Conference PaperPDF Available

Peraturan Baja Terkini SNI 1729:2015 dan Direct Analysis Method

Authors:

Abstract and Figures

ABSTRAK: Pada perencanaan rekayasa sipil, selain aspek sains dan teknologi, aspek pengalaman sangat berperan. Hanya saja pengalaman itu sifatnya subyektif, bisa berbeda satu dengan lainnya. Padahal hal itu menyangkut kepentingan publik. Oleh sebab itu dalam pelaksanaan perlu didukung code atau standard atau spesifikasi teknis tertulis yang mempunyai kekuatan hukum. Isinya antara lain petunjuk bagaimana menghasilkan standar mutu keamanan minimum bangunan yang dibuat. Untuk itu akan dibahas code atau standar terkini konstruksi baja Indonesia, yaitu SNI 1729 : 2015, yang merupakan adopsi penuh AISC (2010). Akan dibahas hal-hal baru dan yang berbeda dari code tersebut. Harapannya agar para insinyur dapat secara mudah memahami dan menguasainya sehingga dapat mengaplikasikan code tersebut secara benar, khususnya pada konstruksi baja. Kata kunci : Struktur Baja, AISC (2010), SNI 1729:2015, Direct Analysis Method
Content may be subject to copyright.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Peraturan Baja Terkini SNI 1729:2015 dan Direct Analysis Method1
Wiryanto Dewobroto
Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pelita Harapan, Tangerang
ABSTRAK: Pada perencanaan rekayasa sipil, selain aspek sains dan teknologi, aspek pengalaman
sangat berperan. Hanya saja pengalaman itu sifatnya subyektif, bisa berbeda satu dengan lainnya.
Padahal hal itu menyangkut kepentingan publik. Oleh sebab itu dalam pelaksanaan perlu didukung
code atau standard atau spesifikasi teknis tertulis yang mempunyai kekuatan hukum. Isinya antara
lain petunjuk bagaimana menghasilkan standar mutu keamanan minimum bangunan yang dibuat.
Untuk itu akan dibahas code atau standar terkini konstruksi baja Indonesia, yaitu SNI 1729 : 2015,
yang merupakan adopsi penuh AISC (2010). Akan dibahas hal-hal baru dan yang berbeda dari
code tersebut. Harapannya agar para insinyur dapat secara mudah memahami dan menguasainya
sehingga dapat mengaplikasikan code tersebut secara benar, khususnya pada konstruksi baja.
Kata kunci : Struktur Baja, AISC (2010), SNI 1729:2015, Direct Analysis Method
1. Mengapa Perlu Code / Standard Rekayasa Terbaru
Salah satu definisi istilah "rekayasa" yang pas adalah versi Wikipedia (http://id.wikipedia.org), yaitu:
Teknik atau rekayasa (bahasa Inggris: engineering) adalah penerapan ilmu dan teknologi untuk menyelesaikan
permasalahan manusia. Hal ini diselesaikan lewat pengetahuan, matematika dan pengalaman praktis yang
diterapkan untuk mendesain objek atau proses yang berguna. Para praktisi teknik profesional disebut insinyur.
Pas untuk bidang teknik sipil karena adanya unsur “pengalaman praktis”. Itu yang membedakan dari
istilah "sains" yang terkesan lebih sempit. Adapun pengalaman sifatnya subyektif, bisa berbeda satu
dengan yang lainnya. Ini penting karena bidang teknik sipil banyak terkait kepentingan publik, seperti
pembangunan gedung, infrastruktur jalan dan jembatan. Oleh sebab itu pengambilan keputusannya
tidak cukup sekedar mengandalkan textbook, tetapi perlu dukungan code / standard untuk antisipasi
tiadanya pengalaman, atau rujukan terhadap banyaknya pengalaman berbeda, yang membingungkan.
Jadi insinyur perlu menguasai ilmu dasar (textbook) dan code / standard yang berlaku.
Pada konstruksi baja misalnya, materi textbook lebih menekankan pada bagaimana perilaku struktur,
cara analisis dan tahapan desain yang memenuhi kriteria kekuatan, kekakuan, dan daktilitas. Adapun
materi code atau standard lebih menekankan pada ketentuan minimum atau maksimum yang harus
dipilih atau dicapai dalam kaitannya untuk menghasilkan konstruksi yang aman dan handal.
Code atau standard mempunyai kekuatan hukum, dapat membedakan suatu keruntuhan (kegagalan
konstruksi) apakah itu musibah yang tidak dapat dihindarkan (force majeure) atau kelalaian insinyur.
Ini penting karena pada dasarnya manusia hanya dapat memperkecil risiko. Untuk kepastian mutlak
bahwa tidak akan ada musibah maka itu hanya kuasa Tuhan saja. Itu adalah petunjuk bahwa code atau
standard bukanlah suatu yang sempurna secara mutlak, hanya diakui "benar" pada masanya.
Dengan berjalannya waktu, bertambah pula "pengalaman" sehingga code atau standard mengalami pe-
nyesuaian. Jika ketentuan lama terbukti masih efektif, umumnya dipertahankan, demikian pula jika
sebaliknya. Pengalaman yang dimaksud umumnya dalam bentuk publikasi ilmiah yang dapat direview
atau diuji terlebih dahulu oleh para ahli terkait. Dengan demikian, code atau standard pada dasarnya
adalah kesepakatan ahli terhadap materi tertulis yang dijadikan rujukan dan berkekuatan hukum.
Suatu kegagalan bangunan atau keruntuhan dianggap musibah jika hal itu belum dapat diprediksi dari
sebelumnya, tetapi akan disebut kelalaian manusia jika keruntuhan yang dimaksud sebenarnya sudah
dapat diperkirakan dari pengalaman sebelumnya, sehingga dapat disiapkan strategi antisipasinya.
Dalam hal ini, insinyurnya dianggap lalai karena mengabaikan petunjuk yang ada pada code.
2. Kaitan SNI 1729:2015, AISC 2010 dan Textbook Struktur Baja
Di luar negeri, code atau standard dibuat oleh asosiasi profesi, seperti AISC (American Institute of
Steel Construction), AISI (American Iron and Steel Institute) dan semacamnya. Kondisi di Indonesia,
code atau standard baja misalnya SNI 1729:2015, disusun Komite Teknis yang dibentuk atas inisiatif
1 Seminar Nasional HASTAG VI, Tiara Convention Hall, Medan, 26 November 2015
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
pemerintah (Puslitbang Pemukiman) yang anggotanya adalah stakeholder atau pemangku kepentingan
terkait code yang dibuat. Umumnya dipilih mewakili unsur pemerintah, perguruan tinggi, atau praktisi
konstruksi. Hasilnya akan dipublikasikan oleh Badan Standardisasi Nasional (BSN).
Anggota Komite Teknis biasanya adalah para pakar ahli yang mewakili institusi terpandang di negeri
ini. Meskipun demikian, umumnya mereka itu bekerjanya sekedar mengandalkan literatur luar negeri.
Memang, bisa saja mereka mempunyai hasil penelitian mandiri, tetapi karena pada dasarnya hasil riset
Indonesia masih lemah, dan literatur yang terbitpun tidak mencukupi untuk dijadikan rujukan kom-
prehensif pembuatan code secara mandiri, maka cara kerja pembuatan code sebagaimana terjadi pada
manca negara tentu tidak bisa diterapkan. Untunglah, hal itu mereka sadari dan mau berbesar hati
mengakui. Hasilnya code atau standard baja Indonesia terbaru, SNI 1729:2015 adalah mengadopsi
lengkap AISC (2010) dengan cara menerjemahkannya.
Bagi sebagian orang, kesannya adalah tidak nasionalis karena pakai produk luar negeri. Tapi menurut
penulis, hal itu adalah sebaliknya. Ibarat pepatah “mundur selangkah untuk maju seribu langkah”.
Bayangkan, jika Komite Teknis menentukan pilihan sendiri, sehingga seakan-akan terkesan mandiri
(nasionalis), tidak tergantung negara lain, maka yang terjadi adalah jalan di tempat. Kondisi itu persis
seperti pada pembuatan code baja terdahulu, yang tidak resmi mengakui sumber rujukan luar yang
digunakan. Mengapa bisa demikian, karena code pada dasarnya sekedar petunjuk, hanya memuat apa
yang boleh dan apa yang tidak, sekaligus usulan atau besaran tertentu yang harus dipilih. Adapun
mengapa ini begini atau begitu, masih diperlukan literatur lain yang lebih komprehensif.
Dengan ditetapkannya AISC (2010) sebagai rujukan penuh. Itu juga berarti dapat mengadopsi semua
literatur pendukung yang digunakannya. Adanya internet dan dunia yang terbuka, menyebabkan
semua literatur tersebut dapat diakses, dan dipelajari sendiri tanpa harus menunggu tersedia literatur
yang dibuat khusus oleh Komite Teknik penyusun code. Itu pula yang menjadi alasan mengapa buku
"Struktur Baja - Perilaku, Analisis & Desain - AISC 2010" karangan penulis dapat dijadikan buku
pendamping SNI 1729:2015, karena pada dasarnya buku tersebut dan SNI terbaru, membahas hal yang
sama, yang bersumber pada code atau standard perencanaan baja Amerika (AISC 2010).
Gambar 1 Aplikasi struktur baja (konvensional) atau canai panas / hot-rolled (sumber : internet)
3. Struktur Baja Hot-Rolled atau Cold-Formed
Sebelum membahas lebih lanjut tentang struktur baja, perlu diketahui terlebih dahulu bahwa struktur
baja yang dipakai pada dasarnya dapat dibagi menjadi dua kelompok berbeda. Pertama adalah struktur
baja konvensional, yang dijumpai pada konstruksi besar, seperti gedung tinggi, jembatan atau tower
dan sebagainya. Kelompok ini memakai profil baja yang disebut baja hot-rolled atau canai panas.
Gambar 2. Aplikasi struktur baja ringan atau baja canai dingin atau baja cold-formed (sumber internet)
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Kelompok kedua adalah yang sering dikenal sebagai struktur baja ringan, yang umum digunakan pada
konstruksi ringan, rumah atau rak penyimpan, disebut juga baja cold-formed atau baja canai dingin.
Karakter keduanya berbeda, juga asosiasi profesi yang menerbitkan peraturan keduanya juga berbeda.
Jika tidak dijelaskan khusus, maka yang dimaksud dengan struktur baja adalah kelompok pertama. Ini
perlu diungkapkan karena struktur baja ringan sudah lama di Indonesia. Sejak 1973 perusahaan dari
Australia (PT. BHP Steel Lysaght) telah memproduksi dan memasarkannya dan sampai sekarang tetap
eksis bahkan berkembang semakin maju menggantikan struktur kayu yang harganya semakin mahal.
Untuk melihat beda antara baja hot-rolled dan cold-formed dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 1. Perbedaan antara baja canai panas dan baja canai dingin
Item Baja hot-rolled (canai panas) Baja cold-formed (canai dingin)
Asosiasi profesi di USA American Institute of Steel Construction (AISC) American Iron and Steel Institute (AISI)
Code di USA Specification for Structural Steel Building, ANSI/AISC
360-10 (2010)
AISI S100 - North American Spesification for the
Design of Coldformed Steel Structural Members (2007)
Code di Australia AS4100-1998, Steel Structures, Standards Australia AS/NZS 4600:2005 : Cold-formed steel structures
Code di Indonesia SNI 1729:2015 Spesifikasi untuk bangunan gedung baja
struktural
SNI 7971:2013 - Struktur baja canai dingin
Alat sambung Baut mutu tinggi dan sistem las Skrup, rivet dan baut (las tidak dipakai)
Di Indonesia tenaga ahli konstruksi baja (hot-rolled) relatif banyak karena materinya dijadikan materi
perkuliahan di perguruan tinggi. Adapun peraturan baja ringan SNI 7971:2013 adalah yang pertama
kali diterbitkan di Indonesia, dan belum menjadi kurikulum wajib di perguruan tinggi.
4. Kronologi Sejarah Code / Standard yang Berpengaruh
Karena akan membahas tentang code atau standard perencanaan struktur, ada baiknya mengamati per-
kembangan sejarahnya. Code atau standar yang dibahas dibatasi pada struktur baja dan struktur beton
sebagai pembanding. Struktur beton perlu disertakan karena dianggap jenis struktur ini lebih maju
dibanding perkembangan code atau standard struktur baja di Indonesia.
Pada pembahasan ini juga disertakan sejarah terbitnya code atau standard di luar negeri yang banyak
dirujuk untuk perencanaan struktur di dalam negeri, dalam hal ini yang mengacu code Amerika dan
Australia. Negara yang terakhir ini digunakan sebagai rujukan untuk struktur baja cold-formed. Kro-
nologi disampaikan dalam bentuk tabel agar dapat dengan mudah dibandingkan.
Tabel 2. Kronologi Sejarah Terbitnya Code Struktur Baja dan Beton
TahunBaja Beton
1927ASDManuals1stEd.,1stPrintingDec.1927 1927ReinforcedConcreteBuildingDesignandSpecifications
1963ASDManuals6thEd.,3rdPrintingDec.1963 BuildingCodeReq. forReinf.ConcreteandComm.(ACI31863)
1970ASDManuals7thEd.,1stPrinting1970
1971 PeraturanBetonBertulangIndonesia1971(N.I‐2)
caraelastisdanultimate,unitsatuanMKS/CGS
sumberrujukanFIP‐CEB‐ACI
Penanggungjawab:Ir.WiratmanWangsadinata
BuildingCodeReq. for StructuralConcrete&Com(ACI31871)
1980ASDManuals8thEd.,1stPrinting1980
unitImperial(kipsin),perencanaanelastisdanplastis
1983PeraturanPerencanaanBangunanBajaIndonesia(PPBBI 1983)
prinsipteganganijindanperhitungankeadaanplastis
unitsatuanMKSdanCGS
sumberrujukan:19bukupustaka,rujukanNo.14‐AISC8th
Ed.(1980);rujukanNo.16‐AIJ(1979)Japan;rujukanNo.17
DutchSteelCode(1972).Isinyacampurcampur(?!).
