Kombinasi Lentur dan Gaya Aksial : Penggunaan Konstruksi Baja

Penggunaan Konstruksi Baja

Hampir semua batang pada struktur memikul momen lentur dan beban axial, baik tarik ataupun tekan. Bila salah satu relatif kecil, pengaruhnya biasanya diabaikan dan batang direncanakan sebagai balok, sebagai kolorn dengan beban aksial, atau sebagai batang tarik. Dalam banyak hal, kedua pengaruh tersebut tidak dapat diabaikan dan kelakuan akibat beban gabungan harus diperhitungkan dalam perencanaan. Batang yang memikul tekanan aksial dan momen lentur disebut balok-kolom.

Oleh karena batang mengalami lentur, semua faktor lenturan, geser, serta puntir atau torsi berlaku di sini, terutama faktor yang berkaitan dengan stabilitas, seperti tekuk puntir lateral dan tekuk setempat pada elemen tekan. Bila lentur digabungkan dengan tarikan aksial, kemungkinan menjadi tidak stabil berkurang dan kelelehan (yielding) biasanya membatasi perencanaan. Untuk gabungan lentur dengan tekanan aksial, kemungkinan menjadi tidak stabil meningkat dan semua pertimbangan yang terkait dengan batang tekan juga berlaku. Disamping itu, bila batang memikul tekanan aksial, batang akan mengalami momen lentur sekunder yang sama dengan gaya tekan aksial kali lendutan.

Beberapa kategori gabungan lentur dan beban aksial bersama dengan ragam kegagalan (mode of failure) yang mungkin terjadi dapat diringkas sebagai berikut:
− Tarikan aksial dan lentur: kegagalan biasanya karena leleh
− Tekanan aksial dan lentur terhadap satu sumbu: kegagalan disebabkan oleh ketidakstabilan pada bidang lentur, tanpa puntir.
(contoh, balok-kolom dengan beban transversal yang stabil terhadap tekuk puntir lateral)
− Tekanan aksial dan lentur terhadap sumbu kuat: kegagalan disebabkan tekuk puntir lateral
− Tekanan aksial dan lentur biaksial (dua sumbu)-penampang yang kuat terhadap puntir, kegagalan disebabkan oleh ketidak-stabilan pada satu arah utama. (Profil W biasanya termasuk kategori ini)
− Tekanan aksial dan lentur biaksial-penampang, terbuka berdinding tipis (penampang yang lemah terhadap puntir): kegagalan disebabkan oleh gabungan puntir dan lentur.
− Tekanan aksial, lentur biaksial, dan puntir: kegagalan akan disebabkan oleh gabungan puntir dan lentur bila pusat geser tidak terletak pada bidang lentur.

Oleh karena banyaknya ragam kegagalan, kelakuan yang beraneka ragam ini umumnya tidak dapat disertakan dalam cara perencanaan yang sederhana. Prosedur-prosedur perencanaan yang ada dapat dibedakan atas tiga kategori berikut:
(1) pembatasan tegangan gabungan;
(2) rumus interaksi semi empiris berdasarkan metode tegangan kerja (working stress), dan
(3) prosedur interaksi semi empiris berdasarkan kekuatan batas.

Pembatasan tegangan gabungan biasanya tidak menghasilkan kriteria yang tepat kecuali ketidak-stabilan dicegah atau faktor keamanannya besar. Persamaan interaksi mendekati kelakuan yang sebenarnya karena persamaan ini memperhitungkan keadaan stabilitas yang biasanya dijumpai.
Rumus Spesifikasi AISC untuk balok-kolom merupakan jenis interaksi.