Apa Itu Voute pada Konstruksi Baja? Ini Fungsi dan Cara Kerjanya

Rumahmaterial.com – Dalam konstruksi baja, terutama pada bangunan seperti gudang, pabrik, workshop konstruksi baja kita sering menemukan bagian struktur yang ukurannya dibuat lebih besar di area tertentu, terutama di sekitar pertemuan balok dan kolom.

Bagian yang dibuat membesar tersebut dalam istilah konstruksi baja dikenal sebagai voute atau sering disebut haunch.

Sekilas, voute mungkin terlihat hanya sebagai tambahan pelat baja pada sambungan struktur. Namun sebenarnya, keberadaannya berkaitan dengan kebutuhan struktural dan efisiensi penggunaan material. 

Dengan desain yang tepat, voute dapat meningkatkan kapasitas struktur baja pada bagian yang menerima gaya lentur besar tanpa harus menggunakan profil baja yang besar sepanjang bentang.

Lalu, apa sebenarnya voute pada konstruksi baja dan mengapa komponen ini banyak digunakan pada bangunan portal frame?

Apa Itu Voute pada Konstruksi Baja?

Voute pada konstruksi baja adalah bagian struktur yang dibuat lebih tinggi atau diperbesar pada lokasi tertentu, umumnya di sekitar sambungan balok dan kolom, untuk meningkatkan kapasitas struktur terhadap momen dan gaya geser.

Pada portal frame baja, voute biasanya ditempatkan pada daerah dekat sambungan kolom dengan rafter atau balok atap.

Bentuknya dapat berupa tambahan pelat baja yang dipasang pada bagian bawah atau sisi profil utama sehingga tinggi efektif penampang menjadi lebih besar pada area tersebut.

Istilah haunch juga sering digunakan untuk menyebut konfigurasi tersebut.

Secara sederhana, prinsipnya seperti ini: Profil baja dibuat lebih tebal pada lokasi yang membutuhkan kapasitas lebih besar. Dengan cara tersebut, struktur tidak harus menggunakan profil dengan ukuran besar dari ujung ke ujung.

Mengapa Voute Dibutuhkan?

Salah satu alasan utama penggunaan voute adalah karena distribusi momen pada struktur portal tidak sama sepanjang bentang.

Pada portal frame, momen lentur biasanya cukup besar di sekitar:

• Sambungan kolom dengan rafter.
• Area sekitar eaves atau tepi atap.
• Bagian tertentu dari balok yang menerima beban besar.
• Lokasi sambungan atau perubahan geometri struktur.

Jika menggunakan satu profil baja yang sama sepanjang bentang, maka ukuran profil harus ditentukan berdasarkan kondisi yang paling kritis.

Akibatnya, bagian struktur yang sebenarnya tidak membutuhkan kapasitas sebesar itu tetap menggunakan profil yang relatif besar.

Voute memberikan alternatif yang lebih efisien.

Dengan menambah kedalaman penampang pada area yang membutuhkan kapasitas lebih besar, kapasitas lentur dapat ditingkatkan tanpa memperbesar profil pada seluruh panjang bentang.

Fungsi Voute pada Konstruksi Baja

Penggunaan voute bukan sekadar untuk membuat sambungan terlihat lebih kuat. Ada beberapa fungsi penting yang menjadi alasan komponen ini digunakan.

1. Meningkatkan kapasitas momen

Salah satu fungsi utama voute adalah meningkatkan kemampuan penampang dalam menahan momen lentur.

Penambahan kedalaman penampang membuat jarak antara bagian tekan dan tarik pada penampang menjadi lebih besar. Kondisi ini dapat meningkatkan kemampuan penampang dalam menahan momen.

Karena itu, voute banyak ditemukan pada area yang mengalami momen tinggi.

2. Mengurangi kebutuhan profil baja besar

Tanpa voute, seorang engineer mungkin harus menggunakan profil dengan kapasitas yang cukup besar untuk memenuhi kebutuhan pada titik kritis.

Dengan menggunakan haunch atau voute, profil utama dapat dibuat lebih efisien.

Sebagai contoh, sebuah rafter portal frame dapat menggunakan profil yang relatif lebih kecil pada sebagian besar bentang, kemudian diberikan voute pada area dekat kolom.

Konsep ini sering diterapkan pada struktur portal frame dengan tapered section atau built-up section.

3. Meningkatkan kekakuan struktur

Selain meningkatkan kapasitas, penambahan tinggi penampang pada lokasi tertentu juga dapat meningkatkan kekakuan lokal.

