analisis kapasitas tekan profil-c baja canai dingin ...konteks.id/p/11-sk-6.pdf · 2. analisis...

9
Konferensi Nasional Teknik Sipil 11 Universitas Tarumanagara, 26-27 Oktober 2017 SK-53 ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN MENGGUNAKAN SNI 7971:2013 DAN AISI 2002 Tania Windariana Gunarto 1 dan Ali Awaludin 2 1 Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Universitas Gadjah Mada, Bulaksumur Yogyakarta Email: [email protected] 2 1 Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Universitas Gadjah Mada, Bulaksumur Yogyakarta Email: [email protected] ABSTRAK Penggunaan baja canai dingin semakin populer di Indonesia karena strukturnya tidak membutuhkan perawatan dan harga yang lebih murah dibandingkan baja konvensional. Selain itu, penggunaan baja canai dingin sebagai material atap bangunan juga dinilai menambah nilai estetika bangunan. Profil baja canai dingin memiliki ketebalan profil yang tipis, sehingga resiko kegagalan buckling menjadi lebih tinggi. Untuk mendapatkan perhitungan kapasitas tekan baja canai dingin yang tepat, maka perlu dievaluasi penggunaan effective width method dan direct strength method. Effective Width Method adalah metode perhitungan yang sering digunakan dengan mempertimbangkan penyusutan luas penampang yang menerima bebas aksial tekan. Effective width method tidak memperhitungkan tipe kegagalan buckling yang dapat terjadi, oleh karena itu perlu dipertimbangkan penggunaan direct strength method sebagai perhitungan kapasitas dengan memperhatikan kemungkinan buckling yang terjadi. Penelitian ini menggunakan baja canai dingin profil C, mutu baja G-550 dengan ukuran 12CS2,5x085, 10CS2,5x085, 9CS2,5x085, 8CS2,5x085, 7CS2,5x085, 6CS2,5x085, dan 4CS2,5x085 dengan panjang 1 meter. Aplikasi CUFSM digunakan untuk mendukung perhitungan metode direct strength method. Sebagai bahan pertimbangan dalam menentukan metode perhitungan yang mendekati sifat baja canai dingin secara nyata, maka dilakukan modelisasi pembebanan tekan aksial konsentris dengan menggunakan ABAQUS. Hasil analisis berdasarkan direct strength method dan effective width method menunjukkan pada profil 12CS2,5x085, perbedaan kapasitas tekan adalah 10%, profil 10CS2,5x085 sebesar 8%, profil 9CS2,5x085 sebesar 6%, profil 8CS2,5x085 sebesar 3%, dengan hasil effective width method lebih besar. Pada profil 7CS2,5x085, perbedaan kapasitas tekan sebesar 1%, profil 6CS2,5x085 sebesar 7%, dan profil 4CS2,5x085 sebesar 23%, dengan hasil direct strength method lebih besar. Perbedaan hasil ini menunjukkan angka aman yang digunakan dalam effective width method lebih besar dibandingkan direct strength method. Untuk perhitungan desain tekan baja canai dingin dengan panjang 1 meter, penggunaan effective width method lebih disarankan. Kata kunci: baja canai dingin, effective width method, direct strength method 1. PENDAHULUAN Latar belakang Seiring berkembangnya teknologi dalam bidang konstruksi, banyak inovasi inovasi baru yang muncul, terutama material konstruksi. Salah satu inovasi material yang banyak digunakan saat ini adalah Cold Formed Steel. Cold Formed Steel adalah baja yang dibentuk setelah proses pemanasan baja selesai, setelah baja dingin barulah dibentuk menjadi berbagai macam tipe profil. Di Indonesia, Cold Formed Steel lebih dikenal dengan istilah baja ringan. Disebut baja ringan, karena berat jenisnya yang lebih ringan dari baja konvensional. Baja canai dingin saat ini banyak digunakan sebagai konstruksi atap. Keunggulan penggunaan baja canai dingin sangat banyak, namun ada beberapa kekurangannya. Dengan rasio kelangsingan profil yang tinggi, baja canai dingin diharuskan memikul beban yang sama besar dengan baja konvensional. Dengan beban yang besar, resiko terjadinya buckling pada baja canai dingin lebih tinggi. Dalam penyusunan tugas akhir ini akan dianalisis kapasitas kekuatan tekan baja canai dingin dengan menggunakan SNI 7971:2013 mengenai Struktur Baja Canai Dingin dan AISI Manual Cold- Formed Steel Design 2002. Uji efektifitas dari metode tersebut akan dilihat dengan permodelan perilaku profil menggunakan ABAQUS.

