STRUKTUR KOMPOSIT STRUKTUR KOMPOSITKomponen komposit didefinisikan sebagai suatu elemen yang terdiri dari dua jenis bahan atau lebih membentuk suatu elemen tunggal untuk memikul beban yang bekerja.Komponen komposit dapat berupa profil tunggal (rolled) atau profil susun (built up) baik yang diisi dengan beton (infilled concrete), dibalut dengan beton bertulang (encased by reinforced concrete) maupun dihubungkan dengan pelat beton bertulang.Sistem struktur komposit terbentuk dengan adanya interaksi antara komponen-komponen struktur baja dan beton yang masing-masing karakteristik dasar materialnya dimanfaatkan secara optimal.Karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur baja:1. Kekuatan tarik yang tinggi2. Modulus elastisitas yang tinggi3. Daktilitas yang tinggiKarakteristi penting yang dimiliki oleh struktur beton:1. Sifat ketahanan yang baik terhadap api2. Mudah dibentuk3. MurahElemen-elemen struktur komposit:1. Kolom komposit2. Balok komposit3. Pelat kompositPrinsip-prinsip dasar perencanaan:1. Distribusi tegangan plastis pada daerah momen positif baloka. Tegangan pada balok (tekan) distribusi meratab. Tegangan pada baja = fy (tarik atau tekan) distribusi merata2. Distribusi tegangan plastis pada daerah momen negatif baloka. Tegangan pada balok = 0 (tarik) b. Tegangan pada tulangan beton = fyr (tarik)c. Tegangan pada tulangan beton = fy (tekan atau tarik) distribusi merata3. Distribusi tegangan elastik distribusi liniera. Tegangan maksimum pada beton (tekan)b. Tegangan maksimum pada baja = fy (tekan atau tarik)I. Perencanaan Balok KompositAda dua tipe balok komposit, yaitu:1. Balok komposit dengan penghubung geser2. Balok baja yang diberi selubung betonAksi komposit terbentuk dengan adanya transfer geser antara pelat beton dan balok baja yang dapat terjadi melalui:1. Mekanisme interlocking antara penghubung geser mekanis dan pelat beton2. Mekanisme lekatan dan friksi di sepanjang permukaan atas profil baja yang terkekang di dalam beton dan mekanisme tahanan geser pada bidang antara pelat beton dan selubung beton di sekitar profil baja.

Gambar 1.1 Balok kompositDari Gambar 1.1 dapat dilihat bahwa interaksi antara pelat beton dan balok baja melalui shear stud (steel connector). Shear stud ini dilaskan pada sayap atas gelagar pada jarak tertentu sepanjang gelagar. Fungsi dari shear stud ini untuk menghalangi slip relative antara pelat beton dan permukaan atas gelagar. Pada kondisi ini steel connector menahan beban geser yang ada pada interface antara pelat beton dan permukaan atas gelagar. Oleh karena itu steel connector ini disebut shear stud. Selanjutnya semua gaya yang bekerja pada struktur akan dipikul bersama-sama melalui composite steel concrete action.Balok Komposit dengan Shear connectorDalam merencanakan balok komposit, harus memperhatikan atau dikaitkan dengan metoda pelaksanaan di lapangan. Ada dua metoda pelaksanaan balok komposit, yaitu:1. Memakai penyanggah (shored construction)2. Tanpa memakai penyanggah (unshored construction)Konstruksi dengan PenyanggahDalam sistem konstruksi ini, diperlukan penyanggah sementara untuk membantu gelagar menyanggah beton yang dicor. Untuk jenis konstruksi ini, balok komposit menyanggah semua beban seperti beban mati struktur dan beban-beban yang bekerja pada permukaan pelat lantai.Konstruksi tanpa PenyanggahDalam sistem konstruksi ini, tidak diperlukan penyanggah sementara. Beton yang baru dicor, sepenuhnya dipikul oleh gelagar. Setelah beton mencapai kekuatan yang disyaratkan (0,75 fc), gelagar akan menahan beban-beban yang bekerja pada permukaan pelat lantai. Pada keadaan ini, gelagar direncanakan menahan semua beban terfaktor yang bekerja sebelum beton mencapai perawatan yang sempurna. Bilamana disyaratkan distribusi teganagn elastis, maka dalam analisis penampang harus menggunakan superposisi. Pada tahap I, gelagar menahan semua beban tetap terfaktor sebelum beton mencapai perawatan yang sempurna. Pada tahap II, balok komposit menahan beban-beban tarfaktor yang bekerja setelah beton mencapai perawatan yang sempurna.Bila digunakan distribusi tegangan plastis, beban uji harus menunjukkan bahwa beban terfaktor dapat diasumsikan ditahan oleh balok komposit untuk unshored construction.

