Dalam dunia konstruksi baja, setiap notasi dalam tabel profil memiliki peran krusial yang menentukan kekuatan dan stabilitas struktur. Salah satu notasi paling fundamental adalah t1 atau tw, yang merujuk pada tebal web (badan profil). Memahami t1 bukan sekadar membaca angka, melainkan memahami bagaimana parameter ini secara langsung mengendalikan kapasitas suatu balok dalam menahan gaya geser dan mencegah kegagalan struktur yang fatal.
Secara sederhana, tebal web (t1) adalah parameter dimensi yang menentukan ketebalan elemen vertikal pada profil baja seperti IWF (Wide Flange) dan H-Beam. Elemen ini memegang peranan utama dalam memikul tegangan geser yang timbul akibat beban vertikal pada balok. Ketebalan yang tidak memadai dapat menyebabkan dua jenis kegagalan utama: leleh geser (shear yielding) atau, yang lebih berbahaya, tekuk geser (shear buckling).
Dalam profil IWF, sekitar 85-95% gaya geser vertikal dipikul oleh web, sementara flange (sayap) lebih dominan dalam menahan momen lentur. Hal ini menunjukkan betapa vitalnya peran tebal web (t1) dalam menjaga integritas struktural sebuah balok.
Apa Sebenarnya Peran t1 (Tebal Web) dalam Struktur Baja?
Notasi t1 atau tw (web thickness) adalah ukuran ketebalan bagian vertikal dari profil baja (seperti IWF atau H-Beam) yang disebut web. Fungsi utamanya adalah menahan dan mentransfer gaya geser dari titik pembebanan ke tumpuan. Semakin tebal web, semakin besar kapasitasnya menahan gaya geser sebelum mengalami deformasi atau kegagalan.
Pada profil baja berbentuk “H” atau “I”, terdapat dua komponen utama: flange (sayap horizontal) dan web (badan vertikal). Flange, yang letaknya di atas dan bawah, dirancang untuk menahan sebagian besar momen lentur dengan menahan gaya tarik dan tekan. Di sisi lain, web berfungsi sebagai penghubung antara kedua flange dan memiliki tugas spesifik menahan tegangan geser.
Bayangkan sebuah balok panjang yang ditumpu di kedua ujungnya dan diberi beban di tengah. Beban tersebut menciptakan dua jenis gaya internal utama:
- Momen Lentur: Menyebabkan bagian atas balok tertekan dan bagian bawah tertarik.
- Gaya Geser: Gaya yang “menggunting” penampang balok secara vertikal, paling besar terjadi di dekat area tumpuan.
Di sinilah peran t1 menjadi sangat penting. Luas penampang web (Area web, Aw = tinggi profil x tebal web) adalah faktor utama dalam rumus perhitungan kekuatan geser nominal (Vn). Dengan kata lain, jika semua faktor lain dianggap sama, menggandakan tebal web akan secara langsung menggandakan kapasitas geser balok tersebut.
| Komponen Profil | Fungsi Utama | Notasi Terkait |
| Web (Badan) | Menahan Gaya Geser | t1 atau tw (Tebal Web), h (Tinggi Profil) |
| Flange (Sayap) | Menahan Momen Lentur | t2 atau tf (Tebal Flange), b (Lebar Flange) |
Bagaimana Pengaruh Langsung Tebal Web (t1) terhadap Kekuatan Geser?
Tebal web (t1) berbanding lurus dengan kekuatan geser nominal (Vn) sebuah balok. Berdasarkan SNI 1729, rumus dasar kekuatan geser adalah Vn = 0,6 * Fy * Aw, di mana Aw (luas web) dihitung dari tinggi profil dikalikan dengan tebal web (t1). Web yang lebih tebal memberikan luas penampang yang lebih besar untuk menahan tegangan geser, sehingga meningkatkan kapasitas geser dan mencegah kegagalan leleh.
Kekuatan geser sebuah balok baja pada dasarnya adalah kemampuannya untuk menahan “guntingan” vertikal sebelum mencapai titik kegagalan. Menurut standar desain seperti SNI 1729:2020, ada dua mode kegagalan geser utama yang sangat dipengaruhi oleh dimensi web, terutama tebalnya (t1):
Leleh Geser (Shear Yielding)
- Penyebab: Terjadi ketika tegangan geser pada web melampaui kekuatan leleh geser materialnya (sekitar 60% dari kekuatan leleh tarik, Fy).