Upload: dinhxuyen

Post on 10-May-2018

268 views

Category:

Documents


34 download

TRANSCRIPT

Page 1: ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN ...konteks.id/p/11-SK-6.pdf · 2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550. Manfaat

Konferensi Nasional Teknik Sipil 11 Universitas Tarumanagara, 26-27 Oktober 2017

SK-53

ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN

MENGGUNAKAN SNI 7971:2013 DAN AISI 2002

Tania Windariana Gunarto1 dan Ali Awaludin

2

1Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Universitas Gadjah Mada, Bulaksumur Yogyakarta

Email: [email protected] 2 1Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Universitas Gadjah Mada, Bulaksumur Yogyakarta

Email: [email protected]

ABSTRAK

Penggunaan baja canai dingin semakin populer di Indonesia karena strukturnya tidak membutuhkan

perawatan dan harga yang lebih murah dibandingkan baja konvensional. Selain itu, penggunaan baja

canai dingin sebagai material atap bangunan juga dinilai menambah nilai estetika bangunan. Profil

baja canai dingin memiliki ketebalan profil yang tipis, sehingga resiko kegagalan buckling menjadi

lebih tinggi. Untuk mendapatkan perhitungan kapasitas tekan baja canai dingin yang tepat, maka

perlu dievaluasi penggunaan effective width method dan direct strength method. Effective Width

Method adalah metode perhitungan yang sering digunakan dengan mempertimbangkan penyusutan

luas penampang yang menerima bebas aksial tekan. Effective width method tidak memperhitungkan

tipe kegagalan buckling yang dapat terjadi, oleh karena itu perlu dipertimbangkan penggunaan

direct strength method sebagai perhitungan kapasitas dengan memperhatikan kemungkinan buckling

yang terjadi. Penelitian ini menggunakan baja canai dingin profil C, mutu baja G-550 dengan ukuran

12CS2,5x085, 10CS2,5x085, 9CS2,5x085, 8CS2,5x085, 7CS2,5x085, 6CS2,5x085, dan

4CS2,5x085 dengan panjang 1 meter. Aplikasi CUFSM digunakan untuk mendukung perhitungan

metode direct strength method. Sebagai bahan pertimbangan dalam menentukan metode

perhitungan yang mendekati sifat baja canai dingin secara nyata, maka dilakukan modelisasi

pembebanan tekan aksial konsentris dengan menggunakan ABAQUS. Hasil analisis berdasarkan

direct strength method dan effective width method menunjukkan pada profil 12CS2,5x085,

perbedaan kapasitas tekan adalah 10%, profil 10CS2,5x085 sebesar 8%, profil 9CS2,5x085 sebesar

6%, profil 8CS2,5x085 sebesar 3%, dengan hasil effective width method lebih besar. Pada profil

7CS2,5x085, perbedaan kapasitas tekan sebesar 1%, profil 6CS2,5x085 sebesar 7%, dan profil

4CS2,5x085 sebesar 23%, dengan hasil direct strength method lebih besar. Perbedaan hasil ini

menunjukkan angka aman yang digunakan dalam effective width method lebih besar dibandingkan

direct strength method. Untuk perhitungan desain tekan baja canai dingin dengan panjang 1 meter,

penggunaan effective width method lebih disarankan.

Kata kunci: baja canai dingin, effective width method, direct strength method

1. PENDAHULUAN

Latar belakang

Seiring berkembangnya teknologi dalam bidang konstruksi, banyak inovasi inovasi baru yang muncul, terutama

material konstruksi. Salah satu inovasi material yang banyak digunakan saat ini adalah Cold Formed Steel. Cold

Formed Steel adalah baja yang dibentuk setelah proses pemanasan baja selesai, setelah baja dingin barulah dibentuk

menjadi berbagai macam tipe profil. Di Indonesia, Cold Formed Steel lebih dikenal dengan istilah baja ringan.

