Tahap berikutnya setelah Anda menyiapkan data-data pendukung perhitungan struktur bangunan adalah menghitung kekuatan momen nominal pada setiap material struktur yang Anda gunakan. Dalam hal ini berarti balok baja WF 150. Karena artikel pertama, material ini yang dijadikan contoh perhitungan.
Oke, tampa panjang lebar. Pada tahap ini, proses perhitungan harus Anda lakukan terhadap 6 item. Antara lain:
a. Momen nominal pengaruh local buckling
Adalah bertujuan untuk menentukan jenis penampang yang dimiliki oleh material baja WF. Apakah tergolong penampang compact, non compact, atau penampang langsing. Dari 3 kategori tersebut akan diketahui ketahan material baja terhadap lentur. Proses ini meliputi4 tahap, yaitu:
1. Perhitungan kelangsingan sayap baja WF. Atau sering disingkat dengan symbol λ
2. Batas kelangsingan maksimum untuk penampang compact. Disingkat dengan tanda λp
3. Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non-compact ( λᵣ )
4. Momen plastis (Mᵖ)
5. Momen batas tekuk (Mᵣ)
Berdasarkan perhitungan kekuatan momen nominal WF 150, akibat pengaruh local buckling tergolong jenis penampang kompak. Dengan nilai Mn = 23.566.800 Nmm
b. Momen nominal balok plat berdinding penuh
Secara umum proses perhitungan dilakukan berdasarkan kelangsingan penampang badan baja WF. Dalam istilah akademik badan WF sering disebut dengan Web, serta disingkat dengan H. Bertujuan untuk mencari besaran tekuk torsi lateral, dan tekuk local. Dengan melakukan perbandingan, antara luas plat badan, dengan luas plat sayap WF.
Tekuk torsi lateral
Antara lain melibatkan data tentang Jarak antara pengekang lateral, atau sering disebut dengan istilah bentangan (L). kemudian, angka kelangsingan baja ( λG ). Serta, batas kelangsingan maksimum untuk penampang compact, dan non compact. Dan, tegangan acuan untuk momen kritis tekuk torsi lateral. Atau disingkat dengan fc.
Hasil hitungan Modulus penampang elastis (S), dan Koefisien balok plat berdinding penuh (K
g) maka diketahui Momen nominal penampang (Mn) akibat tekuk torsi lateral adalah sebesar 3.974.081 Nmm.
Lokal buckling pada sayap
Proses perhitungan kekuatan momen nominal pengaruh local buckling pada sayap baja WF, mirip dengan perhitungan tekuk torsi lateral. Namun input data material yang berbeda. Selengkapnya tentang input data perhitungan seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Momen nominal penampang (Mn) menjadi = 23.766.004 Nmm. Atau, hampir 6x lipat dari tekuk torsi lateral. Hal ini menandakan bahwa penampang baja profil WF bagian badan (web), lebih rentan terhadap tekuk. Dibanding penampang bagian sayap (flends).
c. Momen nominal pengaruh lateral buckling
Adalah untuk mengetahui momen nominal untuk segala jenis komponen struktur bangunan. Pada contoh bangungan kali ini adalah konstruksi dak. Berarti batang balok terbagi 3 macam. Yakni bentang batang pendek, bentang sedang, dan bentang panjang.
Panjang bentang maksimum dari balok WF diharapkan mampu menahan momen plastis. Sedangkan tahanan balok untuk bentang minimum ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral. Dengan demikian diketahui:
1. Koefisien momen tekuk torsi lateral (Cb) = 1,2
2. Momen plastis (Mᵖ) = 23.566.800 Nmm
3. Momen batas tekuk (Mᵣ) = 15.096.000 Nmm
Karena kekuatan momen nominal balok WF juga berpengaruh secara langsung pada bentangan. Sekalipun baja WF 150 berfungsi hanya sebagai balok anak. Tetapi jarak bentang 5,0 meter. Adalah termasuk kategori bentang panjang. Maka, momen nominal (Mn) balok tersebut juga dihitung dengan kalsifikasi bentang panjang. Yaitu sebesar = 10.480.465,6 Nmm.
d. Tahanan momen lentur
Untuk mengetahui besaran tahanan momen lentur balok baja WF 150. Lebih dulu buat rekapitulasi momen nominal yang diperoleh berdasarkan analisis. Kemudian mencari momen nominal terkecil. Dalam perhitungan tersebut adalah (Mn) akibat tekuk torsi lateral. Yaitu sebesar 3.974.081 Nmm.
Maka syarat yang harus dipenuhi, agar balok baja WF 150 dinyatakan layak digunakan sebagai struktur dak. adalah dengan rumus:
Mu ≤ ϕb x Mn
Mu = Momen akibat beban terfaktor, sebesar = 2.011.918,21 Nmm
ϕb = Faktor reduksi kekuatan untuk lentur (ϕb), yaitu sebesar 0,90
Mn = Momen nominal terkecil balok baja
2.011.918,21 ≤ (0,90 x 3.974.081)
2.011.918,21 ≤ 3.576.673
Maka balok tersebut dinyatakan aman untuk digunakan. Sebab terbukti memenuhi persyaratan perhitungan kekuatan momen nominal struktur bangunan. Pun, dilakukan pengecekan secara ganda. Adalah dengan rumus berikut:
Mu : (ϕb x Mn)
= 2.011.918,21 : 3.576.673
= 0,5625
0,5625 < 1. Berarti Oke.
e. Tahanan geser
Proses ini juga untuk memastikan bahwa balok mampu menahan gaya geser. Setelah meneriman sejumlah beban. Pertama, mengecek tahanan geser nominal plat badan tanpa pengaku. Apakah plat badan tanpa pengaku harus memenuhi syarat, atau tidak. Cara mengecek seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Pula diketahui bahwa balok baja tersebut mampu menahan gaya geser. Dengan perbandingan angka keamanan yang cukup tinggi. Yaitu 1.313,4 dari batas maksimum geser yang diperoleh dari hasil perhitungan kekuatan momen nominal struktur sebesar 81.000.
Pengecekan kedua, juga dengan hasil yang cukup bagus. Koefisien keamanan balok hanya 0,7500. Dibawah angka 1. Yang berarti juga oke. Material baja WF 150 (layak) digunakan sebagai balok anak. Walau panjang bentang sampai dengan 5,0 meter.
f. Kontrol interaksi geser dan lentur
Syarat yang harus dipenuhi oleh balok baja untuk interaksi geser dan lentur adalah ≤ 1.375.
Caranya adalah dengan rumus:
Mu : (ϕb x Mn) + Vu : (ϕf x Vn) ≤ 1.375
0,5625 + 0,0162 ≤ 1.375
0.5726 ≤ 1.375
Hasil perhitungan ini juga menyatakan bahwa material tersebut aman.
Demikian cara menghitung kekuatan momen nominal balok baja, serta proses pengecekan terhadap lentur, geser serta interaksi dari kedua jenis momen tersebut. Seluruh perhitungan menyatakan bahwa baja WF cukup kokoh, dan layak digunakan sebagai balok anak.
Oh iya sobat. Mungkin Anda belum terbiasa dengan istilah-istilah asing dalam tulisan ini. Karena banyak mengadopsi dari bahasa Inggris. Mengakibatkan hal ini pada awalnya mungkin terasa berat untuk Anda pelajari. Namun, bila sudah terbiasa dengan bahasa-bahasa ilmiah ini. Maka Anda lambat laun akan terbiasa. Proyek konstruksi bangunan memang tidak terlepas dari istilah-istilah dari bahasa asing.