A balok baja adalah komponen yang sangat diperlukan dalam struktur konstruksi, memainkan peran penting dalam menahan beban, meningkatkan stabilitas bangunan. Dalam artikel ini, BMB Steel akan memperkenalkan Anda pada apa itu balok baja, strukturnya, jenis-jenis umum dan manfaat yang mereka bawa untuk proyek struktur baja.

1. Apa itu balok baja?

Sebuah balok adalah komponen dasar dalam konstruksi, berfungsi sebagai struktur pendukung untuk menanggung beban dan mentransfernya ke kolom dan fondasi.

Dalam struktur baja, sebuah balok baja adalah elemen penahan beban yang dirancang untuk mendukung beban vertikal berat di jangkauan panjang. Balok baja dapat menahan momen lentur yang lebih besar dibandingkan dengan balok yang digulung secara konvensional.

2. Struktur balok baja

2.1. Jaring balok

Jaring balok adalah pelat vertikal antara dua flens, mempertahankan jarak yang diperlukan di antara keduanya. Ini bertanggung jawab untuk menahan gaya geser yang muncul ketika balok baja dalam beban.

2.2. Flens

Flens adalah komponen horizontal dari balok baja, terdiri dari flens atas dan flens bawah, dipisahkan oleh jaring. Secara spesifik:

• Flens atas menahan momen lentur yang disebabkan oleh gaya kompresif (momen positif)
• Flens bawah menahan gaya tarik yang diinduksi oleh momen lentur (momen positif)

2.3. Penguat

Penguat meningkatkan kapasitas menahan beban dan mencegah ketidakstabilan lokal dalam struktur balok baja. Mereka membantu mendistribusikan beban yang diterapkan secara merata di seluruh balok sebelum mentransfernya ke komponen lain. Penguat dibagi menjadi 2 jenis utama: penguat vertikal dan penguat horizontal.

2.4. Koneksi antara flens dan jaring

Ketika panjang balok lebih pendek dari jangkauan yang diperlukan, koneksi menyambungkan bagian-bagian balok bersama. Koneksi ini harus mampu menahan baik momen lentur maupun gaya geser untuk memastikan tautan yang kuat dan aman antara komponen.

2.5. Koneksi ujung

Dalam struktur balok kontinu, rincian koneksi harus dipasang dengan tepat untuk memastikan kapasitas menahan beban. Namun, dalam sebagian besar kasus, balok baja hanya didukung pada titik-titik ujung. Dalam situasi seperti itu, penguat memainkan peran efektif dalam menghubungkan ujung balok dengan aman, memastikan keselamatan dan daya tahan.

3. Klasifikasi balok baja

3.1. Balok baja berbentuk

Balok baja berbentuk adalah jenis balok yang diproduksi dari baja struktural, dengan penampang yang biasanya simetris atau asimetris. Dua bentuk penampang yang paling umum adalah bentuk I dan bentuk [-.

• Balok baja berbentuk I: adalah komponen struktural yang dirancang dengan penampang berbentuk I, terdiri dari 2 flens sempit yang diposisikan simetris di sepanjang sumbu horizontal X-X, dengan jaring besar di antara. Balok berbentuk I umum digunakan dalam konstruksi perumahan, jembatan, dan struktur yang memerlukan kapasitas beban yang tinggi. Selain itu, balok berbentuk I khususnya diterapkan dalam kasus yang memerlukan elastisitas dan tingkat kekuatan tertentu.
• Balok baja berbentuk [-: menyerupai bentuk I tetapi asimetris sepanjang sumbu vertikal Y-Y. Balok berbentuk [- biasanya digunakan untuk pembengkokan datar dalam struktur yang memerlukan stabilitas.

3.2. Balok baja komposit

Balok baja komposit adalah jenis balok baja yang paling umum saat ini, dibentuk dengan menggabungkan seksi dan pelat baja. Ada 2 jenis utama:

• Balok komposit dengan koneksi paku (balok paku): menggunakan metode mekanis untuk menghubungkan komponen. Pelat baja dan paku dipasang bersama untuk menciptakan struktur yang lengkap, di mana jaring biasanya menanggung sekitar 90% gaya geser yang bertindak pada balok. Sudut-sudut jaring terpasang dengan kuat ke flens untuk memastikan stabilitas dalam koneksi antara jaring dan flens. Paku memainkan peran penting dalam menahan gaya geser transversal dan beban vertikal, mentransfer gaya secara efisien dari flens ke jaring.
• Balok komposit dengan koneksi las (balok las): sangat umum digunakan dalam konstruksi karena kemudahan fabrikasi. Balok las terutama diterapkan dalam konstruksi jembatan, terutama jembatan rel, karena kemampuannya untuk menahan beban berat, menahan gerakan lateral. Pelat baja las juga digunakan untuk membuat balok berbentuk kotak. Teknik modern memungkinkan penentuan parameter seperti tinggi keseluruhan, ukuran flens, dan ketebalan jaring melalui metode eksperimen atau perhitungan berdasarkan standar teknis.

4. Apa itu sistem balok baja?

4.1. Definisi sistem balok baja

Sistem balok baja adalah jaringan struktural penahan beban yang terdiri dari balok primer dan balok sekunder yang diatur saling tegak lurus, membentuk kisi struktur ruang. Fungsi utama dari sistem balok baja adalah untuk mendukung lantai dan mentransfer beban ke kolom, dinding, fondasi,...