Disebut baja ringan, karena berat jenisnya yang lebih ringan dari baja konvensional. Baja canai dingin saat ini

banyak digunakan sebagai konstruksi atap.

Keunggulan penggunaan baja canai dingin sangat banyak, namun ada beberapa kekurangannya. Dengan rasio

kelangsingan profil yang tinggi, baja canai dingin diharuskan memikul beban yang sama besar dengan baja

konvensional. Dengan beban yang besar, resiko terjadinya buckling pada baja canai dingin lebih tinggi. Dalam

penyusunan tugas akhir ini akan dianalisis kapasitas kekuatan tekan baja canai dingin dengan menggunakan SNI

7971:2013 mengenai Struktur Baja Canai Dingin dan AISI Manual Cold- Formed Steel Design 2002. Uji efektifitas

dari metode tersebut akan dilihat dengan permodelan perilaku profil menggunakan ABAQUS.

Page 2: ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN ...konteks.id/p/11-SK-6.pdf · 2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550. Manfaat

SK-54

Rumusan masalah

Dalam penyusunan tugas akhir, akan dianalisis kapasitas tekan baja canai dingin dengan mempertimbangkan

kemungkinan buckling yang terjadi.

Tujuan penelitian

1. Memodelkan perilaku beban deformasi profil baja canai dingin akibat pembebanan aksial tekan konsentris

dengan program ABAQUS.

2. Menganalisis kapasitas kuat tekan baja canai dingin profil C dengan menggunakan metode SNI 7971:2013

mengenai Struktur Baja Canai Dingin (effective width method) dan AISI Manual Cold-Formed Steel Design

2002 (direct strength method).

Batasan masalah

Batasan dalam penelitian adalah sebagai berikut:

1. Panjang profil yang digunakan adalah 1 meter;

2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550.

Manfaat penelitian

Memberikan rekomendasi pedoman perancangan batang tekan yang lebih mendekati pola perilaku baja canai dingin

profil C dalam penerapannya di lapangan.

2. TINJAUAN PUSTAKA

Baja canai dingin

Pengertian

Dalam kegiatan konstruksi, dikenal dua jenis baja, yaitu baja konvensional yang lebih dikenal masyarakat dan baja

canai dingin, yang termasuk baja jenis baru. Baja konvensional adalah baja yang dibentuk pada saat proses

pemanasan, sedangkan baja canai dingin adalah baja yang dibentuk setelah proses pemanasan selesai. Baja canai

dingin semakin digemari masyarakat karena lebih tipis dan lebih ringan dibandingkan baja konvensional. Tebal

lempengan baja canai dingin berkisar antara 0,4 mm hingga 6,4 mm, tebal plat berkisar 25 mm, dan lebar profil baja

canai dingin antara 51 mm hingga 305 mm (Yu, 2000).

Tipe Kegagalan Buckling

Buckling adalah kegagalan tekuk dari profil yang disebabkan oleh beban yang ditanggung terlalu besar atau rasio

kelangsingan profil yang tinggi. Dalam analisis baja canai dingin perlu diperhatikan 3 tipe kegagalan buckling, yaitu

local buckling, distortional buckling, dan global buckling (Schafer, 2006)

a. Local Buckling

Local buckling terjadi pada elemen plat penampang (sayap dan badan) karena terlalu tipis, dan sudut-sudut pada

profil tidak ada perubahan. (Yu & Yan, 2011)

b. Distortional Buckling

Pada distortional buckling, komponen sayap dan lips mengalami rotasi pada ujung antara sayap dan lips. (Yu &

Yan, 2011)

c. Global Buckling

Pada global buckling seluruh penampang profil mengalami translasi dan rotasi dari profil awal.

Effective width method Effective width method adalah metode yang paling sering digunakan dalam memperhitungkan kapasitas kekuatan

baja canai dingin. Perhitungan effective width method memperhatikan reduksi lebar penampang pada saat diberi

beban. Dalam perhitungannya, luas area secara keseluruhan akan dihitung lagi menjadi luas area efektif yang

menahan beban.

Distribusi beban pada penampang profil baja canai dingin dengan effective width method tidak merata. Distribusi

beban yang tidak merata ini disebabkan oleh pengaruh local buckling. Metode effective width ini bertujuan untuk

menganalisis efek dari local buckling tersebut dengan cara mencari lebar efektif profil, sehingga kapasitas kekuatan

penampang dapat mendekati kondisi yang sebenarnya.

