Sugiharto, dkk./ ROTASI, Vol. 22  No. 4  (Oktober 2020) Hal. 215-221

## Analisis dan Pengembangan Model Penampang Profil Baja Struktur Ringan SNI-1729:2015 untuk Usaha Peningkatan Nilai Kekakuannya
Sugiharto a, *, Rachmad Hartono, Bukti Tarigan
a Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pasundan
Jln Dr. Setiabudhi No.193 Bandung 40153 *E-mail: sugih.sugiharto@unpas.ac.id

## Abstract
Lightweight structural steel is steel profiles formed from thin steel plate cold rolling results so that the steel profile is lightweight and thin. The tensile strength of lightweight structural steel has the same value as the similar tensile strength of the steel. The strength of a steel structure is determined by the rigidity and flexibility of the structure. Stiffness is the force required to produce displacement, while flexibility is the deflection produced by the force applied. A deflection that occurs in a rod is determined by the inertia of the cross section of the beam. The strength of the structure which is composed by a lightweight steel structure is formed from the stiffness of the forming profile, the stiffer the lightweight structural steel profile, then, it will be increasingly stronger the structure of formed. This paper will describe an analysis to increase the value of stiffness in a lightweight structural steel profile of profile shapes and sizes according to standard SNI 1729: 2015. Increased stiffness value is done by developing a shape model of the cross-sectional of the profile, increase in rigidity in terms on the bending load. The results of the analysis show that the development of a cross-sectional model carried out on the steel profile of the structure at the same plate thickness can reduce deflection that occurs under the same bending load.
Keywords: Lightweight, structural steel, cross-sectional, stiffness

## Abstrak
Profil baja struktur ringan  adalah baja profil yang dibentuk dari pelat baja tipis hasil pengerolan dingin sehingga profil baja tersebut berbobot ringan dan tipis. Kekuatan tarik baja struktur ringan memiliki nilai yang sama dengan dengan kekuatan tarik baja sejenis. Kekuatan struktur baja ditentukan oleh kekakuan dan fleksibilitas strukturnya. Kekakuan adalah gaya yang diperlukan untuk menghasilkan  perpindahan, sedangkan fleksibilitas adalah defleksi yang dihasilkan oleh gaya yang diberikan. Defleksi yang terjadi pada suatu batang ditentukan oleh nilai inersia penampang batangnya. Kekuatan struktur yang disusun oleh  baja  profil  struktur  ringan,  dibentuk  dari  tingkat  kekakuan  profil  penyusunnya,  semakin  kaku profilnya maka akan semakin kuat struktur yang disusun oleh profil baja struktur ringan tersebut. Pada makalah ini akan diuraikan suatu proses penelitian untuk peningkatan nilai kekakuan pada profil baja struktur  ringan  dari  bentuk  dan  ukuran  profil  menurut  standar  SNI-1729:2015.  Peningkatan  nilai kekakuan  dilakukan  dengan  mengembangkan  model  dari  bentuk  penampang  profilnya,  peningkatan kekakuan  ditinjau  dari  besar  defleksi  yang  terjadi  pada  saat  diberikan  beban  lenturan.  Hasil  analisis menunjukan pengembangan model penampang yang dilakukan pada profil baja struktur pada ketebalan pelat yang sama dapat menurunkan defleksi yang terjadi dibawah beban lentur yang sama.
Kata kunci: Baja struktur ringan, penampang profil, kekakuan

