Gelagar Plat balok yang dibentuk oleh elemen-elemen plat : Penggunaan Konstruksi Baja

Penggunaan Konstruksi Baja 

 

Gelagar plat (plate girder) adalah balok yang dibentuk oleh elemen-elemen plat untuk mencapai penataan bahan yang lebih efisien dibanding dengan yang bisa diperoleh dari balok profil giling (rolled shape). Gelagar plat akan ekonomis bila panjang bentang sedemikian rupa hingga biaya untuk keperluan tertentu bisa dihemat dalam perencanaan. Gelagar plat bisa berbentuk konstruksi paku keling, baut atau las.

Pada awalnya gelagar plat dengan paku keling (Gambar) yang terbuat dari profil-profil siku yang disambung ke plat badan, dengan atau tanpa plat rangkap (cover plate). Bentuk ini digunakan pada bentangan yang berkisar antara 50 dan 150 ft. Saat ini gelagar plat umumnya selalu dilas di bengkel dengan menggunakan dua plat sayap dan satu plat badan untuk membentuk penampang melintang profil I.

Gambar Contoh aplikasi struktur gelagar plat

 

Sementara semua gelagar plat yang dikeling umumnya terbuat dari plat dan profil siku dengan bahan yang titik lelehnya sama, gelagar yang dilas dewasa ini cenderung dibuat dari bahan-bahan yang kekuatannya berlainan. Dengan merubah bahan di berbagai lokasi sepanjang bentang sehingga kekuatan bahan yang lebih tinggi berada di tempat momen dan/atau gaya geser yang besar, atau dengan memakai bahan yang kekuatannya berlainan untuk sayap dan badan (gelagar campuran/hibrida), gelegar menjadi lebih efisien dan ekonomis.

Gambar Komponen umum gelagar yang dikeling

 

Gambar Komponen umum gelagar yang dilas

Pengertian yang lebih baik tentang kelakuan gelagar plat, baja yang berkekuatan lebih tinggi, dan teknik pengelasan yang sudah maju membuat gelagar plat ekonomis untuk banyak keadaan yang dahulu dianggap ideal untuk rangka batang, Umumnya, bentangan sederhana sepanjang 70 sampai 150 ft (20 sampai 50 m) merupakan jangkauan pemakaian gelegar plat. Untuk jembatan, bentang menerus dengan pembesaran penampang (penampang dengan tinggi variabel) sekarang merupakan aturan bagi bentangan sepanjang 90 ft atau lebih. Ada beberapa gelagar plat menerus tiga bentang di Amerika dengan bentang tengah yang melampaui 400 ft, dan bentangan yang lebih panjang mungkin akan dibuat di masa mendatang. Gelegar plat terpanjang di dunia adalah struktur menerus tiga bentang yang melintasi Sungai Save di Belgrado, Yugoslavia, dengan bentang 246-856- 246 ft (175-260-75 m). Penampang lintang jembatan ini berupa gelegar boks ganda yang tingginya berkisar antara 14 ft 9 in (4,5 m) di tengah bentang dan 31 ft 6 in (9,6 m) di atas pilar.

Tiga jenis gelegar plat yang lain diperlihatkan pada Gambar  :
− gelagar boks, memiliki kekakuan puntir besar dan digunakan untuk jembatan dengan bentangan yang panjang,
− gelagar campuran, yang terbuat dari bahan dengan kekuatan yang berlainan sesuai dengan tegangan;
− gelagar delta, yang memiliki kekakuan lateral yang besar untuk bentang tanpa sokongan samping (lateral support) yang panjang.

 

Gambar Jenis gelagar plat yang dilas

Konsep umum perencanaan gelagar plat makin cenderung didasarkan pada kekuatan batas. Gelagar plat dengan pengaku yang jaraknya direncanakan dengan tepat memiliki perilaku (setelah ketidakstabilan pada badan terjadi) yang hampir mirip seperti rangka batang, dengan badan sebagai pemikul gaya tarik diagonal dan pengaku sebagai pemikul gaya tekan. Perilaku seperti rangka batang ini disebut aksi medan tarik (tension field). Teori tekuk klasik pun menyadari bahwa kapasitas cadangan bisa diperoleh karena faktor keamanan terhadap tekuk badan lebih rendah daripada terhadap kekuatan batang keseluruhan.

Ketidakstabilan yang berkaitan dengan beban pada plat badan

Bila perencana bebas menata bahan untuk mencapai pemikulan beban yang paling efisien, maka jelaslah bahwa untuk momen lentur yang hampir seluruhnya dipikul oleh sayap, penampang yang tinggi lebih disukai. Badan diperlukan agar sayap-sayap bekerja sebagai satu kesatuan dan untuk memikul gaya geser, tetapi tebal badan yang berlebihan menambah berat gelagar. Ditinjau dari sudut bahan, badan yang tipis dengan pengaku akan menghasilkan gelagar yang paling ringan. Dengan demikian, stabilitas plat badan yang tipis menjadi masalah utama.

Ketidakstabilan pada plat badan antara lain diakibatkan adanya:
− Tekuk elastis akibat geser murni
− Tekuk inelastis akibat geser murni
− Gabungan geser dan lentur
− Tekuk elastis akibat tekanan merata

Ketidakstabilan pada sayap tekan

Plat-plat sayap pada balok profil giling dihubungkan oleh badan yang relatif tebal sehingga kedua sayap bekerja sebagai satu kesatuan (kekakuan puntir yang besar) ketika ketidakstabilan lateral hampir terjadi. Bila h/t plat badan diperbesar, pengaruh dari sayap tarik menurun (kekuatan kolom. sayap tekan berdasarkan kekakuan lentur lateral lebih dominan). Jika h/t melampaui harga kritis uriluk tekuk akibat lentur pada bidang badan, maka penampang lintang akan berlaku memikul tegangan lentur seolah-olah sebagian badan tidak ada. Akibatnya, sokongan vertikal yang diberikan oleh badan pada sayap tekan akan banyak berkurang dan kemungkinan tekuk vertikal pada sayap harus ditinjau. Juga, setelah sokongan badan terhadap sayap berkurang, tekuk puntir sayap yang berbentuk T (gabungan sayap dan segmen badan) cenderung terjadi, tergantung pada tebal badan dan banyaknya bagian badan yang bekerja sebagai satu kesatuan dengan plat sayap.

Ketidakstabilan pada sayap tekan antara lain diakibatkan adanya
− Tekuk puntir lateral
− Tekuk vertikal
− Tekuk puntir

 

Selengkapnya : Teknik Struktur Bangunan