## Jurnal Talenta Sipil, 4(2), Agustus 2021, 120-127

## Analisa Perhitungan Struktur Baja Menggunakan Program ETABS

## Hendra Tri Nugroho*, Suhendra, M. Nuklirullah
Program Studi Teknik Sipil Universitas Batanghari Jambi *Correspondence email: nugrohohendra01031@gmail.com
Abstrak. Terintegrasi  nya  sistem  komputerisasi  pada  hampir  keseluruhan  tahapan  pembangunan  struktur  menjadikan  proses pembangunan struktur menjadi lebih praktis dan efisien, kini hampir setiap proses tahapan pembangunan gedung dapat dilakuka n lebih  cepat  berkat  banyaknya  teknologi  yang  tersedia,  sebagaimana  dapat  dilihat  pada  tahap  perencanaan  atau  penggambaran struktur yang saat ini tidak lagi dilakukan dengan cara manual semenjak munculnya program komputer berbasis CAD Computer Aided  Drawing .  Hal  serupa  juga  terjadi  pada  pekerjaan  review  struktur  yang  telah  dipermudah  dengan  banyaknya  program rekayasa struktur yang tersedia. Hadir nya program-program tersebut tentu nya sangat membantu kerja engineer dalam melakukan proses review suatu rencana struktur, kecepatan dan keakuratan perhitungan serta kemampuan nya dalam menyimpan data dalam jumlah  besar  dapat  menghemat  waktu  pekerjaan  serta  meminimalisir  terjadi  nya human  error yang  kerap  terjadi.  Mengingat bangunan pasar  merupakan pusat perniagaan  maka dirasa perlu dilakukan  analisa terhadap desain  struktur nya  serta  melakukan optimalisasi desain bila memungkinkan. Analisa dilakukan dengan menggunakan bantuan program ETABS yang merupakan salah satu program rekayasa struktur buatan CSI yang juga pengembang dari program SAP2000.
Kata Kunci: struktur baja; analisa perhitungan struktur baja; program rekayasa struktur; ETABS.

## PENDAHULUAN
Dalam proses pembangunan bangunan gedung, faktor keselamatan dan kelayakan adalah aspek terpenting yang harus dipenuhi. Pemerintah Indonesia sendiri memberlakukan peraturan yang cukup ketat terkait hal ini sebagaimana dapat dilihat pada Pasal III.3.1.a.i PERMENPU NO:29/PRT/M/2006 Tentang Pedoman Persyaratan Teknis Bangunan Gedung yang berbunyi:
“ Setiap  bangunan gedung,  strukturnya  harus  direncanakan  dan  dilaksanakan agar  kuat, kokoh  dan  stabil  dalam memikul  beban/kombinasi  beban  dan  memenuhi  persyaratan  keselamatan  (safety),  serta  memenuhi  faktor kelayakan  (serviceability)  selama  umur  layan  yang  direncanakan  dengan  mempertimbangkan  fungsi  bangunan gedung, lokasi, keawetan dan kemungkinan pelaksanaan konstruksi nya”.
Selain  faktor  keselamatan  dan  kelayakan,  bangunan  gedung  yang  difungsikan  sebagai  fasilitas  umum  harus desain  agar  mudah  dipelihara.  Banyaknya  jumlah  pengguna  gedung  tersebut  tentunya  meningkatkan  probabilitas kerusakan  pada  komponen-komponen  gedung.  Oleh  alasan  tersebut  saat  ini  banyak  kita  jumpai  bangunan-bangunan gedung  dengan  intensitas  penggunaan  tinggi  menggunakan  material  yang  mudah  dipelihara  yaitu  baja,  selain menawarkan  kemudahan  proses  perawatan , baja  juga  memberikan  kemudahan  proses  pengerjaan  dan  perakitan. Mengingat  bangunan  yang  dijadikan  sebagai  studi  kasus  adalah  bangunan  pasar  yang  merupakan  pusat  perniagaan maka  dirasa  perlu  dilakukan  analisa  terhadap  desain  struktur  nya.  Analisa  dilakukan  guna  mengetahui  kapasitas struktur terhadap beban yang bekerja pada struktur bangunan pasar Aurduri dengan bantuan program ETABS.

## METODE
Metode  analisis  yang  digunakan  adalah  metode  deskriptif  dimana  penelitian  yang  dilakukan  adalah  guna menjelaskan  tentang  pengoperasian  perangkat  lunak  ETABS  sebagai  alat  bantu  perhitungan  struktur  baja  pada  studi kasus  yang  ditinjau.Penjelasan  meliputi  prosedur  pengoperasian  program,  proses  modeling,  proses  analisa, pemeriksaan kapasitas element dan pelaporan.