## 1. Pendahuluan
Baja  struktur  ringan  adalah  baja  profil  yang  dibentuk  dari  pelat  tipis  sehingga  dengan  proses  pembentukan  dingin sehingga bobot profil ini sangat ringan dan tipis. Salah satu parameter yang menentukan kekuatan struktur bangunan yang dibentuk oleh profil baja struktur ringan adalah tingkat kekakuan profil pembentuknya.  Kekuatan tarik  material profil baja struktur ringan memiliki nilai yang sama dengan material sejenis.
Penggunaan material baja stuktur ringan saat ini semakin banyak digunakan, walaupun penggunaannya masih terbatas pada struktur statik. Aplikasi profil jenis ini banyak diguakan untuk struktur rangka atap dan lain-lain. Bentuk profil baja stuktur ringan di indonesia distandarkan oleh SNI-1729;2015 [1]. Profil jenis ini yang umum ditemui dipasaran adalah profil “C”, profil “Z”, dan profil “Omega”. Profil “C” dan profil “Z”  adalah bentuk profil yang umum digunakan sebagai rangka utama kuda-kuda pada rangka atap bangunan [2].
Profil  baja  struktur  ringan  adalah  baja  profil  yang  dibentuk  dengan  proses  pengerjaan  dingin  sehingga  bobotnya menjadi sangat ringan. Kekuatan tarik profil baja struktur ringan memiliki nilai yang sama dengan dengan baja material bahan  bakunya  yaitu  sekitar  550  MPa  [3].  Ketebalan  baja  stuktur  ringan  umumnya  berkisar  antara  0.4  –  1.0  mm. Variasi  ketebalan ini ditentukan oleh fungsi dan besar beban yang akan ditopang. Baja stuktur ringan memiliki ketebalan
Sugiharto, dkk./ ROTASI, Vol. 22  No. 4  (Oktober 2020) Hal. 215-221
lebih tipis dibanding baja konvensional. Material profil baja struktur rigan adalah baja karbor rendah dengan kandungan karbon maksimum 0.2 % [3].
Profil baja stuktur ringan dibentuk dengan roll dingin dari bentuk lembaran. Profil ini diberi simbol G550. Kode lain untuk  profil  baja  ini  adalah  ASTM  A792,  JIS  G3302,  SGC  570.  Untuk  meningkatkan  ketahanan  terhadap  korosi dipermukaan, material profil baja struktur rigan dilapisi dengan zinc-alumunium setebal 100 gr/m 2 [3].
Profil baja struktur ringan yang biasa digunakan untuk rangka atap dengan tebal 0.60-1.10 mm. Standar bahan baku yang digunakan distandarkan dengan SNI 07-2053-2006: untuk baja roll dingin lapis seng, SNI 4096:2007: untuk baja roll  dingin  lapis  aluminium-seng,  dan  SNI  8521:2018:  untuk  bahan  baku  pembat  profil  baja  struktur  ringan  dari  baja lembaran tipis lapis alumunium-seng-magnesium. Bentuk penampang tipikal profil baja struktur ringan dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Bentuk penampang profil baja struktur ringan [3]
Gambar diatas menunjukan bentuk penampang profil baja struktur ringan yang banyak dipasaran yaitu: profil “C” dengan  lipatan  (a.1),  profil  “C”  tanpa  lipatan  (a.2),    profil  “U”  (b),  profil  “Z”  (c),  dan  profil  “topi/omega”  (d).  Berat permeter profil baja struktur ringan dapat dapat didefinisikan dengan persamaan:
B = [(t×L×γ)+(w×L)]×10 -6 (1)
B adalah berat profil permeter (kg/m), L adalah lebar material bahan baku pembentuk profil (mm), t adalah tebal nominal material bahan baku pembentuk profil (mm), w adalah berat lapisan (g/m²), dan γ adalah massa jenis baja) [3].
Penggunaan profil baja struktur ringan saat ini sudah berkembang tidak hanya untuk penggunaan struktur rangka atap tapi sudah dikembangkan untuk penggunaan lainnya distruktur bangunan statik [4,5,6,7,8]. Untuk meningkatkan kekuatan profil baja struktur ringan mulai dikembangkan material dengan meningkatkan ketahanan terhadap deformasi plastis [9].
Profil  baja  struktur  ringan  dibuat  dengan  proses  pembentukan  dingin  dari  lembaran  baja  tipis  yang  sudah  dilapisi alumunium-seng-dan  magnesium  sebagai  pelindung  permukaan  terhadap  korosinya.  Proses  pembentukan  dilakukan dengan  proses  pengerolan  secara  bertahap.  Proses  ini  relatif  sederhana  sehingga  proses  tersebut  bisa  dilakukan  oleh industri kecil.
Gambar 2. Proses pembuatan profil baja struktur ringan [8]
Proses pembuatan di industri kecil sering terhambat akibat keterbatasan mendapatkan bahan baku dipasaran, akibatnya industri  kecil  tersebut  sering  menggunakan  bahan  baku  dengan  ketebalan  dibawah  standar  yang  sudah  ditentukan. Akibatnya kualitas profil yang dihasilkannya dibawah standar.
Gambar 3. Proses pembuatan profil baja struktur ringan di industri kecil
Sugiharto, dkk./ ROTASI, Vol. 22  No. 4  (Oktober 2020) Hal. 215-221
Peningkatan kekuatan struktur pada pemasangan konstruksi dengan profil baja struktur ringan umumnya dilakukan dengan memperapat posisi pemasangan bracing pada kuda-kuda atau bracing pada pemosisian kuda-kuda baik pada saat dipasang. Metoda penguatan cara ini dianggap kurang efisien karena profil yang digunakan akan semakin banyak dan sruktur yang dibuat akan memiliki bobot yang lebih besar.
Gambar 4. Peningkatan kekuatan struktur dengan pengembangan penempatan sambungan [12]
Metoda  lain  untuk  meningkatkan  kekuatan  struktur  adalah  dengan  mengoptimalkan  kekakuan  profil  pada  saat pemasangan [10 - 12]. Cara yang dikembangkan adalah pada penyusunan profil tersebut yaitu: back-to-back connection atau in-plane connection cara pertama adalah cara yang umum digunakan karena proses pemasangannya mudah dilakukan akan tetapi bobot struktur akan semakin berat, sedangkan cara kedua bobot struktur bisa lebih ringan akan tetapi proses pemasangan sulit dan dibutuhkan pelat pengikat antar profil yang akan disambung [12].
Peningkatan kekuatan struktur dimulai dari peningkatan nilai kekakuan profil penyusun struktur, jika kekakuan profil dapat ditingkatkan maka kekuatan struktur yang dibentuk oleh profil tersebut akan lebih kuat.
Kekakuan adalah gaya yang diperlukan untuk menghasilkan  perpindahan, sedangkan  fleksibilitas adalah perpindahan yang dihasilkan oleh gaya yang diberikan. Perpindahan yang terjadi pada suatu batang sangat ditentukan oleh nilai inersia penampang batangnya.
Gambar 5. Hubungan antara gaya, kekakuan dan fleksibilitas
Hal penting yang mejadi pertimbangan dalam struktur bangunan adalah masalah kekauan dan freksibilitas strukturnya. Kekakuan adalah gaya yang diperlukan untuk menghasilkan  perpindahan, sedangkan   fleksibilitas adalah perpindahan yang dihasilkan oleh gaya yang diberikan. Perpindahan yang terjadi pada suatu batang sangat ditentukan oleh nilai inersia penampang batangnya. Perpindahan atau defleksi pada batang seperti terlihat pada gambar 5 didefinisikan
(2)
l adalah panjang batang, E modulus elestiitas material, dan I momen Inersia penampang batang. Modulus elastisitas adalah sifat mekanik dari material, sedangkan inersia adalah sifat kecenderungan untuk menolak terhadap perubahan fisik yang terjadi. Maka dengan menikatkan nilai inersia penampangnya maka batang tersebut akan menjadi lebih kaku.
F  f 1  = f F k 1 F = k  k = kekakuan = 1/f f = fleksibilitas = 1/k
Sugiharto, dkk./ ROTASI, Vol. 22  No. 4  (Oktober 2020) Hal. 215-221

