BAB I PENDAHULUAN 1.1 Umum Seiring dengan perkembangan teknologi dan kebutuhan, struktur sipil dituntut untuk menjadi lebih berkualitas disegala aspek selain aspek kekuatan yang mutlak harus dipenuhi seperti aspek ekonomi dan kemudahan pembangunan/perakitan. Salah satu struktur yang menjadi perhatian saat ini adalah struktur rangka atap dimana semakin banyaknya pilihan material pembentuk yang tersedia. Struktur rangka atap baja ringan saat ini sudah semakin populer dan banyak digunakan di Indonesia sebagai material alternatif selain kayu dan baja konvensional. Hal itu dikarenakan rangka atap jenis ini dianggap lebih ekonomis dan cepat dari segi perakitan. Baja ringan adalah baja canai dingin yang keras yang diproses kembali komposisi atom dan molekulnya, sehingga menjadi baja yang lebih fleksibel. Saat ini baja ringan menjadi material bangunan yang sedang trend, rangka atap baja ringan lebih dominan terkenal dibanding material baja ringan untuk struktur lainnya. Hal ini karena gencarnya iklan-iklan yang menawarkan produk rangka atap baja ringan menggantikan rangka atap dari material kayu. Mengingat kayu
semakin hari semakin langka juga karena harga kayu yang relatif mahal, maka pemilihan material rangka atap baja ringan menjadi satu pilihan para kontraktor atau owner dalam membangun rumah. Selain karena faktor keawetan dan tahan rayap dan karat, rangka atap baja ringan mempunyai kelebihan yaitu kekuatan struktur yang lebih bagus, seperti lebih kuat, lebih kaku dibanding konstruksi kayu. Disamping itu kemudahan dalam mendapatkan, kecepatan pemasangan, dan struktur yang kuat membuat rangka atap baja ringan terkenal. Teknologi dalam perencanaan dan pemasangan rangka atap baja ringan beragam sesuai dengan profil dari elemen kuda-kuda itu sendiri. Profil kuda-kuda rangka atap baja ringan yang beredar di pasaran terdiri dari C, Z, hollow dan UK atau profil Omega atau HAT. Tiap profil memiliki kelebihan-kelebihan serta perbedaan prinsip dalam pemasangannya. a. profil baja konvensional (hot rolled steel)
b. profil baja ringan (cold formed steel) Gambat 1.1 Profil baja konvensional dan profil baja ringan Rangka Atap Baja ringan diciptakan untuk memudahkan perakitan dan konstruksi. Meskipun tipis, baja ringan memiliki derajat kekuatan tarik yang tinggi yaitu sekitar 550 MPa, sementara baja biasa sekitar 300 MPa. Kekuatan tarik dan tegangan ini untuk mengkompensasi bentuknya yang tipis. Ketebalan baja ringan yang beredar sekarang ini berkisar dari 0,4 mm 1 mm. Inilah kelebihan dan kekurangan baja ringan : Kelebihan: Karena bobotnya yang ringan maka dibandingkan kayu atau baja konvensional, beban yang harus ditanggung oleh struktur di bawahnya jauh lebih rendah sehingga dapat mengurangi struktur pondasi, kolom dan balok.
Baja ringan bersifat tidak membesarkan api (non-combustible). Anti Rayap, tidak bisa dimakan rayap. Pemasangannya relatif lebih cepat apabila dibandingkan rangka kayu dan baja konvensional. Pada baja ringan tidak terjadi muai dan susut, jadi tidak berubah karena panas dan dingin. Kekurangannya : Kerangka atap baja ringan tidak bisa diekspos seperti rangka kayu, sistem rangkanya yang berbentuk jaring kurang menarik bila tanpa penutup plafon. Karena strukturnya yang seperti jaring ini maka bila ada salah satu bagian struktur yang salah hitung ia akan menyeret bagian lainnya maksudnya jika salah satu bagian kurang memenuhi syarat keamanan, maka kegagalan bisa terjadi secara keseluruhan. Rangka atap baja ringan tidak sefleksibel kayu yang dapat dipotong dan dibentuk berbagai profil.
