Kajian Experimental dan Teoritis Efek Beban Kerja Tidak di Pusat Geser, Terhadap Lateral Buckling pada Balok Kantilever Struktur Baja

Abstract

Steel construction is a building constructed from still bars with slim profile and thin wall. Because of its remarkable strength and ductility, steel is an expensive material. In a block structure with strip beam, a thin wall beam with open profile, the load action up to the critical load condition which becomes the durability of the structure toward the lateral buckling is only supported by web, and compared to its strong axis direction (sb – x), the amount of the load is very low. The making of flens will result in an increase of constant warping (Iω) that the load can be supported by the beam toward the lateral buckling increases and the durability of the beam toward the load is increasing. Here we can see that the initial condition of profile without flens, and the bigger the number of flens, the bigger the lateral strength of the buckling block. The same thing occurred with the load positioned either on the beam, in the center of shift, or under the beam will show a significant difference compatible to the parameter. The increasing inertia warping will maximize the difference of amount of load that can be supported by the beam at the above or below position. If the load is on the beam there will be an additional moment for Pcr.½ β.h which weakens the beam and on the contrary, if the position of load is under the beam, the beam will be strengthened for the amount mentioned above and this subtraction/addition will depend on the factor of Iω (constant warping). This study will prove the stability phenomenon mentioned above. By choosing the case of steel cantilever beam with slim double symmetrical profile, where (ly << Ix) with a certain vertical load, the behavior of loaded structure will experience a deformation; vertical and lateral deformations and further lateral buckling occurs. To know the behavior and capability of the beam in supporting the load, theoretically and practically, a calculation and experimental study to design a loading equipment and a test material have been done manually through a process of welding the test material; strip beam 150 x 4 – 1600 mm; I beam 150 x 40 x 4 – 1600 mm. Each of the test materials mention above will be tested with load touch on the flens, in the center of shift, or under the flens. This variation was done to see whether the durability of lateral buckling occurred on the different amount of load first or after the test material was loaded based on the elastic occurrence. The result of the test showed that strip beam, the test material, had reached the critical load at the elastic tension condition, while I Beam, another test material, reached the critical load after passing the elastic tension condition, but it was still under steel melting tension.

Konstruksi baja adalah bangunan yang dirangkai dari batang batang bahan baja dan umumnya berpenampang langsing dan berdinding tipis, disebabkan sifat-sifat kekuatan yang tinggi dan keliatannya (ductility) bahan baja adalah bahan yang mahal. Pada struktur balok dengan menggunakan strip beam, yang merupakan balok dinding tipis tampang terbuka, ketika terjadi aksi beban sampai kondisi beban kritis yang menjadi daya tahan struktur tersebut terhadap lateral buckling hanya dipikul oleh web (badan), dan besarnya sangat rendah dibanding arah sumbu kuatnya ( sb- x ). Pembuatan sayap (flens), akan menyebabkan peningkatan konstanta warping (Iw), sehingga beban yang dapat dipikul oleh balok terhadap lateral buckling menjadi bertambah, dan daya tahan balok terhadap pembebanan mengalami peningkatan. Disini dapat dilihat bahwa kondisi awal tampang tanpa flens dan seterusnya penambahan flens yang semakin besar akan semakin besar pula pertambahan kekuatan lateral buckling balok tersebut, demikian juga sejajar dengan hal ini tentang beban yang diposisikan di atas, di pusat geser atau di bawah balok akan mengalami perbedaan yang signifikan sebanding dengan parameter Inersia warping yang semakin besar akan memperbesar perbedaan besar beban yang dapat ditahan balok tersebut pada posisi di atas dan di bawah. Apabila beban di atas balok maka akan ada pertambahan momen sebesar Pcr.½.β.h yang memperlemah balok tersebut.dan sebaliknya apabila posisi beban ada di bawah balok akan diperkuat sebesar di atas tadi dan pengurangan/pertambahan ini akan tergantung pada faktor Iω.(konstanta warping). Maka penelitian ini akan membuktikan fenomena stabilitas tersebut di atas. Dengan memilih kasus balok kantilever baja tampang double simetris yang langsing di mana (ly <<Ix) dengan beban vertikal tertentu, perilaku struktur yang dibebani akan mengalami deformasi, di samping deformasi vertikal juga akan terjadi deformasi lateral dan lebih lanjut terjadi lateral buckling. Untuk mengetahui perilaku dan kemampuan balok dalam memikul beban, secara teoritis dan praktis telah dilakukan perhitungan dan percobaan eksperimental dengan merancang peralatan pembebanan dan benda uji secara manual melalui proses pengelasan terhadap benda uji, strip beam 150 x 4-1600mm; I Beam 150 x 40 x 4 - 1600mm dan I Beam 150 x50x 4-1600mm. Masing masing benda uji di atas akan diuji dengan sentuhan beban di atas flens, di pusat geser dan di bawah flens. Variasi ini dilakukan agar terlihat apakah ketahanan lateral buckling terjadi pada besar beban yang berbeda lebih dahulu atau setelah beban berdasarkan kejadian elastis. Dan hasil pengujian ternyata benda uji strip beam telah mencapai beban kritis pada kondisi tegangan elastis, sedangkan benda uji I Beam perolehan beban kritis telah melampaui kondisi tegangan elastis, namun masih berada di bawah tegangan leleh baja.