Direct strength method Direct strength method tidak menggunakan perhitungan lebar efektif penampang, melainkan menggunakan luas area

keseluruhan dengan mempertimbangkan stabilitas elastis dari keseluruhan penampang baja canai dingin untuk

Page 3: ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN ...konteks.id/p/11-SK-6.pdf · 2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550. Manfaat

SK-55

mendapatkan kapasitas kuat tekan profil baja canai dingin. Kestabilan elastis penampang yang dipertimbangkan

adalah local, distortional, dan global buckling. Direct strength method juga mencakup perhitungan momen yang

menyebabkan profil mencapai titik lelehnya.

Finite strip analysis Analisis finite strip adalah analisis untuk menentukan jenis buckling yang terjadi secara akurat dan cepat.

Penggunaan finite strip analysis ini sangat membantu perencanaan kapasitas tekan, karena hasil dari finite strip

analysis ini adalah bentuk buckling yang terjadi, dan faktor beban kritis yang digunakan dalam perhitungan direct

strength method.

Dalam penelitian, akan digunakan aplikasi CUFSM sebagai finite strip analysis. Hasil dari analisis finite strip adalah

kurva antara faktor beban dan panjang profil. Perbandingan faktor beban dan panjang profil akan menentukan faktor

beban minimal untuk setiap jenis buckling yang terjadi.

3. LANDASAN TEORI

Analisa kuat tekan baja canai dingin Pada analisa kuat tekan baja canai dingin ini digunakan Direct Strength Method dan Effective Width Method dengan

menggunakan Ms. Excel.

Effective Width Method

Analisis dengan Effective Width Method mengacu pada elemen struktur tekan baja canai dingin, SNI 7971:2013

mengenai struktur baja canai dingin. Tahap perhitungan effective width method akan meliputi:

A. Komponen Struktur Tekan Pembebanan Konsentris

Pada komponen struktur dengan resultan semua beban yang bekerja padanya berupa gaya aksial yang melalui titik

berat penampang efektif yang dihitung pada tegangan kirtis (fn). Gaya aksial tekan desai (N*) harus memenuhi

syarat berikut (SNI 7971, 2013):

(3.1)

(3.2)

Keterangan:

Φc : 0,85 faktor reduksi kapasitas untuk komponen struktur dalam tekan

Ns : kapasitas penampang nominal dari komponen struktur dalam tekan,

Ns = Ae.fy (3.3)

Ae : luas efektif saat tegangan leleh (fy)

Nc : kapasitas komponen struktur nominal dari struktur dalam tekan,

Nc = Ae.fn (3.4)

Ae : luas efektif saat tegangan kritis (fn)

fn : tegangan kritis, dimana:

untuk :fn fy (3.5)

untuk :fn fy (3.6)

keterangan:

λc : kelangsingan nondimensional digunakan untuk menentukan nilai fn, dengan (3.7)

foc : nilai terkecil dari tegangan tekuk lentur, torsi dan lentur torsi elastis atau analisis tekuk yang rasional

Direct Strength Method

Analisis dengan direct strength method mengacu pada American Iron and Steel Institute, AISI Manual Cold-Formed

Steel Design 2002 Edition dan AISI Direct Strength Method Design Guide 2006. Tahap perhitungan direct strength

method akan meliputi local buckling, distortional buckling, dan global buckling (Schafer, 2006):

Pada perhitungan kolom, digunakan Ωc = 1.80 dan φc= 0.85.

A. Global Buckling

Kapasitas penampang nominal, Pne, dihitung sebagai berikut (Schafer, 2006):

Page 4: ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN ...konteks.id/p/11-SK-6.pdf · 2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550. Manfaat

SK-56

, maka (3.8)

, maka (3.9)

Keterangan:

(3.10)

(3.11)

Pcre : nilai minimal dari batas kritis beban buckling pada global buckling.

B. Distortional Buckling

Kapasitas penampang nominal, Pnd, dihitung sebagai berikut (Schafer, 2006):

, maka (3.12)

, maka (3.13)

Keterangan:

(3.14)

Pcrd : nilai minimal dari batas kritis beban buckling pada distortional buckling.