## Data Pekerjaan
Tabel 1. Daftar profil baja yang digunakan Profil Fungsi Profil h b tf tw R (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) IWF 300.150.9 Kolom 300 150 9 6.5 13 IWF 250.125.9 Balok & Rafter 250 125 9 6 12 IWF 150.75.7 Profil kuda-kuda 150 75 7 5 11 CNP 150.65.3,2 Gording 150 65 3,2 3,2 5,9 Sumber: Tabel profil baja Gunung Garuda
Hendra Tri Nugroho, Suhendra dan M. Nuklirullah, Analisa Perhitungan Struktur Baja Menggunakan Program ETABS
Tabel 2. Sifat Mekanis Baja Properti Material Modulus Elastis E 200000 MPa Modulus Geser G 77200 MPa Rasio Poisson µ 0,3 Densitas Berat 7850 Kg/m3 Koefisien Perpanjangan Thermal α 12×10-6/ 0C Tegangan Putus Minimum Fu 410 MPa Tegangan Leleh Minimum Fy 250 MPa Regangan Minimum 18 %
Sumber SNI 1729-2015
Gambar 1. Label mutu material pada profil di lapangan

## Data Beban
Pada program ETABS, beban diklasifikasikan dalam beberapa tipe kasus pembebanan namun pada tugas akhir ini penerapan beban hanya dilakukan dengan cara linear static dan tipe response spectrum . Adapun beban-beban yang akan diterapkan pada struktur antara lain:

## Beban Mati DL & SIDL
Beban mati yang timbul akibat berat sendiri komponen struktur dihitung secara otomatis oleh program dengan mendefinisikan faktor pengali beras sendiri ketika ketika melakukan penyesuaian load pattern. Sedangkan beban mati tambahan  SIDL  yang  timbul  akibat  beban  penutup  atap  dan  talang  diinput  sebagai  beban  titik  pada  tiap-tiap  join rangka atap.
Gambar 2. Penerapan beban mati, SIDL

## Beban hidup LL
Beban  hidup  LL  yang  diterapkan  merupakan  beban  hidup  yang  timbul  akibat  proses  konstruksi  atau  proses perawatan gedung. Beban hidup yang timbul akibat pekerja dan peralatan konstruksi pada saat proses pengerjaan atau perawatan diambil sebesar 0.98 KN.
Gambar 3. Penerapan beban hidup, LL

## Beban Hujan
Beban  hujan  ditentukan  sebesar  (40  –  0.8α)  dimana  α  adalah  sudut  kemiringan  atap  dalam  derajatdengan ketentuan beban tersebut tidak perlu diambil lebih besar dari 20 Kg/m2 dan boleh diabaikan bila kemiringan atap lebih besar  dari  50o.  Sebagaimana  beban  akibat  penutup  atap,  juga  akan  dikonversikan  sebagai  beban  terpusat  pada  titik buhul.

## Beban Angin W
a. Kecepatan angin. Mengacu pada data BMKG dan BPS untuk kota jambi diambil sebesar 13.95 km/h
b. Tipe Exposure
Tabel 3. Exposure type Exposure α Zg (m) ^ ^ _ _ c l (m) _ Zmin (m) a b α b € B 7,0 365,78 1/7 0,84 1/4,0 0,45 0,30 37,54 1/3,0 9,14 C 9,5 274,32 1/9,5 1,00 1/6,5 0,65 0,20 152,4 1/5,0 4,57 D 11,5 213,36 1/11,5 1,07 1/9,0 0,80 0,15 198,12 1/8,0 2,13
Sumber: SNI 1727: 2013
Keterangan: Z min = tinggi minimum yang dapat menjamin tinggi ekuivalen z yang lebih besar dari 0,6 h. atau Z min untuk bangunan gedung dengan min z h  maka z harus diambil sebesar Z min .
c. Faktor Topografi (Kzt)
Pada  kondisi  topografi  yang  bukan  merupakan  gunung  atau  perbukitan  nilai  Kzt  boleh  diambil  sebesar  1  (SNI 1727-2013-26.8.2).
d. Faktor efek tiupan angin Gust factor
Gust Factor dihitung dengan persamaan
Pers. 1
         z v z Q
I g Q I g Gf . . 7 , 1 1 . . . 7 , 1 1 925 , 0
Dimana gQ dan gv harus diambil sebesar 3,4. (SNI 1727-2013 26.9.4), Intensitas turbulensi   z I dihitung dengan persamaan:
Pers. 2
6 1
10        z c I z
Dimana nilai c dan z diambil dari tabel tipe exposure, sedangkan nilai response latar belakang (Q) dihitung dengan persamaan:
Pers. 3
63 . 0 63 . 0
1
1
 