Ir.DjuandaS.(Ketua)danIr.HannisBurhan(WakilKetua)
BuildingCodeRequirementsforReinforcedConcreteACI318M
83(MetricVersion)
unitsatuanSI(metric)
1986ManualofSteelConstructionLRFD1stEdition,AISC
unitImperial(kipsin)
prinsipperencanaankondisibatas(ultimate)
termasukSpecificationofSeismicProvision...Buildings
Supplementto:BuildingCodeRequirementsforReinforced
Concrete(ACI31883)and(ACI318M83)andCommentary
1989AllowableStressDesign(ASD)9thEdition,AISC
unitImperial(kipsin),tidakadapersyaratantahangempa
BuildingCodeRequirementsforReinforcedConcrete(ACI318M
89)andCommentary,ACI318M89.UnitsatuanSI(metric)
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Tabel 2. Kronologi Terbitnya Code Struktur Baja dan Beton (lanjutan)
TahunBaja Beton
1992 SNI0328471992 TataCaraPerhitunganStrukturBetonuntuk
BangunanGd.MengacuACI31883dan31889(Iswandi2013)
1994AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications:SIUnits 1994
ManualofSteelConstructionLRFD2ndEdition,AISC
1995  BuildingCodeReq. for StructuralConcrete&Com.(ACI31895)
19991999LRFDSpecificationforStructuralSteelBuildings BuildingCodeReq. forStructuralConcrete&Com.(ACI31899)
2001DNVOSC106,2001.StructuralDesignofOffshoreDeep Draught
FloatingUnits,(LFRDMethod).DetNorskeVeritas,Norway
ManualofSteelConstructionLRFD3thEdition,AISC
2002SNI03‐1729‐2002TataCaraPerencanaanStrukturBajaUntuk
BangunanGedung
unitsatuanSI(metric),carakuatbatas(bebanterfaktor)
tidakadarujukanataudaftarpustaka,miripAISCLRFD.
SNI0328472002TataCaraPerhitunganStrukturBetonUntuk
BangunanGedung.
mengacuACI31899dan31802,kecualiunifiedapproach
danaturangempa(Iswandi2013)
BuildingCodeReq. forStructuralConcrete&Com.(ACI31802)
2004DNVOSC101,2004. DesignofOffshoreSteelStructures,
General(LFRDMethod).DetNorskeVeritas,Norway.
2005SpecificationforStructuralSteelBuilding,ANSI/AISC36005
(SteelConstructionManual,13rdEd.)
unitSI(MPamm)danImperial(kipsin)
ChapterB:LoadResistantFactorDesign(LRFD)dan
AllowableStrengthDesign(ASD)
ChapterEDesignofMembersforCompression(12hal.)
ChapterFDesignofMembersforFlexure(20hal.)
codeterpisahbangunantahangempaANSI/AISC34105
diperkenalkananalisisstabilitasberbasiskomputerdi
Appendix7DirectAnalysisMethod(D.A.M)
BuildingCodeRequirementsforStructuralConcreteand
Commentary(ACI318M05)
AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications SIUnits3rd Ed. 2005
DNVOSC105,2005.StructuralDesignofTLPS,(LFRD Method).
DetNorskeVeritas,Norway.
2007AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications‐ SIUnits4th Ed.2007
2008 BuildingCodeReq. for StructuralConcrete&Com(ACI318M08)
2010SpecificationforStructuralSteelBuilding,ANSI/AISC36010
(SteelConstructionManual,14thEd.)
unitSI(MPamm)danImperial(kipsin)
ChapterB:LoadResistantFactorDesign(LRFD)dan
AllowableStrengthDesign(ASD)
ChapterC:memakaiDirectAnalysisMethod(DAM)
codeterpisahbangunantahangempaANSI/AISC34110
caralama(AISC2005)dipindahkeAppendix7Alternative
MethodofDesignforStability
AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications‐ FitfthEdition‐ 2010
2011OffshoreStandardDetNorskeVeritas(DNVOSC101)DesignOf
OffshoreSteelStructures,General(LRFDMethod)April2011
BuildingCodeReq. for StructuralConcrete&Com(ACI318M11)
2012AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications‐ CustomaryU.SUnits‐ 2012
SNI1726:2012‐Tatacaraperencanaanketahanangempauntukstrukturbangunangedungdannongedung.Standarini
membatalkandanmenggantikanSNI0317262002.AcuanyangdigunakanadalahNEHRP,IBC2009danASCE/SEI710(Amerika).
2013SNI7971:2013‐Strukturbajacanaidingin
adopsidariAS/NZS4600:2005(Australia)karenabanyak
pelakuusahabidanginipakaiproduknegeritersebut.
SNI2847:2013Persyaratanbetonstrukturaluntukbangunan
gedung(BadanStandardisasiNasional)
revisiSNI0328471992,mengacuACI318M11(Amerika)
SNI17272013‐Bebanminimumuntukperancanganbangunangedungdanstrukturlain.Standarinimerupakanadopsidari
SEI/ASCE710,MinimumDesignLoadsforBuildingandOthersStructures.
2015SNI1729:2015Spesifikasiuntukbangunangd. bajastruktural
revisidariSNI0317292002danadopsiidentikdengan
metodeterjemahandariAISC36010.
AASHTOLRFDBridgeDesignSpecifications,CustomaryU.S.Units,7th Edition,with2015InterimRevisions
Setelah mempelajari kronologi sejarah code design dunia, tentu dipahami mengapa suatu peraturan
terkesan lebih maju dari lainnya. Lihat code beton, yaitu PBI 1971 sudah memuat perencanaan batas
(ultimate) selain elastis. Selanjutnya SNI Beton 1992 bahkan sepenuhnya memakai perencanaan batas.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Pada struktur baja, cara elastis (Allowable Stress Method) atau ASD-AISC masih resmi dipakai tahun
1989. Adapun perencanaan cara batas (Load Resistant Factor Design) LRFD-AISC edisi pertamanya
baru muncul tahun 1991, atau sekitar 20 tahun setelah code design beton cara ultimate. Code design
untuk jembatan kemudian juga beralih ke cara batas, yaitu LRFD-AASHTO (1994). Saat ini cara ASD
masih banyak dipakai untuk konstruksi oil & gas di lepas pantai, meskipun sebenarnya Swedia untuk
struktur serupa telah mulai memakai cara LRFD sejak 2001 atau 13 tahun yang lalu.
Hanya memang pada AISC (2005) ada istilah yang sama, yaitu ASD meskipun kepanjangannya adalah
berbeda, yaitu Allowable Strength Design. Kata tengahnya adalah Strength bukan Stress (AISC 1986).
Dari kronologi code yang beredar di Indonesia, untuk struktur baja, struktur beton dan struktur tahan
gempa semuanya mengacu code Amerika, baik prosedur perencanaannya maupun ketentuan beban
rencana yang harus digunakan (ACI, AISC dan ASCE). Untuk struktur baja ringan atau cold-formed,
code yang dipilih adalah dari Australia karena banyak perusahaannya di Indonesia, baik dari segi
modal usaha atau lisensi teknologi yang digunakan bersumber dari negeri tersebut.
5. Code dan Pengaruhnya
Selanjutnya yang akan dibahas adalah kelompok struktur baja hot-rolled atau baja canai panas. Dari
Tabel 2 diketahui bahwa code yang berlaku di suatu negara selalu berubah atau tepatnya up-date terus
untuk setiap beberapa tahun sekali. Motivasi yang menyebabkannya bisa berbeda-beda. Biasanya hal
itu dimulai dari negara yang asosiasi profesinya cukup kuat, sekaligus dukungan riset yang kuat juga.
Motivasi utama adalah mendapatkan jaminan keamanan yang lebih baik, bagi keselamatan manusia
maupun lingkungan yang terjaga. Motivasi untuk berubah akan semakin besar jika hal itu didukung
oleh faktor ekonomi yang akan lebih baik. Meskipun demikian faktor ekonomi bukanlah yang utama,
bisa pada kondisi tertentu akibat syarat baru yang lebih ketat (rumit) maka biayanya juga bertambah.
Contoh, pada era tahun 80-90 ada perubahan code struktur baja dari cara elastis atau ASD (Allowable
Stress Design) ke cara batas atau LRFD (Load Resistant Factor Design). Itu dimaksudkan agar faktor
keamanan strukturnya lebih andal (reliable) karena LRFD memperhitungkan probabilitas setiap kasus
beban yang berbeda, sekaligus perilaku keruntuhan elemen yang berbeda pula. Tidak hanya dibatasi
oleh tegangan leleh (Fy) atau tegangan kritis (Fcr) akibat stabilitas, tetapi juga perilaku inelastis yang
mungkin terjadi, seperti terbentuknya penampang plastis (Mp) pada penampang balok kompak atau
kuat tarik material (Fu) pada elemen tarik pada daerah sambungan. Dengan cara LRFD sifat daktilitas
penampang atau bahkan struktur akan terprediksi dengan baik. Hal seperti ini tentu sangat baik jika
digunakan untuk mengantisipasi terhadap beban gempa, dimana besarannya adalah tidak pasti. Hanya
dengan mengandalkan sifat daktilitas struktur maka keamanan struktur akan lebih terjamin.
Dengan digunakannya faktor probabilitas maka faktor keamanan cara LRFD berbeda antara tiap kasus
beban. Variasi beban hidup lebih besar daripada beban mati, oleh sebab itu faktor bebannya juga lebih
besar dari beban mati. Adapun cara ASD (AISC 1989) faktor keamanannya sama untuk setiap kondisi
beban. Nilainya diperoleh berdasarkan kebiasaan, yang terbukti sukses digunakan bertahun-tahun
sebelumnya. Itu pula sebabnya nilai ASD juga dipakai sebagai patokan kalibrasi cara LRFD.
Keduanya pada kondisi dimana rasio beban hidup dibanding beban mati adalah 3 (tiga), dibuat
sedemikian rupa sehingga faktor keamanannya menjadi sama (AISC 2010). Oleh sebab itu akan
timbul perbedaan jika rasio beban hidup dan beban mati berbeda dari yang digunakan untuk nilai
kalibrasi. Untuk struktur dengan rasio beban mati lebih besar dari beban hidup, maka pemakaian cara
ASD (AISC 1989) akan lebih konservatif (boros) dibanding cara LRFD, demikian juga sebaliknya.
Cara LRFD unggul dalam memprediksi perilaku inelastis struktur, teapi kalau keduanya dipakai pada
kondisi beban yang relatif rendah (kondisi elastis) maka perbedaannya tidak signifikan. Secara umum
dapat dikatakan, untuk kondisi beban yang relatif pasti (dapat diprediksi dengan baik) maka cara ASD
(AISC 1989) sudah cukup (hasilnya dapat diandalkan). Sedangkan untuk kondisi beban yang tidak
terduga, dimana perilaku inelastis (daktail) struktur terjadi maka diperlukan cara LRFD (AISC 2010).
Cara ASD (AISC 1989) adalah versi code terakhir tentang perencanaan cara elastis yang diterbitkan.
Meskipun demikian saat ini, cara elastis seperti ini masih banyak dipakai pada perencanaan struktur di
perusahaan oil & gas. (Catatan : tetapi peraturan perencanaan baja di off-shore (steel code design off-
shore) di Swedia sejak 2001 telah memakai LRFD).
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Banyak yang memakai cara ASD karena relatif lebih sederhana dibanding cara LRFD. Alasan lain,
biaya pekerjaan konstruksi bangunan oil & gas relatif kecil dibanding harga produk minyak yang
dihasilkan. Jika terjadi kerusakan konstruksi tentu menimbulkan kerugian besar, sehingga tidak salah
jika dipilih faktor keamanan konstruksi yang tinggi. Untuk memastikan bahwa struktur pasti aman,
maka untuk setiap kombinasi beban diharapkan selalu dalam kondisi elastis (di bawah tegangan ijin).
Untuk mengurangi risiko perlu ditetapkan berbagai kombinasi beban yang lebih (sangat) detail
terhadap berbagai kondisi yang mungkin terjadi, dibandingkan kombinasi beban yang biasa untuk
bangunan umum (ASCE 7-10). Adapun keandalan dari kombinasi beban yang digunakan pada cara
ASD, ditentukan oleh pengalaman sukses sebelumnya. Karena alasan itu pula, jika dipaksakan dengan
cara LRFD tentunya memerlukan pembelajaran bagi engineer yang terlibat. Karena LRFD lebih rumit
dari ASD, tentu akan berisiko jika prosesnya tidak berjalan dengan mulus. Itulah maka dipilih ASD.
Strategi yang dipilih pada konstruksi oil & gas tentu tidak bisa dipakai untuk bangunan gedung pada
umumnya. Maklum nilai konstruksinya relatif cukup besar terhadap fungsi, selain itu risiko terkena
risiko gempa atau beban yang tidak terduga relatif besar. Jika itu diatasi dengan meningkatkan faktor
keamanannya maka tentu konstruksinya akan menjadi mahal. Itulah mengapa kemudian diatasi dengan
meningkatkan daktilitas, sehingga ketika terjadi gempa besar maka konstruksinya masih dapat
diandalkan. Dengan konsep seperti itulah maka cara ASD tidak cocok, dan harus memakai cara LRFD
yang mampu memperhitungkan kondisi inelastis elemen struktur.
Cara LRFD dapat diandalkan mengatasi kondisi beban tidak terduga, karena dapat ditentukan peri-
laku daktilitasnya. Meskipun demikian kemudahan cara ASD (AISC 1989) selalu dijadikan alasan
bagi orang untuk menolak berpindah. Oleh sebab itu, pada AISC (2005) diperkenalkan cara LRFD
yang dikemas seperti ASD, bahkan namanyapun dibuat mirip, yaitu Allowable Strength Design atau
ASD. Sejak itu ada dua istilah yang sama dalam perencanaan struktur baja, yaitu ASD (AISC 1989)
dan ASD (AISC 2005). Namanya sama, tetapi sebenarnya isinya berbeda. Jadi jangan terkecoh,
meskipun yang tengah adalah sama-sama huruf “s”, tetapi artinya lain yaitu “stress” versus “strength”.
Code baja Amerika terbaru saat ini adalah AISC (2010) dan code itulah yang diadopsi lengkap
menjadi SNI baja kita yang terbaru, yaitu SNI 1729:2015. Karena adopsi yang dimaksud adalah
menerjemahkan secara lengkap, dan hanya sekedar menerjemahkan istilah ke dalam bahasa Indonesia
yang sesuai kesepakatan dari Komite Teknis, maka isinya keduanya pada dasarnya adalah identik.
Oleh sebab itu pula, baru pada sekarang ini diberikan dua opsi untuk perencanaan baja, yaitu cara
ASD (Allowable Strength Design) dan LRFD (Load Resistant Factor Design). Dalam penggunaannya
cukup dipilih satu cara dan harus dipakai secara konsisten dari awal sampai akhir perencanaan.
Dalam memulai penggunaan code yang baru, maka yang pertama-tama diharapkan adalah kalangan
perguruan tinggi. Jangan harap jika hal tersebut akan dimulai para fabrikator. Maklum pemicunya
bukan dari segi ekonomi, lebih irit atau yang semacamnya. Jika itu penyebabnya (faktor ekonomi)
maka tentu tanpa banyak bicara, pastilah para fabrikator akan menjadi pionernya.