Tabel 1.1 Perbandingan konfigurasi material baja konvensional dengan baja ringan Baja konvensional (hot rolled steel) Baja ringan (cold formed steel) Modulus elastisitas : E 200.000 N/mm 2 210.000 N/mm 2 Modulus geser : G 80.000 N/mm 2 E/2(1+ μ) N/mm 2 81.000 N/mm 2 Nisbah poisson : μ 0,3 0,3 Koefisien pemuaian : α 12 x 10-6 / 0 C 12 x 10-6 / 0 C Berat jenis : ρ 7850 kg/m 3 7850 kg/m 3 Tegangan lelelh : fy 240 MPa 200 550 MPa Kekuatan tarik : fu 370 MPa 300 550 MPa Ketebalan material > 3 mm 0,4 1 mm Baja ringan sebagai alternatif baru material rangka atap akhir-akhir ini semakin populer dan bahkan menjadi trend tersendiri, ditandai dengan banyaknya jumlah merk rangka atap baja ringan di Indonesia. Di satu sisi, jumlah merk yang banyak itu membuat konsumen bisa bebas memilih mana yang dianggap paling cocok dengan kebutuhan ataupun dana yang tersedia. Tetapi di sisi lain, banyaknya merk tersebut juga mengakibatkan terjadinya perang harga yang bisa merugikan konsumen. Karena sudah banyak penjual rangka atap baja ringan yang menurunkan standar kualitasnya agar harganya
menjadi miring. Penurunan standar kualitas itu tentu saja sangat membahayakan. Sudah banyak berita mengenai robohnya rangka atap baja ringan di berbagai lokasi. Salah satu penyebab munculnya kualitas non-standar itu adalah karena sampai saat ini Indonesia belum memiliki peraturan mengenai material cold formed steel yang merupakan material pembentuk rangka jenis ini. Hal ini menyebabkan banyak pelaksana di lapangan tidak terbiasa dengan proses perencanaan dan pelaksanaannya. 1.2 Latar Belakang Baja cold-formed atau cold-rolled (canai dingin) atau light-gage atau baja ringan adalah komponen struktur baja dari lembaran atau pelat baja dengan proses pengerjaan dingin. Baja canai dingin semakin populer digunakan sebagai alternatif pengganti kayu dan secara intensif dipakai pada bangunan rendah tidakbertingkat (low-rise building). Riset tentang baja cold-formed untuk bangunan dimulai oleh Prof. George Winter dari Universitas Cornell mulai tahun 1939. Berdasarkan riset-riset beliau maka dapat dilahirkan edisi pertama tentang Light Gauge Steel Design Manual tahun 1949 atas dukungan AISI (American Iron and Steel Institute). Sejak dikeluarkan peraturan tersebut atau lebih dari lima dekade ini, maka pemakaian material baja canai dingin semakin berkembang untuk konstruksi bangunan, mulai
struktur sekunder sampai struktur utama, misalnya untuk balok lantai, rangka atap dan dinding pada bangunan industri, komersial maupun rumah tinggal. Negara-negara selain USA umumnya sudah melengkapi dengan peraturan perencanaan dan karena didukung dengan hasil-hasil penelitian maka aplikasi baja canai dingin semakin maju yang berimbas pada semakin efisien dan luas pemakaiannya. SNI 03-1729-2002 atau Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung adalah acuan terbaru perencanaan konstruksi baja Indonesia dan setara dengan peraturan AISC (American Institute of Steel Construction). Meskipun demikian aplikasinya terbatas pada profil baja canai panas (hot-rolled) yang umumnya cocok dipakai pada konstruksi berat. Pada sisi lain ada juga profil baja canai dingin (cold-formed) yang banyak digunakan pada konstruksi ringan. Bagaimanapun juga perilaku baja canai dingin