Berita - Struktur Baja: Sistem Struktural Utama dalam Teknik Modern

Dalam arsitektur kontemporer, transportasi, industri, dan teknik energi,struktur bajaDengan keunggulan gandanya dalam hal material dan struktur, baja telah menjadi kekuatan inti yang mendorong inovasi dalam teknologi rekayasa. Dengan menggunakan baja sebagai material inti penahan beban, baja melampaui batasan struktur tradisional melalui produksi industri dan instalasi modular, sehingga menghasilkan solusi efisien untuk berbagai proyek kompleks.

Keuntungan dan Kerugian Struktur Baja - CHINA ROYAL STEEL

Definisi dan Sifat Struktur Baja
Struktur baja mengacu pada sistem struktur penahan beban yang terdiri daripelat baja, bagian baja (Balok H, saluran U, baja siku, dll.), dan pipa baja, yang diamankan melalui pengelasan, baut berkekuatan tinggi, atau paku keling. Esensinya adalah memanfaatkan kekuatan dan ketangguhan baja yang tinggi untuk mentransfer beban vertikal (berat mati dan berat peralatan) dan beban horizontal (angin dan gempa bumi) secara merata dari bangunan atau proyek ke fondasinya, memastikan stabilitas struktural. Dibandingkan dengan struktur beton, keunggulan inti struktur baja terletak pada sifat mekanisnya: kuat tariknya dapat mencapai lebih dari 345 MPa, lebih dari 10 kali lipat beton biasa; dan plastisitasnya yang sangat baik memungkinkannya berubah bentuk di bawah beban tanpa patah, memberikan jaminan ganda keamanan struktural. Karakteristik ini membuatnya tak tergantikan dalam skenario bentang besar, gedung tinggi, dan beban berat.

Jenis Utama Struktur Baja

(I) Klasifikasi Berdasarkan Bentuk Struktur
Struktur Rangka Gerbang: Struktur ini, yang terdiri dari kolom dan balok, membentuk rangka berbentuk "gerbang", dilengkapi dengan sistem pendukung. Struktur ini cocok untuk pabrik industri, gudang logistik, supermarket, dan bangunan lainnya. Rentang umumnya berkisar antara 15 hingga 30 meter, beberapa bahkan melebihi 40 meter. Komponen-komponennya dapat dibuat di pabrik, sehingga memungkinkan pemasangan di lokasi hanya dalam 15 hingga 30 hari. Misalnya, gudang-gudang JD.com di Asia No. 1 Logistics Park terutama menggunakan jenis struktur ini.
Struktur Rangka Atap: Struktur ini terdiri dari batang-batang lurus yang dihubungkan oleh simpul-simpul untuk membentuk geometri segitiga atau trapesium. Batang-batang ini hanya menerima gaya aksial, memanfaatkan sepenuhnya kekuatan baja. Struktur rangka atap umumnya digunakan pada atap stadion dan bentang utama jembatan. Misalnya, renovasi Stadion Pekerja Beijing menggunakan struktur rangka atap untuk mencapai bentang bebas kolom sepanjang 120 meter.
Struktur rangka: Sistem spasial yang dibentuk oleh balok dan kolom yang saling terhubung secara kaku, menawarkan denah lantai yang fleksibel dan merupakan pilihan utama untuk gedung perkantoran dan hotel bertingkat tinggi.
Struktur grid: Grid spasial yang terdiri dari beberapa elemen, seringkali dengan simpul segitiga dan persegi yang teratur, menawarkan integritas yang kuat dan ketahanan gempa yang sangat baik. Struktur ini banyak digunakan di terminal bandara dan pusat konvensi.

(II) Klasifikasi Berdasarkan Karakteristik Beban
Komponen lentur: Diwakili oleh balok, komponen ini menahan momen lentur, dengan kompresi di bagian atas dan tarik di bagian bawah. Komponen ini sering menggunakan penampang H atau penampang kotak yang dilas, seperti balok derek di pabrik industri, dan harus memenuhi persyaratan kekuatan dan ketahanan lelah.
Komponen yang dibebani aksial: Komponen ini hanya menerima gaya tarik/tekan aksial, seperti batang pengikat rangka dan komponen kisi. Batang pengikat dirancang untuk kekuatan, sementara batang tekan membutuhkan stabilitas. Tabung melingkar atau penampang baja siku biasanya digunakan. Komponen yang dibebani eksentrik: Komponen ini menerima gaya aksial dan momen lentur, seperti kolom rangka. Karena eksentrisitas beban pada ujung balok, penampang simetris (seperti kolom kotak) diperlukan untuk menyeimbangkan gaya dan deformasi.