Oleh sebab itulah maka ketika SNI Baja yang baru selesai dipublikasikan maka menjadi tugas para
akademisi untuk mengadopsinya dalam perkuliahan agar dapat dipelajari oleh para calon insinyur,
sehingga ketika nantinya mereka lulus maka dapat mengaplikasikan code baru tersebut dengan baik.
6. Perbedaan : ASD(1989) vs ASD(2005) dan LRFD(2005)
Meskipun yang dibahas ini adalah code baja di Amerika, tetapi relevan juga untuk kondisi Indonesia.
Maklum sejak diterbitkannya SNI 03 - 1729 – 2002, ternyata isi materinya mirip dengan cara LRFD
(AISC). Bahkan code terbaru yaitu SNI 1729:2015 adalah jelas-jelas mengadopsi penuh AISC (2010).
Adapun code lama, PPBBI (1983) dapat disamakan dengan ASD (AISC 1989), yaitu perencanaan
struktur baja berdasarkan beban kerja (elastis), dimana dalam hal itu penampang dibuat sedemikian
rupa sehingga untuk berbagai kondisi pembebanan maka tegangan penampang tersebut diusahakan di
bawah tegangan ijin yang ditetapkan.
Cara ASD memang tidak diragukan (sudah terbukti sukses sejak 1927), khususnya untuk perencanaan
bangunan dengan kondisi beban yang terprediksi dengan baik. Tetapi untuk bangunan dengan beban
tidak terduga, misal gempa besar, maka perilaku keruntuhan struktur menentukan faktor keselamatan
yang ada. Perilaku yang dimaksud, tidak bisa dianalisis dengan cara elastis-linier.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
ASD terakhir adalah AISC (1989), tetapi anehnya pada AISC (2005) diperkenalkan lagi istilah ASD,
bahkan jadi alternatif pengganti LRFD. Padahal sebelumnya sudah dikatakan untuk perencanaan
modern, perlu keandalan tinggi terhadap beban terduga. Ini tentu menimbulkan kebingungan. Untuk
itu perlu dibahas, apa perbedaan dan kesamaan antara kedua cara tersebut, yaitu :
Allowable Stress Design (AISC 1989) vs Allowable Strength Design (AISC 2005)
Kesamaan dari keduanya adalah sama-sama memakai kondisi beban kerja (tanpa faktor beban) dan
faktor aman pada strukturnya. Perbedaannya, ASD lama (AISC 1989) faktor aman diberikan pada
tegangan. Jadi pada cara ini, perlu dipastikan bahwa pada setiap kondisi beban maka tegangan yang
terjadi di elemen adalah di bawah tegangan ijin. Sedangkan ASD baru (AISC 2005), faktor aman dibe-
rikan pada kekuatan elemen struktur, yang besarnya akan berbeda dari pola keruntuhan yang terjadi.
Untuk detailnya dapat dilihat pada Tabel 3 sebagai berikut.
Tabel 3. Perbedaan antara ASD(1989) terhadap ASD(2010)
Item ASD (AISC 1989) ASD (AISC 2010)
Load
Combination
D
D + L
D + (Lr or S or R)
D + 0.75L + 0.75(Lr or S or R)
D + (0.6W or 0.7E)
D + 0.75L + 0.75(0.6W) + 0.75(Lr or S or R)
D + 0.75L + 0.75(0.7E) + 0.75S
0.6D + 0.6W
0.6D + 0.7E
Axial Tensile Force
yielding
ft = Pa/Ag < Ft dimana Ft = 0.66 Fy
fracture
ft = Pa/Ae < Ft dimana Ft = 0.5 Fu
Pa Pn/t
Req'd Pn = Pa t Pn
Pa /(Pn / t) 1.00
t = 1.67 (yielding) & t = 2.0 (rupture)
c = 1.67
Flexural members
compact sections
fb = Ma/Sx < Fb dan Lb < Lc
Fb = 0.66 Fy
Ma Mn/ b
Req'd Mn = Ma b Mn , dimana Mn=Mp
Ma /(Mn/ b) 1.00
b
= 1.67
Flexural members
non-compact
sections
fb = Ma/Sx < Fb dan Lb < Lc
Fb = 0.6 Fy
Ma Mn/ b
Req'd Mn = Ma b Mn , dimana Mn< My
Ma /(Mn/ b) 1.00
b
= 1.67
Jadi meskipun istilahnya bisa sama, yaitu ASD, tetapi detail didalamnya berbeda. Itu pula sebabnya
pada ASD baru (AISC 2015), semua detail hitungan kekuatan elemen mempunyai rumus sama seperti
LRFD, sehingga dalam satu dokumen sama (AISC 2010) dapat dimuat dua cara (LRFD & ASD).
Tabel 4. Perbedaan antara LRFD dan ASD berdasarkan AISC (2010) – baja hot-rolled
Item LRFD (AISC 2010) ASD (AISC 2010)
Load
Combination
1.4D
1.2D + 1.6L + 0.5(Lr or S or R)
1.2D + 1.6(Lr or S or R) + (L or 0.5W)
1.2D + 1.0W + L + 0.5(Lr or S or R)
1.2D + 1.0E + L + 0.2S
0.9D + 1.0W
0.9D + 1.0E
D
D + L
D + (Lr or S or R)
D + 0.75L + 0.75(Lr or S or R)
D + (0.6W or 0.7E)
D + 0.75L + 0.75(0.6W) + 0.75(Lr or S or R)
D + 0.75L + 0.75(0.7E) + 0.75S
0.6D + 0.6W
0.6D + 0.7E
Jadi dapat disimpulkan bahwa cara ASD baru (AISC 2005 atau setelahnya) adalah tidak sama dengan
ASD lama (AISC 1989 dan sebelumnya). Pada dasarnya cara baru tersebut adalah cara LRFD juga. Itu
tentunya juga sejalan dengan kronologi terbitnya code-code perencanaan struktur dunia dimana semua
akan mengarah pada cara LRFD, baik untuk perencanaan gedung, jembatan atau struktur offshore.
Alasan itu pula yang menyebabkan, meskipun pada code baru ada 2 cara alternatif perencanaan, tetapi
yang diuraikan buku Struktur Baja – Perilaku, Analisis & Desain – AISC 2010 (Dewobroto 2015)
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
hanyalah cara LRFD saja. Itu dipilih karena code Indonesia sebelumnya (SNI 03 - 1729 – 2002) sudah
memakai cara LRFD, yang berarti sudah 12 tahun lamanya sejak sekarang. Itupun masih banyak yang
bingung dan ragu serta selalu dibandingkan dengan cara ASD lama. Apalagi tahun 2005 dikenalkan
lagi istilah ASD, yang mirip. Kalau keduanya diulas lagi tentu akan membuat bingung.
Tabel 5. Perbedaan antara LRFD dan ASD berdasarkan AISC (2010) – baja hot-rolled (lanjutan)
Item LRFD (AISC 2010) ASD (AISC 2010)
Axial Tensile Force
Pu ϕt Pn
Req'd Pn = Pu / ϕt Pn
Pu /( ϕt Pn) 1.00
ϕt= 0.9 (yielding) dan ϕt= 0.75 (rupture)
Pa Pn/t
Req'd Pn = Pa t Pn
Pa /(Pn / t) 1.00
t = 1.67 (yielding), t = 2.0 (rupture)
Bending
Moment
Mu ϕb Mn
Req'd Mn = Mu / ϕb Mn
Mu / (ϕb Mn) 1.00
ϕ
b
= 0.9
Ma Mn/ b
Req'd Mn = Ma b Mn
Ma /(Mn/ b) 1.00
b
= 1.67
Shear Force
Vu ϕv Vn
Req'd Vn = Vu / ϕv Vn
Vu / (ϕv Vn) 1.00
ϕv= 0.9
Va Vn/
Req'd Vn = Va Vn
Va/( Vn/ v) 1.00
v = 1.67
Reaction/
Resistance
Ru ϕ Rn
Req'd Rn = Ru / ϕ Rn
Ru / (ϕ Rn) 1.00
ϕ= 0.75
Ra Rn/
Req'd Rn = Ra Rn
Ra /Rn 1.00
= 2.0
Jadi dengan membahas satu cara saja, yaitu LRFD, tetapi bila dapat fokus dan menguasai secara benar,
maka tentunya sudah sangat mencukupi. Maklum, tidak ada keuntungan yang diperoleh dengan dapat
menguasai kedua-duanya. Bahkan jika dipilih ASD bisa-bisa nanti akan terkecoh dengan cara lama,
karena meskipun istilahnya sama, yaitu ASD tetapi materinya sebenarnya sudah out-of-date.
Catatan : code di Jepang masih pakai cara ASD, meskipun daerahnya berisiko tinggi gempa.
7. Struktur Baja Tahan Gempa dan Peraturannya
Secara tradisionil dipahami bahwa baja selain berkekuatan tinggi, maka perilaku keruntuhannya
adalah bersifat daktail. Kelihatannya tidak ada material konstruksi lain yang dapat menyamai. Oleh
sebab itu, material baja diperlukan untuk setiap pekerjaan konstruksi. Karena sifat daktail itu pula,
maka selama ini diyakini bahwa konstruksi baja akan secara alami mempunyai sifat tahan gempa,
bahkan tanpa perlu diberikan perlakuan khusus sekalipun. Hal ini tentu berbeda dibanding konstruksi
beton bertulang yang memerlukan detail penulangan yang khusus.
Kecuali hal di atas, material baja adalah buatan pabrik, yang mutunya dapat dijamin secara konsisten.
Tetapi untuk itu ukuran yang dihasilkan terbatas, biasanya dibuat dalam bentuk elemen-elemen yang
relatif kecil dan terpisah. Oleh sebab itu diperlukan proses perangkaian dengan sistem sambungan
untuk menjadi konstruksi bangunan yang direncanakan.
Sistem sambungan yang dikenal handal saat ini adalah baut mutu tinggi dan las. Bahkan sistem yang
terakhir itu, yaitu las, dianggap sebagai sistem sambungan yang paling baik karena dapat menyatukan
material baja secara sempurna dan sekaligus relatif ekonomis. Oleh sebab itu untuk konstruksi baja
ada petunjuk praktis bahwa jika tidak ada masalah transportasi dan erection, maka semua sambungan
yang digunakan adalah sistem las dan itu dilakukan di bengkel fabrikasi. Adapun sistem baut mutu
tinggi hanya digunakan untuk pemasangan (erection) di lapangan. Itulah yang terjadi pada konstruksi
baja modern saat ini.
Kesimpulan di atas ternyata tidak bisa lagi dipercaya. Laporan FEMA-350 (2000) menunjukkan
bahwa dampak gempa bumi Northridge (USA), tanggal 17 Januari 1994, mengubah semua keyakinan
tadi. Setelah gempa itu terjadi, dijumpai banyak bangunan struktur baja yang dulunya dianggap tahan
gempa ternyata mengalami kerusakan getas pada sambungan balok-kolom. Bangunan yang rusak
mencakup, satu lantai sampai banyak tingkat, dari usia bangunan 30 tahun sampai konstruksi yang
baru selesai dibangun sesaat sebelum gempa terjadi. Bangunan yang rusak juga tersebar pada suatu
daerah geografi yang cukup luas, bahkan pada daerah yang dianggap hanya menerima gempa sedang.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Meskipun relatif sedikit jumlah bangunan yang terdapat pada daerah dengan gempa yang tinggi, tetapi
kerusakan yang dialami cukup intensif. Penemuan terhadap kerusakan getas rangka bangunan yang
tidak terantisipasi tersebut juga terjadi pada bangunan yang terlihat kerusakan arsitekturnya relatif
kecil. Itu tentu menjadi kekuatiran semua pihak, khususnya insinyur dan para kontraktor bangunan,
jangan-jangan bangunan lain yang terlihat tidak rusak pada kenyataan yang sebenarnya adalah telah
rusak. Penyelidikan selanjutnya membuktikan bahwa beberapa bangunan yang pernah mengalami
gempa Landers (1992), Big Bear (1992) dan Loma Prieta (1989), mengalami kerusakan serupa.
Padahal jika dikaji secara umum, bangunan struktur baja yang mengalami kerusakan akibat gempa
Northridge tersebut telah memenuhi kriteria dasar code tahan gempa yang ada. Hanya saja, kerusakan
yang dimaksud belum menyebabkan bangunannya runtuh. Meskipun demikian, struktur bangunan
tidak berperilaku sebagaimana yang diharapkan dan kerugian ekonomi terjadi akibat kerusakan
sambungan, bahkan pada beberapa kasus terjadi akibat gempa yang relatif kecil dari gempa rencana.
Kerugian termasuk juga biaya langsung akibat proses investigasi dan perbaikan sambungan, sekaligus
biaya tidak langsung karena proses perbaikan yang diperlukan, juga kerugian jangka panjang akibat
perubahan fungsi ruang pada daerah yang rusak.
Adapun bentuk kerusakan yang banyak dijumpai pada bangunan baja akibat gempa Northridge yang
dilaporkan oleh FEMA 350 (2000) adalah sebagaimana terlihat pada Gambar 3 berikut.
Gambar 3. Sambungan tipikal bangunan baja dan kerusakan akibat gempa Northridge (FEMA 2000)
Pada beberapa kasus, kerusakan fraktur juga berkembang menjadi retak pada sayap kolom di daerah
belakang bagian yang dilas. Pada kasus tersebut, bagian sayap kolom terlihat masih menyatu dengan
sayap balok, tetapi tertarik lepas dari bagian kolom utamanya. Pola retak ini dikenal sebagai kerusakan
“divot” atau “nugget” (FEMA 2000).
(a). Kerusakan pada transisi pengelasan
(b). Kerusakan "divot" pada sayap kolom
Gambar 4. Kerusakan fraktur sambungan balok-kolom akibat gempa Northridge (FEMA 2000)
Bahkan dijumpai juga bahwa fraktur yang terjadi sepenuhnya mencakup pelat sayap kolom, sepanjang
bidang horizontal dari sayap balok bagian bawah. Pada beberapa kasus kerusakan ternyata dapat
merambat terus ke pelat badan kolom dan menyilang di zona panel. Juga dijumpai kolom mengalami
kerusakan fraktur disepanjang penampang sayapnya.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
(a). Fraktur yang merambat sampai pelat di zona panel
(b). Fraktur pada pelat sayap kolom
Gambar 5. Kerusakan kolom akibat gempa Northridge (FEMA 2000)
Tidak itu saja, dijumpai juga kerusakan yang bersifat getas pada sambungan balok-kolom yang dilas di
tempat. Kerusakannya bahkan terjadi pada bagian geser yang dianggap tidak menentukan sebelumnya,
lihat Gambar 6. Jadi keruntuhan yang terjadi adalah di luar prediksi yang ada.
