BAB I

STRUKTUR KOMPOSIT

Struktur komposit mengacu pada anggota struktur yang dihasilkan dengan

menggabungkan lebih dari satu material. Bagian dari anggota struktur komposit ini

terhubung kaku dan dianggap tidak ada perpindahan ataupun pergeseran yang dapat

terjadi di antara satu sama lain material.

Kerangka baja yang menyanggah konstruksi plat beton bertulang yang dicor di

tempat dahulu biasanya direncanakan dengan anggapan bahwa plat beton dan baja

bekerja secara terpisah dalam menahan beban. Pengaruh komposit dari baja dan beton

yang bekerja sama dahulu tidak diperhitungkan. Pengabaian ini didasarkan pada alasan

bahwa lekatan (bond) antara lantai atau plat beton dan puncak balok baja tidak dapat

diandalkan. Namun, dengan berkembangnya teknik pengelasan, pemakaian alat

penyambung geser (shear connector) mekanis menjadi praktis untuk menahan gaya geser

horizontal yang timbul ketika batang terlentur.

Balok komposit merupakan perpaduan antara beton dan baja profil, dimana

perbedaannya dengan beton bertulang adalah untuk momen positif, pada beton bertulang

gaya-gaya tarik yang terjadi pada elemen struktur dipikul oleh besi tulangan, sedangkan

pada struktur komposit gaya-gaya tarik yang terjadi dipikul oleh profil baja. Balok

komposit dengan profil WF biasa sudah banyak digunakan dalam perencanaan suatu

gedung. Hal ini dikarenakan keuntungan yang didapat dengan menggunakan struktur

komposit pada suatu bangunan daripada menggunakan struktur beton bertulang. Jika

ditinjau dari segi kualitas dan efisiensi waktu pekerjaan bangunan dengan struktur baja

komposit lebih menguntungkan.

Keuntungan utama dari perencanaan komposit (Charles G. Salmon,1991) adalah :

1. Penghematan berat baja,

2. Penampang balok baja yang digunakan lebih kecil,

3. kekakuan lantai meningkat,

4. kapasitas menahan beban lebih besar,

5. Panjang bentang untuk batang tertentu dapat lebih besar.

Penampang komposit mempunyai kekakuan yang lebih besar dibandingkan

dengan penampang lempeng beton dan gelagar baja yang bekerja sendiri-sendiri dan

dengan demikian dapat menahan beban yang lebih besar atau beban yang sama dengan

lenturan yang lebih kecil pada bentang yang lebih panjang. Apabila untuk mendapatkan

aksi komposit bagian atas gelagar dibungkus dengan lempeng beton, maka akan didapat

pengurangan pada tebal seluruh lantai, dan untuk bangunan-bangunan pencakar langit,

keadaan ini memberikan penghematan yang cukup besar dalam volume, pekerjaan

pemasangan kabel-kabel, pekerjaan saluran pendingin ruangan, dinding-dinding,

pekerjaan saluran air, dan lain-lainnya. (Amon, Knobloch & Mazumder,1999)

Struktur komposit semakin banyak dipakai dalam rekayasa struktur. Dari

beberapa penelitian, struktur komposit mampu memberikan kinerja struktur yang baik

dan lebih efektif dalam meningkatkan kapasitas pembebanan, kekakuan dan keunggulan

ekonomis ( Vebriano Rinaldy & Muhammad Rustailang, 2005 ).

Tujuan dari konstruksi komposit adalah untuk memanfaatkan kelebihan dari

setiap material dan menempatkannya di tempat dimana material tersebut dapat

menunjukkan kerja terbaik. Atau untuk menambah ketahanan geser dari material yang

lemah.

BAB II

STRUKTUR BALOK KOMPOSIT

2.1 Perilaku struktur balok komposit

Perilaku struktur balok beton bertulang biasa dengan struktur balok komposit

antara baja dan beton dapat dilihat pada gambar berikut.

2.2 Tipe-tipe balok komposit

Secara umum, ada dua tipe struktur balok komposit yang dapat dijumpai, yaitu :

1. balok komposit dengan penghubung geser

2. balok baja yang diberi selubung beton

Aksi komposit terbentuk dengan adanya transfer geser antara pelat beton dan

balok baja yang dapat terjadi melalui :

1. mekanisme interlicking antara penghubung geser dan pelat beton

2. mekanisme lekatan dan friksi sepanjang permukaan atas profil baja yang

terkekang di dalam beton dan mekanisme tahan geser pada bidang antara pelat

beton dan selubung beton di sekitar profil baja.

