Momen Inersia untuk Perhitungan Struktur Bangunan

Apakah kamu seorang structure engineer, mahasiswa, atau profesional di bidang konstruksi yang ingin tahu lebih dalam tentang bagaimana konsep momen inersia digunakan dalam menghitung struktur bangunan?

Momen inersia adalah parameter penting dalam menentukan kekuatan elemen dalam struktur bangunan. Dengan memahami konsep dan cara menghitung momen inersia, kita akan selangkah lebih dekat untuk bisa mendesain struktur bangunan yang kompleks.

Jadi, apakah kamu siap untuk memperkuat pengetahuanmu dan mengambil langkah berikutnya dalam karirmu? 🚀🚀

Mari kita mulai perjalanan ini sekarang!

Apa itu Momen Inersia?

Momen inersia adalah parameter yang menunjukkan kekuatan elemen terhadap lentur. Oleh karena itu, momen inersia digunakan untuk menghitung kekuatan lentur elemen struktur ketika diberi beban.

Mari kita lihat contoh pada balok serupa yang diletakkan bertumpu pada 2 meja dengan 2 kondisi seperti pada gambar berikut ⬇️

Ilustrasi balok serupa dengan 2 kondisi berbeda

Kedua balok tersebut menunjukkan perilaku yang berbeda ketika diberi beban konsentris yang sama. Balok pada kondisi I menunjukkan perilaku yang lebih kaku dibandingkan balok pada kondisi II. Hal ini berarti, balok pada kondisi I lebih kuat dalam menahan lentur daripada balok yang diletakkan dengan kondisi II.

Ilustrasi balok serupa dengan 2 kondisi berbeda ketika diberi beban

Mengapa bisa demikian? Konsep kekuatan elemen terhadap lentur bisa dijawab dengan menghitung momen inersia.

Penampang melintang balok serupa dengan 2 kondisi yang berbeda

Momen inersia menunjukkan bagaimana luas penampang tersebar terhadap sumbu tertentu dengan mengukur distribusi massa elemen struktur terhadap sumbu tersebut. Semakin jauh material tersebar dari sumbu, semakin besar momen inersia yang dihasilkan. Hal ini karena momen inersia adalah hasil integral dari kuadrat jarak elemen-elemen kecil luas penampang terhadap sumbu referensi. Oleh karena itu, penampang yang memiliki material yang tersebar lebih jauh dari sumbu acuan akan memiliki momen inersia yang lebih besar, yang berarti penampang tersebut lebih kaku dan lebih sulit untuk dilenturkan.

Semakin jauh material yang tersebar terhadap sumbu tertentu, maka semakin besar momen inersia.

Semakin besar momen inersia, semakin besar kekuatan elemen untuk menahan lentur.

Apabila kedua kondisi tersebut kita masukkan kedalam diagram koordinat kartesius seperti gambar dibawah ini,

Penampang melintang balok dalam koordinat kartesius

Penampang dengan kondisi I melentur terhadap sumbu X dan penampang kondisi II melentur terhadap sumbu Y. Karena penampang dengan kondisi I memiliki momen inersia yang lebih besar daripada momen inersia penampang kondisi II, maka dalam kasus ini momen inersia penampang terhadap sumbu X disebut penampang sumbu kuat. Sedangkan momen inersia penampang terhadap sumbu Y disebut penampang sumbu lemah. Dalam perhitungan struktur tentu kita sering mendengar tentang sumbu kuat dan sumbu lemah elemen struktur. Hal ini akan sangat berguna dalam perhitungan kekuatan elemen struktur apalagi pada elemen baja WF misalnya, yang memiliki momen inersia sumbu kuat dan sumbu lemah yang nilainya jauh berbeda. Oleh karena itu, kita perlu memperhatikan hal ini untuk memastikan bahwa elemen struktur dapat kuat menahan beban yang bekerja.

Sebelum kita menghitung momen inersia, contoh penerapan perhitungan momen inersia untuk desain elemen struktur dapat dilihat pada perhitungan berikut ini:

• Perhitungan Balok Baja WF
• Perhitungan Kolom Baja WF 

Perhitungan Momen Inersia

Ilustrasi penampang segi empat untuk menghitung momen inersia terhadap sumbu X

Ketika menghitung Ix, dA bisa disubstitusi dengan b dy, maka:

Bisa kita dapatkan solusi dari persamaan integral di atas menjadi rumus momen inersia dari penampang segi empat untuk sumbu lemah (momen inersia terhadap sumbu X) :

Ilustrasi penampang segi empat untuk menghitung momen inersia terhadap sumbu Y

Ketika menghitung Iy, dA bisa disubstitusi dengan b dx, maka:

Bisa kita dapatkan solusi dari persamaan integral di atas menjadi rumus momen inersia dari penampang segi empat untuk sumbu kuat (momen inersia terhadap sumbu Y) :

🚀 Nah, dari sini bisa kita lihat bahwa kita bisa langsung pakai rumus simpel momen inersia untuk penampang segi empat dengan sumbu referensi acuan pada titik berat penampang.

Satuan Momen Inersia

Satuan dari momen inersia adalah pangkat 4 dari satuan panjang. Jadi, jika satuan yang digunakan adalah mm, maka satuan dari momen inersia adalah mm4.

Bagaimana Momen Inersia digunakan dalam Perhitungan Elemen Struktur?

Penting untuk kita tahu bahwa untuk mendesain struktur yang kompleks, membutuhkan basic pengetahuan sains yang kuat, salah satunya adalah momen inersia. Pada elemen struktur yang mengalami lentur seperti balok, gording/purlin, pelat, kolom, kita menerapkan konsep momen inersia dalam menghitung dimensi dan kekuatan elemen struktur.

Pada balok, dimana kuat lentur adalah hal yang paling dominan pada perilaku balok, perlu mempertimbangkan konfigurasi dimensi dari elemen strukturnya. Itulah mengapa, balok yang sering kita jumpai di Indonesia memilihi dimensi tinggi penampang (h) yang lebih besar daripada lebarnya. Hal ini untuk bisa secara efektif menahan lentur yang terjadi.

Kami juga menawarkan berbagai artikel dan spreadsheet yang dapat membantu kamu menguasai topik-topik penting seperti analisis beban, perancangan struktur baja, hingga aplikasi teknologi terkini dalam konstruksi.

Ambil langkah selanjutnya dalam karirmu dan menjadi seorang ahli di bidang konstruksi! 🚀