Keunggulan Inti Struktur Baja
(I) Sifat Mekanik yang Sangat Baik
Kekuatan tinggi dan bobot ringan merupakan keunggulan paling signifikan dari struktur baja. Untuk bentang tertentu, bobot mati balok baja hanya 1/3-1/5 dari bobot mati balok beton. Misalnya, rangka baja bentang 30 meter beratnya sekitar 50 kg/m, sementara balok beton beratnya lebih dari 200 kg/m. Hal ini tidak hanya mengurangi biaya pondasi (sebesar 20%-30%) tetapi juga mengurangi dampak seismik, sehingga meningkatkan keamanan struktur terhadap gempa.
(II) Efisiensi Konstruksi Tinggi
Lebih dari 90% komponen struktur baja dibuat di pabrik dengan presisi hingga milimeter. Pemasangan di lokasi hanya memerlukan pengangkatan dan penyambungan. Misalnya, gedung perkantoran baja 10 lantai hanya membutuhkan waktu 6-8 bulan dari produksi komponen hingga penyelesaian, yang berarti pengurangan waktu konstruksi sebesar 40% dibandingkan dengan struktur beton. Sebagai contoh, proyek perumahan baja prefabrikasi di Shenzhen mencapai kecepatan konstruksi "satu lantai setiap tujuh hari", yang secara signifikan mengurangi biaya tenaga kerja di lokasi.
(III) Tahan Gempa dan Daya Tahan Kuat
Ketangguhan baja memungkinkan struktur baja untuk mendisipasi energi melalui deformasi selama gempa bumi. Misalnya, saat gempa bumi Wenchuan tahun 2008, sebuah pabrik struktur baja di Chengdu hanya mengalami deformasi ringan dan tidak berisiko runtuh. Lebih lanjut, setelah perawatan anti-korosi (galvanisasi dan pelapisan), baja dapat memiliki masa pakai 50-100 tahun, dengan biaya perawatan yang jauh lebih rendah daripada struktur beton.
(IV) Perlindungan Lingkungan dan Keberlanjutan
Tingkat daur ulang baja melebihi 90%, memungkinkan baja untuk dilebur kembali dan diproses setelah pembongkaran, sehingga menghilangkan polusi limbah konstruksi. Lebih lanjut, konstruksi baja tidak memerlukan bekisting atau perawatan, sehingga meminimalkan pekerjaan basah di lokasi, dan mengurangi emisi debu hingga lebih dari 60% dibandingkan struktur beton, sejalan dengan prinsip bangunan hijau. Misalnya, setelah pembongkaran arena Ice Cube untuk Olimpiade Musim Dingin Beijing 2022, beberapa komponen digunakan kembali dalam proyek lain, sehingga mencapai daur ulang sumber daya.

Penerapan Struktur Baja Secara Luas
(I) Konstruksi
Bangunan umum: Stadion, bandara, pusat konvensi dan pameran, dll., mengandalkan struktur baja untuk mencapai bentang besar dan desain yang luas.
Bangunan perumahan: Hunian berstruktur baja prafabrikasi menjadi semakin populer dan dapat memenuhi kebutuhan perumahan yang dipersonalisasi.
Bangunan komersial: Bangunan perkantoran dan pusat perbelanjaan supertinggi, yang memanfaatkan struktur baja untuk mencapai desain yang kompleks dan konstruksi yang efisien.
(II) Transportasi
Rekayasa jembatan: Jembatan lintas laut dan jembatan kereta api. Jembatan baja menawarkan bentang lebar dan ketahanan terhadap angin serta gempa bumi yang kuat.
Angkutan kereta api: Kanopi stasiun kereta bawah tanah dan balok rel kereta ringan.
(III) Industri
Pabrik industri: Pabrik mesin berat dan pabrik metalurgi. Struktur baja dapat menahan beban peralatan besar dan memfasilitasi modifikasi peralatan selanjutnya.
Fasilitas pergudangan: Gudang rantai dingin dan pusat logistik. Struktur rangka portal memenuhi kebutuhan penyimpanan bentang besar dan cepat dibangun serta dioperasikan.
(IV) Energi
Fasilitas daya: Bangunan utama pembangkit listrik termal dan menara transmisi. Struktur baja cocok untuk beban tinggi dan lingkungan luar ruangan yang keras. Energi Baru: Menara turbin angin dan sistem pemasangan fotovoltaik menggunakan struktur baja ringan untuk kemudahan transportasi dan pemasangan, mendukung pengembangan energi bersih.