Balok SARANG MADU adalah balok yang direncanakan dari balok baja WF, yang telah banyak dipakai pada bangunan yang memakai konstruksi baja. Balok sarang madu telah dikembangkan sedemikian rupa sehingga menghasilkan ketinggian balok yang lebih tinggi dari aslinya, kuat dan kaku. Akan meningkatkan modulus section, momen inersia, dan menghasilkan kekuatan dan kekakuan balok yang besar. Membuat balok dengan berat sendiri yang lebih ringan. Sehingga akan memberi penghematan dan keuntungan sebuah bangunan.
Konsep perencanaan.
Balok WF dipotong pada bagian badan/web dengan potongan bentuk zigzag pada sepanjang badan WF, dengan titik pusat garis tengah. Pemotongan menggunakan api las (blender potong yang berroda). Kalau sudah terpotong, potongan bagian atas diputar terbalik pada kedua ujung yang berbeda , dengan posisi badan bertemu badan, sehingga tidak ada material terbuang. Pada bagian badan disambung menggunakan las, sehingga menghasilkan balok sarang madu seperti gambar no. 1.
Dalam perencanaan gedung menggunakan balok sarang madu, ducting AC, pipa hydran, pipa air dll bisa dipasang pada lubang balok tersebut. Sehingga bisa mengurangi ketinggian antara balok dan lantai, secara keseluruhan akan mengurangi ketinggian gedung. Lihat gambar no. 3
Ukuran & bentuk potongan.
Bentuk potongan zigzag pada badan memakai rumusan ukuran yang ada akan menghasilkan dimensi balok sarang madu seperti gambar no. 6.
Pada umumnya, sudut Ø dibuat minimum 45° sampai max 70°. Biasanya dipakai sudut 45° dan 60°. Sudut Ø harus cukup mampu menahan tegangan geser horizontal sepanjang garis tengah web dan tidak melampaui tegangan geser horizontal yang diijinkan. Panjang ukuran (e) bisa bervariasi untuk membentuk lubang yang cukup pada web untuk pekerjaan ducting dll. Atau ukuran yang layak untuk pengelasan antara lubang pada badan. Lihat gambar 8.
Menentukan ukuran panjang (e) , lihat gambar 6.
e ≥ 2 h tanθ
1/K2 – 2
Dimana: K2=τmax/τ̫ τ̫=4θ^2 σ̫/3tanθ σ̫=22.000-14.44(h/tw)²
Tahanan akibat beban pemakaian
Flens pada balok memikul beban lentur, harus diperhitungkan sepanjang menyangkut momen, web/badan tidak terlalu menjadi problem. Tetapi geseran menyangkut web harus dipertimbangkan. Kedua potongan Tee yang merupakan kerangka pada balok sarang madu terbuka menahan gaya geser vertikal (lihat gambar 9).
Pada titik b bentang tengah, gaya gesernya (v) kecil sekali dan pengaruhnya kecil juga terhadap tegangan balok. Mendekati titik a pada tumpuan, geserannya tinggi sekali. Tegangan lentur yang dihasilkan akibat gaya geseran pada potongan Tee pendek menjadi bertambah dibandingkan tegangan lentur biasa akibat beban kerja (lihat gambar 10).
Pelenturan akan terjadi pada bagian atas dan bawah potongan Tee. Oleh karena momen yang dihasilkan oleh gaya geser diasumsikan pada potongan tengah lubang terbuka (e/2). Pertimbangan terpenting dalam perencanaan mengikuti hal sbb: (lihat gambar 11)
Bagian atas dan bawah balok sarang madu terjadi tekanan dan tegangan lentur tarik akibat momen lentur utama, σb=M/Sb
Gaya geser (v) vertikal pada balok sarang madu dipikul oleh badan dan menimbulkan tegangan geser vertikal pada potongan badan, di batang potongan Tee pada bagian lubang. Dimana keduanya merupakan bagian yang kuat pada bagian badan.