Gambar 6. Kerusakan fraktur vertikal pada sambungan balok akibat gempa Northridge (FEMA 2000)
Terlepas dari terjadinya penurunan kekuatan secara lokal pada bagian yang mengalami kerusakan,
banyak bangunan yang rusak ternyata tidak menampilkan tanda-tanda jelas dari kerusakan struktur,
misalnya tidak ada drift permanen atau kerusakan elemen arsitektur. Itu membuat evaluasi pasca
gempa terhadap kerusakan bangunan, yang dapat dipertanggung-jawabkan, menjadi sulit dilakukan.
Untuk menentukan apakah sambungan struktur rusak atau tidak, maka diperlukan “pembobokan”
terlebih dahulu finishing arsitektur, juga bila ada fireproofing yang dipasang. Selanjutnya dilakukan
inspeksi yang detail dari sistem sambungannya. Evaluasinya mahal, bahkan ketika yang rusak tidak
ditemukan. Kalaupun ketemu maka untuk perbaikan sambungannya juga mahal. Bisa saja ketika dite-
mukan satu bagian portal bangunan yang rusak, maka akan lebih murah merobohkannya secara
menyeluruh dan membangun baru, daripada mengevaluasi dan memperbaikinya (FEMA 2000).
Itu memicu AISC (American Institute of Steel Construction) membentuk satuan gugus tugas mendata
masalah (AISC 1994a), dan melakukan penelitian di Universitas Texas di Austin (AISC 1994b). AWS
(American Welding Society) juga membuat penelitian mengevaluasi pengaruhnya terhadap code las.
September 1994 dibentuk SAC Joint Venture, kerja sama antara beberapa asosiasi profesi AISC, AISI
(American Iron and Steel Institute) dan NIST (National Institute of Standards and Technology)
menyelenggarakan workshop internasional (SAC 1994) di Los Angeles. Tujuannya mengkoordinasi-
kan usaha-usaha sistematik untuk penyelidikan dan penyelesaian masalah akibat kerusakan struktur
baja. Akibatnya FEMA (Federal Emergency Management Agency) tertarik bergabung. Hal-hal seperti
inilah yang menjadi cikal bakal terbentuknya code. Inisiatifnya dari asosiasi profesi (AISC, AISI,
NIST dan AWS), selanjutnya pemerintah (FEMA) bergabung. Pertengahan tahun 1995 dikeluarkan
FEMA-267, pedoman sementara untuk evaluasi, perbaikan, perubahan dan perencanaan struktur
rangka momen dengan las untuk mengantisipasi kerusakan seperti yang terjadi pada gempa Northridge
1994. Sejak itu bertubi-tubi penelitian terkait struktur baja terhadap gempa diterbitkan, sampai
puncaknya keluarlah peraturan gempa khusus struktur baja (AISC 1997).
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Satu hal penting dari dampak gempa Northridge (1994), adalah bahwa untuk menghasilkan bangunan
rangka momen baja yang daktail dan handal, maka diperlukan sejumlah perubahan terhadap
kebiasaan praktis yang ada, mulai dari tahap desain, pemilihan bahan material, fabrikasi, erection
dan proses pengawasan mutu yang dilakukan. Salah satu akibatnya untuk perencanaan struktur baja
tahan gempa perlu perhatian khusus, bahkan perlu dokumen tersendiri. Itulah mengapa, sejak saat itu
untuk perencanaan struktur baja tahan gempa perlu dibaca beberapa dokumen code sekaligus, yaitu :
1. ANSI/AISC 360-10 : Specification for Structural Steel Buildings (612 halaman),
diterjemahkan jadi SNI 1729:2015 - Spesifikasi untuk bangunan gedung baja struktural (289
halaman). Ini adalah code dasar perencanaan, lebih menekankan perencanaan terhadap beban
tetap (gravi-tasi), belum ada ketentuan khusus struktur baja tahan gempa. Buku penulis
(Dewobroto 2015) didasarkan pada code ini, belum membahas secara detail tentang struktur
baja tahan gempa. Lebih fokus pada perilaku tegangan dan pengaruh stabilitas struktur saat
pembebanan.
2. ANSI/AISC 341-10 : Seismic Provisions for Structural Steel Buildings (402 halaman). Ini
isinya standar atau konsensus terpisah untuk topik khusus, perencanaan dan pelaksanaan
struktur baja dan komposit (baja & beton) sistem bangunan tahan gempa. Ini harus dipakai
bersama dengan ANSI/AISC 360-10 & ASCE/SEI 7-10. Code disusun bersama dengan BSSC
(Building Sismic Safety Council); FEMA (Federal Emergecy Management Agency), NSF
(National Science Foundation), dan SEAOC (Structural Engineers Association of California).
Ini diterjemahkan jadi SNI 1729.2 –“Ketentuan Desain Tahan Gempa Untuk Struktur Gedung
Baja” (161 halaman). Catatan : penulis baru menjumpai draft tertulisnya.
3. ANSI/AISC 358-10 & ANSI/AISC 358s1-11 : Prequalified Connections for Special and
Inter-mediate Steel Moment Frames for Seismic Applications (178 halaman). Standar perenca-
naan dan pembuatan sistem sambungan khusus sesuai ANSI/AISI 341-10 untuk diaplikasikan
pada Rangka baja Pemikul Momen Khusus (RPMK) atau special moment frame (SMF), juga
Rangka baja Pemikul Momen Menengah (RPMM) atau intermediate moment frames (IMF).
Ini perlu karena keruntuhan fraktur dipengaruhi oleh bentuk detail dan cara pembuatannya.
Persyaratan itu tentu saja cukup kompleks dalam analisis numeriknya, oleh sebab itu setiap
detail sambungan yang diusulkan oleh standar perlu dibuktikan terlebih dahulu kinerjanya
melalui uji empiris di laboratorium, bukan sekedar dari hasil analitis teoritis saja.
4. ASCE/SEI 7-10 : Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (291 halaman).
Sebagian standar ini diterjemahkan jadi SNI 1727:2013 - Beban minimum untuk perancangan
bangunan gedung dan struktur lain. Sedangkan bagian terkait dengan bangunan tahan gempa
digunakan untuk menyusun SNI 1726:2012 - Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk
struktur bangunan gedung dan non gedung.
Keberadaan tiga dokumen utama (ANSI/AISC 340, 341 & 358) untuk perencanaan struktur baja tahan
gempa adalah menarik. Bandingkan dengan code struktur beton yang semuanya cukup mengacu pada
code tunggal, yaitu ACI 318 (2011), yaitu Chapter 21 – Earthquake Resistant Structures (± 50 hal.).
Bandingkan juga dengan isi ketentuan struktur baja tahan gempa (ANSI/AISC 341) yang sekitar 402
halaman. Sampai disini dapat dipahami mengapa ketentuan yang untuk struktur baja jauh lebih
“berat”dari struktur beton. Hanya kebetulan saja, di Indonesia untuk bangunan publiknya maka
struktur beton lebih dominan, dan itu yang menjadi fokus para insinyur kita. Untuk kedepan, maka
penguasaan akan kompetensi perencanaan struktur baja tahan gempa diperlukan. Kurikulum di
perguruan tinggi dalam hal ini tentu perlu mengantisipasinya.
Sistem struktur beton tahan gempa, umumnya hanya terdiri dari portal dan shear wall atau kombinasi
keduanya. Untuk sistem struktur baja tahan gempa, selain sistem portal, ada juga bracing, eksentrik
bracing, plate shear wall dan ada beberapa yang lain. Itu berarti untuk baja lebih banyak bentuk
variasinya dibanding beton. Itulah mengapa code-nya untuk baja lebih tebal .
8. Sni Baja Terbaru (SNI 1729:2015) dan AISC 2010
Syukurlah tahun ini (2015) code struktur baja baru telah formal dipublikasikan, yaitu SNI 1729:2015.
Itu berarti memerlukan waktu 13 tahun sejak code sebelumnya, SNI 03-1729–2002, digunakan. Hal
penting lagi adalah bahwa code SNI baja terbaru ini pada dasarnya adalah adopsi penuh dengan cara
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
menerjemahkan dengan code Amerika terkini, yaitu AISC (2010). Itu juga berarti buku penulis terbaru
yang diterbitkan (Dewobroto 2013) dapat digunakan karena code yang diadopsi sama seperti SNI baja
yang terbaru. Perbedaan hanya pada istilah. Maklum, pada saat ditulis maka SNI 1729:2015 belum
resmi dipakai, sehingga untuk menghindari terjadinya salah paham, maka beberapa nama atau istilah
asing masih mengacu pada code aslinya. Adanya textbook yang selaras dengan code yang diterbitkan,
maka diharapkan masyarakat akan terbantu untuk mempelajari code tersebut secara mandiri.
Materi AISC (2010) jika dipelajari ternyata berubah mendasar. Jika sebelumnya (AISC 2005 dan code
sebelumnya), strategi perencanaan dapat didasarkan pada analisis struktur yang dapat diselesaikan
secara manual (kalkulator). Kalaupun memakai komputer hanya untuk otomatisasi atau kecepatan
hitungan. Adapun cara baru, DAM (AISC 2010) harus tergantung ketersediaan komputer. Oleh sebab
itu cara lama tetap diakui dan dimuat di Appendix 7 (AISC 2010) sebagai cara alternatif. Karena
masih mungkin dipakai, maka dibedakan dengan memberi nama Effective Length Method (ELM).
Jadi ELM merujuk pada cara perencanaan struktur baja yang dimuat pada AISC (2005) dan versi-versi
sebelumnya. Jadi metode utama yang diunggulkan saat ini adalah Direct Analysis Method (DAM).
Suatu cara perencanaan baru, yang analisis stabilitasnya perlu analisis struktur berbasis komputer.
Jadi kalau tidak ada komputer, maka cara baru tersebut akan tidak praktis, bahkan bisa dikatakan sulit
digunakan. Tentang cara DAM sebenarnya sudah lama ada, yaitu di Appendix 7 code AISC (2005).
Dalam kenyataannya, untuk kasus-kasus umum, ke dua cara : DAM atau ELM memberikan hasil yang
tidak berbeda satu dengan lainnya. Hanya pada kasus khusus, yaitu yang stabilitasnya menentukan,
maka keunggulan cara DAM yang baru, akan terlihat signifikan dibanding cara ELM (yang lama).
9. Analisis Respon Struktur
9.1 Umum
Istilah Direct Analysis Method (DAM) mulai muncul di Chapter C – Design for Stability (AISC 2010),
yang mensyaratkan bahwa stabilitas adalah hal penting pada perencanaan struktur baja, dan harus
ditinjau secara keseluruhan, baik sebagai struktur (global), atau sebagai elemen-elemen penyusunnya
(lokal). Dalam memperhitungkan stabilitas, perlu dimasukkan juga faktor-faktor yang mempengaruhi,
yaitu: [1] Deformasi elemen akibat momen lentur, gaya aksial atau gaya geser, juga bentuk deformasi
lain yang dapat mempengaruhi perilaku struktur; [2] Pengaruh orde-2, baik P- (global - struktur) atau
P-δ (lokal – elemen); [3] Ketidak-sempurnaan geometri (geometry imperfection); [4] Reduksi
penampang akibat kondisi inelastis; dan [5] Ketidak-pastian kekuatan dan kekakuan perencanaan. Jika
diperhatikan, faktor-faktor tersebut terkait dengan gaya-gaya internal batang dan deformasi struktur,
yang untuk memprediksinya diperlukan analisis struktur yang khusus.
Istilah memprediksi gaya-gaya internal dan deformasi struktur perlu ditekankan, karena memang yang
dapat diproses dengan analisis struktur adalah model dan bukan struktur yang sebenarnya. Ketepatan
prediksi, persyaratan dan konfigurasi model yang perlu dibuat, tergantung dari jenis analisis struktur
yang dipilih. Oleh sebab itu membahas analisis-analisis struktur apa saja yang secara rasional dapat
diterima adalah sangat penting dan akan mempengaruhi tinjauan terhadap stabilitas struktur.
Untuk itu, akan ditinjau berbagai jenis analisis struktur yang umum digunakan pada perencanaan
struktur baja. Analisis struktur lebih difokuskan pada perilaku struktur secara keseluruhan (makro),
dimana dianggap bahwa detail penampang dan sistem sambungannya (mikro) telah memenuhi
persyaratan sehingga tidak mempengaruhi hasil analisis struktur tersebut secara keseluruhan.
9.2 Analisis Elastik-Linier (First Order Elastic Analysis)
Sebagian besar tujuan dari perencanaan struktur adalah dapat memproporsikan elemen-elemen dan
sistem sambungan sedemikian rupa sehingga strukturnya tetap dalam kondisi aman dan berfungsi
terhadap suatu kondisi pembebanan yang tertentu, baik untuk kondisi sehari-hari (beban tetap) atau
kondisi tidak terduga (beban sementara). Jika kondisi pembebanannya adalah pasti dan tertentu maka
tentunya tidak diperlukan analisis perilaku struktur dalam kondisi ultimate atau keruntuhannya.
Maklum pada kondisi kerja, agar aman dan berfungsi dengan baik, maka tegangan penampang dan
deformasinya harus diusahakan relatif kecil, dan umumnya masih dalam kondisi elastik-linier.
Jika perilaku struktur dapat diprediksi berdasarkan kondisi elastik-liniernya, maka detail analisisnya
dapat dibuat sederhana secara signifikan. Kondisi elastik linier itu sendiri sebenarnya hanya bagian
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
kecil dari perilaku struktur yang dibebani. Kondisi elastis adalah jika pembebanan dihilangkan maka
deformasinya juga hilang, kembali pada posisi semula sebelum dibebani. Adapun linier adalah bentuk
hubungan antara beban dan deformasi yang terjadi selama pembebanan yang berupa garis lurus.
Perilaku elastik-linier umumnya terjadi pada kondisi deformasi yang relatif kecil, sehingga dianggap
dapat dianalisis berdasarkan konfigurasi struktur awal, sebelum dibebani. Sehingga untuk analisisnya,
kondisi geometri dianggap tidak mengalami perubahan. Itulah mengapa prinsip superposisi dapat
diterapkan, sehingga deformasi setiap titik akibat beberapa beban, adalah sama dengan jumlah aljabar
deformasi dari tiap-tiap beban secara individu, tanpa dipengaruhi urutan pembebanan. Itulah
mengapa suatu kasus beban jika dianalisis elastik-linier dapat ditinjau secara sendiri-sendiri.
Untuk mendapatkan efek ekstrim dari pembebanan, yaitu memastikan bahwa struktur aman dari setiap
kondisi beban rencananya, maka dilakukan kombinasi dari masing-masing kasus beban tersebut untuk
mendapatkan kondisi maksimum dan minimum. Dalam tahap ini, dapat dimasukan faktor beban untuk
mensimulasi kondisi batas (ultimate ) berdasarkan prinsip probabilitas. Ketepatan dan kebenaran
strategi ini tentu hanya bisa dilihat dari kaca mata ilmu statistik yang umumnya dapat dikaitkan
dengan data-data empiris yang ada.