- Kondisi: Umumnya terjadi pada balok dengan web yang tebal dan pendek (rasio tinggi terhadap tebal, h/tw, rendah).
- Rumus: Kekuatan geser nominal (Vn) untuk kondisi ini dihitung dengan rumus: Vn = 0,6 x Fy x Aw x Cv Di mana:
- Fy = Tegangan leleh material baja.
- Aw = Luas penampang web (d x tw).
- Cv = Koefisien geser web (untuk leleh geser, nilai Cv biasanya 1.0).
Tekuk Geser (Shear Buckling)
- Penyebab: Terjadi ketika web yang tipis dan tinggi (rasio h/tw tinggi) mengalami tekuk atau “keriting” akibat tegangan tekan diagonal sebelum materialnya sempat leleh.
- Kondisi: Ini adalah kegagalan stabilitas, bukan kegagalan kekuatan material murni.
- Implikasi: Jika rasio kelangsingan web (h/tw) melebihi batas yang ditentukan dalam SNI, kekuatan geser nominal (Vn) harus direduksi dengan memperhitungkan koefisien Cv yang nilainya kurang dari 1.0, atau dengan menambahkan pengaku baja (stiffener).
Singkatnya, t1 yang lebih besar akan meningkatkan Aw, yang secara langsung meningkatkan Vn dan membuat penampang lebih tahan terhadap leleh geser. Selain itu, t1 yang lebih besar juga menurunkan rasio h/tw, membuat web lebih “gemuk” dan kurang rentan terhadap kegagalan tekuk geser.
Kapan Tebal Web Menjadi Faktor Kritis? Membedah Kegagalan Leleh vs. Tekuk
Tebal web (t1) menjadi faktor kritis ketika rasio kelangsingan web (h/tw) tinggi. Pada web yang “gemuk” (h/tw rendah), kegagalan yang terjadi adalah leleh geser (material mencapai batas kekuatannya). Namun, pada web yang “langsing” (h/tw tinggi), kegagalan yang mungkin terjadi adalah tekuk geser (kehilangan stabilitas) jauh sebelum material leleh, sehingga kapasitasnya harus direduksi.
Memahami perbedaan antara dua mode kegagalan ini adalah kunci dalam desain struktur baja yang aman dan efisien. Pilihan antara menggunakan profil dengan web tebal atau menambahkan pengaku seringkali bergantung pada analisis biaya dan kebutuhan arsitektural.
Kelebihan Web Tebal (Rasio h/tw Rendah)
- Kekuatan Geser Tinggi: Kapasitas geser dapat dimaksimalkan hingga batas leleh material.
- Tanpa Pengaku Tambahan: Mengurangi biaya fabrikasi dan pemasangan stiffener.
- Desain Sederhana: Perhitungan menjadi lebih langsung tanpa perlu analisis tekuk yang kompleks.
Kekurangan Web Tebal (Rasio h/tw Rendah)
- Berat Profil Lebih Besar: Meningkatkan beban mati (dead load) struktur secara keseluruhan.
- Biaya Material Lebih Tinggi: Berat yang lebih besar berarti biaya material yang lebih mahal.
Kelebihan Web Tipis (Rasio h/tw Tinggi)
- Profil Lebih Ringan: Mengurangi berat total dan biaya material profil baja.
- Efisiensi Material: Optimal untuk balok dengan bentang panjang di mana momen lentur lebih dominan daripada gaya geser.
Kekurangan Web Tipis (Rasio h/tw Tinggi)
- Rentan Tekuk Geser: Kapasitas geser harus direduksi secara signifikan jika tanpa pengaku.
- Membutuhkan Pengaku (Stiffeners): Seringkali memerlukan penambahan pengaku transversal untuk mencegah tekuk, yang menambah kompleksitas dan biaya fabrikasi.
