ANALISIS PENGARUH KUAT TEKUK PADA SISTEM
ANALISIS PENGARUH KUAT TEKUK PADA SISTEM PERANCAH
BANGUNAN (SCAFFOLDING) DENGAN METODE ANALISA LANGSUNG
(DIRECT ANALYSIS METHOD)
Michael Talim1 dan Daniel Rumbi Teruna2
1
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara
(USU) Jl. Perpustakaan, Kampus USU Medan 20155
INDONESIA E-mail: badtz_mmic@hotmail.com
2
Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera
Utara (USU) Jl. Perpustakaan, Kampus USU Medan 20155
INDONESIAE-mail: danielteruna@yahoo.com
ABSTRAK
Perancah baja merupakan komponen yang sangat penting dalam pekerjaan bekisting
untuk menunjang pekerjaan selanjutnya. Tujuan dilakukannya analisis ini yaitu untuk
meninjau kuat tekan maksimum yang terjadi pada scaffolding 3 tingkat sebelum terjadinya
tekuk dengan metode analisa langsung (DAM). Perencanaan struktur baja yang umumnya
langsing, memerlukan analisis stabilitas. Hasilnya dipengaruhi adanya imperfection (nonlinier geometri) dan kondisi inelastis (non-linier material).Dalam tugas akhir ini
menggunakan analisis inelastic orde-2 yang didasari pada metode analisa langsung.Model
scaffolding 3 tingkat dianalisa dengan menggunakan elemen balok (beam element) pada
program SAP 2000 dengan 6 variasi notional loads yang diaplikasikan pada arah sumbu
lemah dari pada pipa scaffolding.Kuat tekan terendah pada scaffolding 3 tingkat sebelum
terjadi tekuk adalah 18,24 kN dengan arah horizontal notional loads ke kanan pada
scaffolding tingkat pertama,arah ke kiri pada scaffolding tingkat kedua dan ke kanan pada
scaffolding tingkat 3.Hasil analisis menunjukkan bahwa hasil kuat tekan maksimum yang
didapat terjadi perpindahan yang besar secara drastic dalam langkah iterasi.Dengan
menggunakan analisa pada metode DAM,hasil yang didapat lebih efektif.
Kata Kunci: Perancah Bangunan, Analisa Langsung, Kuat tekan, Baja, beban lateral
ABSTRACT
Steel scaffolding is a very important component in formwork work to support the next job.
The purpose of this analysis is to review the maximum compressive strength that occurs in 3
levels of scaffolding prior to buckling with direct analysis method (DAM). Planning steel
structures that are generally slim, require stability analysis. The result is influenced by
imperfection (non-linear geometry) and inelastic condition (non-linear material). In this final
project was using inelastic analysis of second order based on direct analysis method. 3-level
scaffolding model was analyzed by using beam element, in the SAP 2000 program with 6
variations of notional loads applied to the weak axis direction of the scaffolding pipe. The
lowest compressive force on the 3-level scaffolding prior to buckling is 18.24 kN with the
horizontal notional loads to the right on the first level scaffolding,to the left at the second and
to the right on the scaffolding level 3. The analysis results show that the maximum
compressive strength gain is drastically displaced in the iteration step. By using the analysis
on the DAM method, the results obtained are more effective.
Keywords: Scaffolding, Direct Analysis, Compressive strength, Steel, Notional loads
1. PENDAHULUAN
Pada zaman sekarang, banyaknya pembangunan proyek di kota besar seperti
pembangunan Hotel, Apartemen, Perumahan dan lain-lain. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat pesat telah mempengaruhi kemajuan dunia industri dan usaha
untuk sekarang ini. Hal ini terbukti dengan banyaknya perusahaan-perusahaan besar maupun
kecil yang bersaing untuk menghasilkan produk yang berkualitas dengan menggunakan
peralatan yang super canggih.
Perancah (scaffolding) adalah suatu struktur sementara yang digunakan untuk
menyangga manusia dan material dalam konstruksi atau perbaikan gedung dan bangunanbangunan besar lainnya. Biasanya perancah berbentuk suatu sistem modular dari pipa atau
tabung logam, meskipun juga dapat menggunakan bahan-bahan lain. Di beberapa negara
Asia seperti RRC dan Indonesia, bambu masih digunakan sebagai perancah.Tetapi mayoritas
pekerja konstruksi sekarang menggunakan perancah yang terbuat dari besi.
