desain balok dan kolom baja saat ini kebanyakan sudah tidak dilakukan terpisah, dengan artian sudah terintegrasi pada suatu program analisa struktur. pada masa awalnya digunakan metode desain tegangan ijin (allowable stress design) yg kemudian dilakukan perubahan mengunakan acuan kapasitas ultimit dgn faktor beban dan kekuatan (load resistance factor design) sesuai dengan berkembangnya pengetahuan dari penelitan terhadap kondisi plastis sebagian dan stabilitas inelastis. kedua metode tersebut sudah banyak dipublikasikan dan digunakan oleh peraturan perencanaan baja. namun masih terkendala kurang banyaknya penilitian terhadap kasus khusus yg lain, misal balok/kolom penampang non-prismatic (tapered), penampang gabungan (composed), balok castellated atau cellular yg menerus atau tertumpu kolom, balok lengkung vertikal (sumbu kuat) dan horisontal (sumbu lemah) dll. langkah yg biasa diambil untuk keadaan khusus tersebut biasanya adalah penggunaan metode elemen hingga bantuan komputer, cukup memberikan gambaran perilaku dan lebih terjangkau (waktu dan biaya) dibanding uji fisik laboratorium. program penggambaran tiga dimensi (CAD) dan elemen hingga (FEA) saat ini sudah berkembang pesat, pemodelan dapat dilakukan dengan metode grafis dengan cukup cepat, processor & mainboard dengan kapasitas mendukung memory besar 32GB sampai 64GB saat ini sudah banyak beredar dipasaran untuk sekelas PC biasa/umum.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.\
.
.
.
(gay reaksi tumpuan hasil FE, selisih 0.17% lebih besar)
.
.
.
.
.
.
.
ditinjau balok baja dengan tumpuan sederhana, bentang balok 8m dan menggunakan profil WF400, pembebanan dan hasil analisa/desain ditunjukan seperti diatas. terlihat metode ASD memberikan angka aman lebih dibanding metode LRFD, dikarenakan rasio kapasitas dari metode ASD serta defleksi yg terjadi dinilai berlebihan maka perlu dilakukan perkuatan yaitu dengan dibuatnya balok menjadi jenis castellated dan cellular.
.
.
.
.
.
.
.
(tegangan von Mises, akibat bebean merata terfaktor)
.
terlihat hasil dari lendutan tereduksi sebesar ~30% menjadi lebih kecil, namun tegangan yg terjadi meningkat sebesar ~20% lebih besar (terkonsentrasi). faktor kuat tekuk (elastic eigen buckling) juga terjadi lebih kecil dibanding profil normal dgn nilai kisar separuhnya. berikut perbandingan lain dengan dibuatnya menjadi penampang cellular,
.
.
.
.
.
.
.
.
(tegangan von Mises, akibat bebean merata terfaktor)
.
hasilnya menunjukan distribusi tegangan leleh kriteria von Mises lebih tinggi dan juga nilai kuat tekuk balok jenis cellular lebih rendah dibanding jenis castellated. jenis analisa yg sudah sya tempuh diatas masih tergolong sederhana dan cara sepat saja, hanya ditinjau distribusi tegangan elastis dan faktor tekuk (eigen analysis) karena memang sifatnya sebagai pre-estimated. untuk ketelitian terhadap kapasitas ultimit mendekati sesungguhnya diperlukan tahap lanjut yaitu meninjau pengaruh :
- plastisitas material
- analisa geometri berdeformasi besar/stabilitas
- ketidak sempurnaan geometri/penampang
- tegangan residu awal
- kontak model tumpuan dan kekangan lateral, atau beban pelat beton
tambahan lain adalah,
- rincian laporan perhitungan kekuatan semua jenis balok tsb mengacu AISC
- perkuatan dengan pelat pengisi (filler plates) dan pengaku badan (web stiffener).
sedangkan pada peraturan baja Eropa yaitu EN 1993-1-6:2007(E) menjelaskan lebih lengkap jenis tahapan ketelitian analisa sebagai berikut:
1. Global Analysis
An analysis that includes the complete structure, rather than individual structural parts treated separately.
2. Membrane Theory Analysis
An analysis that predicts the behavior of a thin-walled shell structure under distributed loads by assuming that only membrane forces satisfy equilibrium with the external loads.
3. Linear Elastic Shell Analysis (LA)
An analysis that predicts the behavior of a thin-walled shell structure on the basis of the small deflection linear elastic shell bending theory, related to the perfect geometry of the middle surface of the shell.
4. Linear Elastic Bifurcation (Eigenvalue) Analysis (LBA)
An analysis that evaluates the linear bifurcation eigenvalue for a thin-walled shell structure on the basis of the small deflection linear elastic shell bending theory, related to the perfect geometry of the middle surface of the shell. It should be noted that, where an eigenvalue is mentioned, this does not relate to vibration modes.
5. Geometrically Nonlinear Elastic Analysis (GNA)
An analysis based on the principles of shell bending theory applied to the perfect structure, Using a linear elastic material law but including nonlinear large deflection theory for the displacements that accounts full for any change in geometry due to the actions on the shell. A bifurcation eigenvalue check is included at each load level.
6. Materially Nonlinear Analysis (MNA)
An analysis based on shell bending theory applied to the perfect structure, using the assumption of small deflections, as in *3 , but adopting a nonlinear elasto-plastic material law.
7. Geometrically and Materially Nonlinear Analysis (GMNA)
An analysis based on shell bending theory applied to the perfect structure, using the assumptions of nonlinear large deflection theory for the displacements and a nonlinear elasto-plastic material law. A bifurcation eigenvalue check is included at each load leve1.
8. Geometrically Nonlinear Elastic Analysis with Imperfections Included (GNIA)
An analysis with imperfections explicitly included, similar to a GNA analysis as defined in *5, but adopting a model for the geometry of the structure that includes the imperfect shape (i.e. the geometry of the middle surface includes unintended deviations from the ideal shape). The imperfection may also cover the effects of deviations in boundary conditions and / or the effects of residual stresses. A bifurcation eigenvalue check is included at each load level.
9. Geometrically and Materially Nonlinear Analysis with Imperfections Included (GMNIA)
An analysis with imperfections explicitly included, based on the principles of shel1 bending theory applied to the imperfect structure (i.e. the geometry of the middle surface includes unintended deviations from the ideal shape), including nonlinear large deflection theory for the displacements that accounts full for any change in geometry due to the actions on the shell and a nonlinear elastoplastic material law. The imperfections may also include imperfections in boundary conditions and residual stresses. A bifurcation eigenvalue check is included at each load level.
.