Dibagian lubang di badan/web, gaya geser(v) vertikal dibagi sama antara bagian atas dan bagian bawah pada potongan Tee (dengan asumsi ketinggian sama). Dengan asumsi gaya geser terjadi pada lubang badan bagian tengah, akan menimbulkan momen lentur di konsol potongan Tee, dan menimbulkan tegangan lentur kedua, yaitu: σт=v e/4s yang harus ditambahkan pada momen lentur utama. Jika diperlukan, pada bagian flens potongan Tee mungkin ditambah kekuatan mengelilingi bagian dalam lubang badan (potongan Tee).
Gaya geser horizontal (vh) yang terjadi pada bagian badan yang kaku disepanjang sumbu tengah balok sarang madu, akan membuat bagian tersebut tertekuk (lihat gambar 20).
Tegangan lentur akibat tekanan pada potongan badan yang tidak diperkuat ini penting karena kemungkinan akan terjadi tekukan pada potongan badan akibat tegangan tersebut.
Total tegangan lentur pada balok sarang madu
Lihat gambar 11
Pada titik 1a:
σ1a=M1a.h/Ig+v1e/4Ss
Pada titik 1b: σ1b=M1b dg/Ig2+v1e/4Sf
Dimana: S= Mç/σ→modulus section
dg= tinggi balok sarang madu.
e= panjang pot. Tee & panjang sambungan pada badan disepanjang sumbu balok sarang madu (lihat gambar 11)
h=tinggi tambahan pada balok sarang madu (lihat gambar 11)
Ig=momen inertia di pot terbuka pada balok sarang madu
Sf=modulus section flens di potongan Tee
Ss=modulus section batang di potongan Tee
AT=luas penampang pada potongan Tee
d=jarak antara garis tengah pot Tee (lihat gambar 16)
σ1=M1/dAT+v1e/4Ss
F =M1/d dan σ=F/AT=M1/dAT
Tegangan geser horizontal
Ada 3 metode untuk pengecekan disepanjang garis tengah balok (NA). (lihat gambar 18)
τn=v.a.y/I.t(S/e)
=V(af.Yf+aw.Yw)/I.tw (S/e)
Lihat gambar 19→ Vh=M2-M1/d (gaya geser sepanjang e)
τn=M2-M1/d x e x tw
Lihat gambar 19, momen pada titik (y)
Vh=(V1+V2)(s/2d) → dengan asumsi V1+V2/2 = Vx
= Vx (S/d)
τn=Vh/twxe
Tertekuknya badan balok sarang madu oleh karena gaya geser horizontal. Lihat gambar 21 &22.
Gaya horizontal (Vh) akan menyebabkan momen pada titik o. Gaya-gaya dan momen terjadi pada titik o, yang menyebabkan tegangan lentur pada irisan kurva (a). Momen pada potongan kurva (a), M=Vh.p – Mo = Vh.p – Vo.f = Vh( p – f ).
Tegangan lentur radial pada potongan kurva (a)
σr=M/s=Vh(p-f)/s
f=e/2 tanθ
P=m/cosθ+e/2siθ
S=2/3 x tw x p² x θ^2
Tegangan lentur radial sepanjang potongan kurva.
σr=3Vh(p-f)/2xtwxp²xθ²
Pada potongan kurva (a), tegangan lentur terbesar terjadi pada jarak m.
M=e/tanθ(cosθ-½)≤h……………….11
Jika nilai (e) seperti dibawah ini θ=45° → e≤4.83 h dan θ=30° → e≤1.58 h
Maka tegangan lentur terbesar sepanjang (a)
σrmax=3Vhtanθ/(4xtωxexθ^2 )………………………….12
Untuk perencanaan yang lebih besar, formula 12 dapat langsung dipakai tanpa melihat m pada formula 11.
Tertekuknya badan balok sarang madu oleh karena tekanan, lihat gambar 27.
Beban melintang yang bekerja pada bagian atas flens balok sarang madu menimbulkan geseran vertikal pada badan.