Gambar 1 Model Standar Scaffolding
(Sumber : http://scaffolding123.com/pipa scaffolding.html)
Permasalahan yang akan dibahas yaitu meninjau seberapa besar kuat tekuk yang
terjadi pada scaffolding bangunan 3 lantai dikarenakan spesifikasi dari kekuatan scaffolding
itu hanya mencakup 1 tingkatan. Sehingga perhitungan secara analitis dengan program SAP
dapat lebih mempermudah dalam menghitung batas maksimum yang dapat dipikul oleh
scaffolding 3 lantai.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Menurut I. Ervianto (2006), komponen utama dari sistem penyangga perancah baja
konvensional terdiri dari rangka (main frame) dengan berbagai bentuk dan ukuran, diagonal bracing
atau cross brace, walk thru frame, adjustable jack, atau jack base, U-heads).
Sejalan dengan perkembangan pemakaian beton, konstruksi acuan perancah juga
mengalami perkembangan menjadi 3 sistem:
1. Sistem Konvensional / Tradisional, Acuan perancah sistem sederhana biasanya digunakan satu kali
pakai. Bahan yang digunakan dapat berupa bahan organis, bahan buatan, dan / atau gabungan
keduanya. Depresiasi acuan perancah jenis ini sangat tinggi, karena banyak volume bahan terbuang
pada proses pembuatan serta membutuhkan volume tenaga kerja yang cukup besar serta
berpengalaman.
2. Semi Sistem Modern, Sistem ini dirancang untuk suatu pekerjaan dan ukuran – ukuran untuk
komponen tertentu dengan masa penggunaan satu kali atau lebih. Karena kemungkinan dapat
digunakan secara berulang, maka biaya investasi yang diperlukan dan upah kerja yang tidak terlalu
tinggi.
3. Sistem Modern, Perkembangan terakhir dalam pemanfaatan acuan perancah adalah perancangan
acuan perancah untuk memudahkan penggunaan dalam berbagai bentuk komponen struktur.
Sistem ini dapat memudahkan dan mempercepat proses pemasangan dan pembongkaran. Dengan
kualitas hasil yang lebih baik dibandingkan dengan sistem lain, acuan perancah dengan sistem ini
dapat dimanfaatkan untuk beberapa kali masa penggunaan. Untuk meningkatkan kecepatan kerja,
sistem ini telah dilengkapi dengan berbagai alat bantu yang disesuaikan dengan tujuan penggunaan.
Gambar 2 Komponen-Komponen Scaffolding (Trahair.N.S)
3. METODE DAM (Direct Analysis Method)
Perencanaan struktur baja yang umumnya langsing, memerlukan analisis stabilitas. Hasilnya
dipengaruhi adanya imperfection (non-linier geometri) dan kondisi inelastis (non-linier material). Oleh
sebab non-linier, analisisnya dikerjakan secara incremental dan iterasi. Sekarang ini dukungan
teknologi komputer canggih tetapi terjangkau menyebabkan cara analisis non-linier bukan kendala.
Sehingga berbagai jenis analisis berbasis komputer berkembang mulai analisis tekuk elastis, analisis
elastis orde-2, analisis plastis, analisis elastis-plastis, dan analisis inelastis orde-2, yang disebut juga
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.
Menurut Wiryanto (2015), 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 mensyaratkan program
analisis struktur yang dipakai, seperti :
•
•
Dapat memperhitungkan deformasi komponen-komponen struktur dan sambung-annya 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 analisa struktur berbasis komputer sudah memasukkan
pengaruh deformasi pada elemen formulasinya (Dewobroto 2013).
Pengaruh Orde ke-2 (P-∆ & P-δ) perlu diperhitungkan dalam mencari gaya-gaya internal batang.
Umumnya program komersil bisa melakukan analisa struktur orde ke-2, meskipun kadangkala
hasilnya bisa berbeda satu dengan lainnya. Oleh sebab itu perlu verifikasi terhadap kemampuan
program yang dipakai. Ketidak-sempurnaan terjadi ketika program ternyata hanya mampu
memperhitungkan pengaruh P-∆ saja, tetapi tidak P-δ. Adapun yang dimaksud P-∆ adalah
pengaruh pembebanan akibat terjadinya perpindahan titik-titik nodal elemen, sedangkan P-δ
adalah pengaruh pembebanan akibat deformasi di elemen (diantara dua titik nodal), seperti terlihat
pada Gambar 3 di bawah.
Gambar 3 Pengaruh Orde ke-2 (AISC 2010)
Pengaruh Cacad Bawaan (Initial Imperfection)
Perhitungan stabilitas struktur modern didasarkan anggapan bahwa perhitungan gaya-gaya
batang diperoleh dari analisa struktur elastis orde-2, yang memenuhi kondisi keseimbangan setelah
pembebanan, 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.