Keputusan desain seringkali merupakan trade-off. Untuk bentang pendek dengan beban berat, profil dengan t1 yang tebal mungkin lebih ekonomis. Untuk bentang yang sangat panjang, menggunakan profil yang lebih ringan dengan t1 lebih tipis namun diperkuat dengan stiffener bisa menjadi solusi yang lebih efisien.
Perbandingan Profil Berdasarkan Kelangsingan Web
Profil baja diklasifikasikan sebagai kompak, non-kompak, atau langsing berdasarkan rasio kelangsingan web (h/tw). Profil kompak dapat mencapai kekuatan leleh penuh sebelum tekuk, sementara profil langsing akan mengalami tekuk secara elastis sebelum leleh. Tebal web (t1) adalah penentu utama klasifikasi ini dan kapasitas geser yang diizinkan.
Standar desain seperti SNI 1729 dan AISC mengkategorikan penampang berdasarkan kemampuannya untuk menahan deformasi tanpa mengalami tekuk lokal. Klasifikasi ini sangat bergantung pada rasio lebar-terhadap-tebal untuk flange dan tinggi-terhadap-tebal untuk web (h/tw).
| Kategori Penampang | Rasio h/tw | Perilaku di Bawah Beban Geser | Implikasi Desain |
| Kompak | Rendah (h/tw ≤ 2.24 * √(E/Fy)) | Mampu mencapai dan mempertahankan kekuatan leleh geser penuh tanpa mengalami tekuk. | Kapasitas geser dihitung berdasarkan kekuatan leleh material (Vn = 0.6 * Fy * Aw). |
| Non-Kompak | Sedang | Mampu mencapai kekuatan leleh geser, tetapi akan mengalami tekuk inelastis sesaat setelahnya. | Kapasitas geser mulai terpengaruh oleh potensi tekuk inelastis. |
| Langsing | Tinggi (h/tw > 2.24 * √(E/Fy)) | Akan mengalami tekuk geser elastis sebelum tegangan pada web mencapai titik leleh. | Kapasitas geser harus dihitung berdasarkan tegangan tekuk kritis, yang nilainya lebih rendah dari kekuatan leleh. Memerlukan penggunaan koefisien reduksi Cv < 1.0 atau penambahan pengaku. |
Catatan: Batas rasio kelangsingan dapat bervariasi tergantung pada edisi standar dan kondisi spesifik.
Dari tabel di atas, jelas bahwa t1 adalah variabel yang sangat berpengaruh. Dua profil dengan tinggi (h) yang sama namun t1 yang berbeda dapat jatuh ke dalam kategori yang berbeda, yang satu mungkin dianggap “kompak” dan kuat terhadap geser, sementara yang lain “langsing” dan memerlukan perhatian khusus terhadap risiko tekuk.
Kesimpulan
Memahami notasi t1 (tebal web) jauh melampaui sekadar identifikasi dimensi. Ini adalah kunci untuk mengontrol perilaku geser pada balok baja. Tebal web secara langsung menentukan luas penampang yang menahan gaya geser (Aw) dan mengatur rasio kelangsingan (h/tw) yang menjadi penentu antara kegagalan leleh yang daktail atau kegagalan tekuk yang getas.
- Peran Utama: t1 menentukan kapasitas sebuah profil dalam menahan tegangan geser.
- Pengaruh Langsung: Semakin besar t1, semakin tinggi kekuatan geser nominal (Vn) dan semakin rendah risiko tekuk.
- Mode Kegagalan: Web tebal cenderung mengalami leleh geser, sementara web tipis rentan terhadap tekuk geser.
- Implikasi Desain: Pemilihan t1 adalah trade-off antara berat profil, biaya material, dan kebutuhan akan pengaku tambahan (stiffeners).
Sebagai langkah selanjutnya yang dapat langsung diterapkan, saat Anda meninjau tabel profil baja WF atau H-Beam untuk sebuah proyek, jangan hanya fokus pada tinggi atau beratnya. Perhatikan nilai t1 dan hitung rasio h/tw. Ini akan memberi Anda gambaran cepat tentang seberapa efisien profil tersebut dalam menahan geser dan apakah analisis tekuk lebih lanjut atau penambahan pengaku diperlukan dalam desain konstruksi baja di Bali Anda.