Hal ini penting terutama pada struktur dengan bentang panjang yang harus memenuhi persyaratan lendutan dan stabilitas.

4. Membantu mengatasi gaya geser dan gaya dalam yang tinggi

Area dekat tumpuan atau sambungan balok-kolom dapat menerima gaya geser dan gaya dalam yang relatif besar.

Voute dapat membantu menyediakan kapasitas penampang tambahan pada area tersebut.

Namun, desainnya tetap harus mempertimbangkan seluruh gaya yang bekerja, bukan hanya momen lentur.

5. Membuat desain portal frame lebih ekonomis

Dalam proyek gudang atau bangunan industri dengan bentang cukup besar, penggunaan voute dapat menjadi salah satu cara untuk mengoptimalkan berat struktur baja.

Tujuannya bukan sekadar mengurangi jumlah baja, tetapi memperoleh rasio antara kapasitas struktur dan berat material yang lebih efisien.

Di Mana Voute Biasanya Dipasang?

Pada struktur portal baja, lokasi yang paling umum adalah di sekitar pertemuan antara kolom dan rafter. Jika menggunakan voute, area dekat sambungan kolom-rafter dibuat lebih tebal:

Dalam praktiknya, bentuk voute tidak selalu sama. Geometri dan panjangnya ditentukan berdasarkan hasil analisis struktur, profil yang digunakan, serta kebutuhan kapasitas pada area tersebut.

Bentuk Voute pada Struktur Baja

Voute dapat dibuat dengan beberapa konfigurasi, tergantung sistem struktur dan metode fabrikasinya.

1. Voute dari pelat baja

Pada profil built-up atau welded beam, voute dapat dibuat dengan menambahkan pelat sehingga kedalaman penampang bertambah.

Cara ini cukup fleksibel karena bentuk dan ukurannya dapat disesuaikan dengan kebutuhan desain.

2. Voute berbentuk tapered

Pada beberapa portal frame, perubahan tinggi penampang dibuat secara bertahap sehingga membentuk geometri meruncing.

Bentuk seperti ini dapat membuat transisi penampang lebih halus sekaligus menyesuaikan kebutuhan kapasitas sepanjang struktur seperti pada konstruksi baja sistem PEB.

3. Voute pada profil WF

Pada struktur yang menggunakan profil WF, tambahan komponen baja dapat digunakan untuk memperbesar kapasitas pada area tertentu.

Detail sambungan harus dirancang agar transfer gaya antara profil utama dan voute dapat berlangsung dengan baik.

Apa Bedanya Voute dengan Balok Biasa?

Perbedaan paling mudah dilihat dari perubahan tinggi penampang. Pada balok baja biasa, tinggi profil relatif konstan sepanjang bentang. Sementara pada struktur dengan voute, tinggi efektif penampang dibuat lebih besar pada bagian tertentu.

Gambar tersebut hanya ilustrasi sederhana. Bentuk aktual voute pada konstruksi baja dapat berbeda tergantung desain.

Voute Bukan Berarti Sekadar "Penebalan" Baja

Hal penting yang sering disalahpahami adalah menganggap voute hanya sebagai penambahan material supaya sambungan menjadi lebih tebal.

Padahal, konsep voute berkaitan dengan rekayasa penampang dan distribusi gaya dalam struktur. Engineer perlu mengetahui bagaimana momen, gaya geser, gaya aksial, serta kondisi stabilitas bekerja pada struktur.

Dari hasil analisis tersebut kemudian dapat ditentukan apakah diperlukan perubahan tinggi penampang atau penambahan elemen tertentu.

Jadi, ukuran voute tidak sebaiknya ditentukan hanya berdasarkan kebiasaan di lapangan.

Bagaimana Menentukan Ukuran Voute?

Tidak ada satu ukuran voute yang berlaku untuk semua konstruksi baja. Dimensi voute bergantung pada berbagai faktor, antara lain:

• Bentang struktur.
• Beban mati.
• Beban hidup.
• Beban angin.
• Beban hujan.
• Beban gempa, jika relevan.
• Bentuk dan konfigurasi portal.
• Profil baja yang digunakan.
• Mutu baja.
• Kondisi sambungan.
• Panjang voute.
• Kebutuhan kapasitas momen dan geser.
• Persyaratan lendutan.
• Stabilitas lateral struktur.

Karena itu, desain voute seharusnya mengikuti hasil perhitungan struktur.