Analisa struktur elastis-linier relatif sederhana dan mencukupi untuk perancangan struktur dengan
pembebanan pasti atau tertentu. Oleh karena cukup sederhana, maka banyak dijadikan topik utama
materi perkuliahan analisa struktur di tingkat perguruan tinggi atau yang sejenis.
Dasar teori penyelesaian statik program rekayasa struktur, pada prinsipnya adalah matrik kekakuan
elastis-linier, dimana persamaan keseimbangan struktur dapat dituliskan sebagai berikut.



δ
K
............................................................................................................................... (1)
dimana:
[K] adalah matrik kekakuan, atau representasi matematik dari perilaku struktur.
{δ} adalah vektor perpindahan (translasi atau rotasi).
{F} adalah vektor gaya luar, dapat berbentuk beban titik nodal bebas atau reaksi tumpuan.
Persamaan (1) menunjukkan bahwa deformasi (δ), berbanding lurus dengan gaya (F), adapun matrik
[K] adalah penghubung dari F-δ tersebut. Definisi lain matrik [K] adalah besarnya gaya untuk satu
unit deformasi. Jika matrik [K] konstan untuk keseluruhan analisis, itu menunjukkan bahwa jenis
analisa struktur yang digunakan adalah elastik linier.
9.3 Analisis Tekuk Elastik (Elastic Buckling Analysis)
Analisis tekuk elastik pada dasarnya adalah hasil pengembangan dari analisa elastik-linier. Hanya saja
dalam analisis tekuk, pengaruh gaya aksial terhadap kekakuan lentur elemen diperhitungkan. Untuk
memahami apa yang dimaksud, ada baiknya dibayangkan instrumen gitar. Tali senar dianalogikan
sebagai elemen struktur yang ditinjau. Jika kondisi tali senar yang tidak dikencangkan (tidak ada gaya
tarik) maka tali secara fisik terlihat kendor (tidak kaku) bahkan ketika dipetik, tidak ada perlawanan
(senar mengikuti arah petikan). Tetapi jika sebaliknya, ketika tali senar telah dikencangkan, maka
secara fisikpun kondisinya berbeda. Tali senar akan terlihat sangat kaku, dapat dipetik dan menimbul-
kan dentingan nada. Besarnya pengencangan (gaya tarik) mempengaruhi frekuensi nada (kekakuan).
Semakin kaku maka frekuensi nadanya semakin tinggi, dan sebaliknya. Perilaku elemen struktur, yang
seperti tali senar (langsing), tidak dapat ditangkap dengan analisis struktur elastis-linier yang biasa.
Analogi tali senar menunjukkan bahwa gaya aksial tarik (positip) akan meningkatkan kekakuan lentur
elemen struktur. Demikian juga sebaliknya, gaya aksial tekan (negatif) dapat mengurangi kekakuan.
Bahkan untuk elemen dengan kategori langsing, gaya aksial tekan yang besar dapat menghilangkan
kekakuan struktur secara keseluruhan, kondisi ini disebut tekuk (buckling).
Kondisi kekakuan elemen struktur yang dipengaruhi gaya aksial dapat dituliskan dalam persamaan
matrik sebagai berikut :
  


10 KPKQ ................................................................................................................. (2)
Dimana [Q] berisi gaya transversal penyebab lentur, [Δ] berisi deformasi lentur yang berkesesuaian
dan P adalah gaya aksial (tarik = positip). Matrik kekakuan elemen batang terdiri dari dua bagian, [K0]
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
matrik kekakuan standar terhadap lentur atau matrik [K] pada persamaan (1), dan [K1] adalah matrik
kekakuan geometri yang memasukkan pengaruh gaya aksial P terhadap kekakuan lentur elemennya.
Dari formulasi tersebut akhirnya dapat diketahui bahwa kondisi tekuk terjadi bila gaya aksial yang
diberikan dapat mengurangi kekakuan lenturnya sampai bernilai nol (kehilangan kekakuan).
Dengan menulis ulang persamaan (2) di atas menjadi format berikut
    


QKPK 1
10
............................................................................................................. (3)
Jika P adalah gaya tekan (negatif) kekakuan bisa hilang, yaitu jika deformasi [Δ] bertambah tanpa ada
penambahan gaya transversal [Q]. Ini terjadi jika invers matrik menjadi tidak terhingga. Invers matrik
diperoleh dari membagi matrik dengan nilai determinan-nya. Jadi invers matrik menjadi tak terhingga
hanya jika determinan-nya bernilai nol (zero). Itu berarti beban kritis dapat diperoleh dengan mencari
determinan matrik yang bernilai nol. Itulah esensi dari analisis tekuk elastis, yaitu mencari beban kritis
pada sistem struktur yang menimbulkan gaya aksial tekan yang menyebabkan tekuk (buckling) pada
salah satu atau bahkan keseluruhan elemen. Karena konfigurasi bebannya bisa berbeda-beda, maka
umumnya yang dapat dicari dari analisis tekuk elastis adalah faktor pengali dari beban tersebut.
Pada analisis tekuk elastis, besarnya deformasi pada struktur sebelum tekuk tidak berpengaruh, atau
tidak diperhitungkan. Dalam hal ini, kondisi geometri struktur dianggap sama seperti pada kondisi
elastis linier, dimana deformasi yang terjadi dianggap relatif kecil, sehingga dapat diabaikan. Padahal
tekuk adalah permasalahan stabilitas, yang sangat dipengaruhi oleh deformasi. Oleh karena itu analisis
tekuk elastis hanya cocok untuk digunakan pada struktur yang langsing dan tidak bergoyang, dimana
keruntuhan tekuk yang terjadi sifatnya tiba-tiba dan tidak didahului oleh terjadinya deformasi yang
besar. Kondisi ini tentu saja tidak terjadi pada setiap jenis struktur, nilai yang dihasilkan dari analisis
ini akan memberikan batas atas dari beban tekan yang dapat diberikan. Kondisi aktual bisa lebih kecil.
9.4 Analisis Elastis Orde ke-2 (Second Order Elastic Analysis)
Analisa struktur dengan metode matrik kekakuan, jika suatu keseimbangan struktur dapat dituliskan
dalam persamaan (1), maka itu menunjukkan bahwa perilaku struktur yang dievaluasi terbatas pada
kondisi elastik-linier. Agar valid, salah satu persyaratan yang harus dipenuhi adalah deformasi struktur
relatif kecil sedemikian sehingga geometri sebelum dan sesudah pembebanan dianggap tidak berubah.
Itulah mengapa salah satu syaratnya adalah evaluasi terhadap deformasi maksimum yang terjadi.
Jika deformasinya relatif besar sedemikian sehingga konfigurasi geometri berubah, maka hasil analisis
menjadi tidak valid. Kasusnya menjadi non-linier geometri, jika demikian cara analisis elastis-linier
yang biasa dipakai akan memberikan hasil yang tidak tepat. Untuk mengatasi, penyelesaiannya harus
memasukkan pengaruh deformasi struktur. Analisisnya lebih kompleks dibanding analisis elastik-
linier, untuk itu umumnya perlu iterasi dan tahapan beban. Oleh sebab itu analisa strukturnya disebut
sebagai analisis struktur order ke-2. Istilah lain yang sepadan adalah analisis non-linier geometri.
Analisa elastik-linier dapat dihitung langsung, tanpa iterasi atau tahapan beban, sehingga dinamai juga
sebagai analisis struktur orde ke-1, atau cukup disingkat sebagai “analisa struktur” saja.
Pada kebanyakan kasus, pengaruh deformasi yang diabaikan, tidak menimbulkan masalah. Tapi pada
konfigurasi tertentu, khususnya elemen batang dengan gaya aksial yang relatif besar, maka adanya
deformasi tersebut dapat menimbulkan momen sekunder yang tidak dapat diabaikan dibandingkan dari
momen hasil analisis orde pertamanya. Permasalahan ini dikenal sebagai efek P-delta.
Dengan mempelajari penyelesaian pendekatan pada perancangan struktur baja (AISC 2005) dalam
memperhitungkan efek P-delta, dapat diketahui ada dua sumber penyebab, yaitu yang terjadi pada : [1]
rangka tidak bergoyang; dan [2] rangka bergoyang. Untuk itu akan ditinjau satu-persatu.
Rangka tidak bergoyang (braced framed), adalah struktur rangka dimana titik-titik nodal penghubung
elemennya tidak mengalami perpindahan (translasi). Ini terjadi jika struktur rangka tersebut ditahan
oleh sistem penahan lateral tersendiri (dinding geser atau bracing). Efek P-delta yang seperti ini
disebut juga sebagai P-δ, dimana deformasinya (δ) terjadi pada bagian elemen itu sendiri, di antara
titik-titik nodal. Adapun titik nodalnya sendiri tetap, tidak mengalami translasi (lihat Gambar 1a).
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Gambar 7. Momen yang dipengaruhi Efek P-delta
Rangka bergoyang (framed sideways) adalah rangka dimana titik-titik nodal penghubung mengalami
translasi akibat pembebanannya, baik lateral maupun vertikal. Ini akan terjadi jika struktur atau
pembebanannya tidak simetri, juga akibat tidak tersedianya sistem penahan lateral yang khusus. Efek
P-delta yang terjadi adalah akibat adanya perpindahan pada titik nodal, dalam hal ini disebut sebagai
P- (lihat Gambar 1b). Analisis tekuk elastis sudah tidak cocok jika dipakai pada jenis struktur ini.
Untuk struktur rangka tidak bergoyang (braced framed), titik nodal penghubung tidak mengalami
translasi, sehingga δ hanya akan terjadi pada elemen batang, tanpa mempengaruhi sistem struktur
secara keseluruhan. Itulah alasannya, mengapa efek P-δ bersifat lokal dan terjadi jika elemennya
langsing atau terlalu lentur. Tekuk yang diakibatkan oleh efek P-δ dapat diprediksi secara baik dengan
analisis tekuk elastis, yang relatif lebih sederhana dan tidak memerlukan iterasi. Keuntungan jika
digunakan analisis elastik order ke-2 adalah dapat dilacak perilaku struktur sebelum mengalami tekuk.
Tentu saja ini hanya cocok untuk struktur langsing dimana kondisi tegangannya masih elastis murni.
Pada struktur rangka bergoyang (framed sideways), titik nodal penghubung mengalami perpindahan
sebesar Δ dari kondisi asli, karena titik nodal tersebut juga terhubung pada elemen-elemen struktur
yang lainnya, maka efek P-Δ juga mempengaruhi sistem struktur secara keseluruhan, sifatnya global.
Kemampuan memprediksi efek P-Δ di tingkat struktur menyeluruh (global), tidak per elemen dapat
dikerjakan DAM (AISC 2010). Sedangkan cara lama, yaitu ELM (AISC 2010) memperhitungkannya
dengan cara pendekatan melalui faktor pembesaran momen B1 dan B2 di Chapter C - AISC (2005).
10. Panjang Efektif Kolom
Sejak pertama kalinya teori Euler dikemukakan (1744) sampai dipublikasikannya AISC (2010), atau
sekitar 266 tahun, maka selama itu pula telah muncul berbagai teori tentang kolom, yang diuji dan
akhirnya banyak pula yang berguguran. Jadi ketika konsep panjang efektif kolom selalu dipakai untuk
melengkapi teori tentang kolom tersebut, itu menunjukkan bahwa konsep tersebut tentu suatu yang
luar biasa. Sebagai suatu teori yang terbukti tangguh, tetapi herannya baru pada AISC (2010) diberi
nama “Effectif Length Method” (ELM). Itupun terpaksa diberikan karena untuk membedakan dengan
Direct Analysis Method” (DAM) yang dijadikan unggulan baru setelah selama hampir tiga abad cara
perencanaan struktur baja secara rasional dikenal oleh para insinyur.
Oleh sebab itu sebelum ELM ditinggalkan atau bahkan dilupakan, maka perlu dipelajari dahulu secara
mendalam : apa keunggulan dan kekurangan metode tersebut, khususnya ketika tersedia teknologi
komputer, sehingga dapat beralih ke DAM secara mantap dan tidak ada penyesalan agar kedepannya
dapat diperoleh sesuatu yang lebih baik dari perencanaan struktur baja selama ini.
Fungsi utama konsep “panjang efektif kolom” adalah menghubungkan “kolom isolasi” yang menjadi
dasar pembuatan kurva kapasitas kolom kepada sistem struktur secara keseluruhan. Karena pada
dasarnya “kolom terisolasi” apakah memakai cara ELM atau cara DAM sebagaimana yang terdapat
di AISC (2010) maka hasilnya adalah sama saja. Perbedaan baru timbul ketika itu dikaitkan dengan
adanya elemen-elemen struktur rangka yang lain.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Untuk membahas mendalam aplikasi panjang efektif kolom pada struktur rangka, maka penga-ruhnya
dapat dikelompokkan jadi dua, yaitu sistem rangka tidak bergoyang dan rangka yang bergoyang.
Jika diketahui kelompok apa sistem struktur rangkanya maka ketelitian hitungan langsung diketahui.
Untuk mendapatkan gambaran apa itu sistem rangka tidak bergoyang atau rangka yang bergoyang
maka ada baiknya untuk melihat gambar sebelmnya. Gambar adalah sejuta kata, maka dapat langsung
dipahami bahwa elemen rangka yang ujung-ujung nodalnya tidak berpindah (tetap ditempat) selama
pembebanan adalah termasuk sistem rangka tidak bergoyang. Asumsi tersebut seperti yang disyarat-
kan untuk analisis elastis-linier, yaitu defleksinya relatif kecil sedemikian sehingga anggapan bahwa
kondisi awal geometri struktur sebelum dan sesudah pembebanan dapat dianggap masih sama.
Jenis struktur yang termasuk adalah truss (rangka batang dengan gaya aksial tekan / tarik), tetapi juga
portal dengan sistem penahan lateral khusus, seperti bracing atau shear-wall. Besarnya nilai K
yang digunakan umumnya tercantum pada setiap steel-code yang ada, misalnya di AISC adalah:
Gambar 8. Petunjuk klasik untuk struktur baja tentang nilai K (AISC 2005)
Table C-C2.2 (AISC 2005) seperti pada Gambar 22, disebut juga sebagai petunjuk klasik perencanaan
baja. Setiap insinyur yang menguasai struktur baja pasti akan mengenalnya. Maklum hampir selalu
ada pada setiap steel-code di negara yang menerbitkannya. Untuk struktur tidak bergoyang (no-sway),
maka nilai k dari kolom (a), (b) dan d) saja yang digunakan, sisanya adalah untuk yang bergoyang.
Jika dapat ditentukan kondisi kekangan tumpuan kolom, yaitu sendi-sendi, sendi-jepit atau jepit-jepit
secara jelas dan benar tentunya, maka kapasitas kolom terhadap tekan yang dihitung dengan ELM
maupun DAM akan memberikan hasil yang sama.
Perencanaan dengan cara DAM tidak perlu menghitung nilai K, karena telah ditentukan K = 1. Jika
elemen-elemen kolom menerus menjadi satu kesatuan sistem struktur, maka komputer (ini syarat
untuk memakai cara DAM) akan otomatis menghitung kekakuan struktur menyeluruh secara rasional
dalam analisis dan desainnya. Oleh sebab itu, jika pada struktur real eksentrisitas atau yang sejenis
maka kondisi tersebut wajib dimodelkan, dan pengaruhnya akan secara otomatis diperhitungkan.
Perbedaan antara cara ELM dan DAM terjadi akibat interprestasi kondisi kekangan ujung yang ada.
Gambar 9. Perilaku sambungan baja (AISC 2010)
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Kondisi kekangan ujung kolom diakibatkan sistem sambungan yang dipilih. AISC (2010) membagi
kondisi kekangan (sambungan) berdasarkan perilaku momen-rotasi (M-), maklum pada dasarnya
tidak ada sambungan bersifat jepit atau sendi sempurna (hanya ada dalam teori). Dari perilaku M-
dikenal tiga tipe sambungan: FR (full restraint); PR (partial restraint) dan simple connection. Tipe
FR dan simple connection telah dikenal sehari-hari sebagai sambungan menerus dan sambungan pin
(sendi). Adapun sambungan PR dihindari karena analisisnya kompleks, perlu dievaluasi menyeluruh
dalam satu sistem kesatuan, terpengaruh. Sistem struktur yang mengandung sambungan PR tersebut
tentu akan kesulitan menentukan nilai K secara akurat (cara ELM) karena hanya ditinjau secara
setempat. Sedangkan cara DAM akan secara otomatis memasukkannya dalam analisis.
11. Direct Analysis Method - AISC (2010)
11.1 Umum
Perencanaan struktur baja yang umumnya langsing, memerlukan analisis stabilitas. Hasil dipengaruhi
imperfection (nonlinier geometri) dan kondisi inelastis (nonlinier material). Karena non-linier anali-
sisnya dikerjakan secara incremental dan iterasi. Sekarang ini dengan dukungan teknologi komputer
yang canggih tetapi terjangkau, cara analisis yang dimaksud bukan suatu kendala. Banyak tersedia
berbagai jenis analisis berbasis komputer yang dipakai, mulai dari analisis Elastic Buckling Load,
Second-Order Elastic Analysis, First-Order Plastic Mechanism Load, First-Order Elastic-Plastic
Analysis, dan Second-Order Elastic-Plastic, yang disebut juga sebagai Advance Analysis. Umumnya
jenis analisis seperti itu sudah tersedia sebagai opsi pada program analisa struktur modern.
Semakin canggih jenis analisisnya ternyata semakin banyak data yang dilibatkan, sehingga diperlukan
pemahaman atau kompetensi tertentu agar hasilnya dapat dipakai secara efektif. Jika dipilih Advance
Analysis maka hasilnya tentu mencukupi untuk analisis stabilitas. Tetapi jika dipakai untuk pekerjaan
perencanaan struktur baja secara rutin (bukan riset), tentunya berlebihan dan tidak praktis. Maklum,
pekerjaan perencanaan adalah termasuk bisnis, yang tentunya juga memegang prinsip : sedikit bekerja
tetapi keuntungan adalah sebanyak-banyaknya. Pemikiran seperti itu tentu menjadi pertimbangan.
Atas dasar alasan tersebut, juga adanya keinginan mendapatkan kemajuan dalam analisis dan desain,
maka AISC (2010) menetapkan Direct Analysis Method (DAM) sebagai cara baru perencanaan pada
struktur baja yang telah memasukkan prinsip modern dalam analisis stabilitas. Memang untuk itu
diperlukan analisis struktur berbasis komputer. Tetapi analisis yang dipilih bukan yang rumit seperti
Advanced Analysis, cukup yang minimalis, yaitu Second-Order Elastic Analysis. Tetapi dengan sedikit
manipulasi dan strategi perhitungan yang cocok, maka problem stabilitas, yang bersifat nonlinier
geometri dan sekaligus nonlinier material, dapat juga diatasi.
Strategi penyelesaian DAM, tidak persis seperti jika digunakan perencanaan cara rasional, tetapi yang
penting alat-alatnya telah di kalibrasi dengan data-data eksperimen (AISC 2010) sehingga hasilnya
berkorelasi dengan masalah yang nyata. Itulah DAM, cara baru yang menggantikan cara lama ELM
(Efective Length Method), suatu prinsip penyelesaian stabilitas standar sejak dipakainya rumus Euler
dahulu. Cara lama (ELM) tidak dibuang tetapi dipindah di Appendix 7 (AISC 2010), dan dapat
dipakai sebagai cara alternatif, khususnya jika tidak tersedia program komputer yang sesuai.
11.2 Perancangan Stabilitas
Perancangan stabilitas struktur adalah kombinasi analisis untuk menentukan kuat perlu penampang
dan merancangnya agar mempunyai kekuatan yang mencukupi. Untuk itu, AISC (2010) mengajukan
Direct Analysis Method (DAM), yang sebelumnya adalah cara alternatif pada code lama (AISC 2005).
DAM diperlukan untuk mengatasi keterbatasan analisa struktur elastik, yang tidak bisa mengakses
stabilitas. Dengan DAM pengaruh pembebanan struktur dapat dicari dengan memperhitungkan
pengaruh imperfection (nonlinier geometri) dan inelastis (nonlinier material) yang terjadi.
Cara perancangan struktur baja yang dipakai saat ini, Effective Length Method, didasarkan analisa
struktur elastik-linier. Pemakaiannya terbatas pada struktur yang rasio pembesaran momen akibat
perpindahan titik nodal, Δ2nd order / Δ1st order 1.5 (AISC 2005). Jika melebihi batasan tersebut berarti
struktur relatif sangat langsing, yang mana pengaruh non-linier geometri akan menjadi signifikan.
Sedangkan cara DAM tidak ada pembatasan, sehingga cocok digunakan untuk perancangan struktur
baja modern, yang pada umumnya langsing akibat proses optimasi atau mengikuti estetika bangunan.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
11.3 Parameter penentu stabilitas struktur baja
Jika mempelajari parameter desain batang tekan yang telah mem-perhitungkan kuat material (Fy) dan
stabilitas (buckling), maka dengan mudah diketahui bahwa kuat batang tekan ditentukan parameter E,
Fy, KL/r dan Ag. Dua yang pertama merujuk material, sedangkan dua yang terakhir merujuk kondisi
geometrinya. Ternyata setelah dipelajari lebih mendalam, parameter tersebut bukanlah faktor yang
utama. Itu hanya akan cocok jika dikaitkan dengan rumus atau kurva kapasitas yang terdapat pada
code yang memakai parameter tersebut (Galambos 1998, Salmon et.al 2009).
Parameter itu dipilih sebagai strategi jitu untuk penyederhanaan penyelesaian memprediksi kuat
nominal batang tekan. Meskipun parameternya terlihat sederhana tetapi pada kasus-kasus tertentu
terbukti memberikan korelasi memuaskan terhadap data hasil uji empiris. Strategi penyederhanaan itu
diperlukan karena sewaktu penyusunan rumus, maupun penyelesaiannya, pemakaian komputer belum
memasyarakat. Umumnya masih tergantung pada cara penyelesaian manual dengan kalkulator.
Adanya dukungan kemajuan di bidang teknologi komputer yang terjangkau masyarakat, maka cara
penyederhanaan menjadi tidak relevan lagi. Agar efektif, perlu tinjauan langsung sumber permasalah-
annya sehingga dapat dibuat metode baru lain yang sesuai dengan kemajuan teknologi yang ada.
Menurut AISC (2005) ada tiga aspek penting mempengaruhi stabilitas elemen, yaitu [1] non-linieritas
geometri; [2] sebaran plastisitas; dan [3] kondisi batas elemen. Ketiga hal itu sangat berpengaruh pada
deformasi struktur ketika dibebani. Itu tentunya akan berdampak pada gaya-gaya internal yang terjadi.
Non-linieritas geometri : Pada struktur yang langsing, deformasi akibat pembebanan tidak dapat
diabaikan. Era modern, itu dapat diatasi dengan analisa struktur orde-2, dimana keseimbangan struktur
akan memenuhi kondisi geometri setelah berdeformasi. Faktor yang dievaluasi adalah pengaruh
second-order-effect, yaitu P- dan P-. Pada penyelesaian tradisionil, hal itu diatasi dengan faktor
pembesaran momen B1 dan B2 (Chapter C - AISC 2005). Bila pengaruh non-linier geometri signifikan,
maka kondisi cacat atau ketidak-sempurnaan geometri (initial geometric imperfection), berupa
ketidak-lurusan batang (member out-of-straightness), atau ketidak-tepatan rangka (frame out-of-
plumbness) akibat kesalahan fabrikasi / toleransi pelaksanaan, menjadi berpengaruh.
Sebaran plastisitas : Elemen struktur baja umumnya berbentuk profil yang dihasilkan dari proses hot-
rolled maupun pengelasan. Keduanya meninggalkan tegangan sisa pada penampang akibat proses
pendinginan dan adanya restraint. Kondisi itu mengurangi kekuatan elemen akibat stabilitas.
Kondisi batas elemen : akan menentukan kekuatan batas elemen struktur, seperti terjadinya kelelehan
material, tekuk lokal, tekuk global berupa tekuk lentur, tekuk torsi maupun tekuk torsi-lentur yang
tergantung kondisi penampang.
11.4 Persyaratan analisis struktur
Direct Analysis Method (DAM) dibuat untuk mengatasi keterbatasan Effective Length Method (ELM)
yang merupakan strategi penyederhanaan analisis cara manual. Akurasi DAM dapat diandalkan karena
memakai komputer, dan mempersyaratkan program analisis struktur yang dipakai, seperti :
Dapat memperhitungkan deformasi komponen-komponen struktur dan sambungannya yang
mempengaruhi deformasi struktur keseluruhan. Deformasi komponen yang dimaksud berupa
deformasi akibat lentur, aksial dan geser. Persyaratan ini cukup mudah, hampir sebagian besar
program komputer analisa struktur berbasis metoda matrik kekakuan, apalagi ‘metoda elemen
hingga’ yang merupakan algoritma dasar ana-lisa struktur berbasis komputer sudah memasukkan
pengaruh deformasi pada elemen formulasinya (Dewobroto 2013).
Pengaruh Orde ke-2 (P-Δ & P-δ). Program komputer yang dapat menghitung gaya-gaya batang
dengan analisa struktur orde ke-2 yang mempertimbangkan pengaruh P-Δ dan P-δ adalah sangat
penting dan menentukan. Umumnya program komputer komersil bisa melakukan analisa struktur
orde ke-2, meskipun kadangkala hasilnya bisa berbeda satu dengan lain-nya. Oleh karena itu
diperlukan verifikasi terhadap kemampuan program komputer yang dipakai. Ketidak-sempurnaan
terjadi ketika program ternyata hanya mampu memperhitungkan pengaruh P-Δ saja, tetapi tidak P-
δ. Adapun yang dimaksud P-Δ adalah pengaruh pembebanan akibat terjadinya perpindahan titik-
titik nodal elemen, sedangkan P-δ adalah pengaruh pembebanan akibat deformasi di elemen (di
antara dua titik nodal), seperti terlihat pada Gambar 10 di bawah.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Gambar 10. Pengaruh Orde ke-2 (AISC 2010)
11.5 Pengaruh cacat bawaan (initial imperfection)
Perhitungan stabilitas struktur modern didasarkan anggapan bah-wa perhitungan gaya-gaya batang
diperoleh dari analisa struktur elastik orde-2, yang memenuhi kondisi keseimbangan setelah pembe-
banan, yaitu setelah deformasi. Ketidak-sempurnaan atau cacat dari elemen struktur, seperti ketidak-
lurusan batang akibat proses fabrikasi atau konsekuensi adanya toleransi pelaksanaan lapangan, akan
menghasilkan apa yang disebut efek destabilizing.
Adanya cacat bawaan (initial imperfection) yang mengakibatkan efek destablizing dalam Direct
Analysis Method (DAM) dapat diselesaikan dengan dua cara, yaitu [1] cara pemodelan langsung cacat
pada geometri model yang dianalisis, atau [2] memberikan beban notional (beban lateral ekivalen) dari
sebagian prosentasi beban gravitasi (vertikal) yang bekerja.
Cara pemodelan langsung dapat diberikan pada titik nodal batang yang digeser untuk sejumlah
tertentu perpindahan, yang besarnya diambil dari toleransi maksimum yang diperbolehkan dalam
perencanaan maupun pelaksanaan. Pola penggeseran titik nodal pada pemodelan langsung harus
dibuat sedemikian rupa sehingga memberikan efek destabilizing terbesar. Pola yang dipilih dapat
mengikuti pola lendutan hasil pembebanan atau pola tekuk yang mungkin terjadi.
Beban notional adalah beban lateral pada titik nodal, di semua level dari prosentasi beban vertikal
yang bekerja di level tersebut, dan diberikan pada sistem struktur penahan beban gravitasi melalui
rangka / kolom & dinding, sebagai simulasi pengaruh adanya cacat bawaan (initial imperfection).
Beban notional harus ditambahkan bersama-sama beban lateral lain, juga pada semua kombinasi,
kecuali kasus tertentu yang memenuhi kriteria pada Section 2.2b(4) (AISC 2010). Besarnya beban
notional (AISC 2010) adalah
ii
Y
N
002.0 ......................................................................................................................... (C2-1)
dimana
Ni, beban notional di level i
Yi, beban gravitasi di level i hasil beban kombinasi LRFD
Nilai 0.002 pada ketentuan C2-1 mewakili nilai nominal rasio kemiringan tingkat (story out of plumb-
ness) sebesar 1/500, mengacu AISC Code of Standard Practice. Jika struktur aktual ternyata punya
kemiringan tingkat berbeda, lebih besar tentunya, maka nilai tersebut tentunya perlu ditinjau ulang.
Beban notional pada level tersebut nantinya akan didistribusikan seperti halnya beban gravitasi, tetapi
pada arah lateral yang dapat menimbulkan efek destabilizing terbesar. Jadi perlu beberapa tinjauan.
Pada bangunan gedung, jika kombinasi beban belum memasukkan efek lateral, maka beban notional
diberikan dalam dua arah alternatif ortogonal, masing-masing pada arah positip dan arah negatif, yang
sama untuk setiap level. Sedangkan untuk kombinasi dengan beban lateral, maka beban notional
diberikan pada arah sama dengan arah resultan kombinasi beban lateral pada level tersebut.
Jadi penempatan notional load diatur sedemikian rupa agar jangan sampai hasil akhir kombinasinya
akan lebih ringan. Bukankah notional load adalah untuk memodelkan ketidak-sempurnaan.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
11.6 Penyesuaian kekakuan
Adanya leleh setempat (partial yielding) akibat tegangan sisa pada profil baja (hot rolled atau welded)
akan menyebabkan pelemahan kekuatan saat mendekati kondisi batasnya. Kondisi tersebut pada
akhirnya menghasilkan efek destabilizing seperti yang terjadi akibat adanya geometry imperfection.
Kondisi tersebut pada Direct Analysis Method (DAM) akan diatasi dengan penyesuaian kekakuan
struktur, yaitu memberikan faktor reduksi kekakuan. Nilainya diperoleh dengan cara kalibrasi dengan
membandingkannya dengan analisa distribusi plastisitas maupun hasil uji test empiris (Galambos
1998). Faktor reduksi kekakuan, EI*=0.8bEI dan EA*=0.8EA dipilih DAM dengan dua alasan.
Pertama: Portal dengan elemen langsing, yang kondisi batasnya ditentukan oleh stabilitas elastis,
maka faktor 0.8 pada kekakuan dapat menghasilkan kuat batas sistem sebesar 0.8 kuat tekuk elastis.
Hal ini ekivalen dengan batas aman yang ditetapkan pada perencanaan kolom langsing memakai
Efective Length Method, persamaan E3-3 (AISC 2010), yaitu
Pn = 0.9 (0.877 Pe) = 0.79 Pe.
Kedua: Portal dengan elemen kaku / stocky dan sedang, faktor 0.8b dipakai memperhitungkan adanya
pelemahan (softening) akibat kombinasi aksial tekan dan momen lentur. Jadi kebetulan jika ternyata
faktor reduksi kolom langsing dan kolom kaku nilainya saling mendekati atau sama. Untuk itu satu
faktor reduksi sebesar 0.8b dipakai bersama untuk semua nilai kelangsingan batang (AISC 2010).
Faktor b mirip dengan reduksi kekakuan inelastis kolom akibat hilangnya kekakuan batang. Untuk
kondisi Pr 0.5Py, dimana Pr= adalah gaya tekan perlu hasil kombinasi LRFD.
0.1
b
............................................................................................................................... (C2-2a)
Jika gaya tekannya besar, yaitu Pr > 0.5Py maka :
y
r
y
r
bP
P
P
P14
............................................................................................................... (C2-2b)
Pemakaian reduksi kekakuan hanya berlaku untuk memperhitungkan kondisi batas kekuatan dan
stabilitas struktur baja, dan tidak digunakan pada perhitungan drift (pergeseran), lendutan, vibrasi
dan penentuan periode getar.
Untuk kemudahan pada kasus b = 1, reduksi EI* dan EA* dapat diberikan dengan cara memodifikasi
nilai E dalam analisis. Tetapi jika komputer program bekerja semi otomatis, perlu diperhatikan bahwa
reduksi E hanya diterapkan pada 2nd order analysis. Adapun nilai modulus elastis untuk perhitungan
kuat nominal penampang tidak boleh dikurangi, seperti misal saat perhitungan tekuk torsi lateral pada
balok tanpa tumpuan lateral.
11.7 Perbandingan kerja ELM dan DAM
Dengan program analisa struktur order-2, maka saat metode ELM (Efective Length Method) dan DAM
(Direct Analysis Method) dibandingkan nilai interaksi check balok-kolom, antara gaya internal
ultimate (beban terfaktor) terhadap kapasitas nominal penampang (Gambar 23) akan terlihat bahwa
cara yang dipakai DAM dapat mendekati gaya internal aktual struktur pada kondisi batas.
Gambar 11. Hasil interaksi check antara ELM dan DAM (AISC 2010)
Untuk alasan itu pula, interaksi balok-kolom pada bidang tekuk dievaluasi terhadap kuat tekan, PnL,
yang dihitung berdasarkan kurva kolom dengan KL=L atau K=1.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
11.8 Beban notional dan pelemahan inelastis
Bebanan notional dapat juga dipakai untuk antisipasi pelemahan kekakuan lentur, b akibat kondisi in-
elastis adanya tegangan residu. Strategi ini cocok untuk menyederhanakan perhitungan DAM pada
batang dengan gaya tekan besar Pr > 0.5Py , dimana nilai b < 1.0 .
Jika strategi ini akan dipakai, maka b = 1.0 dan diberikan beban notional tambahan sebesar :
ii
Y
N
001.0 .................................................................................... Chapter C2.3.(3) (AISC 2010)
Beban tersebut diberikan sekaligus bersama beban notional yang merepresentasikan cacat geometri
bawaan (initial imperfection), karena sifatnya memperbesar maka beban notional akhir menjadi
Ni=0.003Yi sedangkan b = 1.0 untuk semua kombinasi beban.
11.9 Kuat nominal penampang
Jika digunakan analisa stabilitas struktur cara DAM, maka untuk perhitungan kuat struktur nominal-
nya cukup memakai prosedur biasa seperti yang digunakan pada cara ELM, yaitu Chapter E I untuk
penampang nominal, atau Chapter J K untuk sambungan pada AISC code (2005 maupun 2010),
kecuali nilai faktor K pada kelangsingan batang (KL/r) diambil konstan sebesar K=1.
11.10 Studi kasus perancangan struktur baja - DAM (2010)
Cara Direct Analysis Method akan menyederhanakan perancangan. Sebagai contohnya akan ditinjau
kasus [1] portal Example 15.3.1 (Salmon et. al 2009); dan [2] kolom kantilever biasa.
Contoh I: Bangunan bentuk portal baja bentang 75 ft, tinggi 25 ft memikul beban merata vertikal
terdiri dari dead load 0.2 kip/ft, snow load 0.8 kip/ft dan wind load 0.1 kip/ft. Juga diberi beban
merata horizontal akibat angin sebesar 0.44 kip/ft. Lateral bracing diberikan pada kolom tiap jarak 5 ft
dan balok tiap jarak 6 ft. Mutu baja A992 Fy = 50 ksi E = 29000 ksi.
Gambar 12. Contoh I: Portal Baja dari Salmon (2009)
Kombinasi beban yang digunakan adalah mengacu pada ASCE 7, Dari tiga kombinasi beban yang
ditinjau dapat diketahui bahwa kombinasi beban pada Gambar 27 adalah yang menentukan, sehingga
beban terfaktor adalah:
Qu = 1.2D + 1.6S + 0.8 W
Qu = 1.2(0.2)+1.6(0.8)+0.8(0.1) = 1.60 kip/ft ()
Quh = 0.8W = 0.8(0.44) = 0.352 kip/ft ()
Notional load sesuai AISC (2010) Chapter C – C2.2b : data diambil dari beban gravitasi, Yi = Qu *
LBC = 1.6 * 75 = 120 kips
N
i = 0.002 Yi = 0.002 * 120 = 0.24 kip ........................................................ Eq.C2-1 (AISC 2010)
Penyesuaian kekakuan sesuai AISC (2010) Chapter C – C2.3 : dari perhitungan awal dapat diketahui
bahwa Pr / Py 0.5 sehingga
b = 1.0 ....................................................................................................... Eq.C2-2a (AISC 2010)
Faktor reduksi 0.8 diambil sama untuk semua kekakuan, lentur (EI*=0.8EI) atau aksial (EA*=0.8EA)
Berdasarkan ketentuan-ketentuan tersebut, selanjutnya disusun model struktur dan beban-bebannya,
adapun faktor reduksi 0.8 diberikan pada data E untuk mempermudah.
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Gambar 13. Model dan Pembebanan untuk 2nd Order Analysis
Program komputer yang dipakai adalah SAP2000 v 7.40, yang se-belumnya dianggap telah memenuhi
kriteria persyaratan analisa struktur orde-2, walaupun program tersebut sebenarnya buatan jauh hari
sebelum cara DAM dideklarasikan. Ini tentu juga bukti bahwa cara DAM tidak memerlukan algoritma
pemrograman yang khusus, kecuali kemampuan program dengan 2nd order analysis.
Agar dapat dibandingkan dengan referensi acuan (Salmon 2009) maka berat sendiri profil baja akan
diabaikan, kemudian opsi P- pada program SAP2000 harus diaktifkan.
Diagram bending momen dan gaya-gaya reaksi di tumpuan akibat kombinasi beban yang diberikan
adalah sebagai berikut.
Gambar 14. Bending Momen Diagram dan gaya reaksi tumpuan
Nilai dalam tanda kurung adalah momen (kip-ft) tanpa opsi P-. Jadi efek P-delta tidak besar
pengaruhnya pada struktur.
Karena semua elemen memakai profil W24 x 84 maka akan dipilih kolom CD untuk dievaluasi
berdasarkan cara DAM dan selanjut-nya dibandingkan cara lama, yaitu contoh dari Salmon (2009).
Tinjau kolom CD profil W24x84 mutu Fy = 50 ksi; E = 29000 ksi sehingga 11371.4
y
FE
** Kapasitas aksial **
c = 0.9; Ag= 24.7 in.2; L = LDC = 25 ft = 300 in. ; rmin = rx = 9.79 in.
K = 1.0 (ketentuan DAM)
6.30
79.9
300*1
min
r
KL dan


ksi 306
6.30
29000*
2
2
2
2
min
r
KL
e
E
F
6.30
min
r
KL < 11371.4
y
F
E


ksi 7.4650658.0658.0 30650 y
FF
cr FF ey
Kips10387.24*7.46*9.0 gcrcnc A
F
P
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
** Kapasitas lentur **
Karena
f
t
Lf
t
Lp
b 1.96 5 , untuk Fy = 50 ksi maka
ft-Kip 840p
b
n
bMM
06.0
1038
7.61
nc
u
P
P
< 0.2 0.1
2
nx
b
ux
nc
u
M
M
P
P
842.0
840
682
2
06.0
2
nx
b
ux
nc
u
M
M
P
P
<< 1.0 ok.
Catatan: cara lama (Efective Length Method) dari Salmon (2009) halaman 813 diperoleh nilai
857.0
840
687
2
078.0
2
nx
b
ux
nc
u
M
M
P
P
atau berbeda 1.75%
Contoh II: Pada kasus sebelumnya, beban aksial tidak dominan. Berikut akan ditinjau kolom dengan
beban aksial saja. Jika cara ELM (pakai faktor K) maka kapasitasnya langsung dihitung tanpa adanya
momen (yang memang tidak diberikan). Cara DAM yang mengandalkan 2nd order analysis maka
keberadaan momen sangat penting. Itu bisa terjadi karena keberadaan initial imperfection. Struktur
yang ditinjau : kolom jepit yang atasnya bebas. Lateral bracing tiap jarak 5 ft sehingga tekuk di
bidang saja yang ditinjau.
Mutu baja A992
Fy = 50 ksi E = 29000 ksi.
c = 0.9; Ag= 24.7 in.2;
L = 25 ft = 300 in. ;
rmin = rx = 9.79 in.
11371.4
y
FE
** Kapasitas aksial – Cara ELM (Efective Length Method) **
Untuk ELM karena jepit-bebas maka K = 2 sehingga
3.61
79.9
300*2
min
r
KL dan


ksi 2.76
3.61
29000*
2
2
2
2
r
KL
e
E
F
11371.4
min y
F
E
r
KL
ksi 3850658.0658.0 2.76
50
ycr FF e
F
y
F
Kips7.8447.24*38*9.0 gcrcnc A
F
P
Kips7.844
ncu PP
** Kapasitas aksial & lentur - Cara DAM (Direct Analysis Method) **
Perencanaan mengikuti Chapter C - Design For Stability (AISC 2010)
Anggap Kips7.8447.24*38*9.0
gcrcncu A
F
PP
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
Notional load diambil dari beban gravitasi,
Y
i = Pu = 844.7 kips
N
i = 0.002 Yi = 0.002 * 844.7 = 1.69 kip ..................................................... Eq.C2-1 (AISC 2010)
Penyesuaian kekakuan sesuai AISC (2010) Chapter C – C2.3 :
Karena Pr / Py > 0.5 maka
y
r
y
r
bP
P
P
P14
............................................................................................................... (C2-2b)
Kips 123550*7.24
y
P 684.01235/7.844
yr PP

86.0684.01684.0*4
b
Faktor reduksi untuk memperhitungkan distribusi inelastis pada penampang diberikan sebagai EI*=0.8
b EI dan EA* = 0.8EA. Adapun pemodelan dan hasil analisis struktur orde-2 adalah:
a) Model struktur dan beban
b) BMD hasil analisa orde-2
Gambar 15. Analisis stabilitas dengan SAP2000 v 7.4
Segmen AB untuk analisis struktur orde-2 dibagi jadi dua bagian (meshing). Nilai dalam tanda kurung
adalah momen bila opsi P- di-non-aktifkan. Faktor reduksi untuk luasan A = 0.8, sedangkan faktor
reduksi untuk lentur I = 0.8 * 0.86= 0.688.
Evaluasi kuat penampang dengan cara DAM pada prinsipnya tidak mengalami perubahan dari cara
ELM, kecuali nilai K = 1 .
Besarnya kapasitas terhadap komponen beban aksial:
c = 0.9; Ag= 24.7 in.2; L = LDC = 25 ft = 300 in. ; rmin = rx = 9.79 in.
K=1 6.30
79.9
300*1
min
r
KL dan


ksi 306
6.30
29000*
2
2
2
2
r
KL
e
E
F
6.30
min rKL < 11371.4
y
FE
ksi 7.4650658.0658.0 30650 y
FF
cr FF ey
Kips10387.24*7.46*9.0 gcrcnc A
F
P
** Kapasitas lentur **
 
f
t
Lf
t
Lp
b 9.6 5 dan Fy = 50 ksi ft-Kip840
p
b
n
bMM
814.0
1038
7.844
nc
u
P
P
0.2 0.1
9
8
nx
b
ux
nc
u
M
M
P
P
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
93.0
840
5.108
*
9
8
814.0
9
8
nx
b
ux
nc
u
M
M
P
P
Note: cara ELM (Efective Length Method) tidak ada momennya maka ratio kuat kolom adalah
1
7.844
7.844
nc
u
P
P
atau selisih 7 % (dari cara DAM diperoleh ratio = 0.93),
dari dua kasus di atas terlihat bahwa rancangan kolom cara DAM menghasilkan kapasitas yang lebih
tinggi (hemat) dibanding rancangan kolom cara ELM. Tetapi hal ini tentunya bukan tujuan mengapa
harus berpindah dari ELM dan DAM, yang mempunyai kemampuan lebih dalam hal memperhitung-
kan stabilitas struktur secara keseluruhan.
12. Tabel Perbandingan Cara DAM & ELM
Telah dibahas detail prinsip kerja cara perencanaan struktur baja yang baru, yaitu DAM (Direct
Analysis Method), sekaligus diulas juga keunggulannya dibanding cara lama, yaitu ELM (Effective
Length Method). Untuk memahami kembali masing-masing akan disajikan tabel perbandingan dari ke
dua cara tersebut yang dibuat oleh AISC (2005 dan 2010) sebagai berikut.
Tabel 6. Perbandingan Cara : DAM & ELM
Item yang dibahas DAM – direct analysis method ELM – effective length method
Keterbatasan pemakaian tidak ada Δ2nd order / Δ1st orde
r
1.5 atau B2 1.5
Tipe analisis struktur yang
diperlukan
Analisis Elastis Orde ke-2 (nume-rik
dengan program komputer)
Analisis Elastis Orde ke-2 (nume-rik atau
pendekatan via B1 & B2)
Geometri struktur untuk analisis didasarkan pada kondisi geometri sebelum
dibebani.
didasarkan pada kondisi geometri sebelum
dibebani.
Beban lateral tambahan untuk
analisa struktur atau yang
minimal harus ada.
Jika Δ2nd order / Δ1st order > 1.5 maka beban
notional ditambah sebesar 0.2% beban
gravitasi (minimum).
Beban lateral diberikan sebesar 0.2%
beban gravitasi (minimum).
Kekakuan elemen struktur untuk
analisa struktur
nilai EA dan EI tereduksi simulasi kondisi
inelastis (tegangan residu)
Nilai nominal dari EA dan EI tanpa
reduksi atau utuh.
Perencanaan kolom K =1 untuk semua elemen batang K=1 untuk elemen batang pada rangka
tidak bergoyang, sedang-kan untuk rangka
bergoyang harus dicari pakai chart bantu.
Referensi perencanaan Appendix 7 (AISC 2005)
Section C2 (AISC 2010)
Section C2 (AISC 2005)
Appendix 7 (AISC 2010)
13. Kesimpulan
Telah dibahas latar belakang dibuatnya code perencanaan struktur. Juga pentingnya itu terkait dengan
keamanan perencanaan yang dihasilkan. Bahkan dari code juga diketahui, apakah suatu keruntuhan
struktur yang terjadi adalah musibah atau kesalahan insinyur.
Telah diulas dampak gempa Northridge (1994) terhadap perkembangan perencanaan struktur baja
tahan gempa. Sejak saat itu, para insinyur tidak bisa sekedar mengandalkan sifat alami baja daktail,
karena proses pengerjaan dengan las ternyata mempengaruhi perilaku keruntuhan yang terjadi. Begitu
pentingnya itu bahkan diterbitkan code khusus untuk permasalahan gempa.
Karena yang menjadi orientasi code adalah keamanan, dapat dipahami mengapa code selaku berubah.
Dengan mengamati code yang berlaku, dapat diketahui pula arah perkembangan rekayasa dan tekno-
logi yang terkini. Itu tentunya penting bagi perkembangan dunia pendidikan rekayasa yang ada.
Adanya perubahan code maka akan berefek langsung pada materi kuliah di dunia pendidikan teknik,
khususnya mata kuliah yang berorientasi praktis seperti struktur baja dan semacamnya.
Telah dibahas materi code baja Amerika yang terbaru (AISC 2010), dimana materinya telah diadopsi
lengkap menjadi code baja terbaru Indonesia, SNI 1729:2015. Dibanding yang lama, materi baru
mengalami perubahan yang signifikan, khususnya tentang permasalah stabilitas, yang dulu dapat dise-
lesaikan secara manual, sedangkan yang baru harus mengandalkan komputer.
Sejak itu, dapat diketahui apa yang dimaksud dengan pengaruh imperfection (nonlinier geometri) dan
juga kondisi inelastis (nonlinier material) terhadap stabilitas. Padahal kedua parameter nonlinier tadi
tidak bisa diprediksi dengan mudah hanya berdasarkan analisa elastis-linier biasa, yang selama ini
menjadi andalan insinyur. Selama ini menjadi tahu juga, bahwa pengaruh nonlinier pada stabilitas
ISBN xxx-x-xxxxx-xxx-x
Proseding Seminar HASTAG VI
Medan, 26-27 November, 2015, pp. x-xxx
struktur tersebut diatasi dengan cara pendekatan, yang dikenal sebagai Efective Length Method (ELM).
Meskipun pada kasus tertentu hasilnya memuaskan, tetapi karena berupa pendekatan pada kondisi
tertentu yang lain akan lemah, atau bahkan menyimpang. Hal-hal seperti itu yang menyebabkan
mengapa mempelajari DAM (AISC 2010) diperlukan.
Diharapkan dengan paparan yang diberikan pada makalah ini, maka pemahaman terhadap SNI baja
terbaru (SNI 1729:2015) akan dimengerti dengan baik, dan Indonesia akan semakin maju. Semoga.
14. Daftar Pustaka
ACI.(2011). “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-11) : an ACI Standard and
Commentary”, American Concrete Institute,Farmington Hills, MI 48331
AISC.(1994a).“Proceedings of the AISC Special Task Committee on the Northridge Earthquake Meeting”,
American Institute of Steel Construction, Chicago, Illinois.
AISC.(1994b).“Northridge Steel Update 1”, AISC, Chicago, Illinois.
AISC.(1997). “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings”, AISC, Chicago, Illinois.
AISC.(2005). “An American National Standard ANSI/AISC 360-05 : Load Specification for Structural Steel
Buildings”, American Institute of Steel Construction, Inc., Chicago, Illinois
AISC.(2010). “An American National Standard ANSI/AISC 360-10 : Load Specification for Structural Steel
Buildings”, American Institute of Steel Construction, Inc., Chicago, Illinois
Dewobroto, W.(2015). ”Struktur Baja – Perilaku, Analisis & Desain – AISC 2010”, Lumina Press,
FEMA 267.(1995). ”INTERIM GUIDELINES: Evaluation, Repair, Modification and Design of Steel Moment
Frames - SAC Program to Reduce Earthquake Hazards in Steel Moment Resisting Frame Structures”, SAC
Joint Venture, Sacramento, California
Tentang Penulis
https://www.facebook.com/wiryanto
Dr. Ir. Wiryanto Dewobroto, MT., adalah dosen tetap di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Pelita Harapan,
Lippo Karawaci, Tangerang. Bidang keahlian rekayasa struktur. Pendidikan S1-UGM (1989), S2-UI (1998), S3-UNPAR (2009) dengan
promotor Prof. Moh. Sahari Besari, Ph.D. Aktif menulis dan mengelola blog http://wiryanto.wordpress.com. Buku terbarunya, adalah
"Bridge Engineering in Indonesia", in : Chapter 21 of the Handbook of International Bridge Engineering, by Wai-Fah Chen , Lian
Duan, CRC Press (October, 2013); "Komputer Rekayasa Struktur dengan SAP2000", LUMINA Press (April 2013), dan "STRUKTUR
BAJA - Perilaku, Analisis dan Desain - AISC 2010", LUMINA Press, Jakarta (April 2015).
Citra Raya, 18 November 2015
... Menurut Dewobroto (2015) Perencanaan struktur baja yang umumnya komponen langsing, memerlukan analisis stabilitas. Hasilnya dipengaruhi oleh adanya imperfection (nonlinier geometri) dan kondisi inelastis (nonlinier material). ...
Article
Full-text available
ABSTRAK Teknologi semakin hari semakin berkembang diikuti dengan penggunaannya dalam berbagai bidang meningkat termasuk dalam perencanaan konstruksi struktur baja. Salah satu metode perencanaan konstruksi struktur baja yang memanfaatkan teknologi adalah Direct Analysis Method (DAM) atau metode analisis langsung. Banyak program komputer termasuk SAP 2000 yang telah menerapkan metode ini dalam proses analisisnya. Dalam peraturan konstruksi struktur baja Standar Nasional Indonesia terbaru (SNI 1729:2015) dikonfirmasi bahwa DAM dimasukan sebagai salah satu metode perencanaan untuk struktur baja. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kapasiatas aksial penampang kolom baja dengan menggunakan DAM pada SAP 2000 dan berdasarkan Peraturan SNI 1729:2015. Struktur kolom yang dimodelkan memiliki tinggi 8,5 m dengan perletakan ujung bawah berupa sendi dan di ujung atas berupa sendi dimana d.o.f arah vertikal bebas. Penampang kolom menggunakan profil Wide Flange dan pipa masing-masing terdiri atas 5 variasi ukuran dengan mutu baja (f y) yang dipakai adalah 240 MPa dan 410 MPa. Sesuai hasil analisis tekuk elastis, perhitungan kapasitas aksial penampang kolom baja berdasarkan SNI 1729:2015 menunjukan nilai yang lebih kecil daripada analisis menggunakan program SAP 2000. Perbandingan hasil SAP 2000 terhadap SNI 1729:2015 pada profil WF adalah sekitar 126,316%-126,858%. Sedangkan perbandingan untuk profil pipa pada kondisi kelangsingan besar adalah sekitar 126,412%-126,828%. ABSTRACT Technology keep developing each day followed by its implementation in every sector including in steel structure construction design. One of steel structure construction design that use technology is Direct Analysis Method (DAM). There are many computer programs, including SAP 2000 that applied this method on its analysis. According to latest Indonesia National Standard (SNI 1729:2015) regulation about steel structur construction, confirmed that DAM inserted as one of steel structure design. This research aim to find out compressive strength of steel column section using DAM on SAP 2000 and SNI 1729:2015 Regulation. The column strcuture that modeled is 8,5 m in weight with the bottom end placement of the joint and at the top end of the joint where the free vertical direction d.o.f. Column section using Wide Flange profile and pipes, each consist of 5 size varieties using quality steel (fy) are 240 MPa and 410 MPa. In accordance with elastic buckling analysis result, axial capacity of steel column section based on SNI 1729:2015 showed smalled number compared to analysis using SAP 2000. Comparison SAP 2000 to SNI 1729:2015 in WF profile is around 126,316%-126,858%. Whereas comparions fro pipe profile on slenders condition is around 126,412%-126,828%.
Bidang keahlian rekayasa strukturKomputer Rekayasa Struktur dengan SAP2000
  • Dr
  • Ir
  • Mt Wiryanto Dewobroto
Dr. Ir. Wiryanto Dewobroto, MT., adalah dosen tetap di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Pelita Harapan, Lippo Karawaci, Tangerang. Bidang keahlian rekayasa struktur. Pendidikan S1-UGM (1989), S2-UI (1998), S3-UNPAR (2009) dengan promotor Prof. Moh. Sahari Besari, Ph.D. Aktif menulis dan mengelola blog http://wiryanto.wordpress.com. Buku terbarunya, adalah "Bridge Engineering in Indonesia", in : Chapter 21 of the Handbook of International Bridge Engineering, by Wai-Fah Chen, Lian Duan, CRC Press (October, 2013); "Komputer Rekayasa Struktur dengan SAP2000", LUMINA Press (April 2013), dan "STRUKTUR BAJA -Perilaku, Analisis dan Desain -AISC 2010", LUMINA Press, Jakarta (April 2015).
Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-11) : an ACI Standard and Commentary
  • Daftar Pustaka
Daftar Pustaka ACI.(2011). "Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-11) : an ACI Standard and Commentary", American Concrete Institute,Farmington Hills, MI 48331
An American National Standard ANSI/AISC 360-05 : Load Specification for Structural Steel Buildings An American National Standard ANSI/AISC 360-10 : Load Specification for Structural Steel Buildings
AISC.(2005). " An American National Standard ANSI/AISC 360-05 : Load Specification for Structural Steel Buildings ", American Institute of Steel Construction, Inc., Chicago, Illinois AISC.(2010). " An American National Standard ANSI/AISC 360-10 : Load Specification for Structural Steel Buildings ", American Institute of Steel Construction, Inc., Chicago, Illinois Dewobroto, W.(2015). " Struktur Baja – Perilaku, Analisis & Desain – AISC 2010 ", Lumina Press, FEMA 267.(1995). " INTERIM GUIDELINES: Evaluation, Repair, Modification and Design of Steel Moment Frames -SAC Program to Reduce Earthquake Hazards in Steel Moment Resisting Frame Structures ", SAC Joint Venture, Sacramento, California Tentang Penulis https://www.facebook.com/wiryanto
An American National Standard ANSI/AISC 360-05 : Load Specification for Structural Steel Buildings An American National Standard ANSI/AISC 360-10 : Load Specification for Structural Steel Buildings Struktur Baja – Perilaku, Analisis & Desain – AISC 2010
AISC.(2005). " An American National Standard ANSI/AISC 360-05 : Load Specification for Structural Steel Buildings ", American Institute of Steel Construction, Inc., Chicago, Illinois AISC.(2010). " An American National Standard ANSI/AISC 360-10 : Load Specification for Structural Steel Buildings ", American Institute of Steel Construction, Inc., Chicago, Illinois Dewobroto, W.(2015). " Struktur Baja – Perilaku, Analisis & Desain – AISC 2010 ", Lumina Press, FEMA 267.(1995). " INTERIM GUIDELINES: Evaluation, Repair, Modification and Design of Steel Moment Frames-SAC Program to Reduce Earthquake Hazards in Steel Moment Resisting Frame Structures ", SAC Joint Venture, Sacramento, California
Buku terbarunya, adalah "Bridge Engineering in Indonesia
  • Dr
  • Ir
  • M T Wiryanto Dewobroto
  • Di Jurusan Teknik
  • Sipil
Dr. Ir. Wiryanto Dewobroto, MT., adalah dosen tetap di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Pelita Harapan, Lippo Karawaci, Tangerang. Bidang keahlian rekayasa struktur. Pendidikan S1-UGM (1989), S2-UI (1998), S3-UNPAR (2009) dengan promotor Prof. Moh. Sahari Besari, Ph.D. Aktif menulis dan mengelola blog http://wiryanto.wordpress.com. Buku terbarunya, adalah "Bridge Engineering in Indonesia", in : Chapter 21 of the Handbook of International Bridge Engineering, by Wai-Fah Chen, Lian Duan, CRC Press (October, 2013); "Komputer Rekayasa Struktur dengan SAP2000", LUMINA Press (April 2013), dan "STRUKTUR BAJA -Perilaku, Analisis dan Desain -AISC 2010", LUMINA Press, Jakarta (April 2015).