Setelah membaca artikel ini Anda akan belajar tentang desain balok baja dengan bantuan diagram.

Pengantar:

Jika gelagar jembatan terdiri dari pelat beton bertulang yang hanya bertumpu pada beberapa gelagar baja, pelat geladak beton bertulang akan mengambil beban yang ditumpangkan dan beban hidup dengan merentang di antara gelagar baja dan dengan demikian akan mentransfer beban ke gelagar baja. Gelagar baja, di sisi lain, akan memiliki lentur dalam arah memanjang dan mentransfer beban dari geladak jembatan ke penyangga atau dermaga.

Pada geladak jembatan seperti itu, momen lentur yang disebabkan oleh beban dari geladak jembatan ditahan oleh gelagar baja itu sendiri tanpa bantuan dari pelat geladak karena fakta bahwa separasi dan slip akibat geser longitudinal terjadi pada pertemuan pelat geladak dan balok baja. Oleh karena itu, dua unit yaitu. pelat geladak dan gelagar baja tidak dapat bertindak secara monolitik bersamaan sebagai satu kesatuan.

Dua unit tersebut di atas dapat dibuat untuk bertindak sebagai satu unit sehingga memberikan momen inersia yang lebih besar dan dengan demikian modulus penampang yang lebih besar jika dengan beberapa alat mekanis, pemisahan dan slip pada antarmuka antara pelat geladak dan gelagar baja dicegah.

Perangkat mekanis dikenal sebagai “konektor geser” dan di geladak jembatan seperti itu, kedalaman gelagar diperhitungkan dari dasar gelagar ke atas pelat, pelat geladak bertindak sebagai flensa lop dari gelagar baru yang disebut sebagai “gelagar komposit”. ”. Karena pelat geladak mengambil bagian utama dari gaya tekan, sayap bawah gelagar baja harus dinaikkan secara tepat untuk menerima gaya tarik.

Keuntungan dari balok komposit adalah:

  1. Daya dukung beban gelagar baja dapat ditingkatkan secara signifikan jika sejumlah baja tarik ditambahkan ke sayap bawah dan gelagar dibuat monolitik dengan pelat geladak.
  2. Kombinasi unit in-situ dan prefabrikasi sehingga menghemat pekerjaan bentuk dan pementasan yang mahal.
  3. Lebih cepat dalam konstruksi karena tidak diperlukan pementasan untuk pengecoran pelat lantai, jika diinginkan.

Konektor geser:

Ada dua jenis konektor geser yaitu. konektor geser kaku terdiri dari tulangan persegi atau persegi panjang pendek, sudut kaku, saluran atau tee, dilas pada sayap atas gelagar baja (Gbr: 15.1). Konektor geser ini mencegah selip dengan menahan beton pelat lantai.

Untuk mencegah pemisahan vertikal antara bagian atas gelagar dan pelat, perangkat pengangkuran seperti yang ditunjukkan pada (Gbr. 15.3) harus disediakan untuk semua penghubung geser yang ditunjukkan pada (Gbr. 15.1).

Konektor geser fleksibel terdiri dari stud, sudut, kanal, dan tee yang dilas pada sayap atas gelagar baja (Gbr. 15.2). Konektor geser ini menawarkan ketahanan dengan menekuk. Seperti pada konektor geser kaku, perangkat pengangkuran harus disediakan pada beberapa konektor geser fleksibel jika diperlukan untuk mencegah pemisahan yaitu. dalam jenis yang ditunjukkan pada (Gbr. 15.2b) dan (15.2d).

Kepala stud (Gbr. 15.2a) atau kaki horizontal saluran (Gbr. 15.2c) menyediakan pengangkuran yang diperlukan dan dengan demikian tidak diperlukan alat pengangkuran terpisah dalam kasus ini.

