Tanya Jawab : Pelat Stiffener dan Pengaku Lateral pada ETABS

Komentar:
saya mo tanya nh juragan, klo stifner yang dipasang pada balok wf kira setiap jarak 1 meter itu termasuk pengaku lateral juga tidak?lalu klo dalam analisa balok wf pelat lantai juga termasuk pengaku lateral biar tidak terjadi TTL berarti dalam analisa menggunakan program etabs plat lantai di fungsi kan sebagai shell ya?soalnya sya pernah coba bangunan baja dengan analisa open frame dan shell pengaruh balok wf nya jadi berbeda malahan perbedaan ratio tegangannya sangat signifikan,itu yg bener yg mana ya?
-ronaldy –

Juragan:

Bapak/Saudara Ronaldy,
1. Stiffener plate yang dipasang pada balok WF tiap jarak 1 m (seperti gambar di bawah), tidak termasuk pengaku lateral. Pelat baja tersebut berfungsi untuk mencegah Local Buckling.

Sebenarnya masih ada jenis local buckling yang lain, yaitu tekuk web akibat geser (di daerah tumpuan), tekuk web akibat beban terpusat, tekuk web searah longitudinal balok.
Ha? Apalagi tuh?
Local Buckling adalah tekuk yang terjadi pada elemen-elemen pelat profil. Untuk WF, elemen-elemennya ada tiga : sayap atas (top flange), sayap bawah (bottom flange), dan pelat badan (web).

Pada saat menerima momen lentur positif, seluruh top flange akan mengalami tegangan tekan, seluruh bottom flange akan mengalami tegangan tarik, sementara sebagian pelat badan akan mengalami tekan dan sebagian lainnya tarik.

Sekedar mengingatkan, bentuk profil baja yang cenderung langsing (tipis) mengakibatkan profil baja agak-agak sensitif dengan yang namanya tekanan. Hehe.. mirip-mirip ama manusia, kalo udah tertekan wajahnya jadi tertekuk.. (!?)

Local Buckling biasanya terjadi pada:

• Balok tinggi (balok girder, biasanya pada jembatan).
• Balok yang tidak diberi stiffener plate.
• Balok yang mengalami beban terpusat yang sangat besar, contohnya balok Crane, balok transfer, dll.

Ada hitung-hitungannya nggak?
Tentu saja ada. SNI-Baja-2002 punya beberapa aturan mengenai balok girder ini pada bagian 8.4 yang berjudul “Kuat lentur nominal balok pelat berdinding penuh”.
Sementara AISC-LRFD 1999, lebih spesifik lagi membahas tentang “Local Buckling” pada bagian APPENDIX B.
Mudah-mudahan kami ada waktu untuk membahas hal ini.

Intinya… Pelat Stiffener TIDAK TERMASUK lateral bracing, jadi ngga bisa diperhitungkan untuk mengurangi panjang tekuk lateral balok.

2. Apakah pelat lantai bisa berfungsi sebagai pengaku lateral?
Bisa iya, bisa tidak, tergantung kondisinya.
a. Jika pelat lantai itu dicor sebagai komposit (ada stud/baut geser), maka balok WF bisa dikatakan terkekang penuh.
b. Jika balok WF itu adalah balok perkuatan, dan pelat beton hanya bertumpu bebas di atas balok WF, maka kekangan pelat ke balok sangat kecil bahkan bisa dikatakan tidak ada.
c. Jika kondisi b di atas, balok WF disambung ke pelat beton dengan baut angkur dengan jarak tertentu agar diperoleh kekangan lateral yang cukup. Untuk perkiraan kasar, jarak antar baut harus lebih kecil atau sama dengan $latex L_p &s=-2 $, atau batas panjang bentang balok WF kondisi plastis.
d. Jika pelat lantainya menggunakan pelat baja bergelombang, atau corrugated steel, atau di lapangan (pasaran) kadang disebut bondek (nb: bondek adalah nama salah satu brand yang sudah digeneralisasi namanya sebagai istilah pengganti pelat baja bergelombang), maka perlu dipertimbangkan kekakuan balok baja terhadap arah-arah rusuk pelat.

3. Penerapan di ETABS
Apakah harus menggunakan pelat tipe shell? Sepengetahuan kami, tipe pelat tidak mempengaruhi kondisi kekangan lateral pada desain balok WF. Tipe pelat hanya berpengaruh terhadap cara penyaluran (distribusi) beban ke balok.
Itulah sebabnya tiap tipe pelat (shell, membrane, dan plate) memberikan gaya dalam yang berbeda-beda terhadap balok.

Sementara untuk mengatur kekangan lateral. Sebenarnya di ETABS (kami menggunakan versi 9.5.0) ada menu Design -> Steel Frame Design -> Lateral Bracing, tetapi setelah kami coba ternyata tidak ada pengaruhnya. Di bagian Help juga tidak ada penjelasan lebih jauh tentang tool ini. Yang ada justru lateral bracing untuk composite design.

Tapi, tenang saja, masih ada satu cara lagi yaitu melalui fitur overwite. Setelah melakukan desain, klik kanan member yang “bermasalah” (rasionya tinggi), kemudian klik overwite.

Kemudian lihat di bagian Unbraced Length Ratio (Minor, LTB). Secara default, nilai ini akan sama dengan nilai untuk sumbu kuat (Mayor). Nilainya biasanya kurang dari 1 karena ada end offset dari kolom-kolom tumpuan. Ini artinya balok tersebut hanya dikekang secara lateral di kedua ujung tumpuan, alias tidak ada kekangan lateral di tengah bentang.
Misalnya jika ada kekangan lateral di tengah bentang balok, maka kita bisa memasukkan nilai 0.5 pada faktor LTB-nya.
Tapi untuk kekangan dari pelat lantai, berapa nilai faktor yang sebaiknya dimasukkan? Disitu dibutuhkan engineering judgement, salah satunya dengan mempertimbangkan poin 2 di atas. Ngga ada aturan baku dalam hal ini.

Itulah sebabnya kita sebaiknya tidak menelan mentah-mentah hasil keluaran program komputer karena ada banyak hal dalam analisis dan desain yang berkaitan dengan engineering judgement yang tidak mampu dilakukan oleh komputer canggih sekalipun.

Jadi, bagaimana sebaiknya? Untuk kasus di atas, kalo memang tujuannya untuk mengecek balok (bukan komposit), saya akan memilih menggunakan tipe pelat “membrane”, karena distribusi bebannya sesuai tributari (trapesium), dan saya akan mengatur nilai Unbraced Length Ratio sampai mencapai nilai yang rasional namun bisa dipertanggungjawabkan. Kalau mau aman pakai yang konservatif. 🙂 []