berbeda dengan baja canai panas (Wei-Wen Yu 2000) sehingga perencanaannyapun berbeda. Produksi baja canai dingin di Indonesia semakin meningkat, umumnya ditujukan pada konstruksi baja ringan yang bersaing dengan konstruksi kayu yang cenderung semakin langka dan mahal. Meskipun demikian akibat ketiadaan peraturan tentang baja canai dingin maka banyak pelaksana di lapangan tidak terbiasa dengan proses perencanaan dan pelaksanaannya. Menghadapi kondisi seperti itu, umumnya para insinyur yang ada bilamana berkaitan dengan cold-formed akan menyerahkan bulat-bulat mulai dari
perencanaan sampai pelaksanaannya pada kontraktor spesialis yang umumnya sekaligus pemasok material tersebut. Penelitian mengenai perencanaan baja konvensional sudah banyak dilakukan dan memberikan hasil yang memuaskan. Namun, penelitian mengenai perencanaan baja ringan belum banyak dilakuka n. Di Indonesia diketahui bahwa rangka atap jenis ini banyak mengalami kegagalan. Kegagalan tersebut dapat disebabkan oleh kegagalan elemen, kegagalan sambungan, kombinasi keduanya atau kesalahan pengerjaan sehingga diperlukan analisis lebih lanjut mengenai perilaku struktur rangka atap baja ringan dan sambungannya yang didesain menurut prosedur yang biasa dilakukan saat ini. 1.3 Maksud dan Tujuan Adapun maksud dan tujuan Tugas Akhir ini adalah : 1. Mendefinisikan dan menjelaskan hal-hal yang berhubungan dengan perencanaan struktur rangka atap baja ringan. 2. Menganalisa dan merencanakan struktur rangka atap baja ringan berdasarkan Australian/ New Zealand Standard (AS/NZS 4600:1996). 3. Merencanakan sambungan menggunakan sekrup (self-drilling screw). 4. Membandingkan dengan proses perencanaan struktur rangka atap baja konvensional berdasarkan SNI 03 1729 2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung.
1.4 Pembatasan Masalah Untuk membatasi ruang lingkup masalah yang akan timbul maka ditetapkan batasan-batasan sebagai berikut : 1. Baja yang digunakan adalah high tension steel G-550 berlapis Zincalume atau Galvanis. 2. Profil yang digunakan adalah profil C dan double C. 3. Sistem sambungan menggunakan sekrup (self-drilling screw). 4. Untuk analisa struktrur, garis gaya batang-batang yang disambung pada tiap titik buhul dianggap bertemu disatu titik. 5. Peraturan pembebanan berdasarkan Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SKBI-1.3.5.3-1987). 6. Kombinasi pembebanan yang dipakai berdasarkan SNI 03-1729-2002 tata cara perencanaan struktur baja untuk bangunan gedung. 1,4D 1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) 1,2D + 1,6 (La atau H) ) + (γ L L atau 0,8W) 1,2D + 1,3 W + γ L L + 0,5 (La atau H) 1,2D ± 1,0E + γ L L 0,9D ± (1,3W atau 1,0E) 7. Tekuk pada batang akibat Torsional buckling tidak ditinjau.
8. Model yang digunakan adalah kuda-kuda segitiga penuh bentang 18 m dan α = 25 o dengan tumpuan sendi dan rol di kedua ujungnya. α Gambar 1.2 Model rencana kuda-kuda 1.5 Metode Pembahasan Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah studi analitis berdasarkan data-data dan buku literatur yang berhubungan dengan pembahasan pada tugas akhir ini serta masukan-masukan dari dosen pembimbing. Penganalisaan struktur dilakukan dengan program komputer yaitu program SAP 2000 versi 10.0.1 untuk mempermudah proses perhitungan.