Konsep Sambungan Struktur Baja

C. Konsep Sambungan Struktur Baja

1. Sistem Struktur dengan Konstruksi Baja

Struktur baja dalam konstruksi sering kali terdiri dari elemen-elemen yang panjang dan linear yang membentang dalam satu arah. Ada berbagai bentuk penampang baja dengan flens yang lebar yang dapat digunakan dalam berbagai ukuran. Ini memberikan fleksibilitas dalam desain elemen balok dan kolom. Meskipun umumnya digunakan sambungan sederhana (sendi), kita juga dapat membuat sambungan yang mampu menahan momen.

Struktur rangka dengan sambungan yang mampu menahan momen memiliki daya tahan yang cukup besar terhadap beban lateral. Untuk meningkatkan stabilitas lateral, kita dapat menggunakan dinding geser atau elemen pengekang diagonal.

Balok: Bentuk sayap lebar sering digunakan sebagai elemen horizontal yang membentang [lihat Gambar (a)]. Balok ini memiliki beragam bentang yang dapat disesuaikan. Biasanya, balok ini ditumpu dengan sederhana, kecuali jika perlu menahan momen, maka kita akan menggunakan sambungan yang dapat menahan momen. Bentuk lain seperti kanal kadang-kadang digunakan, terutama untuk beban ringan dan bentang pendek.

Gambar Sistem konstruksi untuk struktur baja

Girder Plat: Girder plat adalah varian khusus dari balok dengan penampang yang tersusun [lihat Gambar (d)]. Ini dapat dirancang untuk berbagai beban dan bentang yang diperlukan. Girder plat sangat berguna saat harus menopang beban besar di tengah bentang. Elemen ini sering digunakan sebagai elemen utama yang menopang beban kolom pada bentang bersih.

Konstruksi Komposit: Beberapa sistem struktural tidak dapat dengan mudah dikelompokkan berdasarkan material yang digunakan. Sebagai contoh, kita sering menemukan sistem balok komposit seperti yang terlihat pada Gambar (c). Dalam hal ini, baja pertama-tama diletakkan, dan kemudian beton dicor di sekitar penghubung geser di atas balok baja. Ini menciptakan kerja sama antara baja dan beton. Sehingga terbentuklah penampang T dengan baja yang menahan tarik dan beton yang menahan tekan.

Gambar Sistem konstruksi untuk struktur baja (lanjutan)

Rangka Batang dan Joist Batang Terbuka: Ada banyak variasi konfigurasi rangka batang yang dapat digunakan, terutama ketika kita memiliki bentang dan beban yang besar. Joist web terbuka adalah elemen yang digunakan baik untuk lantai maupun atap dalam sistem yang terdistribusi merata. Biasanya, joist web terbuka ditumpu dengan sederhana, tetapi jika perlu, kita bisa membuat sambungan kaku.

Pelengkung: Pelengkung baja yang kaku dapat dibuat dalam berbagai bentuk. Mereka dapat diprefabrikasi di luar lokasi dan tersedia dalam berbagai bentang. Pelengkung ini dapat terbuat dari penampang masif atau dinding terbuka.

Cangkang: Banyak bentuk cangkang menggunakan baja. Menentukan bentuk elemen garis dari cangkang adalah tantangan utama. Pada situasi dengan bentang kecil, permukaan baja melengkung dapat dibuat dengan menekan lembaran baja secara khusus agar serupa dengan cara pembentukan baja berkelengkungan tunggal atau ganda pada bodi mobil.

Struktur Kabel: Baja adalah satu-satunya material yang digunakan dalam struktur kabel. Ada banyak bentuk struktur kabel yang dapat dibuat. Mereka dapat digunakan untuk atap permanen yang permukaannya dapat berupa rangka datar atau membran.

Ukuran Elemen: Batas-batas perbandingan tinggi bentang untuk beberapa sistem struktur baja yang umum digunakan dapat dilihat pada Gambar8. Kolom baja struktural umumnya memiliki perbandingan tebal-tinggi yang bervariasi tergantung pada beban dan tinggi kolomnya. Ada beragam bentang yang dapat dicapai dari berbagai sistem, sebagaimana diilustrasikan dalam Gambar 9.

Gambar 8. Perkiraan batas bentang untuk berbagai sistem baja

Setiap struktur terdiri dari elemen-elemen yang harus disambung bersama. Sambungan ini terdiri dari berbagai komponen, seperti pelat pengisi, pelat buhul, pelat pendukung, dan pelat penyambung, serta alat pengencang seperti baut dan las.