       Lz h B
Q
Dimana skala panjang integral turbulensi (Lz) dihitung dengan persamaan:
Hendra Tri Nugroho, Suhendra dan M. Nuklirullah, Analisa Perhitungan Struktur Baja Menggunakan Program ETABS
_ € _
10          z l L z
1) Nilai l dan € adalah konstanta dari tipe exposure.
2) B: Dimensi horizontal bangunan gedung diukur tegak lurus terhadap  arah angin (m).
3) h: tinggi rata-rata atap bangunan atau tinggi struktur lain, kecuali tinggi bagian terbawah  atap yang digunakan untuk  sudut  atap  yang  kurang  dari  atau  sama  dengan  10 o .  Sehingga  diperoleh  nilai  faktor  effek  tiupan  angin Gust Factor sebesar 0.84. e. Faktor arah angin (Kd)
Faktor arah angin wind directionality factor diambil sebesar 0.85 berdasarkan tabel berikut:
Tabel 4. Faktor Arah Angin (K d ) Tipe Struktur Faktor Arah Angin (K d ) Bangunan Gedung Sistem Penahan Beban Angin Utama 0,85 Komponen dan Cladding Bangunan Gedung 0,85 Atap Lengkung Cerobong asap, Tangki dan Struktur yang sama 0,90 Segi empat 0,95 Segi enam 0,95 Sumber: (26.6-1 SNI 1727-2013)

## f. Koefisien tekan eksternal (Cp)
Tabel 5. Koefisien tekan eksternal (Cp) Segmen Cp Di seperempat Pusat Di seperempat sisi angin datang setengah sisi angin pergi Atap lengkung - 0,90 -0,09 - 0,50 Atap miring - 0,90 -0,06 - 0,50
Sumber: data olahan 2018

## Beban Gempa
Proses  perhitungan  beban  gempa  akan  dianalisa  oleh  program  ETABS  dengan  cara  mendefinisikan  fungsi Response  Spectrum  berdasarkan  data  spectral  percepatan  di  permukaan  dari  gempa Risk-Targeted  Maximum ConsiderEarthquake dengan  probabilitas  keruntuhan  bangunan  1%  dalam  50  tahun.  Dari  laman  desain  spektra indoensia untuk wilayah kota jambi, diperoleh data sebagai berikut:
1. Short spectral acceleration (SS)
: 0,221 2. Spectral acceleration periode 1.0 detik (S1) : 0,175 3. Site class : E (Tanah lunak) 4. Long-Period Transition Period (TL) : 4 Detik 5. Scale Factor Eqx (U1) : R I g e / 0 , 1   : 3,270 Eqy (U2)
: R I g e / 3
, 0  
: 0,981
Metode Perhitungan.
ETABS  menyediakan  dua  pilihan  metode  perhitungan  yaitu  metode Load  Resistance  Faktor  Design (LRFD) dan  metode Allowable  Stress  Design (ASD).Beberapa  tahun  terakhir  metode  desain  struktur  baja  mulai  beralih  ke metode perhitungan beban ter faktor atau LRFD karena dianggap lebih rasional.
Secara  umum  suatu  struktur  yang  didesain  menggunakan  metode  LRFD  dikatakan  aman  apabila  memenuhi persyaratan
Hendra Tri Nugroho, Suhendra dan M. Nuklirullah, Analisa Perhitungan Struktur Baja Menggunakan Program ETABS
i i n Q R .    
Dimana  nilai  tahanan  rencana n R  harus  lebih  besar  atau  sama  dengan  tegangan  akibat  beban  terfaktor   i i Q . 

## 
Adapun faktor kombinasi beban yang disyaratkan dalam perhitungan LRFD adalah:
- 1,4 D
- 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (Lr atau S atau R)
- 1,2 D + 1,6 (Lr atau S atau R) + (L atau 0,5W)
- 1,2 D + 1,0W + L + 0,5 (Lr atau R)
- 1,2 D + 1,0 E + L
- 0,9 D + 1,0W
- 0,9 D +1,0 E
Di dalam konsep LRFD, nilai tahanan nominal penampang harus harus dikalikan dengan faktor reduksi sebagai berikut:
Tabel  6. Faktor reduksi desain LRFD Komponen Struktur Faktor Reduksi θ Lentur 0,9 Axial Tekan 0,9 Axial Tarik - Tarik Leleh 0,9 - Tarik Fraktur 0,75 Geser 0,9 Sumber SNI 1729-2015
Gambar 4. Penyesuaian faktor reduksi desain LRDF ETABS