## 2. Material dan Metode Penelitian
Parameter  untuk  menilai  kekuatan  struktur  yang  disusun  oleh  profil  jenis  ini  adalah  jumlah  atau  tingkat  kerapatan pemasangan dan dan tingkat kekakuan profil penyusunnya, semakin kaku profil baja penyusun maka akan semakin kuat strukturnya. Kekakuan profil baja struktur ringan terhadap beban lentur ditentukan oleh besar nilai inersia penampang profilnya.  Inersia  penampang  ditentukan  oleh  bentuk  penampang  profil  tersebut,  semakin  besar  nilai  inersia penampangnya  maka  akan  semakin  kaku  profil  tersebut  terhadap  beban  lenturan.  Dalam  paper  ini  bentuk  penampang profil yang dipilih dalam analisis adalah bentuk profil “C”, geometri profil tersebut didefinisikan seperti terlihat pada gambar 6.
Gambar 6. Geometri penampang profil “C” baja struktur ringan SNI-1729:2015 [3]
Model geometri dan dimensi penampang dikembangkan mengikuti bentuk seperti terlihat pada gambar 7. Bentuk tersebut dipilih mengikuti bentuk penampang yang sudah ada dipasaran.
Gambar 7. Pengembangan model penampang profil “C” baja struktur ringan SNI-1729:2015
tebal 0.70 mm A 73.0 mm B 34.0 mm C 8.00 mm D 0.00 mm E 10.0 mm F 5.00 mm G 2.00 mm H 10.0 mm I 5.00 mm J 5.00 mm K 6.00 mm L 0.50 mm M 0.00 mm
Gambar 8. Bentuk penampang profil “C” baja  struktur ringan SNI-1729:2015 yang ada dipasaran
Analisis kekakuan dilakukan dengan memberikan beban pada batang yang ditumpu dengan model pembebanan pada batang catilever dengan panjang 1 m dan pembebanan 10 kg. Bentuk penampang batang adalah bentuk penanpang profil baja ringan SNI-1729:2015. Defleksi maksimum yang terjadi untuk pembebanan model cantilever didefinisikan