2. Jenis Alat Sambung Bukan Las

Alat Sambung Struktur Baja yang Tidak Menggunakan Las

Ada beberapa jenis sambungan yang digunakan dalam konstruksi baja. Yang paling umum adalah pengelasan, namun ada juga sambungan yang menggunakan alat penyambung seperti paku keling dan baut. Baut kekuatan tinggi kini sering digunakan sebagai pengganti paku keling dalam sambungan struktural yang tidak menggunakan pengelasan.

a) Baut kekuatan tinggi

b) Paku keling

Jenis-Jenis Baut Untuk Sambungan Struktur Baja

c) Baut Hitam

Baut ini terbuat dari baja karbon rendah yang dikenal sebagai ASTM A307, dan biasanya merupakan jenis baut yang paling ekonomis. Namun, biaya sambungan dengan baut hitam tidak selalu lebih murah karena seringkali memerlukan lebih banyak baut untuk suatu sambungan. Biasanya, baut ini digunakan dalam struktur yang ringan, seperti batang sekunder, anjungan, gording, rusuk dinding, dan rangka batang kecil dengan beban yang ringan dan tidak berubah-ubah. Baut hitam juga digunakan sebagai alat sambung sementara dalam sambungan yang menggunakan baut kekuatan tinggi, paku keling, atau las. Baut hitam ini biasanya tidak dihaluskan, sering disebut sebagai baut biasa, mesin, atau kasar, dan kepala serta murnya bisa berbentuk bujur sangkar.

d) Baut Sekrup (Turned Bolt)

Baut ini dibuat dengan mesin dari bahan berbentuk segienam dengan toleransi yang lebih ketat dibandingkan dengan baut hitam, sekitar 5/1000 inci. Biasanya digunakan saat sambungan memerlukan baut yang pas dengan lubang yang telah dibor, seperti pada bagian konstruksi paku keling yang memerlukan akurasi tinggi. Terkadang, baut sekrup digunakan untuk menjaga agar peralatan mesin dan batang struktural tetap dalam posisi yang akurat. Namun, penggunaan baut kekuatan tinggi biasanya lebih disarankan karena lebih baik dan ekonomis.

e) Baut Bersirip (Ribbed Bolt)

Baut ini terbuat dari baja yang sama dengan paku keling biasa, dan memiliki kepala bundar dengan tonjolan sirip yang sejajar dengan tangkainya. Baut bersirip telah lama menjadi alternatif bagi paku keling. Diameter sebenarnya pada baut bersirip dengan ukuran tertentu sedikit lebih besar dari lubang tempat baut tersebut. Saat dipasang, baut bersirip memotong tepi lubang sehingga menciptakan cengkraman yang kuat. Baut ini sangat berguna dalam sambungan tumpu dan sambungan yang mengalami tegangan berganti. Ada juga variasi baut bersirip dengan tangkai bergerigi, yang terbuat dari baja baut A325. Baut ini memiliki gerigi di sekitar tangkai, yang kadang-kadang disebut sebagai baut bersirip terputus. Penggunaannya agak sulit dalam sambungan dengan beberapa lapis pelat. Baut ini umumnya digunakan saat diperlukan cengkraman erat pada lubangnya, dan tidak memerlukan pemegangan kepala baut saat proses pengencangan mur.

3. Sistem Sambungan Baut

4. Sambungan las

5. Kemampuan dilas dari baja struktural

Kemampuan Dilas pada Baja Struktural

Sebagian besar baja konstruksi yang dijelaskan dalam spesifikasi ASTM memiliki kemampuan untuk dilas tanpa memerlukan prosedur atau perlakuan khusus. Kemampuan dilas (weldability) dari baja adalah ukuran dari sejauh mana baja tersebut dapat dengan mudah membentuk sambungan struktural yang kuat tanpa terjadi retakan. Namun, perlu dicatat bahwa beberapa jenis baja struktural lebih cocok untuk proses pengelasan dibandingkan dengan jenis lainnya.

Prosedur pengelasan yang direkomendasikan sebaiknya didasarkan pada analisis komposisi kimia dari baja tersebut, bukan hanya mengandalkan pada batas maksimum yang ditetapkan dalam spesifikasinya. Hal ini karena, dalam banyak kasus, komposisi sebenarnya dari baja yang dihasilkan oleh pabrikan sering kali berada di bawah batas maksimum yang telah ditetapkan dalam spesifikasi tersebut.

6. Jenis sambungan las

7. Jenis las

8. Faktor yang mempengaruhi mutu sambungan las

9. Cacat yang mungkin terjadi pada las

Selengkapnya mengenai Teknik Struktur Bangunan