Kekakuan untuk Perhitungan Kekuatan perlu

Untuk desain dengan metode analisis langsung, kekuatan perlu komponen struktur komposit terbungkus beton dan komponen struktur komposit terisi beton harus ditentukan dengan menggunakan ketentuan Pasal C2 dan persyaratan berikut ini:

(1) Kekakuan lentur nominal komponen struktur yang memikul tekan neto harus diambil sebagai kekakuan efektif penampang komposit, EI_eff, seperti dijelaskan dalam Pasal I2.

(2) Kekakuan aksial nominal komponen struktur yang memikul tekan neto harus diambil sebagai penjumlahan kekakuan aksial elastis setiap komponen.

(3) Kekakuan komponen struktur yang memikul tarik neto harus diambil sebagai kekakuan komponen struktur baja telanjang sesuai dengan Bab C.

(4) Parameter reduksi kekakuan, τb, harus diambil sebesar 0,8.

Catatan Pengguna: Diambil bersama-sama, faktor reduksi kekakuan yang mensyaratkan penggunaan 0,64EI_eff untuk kekakuan lentur dan 0,8 dikalikan kekakuan aksial nominal komponen struktur komposit terbungkus beton dan komponen struktur komposit terisi beton yang menahan tekan neto pada analisis.

Nilai kekakuan yang sesuai untuk perhitungan defleksi dan untuk penggunaan metode panjang efektif dibahas dalam Penjelasan.

I2. GAYA AKSIAL

Pasal ini berlaku pada komponen struktur komposit terbungkus beton dan komponen struktur terisi beton yang memikul gaya aksial.

1. Komponen Struktur Komposit Terbungkus Beton 1a. Batasan

Untuk komponen struktur komposit terbungkus beton, pembatasan yang berikut harus dipenuhi:

(a) Luas penampang melintang inti baja harus terdiri atas sedikitnya 1% dari penampang melintang komposit total.

(b) Beton pembungkus inti baja harus ditulangi dengan batang tulangan longitudinal menerus dan sengkang pengikat lateral atau spiral.

Apabila sengkang pengikat lateral digunakan, minimum dari batang tulangan No. 3 (10 mm) berspasi maksimum 12 in. (300 mm) as ke as, atau batang tulangan No. 4 (13 mm) atau lebih besar dengan spasi maksimum 16 in. (400 mm) as ke as harus digunakan. Tulangan kawat ulir atau tulangan kawat yang dilas dengan luas ekivalen diizinkan.

Spasi maksimum sengkang pengikat lateral tidak boleh melebihi 0,5 kali dimensi kolom terkecil.

(c) Rasio tulangan minimum ρsr sebesar 0,004 digunakan untuk penulangan longitudinal menerus. Rasio ρsr adalah:

Standardisasi Nasional, copy standar ini dibuat untuk Sub KT 91-01-S4 Bahan, Sain, Struktur & Konstruksi Bangunan, dan tidak untuk dikomersialkan”

© BSN 2020 89 dari 254

ρ_sr=^A_A^sr

g (I2-1) dengan

A_g = luas bruto komponen struktur komposit, in.² (mm²) A_sr = luas batang tulangan menerus, in.² (mm²)

Catatan Pengguna: Lihat ACI 318 untuk persyaratan tambahan sengkang pengikat dan spiral.

1b. Kekuatan Tekan

Kekuatan tekan desain, ϕ_cP_n, dan kekuatan tekan izin, P_n⁄Ω_c, pada komponen struktur komposit terbungkus beton yang dibebani secara aksial simetris ganda harus ditentukan untuk keadaan batas tekuk lentur yang didasarkan atas kelangsingan komponen struktur sebagai berikut:

_c=0,75 (DFBT) _c=2,00 (DKI) (a) Apabila^Pno

P_e ≤2,25

P_n=P_no

[

^0,658PPeno

]

^(I2-2)

