BAB - I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Alih fungsi hutan telah menyebabkan kelangkaan kayu yang tadinya diminati
untuk digunakan sebagai struktur rangka atap dan bahan non struktur lainnya pada
bangunan. Hal ini telah mendorong para ahli atau stake holder untuk menutupi
kebutuhan dimaksud dengan menghadirkan baja ringan yang disamping dapat
mengurangi beban (karena berat sendiri yang sangat ringan), juga dapat bersaing
dalam hal kekuatan, efisiensi perawatan, keawetan yang pada akhirnya membuktikan
suatu bahan pengganti yang efisien dan ekonomis.
Keunggulan lain dari baja ini dibandingkan dengan kayu adalah mempunyai
tingkat keseragaman material yang tinggi, tidak mudah terbakar, tidak dimakan rayap.
Jika dibandingkan dengan baja biasa, bahan baja ini mempunyai kekuatan tarik yang
lebih tinggi, tidak mengalami korosi, ringan dan tidak memerlukan pengecatan.
Keunggulan bahan ini telah pula diperlihatkan dengan semakin banyaknya permintaan
serta penggunaannya pada proyek-proyek yang dilakukan di lapangan.
Bagi kaum akademisi yang mempunyai visi pengembangan ilmu pengetahuan
dan transfer teknologi, hal ini menjadi tantangan untuk menjalankan missinya sebagai
tenaga pengajar, khususnya di negara Indonesia bagi penelitian perancangan struktur
baja ringan ini diketahui masih belum optimal. Hal ini tentunya dapat terlihat dari
kelangkaan buku-buku referensi yang seyogianya dapat dijadikan sebagai pedoman
1.2 Perumusan Masalah
Bertitik tolak dari visi pengembangan ilmu pengetahuan dan transfer teknologi,
khususnya terhadap perancangan struktur rangka bidang baja ringan yang
dikategorikan masih langka pengkajiannya, maka hal ini dianggap sebagai
permasalahan yang butuh pemecahan. Secara umum baja ringan ini utamanya
diperuntukkan bagi struktur-struktur rangka batang. Maka selanjutnya kajian ini akan
diarahkan terhadap permasalahan yang ditemukan dalam struktur rangka yang
menggunakan baja ringan guna mendapatkan suatu rancangan yang efisien dan efektip
serta dapat dipertanggungjawabkan sesuai dengan kaidah keilmuan keteknikan
berdasarkan kajian literatur.
1.2.1 Tinjauan Analisis Statik Linier
Analisis ini pada dasarnya akan menunjukkan hasil besaran gaya dan defleksi
yang berbanding lurus atau linier. Hal ini dapat ditunjukkan dari keseimbangan
persamaan yang diberikan bahwa besaran gaya dipengaruhi oleh kekakuan dan
defleksi yaitu {fe} = [K]{de}. Oleh sebab itu maka material dan geometri yang
direpresentasikan dengan modulus elastisitas E bernilai konstant, maka besaran
kekakuan [K] menjadi linier.
1.2.2 Tinjauan Analisis Statik Non Linier
Analisis ini pada dasarnya akan menunjukkan hasil besaran gaya dan defleksi
yang tidak berbanding lurus atau non linier. Hal ini dapat ditunjukkan dari
keseimbangan persamaan yang diberikan bahwa besaran gaya dipengaruhi oleh
Oleh sebab itu maka material dan geometri yang direpresentasikan material dan
geometri yang direpresentasikan dengan modulus elastisitas E bernilai tidak konstant,
maka besaran kekakuan [K] menjadi berubah atau tidak tetap.
1.2.3 Tinjauan Analisis Allowable Stress Design ASD
Analisis ini meninjau terhadap kekuatan dalam batas modulus elastisitas E
yang konstant yang menunjukkan kemampuan struktur untuk memikul beban kerja
tanpa mengalami perubahan bentuk material dan geometri apabila beban dilepas. Hal
ini ditunjukkan dalam bentuk koreksi persamaan nilai tegangan yang terjadi tidak
melebihi tegangan yang disyaratkan berdasarkan faktor keamanan di bawah besaran
tegangan leleh bahan struktur dalam kondisi modulus elastisitas E yang konstant.
1.2.4 Tinjauan Esensial Permasalahan
Rincian esensial permasalahan-permasalahan yang ditemukan dalam merancang
struktur rangka yang dipakai pada konstruksi bangunan yaitu bagaimana menentukan:
1. Beban-beban maksimum yang terjadi pada struktur yang akan dirancang.
2. Bentuk rangka yang proporsional dan mampu untuk memikul beban yang
terjadi.