Tegangan tekan pada potongan badan (e)
σ=w/2xextw=(V1-V2)/2xextw
Hasil tegangan tekan didalam potongan web (e) rendah/kecil, maka pengaku biasanya tidak diperlukan.
Sumber: design of welded structures, by omer w. blodgett vol iv
Konsep perencanaan.
Balok WF dipotong pada bagian badan/web dengan potongan bentuk zigzag pada sepanjang badan WF, dengan titik pusat garis tengah. Pemotongan menggunakan api las (blender potong yang berroda). Kalau sudah terpotong, potongan bagian atas diputar terbalik pada kedua ujung yang berbeda , dengan posisi badan bertemu badan, sehingga tidak ada material terbuang. Pada bagian badan disambung menggunakan las, sehingga menghasilkan balok sarang madu seperti gambar no. 1.
Dalam perencanaan gedung menggunakan balok sarang madu, ducting AC, pipa hydran, pipa air dll bisa dipasang pada lubang balok tersebut. Sehingga bisa mengurangi ketinggian antara balok dan lantai, secara keseluruhan akan mengurangi ketinggian gedung. Lihat gambar no. 3
Ukuran & bentuk potongan.
Bentuk potongan zigzag pada badan memakai rumusan ukuran yang ada akan menghasilkan dimensi balok sarang madu seperti gambar no. 6.
Pada umumnya, sudut Ø dibuat minimum 45° sampai max 70°. Biasanya dipakai sudut 45° dan 60°. Sudut Ø harus cukup mampu menahan tegangan geser horizontal sepanjang garis tengah web dan tidak melampaui tegangan geser horizontal yang diijinkan. Panjang ukuran (e) bisa bervariasi untuk membentuk lubang yang cukup pada web untuk pekerjaan ducting dll. Atau ukuran yang layak untuk pengelasan antara lubang pada badan. Lihat gambar 8.
Menentukan ukuran panjang (e) , lihat gambar 6.
e ≥ 2 h tanθ
1/K2 – 2
Dimana: K2=τmax/τ̫ τ̫=4θ^2 σ̫/3tanθ σ̫=22.000-14.44(h/tw)²
Tahanan akibat beban pemakaian
Flens pada balok memikul beban lentur, harus diperhitungkan sepanjang menyangkut momen, web/badan tidak terlalu menjadi problem. Tetapi geseran menyangkut web harus dipertimbangkan. Kedua potongan Tee yang merupakan kerangka pada balok sarang madu terbuka menahan gaya geser vertikal (lihat gambar 9).
Pada titik b bentang tengah, gaya gesernya (v) kecil sekali dan pengaruhnya kecil juga terhadap tegangan balok. Mendekati titik a pada tumpuan, geserannya tinggi sekali. Tegangan lentur yang dihasilkan akibat gaya geseran pada potongan Tee pendek menjadi bertambah dibandingkan tegangan lentur biasa akibat beban kerja (lihat gambar 10).
Pelenturan akan terjadi pada bagian atas dan bawah potongan Tee. Oleh karena momen yang dihasilkan oleh gaya geser diasumsikan pada potongan tengah lubang terbuka (e/2). Pertimbangan terpenting dalam perencanaan mengikuti hal sbb: (lihat gambar 11)
Bagian atas dan bawah balok sarang madu terjadi tekanan dan tegangan lentur tarik akibat momen lentur utama, σb=M/Sb
Gaya geser (v) vertikal pada balok sarang madu dipikul oleh badan dan menimbulkan tegangan geser vertikal pada potongan badan, di batang potongan Tee pada bagian lubang. Dimana keduanya merupakan bagian yang kuat pada bagian badan.
Dibagian lubang di badan/web, gaya geser(v) vertikal dibagi sama antara bagian atas dan bagian bawah pada potongan Tee (dengan asumsi ketinggian sama). Dengan asumsi gaya geser terjadi pada lubang badan bagian tengah, akan menimbulkan momen lentur di konsol potongan Tee, dan menimbulkan tegangan lentur kedua, yaitu: σт=v e/4s yang harus ditambahkan pada momen lentur utama. Jika diperlukan, pada bagian flens potongan Tee mungkin ditambah kekuatan mengelilingi bagian dalam lubang badan (potongan Tee).