(b) Apabila^Pno P_e >2,25

P_n=0,877 P_e (I2-3)

dengan

P_no = F_yA_s+F_ysrA_sr+0,85f'_cA_c (I2-4) P_e = beban tekuk kritis elastis ditentukan sesuai dengan Bab C atau Lampiran 7,

kips (N)

= 𝜋²(EI_eff) / Lc2 (I2-5)

Ac = luas beton, in.² (mm²)

A_s = luas penampang baja, in.² (mm²) E_c = modulus elastisitas beton

= w_c^1,5√f'_c, ksi (0,043w_c^1,5√f'_c, MPa)

EI_eff = kekakuan efektif penampang komposit, kip-in.² (N-mm²)

= E_sI_s+E_sI_sr+ C₁E_cI_c (I2-6)

C1 = koefisien untuk perhitungan kekakuan efektif komponen struktur tekan komposit terbungkus beton

= 0,25 + 3

(

^As_A^+Asr

g

)

^≤0,7

E_s = modulus elastisitas baja = 29.000 ksi (200.000 MPa)

F_y = tegangan leleh minimum terspesifikasi penampang baja, ksi (MPa) F_ysr = tegangan leleh minimum terspesifikasi batang tulangan, ksi (MPa)

Standardisasi Nasional, copy standar ini dibuat untuk Sub KT 91-01-S4 Bahan, Sain, Struktur & Konstruksi Bangunan, dan tidak untuk dikomersialkan”

© BSN 2020 90 dari 254

I_c = momen inersia penampang beton terhadap sumbu netral elastis penampang komposit, in.⁴ (mm⁴)

I_s = momen inersia profil baja terhadap sumbu netral elastis penampang komposit, in.⁴ (mm⁴)

I_sr = momen inersia batang tulangan terhadap sumbu netral elastis penampang komposit, in.⁴ (mm⁴)

K = faktor panjang efektif

L = panjang tanpa pembreisan lateral komponen struktur, in. (mm) L_c = KL= panjang efektif komponen struktur, in. (mm)

f'_c = kekuatan tekan beton terspesifikasi, ksi (MPa)

w_c = berat beton per unit volume (90≤w_c≤155 lbs/ft³ atau1.500 ≤ w_c ≤2.500 kg/m³) Kekuatan tekan tersedia tidak perlu lebih kecil dari yang disyaratkan untuk komponen struktur baja telanjang seperti disyaratkan dalam Bab E.

1c. Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik tersedia komponen struktur komposit terbungkus beton yang dibebani secara aksial harus ditentukan untuk keadaan batas leleh sebagai berikut:

P_n=F_yA_s+F_ysrA_sr (I2-8)

_t = 0,90 (DFBT) _t = 1,67 (DKI) 1d. Transfer Beban

Persyaratan transfer beban untuk komponen struktur komposit terbungkus beton harus ditentukan sesuai dengan Pasal I6.

1e. Persyaratan Pendetailan

Untuk komponen struktur komposit terbungkus beton, persyaratan pendetailan berikut ini harus dipenuhi:

(a) Spasi bersih antara inti baja dan tulangan longitudinal harus diambil minimum sebesar 1,5 diameter batang tulangan, tetapi tidak lebih kecil dari 1,5 in. (38 mm).

(b) Jika penampang melintang komposit tersusun dari dua atau lebih profil baja terbungkus beton, profil tersebut harus saling dihubungan dengan teralis, pelat pengikat, atau komponen semacamnya untuk mencegah tekuk setiap profil akibat beban-beban yang diterapkan sebelum pengerasan beton.

2. Komponen Struktur Komposit Terisi Beton 2a. Batasan

Untuk komponen struktur komposit terisi beton:

(a) Luas penampang profil baja harus terdiri atas sedikitnya 1% dari total penampang komposit.

(b) Komponen struktur komposit terisi beton harus diklasifikasikan untuk tekuk lokal sesuai dengan Pasal I1.4.

Standardisasi Nasional, copy standar ini dibuat untuk Sub KT 91-01-S4 Bahan, Sain, Struktur & Konstruksi Bangunan, dan tidak untuk dikomersialkan”

© BSN 2020 91 dari 254

(c) Tulangan longitudinal minimum tidak diperlukan. Jika tulangan longitudinal diberikan, tulangan transversal internal tidak diperlukan untuk kekuatan.

