Analisis Balok Castella

Pengertian Baja Castella

Balok Castella adalah balok yang terbentuk dengan cara pemotongan balok WF (Wide Flange) secara berliku dengan membentuk sudut tertentu. Tujuan dari “Castella Beam” adalah untuk mengurangi berat dan mempertinggi profil, pada prinsipnya adalah memperbesar modulus penampang (S) dan momen inersia (I) suatu profil sehingga akhirnya akan menghasilkan kekuatan dan kekakuan yang lebih besar dibandingkan profil aslinya. Balok Castella ini dihasilkan dari suatu pemotongan profil dengan pola zig-zag yang dicetak menggunakan hot-rolled (cetakan panas) berbentuk H, I, atau U. Setengah bagian profil baja yang telah dipotong disambung dengan cara digeser atau dibalik (ujung kanan dilas dengan ujung kiri, dan sebaliknya) sehingga membentuk lubang berbentuk polygonal. Hal ini mengakibatkan bertambahnya tinggi (h) dan tinggi daerah pemotongan (d) (L. Amayreh & M. P. Saka 2005).

Gambar Balok Baja Castella

Bagian-bagian dari balok baja Castella seperti di bawah ini :

1. Web-Post : Luas solid dari balok baja Castella.
2. Castellation : Luas yang sudah mengalami pelubangan (hole).
3. Throat Widt : Perpanjangan horizontal dari potongan bawah profil.
4. Throat Depth   : Tinggi daerah profil potongan bawah sampai sayap profil.

Kekuatan Balok Castella

Dalam perencanaan balok castella, flens memikul sebagian besar beban lentur, maka pengurangan luas badan profil tidak menjadi persoalan bila ditinjau dari daya tahan terhadap momen. Namun gaya lintang (V) yang dianggap dipikul oleh badan profil harus ditinjau lebih lanjut. Dua bagian T atas dan bawah pada setiap badan yang berlubang menahan gaya geser vertikal. Gaya lintang pada tengah bentang mempunyai harga minimum sehingga tidak mempengaruhi kekuatan balok. 

Mendekati tumpuan dimana gaya lintang (V) makin besar, tegangan lentur utama yang diakibatkan gaya lintang pada potongan T harus dimasukkan pada perhitungan tegangan lentur utama akibat beban balok. Titik balik momen lentur akibat gaya lintang dari bagian T atas dan bawah diasumsikan terjadi di tengah dari bagian badan yang terbuka (e/2). Dan selanjutnya gaya geser vertikal total atau gaya lintang total dibagi sama antara dua bagian T seperti terlihat pada gambar dibawah (Omer W. Blodgett, 1966).

Gambar Penampang Pada Balok Castella

Bagian sayap atas dan bawah dari balok Castella masing mengalami tegangan lentur tekan dan tarik akibat momen lentur (Mu), bila dianggap momen lentur dipikul sepenuhnya oleh pelat sayap maka harus dipenuhi rumus LRFD.

Mu ≤ ϕ b . Mn

Mn = Sx . fy

dimana :

• Mu = momen lentur (kgm)
• Mn = momen nominal (kgm)
• Sx = modulus penampang (cm3 )
• fy = tegangan leleh (kg/cm2)
• ϕ b = faktor resistensi (reduksi kekuatan) untuk lentur = 0,90

(Sumber: Struktur Baja 1; Charles G. Salmon; 7.4.1 & 7.3.1)

Tahapan Desain Balok Castella 

Pola Pemotongan Balok Castella

Pola pemotongan balok dan bentuk geometrik hasil pemotongan badan akan membantu menentukan nilai dari bagian yang akan dipotong dan menentukan juga besaran pada balok yang akan dipakai dalam perhitungan kekuatan balok terlihat pada gambar dibawah (Omer W. Blodgett, 1966).

Gambar Geometrik Pemotongan Profil Balok I Castella

Cara Penumpukan atau Penyambungan Kembali

Penyambungan Kembali balok Castella yaitu dengan cara memutar salah satu potongan dan menumpuk atau menyatukan kembali puncak potongan profil tunggal tadi dengan las, sehingga didapat balok profil yang lebih tinggi dari balok aslinya dan berlubang ditengah yang menyerupai sarang lebah. Dalam melakukan pemotongan harus diperhitungkan terlebih dahulu berapa besar e dan b serta sudut kemiringan potongan guna menghindari kurang tepatnya penumpukan atau penyambungan kembali. Jika e dapat diatur untuk mendapatkan lubang-lubang sarang lebah yang dapat memberikan jarak lubang yang cukup untuk proses pengelasan. Namun bertambahnya jarak e akan memperbesar tegangan lentur pada penampang T akibat bekerjanya gaya lintang V atau gaya geser V. Oleh karenanya harga e harus diambil sedemikian rupa agar tegangan lentur yang terjadi masih dalam batas yang diijinkan (Omer W. Blodgett, 1966). 

Gambar Proses Penyusunan Balok Castella Segi Enam Tipikal

Keterangan : 

Pada umumnya sudut θ berkisar antara 45˚ sampai 70˚ sedang yang biasa dipakai di lapangan kisarannya adalah α = 45˚ dan α = 60˚. Sudut θ harus diambil sedemikian rupa hingga tegangan geser horizontal sepanjang garis netral pada badan profil tidak melampaui tegangan geser ijin.

Artikel terkait;

By, Muh. Akbar Busman

http://eprints.unm.ac.id/21348/