. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh Soal 2: Kerjakan kembali contoh soal no: 1, dengan menggunakan profil W 12 x 65 untuk gelagar. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Perhitungan Tegangan Tegangan-tegangan pada penampang komposit biasanya dihitung dengan menggunakan metode tranformasi luas, di sini salah satu dari luas material yang dipakai di transformasikan menjadi luas yang ekivalen terhadap luas material lainnya. Biasanya luas efektif beton yang ada ditranformasikan menjadi luas baja yang ekivalen. Dengan menganggap bahwa pada jarak yang sama dari sumbu netral besarnya regangan yang terjadi pada kedua material adalah sama, maka besarnya unit tegangan pada salah satu material adalah sama dengan perkalian antara regangan yang terjadi dengan modulus elastisitasnya. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Perhitungan Tegangan (lanjutan): Unit tegangan baja dengan demikian bisa dinyatakan sebagai Es/Ec dikalikan dengan unit tegangan beton. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Dengan memisahkan perbandingan Es/Ec sebagai perbandingan modulus n, gaya yang ditahan oleh beton seluas 1 in2 adalah setara dengan gaya yang ditahan oleh baja seluas 1/n in2. Dengan demikian luas efektif beton (Ac=bef x t), bisa digantikan dengan luas transformasi (Atransformasi= Ac/n). Setelah letak sumbu netral dari penampang transformasi ditentukan, kemudian momen inersianya Itr bisa dihitung. Tegangan lentur maksimum untuk baja bisa dinyatakan dengan persamaan: 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Dimana: fbs= tegangan lentur maksimum M= momen lentur ytr=jarak dari sumbu netral ke serat baja terjauh Itr= momen inersia penampang transformasi. Tegangan lentur maksimum untuk beton dapat dinyatakan dengan persamaan: catas adalah jarak dari sumbu netral ke serat beton terjauh, dan n perbandingan modulus. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Persamaan di atas kadang-kadang dipakai untuk menunjukkan tahanan momen transformasi dari gelagar. Untuk konstruksi yang tidak disangga, karena penampang baja harus dapat menahan beban mati, tegangan lentur untuk baja dinyatakan oleh: dimana: MD : momen yang hanya disebabkan oleh beban mati c : jarak sumbu netral profil baja sendiri ke serat penampang baja yang terjauh. Is : momen inersia total dari baja 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh soal 3: Untuk contoh 1, tentukan penampang transformasi dari beton apabila Ebaja = 29 x 106 psi dan Ebeton = 2,9 x 106 psi. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh Soal 4: Untuk kasus seperti gambar berikut, tentukan ytr, Itr, ftr bawah, ftr atas, dan ftr beton, apabila M= 160 ft.k. Pakai profil W 18 x 35 dengan b= 70 in., t=4 in, dan n=10 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Penyelesaian: 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Penyelesaian (lanjutan): 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh Soal 5: Untuk kasus seperti gambar berikut, tentukan ytr, Itr, ftr bawah, ftr atas, dan ftr beton, apabila M= 560 ft.k, Atr= 44 in2, t= 5 in, btr= 8,8 in. dan n=10 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Penyelesaian: 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Penyelesaian (lanjutan): 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh Soal 6: Tentukan kapasitas momen tahan dari penampang komposit seperti yang terlihat pada gambar berikut ini. Anggap baja yang dipakai adalah dari jenis A.36, f’c= 3000 psi, n= 9, Itr= 8636 in4, ytr=17,99 in. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Penyelesaian: 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Penyelesaian (lanjutan): 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh Soal 7: Dengan menganggap tidak ada penyangga yang akan dipakai, tentukan kapasitas momen beban mati dari penampang komposit pada contoh soal 5. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Penyelesaian: 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Penyelesaian (lanjutan): 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Penyelesaian (lanjutan): 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II SHEAR CONNECTOR 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh Soal 8: Tentukan jumlah kancing berdiameter 7/8 in yang dibutuhkan apabila f’c = 3000 psi dan Fy= 36 ksi adalah harga-harga yang dipakai untuk gelagar sebelah dalam pada contoh (1) dan (2). 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Penyelesaian: 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Penyelesaian (lanjutan) : 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh Soal 9: Tentukan jumlah kanal berukuran 4 in yang diperlukan untuk menyalurkan gaya geser apabila untuk penampang komposit seperti pada gambar f’c=3,0 ksi dan Fy = 36 ksi. Anggap panjang tiap kanal adalah 3 in. 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Penyelesaian: 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II Contoh Soal 10: 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II

Bahan Kuliah Struktur Baja II 4/5/2017 Bahan Kuliah Struktur Baja II