Sembilan Poin Penting Desain dan Konstruksi Bangunan Pabrik Struktur Baja

Bangunan pabrik struktur bajatelah dikenal luas dalam teknik konstruksi karena cepat dibangun, berbobot ringan, memiliki kinerja seismik yang baik, dan ramah lingkungan. Dalam desain bangunan industri, mereka secara bertahap menggantikan struktur beton bertulang yang lebih berat.

Struktur baja sudah lama tidak digunakan di Tiongkok, dan desain detail serta teknik konstruksinya masih dikembangkan. Meskipun bangunan industri berstruktur baja menawarkan banyak keunggulan, baja sebagai material juga memiliki kelemahan—misalnya, ketahanan terhadap api yang buruk dan kecenderungan menimbulkan korosi. Faktor-faktor ini harus diperhitungkan baik pada tahap desain maupun konstruksi.

I. Keunggulan Utama Bangunan Pabrik Struktur Baja

Seperti disebutkan dalam ringkasan, keunggulan utamabangunan industri struktur bajaadalah sebagai berikut. Pertama, dalam hal kecepatan konstruksi: komponen baja dapat diproduksi secara massal di pabrik; konstruksinya sederhana dan pemasangannya cepat, sehingga sangat mempersingkat masa konstruksi. Kedua, dari segi bobot sendiri: bobot struktural bangunan dapat dikurangi sekitar 30%; hal ini sangat ekonomis pada lokasi dengan daya dukung pondasi yang rendah atau intensitas fortifikasi seismik yang tinggi, dimana keekonomian secara keseluruhan lebih baik dibandingkan dengan sistem struktur beton bertulang. Terakhir, dalam hal perlindungan lingkungan: struktur baja termasuk dalam keluarga sistem bangunan hijau ramah lingkungan; baja itu sendiri merupakan material berkekuatan tinggi, efisiensi tinggi dengan nilai daur ulang yang tinggi, dan tidak memerlukan bekisting selama konstruksi.

II. Pentingnya Desain Gambar

Gambar adalah dasar konstruksi dalam proyek apa pun. Selama fase desain bangunan industri struktur baja, teknisi profesional dari unit konstruksi harus diorganisir untuk melakukan tinjauan gambar bersama, memeriksa gambar untuk “kesalahan, kelalaian, benturan, dan kekurangan” sehingga masalah diselesaikan sebelum konstruksi dimulai dan dampak masalah gambar terhadap kualitas dan jadwal diminimalkan. Untuk proyek struktur baja, desain organisasi konstruksi terpisah harus disiapkan untuk tahap fabrikasi dan tahap pemasangan; dokumen proses fabrikasi harus mencakup standar mutu dan persyaratan teknis setiap proses dan sub-item dalam tahap fabrikasi, serta tindakan spesifik yang diambil untuk menjamin mutu produk.

AKU AKU AKU. Prinsip Desain Sistem Bracing

Untuk memastikan perilaku spasial bangunan, meningkatkan kekakuan keseluruhan, menahan dan meneruskan gaya horizontal memanjang, mencegah deformasi berlebihan pada komponen, menghindari tekuk komponen tekan, dan menjamin stabilitas struktur secara keseluruhan, sistem bresing yang andal harus diatur sesuai dengan bentuk struktur bangunan, tata letak derek, peralatan getar, bentang dan tinggi bengkel, serta panjang setiap zona suhu. Setiap zona suhu harus dilengkapi dengan sistem penyangga antar kolom yang stabil, diatur dalam koordinasi dengan penyangga horizontal lateral atap. Posisi bresing kolom bawah merupakan faktor kunci yang menentukan arah deformasi memanjang dan mempengaruhi besarnya tegangan termal; penahan kolom bawah harus ditempatkan sedekat mungkin ke tengah zona suhu, sehingga bagian memanjang seperti balok derek dapat mengembang dan berkontraksi dengan bebas ke arah kedua ujungnya seiring perubahan suhu. Jika zona suhu pendek, satu set penyangga kolom bawah biasanya ditempatkan di tengah. Namun, bila zona suhu lebih panjang dari 150 m, dua set penyangga kolom bawah harus dipasang di dalam zona untuk memastikan kekakuan memanjang; perangkat tersebut harus ditempatkan sejauh mungkin di sepertiga tengah zona suhu, dan jarak pusat-ke-pusat antara kedua perangkat tidak boleh melebihi 72 m, untuk menghindari tekanan termal yang berlebihan.