Prinsip desain:

Pada gelagar baja nonkomposit, sayap atas menerima gaya tekan dan sayap bawah, yaitu gaya tarik yang disebabkan oleh pembengkokan gelagar akibat beban yang ditumpangkan. Dokumen pelat geladak tidak menerima tegangan longitudinal karena pembengkokan gelagar.

Namun, pada gelagar komposit, sayap atas gelagar baja serta pelat geladak RC menahan gaya tekan, sayap bawah mengambil gaya tarik seperti biasa. Sebagai hasil dari area kompresi yang lebih besar, gelagar baja memiliki daya dukung beban yang lebih tinggi ketika luas sayap bawah gelagar baja ditingkatkan.

Area Ekuivalen Deck Slab:

Karena gelagar baja dan pelat geladak RC terbuat dari bahan yang memiliki modulus elastisitas yang berbeda, luas pelat geladak harus diubah menjadi luas baja ekuivalen. Untuk tujuan ini, kedalaman pelat dipertahankan tidak berubah dan lebar sayap efektif dikurangi dengan membagi lebar efektif dengan rasio modular, m, diberikan oleh : m = E s /E c

Dimana E s = Modulus elastisitas baja girder.

E c = Modulus elastisitas beton pelat lantai.

Lebar Flensa Efektif:

Lebar sayap efektif balok T atau L harus sekurang-kurangnya sebagai berikut:

  1. a) Untuk balok-T:
  2. i) Seperempat bentang efektif balok.
  3. ii) Lebar jaring ditambah dua belas kali tebal pelat.
  4. b) Untuk balok-L:
  5. i) Sepersepuluh bentang efektif balok.
  6. ii) Lebar jaring ditambah setengah jarak bersih antara jaring.

iii) Lebar badan ditambah enam kali tebal pelat.

Bagian Setara:

Sifat penampang yang diperlukan untuk evaluasi tegangan pada gelagar diperoleh berdasarkan penampang ekivalen gelagar komposit.

Asumsi Desain:

Gelagar komposit dirancang berdasarkan salah satu dari asumsi berikut:

saya) Gelagar baja ditopang secara memadai setidaknya pada pertengahan bentang dan seperempat bentang sebelum pekerjaan bekisting dibuat dan pelat geladak dicor. Ketika pelat geladak setelah pengecoran telah mendapatkan kekuatan setidaknya hingga 75 persen dari kekuatan karakteristik, pelindung roda, pelat jalan, susuran tangga, keausan, dll. dapat dicor setelah penyangga dilepas.

Dalam hal ini, hanya bobot sendiri dari gelagar baja yang dipikul oleh penampang non-komposit dan semua beban mati dan beban hidup lainnya dipikul oleh penampang komposit.

  1. ii) Setelah pemasangan gelagar baja, pekerjaan bekisting untuk pelat geladak didukung di atas gelagar baja (tidak disangga) dan pelat geladak dicor.

Setelah 75 persen kematangan beton pelat geladak, item seperti pelat jalan, pelindung roda, pagar, dan lapisan aus dicor. Sedemikian mudahnya, beban mati gelagar baja dan pelat geladak termasuk pekerjaan bekistingnya dipikul oleh gelagar baja non-komposit tetapi tahap kedua dari beban mati dan beban hidup dipikul oleh penampang komposit.

Desain untuk Lentur:

Momen lentur yang diinduksi oleh beban pada gelagar baja nonkomposit harus dipikul oleh penampang nonkomposit dan akibat beban yang datang pada penampang komposit harus dipikul oleh penampang komposit. Untuk tujuan ini, sifat penampang dari penampang komposit harus ditentukan

Desain untuk Geser:

Geser vertikal harus ditahan oleh gelagar baja saja.

Geser longitudinal pada antarmuka antara gelagar baja dan pelat geladak harus dihitung dengan rumus berikut:

V L = V . C . _ Y/T (15.1)

Di mana V L = Geser longitudinal pada antarmuka per satuan panjang.

V = Geser vertikal akibat beban mati ditempatkan setelah aksi komposit efektif dan beban hidup termasuk impak.