Beberapa jenis balok komposit (SNI 03-1729-2002 Ps.12.2.(6-8)) antara lain :

a. Balok komposit penuh

penghubung geser harus disediakan dalam jumlah yang memadai sehingga

balok mampu mencapai kuat lentur maksimumnya. Pada penentuan distribusi

tegangan elastis, slip antara baja dan beton dianggap tidak terjadi.

b. Balok komposit parsial

kekuatan balok dalam memikul lentur dibatasi oleh kekuatan penghubung

geser. Perhitungan elastis untuk balok seperti ini, seperti pada penentuan defleksi

atau tegangan akibat beban layan, harus mempertimbangkan pengaruh adanya slip

antara baja dan beton.

c. Balok baja yang diberi selubung beton

walaupun tidak diberi angker, balok baja yang diberi selubung beton di semua

permukaannya dianggap bekerja secara komposit dengan beton, selama hal-hal

berikut terpenuhi :

a. Tebal minimum selubung beton yang menyelimuti baja tidak kurang daripada

50 mm, kecuali yang disebutkan pada butir ke-2 di bawah.

b. Posisi tepi atas balok baja tidak boleh kurang daripada 40 mm di bawah sisi

atas pelat beton dan 50 mm di atas sisi bawah plat.

c. Selubung beton harus diberi kawat jaring atau baja tulangan dengan jumlah

yang memadai untuk menghindari terlepasnya bagian selubung tersebut pada

saat balok memikul beban.

2.3 Lebar efektif

Lebar efektif pada suatu pelat beton adalah lebar flange (bf) dari profil baja yang

diberikan shear connector dan tambahan 2b’ dari bagian pelat betonnya.

bef = bf + 2b’

Dalam simplifikasi perencanaan yang tercantum dalam SNI 03-1729-2002, lebar

efektif pelat lantai yang membentang pada masing-masing sisi dari sumbu balok (be)

tidak boleh melebihi :

Keterangan : - L : Bentang balok - bf : Lebar flange

- b0 : Jarak antar balok - be : Lebar efektif

Untuk balok tengah :

Untuk balok tepi :

2.4 Kekuatan balok komposit rencana

2.4.1 Kekuatan balok positif dengan penghubung geser

Kekuatan lentur positif rencana (Φb.Mn) ditentukan dengan cara berikut (SNI

03-1729-2002 Ps.12.4.2.1) :

a. Web kompak

Φb = 0,85 Mn dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada

penampang komposit.

b. Web tak kompak

Φb = 0,9 Mn ditentukan berdasarkan superposisi tegangan-tegangan

elastis yang memperhitungkan pengaruh tumpuan sementara (perancah).

Penentuan kompak atau tidaknya web tersebut, dapat dilihat pada tabel di

Specification for Structural Steel Buildings (AISC, hal 16) :

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Kekuatan lentur negatif rencana (Φb.Mn) ditentukan dengan cara berikut (SNI

03-1729-2002 Ps.12.4.2.3) :

Φb = 0,85

Mn dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang

komposit, dengan syarat :

a. Balok baja mempunyai penampang kompak yang diberi pengaku

memadai.

b. Pelat beton dan balok baja di daerah momen negatif harus disatukan

dengan penghubung geser.

c. Tulangan pelat yang sejajar dengan balok baja di sepanjang daerah lebar

efektif pelat beton harus diangker dengan baik.

2.4.2 Kekuatan balok yang diberi selubung beton

Kekuatan lentur positif rencana (Φb.Mn) ditentukan dengan cara berikut (SNI

03-1729-2002 Ps.12.4.3) :

Φb = 0,85

Mn dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang bahan

bajanya saja.

2.5 Perencanaan balok komposit

2.5.1 Menentukan luas panampang komposit

Dalam analisa distribusi tegangan elastis, diberlakukan transfer area methode,

yaitu menjadikan luas panampang beton menjadi penampang baja ekuivalen dengan

nilai pambagi (n = rasio elastisitas), n = Es/Ec.

Luas penampang ekuivalen,

Dengan Ac = Tebal pelat lantai tertekan x lebar efektif pada balok (d . be), sehingga :

Luas penampang komposit,

2.5.2 Penentuan titik netral penampang komposit

1. kondisi plastis

a. garis netral ada di baja

b. garis netral ada di beton

2. kondisi elastis

a. garis netral ada di baja

b. garis netral ada di beton

2.5.3 Kekuatan nominal penampang balok komposit

2.5.4

2.6 Lendutan

2.7 Shear connector

2.8 Contoh kasus dan perencanaan