Gambar 1.2 Lebar efektif balokLebar efektif pelat beton (beff):1. 2. 3. untuk balok tepiKekuatan lentur balok komposit dengan penghubung geser 1. Kekuatan lentur positifa. Untuk penampang berbadan kompak , kekuatan lentur positif dapat dihitung dengan menggunakan distribusi tegangan plastis b. Untuk penampang berbadan tidak kompak , kekuatan lentur positif dapat dihitung dengan menggunakan distribusi tegangan elastik dengan memperhitungkan pengaruh tumpuan sederhana. Pada kondisi ini, kekuatan lentur batas penampang ditentukan oleh terjadinya leleh pertama 2. Kekuatan lentur negatifa. Kekuatan lentur negatif dapat dihitung dengan mengabaikan aksi komposit. Jadi kekuatan lentur negatif penampang komposit sama dengan kekuatan lentur negatif penampang baja saja .b. Sebagai alternatif, untuk balok dengan penampang kompak dan tidak langsing, kekuatan lentur negatif dapat dihitung menggunakan distribusi tegangan plastis dengan mempertimbangkan pengaruh tulangan baja di sepanjang lebar efektif pelat beton .Kekuatan lentur balok baja yang berselubung beton 1. Kekuatan lentur balok baja yang berselubung beton dapat ditentukan berdasarkan superposisi tegangan elastik pada baja dan beton yang memperhitungkan pengaruh adanya tumpuan sementara .2. Sebagai alternatif, kekuatan lentur balok baja yang berselubung beton dapat ditentukan berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang baja saja .Kekuatan struktur selama pelaksanaanUntuk struktur tanpa perancah, penampang baja harus memiliki kekuatan yang cukup untuk memikul semua pembebanan yang ada selama pelaksanaan yaitu selama .Kekuatan geser rencanaKuat geser rencana balok komposit, ditentukan berdasarkan kuat geser badan penampang baja saja. Contoh: untuk dan Penghubung geser mekanik

Gambar 1.3 Tipe-tipe penghubung geserSyarat-syarat penghubung geser:1. Selimut beton lateral mm, kecuali yang dipasang pada dek baja2. Diameter stud 3. Spasi longitudinal stud 4. Spasi lateral stud 5. Panjang stud 6. Spasi longitudinal penghubung geser 1. Kekuatan penghubung geser stud

di mana:untuk dek baja gelombanguntuk pelat beton biasaFaktor reduksi rs digunakan untuk memperhitungkan pengaruh pelemahan penghubung geser stud akibat adanya rongga pada dek baja gelombang.

Gambar 1.4 Penghubung geser stud2. Kekuatan penghubung geser kanal gilas

Gambar 1.5 Penghubung geser kanal gilasJumlah penghubung geser yang dibutuhkan sepanjang daerah tertentu dihitung sebagai berikut:

dimana:Vh=gaya geser horisontal total pada bidang kontak antara balok baja dan pelat beton yang harus ditransfer oleh penghubung geser.

Gambar 1.6 Contoh penghubung geser Gaya geser horisontal total, Vh1. Pada daerah momen positifGaya geser horisontal total pada daerah antara momen nol dan momen positif maksimum adalah nilai terkecil dari:a. b. c. 2. Pada daerah momen negatifGaya geser horisontal total pada daerah antara momen nol dan momen negatif maksimum adalah nilai terkecil dari:a. b. Pada balok komposit penuh, gaya geser horisontal total ditentukan oleh kapasitas tekan beton atau kapasitas tarik baja. Pada balok komposit parsial, gaya geser horisontal total ditentukan oleh kapasitas penghubung geser .

Gambar 1.7 Perilaku balok komposit penuh dan parsial