## (3)

## Gambar 9. Model pembebanan cantilever
Bentuk  penampang  batang  selanjutnya  dimodifikasi.  Modifikasi  didasarkan  pada  bentuk  penampang  awal  yaitu bentuk  penampang  dengan  ukuran  yang  sesuai  dengan  SNI-1729:2015.  Analisis  defleksi  dilanjutkan  pada  beberapa batang dengan   bentuk penampang  hasil  modifikasi dengan panjang batang,  ketebalan  pelat dan besar beban  konstan. Pengembangan model penampang terus dilakukan sampai diperoleh nilai defleksi yang terjadi memiliki nilai yang paling kecil. Analisis diatas dilakukan secara numerik dengan bantuan perangkat lunak Solidworks dengan menggunakan model sheet metal . Material yang digunakan dalam analisis adalah material yang adal dalam database Solidworks dipilih AISI- 4130 Annealed yang  memiliki kekuatan tarik 560 N/mm 2 , dan  modulus elastisitas 205000 N/mm 2 .  Analisis dilakukan dengan mengevaluasi besaran defleksi yang terjadi pada dalam arah vertikal (sumbu-y) sesuai dengan arah pembebanan yang diberikan.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil analisis defleksi pada batang pada batang dengan bentuk penampang SNI-1729:2015 tanpa bibir canal diperoleh besar defleksi dalam arah vertikal (sumbu-y) sebesar 11.8 mm
Tebal pelat 0.70 mm Berat/m 0.78 kg A 73.0 mm B 34.0 mm C 0.00 mm D 0.00 mm E 10.0 mm F 5.00 mm G 2.00 mm H 10.0 mm I 5.00 mm J 5.00 mm K 6.00 mm L 0.50 mm M 0.00 mm
Gambar 10. Defleksi profil “C” baja struktur ringan SNI-1729:2015 tanpa bibir canal
Sedangkan  pada  batang  profil  baja  struktur  ringan  SNI-1729:2015  dengan  bibir  canal  diperoleh  besar defleksi dalam arah vertikal (sumbu-y) sebesar 8.20 mm
Tebal pelat 0.70 mm Berat/m 0.87 kg A 73.0 mm B 34.0 mm C 8.00 mm D 0.00 mm E 10.0 mm F 5.00 mm G 2.00 mm H 10.0 mm I 5.00 mm J 5.00 mm K 6.00 mm L 0.50 mm M 0.00 mm
Gambar 11. Defleksi profil “C” baja struktur ringan SNI-1729:2015 dengan bibir canal
F

