Gelagar Plat (Penggunaan Konstruksi Baja)

Penggunaan Konstruksi Baja : Dasar Perencanaan Struktur Baja 

Batang Tarik | Batang Tekan | Batang Lentur | Kombinasi Lentur dan Gaya Aksial 

Gelagar Plat

Gelagar plat, atau plate girder, adalah balok yang terbentuk dari elemen-elemen plat untuk mencapai penataan bahan yang lebih efisien daripada balok profil giling (rolled shape). Gelagar plat menjadi ekonomis jika panjang bentangnya diatur sedemikian rupa sehingga biaya tertentu dapat dihemat dalam perencanaan. Gelagar plat dapat memiliki konstruksi dengan paku keling, baut, atau las.

Pada awalnya, gelagar plat menggunakan paku keling dan terbuat dari profil-profil siku yang disambung ke plat badan, kadang-kadang dengan tambahan plat rangkap (cover plate) pada beberapa kasus. Bentuk ini umumnya digunakan untuk bentangan antara 50 hingga 150 ft. Namun, saat ini, gelagar plat umumnya dibuat dengan teknik pengelasan di bengkel menggunakan dua plat sayap dan satu plat badan untuk membentuk penampang melintang profil I.

Contoh aplikasi struktur gelagar plat 

Gelagar plat yang dilas dewasa ini sering kali terbuat dari bahan-bahan dengan kekuatan yang berbeda-beda. Perubahan bahan di sepanjang bentang, sehingga kekuatan bahan yang lebih tinggi berada di tempat momen dan/atau gaya geser yang besar, atau penggunaan bahan dengan kekuatan berbeda untuk sayap dan badan (gelagar campuran/hibrida), membuat gelagar lebih efisien dan ekonomis.

Pemahaman yang lebih baik tentang perilaku gelagar plat, penggunaan baja yang lebih kuat, dan teknologi pengelasan yang maju membuat gelagar plat menjadi pilihan ekonomis untuk banyak kebutuhan yang sebelumnya lebih cocok untuk rangka batang. Gelagar plat umumnya digunakan untuk bentangan sederhana sepanjang 70 hingga 150 ft (20 hingga 50 m). Untuk jembatan, gelagar plat dengan bentangan sepanjang 90 ft atau lebih umumnya menggunakan penampang dengan tinggi variabel untuk memenuhi kebutuhan desain. Beberapa jembatan menggunakan gelagar plat menerus dengan bentang tengah melampaui 400 ft, dan bentangan yang lebih panjang mungkin akan dibuat di masa mendatang.

Terdapat beberapa jenis gelagar plat, termasuk gelagar boks yang memiliki kekakuan puntir besar dan digunakan untuk jembatan dengan bentangan panjang, gelagar campuran yang terbuat dari bahan dengan kekuatan yang berbeda sesuai dengan tegangan, dan gelagar delta yang memiliki kekakuan lateral besar untuk bentangan tanpa sokongan samping.

Pendekatan umum dalam perencanaan gelagar plat saat ini lebih berbasis pada kekuatan batas. Gelagar plat dengan pengaku yang direncanakan dengan tepat memiliki perilaku setelah terjadi ketidakstabilan pada badan yang hampir mirip dengan rangka batang. Pada saat ketidakstabilan terjadi, badan berperan sebagai pemikul gaya tarik diagonal, sementara pengaku berperan sebagai pemikul gaya tekan. Perilaku ini disebut aksi medan tarik (tension field). Teori tekuk klasik juga menyadari bahwa kapasitas cadangan dapat diperoleh karena faktor keamanan terhadap tekuk badan lebih rendah daripada terhadap kekuatan batang keseluruhan.

Komponen umum gelagar yang dikeling

Komponen umum gelagar yang dilas

Ketidakstabilan yang berkaitan dengan beban pada plat badan

Ketidakstabilan yang terkait dengan beban pada plat badan merupakan isu penting dalam perencanaan gelagar plat. Ketika seorang perencana berusaha untuk mengatur bahan sehingga beban dapat dipikul dengan efisien, terutama momen lentur yang sebagian besar ditanggung oleh sayap, penampang yang tinggi diinginkan. Badan plat diperlukan agar sayap-sayap bekerja sebagai satu kesatuan dan dapat menahan gaya geser. Namun, keberadaan badan yang terlalu tebal akan menambah berat gelagar. Dari segi bahan, badan plat yang tipis dengan pengaku cenderung menghasilkan gelagar yang lebih ringan. Oleh karena itu, stabilitas plat badan yang tipis menjadi perhatian utama.

Ketidakstabilan pada plat badan dapat disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain:

- Tekuk elastis akibat geser murni

- Tekuk inelastis akibat geser murni

- Kombinasi geser dan lentur

- Tekuk elastis akibat tekanan merata

Jenis gelagar plat yang dilas

Ketidakstabilan pada sayap tekan

Ketidakstabilan pada sayap tekan merupakan masalah serius dalam perencanaan struktur. Pada balok profil giling, plat-plat sayap dihubungkan oleh badan yang relatif tebal, sehingga kedua sayap dapat bekerja sebagai satu kesatuan dengan kekakuan puntir yang besar ketika ketidakstabilan lateral hampir terjadi. Namun, jika perbandingan tinggi terhadap lebar (h/t) dari plat badan diperbesar, pengaruh dari sayap tarik akan berkurang, dan kekakuan kolom sayap tekan yang didasarkan pada kekakuan lentur lateral akan lebih dominan. 

Jika nilai h/t melampaui harga kritis yang mengakibatkan lentur pada bidang badan, penampang lintang akan membantu menahan tegangan lentur seolah-olah sebagian badan tidak ada. Dampaknya, sokongan vertikal yang diberikan oleh badan pada sayap tekan akan berkurang, dan risiko tekuk vertikal pada sayap harus diperiksa. Selain itu, setelah sokongan badan terhadap sayap berkurang, tekuk puntir pada sayap yang memiliki bentuk T (gabungan sayap dan segmen badan) cenderung terjadi. Hal ini bergantung pada ketebalan badan dan sejauh mana bagian badan dapat bekerja sebagai satu kesatuan dengan plat sayap.

Ketidakstabilan pada sayap tekan dapat disebabkan oleh beberapa faktor, termasuk:

- Tekuk puntir lateral

- Tekuk vertikal

- Tekuk puntir

Jenis Konstruksi Sambungan pada Struktur Baja

Selengkapnya mengenai Teknik Struktur Bangunan

.