IV. Poin Penting untuk Desain Seismik

Saat melakukan desain seismik pada bangunan industri struktur baja, hal-hal berikut harus diperhatikan. Pertama, dari segi tata letak umum, massa dan kekakuan struktur harus didistribusikan secara merata sehingga bangunan dibebani secara merata dan mengalami deformasi secara terkoordinasi; kekakuan yang tidak merata harus dihindari, karena mempunyai efek buruk pada kinerja seismik. Untuk struktur melintang, harus digunakan rangka kaku, atau rangka di mana rangka atap dihubungkan secara kaku ke kolom, sehingga dapat memanfaatkan sepenuhnya kinerja menahan beban baja dan mengurangi deformasi melintang. Kedua, bangunan struktur baja biasanya gagal bukan karena kekuatan anggotanya tidak mencukupi, tetapi karena anggotanya tertekuk; oleh karena itu, sistem penyangga yang tertata dengan baik yang menjamin stabilitas bangunan secara keseluruhan sangatlah penting. Akhirnya, ketika terjadi gempa, kelelahan siklus rendah terjadi, dan pengaruhnya terhadap bangunan harus dipertimbangkan dalam desain. Desain sambungan struktur harus menjamin bahwa keruntuhan sambungan tidak terjadi sebelum komponen struktur mengalami leleh penuh; anggota harus diperbolehkan memasuki tahap plastis sehingga mereka dapat sepenuhnya menyerap energi seismik dan mengembangkan kapasitas seismiknya.

V. Pentingnya Desain Tahan Panas dan Api

Bangunan industri struktur bajamemiliki ketahanan api yang buruk. Ketika baja dipanaskan di atas 100 °C, kekuatan tariknya menurun dan plastisitasnya meningkat seiring dengan kenaikan suhu. Pada suhu sekitar 250 °C, kekuatan tarik baja sedikit meningkat sementara plastisitasnya menurun—sebuah fenomena yang dikenal sebagai kerapuhan biru. Di atas 250 °C, baja mulai merambat. Pada suhu sekitar 500 °C, kekuatan baja turun sangat rendah sehingga struktur baja dapat runtuh. Oleh karena itu, setiap kali suhu permukaan struktur baja melebihi 150 °C, desain insulasi termal dan proteksi kebakaran harus disediakan (biasanya dicapai dengan menerapkan lapisan tahan panas dan pelindung api).

Dalam pembangunanbangunan industri struktur baja, banyak masalah praktis yang muncul; di sini kami hanya menganalisis yang paling menonjol.

VI. Menanam Baut Jangkar Selama Konstruksi

Dapat dikatakan bahwa pemasangan baut jangkar yang kuat merupakan hal mendasar bagi stabilitas bangunan industri struktur baja. Keakuratan baut jangkar secara langsung mempengaruhi posisi struktur baja. Baut jangkar harus dipasang dengan presisi yang ketat: deviasi sumbu ±2,0 mm, dan ketinggian ±5,0 mm. Sebelum memasang baut jangkar kolom, proyeksikan setiap sumbu jaringan kontrol horizontal ke permukaan atas pondasi kolom dan tutup loopnya, untuk menjamin keakuratan pemasangan baut; kemudian tandai tepi luar kolom sesuai sumbunya. Setelah rangka penyangga (shoring) untuk baut angkur kolom dipasang, pindahkan ketinggian yang diperlukan ke rangka tabung baja. 