Beban notional merupakan beban lateral yang diberikan pada titik nodal di semua level,
berdasarkan prosentasi beban vertikal yang bekerja di level tersebut, dan diberikan pada sistem struktur
penahan beban gravitasi melalui rangka atau kolom vertikal, atau 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
Ni = 0.002 Yi
Dimana,
Ni = beban notional di level i
Yi = beban gravitasi di level i hasil beban kombinasi LRFD
Jadi penempatan notional load diatur sedemikian rupa agar jangan sampai hasil akhir
kombinasinya akan lebih ringan. Bukankah notional load adalah untuk memodelkan ketidaksempurnaan.
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 membanding-kannya dengan analisa distribusi plastisitas maupun hasil uji tes empiris
(Galambos 1998).
Rumus modulus elastisitas setelah disesuaikan faktor reduksi kekakuan :
EI* = 0.8
Dimana,
EI
= modulus elastisitas setelah direduksi
= kekakuan lentur
= modulus elastititas
Faktor τb mirip dengan reduksi kekakuan inelastis kolom akibat hilangnya kekakuan batang.
Jika gaya tekannya besar, Pr > 0.5 Py maka :
Dimana,
Pr
Py
= kekakuan lentur
= Gaya tekan hasil perlu kombinasi LRFD
= Kuat tekuk lentur
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.
Kuat Nominal Penampang
Jika digunakan analisa stabilitas struktur cara DAM, maka untuk perhitungan kuat struktur
nominalnya cukup memakai prosedur biasa seperti yang digunakan pada cara ELM, yaitu nilai faktor
K pada kelangsingan batang (KL/r) diambil konstan sebesar K=1.
Tekuk global ditentukan oleh kelangsingan elemen penampang dan bentuknya.Adapun tekuk
global atau lokal tergantung klasifikasi penampang, jika penampangnya tidak-langsing maka tidak
terjadi tekuk local, dan sebaliknya penampang langsing berisiko tekuk lokal terlebih dahulu.Tekuk
yang terjadi pada scaffolding yaitu Tekuk Lentur (AISC – E3).
Tekuk lentur yang dimaksud merupakan tekuk global pada penampang dengan klasifikasi
elemen tidak langsing dimana beban kritis yang menyebabkan tekuk tersebut telah dirumuskan oleh
Euler.Rumus dasar yang menentukan kuat nominal batang tekan ( ) berkesesuaian dengan
perencanaan batang tarik, maka luas penampang utuh (
dijadikan konstanta tetap dan juga ada
variabelnya yaitu tegangan kritis
yang dituliskan dalam format berikut :
Dimana,
Pn = Kuat nominal batang tekan
Fcr = Tegangan kritis
Ag = Luas penampang utuh
Tegangan kritis,
dihitung berdasarkan syarat berikut, jika
atau
, tekuk inelastis, maka :
Rumus Tegangan tekuk Euler (elastis) adalah sebagai berikut
Dimana,
Fcr
Fy
Fe
K
L
r
E
=
=
=
=
=
=
=
Tegangan kritis
Tegangan leleh baja
Tegangan tekuk kritis elastis
Faktor kuat nominal penampang
Panjang scaffolding
Jari – Jari girasi pipa scaffolding
Modulus elastisitas baja
Tegangan kritis pada daerah kelangsingan dipengaruhi oleh tegangan residu dan kondisi
imperfection atau ketidaklurusan batang.Kejadian pada keruntuhannya disebut tekuk inelastis.
Gambar 4 Hasil interaksi check antara ELM dan DAM (AISC 2010)
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian kali ini, ukuran dan bentuk scaffolding yang akan digunakan untuk analisis
metode DAM yaitu
Diameter pipa
Tebal pipa
Panjangtekuk pipa
Inersia pipa
Jari-jari girasi pipa
Mutubaja
Tinggi Scaffolding
Lebar Scaffolding
=
=
=
=
=
=
=
=
48,3 mm
2 mm
1220 mm
78098 mm4
16,3848 mm
240 Mpa
5100 mm
1219 mm
Gambar 5 Model Ukuran Scaffolding yang digunakan dalam analisis
Properti Penampang
Diameter pipa
Tebal pipa
Luasan pipa
Inersia pipa
Jari-Jari girasi pipa
:
:
:
:
:
48,3 mm
2 mm
290,764 mm2
78098 mm4
16,3848 mm
Hasil Analisis
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Gambar 6 Model imperfection
Analisis dilakukan dengan menggunakan fitur nonlinier static analysis yang tersedia pada
program analisa struktur SAP2000 sesuai dengan ketentuan penggunaan metode analisa langsung
dengan 6 variasi notional loads untuk menentukan kuat tekan kritis kolom pipa scaffolding sebelum
terjadi tekuk.