Ac = Perubahan luas tekan beton di atas interface.

Y = Jarak dari sumbu netral penampang komposit ke pusat massa luas Ac yang ditinjau.

I = Momen inersia penampang komposit.

Geser longitudinal pada jalinan harus ditahan oleh penghubung geser dan tulangan geser transversal yang memadai.

Penyusutan Diferensial:

Pengecoran alter pelat dek beton di atas gelagar baja akan memiliki kecenderungan untuk menyusut seperti pada semua elemen beton. Pada tahap awal ketika beton berwarna hijau, beberapa penyusutan terjadi tetapi sejak beton memperoleh kekuatan, penyusutan dicegah dengan konektor geser yang disediakan pada antarmuka karena sayap atas gelagar baja tidak menyusut.

Hal ini menyebabkan penyusutan diferensial dan tegangan tarik dikembangkan dalam arah memanjang di pelat lantai. Untuk mengatasi tegangan susut diferensial, tulangan tarik minimum dalam arah memanjang pada pelat lantai harus disediakan yang tidak boleh kurang dari 0,2 persen luas penampang pelat.

Desain Penguatan Melintang:

Geser longitudinal pada antarmuka dicegah oleh konektor geser yang memperoleh kekuatan baik dengan memikul beton pelat geladak (konektor geser kaku), atau dengan membengkokkan beton (konektor geser fleksibel).

Tetapi beton di sekitar penghubung geser dapat runtuh karena tergeser oleh pembentukan bidang geser seperti yang ditunjukkan pada (Gambar 15.4a sampai 15.4d). Keruntuhan semacam ini dapat dicegah dengan pemberian tulangan geser melintang seperti ditunjukkan pada Gambar 15.4.

Merinci:

Dimensi minimum untuk pahat yang harus disediakan di geladak komposit dari tipe yang ditunjukkan pada Gambar 15.4b.

Contoh:

Jembatan jalan raya dengan bentang 12m akan dirancang sebagai geladak komposit yang terdiri dari 200 mm. tebal Itu. C. slab geladak beton M 20 dan gelagar baja 4 Nos. Rincian geladak ditunjukkan pada Gambar. 15.5. Jembatan harus dirancang untuk lajur tunggal IRC Kelas 70 R atau dua lajur beban Kelas A dengan asumsi.

Desain dan detail item berikut harus dilakukan:

  1. i) Ketahanan lentur penampang komposit dan penampang baja gelagar komposit.
  2. ii) Sambungan geser MS Stud yang diusulkan untuk digunakan di jembatan.

iii) Tulangan geser melintang.

Penyelesaian:

Langkah 1. Beban mati geladak per meter:

Langkah 2. Momen Beban Mati:

Total DL = 4080 + 2795 = 6875 Kg./m.

Asumsikan berat gelagar baja termasuk penghubung geser @ 15% dari total DL (kurang lebih) = 985 Kg/m.

Total DL Tahap 1 = 4080 + 985 = 5065 Kg/m.

Total DL Tahap 2 = 2795 Kg/m.

Dengan asumsi pembagian seragam, beban per gelagar adalah 1266 Kg/m dan 700 Kg/m untuk beban mati tahap 1 dan 2.

DLM per gelagar untuk Tahap 1 DL= 1266 x (12,0) 2/8 = 22,780 Kgm.

DLM per gelagar untuk Tahap 2 DL = 700 x (12,0) 2/8 = 12.600 Kgm.

Langkah 3. Momen Muat Langsung:

Karena bentang jembatan sama dengan bentang jembatan balok-T, momen beban hidup untuk jembatan terakhir dapat diadopsi untuk jembatan komposit juga.

Momen LL maksimum dengan benturan untuk lajur tunggal dengan beban Kelas 70 R = 1,87,000 Kgm.

Momen LL rata-rata per gelagar = 1, 87.000/4 = 46.750 Kgm.

