## STUDI EKSPERIMENTAL PERILAKU TEKAN BAJA RINGAN DENGAN VARIASI PROFIL PENAMPANG
RIDHO AIDIL FITRAH 1 , HAZMAL HERMAN 2
Program Studi Teknik Sipil, Universitas Dharma Andalas 1,2 ridho.af@unidha.ac.id 1 , hazmalherman@ymail.com 2
Abstract:  Researches  about  cold  formed  steel  have  significantly  rose  to  determine  the  appropriate analysis and design. SNI 7971:2013 is Indonesia’s code contained about the design of cold formed steel  structure.  However,  there  is  still  issue  that  concern  to  design  of  cold  formed  steel  under compression  load.  It  is  buckling  failure  where  local  buckling  commonly  occurred  in  compression element  of  cold  formed  steel  because  the  geometry  or  section’s  factor.  Every  types  of  cold  formed steel’s  section  gave  the  different  type  of  buckling  propagation.  Thus,  experimental  investigation  is needed to determine about structural behavior of cold formed steel under compression load especially for the sections where is commonly used in construction, single channel and double channel. Double channel  back  to  back  and  double  channel  box  were  used  in  this  experiment.  The  experiment investigation  did  by  using  the  universal  testing  machine  where  total  3  specimens,  each  section  one specimen, were tested as the short column. Load versus axial shortening curves were obtained in this experiment  and  analytically  compared  with  SNI  7971:2013  code,  local  buckling  propagation  was observed  too.  Based  on  the  result,  double  channel  box  has  significant  large  value  of  compression strength and stiffness compared to double channel back to back and single channel. Furthermore,SNI 7971:2013  showed  conservative  result  to  predict  the  compression  strength  of  cold  formed  steel section.

## Keywords: Cold Formed Steel, Compression Strength, Buckling Failure
Abstrak: Penelitian  tentang  baja  ringan  sudah  sangat  meningkat  untuk  menentukan  analisis  dan desain  yang  tepat.  Salah  satu  peraturan  di  Indonesia  tentang  desain  struktur  baja  canai  dingin  atau ringan adalah  SNI  7971:  2013.  Namun,  ada  hal  yang  menjadi  fokus  perhatian  pada  baja ringan saat didesain pada elemen tekan. Salah satu tekuk yang terjadi pada elemen tekan baja ringan yaitu tekuk lokal  yang  disebabkan  oleh  faktor  geometri  atau  penampang.  Setiap  penampang  baja  ringan memberikan bentuk tekuk yang berbeda-beda. Untuk itu perlu dilakukan studi eksperimental tentang perilaku  tekan  pada  beberapa  bentuk  profil  baja  ringan  kanal  C  baik  tunggal  dan  simetris  ganda, seperti double  channel  box dan double  channel  back  to  back .  Uji  tekan  akan  dilakukan  dengan universal  testing  machine dengan  jumlah  benda  uji  sebanyak  3  sampel,  1  sampel  untuk  masing- masing  penampang,  sebagai  kolom  pendek.  Hasil  pengujian  ini  adalah  berupa  kurva  beban  versus perpendekan  yang  akan  dibandingkan  dengan  hasil  analitik  berdasarkan  peraturan  SNI  7971:2013. Selain itu, propagasi tekuk lokal yang terjadi di masing-masing penampang juga diamati. Berdasarkan hasil pengujian tersebut didapatkan penampang double channel box memiliki nilai beban ultimit dan kekakuan yang signifikan dibandingkan double channel back to back dan single channel . Selanjutnya, perhitungan kapasitas tekan berdasarkan SNI 7971:2013 sangat konservatif.
Keywords: Baja Ringan, Kuat Tekan, Tekuk Lokal

## PENDAHULUAN
Seiring berkembangnya pengetahuan konstruksi saat ini menuntut material memiliki performa  yang  baik  dalam  hal  efisiensi  waktu dan biaya serta kuat dan aman, tidak terkecuali baja  ringan.  Baja  ringan  merupakan  material konstruksi  yang  dibentuk  melalui  proses pabrikasi  yang  konstitutif  dengan  membentuk profil  baja  pada  suhu  ruang.  Material  ini
memiliki  ketebalan  dari  0.4  mm  sampai  6.4 mm  sehingga  termasuk  dalam  material  tipis ( thin walled ).
