II.6. Balok Lentur
II.6.2 Pertambatan Lateral
Pertambatan lateral atau lateral bracing adalah kondisi geometri, bisa berupa elemen atau struktur khusus tambahan, bisa elemen lain yang terhubung pada balok, yang berfungsi mencegah balok mengalami tekuk torsi lateral (LTB). Agar bekerja sebagai lateral bracing, struktur yang dimaksud harus dapat memegang komponen balok yang mengalami tekan, yang berpotensi LTB. Oleh karena adanya lateral bracing tersebut, balok tertahan terhadap terjadinya translasi lateral dan rotasi, menjelang momen krisits.
Tujuan ditambahkannya pertambatan lateral akan berhubungan dengan nilai Lb, dimana nilai Lb akan semakin kecil tergantung dari jarak pertambatan lateral. Tegangan lentur ijin balok-balok dengan dukungan lateral dipasang di tempat- tempat tertentu bergantung kepada panjang bagian yang tak terdukung dan gradien momen. Semakin panjang bagian tak terdukung semakin rendah tegangan ijinnya, begitu pula kapasitas momennya.
Gambar II.6.2.1. Balok dengan pertambatan lateral. Pertambatan Lateral
Pertambatan Lateral x
58 Sistem pertambatan lateral bisa setempat atau menerus. Untuk yang setempat, minimal harus dipasang apda titik-titik tumpuannya. Adapun Lb adalah jarak antar pertambatan lateral setempat sedangkan L adalah bentang balok.
Gambar II.6.2.2. Kondisi pertambatan lateral pada balok
Garis putus-putus menunjukkan mode tekuk lateral yang bisa saja terjadi meskipun telah dipasang pertambatan. Pada kondisi lainnya, dimana komponen balok yang mengalami desak, yaitu elemen sayap dapat tertanam/terpegang baik oleh lantai pelat beton (ada shear conncector) atau pelat baja (di las), maka dapat dianggap pertamabtan lateral yang ada adalah menerus di sepanjang balok, yang berarti tidak ada risiko untuk terjadi tekuk. Kondisi itu dianggap mencukupi sebgai lateral bracing khususnya jika baloknya mempunyati rasio pelat badan yang kaku, untuk balok tinggi maka tetap dierlukan strukrur bracing yang khusus.
Untuk menjadi lateral bracing maka yang penting adalah kemampuannya mencegah terjadinya perpindahan lateral dan sekaligus perputaran pada balok. Selain itu, struktur bracing juga dapat dimanfaatkkan sebagai strukru diaphragm, untuk mendistribusikan beban berlebih pada satu balok ke balok yang lain disampingnya. Hanya saja jika beban berlebih itu ternyata ada disemua balok, maka tentu saja struktur diaphragam tidak berperan banyak dalam meningkatkan keamanan balok. Efektif tidaknya lateral bracing untuk menjadi distributor beban berlebih (lokal) tentu tergantung juga dari konfigurasi atau kekakuan tipe bracing yang dipasang.
Gambar II.6.2.3. Sistem bracing pada jembatan baja melengkung
Kontruksi baja profil I lengkung horizontal keberadaan bracing yang dipasang tegak lurus di interval tertentu di sepanjang balok, tidak sekedar berfungsi sebagai lateral bracing atau diaphragm untuk pembebanan berlebih saja, tetapi menjadi kesatuan dengan struktur balok itu sendiri. Tanpa bracing, balok tidak bisa melengkung secara aman. Itu terjadi karena bentuk geometri lengkung memicu momen torsi, baik akibat berat sendirinya maupun beban hidup rencana. Oleh karena itu dalam analisis strukturnya, elemen balok dan elemen bracing harus dimodelkan sekaligus, sebagai struktur grid (2D) atau rangka ruang (3D).
Oleh sebab itu, dalam memilihi sistem struktur lateral bracing harus mengetahui juga perilaku struktur yang dianalisis. Maklum jika fungsinya sebgai lateral bracing saja, maka keberadaannya tidak perlu sampai dimodelkan pada analisis struktur. Bagaimanapun juga lateral bracing bukanlah bagian sistem pemikul beban, tetapi lebih kepada stabilitas balok. Jika memakai analisa struktur elasitk linier baisa, yang tidak bisa mengakses stabilitas struktur, maka memasukkan sistem bracing pada pemodelan strukurnya adalah pekerjaan sia-sia karenan pasti tidak ada pengaruhnya.
Analisa struktur elastik linier balok tidak memerlukan informasi keberadaan lateral bracing, baru ketika tahap desain penampang hal itu diperlukan. Oleh sebab itu, tidak diperoleh gaya-gaya reaksi yang terjadi.
60 Untuk menentukan apakah balok telah tertambat dengan baik atau tidak, tidak mudah ditetapkan secara awam. Sepintas, bisa saja terlihat ada komponen yang memegang balok, tetapi ternyata kategorinya tidak tertambat (bisa berisiko LTB) sehingga perlu dipasangan lateral bracing.
Gambar II.6.2.4.. Kategori penampang yang dianggap tanpa lateral bracing
Untuk antisipasi adanya LTB, lateral bracing harus dipasang pada sayap kritis, yaitu elemen sayap pada profil balok yang menerima tegangan tekan. Maklum gaya tekan adalah penyebab adanya LTB, jika tidak ada gaya tekan, tidak ada bahaya LTB. Berbagai strategi pemasangan lateral bracing yang disarankan AS 4100-1998.
Gambar II.6.2.5 Prinsip dasar pemasangan lateral bracing (AS 4100-1998)
Pemilihan sistem struktur untuk lateral bracing banyak mengacu pengalaman empiris yang telah sukses sebelumnya. Jadi mempelajari sistem yang ada akan sangat membantu menemukan sistem yang paling sesuai.
Gambar II.6.2.6. Macam-macam pertambatan lateral balok (Gorenc et.al 2005)
Gambar II.6.2.6. menampilkan sistem rangka yang berfungsi sebagai pertambatan lateral pada jembatan dengan profil-I built up. Tinggi profil menimbulkan risiko tekuk torsi lateral (LTB) yang besar, sehingga sistem rangka
62 sebagai pertambatan lateral harus dipasang relatif rapat. Bandingkan dengan tinggi profil-I built up nya.
Gambar II.6.2.7. Pertambatan Lateral pada konstruksi jembatan
Jika sistem rangka hanya dipakai sebagai pertambatan lateral saja, tentu dalam analisis struktur tidak ada gaya-gaya yang dipikul. Maklum fungsinya hanya untuk stabilitas struktur utama, profil I built up. Meskipun begitu, untuk desain tidak boleh sembarangan. Menurut AS 41000-1998 sistem rangka perlu direncanakan terhadap gaya transversal sebesal 0.025 dari gaya tekan terbesar elemen yang ditambat. Tetapi, jika pemasangan sistem rangka begitu rapat, maka volume bajanya tentuk tidak kalah dibanding volume baja struktur utama. Jadi kalah dipakai sekedar untuk stabilitas saja (bukan pemikul utama), maka dengan volume yang besar tersebut tentu suatu saat akan dipertanyakan efisiensinya.
Agar efisien, perencana dapat memanfaatkannya sebagai struktur pemikul lantai. Perhatikan balok memanjang kecil yang ditopang sistem rangka, yang akan bersama-sama balok utam memikul lantai. Keuntungannya, bentang struktur lantai menjadi pendek, sehingga tentunya lebih ringan. Jadi sistem rangka yang diapsang tidak sekedar pertambatan lateral saja, tetapi sistem strukturnya itu sendiri. Jadi sistem tersebut relatif efisien.