Koefisien distribusi untuk gelagar luar yang diperoleh untuk jembatan balok-T adalah 1,45. Misalkan nilai 1,50 dapat diambil dalam kasus ini karena jarak gelagar luar lebih besar untuk geladak komposit daripada untuk geladak T-beam.

. . . Momen LL rencana untuk gelagar luar = 1,5 x 46.750 = 70.125 Kgm.

Langkah 4. Desain Bagian:

Diketahui bahwa pekerjaan bekisting untuk pelat geladak akan dilakukan dari gelagar baja yang ditempatkan pada posisinya sebelum pengecoran geladak dan tidak ada penyangga yang ditempatkan di bawah gelagar baja. Oleh karena itu, penampang baja harus menahan momen akibat beratnya sendiri maupun berat pelat geladak termasuk berat bekisting dan beban hidup konstruksi.

Oleh karena itu, momen desain untuk penampang non-komposit adalah:

Momen desain untuk penampang komposit:

Tegangan yang diinduksi pada penampang komposit gelagar baja akibat momen desain DL tahap pertama ditambahkan ke tegangan pada penampang komposit yang diinduksi oleh beban mati tahap kedua dan momen LL.

. . . Momen desain = Momen DL Tahap Kedua + Momen LL = 12.600 + 70.125 = 82.725 Kgm.

Gelagar baja komposit akan memiliki lebih banyak area untuk sayap bawah daripada sayap atas dan dengan demikian penampang baja akan menjadi tidak simetris terhadap sumbu horizontal. Hal ini akan dicapai dengan memberikan pelat tambahan pada sayap bawah RSJ simetris yang penampangnya dapat ditentukan kira-kira berdasarkan sepertiga dari total momen DL dan LL yaitu,

1/3 x (25.060 + 82.725) = 35.930 Kgm.

Dengan asumsi tegangan baja untuk gelagar baja MS sebesar 1500 Kg/cm 2 ,

Modulus penampang RSJ simetris = 35.930 x 10 2 /1500 = 2395 cm 3

ISMB 550 x 190 memiliki modulus penampang 2360 cm 3 . (Luas = 132 cm 2 dan berat per meter = 104 Kg) (Gbr. 15.6).

Mr JC Hacker telah menyarankan rumus empiris berikut untuk penentuan bagian baja percobaan:

Ast. tersedia di RSJ = 33,0 cm 2 (Gbr. 15.5). Menggunakan pelat 40 cm x 2 cm pada sayap bawah, Asb = (40 x 2 + 33) = 113,0 cm 2 , luas total gelagar baja kompon = (132 + 40 x 2) = 212 cm 2 dan berat total = 167 kg/m.

Langkah 5. Sumbu Centroidal Bagian Baja Kompon:

Mengacu pada Gambar 15.5 dan mengambil momen dari bawah, x X 212 = (40 x 2.0 x 1.0 + 132.0 x 29.5) = 3974

. . . x = 3974/212 = 18,75 cm. dari bawah.

Langkah 6. Momen Inersia Bagian Senyawa:

. . . Z Lg = (1,05,370/38,25) = 2755 cm 3 ; Z bg = (1,05,370/18,75) = 5620 cm 3

Langkah 7. Tegangan pada Bagian Baja Kompon karena self wt. girder ditambah berat pelat, pekerjaan bekisting, dll.:

M DL = 25.060 x 100 K gcm.

. . . 6 tg = {(25.060 x 100)/2755} = (+) 909,62 Kg.cm 2 ; 6 kg = {( 25.060 x 100)/5620} = (-) 445,91 Kg/cm 2

Tegangan baja yang diijinkan = 1500 kg/cm 2 . Oleh karena itu tegangan baja tetap dalam batas yang diizinkan ketika penampang majemuk bertindak sebagai penampang non-komposit.

