cold-formed pada SAP2000


Menanggapi kasus-kasus yang disampaikan para komentator blog merupakan pekerjaan menarik. Khususnya bagi seorang dosen yang hidup di kampus, yang dapat menganggapnya sebagai suatu link-and-match dengan dunia praktis, juga sekaligus sebagai benchmarking, untuk mengetahui masih perlunya belajar lagi meng-up-to-dated pengetahuan teori yang ada dalam menjawab kasus-kasus praktis tersebut.

Tetapi tentu saja ada catatan khusus karena ternyata tidak semua komentar dapat dijawab tuntas, maklum aku bukan ahli di semua bidang teknik sipil, yaitu ilmu manajemen konstruksi, ilmu transportasi, ilmu hidrologi dan pengairan, ilmu geoteknik, ilmu surveying (pemetaan) dan ilmu struktur. Aku lebih banyak hanya mendalami bidang keilmuan struktur. Kalau dokter, maka aku ini bisa diketegorikan sebagai dokter spesialis.

Sebagai informasi aku ini di UPH adalah penanggung jawab pada mata kuliah  :

  1. Bahasa Pemrograman , 2 sks (ini aku memakai materi yang kubuat sendiri, ada bukunya).
  2. Aplikasi Komputer Teknik Sipil, 2 sks  (bidang struktur, ini juga aku pakai materi sendiri, ada bukunya);
  3. Analisa Struktur (Ada Fisika Mekanika 3 sks, juga Analisa struktur 1, 3 sks.) Untuk analisa struktur yang lain yang bertanggung jawab adalah Dip. Ing. Wirianto Rusli, dan kadang-kadang dibantu dosen tidak tetap seperti bapak Tulus dan Dr. Ika Bali.
  4. Struktur Baja, wah ini lengkap setelah dosen baja sebelumnya mengundurkan diri karena sudah merasa capai (rumah kejauhan) maka sekarang mata kuliah Struktur Baja I (2 sks), Struktur Baja II (3 sks), Struktur Baja III (2 sks) aku yang pegang semua.

Jadi kalau ada alumni teknik sipil UPH yang jemblok pada kompetensi keilmuan di atas , silahkan complaint , karena bagaimanapun aku bertanggung jawab dalam membentuk kompetensi mereka.  Jika ada masukan, tentu itu sangat berrguna untuk kedepan bagi adik kelasnya.

O ya, selain mata kuliah di atas, aku juga diminta membantu mata kuliah Struktur Beton I dan Struktur Beton II yang diasuh oleh Prof. Harianto Hardjasaputra. Maklum ilmuku cukup mandiri juga di bidang beton bertulang, jadi beliau meminta aku memberi masukan juga bagi anak-anak di UPH.

Mandiri bagaimana pak ?

Mandiri di sini dalam pengertian bahwa kompetensi yang aku punyai sifatnya personal, melekat pada diriku. Personal dalam arti itu versi Wiryanto, yang mungkin bisa berbeda / khas jika dibanding dengan yang lain. Itu terjadi karena terkait dengan cara pembelajaran yang kugunakan. Sebagai seorang yang termasuk dalam golongan introvet (suka dengan kesepian) maka guru dan dosen bagiku cenderung sebagai pembuka wawasan saja, juga sebagai benchmarking atau figur pembanding tentang kompetensi dari seseorang yang disebut. Dengan bertemu guru dan dosen maka aku dapat mengenal kompetensi ilmunya, selanjutnya jika tertarik maka secara tidak sadar biasanya aku akan menggali sendiri ilmu tersebut dari buku-buku pustaka yang ada, dan juga ilmu “titen” terhadap pengalaman hidup yang kujumpai selama ini, baik secara formal maupun informal.

Tentang buku-buku pustaka yang aku punyai, koleksiku tidak kalah dengan buku-buku perpustakaan universitas lho, khususnya buku di bidang yang aku geluti. Apalagi ditambah dengan adanya buku-buku digital yang didapat dari internet atau juga dari pengunjung blog ini. Dengan cara tersebut, maka bisa-bisa dikemudian hari kompetensi yang melekat yang aku ketahui bisa berbeda dan lebih banyak dibanding dengan materi yang diajarkan guru-guruku dulu. Itu yang kusebut mandiri. Hal itulah yang mendasari aku menulis buku-buku yang telah diterbitkan, harapannya semoga sebagian anda telah membacanya. Dari materi tulisan pada bukuku tersebut, anda akan mengetahui apakah memang benar benar aku ini telah mandiri atau hanya sekedar pengekor saja.🙂

Eh, ini koq jadi nglantur, jadi cerita tentang diriku. Nanti ada orang yang menyebutku narsis. Wah gawat itu.😦

Ok, hari ini sebenarnya aku akan menanggapi seseorang yang menanyakan tentang perencanaan struktur cold-formed dengan program SAP2000,  sebagai berikut :

salam sejahtera pak Wir,

2 bulan terakhir ini banyak sekali rekanan yang menawarkan produk baja ringan untuk kontruksi atap. Ada yang menyertakan cara perhitungan dengan software khususnya, ada juga yang yang sekedar mencontoh dari model rangka baja ringan yang sudah dan masih terpasang.

sebenarnya apakah SAP 2000 bisa dipergunakan untuk menghitung konstruksi rangka atap baja ringan? mengingat profil baja ringan yang sedemikian tipisnya.

saya lihat mulai sap2000 versi 8 ada material properties CLDFRame. apakah ini cocok untuk memasukkan material propertis untuk material baja ringan? mengingat proses pabrikasi dari profil2 baja ringan juga cold frame .

saya cari2 dan tanya2 temen di BSN SNI untuk meterial baja ringan ini lum ada. apakah preferences di SAP2000 yang bisa dipergunakan untuk melihat hasil analysis dari material dari baja ringan?

Mohon tanggapannya dan sebelumnya saya ucapkan Terimakasih.

Kata kunci cold-formed dan SAP2000 adalah bukan sesuatu yang asing bagiku. Banyak tulisanku yang berbicara tentang SAP2000, bahkan sudah ada yang berbentuk buku, ada juga materi untuk seminar maupun pelatihan. Meskipun aku belum menguasai secara keseluruhan tentang program SAP2000, tetapi cukup mampulah untuk berbicara dua hari penuh tentang program SAP2000 tersebut. Mau bukti,  ini lho. Bahkan itu aku lakukan dihadapan praktisi-praktisi engineer pemakai di lapangan. Jadi bukan orang kemaren sore begitulah.

Sedangkan materi tentang baja cold-formed sendiri aku mempelajarinya selama proses belajar S3 tempo hari. Meskipun disertasiku tidak langsung menukik pada permasalahan cold-formed tetapi aku pernah menulis tentang hal tersebut, ini judulnya :

Dewobroto, W., Sahari Besari dan Bambang Suryoatmono. (2006). “Perlunya Pembelajaran Baja Cold-Formed dalam Kurikulum Konstruksi Baja di Indonesia” , prosiding Lokakarya Pengajaran Mekanika Teknik, Konstruksi Beton dan Konstruksi Baja, Jurusan Teknik Sipil, FT Universitas Udayana, Bukit, Jimbaran, Bali.

Konstruksi baja cold-formed di Indonesia itu memang menarik, pabrik produsennya sudah lama ada di Indonesia, bahkan masih eksis selama krisis ekonomi tempo hari. Itu artinya artinya pasarnya tetap ada. Meskipun demikian engineer-engineer lulusan lokal tidak tahu cara menanganinya, kecuali orangnya aktif mau belajar sendiri. Alasannya adalah bahwa materi tersebut tidak tercakup pada peraturan baja kita. Yang disebut dengan kontruksi baja adalah konstruksi yang memakai profil baja hot-rolled, ataupun built-up dari pelat-pelat yang relatif tebal.

Ada beberapa hal yang menyebabkan profil baja cold-formed unik / berbeda sifatnya dengan profil baja hot-rolled, meskipun kedua-duanya dapat disebut sebagai konstruksi baja, yaitu bahwa :

  • Profil baja cold-formed terdiri dari pelat tipis, jika dilihat dari perbandingan b/t rasio-nya maka dapat disebut profil slender. Profil seperti ini cenderung mengalami local-buckling terlebih dahulu sebelum materialnya mencapai yielding.
  • Karena pelat tipis, dan juga proses pembentukkannya adalah rollling dingin, maka bentuk penampangnya nggak bisa bi-simetri, paling-paling single-simetri, seperti penampang bentuk C atau Z. Kondisi seperti itu menyebabkan pusat geser tidak berimpit dengan pusat berat, jadi kalau ada beban diberikan pada pusat berat penampang maka bisa-bisa penampang mengalami terpuntir (warping). Kondisi ini menyebabkan apabila penampang tersebut dijadikan balok maka kecenderungan mengalami lateral torsional buckling akan lebih besar dibanding baja yang tebal.
  • Dari sisi material juga berbeda, karena tipis maka umumnya digunakan material dengan titik leleh yang tinggi, bahkan ada yang sampai 550 MPa, bandingkan dengan baja hot-rolled dengan mutu BJ 37 dimana fy = 240 MPa. Lebih dari dua kali lipatnya bukan. Akibat pengerjaannya yaitu proses dingin menyebabkan profil baja mengalami strain-hardening, hal itu dapat meningkatkan kekuatannya tetapi dari sisi lain itu menyebabkan daktilitasnya berkurang.

Meskipun hanya tiga hal yang membedakan, tetapi itu signifikan sifatnya. Tahukan anda bagaimana cara menghitung local buckling secara analitis.

Jelas pak Wir, pakai rumus Euler !

He, he, itu khan global buckling. Jadi masalah memprediksi buckling itu tidak gampang, bahkan dalam struktur bajapun hal itu dihindari dengan cara menetapkan batasan-batasan b/t element. Selanjutnya berdasarkan nilai b/t rasio maka element dapat digolongkan sebagai element compact dan element non-compact. Jika kurang dari b/t rasio suatu element non-compact maka disebutlah sebagai element slender, yaitu seperti cold-formed. Selanjutnya untuk menghitung element slender digunakan reduksi yang umumnya dikalibrasi dengan hasil penelitian empiris. Itu biasanya yang terjadi pada baja hot-rolled, dengan ketebalan pelat > 5 mm. Anda tahu, baja cold-formed umumnya memakai pelat kurang dari 2 mm. Jadi ?

Nggak gampang bukan.

Memang, cold-formed nggak bisa dianggap sepele. Fisiknya sih kecil dibanding profil baja hot-rolled, tetapi permasalahan di dalamnya rumit bahkan lebih sederhana jika kita hanya memakai konstruksi baja hot-rolled. Jadi bisa juga disimpulkan bahwa baja hot rolled yang mampu memikul beban besar, ternyata hitungannya lebih gampang dibanding baja cold-formed yang hanya dapat memikul beban relatif ringan. Jadi kalau begitu ngapain belajar cold-formed khan. He, he, mungkin adanya pemikiran seperti itu menyebabkan ilmu desain baja cold-formed tidak populer di negeri ini.

Kalau rumit khan bisa memakai program SAP2000 pak. Kalau pakai komputer khan jadi gampang.

Inilah yang umum dipahami orang, kalau pakai komputer maka semuanya beres. Apa betul seperti itu. Inilah yang ingin aku sampaikan, komputer itu hanya sekedar alat lho. Dia bukan sesuatu yang sangat cerdas yang dapat menyelesaikan semua permasalahan secara otomatis. Kasus local-buckling itu termasuk problem non-linier geometri, memang itu dapat diselesaikan oleh program komputer, tetapi program komputer yang mampu menyelesaikan problem non-linier geometri. Itupun hanya bisa dideteksi dengan element shell, element dua dimensi. Program yang mampu misalnya adalah program ABAQUS. Penyelesaian local-buckling dengan komputer hanya cocok untuk suatu pekerjaan penelitian, tetapi jika itu digunakan untuk sehari-hari rasanya masih tidak ekonomis. Menyita waktu banyak, dan bisa-bisa hasilnya tidak akan lebih baik. Memprediksi local-buckling dengan element 1D, seperti element FRAME pada program SAP2000 jelas tidak bisa. Mungkin bisa saja itu dikembangkan mampu menganalisis problem non-linier geometri, tetapi jika pakai element tersebut maka yang cocok adalah global buckling.

Tapi khan SAP2000 versi 8.0 ke atas sudah memasukkan materi tersebut pak.

Itulah yang kita harus mengerti. Dimanakah program tersebut mengantisipasi, pada proses analisis strukturnya atau desain. Itu sesuatu yang berbeda. Ingat, analisis struktur dan desain struktur pada program SAP2000 itu bukanlah suatu kesatuan, maksudnya adalah bahwa kedua-duanya bisa mempunyai batasan-batasan yang berbeda. Di situlah anda sebagai engineer harus memahami secara benar. Profil cold-formed cenderung lebih mudah mengalami local buckling dan lateral buckling dibanding profil hot-rolled, yang mana itu semua adalah masalah stabilitas, maka jika analisa strukturnya memakai cara elastis yang tidak bisa memprediksi stabilitas maka engineer harus mengatisipasinya, misalnya harus menempatkan “sesuatu yang dapat mencegah stabilitas itu terjadi”.