3. Dimensi yang berkategori efisien serta efektif.
Kajian beban-beban yang terjadi dalam hal ini diarahkan terhadap struktur
rangka bidang baja ringan yang umumnya digunakan sebagai struktur kap atau atap
bermodel non portal maupun portal rangka bidang pada bangunan yang berlantai
rendah maupun tinggi. Secara umum beban tersebut di bagi dua yaitu beban-beban
Beban-beban utama meliputi beban mati (terdiri atas berat sendiri dan seluruh
bahan-bahan lain yang berada atau didukung secara tetap) dan beban hidup (terdiri atas
beban-beban kerja).
Beban-beban tambahan terdiri atas beban-beban dengan waktu pembebanan
yang singkat (seperti beban-beban yang disebabkan tiupan angin).
Secara teoritis bentuk rangka yang akan dipilih umumnya dipengaruhi oleh
beberapa faktor seperti panjang bentang, estetika dan kepraktisan. Jika bentangan
dikategorikan lebih besar maka kecenderungan pemilihan bentuk didominasi oleh
kepraktisan (karena pertimbangan aspek peningkatan bahan/biaya) dan sebaliknya jika
bentangan berkategori kecil maka pemilihan bentuk didominasi oleh estetikanya
(karena peningkatan bahan/biaya tidak signifikan) dan hal tersebut diperlihatkan pada
Gambar 1.1.
Untuk alasan-alasan praktis dalam perancangan sangat sering mengambil
asumsi- asumsi yang berlebihan dalam melakukan analisis teoritis. Implementasi yang
diterapkan di lapangan khususnya bagi tinjauan struktur rangka bidang baja ringan
dalam kajian penelitian ini memperlihatkan perbedaan yang signifikan terhadap kajian
teoritis, terutama pada ketidakkonsistenan garis gaya yang seharusnya bertemu pada
titik simpul baik tinjauan terhadap bidang gambar maupun keluar bidang sebagaimana
diperlihatkan pada Gambar 1.2.
Hal demikian ini tentunya akan menimbulkan hasil perhitungan yang berbeda
bagi gaya-gaya dalam yang bekeja maupun tegangan-tegangan yang ditimbulkan,
sehingga dapat dipastikan akan terjadi kebutuhkan peningkatan dimensi. Hipotesa ini
a. Bentang berkategori besar dengan kecenderungan pemilihan bentuk yang
didominasi oleh kepraktisan (karena pertimbangan aspek peningkatan bahan/biaya).
b. Bentang berkategori kecil dengan kecenderungan pemilihan bentuk yang
didominasi oleh estetikanya (karena peningkatan bahan/biaya tidak signifikan)
a. Tinjauan bidang gambar yang menunjukkan bahwa garis gaya tidak bertemu di satu
nodal (mempunyai tiga titik pertemuan)
b. Tinjauan keluar bidang gambar yang menunjukkan bahwa garis gaya tidak
berimpit di satu garis gaya (mempunyai eksentrisitas gaya)
Gambar 1.2 Detailing Nodal yang Menunjukkan Sambungan Eksentris
Nodal
Garis gaya teoritis Garis gaya terlaksana
Bentuk profil baja ringan yang banyak ditemukan, diproduksi, digunakan
sebagai struktur rangka adalah profil C (clips channel), karena bentuk tersebut
dianggap lebih praktis dalam hal penyambungan maupun perangkaiannya.
Untuk menentukan dimensi profil ditempuh dengan beberapa cara dan kali ini
dilakukan dengan analisa tegangan dan deformasi.
Analisa tegangan yang dikenal dengan Metode ASD (Alloweble Stress Design)
pada dasarnya adalah perhitungan tegangan maksimum yang terjadi untuk
dibandingkan terhadap tegangan yang diizinkan. Jika tegangan yang terjadi jauh lebih
kecil dibandingkan dengan tegangan izin, kondisi ini disebut tidak ekonomis
(menghasilkan dimensi yang terlalu besar). Jika tegangan yang terjadi mendekati atau
sama dengan tegangan izin, kondisi ini disebut ekonomis atau menghasilkan dimensi
yang proporsional (adalah merupakan kondisi yang pada hakekatnya paling
diinginkan). Jika tegangan yang terjadi lebih besar dibandingkan dengan tegangan izin,
maka kondisi ini disebut tidak aman (menghasilkan dimensi yang terlalu kecil).
Tegangan-tegangan yang terjadi dalam kajian ini dibatasi hanyalah terhadap
batang-batang profil struktur rangka bidang yang mengalami aksial tekan dan lentur.
Deformasi merupakan perubahan/perpindahan posisi dari kondisi belum
dibebani hingga kondisi dibebani dan keadaan ini akan terlihat dan dapat diukur pada
struktur yang menunjukkan terjadinya lendutan maksimum pada posisi tertentu.