Sugiharto, dkk./ ROTASI, Vol. 22  No. 4  (Oktober 2020) Hal. 215-221
Selanjutnya dilakukan analisis pada batang profil baja struktur ringan SNI-1729:2015 dengan bibir canal ditambah satu lipatan disetiap ujung bibir canalnya dan diperoleh besar defleksi dalam arah vertikal (sumbu- y) sebesar 7.52 mm
Tebal pelat 0.70 mm Berat/m 0.90 kg A 73.0 mm B 34.0 mm C 8.00 mm D 3.00 mm E 10.0 mm F 5.00 mm G 2.00 mm H 10.0 mm I 5.00 mm J 5.00 mm K 6.00 mm L 0.50 mm M 0.00 mm
Gambar 12. Defleksi profil “C” baja struktur ringan SNI-1729:2015 dengan bibir canal dengan satu lipatan diujungnya
Selanjutnya dilakukan analisis pada batang profil baja struktur ringan SNI-1729:2015 dengan bibir canal ditambah dua lipatan disetiap ujung bibir canalnya dan diperoleh besar defleksi dalam arah vertikal (sumbu- y) sebesar 7.23 mm
Tebal pelat 0.70 mm Berat/m 0.94 kg A 73.0 mm B 34.0 mm C 8.00 mm D 3.00 mm E 10.0 mm F 5.00 mm G 2.00 mm H 10.0 mm I 5.00 mm J 5.00 mm K 6.00 mm L 0.50 mm M 3.00 mm
Gambar 13. Defleksi profil “C” baja struktur ringan SNI-1729:2015 dengan bibir canal dengan dua lipatan diujungnya
Dari analisis diatas disimpulkan pemberian bibir canal dan lipatan pada tiap ujung canal akan memberikan dampak terhadap  penurunan  nilai  defleksi  yang  terjadi  sehingga  dalam  pengembangan  model  penampang  berikutnya dikembangkan dari model penampang dengan variasi geometri lipatan dan pemberian lipatan pada ujung canalnya.
Untuk penampang batang profil “C” baja struktur ringan SNI-1729:2015 yang sudah ada dipasaran diperoleh besar defleksi dalam arah vertikal (sumbu-y) sebesar 8.12 mm
Tebal pelat 0.70 mm Berat/m 0.90 kg A 73.0 mm
B 34.0 mm C 8.00 mm D 0.00 mm E 10.0 mm F 5.00 mm G 2.00 mm H 10.0 mm I 5.00 mm J 5.00 mm K 6.00 mm L 0.50 mm M 0.00 mm
Gambar 12. Defleksi profil “C” baja struktur ringan SNI-1729:2015 yang ada dipasaran
Sugiharto, dkk./ ROTASI, Vol. 22  No. 4  (Oktober 2020) Hal. 215-221
Dalam  pengembangan  bentuk  penampang  batang  profil  “C”  baja  struktur  ringan  SNI-1729:2015  dari  model penampang yang sudah ada dipasaran dikembangkan dengan mengubah dimensi dari geometri lekukan dan menambah bibir canal dan lipatan pada tiap ujung canalnya. Hasil analisi  diperoleh besar defleksi dalam arah vertikal (sumbu-y) sebesar 6.55 mm
Tebal pelat 0.70 mm Berat/m 0.990 kg A 73.0 mm B 34.0 mm C 8.00 mm D 3.00 mm E 10.0 mm F 10.0 mm G 3.00 mm H 10.0 mm I 5.00 mm J 5.00 mm K 6.00 mm L 0.50 mm M 3.00 mm
Gambar 13. Defleksi  profil  “C”  baja  struktur  ringan  SNI-1729:2015  yang  ada  dipasaran  setelah  perubahan  dimensi lekukan dan menambah bibir canal dan lipatan pada tiap ujung canalnya