Langkah 8. Area Setara Bagian Komposit:

Penampang komposit yang terdiri dari pelat geladak RC dan gelagar baja seperti yang ditunjukkan pada Gambar 15.7 harus diubah menjadi penampang baja ekivalen. Hal ini sekali lagi bergantung pada lebar sayap efektif dari penampang komposit.

Lebar flensa efektif adalah yang terkecil dari berikut ini:

  1. i) 1/4 x bentang = ¼ x 12,0 = 3,0 m. = 300 cm.
  2. ii) Jarak antara pusat badan balok = 200 cm.

iii) Lebar + 12 x tebal pelat = 1,0 + 12 x 20 = 241 cm.

Jadi 200 cm. adalah nilai terkecil dan dengan demikian lebar sayap efektif.

Lebar setara dari Art. 15.3.2 = Lebar sayap efektif/m = 200/10 = 20,0 cm.

Oleh karena itu, luas penampang komposit = Luas penampang baja kompon + luas baja ekivalen pelat geladak. = 212 + 20×20,0 = 612 cm 2

Langkah 9. Sumbu Centroidal dari Bagian Komposit Setara:

Mengambil momen terhadap dasar gelagar, x 1 X 612 = Luas penampang baja kompon x jarak CG-nya dari dasar + Luas penampang beton (luas baja transformasi) x jarak CG-nya dari dasar. = 212 x 18,75 + 20 x 20 x 67,0 = 30.775 cm 3 .

. . . x 1 = 30.775/612 = 50,29 cm

Langkah 10. Momen Inersia Bagian Setara:

 

Langkah 11. Tegangan akibat Beban Mati dan Momen Beban Hidup tahap 2 pada Penampang Komposit:

 

Langkah 12. Tegangan Akhir pada Girder Komposit:

Tegangan akhir pada gelagar dan pelat geladak akibat tekukan longitudinal untuk menopang semua beban mati dan hidup ditunjukkan pada Tabel 15.1 dan pada Gambar 15.8 untuk pemahaman belter.

Langkah 13. Desain Konektor Geser:

Konektor geser akan mulai berfungsi saat beton pelat lantai mencapai kematangan. Oleh karena itu, geser pada ujung gelagar karena berat sendiri gelagar baja kompon dan beban mati tahap 1 yaitu berat beton hijau pelat geladak termasuk pekerjaan bentuknya tidak akan berpengaruh pada penghubung geser.

Hanya geser akibat beban mati dan beban hidup tahap ke-2 yang akan menyebabkan geser longitudinal pada antarmuka dan dengan demikian akan membutuhkan konektor geser untuk menahan slip. DL Geser akibat beban mati Tahap 2 = ½ x 2795 x 12,0 = 16.770 Kg.

Dengan asumsi pembagian yang sama, geser per gelagar = 16.770/4 = 4.190 Kg.

Geser beban hidup (lajur tunggal pemuatan Kelas 70R) = 56.670 Kg.

Untuk bentang 12 m, faktor tumbukan untuk jembatan baja dan beton masing-masing adalah 25 persen dan 10 persen. Jembatan instan adalah kombinasi baja dan beton dan dengan demikian faktor tumbukan rata-rata dapat dipertimbangkan dalam desain penghubung geser.

. . . Faktor dampak rata-rata = ½ (10 + 25) = 17,5%

. . . Geser LL dengan tumbukan = 1,175 x 56.670 Kg. = 66.590 Kg

Geser untuk gelagar perantara akan maksimum. Pembagian geser dapat diambil sebesar 0,35 untuk setiap gelagar antara = 0,35 x 66.590 Kg = 23.300 Kg.

Gambar 15.9 menunjukkan diagram SF untuk satu gelagar antara. Dari Gambar 15.9c, total geser vertikal akibat beban mati ditempatkan setelah aksi komposit adalah efektif dan beban hidup dengan dampak dekat tumpuan adalah 27.490 Kg.