Hasil analisa yang ditinjau berupa grafik gaya dan perpindahan pada salah satu pipa scaffolding
untuk meninjau beban kritis yang mampu dipikul oleh scaffolding dengan kondisi imperfection yang
diaplikasikan.Adapun grafik antara gaya dan perpindahan untuk masing-masing model diperlihatkan
sebagai berikut :
Grafik tekuk model scaffolding
70
60
Gaya ( kN )
50
40
model(a
)
model(
b)
model(c
)
model(
d)
30
20
10
0
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
Perpindahan ( m )
Gambar 7 Grafik Model scaffolding akibat variasi notional loads
Model
Pcr
( kN )
a
33,37
b
33,75
c
18,24
d
62,93
e
64,29
f
23,8
Tabel 1 Tabel Hasil Kuat Tekan 3 lantai scaffolding
0.1
5. KESIMPULAN
Tugas akhir ini membahas mengenai pengaruh kuat tekuk pada sistem perancah bangunan
(scaffolding) dengan metode analisa langsung (Direct Analysis Method). Respons struktur berupa
seberapa besar beban yang diberikan hingga terjadinya buckling pada sistem scaffolding dan besar kuat
tekuk yang dihasilkan dari buckling, kemudian beberapa kesimpulan dapat ditarik sebagai berikut:
1.
Hasil analisa perbandingan Pcr perhitungan manual SNI 2015 dengan perhitungan SAP 2000 1
lantai yaitu Pcr perhitungan SAP 2000 lebih kecil 8,63% daripada perhitungan manual SNI 2015.
2.
Hasil analisa dengan metode DAM menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat scaffolding maka
kapasitas scaffolding turun yang diakibatkan oleh imperfection dan inelastis bahan maka nilai kuat
lentur terkecil yang didapat sebelum terjadinya buckling pada scaffolding 3 tingkat adalah pada
model imperfection C dengan kuat tekan sebesar 18,24 kN dan nilai kuat lentur terbesar sebelum
terjadinya buckling adalah pada model imperfection E dengan kuat tekan sebesar 64,29 kN.
6. SARAN
Beberapa saran untuk memberikan dorongan penelitian yang lebih jauh di masa yang akan
datang yaitu sebagai berikut:
1.
Analisis dapat dilakukan kembali untuk scaffolding dengan jumlah lantai yang berbeda-beda.
2.
Tipe scaffolding yang di analisis bisa diganti dengan jenis lain yang lebih efektif untuk
pembangunan sesuai perkembangan zaman.
REFERENSI
[1]
AISC, Manual of Steel Construction, “Load and Resistance Factor Design,” American
Institute of Steel Construction, Chicago, IL, 2005.
[2]
Fransiska (2015), Analisis dan Desain / Perencanaan Struktur Scaffolding sebagai Alat
Penyokong Bekisting Beton, Universitas Sumatera Utara, Indonesia.
[3]
Departemen Tenaga Kerja dan Transmigrasi RI. 2011. Peraturan Menteri Tenaga Kerja
dan Transmigrasi No.PER-01/MEN/1980 tentang keselamatan dan kesehatan kerja
konstruksi bangunan. Jakarta: Depnakertrans RI.
[4]
Trahair,N.S. 1993. Felxural-Torsional Buckling of Structures.Boca Raton, FL : CRC.
[5]
I.A. Rai Widhiawati, A.A.G.A. Yana, dan A.A. Asmara (2010), Analisa Biaya Pelaksanaan
Antara Pelat Konvensional Dan Sistem Pelat Menggunakan Metal Deck, Universitas
Udayana, Denpasar.
[6]
Dewobroto, Wiryanto. 2015.”Struktur Baja - Perilaku,Analisis & Desain – AISC 2010”,
Universitas Pelita Harapan, Tangerang.
[7]
PT. Gunanusa Utama Fabricators. 2010. Jenis dan Material Perancah. Jakarta
[8]
Ervianto , Wulfram I. 2006. Eksplorasi Teknologi Dalam Proyek Konstruksi ( Beton
[9]
Pracetak Dan Bekisting). Yogyakarta : Andi Offset
[10] Allen, H.G dan P.S. Bulson. 1980. Background to Buckling. McGraw Hill Book
Company, U.K... Astaneh-Asl, A. 2002
[11] John Enright, Robert Harriss, and Gregory J Hancock. 2000. “Stability of
BracedScaffolding and Formwork with Spigot Joints”. Journal. Fifteenth
InternationalSpecialty Conference on Cold-Formed Steel Structures St.Louis,
Missouri U.