Lendutan ini dapat ditentukan dengan memanfaatkan komputer program analisa
struktur dan Metode Matrik Kekakuan yang selanjutnya divalidasi terhadap hasil
percobaan laboratorium yang telah dilakukan (Djanifa, 2007 Pengujian Rangka Baja
dengan Memakai Profil C-Aluzink, Tesis, Prodi Teknik Sipil, Sekolah Pasca
1.2Pembatasan Masalah
Untuk menghasilkan perancangan struktur rangka bidang baja ringan yang
lengkap tentunya akan memerlukan kajian yang sangat luas dan mendalam,
sebagaimana disajikan pada perumusan masalah di atas. Namun mengingat
kesempatan yang ada akan lebih proporsional jika tinjauan diarahkan pada pemilihan
metode yang diyakini telah representatif.
Secara umum permasalahan yang diangkat dalam hal ini adalah bagaimana
menentukan bentuk dan dimensi batang struktur rangka bidang baja ringan yang
efisien serta lazim digunakan di lapangan sesuai dengan kaidah keilmuan.
Berhubung karena bahan baja yang tersedia mempunyai profil bersifat tipis,
kecil dan ringan, maka untuk memperoleh kekuatan yang lebih besar diperlukan
perancangan/perangkaian yang dapat membentuknya menjadi sesuatu yang bersifat
struktur yaitu suatu bagian dari pada konstruksi yang diperuntukkan memikul beban.
Bentuk yang dimaksud tidak lain adalah suatu rangkaian beberapa batang prismatis
baja profil ringan yang bertumpu pada beberapa nodal dengan penyambungan
sedemikian rupa hingga membentuk suatu Rangka Batang yang terletak pada suatu
bidang, maka bentuk yang demikian inilah yang disebut sebagai Rangka Bidang.
Dalam menganalisis dimensi struktur ini guna menentukan gaya-gaya dalam dan
deformasi yang terjadi, digunakan komputer program analisa struktur yang
sebelumnya dikonfirmasikan terhadap Metode Elemen Hingga (MEH). Konfirmasi
yang dilakukan ini hanya meninjau terhadap analisis deformasi yang terjadi dalam
regangan yang linier. Selanjutnya dalam menganalisis tegangan-tegangan yang terjadi
pada batang-batang prismatis yang terhubung pada sambungan nodal dalam kondisi
eksentris, digunakan Metode Analitis yaitu suatu metode yang mengacu terhadap
Allowable Strees Design (ASD).
Dimensi batang yang dirancang, didasarkan terhadap kemampuan untuk
memikul beban-beban optimal yang mengakibatkan terjadinya defleksi dan tegangan
optimal.
Defleksi dan tegangan yang terjadi ini menjadi variabel bebas untuk
dibandingkan terhadap variabel terikat (disyaratkan), guna memperoleh dimensi yang
efisien dan efektif.
1.3Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan tesis ini adalah:
1. Dapat menjadi bagian dari bahan ajar yang digunakan dalam proses
belajar-mengajar bagi konsentrasi struktur bangunan pada tingkat
perguruan tinggi.
2. Dapat menjadi bagian dari pertimbangan cikal bakal terbentuknya building
code di Indonesia khususnya mengenai struktur baja ringan
3. Untuk menemukan besaran faktor yang mempengaruhi dimensi struktur
rangka bidang sebagai akibat adanya beban eksentrisitas yang terjadi.
4. Dapat memberikan pertimbangan perancangan yang memberikan bentuk
dan dimensi struktur rangka bidang baja ringan yang efisien dan efektif
berdasarkan kaidah keilmuan, bagi para stakeholder yang akan
1.4Metodologi Pembahasan
Metode yang digunakan dalam penulisan tesis ini adalah studi literatur yaitu
suatu langkah sistematis yang merupakan pendekatan ilmiah dengan menelaah
data-data dan keterangan dari buku-buku literatur, hasil-hasil eksprimen yang bersesuaian
dengan pokok bahasan seraya memperhatikan arahan maupun masukan dari dosen
pembimbing. Selanjutnya membuat suatu model struktur yang mempresentasikan
interaksi gaya-gaya luar dengan struktur rangka bidang baja ringan dan menganalisa
respons struktur tersebut terhadap deformasi dan tegangan yang terjadi.
Dalam mewujudkan hasil penelitian perancangan ini diambil langkah-langkah
sistematis seperti ditunjukkan pada diagram alir, Gambar 3.1, BAB III.
1.5Kegiatan Penulisan
Kegiatan penulisan tesis ini meliputi:
1. Menentukan struktur model teoritis rangka bidang yang akan dianalisis.
2. Menentukan properties dan sistem sambungan nodal.
3. Menentukan besar beban yang bekerja pada nodal.
4. Menghitung gaya-gaya aksial, deformasi dan tegangan yang terjadi pada
batang rangka bidang.
5. Membandingkan besaran hasil perhitungan teoritis terhadap besaran
standard sebagai hasil praktis dari respons struktur riil.
6. Mengadakan pembahasan atas hasil-hasil yang diperoleh.
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tesis ini dibuat dalam susunan sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan.
Bab II Tinjauan Pustaka.
Bab III Metode Penelitian.
Bab IV Pemodelan dan Analisis.
Bab V Hasil dan Pembahasan.