Pada proyek baja yang cukup besar, dimensi tersebut biasanya sudah ditentukan dalam gambar struktur dan kemudian diterjemahkan ke dalam gambar kerja serta shop drawing.

Voute pada Portal Frame Gudang

Penggunaan voute sangat umum dijumpai pada bangunan warehouse, gudang, pabrik, dan bangunan industri. Bangunan-bangunan tersebut sering membutuhkan ruang bebas yang besar sehingga struktur atap harus mampu mencapai bentang yang cukup panjang.

Portal frame menjadi salah satu solusi karena memungkinkan bangunan memiliki ruang interior yang relatif bebas kolom.

Namun, semakin besar bentang dan beban yang bekerja, kebutuhan kapasitas pada bagian tertentu dari rafter juga meningkat.

Di sinilah konsep voute menjadi menarik. Daripada menggunakan profil yang sangat besar sepanjang rafter, bagian yang membutuhkan kapasitas lebih tinggi dapat diperkuat dengan perubahan kedalaman penampang.

Keuntungan Menggunakan Voute

Secara umum, beberapa keuntungan penggunaan voute antara lain:

1. Lebih efisien dalam penggunaan material. Material baja dapat difokuskan pada area yang membutuhkan kapasitas lebih tinggi.
2. Kapasitas struktur meningkat. Penambahan kedalaman penampang dapat meningkatkan kemampuan menahan momen pada area kritis.
3. Cocok untuk bentang panjang. Voute banyak digunakan pada sistem portal frame untuk bangunan dengan bentang besar.
4. Dapat mengoptimalkan berat struktur. Dengan desain yang tepat, berat total struktur dapat ditekan dibandingkan penggunaan profil besar secara seragam.
5. Meningkatkan kekakuan lokal.
6. Penampang yang lebih tinggi pada area tertentu memberikan kekakuan tambahan.

Apakah Semua Konstruksi Baja Membutuhkan Voute?

Tidak. Voute bukan komponen wajib pada setiap konstruksi baja. Penggunaannya bergantung pada hasil desain struktur.

Untuk struktur dengan bentang pendek atau beban relatif kecil, penggunaan voute mungkin tidak memberikan keuntungan yang berarti.

Sebaliknya, pada portal frame dengan bentang panjang dan kebutuhan kapasitas tinggi di sekitar sambungan, voute dapat menjadi solusi yang efektif.

Dengan kata lain, voute digunakan ketika secara struktural dan ekonomis memang diperlukan.

Hal yang Perlu Diperhatikan Saat Fabrikasi

Voute yang sudah direncanakan dengan baik tetap membutuhkan pelaksanaan fabrikasi yang tepat. Beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain:

• Ketelitian dimensi. Panjang, tinggi, sudut, dan posisi voute harus mengikuti shop drawing. Kesalahan dimensi dapat mempengaruhi geometri portal dan posisi sambungan.
• Kualitas pengelasan. Jika voute menggunakan sistem welded connection, kualitas pengelasan menjadi bagian penting dari pekerjaan. Prosedur pengelasan, ukuran las, panjang las, dan inspeksi harus mengikuti spesifikasi proyek.
• Detail sambungan. Sambungan antara voute dengan profil utama harus mampu mentransfer gaya yang direncanakan. Detail tidak boleh hanya dibuat berdasarkan pertimbangan visual.
• Pemeriksaan saat erection. Saat struktur dipasang di lapangan, posisi voute perlu diperiksa agar tidak terjadi kesalahan orientasi atau pemasangan.

Kesimpulan

Voute pada konstruksi baja merupakan bagian struktur yang dibuat lebih dalam atau diperkuat pada lokasi tertentu, terutama di area yang membutuhkan kapasitas lebih tinggi. Pada portal frame, voute paling sering ditemukan di sekitar pertemuan kolom dan rafter.

Fungsi utamanya adalah meningkatkan kapasitas momen, kekakuan, dan efisiensi struktur. Dengan konsep ini, profil baja tidak harus dibuat besar sepanjang bentang hanya karena terdapat satu area yang memiliki gaya dalam tinggi.

Penggunaan voute menjadi sangat relevan pada bangunan gudang, warehouse, pabrik, workshop, dan bangunan industri yang membutuhkan bentang panjang.

Namun, dimensi dan bentuk voute tetap harus ditentukan berdasarkan analisis struktur. Jadi, voute bukan sekadar tambahan pelat baja pada sambungan, melainkan bagian dari strategi desain untuk mendapatkan struktur baja yang kuat, kaku, aman, dan efisien.

Berbagi :