Keunggulan  dari  material baja  ringan  ini adalah  tegangan  lelehnya  mendekati  500  MPa sehingga  termasuk  material  yang  kuat  serta beratnya  yang  ringan  dan  mudah  didapat  di pasaran.  Saat  ini  baja ringan  menjadi  material yang  populer  dalam  hal  penggunaannya  di
dalam  konstruksi  bangunan  terutama  seperti kuda-kuda.
Penelitian  tentang  baja  ringan  sudah sangat  meningkat  untuk  menentukan  analisis dan  desain  yang  tepat.  Namun,  ada  hal  yang menjadi  fokus  perhatian  pada  baja ringan saat didesain  untuk  dapat  memikul  beban  tekan yaitu  tekuk.  Tekuk  menjadi  sebuah  fenomena bagi  material  konstruksi  khususnya  pada struktur  yang  memiliki  rasio  kelangsingan yang  besar  dan  ketebalan  penampang  yang tipis.  Tekuk  merupakan  sebuah  kegagalan struktur dimana penampang mengalami perubahan  bentuk  pada  saat  atau  sebelum struktur  mencapai  kapasitas  lelehnya.  Hal  ini merupakan  salah  satu  kelemahan  dari  baja ringan.  Dua  jenis  tekuk  yang  sering  terjadi pada baja ringan adalah tekuk lokal dan tekuk global  dimana  salah  satu  faktor  yang mempengaruhinya adalah faktor geometri atau penampang. Menurut
Sandjaya dan Suryoatmono  (2018)  tekuk  lokal  merupakan kegagalan  yang  sering  terjadi  untuk  elemen tekan baja ringan walaupun diberikan pengaku.
Beberapa  bentuk  penampang  baja  ringan yang  beredar  di  pasaran  adalah  penampang kanal  dan  penampang  boks  dengan  ukuran yang  bervariasi  dan  juga  kebutuhan  dalam penggunaan  konstruksi.  Bentuk  kanal  sering digunakan  pada  struktur  rangka  ( structural frame ). Menurut Ruus dkk (2017) profil kanal yang  sama  memiliki  kapasitas  tekan  dan perilaku  tekuk  yang  berbeda-beda.  Hal  ini disebabkan  karena  modifikasi  beberapa  profil kanal  tersebut.  Selanjutnya,  menurut  Kadir dkk  (2013)  kapasitas  tekan  yang  dihitung dengan  pendekatan  langsung  penampang double  channel memiliki  perbedaan  yang overestimate namun  tetap  konservatif  untuk digunakan.  Tentu  saja  berdasarkan  teori  yang sudah dipaparkan sebelumnyapenampang- penampang tersebut memberikan kapasitas dan perilaku  tekan  yang  berbeda-beda.  Secara analitis, kapasitas tekan suatu penampang baja ringan  dapat  dihitung  berdasarkan  peraturan SNI  7971:  2013  pasal  3.4.  Namun,  pada hakikatnya  perhitungan  tegangan  tekuk  kritis belum  sepenuhnya  sesuai  dengan  kebutuhan desain.  Banyak  parameter-parameter  yang perlu ditemukan untuk pendekatan perhitungan yang lebih konservatif.
Berdasarkan latar belakang yang dipaparkan  maka  perlu  dilakukan  studi eksperimental  berupa  uji  tekan  baja  ringan untuk  mendapatkan  perilaku  tekan  beberapa penampang  baja  ringan  dengan  perhitungan kapasitas  tekan  dari  baja  canai  dingin berdasarkan  peraturan  SNI  7971:  2013.  Profil baja ringan yang akan diuji adalah profil kanal C yang beredar di pasaran. Profil tersebut akan disambung  menjadi  kanal  ganda back  to  back dan  boks  menggunakan  sekrup.  Pengujian  ini menggunakan universal  testing  machine . Sehingga, hasil penelitian ini menjadi parameter  untuk  desain  struktur  baja  ringan khususnya elemen tekan.