2b. Kekuatan Tekan

Kekuatan tekan tersedia komponen struktur komposit terisi beton simetris ganda yang dibebani secara aksial harus ditentukan untuk keadaan batas tekuk lentur sesuai dengan Pasal I2.1b dengan modifikasi sebagai berikut:

(a) Untuk penampang kompak P_no=P_p (I2-9a)

dengan

P_p = F_yA_s+ C₂f'_c(A_c+ A_sr^E_E^s

c) (I2-9b)

C₂ = 0,85 untuk penampang persegi panjang dan 0,95 untuk penampang bundar

(b) Untuk penampang nonkompak P_no=P_p- ^Pp-Py

(λ_r-λ_p)²

(

^λ-λp

)

^{2 (I2-9c)}

dengan

λ, λ_p, dan λ_r adalah rasio kelangsingan yang ditentukan dari Tabel I1.1a P_p ditentukan dari Persamaan I2-9b

P_y = F_yA_s+0,7f'_c(A_c+ A_sr^E_E^s

c) (I2-9d)

(c) Untuk penampang langsing P_no = F_crA_s+ 0,7f'_c(A_c + A_sr^E_E^s

c) (I2-9e)

dengan

(1) Untuk penampang persegi panjang terisi beton F_cr= ^9Es

(b t)²

(I2-10) (2) Untuk penampang bundar terisi beton

F_cr

=

^0,72Fy

[(D t)F_y

E_s]^0,2

(I2-11)

Kekakuan efektif penampang komposit, EI_eff, untuk semua penampang harus:

EI_eff= E_sI_s + E_sI_sr + C₃E_cI_c (I2-12)

dengan

C₃ = koefisien untuk perhitungan kekakuan efektif komponen struktur tekan komposit terisi beton

Standardisasi Nasional, copy standar ini dibuat untuk Sub KT 91-01-S4 Bahan, Sain, Struktur & Konstruksi Bangunan, dan tidak untuk dikomersialkan”

© BSN 2020 92 dari 254

= 0,45 + 3

(

^As_A^+Asr

g

)

^{≤0,9 (I2-13)}

Kekuatan tekan tersedia tidak perlu lebih kecil dari yang disyaratkan untuk komponen struktur profil baja telanjang, seperti yang disyaratkan dalam Bab E.

2c. Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik tersedia komponen struktur komposit terisi beton yang dibebani secara aksial harus ditentukan untuk keadaan batas leleh sebagai berikut:

P_n=F_yA_s+F_ysrA_sr (I2-14)

_t = 0,90 (DFBT) _t = 1,67 (DKI) 2d. Transfer Beban

Persyaratan transfer beban untuk komponen struktur komposit terisi beton harus ditentukan sesuai dengan Pasal I6.

I3. LENTUR

Pasal ini berlaku untuk tiga jenis komponen struktur komposit yang memikul lentur:

balok kompositdengan angkur baja yang terdiri dari angkur baja stad berkepala atau angkur kanal baja, komponen struktur komposit terbungkus beton, dan komponen struktur komposit terisi beton.

1. Umum 1a. Lebar Efektif

Lebar efektif slab beton harus diambil dari jumlah lebar efektif untuk setiap sisi sumbu balok, masing-masing tidak melebihi:

(a) seperdelapan bentang balok, as ke as tumpuan;

(b) setengah jarak ke sumbu balok yang berdekatan; atau (c) jarak ke tepislab.

1b. Kekuatan Selama Pelaksanaan

Apabila penopang sementara tidak digunakan selama pelaksanaan, penampang baja saja harus memiliki kekuatan yang cukup untuk memikul semua beban yang bekerja sebelum beton mencapai 75% dari kekuatan terspesifikasif'_c. Kekuatan lentur tersedia pada penampang baja harus ditentukan sesuai dengan Bab F.