BANGUNAN (SCAFFOLDING) DENGAN METODE ANALISA LANGSUNG
(DIRECT ANALYSIS METHOD)
Michael Talim1 dan Daniel Rumbi Teruna2
1
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara
(USU) Jl. Perpustakaan, Kampus USU Medan 20155
INDONESIA E-mail: badtz_mmic@hotmail.com
2
Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera
Utara (USU) Jl. Perpustakaan, Kampus USU Medan 20155
INDONESIAE-mail: danielteruna@yahoo.com
ABSTRAK
Perancah baja merupakan komponen yang sangat penting dalam pekerjaan bekisting
untuk menunjang pekerjaan selanjutnya. Tujuan dilakukannya analisis ini yaitu untuk
meninjau kuat tekan maksimum yang terjadi pada scaffolding 3 tingkat sebelum terjadinya
tekuk dengan metode analisa langsung (DAM). Perencanaan struktur baja yang umumnya
langsing, memerlukan analisis stabilitas. Hasilnya dipengaruhi adanya imperfection (nonlinier geometri) dan kondisi inelastis (non-linier material).Dalam tugas akhir ini
menggunakan analisis inelastic orde-2 yang didasari pada metode analisa langsung.Model
scaffolding 3 tingkat dianalisa dengan menggunakan elemen balok (beam element) pada
program SAP 2000 dengan 6 variasi notional loads yang diaplikasikan pada arah sumbu
lemah dari pada pipa scaffolding.Kuat tekan terendah pada scaffolding 3 tingkat sebelum
terjadi tekuk adalah 18,24 kN dengan arah horizontal notional loads ke kanan pada
scaffolding tingkat pertama,arah ke kiri pada scaffolding tingkat kedua dan ke kanan pada
scaffolding tingkat 3.Hasil analisis menunjukkan bahwa hasil kuat tekan maksimum yang
didapat terjadi perpindahan yang besar secara drastic dalam langkah iterasi.Dengan
menggunakan analisa pada metode DAM,hasil yang didapat lebih efektif.
Kata Kunci: Perancah Bangunan, Analisa Langsung, Kuat tekan, Baja, beban lateral
ABSTRACT
Steel scaffolding is a very important component in formwork work to support the next job.
The purpose of this analysis is to review the maximum compressive strength that occurs in 3
levels of scaffolding prior to buckling with direct analysis method (DAM). Planning steel
structures that are generally slim, require stability analysis. The result is influenced by
imperfection (non-linear geometry) and inelastic condition (non-linear material). In this final
project was using inelastic analysis of second order based on direct analysis method. 3-level
scaffolding model was analyzed by using beam element, in the SAP 2000 program with 6
variations of notional loads applied to the weak axis direction of the scaffolding pipe. The
lowest compressive force on the 3-level scaffolding prior to buckling is 18.24 kN with the
horizontal notional loads to the right on the first level scaffolding,to the left at the second and
to the right on the scaffolding level 3. The analysis results show that the maximum
compressive strength gain is drastically displaced in the iteration step. By using the analysis
on the DAM method, the results obtained are more effective.
Keywords: Scaffolding, Direct Analysis, Compressive strength, Steel, Notional loads
1. PENDAHULUAN
Pada zaman sekarang, banyaknya pembangunan proyek di kota besar seperti
pembangunan Hotel, Apartemen, Perumahan dan lain-lain. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat pesat telah mempengaruhi kemajuan dunia industri dan usaha
untuk sekarang ini. Hal ini terbukti dengan banyaknya perusahaan-perusahaan besar maupun
kecil yang bersaing untuk menghasilkan produk yang berkualitas dengan menggunakan
peralatan yang super canggih.
Perancah (scaffolding) adalah suatu struktur sementara yang digunakan untuk
menyangga manusia dan material dalam konstruksi atau perbaikan gedung dan bangunanbangunan besar lainnya. Biasanya perancah berbentuk suatu sistem modular dari pipa atau
tabung logam, meskipun juga dapat menggunakan bahan-bahan lain. Di beberapa negara
Asia seperti RRC dan Indonesia, bambu masih digunakan sebagai perancah.Tetapi mayoritas
pekerja konstruksi sekarang menggunakan perancah yang terbuat dari besi.