## METODE PENELITIAN
Pengujian dilakukan
dengan menggunakan  alat Universal  Testing  Machine (UTM) dengan  jumlah  sampel  sebanyak  3 sampel. Propertis material yaitu tegangan leleh (f y )  diambil  sebesar  550  MPa  dan  detail penampang  baja  ringan  dapat  dilihat  seperti pada Tabel 1 dan Gambar 1. Baja ringan yang diuji  memiliki  ukuran  penampang  kanal  C  75 mm  x  35  mm  x  0.75  mm.  Penampang  kanal ganda back  to  back dan  boks  disambung menggunakan sekrup. Ketidaksempurnaan bentuk penampang akibat pemotongan sampel diasumsikan  tidak  memiliki  pengaruh  dalam pengujian ini.
(a) (b)                   (c)
Gambar 1. Penampang Baja Ringan (a) Single Channe l (b) Double Channel Back to Back (c) Double Channel Box
Tabel 1. Detail dan Propertis Penampang Baja
Ringan Penampang Tinggi (h) (mm) Lebar (b) (mm) Tebal (t) (mm) Single Channe l 75 35 0,75 D.C Back to Back 75 70 0,75 1,5
D.C Box 75 35 0,75 1,5 Penampang Lip (L) (mm) Luas (A) (mm 2 ) Tegangan Leleh (fy) (MPa) Single Channe l 1,00 ±110,25 550 D.C Back to Back 1,00 ± 220,5 550 D.C Box 1,00 ± 220,5 550
Panjang  masing-masing  sampel  adalah 300  mm  dan  termasuk  sebagai  kolom  pendek ( short  column )  karena  rasio  kelangsingan elemen  tekan  kecil  dari  50  sehingga  perilaku tekan  yang  dapat  diamati  pada  pengujian  ini adalah  tekuk  lokal.  Pengujian  menggunakan metode displacement control dengan boundary condition nya  adalah  semi-rigid.  Pengujian akan dihentikan pada saat perpendekan sampel mencapai  20  mm.  Hasil  dari  pengujian  ini adalah  bentuk  kegagalan  elemen  tekan  dan kurva beban-perpendekan. Hasil beban maksimum  (P u )  pengujian  akan  dibandingkan dengan  secara  analitik  menggunakan  SNI 7971:2013  pasal  3.4.1  (pers.1)  dan  3.4.2 (pers.3)
N c = A e . f n (Pers.1) Dimana :
A e =      Luas  efektif  saat  terjadi  tegangan kritis f n =Tegangan kritis yang ditentukan berdasarkan kelangsingan non- dimensi (λ c ).
Kelangsingan non-dimensi (λ c )ditentukan dari  perbandingan  tegangan  leleh  (f y )  dan tegangan tekuk elastis (f oc ).
oc y c f f =  (Pers.2) 2 2 ) / ( r l E f
e oc  = (Pers.3)
Dimana : l e = panjang efektif penampang r     = radius girasi penampang utuh

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Uji  Tekan Baja Ringan
Hasil pengujian tekan 3 buah sampel baja ringan  dengan  variasi  bentuk  penampang ditampilkan  pada  Tabel  2.  Gambar  2 mengilustrasikan kurva beban versus perpendekan  hasil  pengujian.  Berdasarkan, tabel  tersebut  didapatkan  bahwa  beban  ultimit penampang D.C  Back  to  Back dan D.C  Box lebih  besarjika  dibandingkan  dengan single channel secara berturut-turutberkisar  51,69 % dan 63,18%. Untuk ketiga penampang tersebut beban  ultimit  dicapai  pada  saat  perpendekan berkisar  4  mm.  Selanjutnya,  kekakuan penampang D.C  Back  to  Back dan D.C  Box juga  lebih  besar  berkisar  37,62%  dan  67% secara berturut-turut jika dibandingkan dengan penampang single channel . Sehingga menggabungkan  profil  baja  ringan  menjadi kanal ganda dapat meningkatkan beban ultimit dan  kekakuan  secara  signifikan  sebagai elemen tekan.
