Berita - Struktur Baja: Sistem Struktur Kunci dalam Teknik Modern

Dalam bidang arsitektur kontemporer, transportasi, industri, dan teknik energi,struktur bajaDengan keunggulan ganda baik dari segi material maupun struktur, struktur ini telah menjadi kekuatan utama yang mendorong inovasi dalam teknologi rekayasa. Menggunakan baja sebagai material penahan beban utamanya, struktur ini melampaui keterbatasan struktur tradisional melalui produksi industrial dan instalasi modular, memberikan 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. Intinya 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, sehingga memastikan stabilitas struktural. Dibandingkan dengan struktur beton, keunggulan utama struktur baja terletak pada sifat mekaniknya: kekuatan tariknya dapat mencapai lebih dari 345 MPa, lebih dari 10 kali lipat dari beton biasa; dan plastisitasnya yang sangat baik memungkinkan struktur baja untuk berubah bentuk di bawah beban tanpa patah, memberikan jaminan ganda akan keamanan struktural. Karakteristik ini membuat struktur baja tak tergantikan dalam skenario bentang lebar, gedung tinggi, dan beban berat.

Jenis-Jenis Utama Struktur Baja

(I) Klasifikasi berdasarkan Bentuk Struktur
Struktur Rangka Gerbang: Struktur ini, yang terdiri dari kolom dan balok, membentuk kerangka berbentuk "gerbang", yang dipadukan dengan sistem pendukung. Struktur ini cocok untuk pabrik industri, gudang logistik, supermarket, dan bangunan lainnya. Bentang umum berkisar antara 15 hingga 30 meter, dengan beberapa melebihi 40 meter. Komponen dapat diprefabrikasi di pabrik, memungkinkan pemasangan di lokasi hanya dalam 15 hingga 30 hari. Misalnya, gudang di Asia No. 1 Logistics Park milik JD.com sebagian besar menggunakan jenis struktur ini.
Struktur Rangka: Struktur ini terdiri dari batang lurus yang dihubungkan oleh simpul untuk membentuk geometri segitiga atau trapesium. Batang-batang tersebut hanya dikenai gaya aksial, sehingga kekuatan baja dapat dimanfaatkan sepenuhnya. Struktur rangka umumnya digunakan pada atap stadion dan bentang utama jembatan. Misalnya, renovasi Stadion Pekerja Beijing menggunakan struktur rangka untuk mencapai bentang bebas kolom sepanjang 120 meter.
Struktur rangka: Sistem spasial yang dibentuk oleh balok dan kolom yang terhubung secara kaku menawarkan denah lantai yang fleksibel dan merupakan pilihan utama untuk gedung perkantoran bertingkat tinggi dan hotel.
Struktur grid: Sebuah grid spasial yang terdiri dari banyak 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
Elemen lentur: Diwakili oleh balok, elemen ini menahan momen lentur, dengan tekanan di bagian atas dan tegangan di bagian bawah. Elemen ini sering menggunakan profil H atau profil kotak las, seperti balok derek di pabrik industri, dan harus memenuhi persyaratan kekuatan dan ketahanan lelah.
Elemen yang dibebani secara aksial: Elemen-elemen ini hanya dikenai tegangan/kompresi aksial, seperti batang pengikat rangka dan elemen kisi. Batang pengikat dirancang untuk kekuatan, sedangkan batang kompresi membutuhkan stabilitas. Tabung melingkar atau profil baja siku biasanya digunakan. Komponen yang dibebani secara eksentris: Komponen ini dikenai gaya aksial dan momen lentur, seperti kolom rangka. Karena eksentrisitas beban di ujung balok, penampang simetris (seperti kolom kotak) diperlukan untuk menyeimbangkan gaya dan deformasi.

Keunggulan Utama Struktur Baja
(I) Sifat Mekanik yang Unggul
Kekuatan tinggi dan bobot rendah adalah keunggulan paling signifikan dari struktur baja. Untuk bentang tertentu, berat mati balok baja hanya 1/3-1/5 dari balok beton. Misalnya, rangka baja bentang 30 meter memiliki berat sekitar 50 kg/m, sedangkan balok beton memiliki berat lebih dari 200 kg/m. Hal ini tidak hanya mengurangi biaya pondasi (sebesar 20%-30%) tetapi juga mengurangi dampak gempa bumi, sehingga meningkatkan keamanan struktur terhadap gempa.
(II) Efisiensi Konstruksi Tinggi
Lebih dari 90% komponen struktur baja diprefabrikasi di pabrik dengan presisi tingkat milimeter. Pemasangan di lokasi hanya membutuhkan pengangkatan dan penyambungan. Misalnya, gedung perkantoran baja 10 lantai hanya membutuhkan waktu 6-8 bulan dari produksi komponen hingga selesai, 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) Ketahanan dan Daya Tahan yang Kuat terhadap Gempa Bumi
Ketangguhan baja memungkinkan struktur baja untuk menghilangkan energi melalui deformasi selama gempa bumi. Misalnya, selama gempa Wenchuan 2008, sebuah pabrik struktur baja di Chengdu hanya mengalami deformasi kecil dan tidak ada risiko runtuh. Lebih lanjut, setelah perawatan anti-korosi (galvanisasi dan pelapisan), baja dapat memiliki masa pakai 50-100 tahun, dengan biaya perawatan jauh lebih rendah daripada struktur beton.
(IV) Perlindungan Lingkungan dan Keberlanjutan
Tingkat daur ulang baja melebihi 90%, memungkinkan baja untuk dilebur dan diproses kembali setelah pembongkaran, sehingga menghilangkan polusi limbah konstruksi. Selain itu, konstruksi baja tidak memerlukan bekisting atau perawatan, sehingga meminimalkan pekerjaan basah di lokasi, dan mengurangi emisi debu lebih dari 60% dibandingkan dengan struktur beton, sejalan dengan prinsip-prinsip bangunan hijau. Misalnya, setelah pembongkaran tempat Ice Cube untuk Olimpiade Musim Dingin Beijing 2022, beberapa komponennya digunakan kembali dalam proyek lain, sehingga tercipta daur ulang sumber daya.

Penerapan Struktur Baja yang Luas
(I) Konstruksi
Bangunan publik: Stadion, bandara, pusat konvensi dan pameran, dll., mengandalkan struktur baja untuk mencapai bentang lebar dan desain yang luas.
Bangunan tempat tinggal: Hunian prefabrikasi dengan struktur baja semakin populer dan dapat memenuhi kebutuhan perumahan yang dipersonalisasi.
Bangunan komersial: Gedung perkantoran dan pusat perbelanjaan super tinggi, yang menggunakan struktur baja untuk mencapai desain yang kompleks dan konstruksi yang efisien.
(II) Transportasi
Teknik jembatan: Jembatan lintas laut dan jembatan kereta api. Jembatan baja menawarkan bentang yang lebar serta ketahanan yang kuat terhadap angin dan gempa bumi.
Transportasi kereta api: Kanopi stasiun kereta bawah tanah dan balok jalur kereta ringan.
(III) Industri
Pabrik industri: Pabrik mesin berat dan pabrik metalurgi. Struktur baja dapat menahan beban peralatan besar dan mempermudah modifikasi peralatan selanjutnya.
Fasilitas pergudangan: Gudang rantai dingin dan pusat logistik. Struktur rangka portal memenuhi persyaratan penyimpanan bentang lebar dan cepat dibangun serta dioperasikan.
(IV) Energi
Fasilitas pembangkit listrik: Bangunan utama pembangkit listrik tenaga 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 memudahkan transportasi dan pemasangan, mendukung pengembangan energi bersih.