C. Local Buckling

Kapasitas penampang nominal, Pnl, dihitung sebagai berikut (Schafer, 2006):

Untuk , maka (3.15)

, maka

(3.16)

Keterangan:

(3.17)

Pcrl : nilai minimal dari batas kritis beban buckling pada local buckling.

4. METODE PENELITIAN

Diagram alir penelitian

Garis besar prosedur penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut:

1. menentukan profil baja canai dingin. Setiap kelompok tinggi profil dari profil C yang disediakan pada AISI

2002, akan diambil 1 sampel,

2. melakukan finite stripe analysis menggunakan aplikasi CUFSM, untuk mendapatkan faktor beban yang

dibutuhkan,

3. menggunakan faktor beban yang dihasilkan CUFSM sebagai bahan analisis menggunakan direct strength

method,

4. melakukan analisis effective width method sesuai dengan SNI 7971:2013,

5. membuat permodelan pembebanan tekan konsentris menggunakan ABAQUS.

6. menggunakan hasil permodelan ABAQUS sebagai perbandingan antara effective width method, dan direct

strength method.

Peraturan yang digunakan

Pada penelitian ini, beberapa peraturan yang digunakan adalah:

1. SNI 7971:2013 tentang Struktur Baja Canai Dingin

2. AISI Manual Cold-Formed Steel Design 2002

Page 5: ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN ...konteks.id/p/11-SK-6.pdf · 2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550. Manfaat

SK-57

Peralatan penelitian Penelitian dilakukan secara numerik, sehingga alat yang dibutuhkan hanya komputer yang telah dilengkapi dengan

software ABAQUS untuk modelisasi pembebanan dan Ms. Excel untuk analisis kapasitas tekan.

Data penelitian Pada penelitian ini digunakan data sekunder berupa data profil baja canai dingin. Data profil baja canai dingin

diambil dari AISI Manual Cold-Formed Steel Design 2002. Setiap kelompok tinggi profil baja canai dingin, diambil

satu sampel. Profil canai dingin yang digunakan adalah 12CS2.5x085, 10CS2.5x085, 9CS2.5x085, 8CS2.5x085,

7CS2.5x085, 6CS2.5x085, 4CS2.5x085. Dengan spesifikasi pada Tabel 2.

Tabel 2. Spesifikasi Baja Canai Dingin

ID D B t d r

mm mm mm mm mm

12CS2.5x085 304,8 63,5 2,159 21,2344 4,7625

10CS2.5x085 254 63,5 2,159 21,2344 4,7625

9CS2.5x085 228,6 63,5 2,159 21,2344 4,7625

8CS2.5x085 203,2 63,5 2,159 21,2344 4,7625

7CS2.5x085 177,8 63,5 2,159 21,2344 4,7625

6CS2.5x085 152,4 63,5 2,159 21,2344 4,7625

4CS2.5x085 101,6 63,5 2,159 21,2344 4,7625

Permodelan struktur di ABAQUS

Geometri Struktur

Dimensi profil digambar sesuai dengan tabel profil, dengan panjang profil 1000 mm. Setelah permodelan profil,

maka dilakukan mesh untuk membagi luasan menjadi lebih kecil. Tujuan meshing adalah agar perhitungan menjadi

lebih rinci. Besaran mesh yang diterapkan adalah 100 mm² (10 mm x 10 mm). Untuk ketebalan profil, hanya dibagi

menjadi 1 bagian luasan, karena tebal < 10 mm (tebal = 2,159 mm).

Section Properties

Pada penelitian ini digunakan baja canai dingin G-550, dengan tegangan leleh 550 MPa. Baja canai dingin memiliki

modulus elastisitas sebesar 200.000 MPa, dan angka poisson 0,3.

Input Beban dan Analisis

Beban dimasukkan sebesar 1 N, dengan arah menekan profil. Tumpuan profil yang digunakan adalah jepit-roll.

Analisis pertama pada model adalah linear pertubation buckle, tujuan dari linear pertubation buckle adalah untuk

melihat gelombang buckling yang terjadi, serta besar beban yang terjadi. Analisis kedua setelah linear pertubation

buckle mendapatkan hasil adalah general riks. Tujuan dari analisis general riks ini adalah untuk mendapatkan grafik

beban-displacement. Dari grafik dapat dilihat beban ultimit yang dapat diterima oleh profil. Hasil dari analisis

general riks ini adalah grafik beban-displacement, ilustrasi displacement dan persebaran beban pada profil saat

beban ultimit.

5. HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis effective width method

Spesifikasi profil yang digunakan adalah sebagai berikut:

Tabel 3. Hasil analisis effective width method

ID D B t d r Øc. Pn

mm mm mm mm mm Ton

12CS2.5x085 304.8 63.5 2.159 21.2344 4.7625 15,071

10CS2.5x085 254 63.5 2.159 21.2344 4.7625 14,867

9CS2.5x085 228.6 63.5 2.159 21.2344 4.7625 14,721

Page 6: ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN ...konteks.id/p/11-SK-6.pdf · 2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550. Manfaat

SK-58

8CS2.5x085 203.2 63.5 2.159 21.2344 4.7625 14,540

7CS2.5x085 177.8 63.5 2.159 21.2344 4.7625 14,295

6CS2.5x085 152.4 63.5 2.159 21.2344 4.7625 13,967

4CS2.5x085 101.6 63.5 2.159 21.2344 4.7625 12,789

Analisis direct strength method Hasil dari CUFSM adalah grafik pada Gambar 1.

100

101

102

103

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

length

load f

acto

r

200.0,0.07

global

distortional

local

other

100

101

102

103

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

length

load f

acto

r

200.0,0.07

global

distortional

local

other

Gambar 1. Hasil CUFSM untuk local dan distortional buckling 12CS2.5x085

Tabel 3. Hasil analisis direct strength method

ID D B t d r Øc.Pn

mm mm mm mm mm Ton

12CS2.5x085 304.8 63.5 2.159 21.2344 4.7625 13,752

10CS2.5x085 254 63.5 2.159 21.2344 4.7625 13,718

9CS2.5x085 228.6 63.5 2.159 21.2344 4.7625 13,828

8CS2.5x085 203.2 63.5 2.159 21.2344 4.7625 14,114

7CS2.5x085 177.8 63.5 2.159 21.2344 4.7625 14,510

6CS2.5x085 152.4 63.5 2.159 21.2344 4.7625 15,018

4CS2.5x085 101.6 63.5 2.159 21.2344 4.7625 16,531

ABAQUS Hasil permodelan menggunakan ABAQUS perintah linier pertubation buckle adalah bentuk buckling dengan beban

yang terjadi. Pada pembahasan ini diambil 2 bentuk buckling dengan beban yang terjadi. Pada Gambar 2, terlihat

local buckling pada profil pada beban 56488 N atau 5,649 Ton dan beban 198067 N atau 19,807 Ton.

Gambar 2. Bentuk buckling pada beban 56488 N dan 198067 N

Pada general riks didapatkan grafik beban-deformasi. Beban yang ada pada grafik dapat menunjukkan beban ultimit

yang dapat ditahan oleh profil 12CS2.5x085. Pada Gambar 3, terdapat grafik beban-deformasi yang menunjukkan

Page 7: ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN ...konteks.id/p/11-SK-6.pdf · 2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550. Manfaat

SK-59

pada beban 19750 N atau 19,750 Ton, profil sudah mengalami tegangan leleh maksimum, kemudian mengalami

beban ultimit sebesar 253.744 N atau 25,374 Ton. Pergerakan persebaran beban ditunjukkan pada Gambar 4, dengan

gerakan kiri ke kanan. Gambar 4a merupakan persebaran beban pada profil pada beban 15 Ton, kemudian Gambar

4b merupakan persebaran beban pada tegangan leleh maksimum (19,75 Ton), Gambar 4c menunjukkan persebaran

beban setelah kondisi elastis dicapai, yaitu pada beban 24,5 Ton, dan Gambar 4d menunjukkan persebaran beban

pada beban ultimit.

Gambar 3. Grafik beban-deformasi profil 12CS2,5x085

a b c d

Gambar 4. Persebaran beban profil 12CS2,5x085

Pembahasan

Effective Width Method dan Direct Strength Method

Hasil analisis menggunakan effective width method, menunjukkan penurunan kapasitas tekan seiring dengan

penurunan tinggi penampang profil. Penurunan kapastias tekan linear dengan penurunan tinggi penampangnya

karena kapasitas tekan dihitung berdasarkan dari luas efektif penampang.