Konektor geser di dekat penyangga:

Geser longitudinal, VL per satuan panjang pada antarmuka diberikan oleh,

Nilai geser yang aman dari masing-masing baja ringan (UTS minimum 460 MPa, dan titik luluh 350 MPa dan elongasi 20 persen) diberikan oleh,

Dimana Q = Tahanan aman dalam Kg. pada konektor geser.

H = Tinggi tiang dalam cm.

D = Dia. Stud dalam cm.

FCk = Karakteristik kekuatan beton dalam Kg/ cm 2 .

Menggunakan 20 mm. dia 100 mm. pejantan tinggi, Q = 4,8 x 10 x 2 √200 = 1350 Kg.

Jika dua shear connector ditempatkan dalam satu garis melintang, tahanan geser dari 2 shear connector = 2x 1350 = 2700 Kg.

Oleh karena itu jarak = 2700/167,19 = 16,14 cm. Katakanlah 150mm.

Desain geser pada 2,0 m. dari tumpuan (Gbr. 15.9c) = 13.500 Kg., yaitu hampir setengah dari geser pada tumpuan.

Oleh karena itu, jarak penghubung geser adalah dua kali nilai sebelumnya, yaitu 300 mm. Jarak tanam 200 mm. dapat digunakan dalam kasus ini.

Geser di tengah = 5500 Kg (Gbr. 15.9b).

Oleh karena itu, jarak penghubung geser (berbanding terbalik dengan geser vertikal dan jarak dekat tumpuan) = 160 x 27.490/5.500 = 800 mm.

Gunakan jarak tanam 300 mm. dari pertimbangan praktis. Jarak dari konektor geser sepanjang balok ditunjukkan pada Gambar. 15.10 mengingat bahwa maks. dukungan geser dekat turun dengan cepat.

Langkah 14. Desain Tulangan Geser Melintang:

Gaya geser longitudinal, VL per satuan panjang yang dipindahkan dari gelagar baja ke pelat geladak melalui setiap bidang geser tidak boleh melebihi salah satu dari berikut ini dan tulangan geser transversal harus disediakan sesuai dengan itu.

Dimana L S = Panjang bidang geser yang dipertimbangkan dalam mm seperti yang ditunjukkan pada Gambar 15.4.

f ck = Karakteristik kekuatan beton dalam MPa tetapi tidak lebih dari 45 MPa

A S = Jumlah luas penampang semua tulangan yang dipotong oleh bidang geser per satuan panjang balok (mm 2 /mm ). Ini termasuk yang menyediakan lentur.

6 y = Tegangan leleh (MPa) tulangan yang dipotong oleh bidang geser tetapi tidak lebih dari 450 MPa.

Dalam kasus instan, bidang geser akan menjadi 1-1 dan 2-2 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 15.4a. L s dalam hal bidang geser 1-1 = 2 x 200 = 400 mm. dan L s untuk bidang geser 2-2 = (190 + 2 x 100) = 390 mm. Nilai 400 mm dapat diambil dalam desain. V L near support telah dievaluasi pada saat mendesain shear connector yaitu sebesar 167.19 Kg/cm = 164 N/mm.

Tulangan transversal minimum diberikan oleh,

Batang atas dan bawah yang disediakan untuk lentur pada pelat dan jembatan gelagar (Gbr. 8.5) adalah 12 Φ @ 220 mm. Dalam kasus ini, bilah akan serupa jumlahnya.

Geser longitudinal V L pada antarmuka per mm. adalah 164 N/mm. yang jauh lebih kecil dari tahanan geser bidang geser. Oleh karena itu aman.

Detail tulangan geser transversal ditunjukkan pada Gambar 15.11.

Anggaran Operasional

Anggaran Operasional

Definisi Anggaran Operasional Anggaran operasi mengacu pada estimasi semua pendapatan dan pengeluaran yang akan dikeluarkan bisnis selama periode tertentu dan biasanya dilakukan oleh analis bisnis dan dengan bimbingan dari manajemen perusahaan. Metode untuk…

Read more