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis defleksi yang dilakukan secara numerik pada bentuk penampang profil  “C” baja struktur ringan  SNI-1729:2015  yang  sudah  ada  dipasaran  diperoleh  besar defleksi  dalam  arah  vertikal  (sumbu-y)  sebesar  8.12 mm. Pengembangan model penampang dari dari model yang ada dipasaran dilakukan dengan menambah bibir canal dan lipatan pada tiap ujung canalnya, hasil analisis diperoleh nilai defleksi sebesar 6.55 mm.
Perubahan dimensi lekukan dan penambahan bibir canal dan jumlah lipatan pada tiap ujung canal akan berpengaruh terhadap nilai defleksi yang terjadi dalam kondisi pembebanan yang sama. Perubahan dimensi lekukan dan penambahan bibir  canal  dan  jumlah  lipatan  pada  tiap  ujung  canal  akan  berpengaruh  tergadap  bobot  profil  per  satu  meternya Pengembangan  bentuk  penampang  yang  akan  dipilih  harus  mempertimbangkan  dengan  tingkat  kesulitan  dalam pembentukan model penampangnya.
Modifikasi bentuk penampang dapat disarankan untuk digunakan pada industri pembuat profil baja struktur ringan dengan bahan baku pelat dengan ketebalan yang lebih tipis.

## Ucapan Terima Kasih
Pada  kesepantan  ini  penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  Fakultas  Teknik  Universitas  Pasundan  yang  telah membiayai penelitian ini.

## Daftar Pustaka
[1] SNI-1729;2015, “Spesifikasi Untuk Bangunan Gedung Baja Struktur”, Badan Standarisasi Nasional, 2015
[2] Kementrian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat,  “Buku Informasi Materi Pelatihan Berbasis Kompotensi Bidang Konstruksi Sub Bidang Sipil”, Jakarta, 2009.
[3] Kementrian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, “Katalog Produk Baja Ringan”, Jakarta, 2018
[4] J. Michael Davies,”Light gauge steel cassette wall construction—theory and practice”, Journal of Constructional Steel Research 62 (2006) 1077–1086
[5] Milan Veljkovic, “Light steel framing for residential buildings”, Thin-Walled Structures 44 (2006) 1272–1279
[6] R.M. Lawson, ” ‘Hybrid’ light steel panel and modular systems”, Thin-Walled Structures 46 (2008) 720– 730
[7] Mark Gorgolewski,” Developing a simplified method of calculating U-values in light steel framing”, Building and Environment 42 (2007) 230–236
[8] Amarildo  V.  Moreira,  JR,  “Design  Analysis  of  Structures  for  Residential  Light  Steel  Framing  Systems”, International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Vol. 4 Issue 08, August-2015
[9] Je Doo Yoo,” Microband-induced plasticity in a high Mn–Al–C light steel”, Materials Science and Engineering A 496 (2008) 417–424
[10] Congxiao  Zhao,”  Rotational  stiffness  of  cold-formed  steel  roof  purlin–sheeting  Connections”,  Engineering Structures 59 (2014) 284–297
[11] K. Ruus, B. D. Handono dan R. Pandaleke, “Pengaruh Bentuk Badan Profil Baja Ringan,” Jurnal Sipil Statik, vol. V, no. 5, pp. 249-262, 2017.
[12] Xu,  L.  and  Min,  H.,  "Optimum  Design  of  Cold  Formed  Steel  Residential  Roof  Trusses"  (2000). International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures