ANALISIS PERBANDINGAN VOLUME BAJA RINGAN PADA TIGA TIPE RANGKA ATAP Dice J L Dakhi 1, Sanci Barus 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email: dicedachi25@gmail.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email: sancibarus@usu.ac.id ABSTRAK Seiring dengan perkembangan zaman, baja ringan semakin populer digunakan pada konstruksi rangka atap. Hal ini dikarenakan baja ringan jauh lebih ekonomis dibandingkan dengan baja konvensional maupun kayu. Baja ringan juga memiliki segudang kelebihan yang sangat menguntungkan sebuah konstruksi. Tahun 213, Badan Standar Nasional mengeluarkan SNI 7971 yaitu standar untuk perencanaan struktur baja ringan (canai dingin). Dengan adanya SNI ini, diharapkan suatu struktur baja ringan yang kuat dan berumur panjang.tugas Akhir ini akan membahas tentang perencanaan rangka atap baja ringan.rangka atap didesain menggunakan tiga rangka atap dengan menggunakan baja ringan yang sama. Berpedoman pada standar dan referensi yang ada, direncanakanlah masing-masing rangka atap dan dihitung volumenya. Kemudian hasil dari ketiga jenis rangka atap akan dibandingkan.berdasarkan perencanaan yang dilakukan, akan ditarik kesimpulan yang menyajikan perbandingan berat ketiga jenis atap.efisiensi paling tinggi yang didapat dari perbandingan berat tersebut. Kata kunci : Rangka Atap, Baja ringan ABSTRACT Based of the growth of epoch, cold formed steel progressively used at roof truss. This matter happens because cold formed steel much cheaper compared to conventional steel and wood. Cold formed steel also have more excess which is profit for construction. In 213, National Regulation of Indonesia released SNI 7971 that is the rule for cold formed stell design. This SNI be expected to build rigid and long lived structure of cold formed steel.this research discuss about cold formed steel roof truss design.roof truss designed by using three type of roof truss that used same cold formed steel. Guided by refferences,we design each roof truss and calculate its volume. Later, the result of volume calculation would be compared each other. Based on design, it concluded the highest eficiency from the comparison of that three roof truss. Key word : Roof Truss, Cold Formed Steel PENDAHULUAN Atap adalah salah satu bagian yang penting pada suatu bangunan. Tugas atap adalah untuk melindungi penghuni bangunan dari sinar matahari yang terik, air hujan, dan cuaca yang berubah-ubah sesuai musimnya. Salah satu bagian dari konstruksi atap adalah kuda-kuda. Kuda-kuda merupakan bagian yang penting daripada atap, karena semua beban atap ditanggung oleh kudakuda. Material kuda-kuda yang paling sering dijumpai orang adalah kayu. Karena melihat keberadaan kayu yang mulai tidak tentu, maka dianggap perlu untuk mencari material lain yang juga memadai. Salah satu material yang berpotensi untuk digunakan adalah baja ringan. Baja ringan merupakan baja profil yang dibentuk dalam keadaan dingin (cold formed steel ) yang materialnya berupa lembaran plat baja dengan ketebalan antara,4 mm sampai 1, mm. Baja ringan mempunyai berat yang lebih ringan daripada kayu dan memiliki kekuatan yang setara dengan kayu kelas I (satu). Meskipun tipis, baja ringan memiliki derajat kekuatan tarik 55 MPa, sementara baja biasa sekitar 3 MPa. Berdasarkan pembahasan diatas, pekerjaan atap dapat dibuat dengan menggunakan material kayu maupun dapat menggunakan material baja ringan.
Disini dijabarkan jenis jenis kuda kuda atap yang digunakan : a. Tipe Pratt angin. Bentuk atap harus disesuaikan pula dengan ketinggian bangunan. Semakin tinggi sebuah bangunan maka akan semakin kuat tekanan angin pada atap sehingga haus disesuaikan dengan kemiringan atapnya pula. c. Proses pengerjaan Pengerjaan atap harus melaui pertimbangan dan persyaratan yang telah ditentukan sesuai dengan karakteristik bahan yang akan digunakan. Karakteristik tersebut antara lain bentangan dan detail pada sambungan. Profil baja ringan adalah komponen yang berkualitas struktural dari lembaran baja yang dibentuk model tertentu dengan proses press-braking atau roll forming (Gambar 2.1). Suhu tidak diperlukan dalam proses pembentukan (tidak seperti baja hot-rolled), oleh sebab itu disebut cold-formed. Biasanya baja cold-formed merupakan komponen yang tipis, ringan, mudah untuk diproduksi, dam murah dibandingkan baja hot-rolled (Mutawalli, 27). Penggunaan baja ringan sebagai struktur rangka kuda-kuda dan rangka atap memiliki kelebihan dan kekurangan, adapun kelebihannya antara lain: MANFAAT PENELITIAN untuk : Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat 1. Mendefinisikan dan menjelaskan hal-hal yang berhubungan dengan perencanaan struktur rangka atap baja ringan. 2. Mengetahui tipe kuda kuda atap yang lebih efektif dalam penggunaan volume TINJAUAN PUSTAKA Struktur rangka atap adalah salah satu bagian penting dalam konstruksi bangunan. Royani (211) berpendapat bahwa, struktur atap adalah bagian bangunan yang menahan atau mengalirkan beban-beban dari atap. Adapun faktor-faktor yang menunjang kekuatan struktur atap menurut Danang (27) adalah: a. Jenis material yang digunakan Bahan material yang akan digunakan untuk struktur atap yang kuat harus memiliki sifat awet, ringan dan presisi. Atapn dikatakan kuat bila mampu menahan besarnya beban yang bekerja pada stuktur atap tersebut. b. Bentuk atap Bentuk atap harus mampu menahan derasnya air hujan, sengatan matahari dan kuatnya dorongan 1. Karena bobotnya yang ringan maka beban yang harus ditanggung oleh struktur di bawahnya lebih rendah. 2. Baja ringan bersifat tidak mudah terbakar. 3. Baja ringan hampir tidak memiliki nilai muai dan susut. 4. Tahan terhadap karat, rayap serta perubahan cuaca dan kelembaban. 5. Proses desain menggunaan program komputer sesuai dengan pabrikator atau distributor baja ringan tersebut, tetapi pada umumnya masih menggunakan program komputer SAP 2. 6. Pemasangan relatif mudah dan cepat. 7. Tidak memerlukan pengecatan. Sedangkan kekurangannya adalah : 1. Rangka atap baja rigan kurang menarik apabila tidak diberi plafon. 2. Apabila ada salah satu bagian struktur yang salah hitung, maka akan mempengaruhi bagian lainnya. 3. Rangka atap baja ringan tidak sefleksibel kayu yang dapat dibentuk. Rangka atap baja ringan merupakan sistem struktur yangberfungsi untuk menopang/menyangga penutup atap, dengan elemen-elemen pokok yang terdiri dari: kuda-kuda ( truss), dan reng ( roof batten). Truss merupakan struktur rangka batang (kuda-kuda) sebagai penyangga utama rangka atap, yang terdiri dan batang utama luar ( chords) dan batang dalam ( webs), dan yang berfungsi untuk