Tabel 4. Hasil perhitungan Direct Strength Method Tabel 5. Hasil analisis direct strength method

ID D B t d r Øc.Pn

mm mm mm mm mm Ton

12CS2.5x085 304.8 63.5 2.159 21.2344 4.7625 13,752

10CS2.5x085 254 63.5 2.159 21.2344 4.7625 13,718

9CS2.5x085 228.6 63.5 2.159 21.2344 4.7625 13,828

8CS2.5x085 203.2 63.5 2.159 21.2344 4.7625 14,114

7CS2.5x085 177.8 63.5 2.159 21.2344 4.7625 14,510

6CS2.5x085 152.4 63.5 2.159 21.2344 4.7625 15,018

4CS2.5x085 101.6 63.5 2.159 21.2344 4.7625 16,531

Dari Tabel 4, hasil analisis menggunakan direct strength method, menunjukkan penurunan kapasitas tekan pada

profil 10CS2,5x085 dari profil 12CS2,5x085, kemudian pada profil 9CS2,5x085 hingga profil 4CS2,5x085

kapasitas tekan profil mengalami kenaikan. Kapasitas profil mengalami kenaikan seiring dengan bertambahnya

tinggi penampang profil.

Terlihat pada Tabel 5, dari 7 profil yang dianalisis menggunakan direct strength method, keseluruhan profil

menunjukkan local buckling sebagai penentu kapasitas tekan kritis dari profil. Local buckling adalah buckling yang

ID Pn Local Distortional Global

Ton Ton Ton Ton

12CS2.5x085 16.179 16.179 19.974 44.579

10CS2.5x085 16.139 16.139 18.264 40.667

9CS2.5x085 16.268 16.268 19.411 38.633

8CS2.5x085 16.605 16.605 20.484 36.574

7CS2.5x085 17.071 17.071 20.729 34.419

6CS2.5x085 17.668 17.668 21.291 32.203

4CS2.5x085 19.448 19.448 21.284 27.516

Page 8: ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN ...konteks.id/p/11-SK-6.pdf · 2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550. Manfaat

SK-60

terjadi di badan dan sayap profil. Ketebalan profil yang tipis menyebabkan kemungkinan terjadi local buckling

menjadi lebih besar.

Grafik perbandingan kapasitas tekan antara effective width method dan direct strength method dapat dilihat pada

Gambar 5. Berdasarkan Gambar 5. pada hasil analisis direct strength method mengalami kenaikan kapasitas tekan,

sementara hasil analisis effective width method mengalami penurunan kapasitas tekan. Pada profil 12CS2,5x085,

perbedaan kapasitas tekan adalah 10%, profil 10CS2,5x085 sebesar 8%, profil 9CS2,5x085 sebesar 6%, profil

8CS2,5x085 sebesar 3%, profil 7CS2,5x085 sebesar 1%, profil 6CS2,5x085 sebesar 7%, dan profil 4CS2,5x085

sebesar 23%.

Gambar 5. Grafik garis perbandingan effective width method dan direct strength method

Pada Gambar 5, terdapat titik temu antara grafik effective width method dan direct strength method, yaitu pada

beban 14,3 Ton. Sebelum beban 14,3 Ton (profil 12CS2,5x085, profil 10CS2,5x085, profil 9CS2,5x085, profil

8CS2,5x085) kapasitas tekan berdasarkan effective width method lebih besar dibandingkan hasil analisis direct

strength method. Setelah beban 14,3 Ton (profil 7CS2,5x085, profil 6CS2,5x085, profil 4CS2,5x085) kapasitas

tekan berdasarkan effective width method lebih kecil dibandingkan hasil analisis direct strength method.

Perbedaan hasil kapasitas penampang ini disebabkan oleh perbedaan pertimbangan dalam perhitungan. Effective

width method memperhitungkan luas penampang efektif, sehingga semakin pendek profil, kapasitas semakin kecil.

Pada direct strength method yang dipertimbangkan adalah kestabilan elastisnya, sehingga semakin pendek profil,

maka profil semakin kompak dan kapasitas semakin besar.