VII. Tindakan Pencegahan Selama Pengangkatan

Tindakan pencegahan utama adalah sebagai berikut. Pertama, tandai garis tengah melintang pada pelat dasar kaki kolom dan garis tengah baut angkur, serta bersihkan lubang geser pada dasar kolom; setelah kolom baja berada pada posisinya, sesuaikan ketinggiannya dan kencangkan murnya. Kedua, setelah kolom baja di suatu area dipasang, pasang batang pengikat (connecting member), untuk menjamin kestabilan kolom secara keseluruhan dan mencegah terjadinya deformasi pada saat balok baja diangkat. Terakhir, angkat balok baja: sambungkan pasangan balok di udara dan lakukan pengencangan awal baut berkekuatan tinggi; balok pertama harus diamankan dengan empat kabel pria untuk mencegahnya miring ke satu sisi.

VIII. Kesulitan dalam Pemasangan Sistem Crane Beam

Selama konstruksi, balok derek harus dipasang secara ketat dari ruang yang diperkuat kolom, sesuai dengan spesifikasi. Setelah penyangga antar kolom dipasang dan disambungkan, maka akan membentuk satuan kekakuan spasial yang relatif stabil; pemasangan dari teluk ini lebih aman dan juga memastikan pemasangan balok derek tidak mempengaruhi vertikalitas kolom. Selama pemasangan, pelat shim harus ditempatkan di bawah balok derek dengan deviasi bagian ujung yang besar; shim ini harus dilas pada tempatnya setelah sistem balok derek disetel, dan balok harus disejajarkan secara tepat dengan garis posisi yang telah ditentukan sebelumnya. Sistem pengereman harus disambungkan secara formal hanya setelah balok derek disetel dan diperbaiki. Bila pelat rem disambungkan ke balok derek dengan baut berkekuatan tinggi dan ke rangka bantu dengan pengelasan, urutannya penting: pertama-tama sambungkan pelat rem ke balok derek dengan baut berkekuatan tinggi dan lakukan pengencangan awal; kemudian sesuaikan rangka bantu, las dengan paku ke pelat rem, dan lakukan pengencangan terakhir pada baut berkekuatan tinggi; terakhir, las pelat rem ke rangka bantu. Baik pengencangan baut berkekuatan tinggi maupun pengelasan pelat rem harus dilakukan dari tengah setiap pelat ke arah kedua tepinya, untuk mengurangi tegangan internal pada pelat.

IX. Penumpukan Komponen Baja

Untuk mempermudah pemasangan, komponen baja harus ditumpuk dengan cara yang wajar setelah tiba di lokasi. Prinsipnya adalah: komponen-komponen yang sangat dibutuhkan untuk pemasangan harus ditumpuk langsung di lokasi, mengikuti urutan pengangkatan—komponen yang akan diangkat terlebih dahulu ditempatkan di atas, dan komponen yang akan diangkat kemudian ditempatkan di bawah; komponen yang tidak terlalu dibutuhkan sebaiknya disimpan sementara di luar lokasi. Saat menumpuk, pisahkan kolom dan balok, dan susun berdasarkan sumbu. Tempat penyimpanan harus dikelola oleh personel yang ditunjuk; komponen harus dihitung berdasarkan kebutuhan persediaan dan daftar pengiriman, dan catatannya harus diarsipkan. Anggota bagian H harus disimpan dalam posisi tegak, tidak pernah rata. Setiap komponen harus didukung setidaknya pada dua titik; titik tumpu harus ditempatkan sekitar sepertujuh bentang dari ujung komponen struktur. Saat menumpuk berlapis-lapis, tidak lebih dari tiga lapisan yang diperbolehkan; balok kayu harus ditempatkan dengan benar di antara lapisan agar tetap rata, dan titik penyangga harus sejajar secara vertikal.