4.2. Jenis sistem balok baja

4.2.1. Sistem balok baja sederhana

Sistem balok baja sederhana terdiri dari balok-paralel yang ditempatkan di sepanjang jangkauan pendek lantai, bekerja sama dengan pelat untuk bertindak sebagai struktur penyangga dua sisi. Jenis sistem ini memiliki kapasitas menahan beban yang terbatas dan cocok untuk struktur dengan jangkauan kecil, beban ringan.

4.2.2. Sistem balok baja konvensional

Sistem balok baja konvensional dirancang untuk struktur dengan lantai yang membentang jarak jauh dan menanggung beban berat. Ini adalah sistem balok tiga tingkat yang terdiri dari kolom dan 2 set balok yang diatur saling tegak lurus untuk berbagi beban. Balok sekunder bertumpu pada balok primer, yang bertumpu pada kolom.

Sistem balok baja konvensional dapat diatur dalam 2 cara:

• Balok sekunder diletakkan di atas balok primer: Dalam pengaturan ini, pelat lantai hanya bertumpu pada balok sekunder, berfungsi sebagai struktur penyangga dua sisi. Tinggi keseluruhan sistem arsitektur akan lebih tinggi.
• Balok sekunder dan primer pada bidang yang sama: Ketika baik balok sekunder dan primer diatur pada bidang yang sama, pelat lantai berfungsi sebagai struktur penyangga empat sisi.

4.2.3. Sistem balok baja kompleks

Sistem balok baja kompleks adalah jenis sistem balok yang mencakup balok primer, balok horizontal sekunder, dan balok lantai. Dalam sistem ini, balok lantai diletakkan di atas balok sekunder, yang terhubung pada tingkat yang lebih rendah ke balok primer, membentuk dua sistem balok sekunder yang saling tegak lurus. Pelat lantai dalam sistem ini biasanya bertumpu pada balok lantai, berfungsi sebagai struktur penyangga dua sisi. Sistem balok baja kompleks biasanya digunakan dalam proyek yang menanggung beban yang sangat tinggi.

5. Desain balok dalam struktur baja

Saat merancang balok dalam struktur baja, asumsi dasar berikut perlu diterapkan:

• Gaya geser sepenuhnya ditanggung oleh jaring, kekuatan geser didistribusikan merata di seluruh kedalaman balok.
• Tegangan pada pelat flens dan sudut balok adalah seragam. Sementara itu, tegangan di jaring bervariasi, mencapai maksimum pada sambungan dengan flens dan berkurang menjadi 0 pada sumbu netral.

5.1. Ketebalan minimum

Dimensi pelat jaring balok harus memenuhi ketentuan berikut: maksimum 270t, minimum: 180t.
di mana t adalah ketebalan jaring (dalam mm).

5.2. Berat

Berat balok ditentukan oleh rumus berikut:

• Untuk balok pelat dengan paku: W/300 untuk setiap segmen pipa
• Untuk balok pelat las: W/400 untuk setiap segmen pipa

Di mana W adalah total beban dikalikan dengan faktor.

5.3. Kedalaman minimum

Kedalaman minimum dari balok pelat ditentukan oleh:

• Untuk balok pelat: 1.1?/?t

• Untuk balok pelat dengan paku, kedalaman sudut: 5.53?/?

• Untuk balok pelat las, kedalaman total: 53?/?

Di mana:

• M adalah momen lentur (N-mm).
• f adalah tegangan yang diizinkan (MPa).
• t adalah ketebalan pelat (mm).

6. Manfaat balok baja

• Balok baja dirancang untuk menampung beban dari proyek konstruksi seperti bangunan, jembatan, pabrik, gudang, dll. Dengan kapasitas menahan beban yang luar biasa, balok baja dapat mentransfer beban besar ke kolom dan fondasi, menjaga stabilitas struktur.
• Balok baja meningkatkan kekakuan struktur dengan mendukung beban dan mendistribusikannya secara merata melalui sistem kolom dan fondasi. Ini mengurangi pembengkokan dan deformasi struktur selama operasi, sambil meningkatkan ketahanannya terhadap dampak lingkungan eksternal seperti angin, gempa bumi, dll.
• Menggunakan balok baja dapat membantu mengurangi biaya konstruksi dibandingkan dengan banyak bahan lainnya. Balok baja tidak hanya memiliki kemampuan untuk menahan beban berat tetapi juga lebih ringan dibandingkan balok beton, sehingga mengurangi beban keseluruhan pada struktur.
• Balok baja dapat diproduksi dalam berbagai bentuk untuk memenuhi kebutuhan desain dari setiap proyek. Fleksibilitas ini memungkinkan pelaksanaan desain arsitektur unik, modern, dan kompleks.
• Balok baja biasanya diproduksi dalam bentuk pelat atau batang panjang yang mudah dihubungkan dan dipasang di lokasi konstruksi. Proses instalasi yang cepat tidak hanya menghemat waktu tetapi juga mengurangi biaya tenaga kerja. Selain itu, pemeliharaan balok baja lebih sederhana karena kemudahan inspeksi dan penggantian.

A balok baja memainkan peran penting dalam memastikan keselamatan, stabilitas proyek konstruksi. Dengan kapasitas menahan beban yang besar, fleksibilitas desain, balok baja merupakan pilihan ideal untuk berbagai jenis struktur. Memahami struktur dan jenis balok baja akan membantu mengoptimalkan desain, konstruksi dan pemeliharaan bangunan. Hubungi BMB Steel - sebuah perusahaan bangunan baja pra-rancang dengan pengalaman lebih dari 20 tahun - untuk konsultasi lebih lanjut tentang balok baja dan memilih solusi terbaik untuk proyek Anda.