Effective Width Method dan Direct Strength Method dan ABAQUS

Pada permodelan menggunakan ABAQUS, hasil yang didapat jauh lebih besar dibandingkan dengan hasil effective

width method dan direct strength method. Untuk dapat membandingkan hasil perhitungan, maka untuk effective

width method dan direct strength method digunakan hasil kuat tekan tanpa faktor reduksi. Hasil perhitungan

kapasitas tekan dari program direct strength method, effective width method, dan ABAQUS ada pada Tabel 6.

Hasil perhitungan kapasitas dari program ABAQUS yang ditampilkan adalah beban pada saat tegangan leleh

maksimum (pada saat batas elastis). Untuk profil 12CS2,5x085, 10CS2,5x085, 9CS2,5x085, 8CS2,5x085, dan

7CS2,5x085 digunakan beban pada saat tegangan leleh maksimum, sementara pada profil 6CS2,5x085 dan

4CS2,5x085 digunakan beban ultimit yang sanggup diterima profil, karenakan bentuk grafik adalah linear hingga

beban ultimit.

Tabel 6. Perbandingan hasil perhitungan

ID DSM EWM ABAQUS

Ton Ton Ton

12CS2.5x085 16,179 17,730 19,750

10CS2.5x085 16,139 17,491 23,500

9CS2.5x085 16,268 17,319 23,800

8CS2.5x085 16,605 17,106 25,300

Page 9: ANALISIS KAPASITAS TEKAN PROFIL-C BAJA CANAI DINGIN ...konteks.id/p/11-SK-6.pdf · 2. Analisis hanya menggunakan baja canai dingin profil C dengan mutu baja ringan G-550. Manfaat

SK-61

7CS2.5x085 17,071 16,818 27,500

6CS2.5x085 17,668 16,431 27,747

4CS2.5x085 19,448 15,045 27,119

Dari Tabel 6, dapat dilihat perbedaan signifikan antara hasil perhitungan manual dengan permodelan yang

dilakukan. Terjadinya perbedaan hasil ini dapat disebabkan oleh perbedaan cara perhitungan yang dilakukan oleh

program ABAQUS dengan yang dilakukan penulis. Pada permodelan ABAQUS, angka aman yang diberikan lebih

kecil dibandingkan dengan angka aman dalam analisis effective width method dan direct strength method. Perbedaan

hasil analisis dapat dilihat pada grafik garis pada Gambar 6. Bentuk grafik hasil analisis ABAQUS hampir

menyerupai dengan hasil analisis menggunakan direct strength method, yaitu semakin kecil tinggi penampang,

maka kapasitas tekan penampang semakin besar.

Gambar 6. Grafik batang perbandingan effective width method, direct strength method, dan ABAQUS

6. KESIMPULAN

Dari hasil analisis penulis menggunakan SNI 7971:2013 mengenai Struktur Baja Canai Dingin, AISI Manual Cold-

Formed Steel Design 2002, dan ABAQUS, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

a. Penggunaan effective width method dalam perhitungan desain baja canai dingin akan memberikan hasil yang

lebih aman dan lebih memudahkan perhitungan dibandingkan penggunaan direct strength method. Apabila

panjang profil lebih dari 1 meter sebaiknya menggunakan effective width method, karena penggunaan CUFSM

dalam direct strength method terbatas pada panjang profil 1 meter.

DAFTAR PUSTAKA

American Iron and Steel Institute., (2003). AISI Manual Cold-Formed Steel Design 2002 Edition. AISI-

spesifications for the design of cold-formed steel structural members, Issue 130.

Schafer, B., (2006). “Designing Cold-Formed Steel Using the Direct Strength Method”. Orlando, s.n.

Schafer, B., (2006). Direct Strength Method Design Guide, s.l.: American Iron and Steel Institute.

Schafer, B., (2008). “Review: The Direct Strength Method of Cold-Formed Steel Member Design”. Journal of

Construction Steel Research.

Badan Standardisasi Nasional, (2013). SNI 7971:2013 Struktur Baja Canai Dingin. Jakarta: Badan Standardisasi

Nasional.

Yu, C. & Yan, W., (2011). “Effective Width Method for determining distortional buckling strength of cold-formed

steel flexural C and Z sections”. Thin-Wallad Structures, Issue 49, pp. 233-238.

Yu, W.-W., (2000). Cold-Formed Steel Design. 3rd ed. Canada: John Wiley & Sons, Inc..