Memanfaatkan rongga untuk membuat pelat kosong adalah salah satu cara paling populer untuk mengurangi berat pelat padat. Dalam desain jembatan, geladak berfungsi sebagai komponen utama untuk mendistribusikan beban lalu lintas ke tumpuan. Pelat dek mungkin padat atau memiliki gelagar memanjang dan melintang untuk mendistribusikan beban ke pilar atau penyangga.
Untuk bentang yang sama, jembatan tipe pelat padat membutuhkan lebih banyak baja dan beton daripada jembatan gelagar. Komponen penahan beban utama dari jembatan superstruktur tipe slab adalah slab itu sendiri. Melalui pelat padat, beban langsung ditransfer ke struktur bawah. Dek pelat padat terdiri dari bagian padat, tanpa balok atau rongga. Dek jenis ini biasa digunakan pada konstruksi jembatan bentang pendek dan gorong-gorong.
Ketika rongga kurang dari 60% dari keseluruhan kedalaman struktural, efeknya pada kekakuan minimal dan geladak berperilaku kurang lebih seperti pelat. Untuk menjamin kontinuitas dalam arah melintang, dek pelat berlubang sering kali dibangun dengan menggunakan beton cor in situ dengan pembentuk rongga permanen atau balok kotak beton prategang pracetak yang dikencangkan secara melintang.
Akibatnya, pelat yang memiliki rongga di dalamnya dikenal sebagai pelat batal. Rongga, yang biasanya berbentuk silinder, dibuat dengan memasukkan bagian baja berdinding tipis ke dalam pelat. Rongga pelat berkontribusi pada pengurangan berat sendiri struktur. Tujuan utama pelat kosong adalah untuk mengurangi volume beton dan, sebagai akibatnya, berat sendiri pelat.
Jika dirancang dengan benar, dapat menurunkan berat sendiri pelat hingga 35% untuk bagian dan bentang yang sama jika dibandingkan dengan pelat padat. Jika diameter rongga kurang dari 60% dari kedalaman pelat, pelat berlubang dapat dimodelkan dan dirancang dengan menggunakan metodologi yang sama seperti pelat padat.
Metode Konstruksi Voided Slab
Dua teknik utama untuk membangun sistem pelat berlubang adalah metode kerawang, di mana beberapa komponen pracetak di bengkel atau halaman beton, dan metode di tempat, di mana seluruh sistem dicor di tempat. Kedua teknik tersebut membutuhkan penggunaan pembentuk rongga, tulangan/untaian, dan beton.
Pembentukan rongga adalah bagian penting dari konstruksi pelat kosong. Rongga plastik dapat digunakan dalam kedua teknik konstruksi pelat berlubang. Rongga ini biasanya terbentuk dari plastik daur ulang, yang berbentuk bulat dan berongga. Adanya rongga membuat pelat lebih ringan dibandingkan pelat beton padat konvensional.
Namun, bentuk yang paling umum adalah pembentuk rongga polistiren melingkar. Meskipun polistiren tampaknya kedap air, hanya bentuk sel tertutup yang jauh lebih mahal yang demikian. Rongga karena itu harus dilengkapi dengan lubang drainase di ujung bawahnya. Penting juga untuk memastikan bahwa rongga dan tulangan ditahan dengan kuat pada posisinya di bekisting selama konstruksi. Hal ini untuk menghindari masalah yang telah terjadi dengan rongga yang mengambang atau dengan mata rantai yang bergerak menyentuh pembentuk rongga, tanpa memberikan penutup.
Tulangan baja atau tendon (untuk konstruksi pascatarik) merupakan komponen tambahan yang penting. Pelat diperkuat dengan baja untuk mencegah keruntuhan lentur, dan rongga ditahan di tengah pelat oleh sangkar baja tipis. Beton yang menutupi rongga adalah elemen ketiga. Kekuatan pelat pada akhirnya ditentukan oleh beton.
Keuntungan dari Voided Slab
- Pengurangan bobot mati hingga 35% memungkinkan pengurangan biaya pada substruktur yaitu pondasi dan dermaga. Insinyur struktur dapat meringankan lantai dengan lebih efisien menggunakan beton.
- Mengurangi penggunaan beton- Penggunaan 1 kg bekas rongga plastik daur ulang dapat menggantikan 100 kg beton sehingga mengarah pada konstruksi yang ramah lingkungan dan berkelanjutan dengan pengurangan energi dan emisi karbon.
- Ini memungkinkan bentang yang lebih panjang di antara kolom tanpa meningkatkan ketebalan pelat secara besar-besaran. Pelat berlubang dapat memanfaatkan manfaat tulangan pascatarik untuk menghasilkan pelat tipis dengan bentang yang lebih besar.
- Penghapusan balok downstand memungkinkan pemasangan penutup dan servis yang lebih cepat dan lebih murah. Konstruksi pelat datar menghilangkan balok dan jatuh, sehingga mengurangi ketinggian lantai ke lantai.
- Beberapa sistem voided-slab dapat mengurangi waktu konstruksi, terutama sistem pracetak atau yang ditempatkan pada sistem pembentukan pelat datar.
- Pelat kosong bermanfaat dalam desain seismik karena pengurangan berat mati lantai menghasilkan gaya seismik yang lebih rendah yang diterapkan pada struktur.
- Pengurangan berat lantai bangunan ini juga memungkinkan para insinyur untuk mengurangi kolom, dinding, dan pondasi sebanyak 40%, meskipun beton tidak dapat dipindahkan dari semua lokasi di pelat lantai; rongga dihilangkan di dekat kolom untuk mempertahankan kapasitas geser slab.
Desain Dek Jembatan Slab Voided
Jembatan dapat dianalisa mirip dengan pelat padat selama diameter rongga kurang dari atau sama dengan 60% dari tebal pelat dan baja melintang nominal diberikan pada sayap. Dengan kata lain, pelat dapat dirancang tanpa memperhitungkan penurunan kekakuan geser transversal atau lentur flens lokal.
Penampang slab yang berlubang dirancang secara longitudinal baik pada lentur maupun geser, membuat penyisihan yang sesuai untuk rongga tersebut. Tautan harus disediakan, dan dirancang seperti yang dilakukan untuk balok bergelang, dengan mempertimbangkan ketebalan badan balok tertipis. Khususnya jika pilar terisolasi digunakan, beban geser cenderung meningkat terlalu dekat dengan tumpuan. Untuk mengatasi masalah ini, kekosongan dapat dengan mudah ditutup, meninggalkan bagian yang solid di daerah kritis ini.
Rongga berdiameter lebih besar atau rongga persegi yang membentuk dek seluler dapat digunakan jika diperlukan pengurangan berat yang lebih banyak. Oleh karena itu, analisis harus mempertimbangkan hal-hal tersebut. Penampang diperlakukan sebagai balok monolitik untuk tujuan menghitung kekakuan longitudinal yang akan digunakan untuk geladak seluler. Di bawah pembengkokan seragam dan tidak seragam, struktur seperti itu merespons secara berbeda dalam arah melintang. Flensa atas dan bawah berputar di sekitar sumbu netral masing-masing dalam kasus terakhir sementara bertindak secara komposit di yang pertama.
Ini menunjukkan bahwa dengan pembengkokan seragam sebagai lawan dari pembengkokan tidak seragam, inersia lentur yang akurat dapat menjadi urutan besarnya lebih tinggi. Namun, perilaku tersebut dapat dimodelkan menggunakan pemanggangan deformasi geser dalam model pemanggangan standar. Dengan memanfaatkan karakteristik lentur komposit, kekakuan geser ekivalen dihitung untuk mewakili distorsi tambahan yang disebabkan oleh tekukan tidak seragam.
Tegangan lentur tipikal dalam arah-x dari dek jembatan pelat voided
Tegangan lentur tipikal dalam arah-y dari dek jembatan pelat voided
Penguatan harus dirancang setelah momen dan gaya dalam struktur seluler telah ditentukan. Momen lokal pada sayap harus diperhitungkan selain momen longitudinal dan transversal di seluruh penampang. Ini dihasilkan baik dari geser melintang dan beban roda yang ditempatkan pada pelat geladak. Geser ini harus ditransmisikan melintasi rongga melalui lentur pada sayap, yaitu dengan penampang yang bekerja seperti rangka vierendeel.
Untuk meningkatkan respons struktural dan untuk menghindari gaya tarik yang tidak diinginkan pada beton, tendon baja pasca-tarik ditanamkan ke dalam beton pada tahap akhir konstruksi. Tata letak umum tendon adalah parabola, dengan eksentrisitas negatif di tengah bentang dan positif di zona dermaga.
Terlepas dari manfaat nyata dari pelat pelat yang berlubang, analisis model struktur menjadi lebih sulit dengan bentuk pelat yang berlubang. Sementara pelat berlubang memiliki jumlah material yang bervariasi tergantung pada arahnya, pelat padat dengan ketebalan yang konsisten memiliki kekakuan lentur yang sama di semua arah. Akibatnya, menentukan kisi-kisi dalam arah dek memanjang dan melintang adalah pilihan yang sangat populer, di mana balok memanjang kisi-kisi terletak di area antara rongga, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.
Model grillage dari dek pelat kosong
Namun, kekakuan yang dikaitkan dengan setiap elemen dalam pemanggangan harus disesuaikan karena dalam diskritisasi ini elemen struktur satu dimensi digunakan untuk menggambarkan kinerja pelat dua dimensi. Analogi pemanggangan planar dikatakan tidak akurat bila terdapat kantilever, oleh karena itu pemanggangan tiga dimensi diperlukan, seperti pada Gambar 8, di mana lapisan yang mendiskritkan pelat void dan pemodelan lapisan kantilever digabungkan bersama menggunakan komponen kaku.
Model grillage tiga dimensi dari pelat pelat voided dengan dua lapisan yang disambung dengan balok kaku
Model grillage, bagaimanapun, adalah perkiraan dari perilaku aktual geladak dan tidak cukup menangkap kopling pelat dalam torsi atau efek lokal. Oleh karena itu, sangat bermanfaat untuk membuat model struktural, seperti teknik pelat ortotropik, yang lebih akurat menggambarkan skema resistensi geladak.
Comments
Post a Comment