Gambar 1 Model Standar Scaffolding
(Sumber : http://scaffolding123.com/pipa scaffolding.html)
Permasalahan yang akan dibahas yaitu meninjau seberapa besar kuat tekuk yang
terjadi pada scaffolding bangunan 3 lantai dikarenakan spesifikasi dari kekuatan scaffolding
itu hanya mencakup 1 tingkatan. Sehingga perhitungan secara analitis dengan program SAP
dapat lebih mempermudah dalam menghitung batas maksimum yang dapat dipikul oleh
scaffolding 3 lantai.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Menurut I. Ervianto (2006), komponen utama dari sistem penyangga perancah baja
konvensional terdiri dari rangka (main frame) dengan berbagai bentuk dan ukuran, diagonal bracing
atau cross brace, walk thru frame, adjustable jack, atau jack base, U-heads).
Sejalan dengan perkembangan pemakaian beton, konstruksi acuan perancah juga
mengalami perkembangan menjadi 3 sistem:
1. Sistem Konvensional / Tradisional, Acuan perancah sistem sederhana biasanya digunakan satu kali
pakai. Bahan yang digunakan dapat berupa bahan organis, bahan buatan, dan / atau gabungan
keduanya. Depresiasi acuan perancah jenis ini sangat tinggi, karena banyak volume bahan terbuang
pada proses pembuatan serta membutuhkan volume tenaga kerja yang cukup besar serta
berpengalaman.
2. Semi Sistem Modern, Sistem ini dirancang untuk suatu pekerjaan dan ukuran – ukuran untuk
komponen tertentu dengan masa penggunaan satu kali atau lebih. Karena kemungkinan dapat
digunakan secara berulang, maka biaya investasi yang diperlukan dan upah kerja yang tidak terlalu
tinggi.
3. Sistem Modern, Perkembangan terakhir dalam pemanfaatan acuan perancah adalah perancangan
acuan perancah untuk memudahkan penggunaan dalam berbagai bentuk komponen struktur.
Sistem ini dapat memudahkan dan mempercepat proses pemasangan dan pembongkaran. Dengan
kualitas hasil yang lebih baik dibandingkan dengan sistem lain, acuan perancah dengan sistem ini
dapat dimanfaatkan untuk beberapa kali masa penggunaan. Untuk meningkatkan kecepatan kerja,
sistem ini telah dilengkapi dengan berbagai alat bantu yang disesuaikan dengan tujuan penggunaan.
Gambar 2 Komponen-Komponen Scaffolding (Trahair.N.S)
3. METODE DAM (Direct Analysis Method)
Perencanaan struktur baja yang umumnya langsing, memerlukan analisis stabilitas. Hasilnya
dipengaruhi adanya imperfection (non-linier geometri) dan kondisi inelastis (non-linier material). Oleh
sebab non-linier, analisisnya dikerjakan secara incremental dan iterasi. Sekarang ini dukungan
teknologi komputer canggih tetapi terjangkau menyebabkan cara analisis non-linier bukan kendala.
Sehingga berbagai jenis analisis berbasis komputer berkembang mulai analisis tekuk elastis, analisis
elastis orde-2, analisis plastis, analisis elastis-plastis, dan analisis inelastis orde-2, yang disebut juga
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.
Menurut Wiryanto (2015), 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 mensyaratkan program
analisis struktur yang dipakai, seperti :
•
•
Dapat memperhitungkan deformasi komponen-komponen struktur dan sambung-annya 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 analisa struktur berbasis komputer sudah memasukkan
pengaruh deformasi pada elemen formulasinya (Dewobroto 2013).
Pengaruh Orde ke-2 (P-∆ & P-δ) perlu diperhitungkan dalam mencari gaya-gaya internal batang.
Umumnya program komersil bisa melakukan analisa struktur orde ke-2, meskipun kadangkala
hasilnya bisa berbeda satu dengan lainnya. Oleh sebab itu perlu verifikasi terhadap kemampuan
program yang dipakai. Ketidak-sempurnaan terjadi ketika program ternyata hanya mampu
memperhitungkan pengaruh P-∆ saja, tetapi tidak P-δ. Adapun yang dimaksud P-∆ adalah
pengaruh pembebanan akibat terjadinya perpindahan titik-titik nodal elemen, sedangkan P-δ
adalah pengaruh pembebanan akibat deformasi di elemen (diantara dua titik nodal), seperti terlihat
pada Gambar 3 di bawah.
Gambar 3 Pengaruh Orde ke-2 (AISC 2010)
Pengaruh Cacad Bawaan (Initial Imperfection)
Perhitungan stabilitas struktur modern didasarkan anggapan bahwa perhitungan gaya-gaya
batang diperoleh dari analisa struktur elastis orde-2, yang memenuhi kondisi keseimbangan setelah
pembebanan, 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.