Gaya geser horizontal (vh) yang terjadi pada bagian badan yang kaku disepanjang sumbu tengah balok sarang madu, akan membuat bagian tersebut tertekuk (lihat gambar 20).
Tegangan lentur akibat tekanan pada potongan badan yang tidak diperkuat ini penting karena kemungkinan akan terjadi tekukan pada potongan badan akibat tegangan tersebut.
Total tegangan lentur pada balok sarang madu
Lihat gambar 11
Pada titik 1a:
σ1a=M1a.h/Ig+v1e/4Ss
Pada titik 1b: σ1b=M1b dg/Ig2+v1e/4Sf
Dimana: S= Mç/σ→modulus section
dg= tinggi balok sarang madu.
e= panjang pot. Tee & panjang sambungan pada badan disepanjang sumbu balok sarang madu (lihat gambar 11)
h=tinggi tambahan pada balok sarang madu (lihat gambar 11)
Ig=momen inertia di pot terbuka pada balok sarang madu
Sf=modulus section flens di potongan Tee
Ss=modulus section batang di potongan Tee
AT=luas penampang pada potongan Tee
d=jarak antara garis tengah pot Tee (lihat gambar 16)
σ1=M1/dAT+v1e/4Ss
F =M1/d dan σ=F/AT=M1/dAT
Tegangan geser horizontal
Ada 3 metode untuk pengecekan disepanjang garis tengah balok (NA). (lihat gambar 18)
τn=v.a.y/I.t(S/e)
=V(af.Yf+aw.Yw)/I.tw (S/e)
Lihat gambar 19→ Vh=M2-M1/d (gaya geser sepanjang e)
τn=M2-M1/d x e x tw
Lihat gambar 19, momen pada titik (y)
Vh=(V1+V2)(s/2d) → dengan asumsi V1+V2/2 = Vx
= Vx (S/d)
τn=Vh/twxe
Tertekuknya badan balok sarang madu oleh karena gaya geser horizontal. Lihat gambar 21 &22.
Gaya horizontal (Vh) akan menyebabkan momen pada titik o. Gaya-gaya dan momen terjadi pada titik o, yang menyebabkan tegangan lentur pada irisan kurva (a). Momen pada potongan kurva (a), M=Vh.p – Mo = Vh.p – Vo.f = Vh( p – f ).
Tegangan lentur radial pada potongan kurva (a)
σr=M/s=Vh(p-f)/s
f=e/2 tanθ
P=m/cosθ+e/2siθ
S=2/3 x tw x p² x θ^2
Tegangan lentur radial sepanjang potongan kurva.
σr=3Vh(p-f)/2xtwxp²xθ²
Pada potongan kurva (a), tegangan lentur terbesar terjadi pada jarak m.
M=e/tanθ(cosθ-½)≤h……………….11
Jika nilai (e) seperti dibawah ini θ=45° → e≤4.83 h dan θ=30° → e≤1.58 h
Maka tegangan lentur terbesar sepanjang (a)
σrmax=3Vhtanθ/(4xtωxexθ^2 )………………………….12
Untuk perencanaan yang lebih besar, formula 12 dapat langsung dipakai tanpa melihat m pada formula 11.
Tertekuknya badan balok sarang madu oleh karena tekanan, lihat gambar 27.
Beban melintang yang bekerja pada bagian atas flens balok sarang madu menimbulkan geseran vertikal pada badan.
Tegangan tekan pada potongan badan (e)
σ=w/2xextw=(V1-V2)/2xextw
Hasil tegangan tekan didalam potongan web (e) rendah/kecil, maka pengaku biasanya tidak diperlukan.
Sumber: design of welded structures, by omer w. blodgett vol iv
0 komentar:
Posting Komentar
Silakan Anda berkomentar dengan sopan