Pada kasus hot-rolled, “sesuatu yang dapat mencegah stabilitas itu terjadi” untuk local buckling diatasi dengan membaasi b/t rasio. Jadi profil yang digunakan jika compact dan non-compact dipastikan tidak mengalami local-bucling. Sedangkan lateral torsional buckling atau global buckling yaitu dengan menerapkan bracing yang tepat. Jadi untuk struktur hot-rolled yang relatif besar, maka dapat dibuat struktur khusus untuk bracing tersebut. Sedangkan pada konstruksi cold-formed, karena relatif ringan (tipis) maka “sesuatu yang dapat mencegah” atau yang dikenal sebagai bracing itu bisa apa saja yang melekat pada element cold-formed tersebut. Gipsum misalnya yang digunakan sebagai dinding pengisi, ternyata dapat berfungsi sebagai bracing untuk mencegah buckling pada struktur cold-formed. Padahal itu adalah element non-struktur. Hal-hal seperti itulah yang perlu dipikirkan dalam pemodelan untuk perencanaan baja cold-formed dengan program SAP2000. Jadi jangan memakai kaca mata yang sama seperti jika memakai pemodelan baja hot-rolled.

Jadi untuk menjawab kasus anda, dan juga membaca uraian saya di atas maka dapat disimpulkan bahwa program SAP2000 mungkin menyediakan fasilitas untuk mengecheck tegangan yang terjadi, tetapi perhatikan juga kondisi stabilitas dari model. Sejauh mana program masih valid terhadap evaluasi tegangan yang telah dilakukan. Ingat analisis struktur yang digunakan oleh SAP2000, jika memakai element FRAME belum memasukkan kemungkinan terjadinya local-bucling maupun global buckling (termasuk lateral torsional buckling).

Oya ada yang belum aku sampaikan, untuk baja yang tebal (hot-rolled) peraturan yang diadopsi program SAP2000 adalah dari AISC (American Institute of Steel Construction), sedangkan untuk baja yang tipis (cold-formed) peraturan yang diadopsi adalah AISI (American Iron Steel Institute).  Sedangkan peraturan kita hanya mengacu pada baja tebal (hot-rolled) dan sebagian besar mengacu pada AISC. Sedangkan baja tipis belum ada peraturannya di Indonesia. Jadi kalau anda cari SNI-nya jelas tidak ada.

Tentang peraturan Indonesia itu aku mau komentar, strategi kita mengadopsi peraturan untuk baja kita itu rasanya tanggung. Setengah-setengah saya bilang. Para pembuat peraturan tersebut mencoba memasukkah hal-hal menurut pemahamannya, jadi hasilnya peruturan kita ini isinya agak berbeda sendiri. Kalau itu dari hasil penelitiannya sendiri yang memang berbeda saya sih setuju saja. Tapi kenyataannya khan enggak. Dengan itu semua apa yang terjadi. Peraturan itu tidak berkembang. Coba saja anda cari literatur berbahasa Indonesia yang berbobot yang memakai peraturan itu. Jarang !

Itu jelas berbeda dengna strategi yang digunakan penyusun peraturan beton, coba anda teliti SNI beton kita, disitu dicantumkan referensinya yaitu ACI 318, dengan demikian karena sama maka pengembangannnya relatif gampang. Para peneliti lain (diluar penyusun peraturan) dapat belajar berdasarkan literatur-literatur ACI yang memang cukup banyak tersedia, hasilnya diseminasi pemakaian perencanaan dengan peraturan tersebut dapat berkembang lebih baik.

Jadi dengan demikian saya usulkan untuk baja ringan, maka ada baiknya untuk membuat SNI-nya maka lebih baik adopsi saja salah satu peraturan yang sudah ada, misalnya dari Amerika (AISI) atau juga Australia. Negara yang terakhir ini cukup berwibawa karena kebanyakan pabrik baja cold-formed di Indonesia berafiliasi ke sana. Itu lho Blue Scope grup. Jadi jika pemerintah mau, tinggal mem-push saja perusahaan tersebut untuk menyediakan anggaran dan mengajak teman-teman praktisi dan juga perguruan tinggi untuk duduk bersama dan memilih serta menerjemahkan peraturan dan mendiseminasikan ke kalangan perguruan tinggi.

10 thoughts on “cold-formed pada SAP2000

  1. Terima kasih pak Wir.

    jadi dibahas dengan begitu panjang lebarnya hingga saya bisa sedikit menggaris bawahi, Sejauh mana program masih valid terhadap evaluasi tegangan yang telah dilakukan.

    Beruntung sekali saya membaca tulisan anda saat saya masih dalam perencanaan konstruksi suatu bangunan yang nanti akan memakai rangka baja tipis ini.

    saya jg sedang membaca skripsi tentang penelitian kuda-kuda yang menggunakan baja tipis. masalah terbesar memang seperti yang bapak urai di atas, tentang b/t yang terlalu besar, tentang local buckling, wing buckling. Dari kesimpulan skripsi tsb pencegah local buckling memang bracing. Juga dari pengamatan foto2 rekanan yang telah presentasi ke kami dan efek dari gempa jogja bebarapa tahun silam, memang bracing cukup signifikan membantu mengoptimalkan kinerja rangka baja ringan.

    tentang Gipsum yang dipakai sebagai dinding pengisi yang bisa berfungsi sebagai bracing. Ini memberi saya ide untuk membracing dalam bentuk reng (dari baja cold formed juga) diatas rangka, dan mungkin nanti saya akan mengoptimalkan plafond dari bahan gypsum dengan rangka baja staal sebagai bentuk bracing dibawah rangka kuda-kuda.

    tanggapan lain dari rekan2 pasti sangat berguna bagi kami. terima kasih.

    Suka

  2. Ping balik: cold-formed pada SAP2000

  3. apakah tidak riskan menggunakan plafond (apalagi dari gypsum), sebagai bentuk bracing, karena plafond bisa se waktu2 diganti oleh pemilik, misalnya bahan gypsum yang mungkin rusak karena kena bocoran air hujan terus dibongkar semua untuk perbaikannya, kalau ini diperhitungkan sebagai bracing dan dibongkar, apa tidak menimbulkan masalah.

    Suka

  4. baja tipis belum ada peraturanya, belum ada SNI-nya. sekedar info boss… sdh keluar lho SNI-nya.
    nomer =0416/S/IX/2008
    perusahaan=PT Blue Scope Steel Indonesia
    direksi =Andrew John Heycott
    No SNI =07-4096-2007
    valid up until=9 september 2012
    sist. stand. mutu=SNI19-9001-2001/ISO9001-2000
    ditandatangani 10 sep 2008 oleh djumarman.
    jadi baja ringan sdh ada SNI-nya dan safe digunakan untuk proyek-proyek pemerintah boss… ini sekedar info lho,bukan iklan.
    paling tidak untuk para pembolong…eh maksud saya pemborong aman, tdk dikejar BPK.

    Suka

  5. Salam kenal Pak Wir, saya pernah bertemu di seminar UnPar.

    Menanggapi salah satu komentator mengenai SNI nih Pak.

    Sepertinya yang dimaksudkan mengenai SNI adalah untuk tatacara perencanaan profil baja ringan ya Pak? Bukan mengenai coated steel (Baja lembaran dan gulungan lapis paduan aluminium – seng (Bj L – AS)). Seperti yang diutarakan oleh komentator dengan sedikit promosi..

    Sebagai informasi saat ini sedang dibuatkan SNI untuk baja canai dingin dengan pelopor dari kalangan produsen baja ringan dan Universitas Kristen Petra. Acuan mengacu pada Australian standard, cuma ada kendala antara BSN dan Australian standard. (Simpelnya seperti itu). Jadi sampai saat ini SNI untuk desain profil canai dingin belum bisa diterbitkan, alias masih dalam pengajuan.

    Kebetulan saya bantu dikit deh untuk merumuskan hal ini.

    Suka

  6. salam kenal pak wir,..
    pak saya mau nanya.
    Kalo menganalisis parameter penampangnya saja bisa gak pak memakai program SAP 2000
    Terimakasih.

    Suka

  7. Selamat Siang Pak Wir
    Saya sedang melakukan penelitian tentang struktur kuda-kuda baja ringan yang diuji secara dinamik untuk mengetahui besarnya dynamic amplification factor yang terjadi seperti halnya pada pengujian jembatan rangka baja,,,,

    Pengujian bersifat 2D (sebuah kuda-kuda yg di stabilkan arah lateralnya), dan dibebani pada tiap joinnya,,,,

    Dari penelitian sebelumnya telah dilakukan pengujian statik, dan hasilnya ketahanan kuda-kuda bisa mencapai 300% dari beban layannya. Saya sudah mencoba memodelkannya di SAP2000 v.11 (kepunyaan kampus), namun failure pada design chek (AISI ASD 96) hanya pada beban 90% dari beban layan yang akan diberikan

    Mohon bantuannya pak, untuk mendapatkan AISI ASD 96…

    Salam

    Suka

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s