Beban notional merupakan beban lateral yang diberikan pada titik nodal di semua level,
berdasarkan prosentasi beban vertikal yang bekerja di level tersebut, dan diberikan pada sistem struktur
penahan beban gravitasi melalui rangka atau kolom vertikal, atau 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
Ni = 0.002 Yi
Dimana,
Ni = beban notional di level i
Yi = beban gravitasi di level i hasil beban kombinasi LRFD
Jadi penempatan notional load diatur sedemikian rupa agar jangan sampai hasil akhir
kombinasinya akan lebih ringan. Bukankah notional load adalah untuk memodelkan ketidaksempurnaan.
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 membanding-kannya dengan analisa distribusi plastisitas maupun hasil uji tes empiris
(Galambos 1998).
Rumus modulus elastisitas setelah disesuaikan faktor reduksi kekakuan :
EI* = 0.8
Dimana,
EI
= modulus elastisitas setelah direduksi
= kekakuan lentur
= modulus elastititas
Faktor τb mirip dengan reduksi kekakuan inelastis kolom akibat hilangnya kekakuan batang.
Jika gaya tekannya besar, Pr > 0.5 Py maka :
Dimana,
Pr
Py
= kekakuan lentur
= Gaya tekan hasil perlu kombinasi LRFD
= Kuat tekuk lentur
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.
Kuat Nominal Penampang
Jika digunakan analisa stabilitas struktur cara DAM, maka untuk perhitungan kuat struktur
nominalnya cukup memakai prosedur biasa seperti yang digunakan pada cara ELM, yaitu nilai faktor
K pada kelangsingan batang (KL/r) diambil konstan sebesar K=1.
Tekuk global ditentukan oleh kelangsingan elemen penampang dan bentuknya.Adapun tekuk
global atau lokal tergantung klasifikasi penampang, jika penampangnya tidak-langsing maka tidak
terjadi tekuk local, dan sebaliknya penampang langsing berisiko tekuk lokal terlebih dahulu.Tekuk
yang terjadi pada scaffolding yaitu Tekuk Lentur (AISC – E3).
Tekuk lentur yang dimaksud merupakan tekuk global pada penampang dengan klasifikasi
elemen tidak langsing dimana beban kritis yang menyebabkan tekuk tersebut telah dirumuskan oleh
Euler.Rumus dasar yang menentukan kuat nominal batang tekan ( ) berkesesuaian dengan
perencanaan batang tarik, maka luas penampang utuh (
dijadikan konstanta tetap dan juga ada
variabelnya yaitu tegangan kritis
yang dituliskan dalam format berikut :
Dimana,
Pn = Kuat nominal batang tekan
Fcr = Tegangan kritis
Ag = Luas penampang utuh
Tegangan kritis,
dihitung berdasarkan syarat berikut, jika
atau
, tekuk inelastis, maka :
Rumus Tegangan tekuk Euler (elastis) adalah sebagai berikut
Dimana,
Fcr
Fy
Fe
K
L
r
E
=
=
=
=
=
=
=
Tegangan kritis
Tegangan leleh baja
Tegangan tekuk kritis elastis
Faktor kuat nominal penampang
Panjang scaffolding
Jari – Jari girasi pipa scaffolding
Modulus elastisitas baja
Tegangan kritis pada daerah kelangsingan dipengaruhi oleh tegangan residu dan kondisi
imperfection atau ketidaklurusan batang.Kejadian pada keruntuhannya disebut tekuk inelastis.
Gambar 4 Hasil interaksi check antara ELM dan DAM (AISC 2010)
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian kali ini, ukuran dan bentuk scaffolding yang akan digunakan untuk analisis
metode DAM yaitu
Diameter pipa
Tebal pipa
Panjangtekuk pipa
Inersia pipa
Jari-jari girasi pipa
Mutubaja
Tinggi Scaffolding
Lebar Scaffolding
=
=
=
=
=
=
=
=
48,3 mm
2 mm
1220 mm
78098 mm4
16,3848 mm
240 Mpa
5100 mm
1219 mm
Gambar 5 Model Ukuran Scaffolding yang digunakan dalam analisis
Properti Penampang
Diameter pipa
Tebal pipa
Luasan pipa
Inersia pipa
Jari-Jari girasi pipa
:
:
:
:
:
48,3 mm
2 mm
290,764 mm2
78098 mm4
16,3848 mm
Hasil Analisis
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Gambar 6 Model imperfection
Analisis dilakukan dengan menggunakan fitur nonlinier static analysis yang tersedia pada
program analisa struktur SAP2000 sesuai dengan ketentuan penggunaan metode analisa langsung
dengan 6 variasi notional loads untuk menentukan kuat tekan kritis kolom pipa scaffolding sebelum
terjadi tekuk.