Tabel 2. Hasil Pengujian Tekan Baja Ringan
Penampan g Beban Ultimi t (kN) Perpe n- dekan Ultimi t (mm) Kekak uan (kN/m m) Kega - galan Single Channe l 18.69 4.4 4,247 T.L D.C Back to Back 28.35 4.85 5,845 T.L D.C Box 30.50 4.3 7,093 T.L
Note: T.L-Tekuk Lokal Gambar  2  menjelaskan  tentang  grafik beban  versus  perpindahan  untuk  ketiga sampel. Secara umum pada saat kondisi ultimit tercapai,  baja  ringan  mengalami  penurunan beban.  Setelah  itu  terjadi  peningkatan  beban seiring  dengan  bertambahnya      perpendekan baja  ringan.  Kegagalan  yang  terjadi  secara umum adalah kegagalan akibat tekuk lokal.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 4 8 12 16 20 24 B e b a n ( to n ) Perpendekan (mm) Single Channel D.C Back to Back D.C Box
Gambar 2 Kurva Beban Versus Perpendekan Untuk  penampang single  channel pada Gambar  3.  Saat  beban  ultimit  akan  tercapai tekuk lokal mulai terjadi pada bagian sayap di bagian kanan dan kiri. Bagian web juga mulai berdeformasi  ke  arah  depan.  Saat  beban ditingkatkan  tekuk  mulai  terjadi  pada  bagian bawah  sampel  dan  diikuti  dengan  tekuk  ke bagian  dalam  pada  bagian  sayap.  Peningkatan kekuatan  terjadi  akibat  adanya  peningkatan kekakuan  pada  bagian  yang  telah  mengalami tekuk.  Pada  saat  perpendekan  mencapai  batas displacement yaitu 20 mm, bagian sayap telah mengalami robek.
Gambar 3.  Kondisi Kegagalan Pada Penampang Single Channel Untuk  penampang D.C  Back  to  Back pada  Gambar  4.  Saat  beban  ultimit  akan tercapai  tekuk  lokal  mulai  terjadi  pada  bagian sayap  kedua  sisi  di  bagian  kanan  dan  kiri. Bagian  web  juga  mulai  berdeformasi  ke  arah depan  dan  bagian  bawah  sampel  sudah  mulai tertekuk.Saat  beban  ditingkatkan  tekuk  pada sayap bagian bawah sampel mulai melebar dan diikuti dengan terpisahnya dua sisi baja ringan.
Peningkatan  kekuatan  terjadi  akibat  adanya peningkatan  kekuatan  oleh  sambungan  sekrup bagian  atas.  Saat  perpendekan  mencapai batas displacement yaitu  20  mm,  dua  sisi  web  baja ringan  telah  terpisah  dan  sampel  memiliki sudut kemiringan.
Untuk penampang D.C Box pada Gambar 5. Saat beban ultimit akan tercapai tekuk lokal mulai terjadi pada  sayap terluar bagian tengah di sisi kanan. Hal ini terjadi karena sambungan sekrup  tidak  dipasang  pada  daerah  tersebut sehingga  bagian  tersebut  adalah  bagian terlemah dari penampang baja ringan D.C Box . Saat beban ditingkatkan, bagian web pada sisi bawah mulai tertekuk dan bagian sayap terluar mulai  terlihat  melebar . Peningkatan  kekuatan terjadi  akibat  adanya  tahanan  dari  bagian sekrup.Pada  saat  perpendekan  mencapai  batas displacement yaitu  20  mm,  bagian  sayap  sisi bawah  baja  ringan  sudah    mengalami pelebaran tekuk  yang  sangat  besar  dan  bagian sekrup sudah mengalami kegagalan.
Gambar 4.  Kondisi Kegagalan Pada Penampang D.C Back to Back
Gambar 5.  Kondisi Kegagalan Pada Penampang D.C Box
2. Perbandingan SNI 7971:2013 dan

## Eksperimental
Data  eksperimental  digunakan  untuk membandingkan  ketepatan  SNI  7971:2013 dalam  memprediksi  kuat  tekan  baja  ringan. Perhitungan  kapasitas  tekan  baja  ringan mengacu berdasarkan peraturan
SNI
7971:2013    pasal  3.4.1  (pers.1)  dan  pasal 3.4.2.  (pers.3)Pada  pasal  tersebut  menjelaskan komponen  baja  ringan  penampang  tunggal atau simetris ganda ditekan dengan pembebanan  konsentris.  Tekuk  yang  terjadi pada  saat  pengujian  didominasi  oleh  tekuk lokal  sehingga  pasal  tersebut  relevan  dengan kondisi eksperimental.
Secara  garis  besar  perhitungan  kapasitas tekan untuk kondisi kolom pendek dipengaruhi oleh  beberapa  parameter  seperti  luas  efektif, tegangan leleh, kelangsingan non-dimensi, dan rasio kelangsingan.
Tabel  3  menunjukkan  perbandingan perhitungan  kapasitas  tekan  baja  ringan    SNI 7971:2013  dan  hasil  eksperimen.  Hasil perbandingan  berada  di  atas  0.75,  berarti perhitungan berdasarkan SNI 7971:2013 pasal 3.4.1  dan  3.42  sangat  konservatif  dalam memprediksi  kapasitas  nominal  penampang baja ringan simetris tunggal dan ganda.
Tabel  3.  Perbandingan  Hasil  Kapasitas Tekan Berdasarkan SNI dan Eksperimental
Penampang Pu SNI 7971:201 3 (kN) Pu* Eksperi me-ntal (kN) Pu/ Pu* Single Channe l 14,75 18,69 0.789 D.C Back to Back 27,375 28,35 0.965 D.C Box 29,55 30,50 0.968

## SIMPULAN
Berdasarkan  pengujian  tekan  yang  telah dilakukan  terhadap  3  jenis  penampang  baja ringan,  beberapa  hal  yang  dapat  disimpulkan dari  penelitian  ini  adalah  penampang double channel box memiliki nilai kapasitas tekan dan kekakuan  yang  lebih  besar  yakni  63,18%  dan 67%jika  dibandingkan  dengan single  channel, 7%  dan  21,3  %  jika  dibandingkan  dengan double  channel  back  to  back .  Selain  itu, dikarenakan  sampel  baja  ringan  merupakan
kolom pendek, tekuk lokal untuk 3 penampang tersebut terjadi saat beban ultimit tercapai.
Berdasarkan  hasil  beban  ultimit  yang didapatkan dari pengujian tekan dan dianalisis secara  analitik  dengan  SNI  7971:2013,  maka peraturan tersebut konservatif dalam menghitung kapasitas tekan baja ringan.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis menyampaikan terima  kasih pada LPPM  Univ.  Dharma  Andalas  atas  bantuan dana  melalui  skim  hibah  penelitian  dosen Universitas Dharma Andalas tahun 2018.

## DAFTAR PUSTAKA
Badan  Standarisasi  Nasional  Indonesia.  2013. “ SNI  7971:2013  Standar  Nasional Indonesia  untukStruktur  Baja  Canai Dingin ”. Jakarta : Indonesia.
Kadir,  A.M.  2013.  “ Investigasi  Eksperimental Perilaku Profil Baja Ringan Berpenampang Persegi Akibat Interaksi Beban  Tekan  Memusat  dan  Momen
Lentur ”.  Jurnal  Metalurgi  Universitas Indonesia  Vol  28  No  1  Hal  33-48  : Depok.
Sandjaya,  Arif;  dan  Suryoatmono,  B.2018. “ Studi  Eksperimental  Batang  Tekan Baja Canai Dingin Diperkaku Sebagian ”. Jurnal Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung  Vol  25  No.  1.Hal  19-24  : Bandung. Ruus, K . 2017. “ Pengaruh Bentuk Profil Baja Ringan  Terhadap  Kuat  Tekan ”.  Jurnal Sipil  Statik  Vol  5  No.  5  Hal  249-262  : Manado.
Wen  Wei,  Yu.  2000.  “ Cold  Formed  Steel Design,  Third  Edition ”.  University  of Missoury-Rolla  :  United  State  of America (USA).