menahan gaya aksial (tarik dan tekan), maupun momen lentur. Berikut gambar salah satu contoh struktur kuda-kuda baja ringan: Dalam perakitan struktur rangka atap baja ringan, perlu diperhatikan ketentuan pemilihan dan pemasangan alat sambung agar diperoleh sistem struktur yang stabil, kuat, dan tidak merusak lapisan anti karat. Alat sambung yang digunakan biasanya berupa sekrup. Menurut Wei Wen Yu (2), fenomena khas konstruksi baja canai dingin yang perlu dipertimbangkan dalam desain, sebagai berikut : 1. Tekuk lokal dan kekuatan pasca tekuk Elemen struktur baja ringan umumnya mempunyai tebal yang relatif kecil sehingga mudah mengalami tekuk lokal (setempat) akibat tegangan tekan meskipun kondisi masih elastis (belum mencapai tegangan leleh). Tegangan tekan tersebut dapat timbul akibat gaya tekan, momen, gaya geser atau tumpu. Jadi tekuk lokal menjadi kriteria penting dalam perencanaan. Meskipun demikian, hal yang menaril bahwa elemenbaja ringan pada kondisi tegangan tekuk teoritis belum tentu runtuh, dari hasil penelitian diketahui bahwa elemen baja canai dingin tetap dapat memikul beban setelah pasca tekuk. 2. Kekakuan Torsi Elemen struktur baja ringan umumnya langsing dan berupa penampang terbuka sehingga mempunyai kekakuan torsi berbanding lurus terhadap ketebalan (sebesar t 3) sehingga kekuatannya relatif kecil terhadap torsi. Kecuali itu bentuk profil C banyak dipakai pada baja canai dingin yang shearcenter nya berada di luar titik berat (center of gravity) penampang. Kondisi tersebut menyebabkan tekuk lentur torsi menjadi faktor kritis dalam perecanaan kolom. 3. Pelat Pengaku (stiffner) pada elemen tekan Sangat membantu meningkatkan tahanan terhadap tekuk, bentuk yang dapat digunakan adalah pengaku tepi ( edge stiffner) dan pengaku di tengah (intermediate stiffner). 4. Sifat- sifat properti yang bervariasi Akibat adanya bagian yang berpengaku dan tidak berpengaku mengakibatkan keseluruhan lebar penampang hanya akan efektif jika rasio lebar atau jika gaya tekan bekerja kecil. Tetapi karena rasio lebar yang besar maka bagian penampang berpengaku akan bekerja yang lebih efektif pada saat tekuk lokal telah terjadi. Sebagai hasilnya, distribusi gaya tekan tidak seragam pada keseluruhan penampang.untuk itu maka properti penampang didasarkan pada luas efektif. 5. Sistem Sambungan Pada sambungan baut, kelebihan bagian yang disambung relatif tpis pada baja ringan dibanding baja biasa ( hot-rolled). Baja cold-formed berbentuk lembaran sheet atau strip sebaran yang sempit antara tegangan leleh (fy) dan kuat tariknya (fu), sehingga perilaku sambungan baut berbeda antara baja cold-formed dan hot-rolled, khususnya pada kekuatan tumpu dan tegangan tarik. 6. Kekuatan Tumpu Ujung dari Baja Tipis Tekuk pada badan menjadi masalah kritis cold-formed karena : a. Pemakaian pelat pengaku pada tumpuan atau lokasi beban terpusat adalah tidak praktis pada konstruksi cold-formed b. Rasio tinggi badan relatif lebih besar dibanding profil hot-rolled 7. Batasan Ketebalan Yang paling penting adalah rasio lebar/tebal dari elemen tekan dan satuan tegangan yang digunakan. 8. Perencanaan Plastis Konstruksi cold-formed dianggap tidak dapat menghasilkan mekanisme sendi plastis apabila dikategorikan sebagai penampang langsing yang tidak memenuhi persyaratan. Baja yang digunakan adalah baja ringan tipe Zincalume G55 dengan spesifikasi sebagai berikut : Modulus elastisitas (E) = 21. N/mm 2 Modulus geser (G) = 81. N/mm 2 Nisbah poisson (μ) =,3 Tegangan leleh (fy) Kekuatan tarik (fu) = 55 MPa = 55 MPa Sesuai dengan SNI 7971:213, struktur beserta komponen-komponen strukturnya harus disesain terhadap aksi dan kombinasi aksi sesuai dengan SNI 1727 (butir 1.6). Beban gempa diabaikan dalam perencanaan rangka atap ini. Kombinasi beban (SNI 1727:213 butir 2) 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,6L +,5 (Lr atau S atau R) 3. 1,2D + 1,6 (Lr atau S atau R) + (L atau,5 W) 4. 1,2D + 1,W + L +,5 (Lr atau S atau R) 5. 1,2D + 1,E + L+,2S 6.,9D + 1,W 7.,9D + 1,E Keterangan:
D = beban mati L = beban hidup Lr = beban hidup atap S = beban salju R = beban hujan W = beban angin E = beban gempa METODE PENELITIAN Berat ( 15 Kg ) 1 5 Rangka Atap Howe 1338,72 943,944 6677,245 howe 12 16 2 Bentang ( m ) Berat ( 16 Kg ) 14 12 1 8 6 4 2 Rangka Atap Fink 12124,29 8693,733 Fink 5968,27 12 16 2 Bentang ( m ) HASIL DAN PEMBAHASAN Rangka Atap Pratt Berat ( Kg 15 ) 14167,12 1 9775,633 745,41 pratt 5 12 16 2 Bentang ( m ) Perbandingan Grafik Rangka Atap Berat ( Kg 16 ) 14 12 1 pratt 8 howe 6 Fink 4 2 12 16 2 Bentang ( m )
Perbandingan Satuan Bentang Rangka atap Pratt Rangka atap tipe Howe Rangka atap tipe Fink Rasio 1,18:1,11:1 6677,245 5968,27 Berat Kg 12 m 745,41 Berat Kg 16 m 9775,633 943,944 8693,733 1,12:1,8:1 Berat Kg 2 m 14167,12 1338,72 12124,29 1,16:1,1:1 KESIMPULAN Dari hasil analisis teori dan perhitungan antara rangka atap baja ringan tipe pratt,howe,dan fink. Dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil desain struktur rangka atap baja ringan pada bentang 12 m menggunakan C 125.125 pada bottom chord, dan C 1.1 pada batang top chord dan web. Pada bentang 16 m menggunakan C15.15 pada bottom chord, dan C 125.125 pada top chord dan web. Pada bentang 2 m menggunakan C 2.2 pada bottom chord, dan C 15.15 pada top chord dan web. 2. Masing-masing sambungan menggunakan 2 buah sekrup self-drilling(sds) dengan d f = 4,8 mm. 3. Rangka atap baja ringan tipe fink lebih efektif dan ekonomis di bandingkan dengan menggunakan tipe atap pratt dan howe pada bentang 12 m, 16 m, dan 2 m. SARAN Adapun saran penulis sehubungan dengan judul tugas akhir ini, yaitu: 1. Sehubungan dengan banyaknya penggunaan baja ringan pada konstruksi bangunan, diharapkan adanya standar dimensi yang bervariasi untuk profil baja ringan. 2. Melihat perkembangan konstruksi baja ringan, semoga ada pembelajaran tambahan mengenai cold-formed steel agar lebih menambah wawasan mahasiswa/i. Multawalli M. 21. Stabilitas Sambungan Struktur Baja Ringan SMART FRAME Type-T Terhadap Beban Siklik Pada Rumah Sederhana Tahan Gempa, Tesis Program Pasca Sarjana. Jakarta: Universitas Gajah Mada. Nugroho, F. (214). Baja Ringan Sebagai Salah Satu Alternatif Pengganti Kayu Pada Struktur Rangka Kuda-Kuda Ditinjau dari Segi Konstruksi. Jurnal Momentum Volume 16 No.2. Oentoeng. 24. Konstruksi Baja. Yogyakarta: ANDI. Prastyawan, Irfan Yoga. 214. Studi Eksperimental Terhadap Unjuk Kerja Kuda-Kuda Baja Ringan Profil C dengan Ketebalan,75 mm. Jurnal Teknik Sipil UNTAN Volume 1, No 1. Setiawan, Agus. 28. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD. Jakarta: ERLANGGA. Sucipta, Andry., Saggaff, Anis., & Muliawan, Sutanto. 213. Analisa Pola Keruntuhan Konstruksi Rangka Atap dengan Menggunakan Profil Baja Ringan. Jurnal Teknik Sipil dan Lingkungan Volume 1, No 1. Wei-Wen Yu, Ph.D., P.E. 2. Cold Formed Steel Design. New York: John Wiley & Sons. DAFTAR PUSTAKA Badan Standarisasi Nasional. 213. Struktur Baja Canai Dingin (SNI 7971:213). Jakarta: BSN Departemen Pekerjaan Umum. 1987. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SKBI -1.3.5.3-1987). Jakarta : Yayasan Badan Penerbit PU.