Hasil analisa yang ditinjau berupa grafik gaya dan perpindahan pada salah satu pipa scaffolding
untuk meninjau beban kritis yang mampu dipikul oleh scaffolding dengan kondisi imperfection yang
diaplikasikan.Adapun grafik antara gaya dan perpindahan untuk masing-masing model diperlihatkan
sebagai berikut :
Grafik tekuk model scaffolding
70
60
Gaya ( kN )
50
40
model(a
)
model(
b)
model(c
)
model(
d)
30
20
10
0
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
Perpindahan ( m )
Gambar 7 Grafik Model scaffolding akibat variasi notional loads
Model
Pcr
( kN )
a
33,37
b
33,75
c
18,24
d
62,93
e
64,29
f
23,8
Tabel 1 Tabel Hasil Kuat Tekan 3 lantai scaffolding
0.1
5. KESIMPULAN
Tugas akhir ini membahas mengenai pengaruh kuat tekuk pada sistem perancah bangunan
(scaffolding) dengan metode analisa langsung (Direct Analysis Method). Respons struktur berupa
seberapa besar beban yang diberikan hingga terjadinya buckling pada sistem scaffolding dan besar kuat
tekuk yang dihasilkan dari buckling, kemudian beberapa kesimpulan dapat ditarik sebagai berikut:
1.
Hasil analisa perbandingan Pcr perhitungan manual SNI 2015 dengan perhitungan SAP 2000 1
lantai yaitu Pcr perhitungan SAP 2000 lebih kecil 8,63% daripada perhitungan manual SNI 2015.
2.
Hasil analisa dengan metode DAM menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat scaffolding maka
kapasitas scaffolding turun yang diakibatkan oleh imperfection dan inelastis bahan maka nilai kuat
lentur terkecil yang didapat sebelum terjadinya buckling pada scaffolding 3 tingkat adalah pada
model imperfection C dengan kuat tekan sebesar 18,24 kN dan nilai kuat lentur terbesar sebelum
terjadinya buckling adalah pada model imperfection E dengan kuat tekan sebesar 64,29 kN.
6. SARAN
Beberapa saran untuk memberikan dorongan penelitian yang lebih jauh di masa yang akan
datang yaitu sebagai berikut:
1.
Analisis dapat dilakukan kembali untuk scaffolding dengan jumlah lantai yang berbeda-beda.
2.
Tipe scaffolding yang di analisis bisa diganti dengan jenis lain yang lebih efektif untuk
pembangunan sesuai perkembangan zaman.
REFERENSI
[1]
AISC, Manual of Steel Construction, “Load and Resistance Factor Design,” American
Institute of Steel Construction, Chicago, IL, 2005.
[2]
Fransiska (2015), Analisis dan Desain / Perencanaan Struktur Scaffolding sebagai Alat
Penyokong Bekisting Beton, Universitas Sumatera Utara, Indonesia.
[3]
Departemen Tenaga Kerja dan Transmigrasi RI. 2011. Peraturan Menteri Tenaga Kerja
dan Transmigrasi No.PER-01/MEN/1980 tentang keselamatan dan kesehatan kerja
konstruksi bangunan. Jakarta: Depnakertrans RI.
[4]
Trahair,N.S. 1993. Felxural-Torsional Buckling of Structures.Boca Raton, FL : CRC.
[5]
I.A. Rai Widhiawati, A.A.G.A. Yana, dan A.A. Asmara (2010), Analisa Biaya Pelaksanaan
Antara Pelat Konvensional Dan Sistem Pelat Menggunakan Metal Deck, Universitas
Udayana, Denpasar.
[6]
Dewobroto, Wiryanto. 2015.”Struktur Baja - Perilaku,Analisis & Desain – AISC 2010”,
Universitas Pelita Harapan, Tangerang.
[7]
PT. Gunanusa Utama Fabricators. 2010. Jenis dan Material Perancah. Jakarta
[8]
Ervianto , Wulfram I. 2006. Eksplorasi Teknologi Dalam Proyek Konstruksi ( Beton
[9]
Pracetak Dan Bekisting). Yogyakarta : Andi Offset
[10] Allen, H.G dan P.S. Bulson. 1980. Background to Buckling. McGraw Hill Book
Company, U.K... Astaneh-Asl, A. 2002
[11] John Enright, Robert Harriss, and Gregory J Hancock. 2000. “Stability of
BracedScaffolding and Formwork with Spigot Joints”. Journal. Fifteenth
InternationalSpecialty Conference on Cold-Formed Steel Structures St.Louis,
Missouri U.