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil run analysis terhadap model struktur yang dibebani dengan kombinasi beban terfakor,reaksi tumpuan terbesar terjadi pada kombinasi 1.2D+1.6R+0.5W.
Hendra Tri Nugroho, Suhendra dan M. Nuklirullah, Analisa Perhitungan Struktur Baja Menggunakan Program ETABS
Gambar  6. Axial force combo 1.2D+1.6R+0.5W portal GS 1-4
Gambar  7. Diagram M33 combo 1.2D+1.6R+0.5W portal GS 1-4
Gambar  8. Diagram S22 combo 1.2D+1.6R+0.5W portal GS 1-4
Selanjutnya  dilakukan  pemeriksanaan  kapasitas  penampang  profil  terhadap  tegangan  ultimate  yang  terjadi. Pada  tahap  pemeriksaan  profil  yang  dilakuan,  diketahui  bahwa  keseluruhan  penampang  profil  rencana  berhasil melewati  pengecekan  kapasitas/tegangan  yang  disyaratkan  sehingga  percobaan  optimalisasi  profil  perlu  dilakukan untuk memperoleh penampang profil yang lebih ekonomis.
Gambar 9. 3D view D/C ratio graphic profil rencana
Dicoba optimalisasi dengan menggunakan konfigurasi profil berikut:
Tabel 7. Daftar profil baja optimalisasi
Profil Fungsi Profil h b tf tw R (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) IWF 250.125.9 Kolom 250 125 9 6 12 IWF 200.100.8 Balok & Rafter 200 100 8 5,5 11 IWF 150.75.7 Profil kuda-kuda 150 75 7 5 11 CNP 150.65.3,2 Gording 150 65 3,2 3,2 5,9 Sumber: Tabel profil baja Gunung Garuda

## Hendra Tri Nugroho, Suhendra dan M. Nuklirullah, Analisa Perhitungan Struktur Baja Menggunakan Program ETABS
Dari  percobaan  optimalisasi  penampang  profil  yang  dilakukan  dengan  menurunkan  satu  grade  penampang elemen  balok  dan  kolom  menunjukkan  8  frame  gagal  melewati  pemeriksaan  kapasitas  tegangan.  Kegagalan  terjadi pada komponen lentur dimana besar momen nominal (Mn) yang dihasilkan pada desain tekuk torsi lateral lebih kecil dari besar momen ultimate yang terjadi.
Gambar 10. 3D view D/C ratio graphic optimalisasi profil
Tabel 8. Design report profil optimalisasi
Nama Loc. Section Pu ϕPnc Mu ϕMn Vu ϕVn (m) (kN) (kN) (kN.m) (kN-m) (kN) (kN) B80 0,00 200.100 9,33 14,53 13,65 8,62 13,17 295,95 B83 1,51 200.100 3,61 14,50 0,32 7,33 0,07 148,50 B87 1,50 200.100 9,44 14,53 13,59 8,62 13,12 295,95 B69 0,00 200.100 7,84 558,74 29,96 105,58 12,99 295,95 B72 1,51 200.100 6,80 199,45 13,27 44,57 1,36 148,50 B76 1,50 200.100 5,58 558,74 24,69 105,59 12,20 295,95 D7 0,00 200.100 0,29 539,70 7,09 102,87 7,66 295,95 B50 1,50 200.100 10,84 481,82 0,23 44,59 0,07 148,50 D8 1,50 200.100 0,51 465,51 4,91 43,86 7,41 148,50
Sumber: ETABS 2016 data 2018
Mengacu pada hasil tersebut maka optimalisasi profil dengan menurunkan satu tingkat section index profil tidak dapat  dilakukan.  Maka  dicoba  untuk  melakukan  optimalisasi  profil  menggunakan  profil    dengan section  index yang sama namun dengan dimensiberbeda. Dicoba optimalisasi menggunakan profil baja sebagai berikut:
Tabel 9. Daftar profil baja optimalisasi 2
Profil Fungsi Profil h b tf tw R (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) IWF 300.150.9 Kolom 298 149 8 5.5 13 IWF 250.125.9 Balok & Rafter 248 124 8 5 12 IWF 150.75.7 Profil kuda-kuda 150 75 7 5 11 CNP 150.65.3,2 Gording 150 65 3.2 3.2 5.9
Sumber: Tabel profil baja Gunung Garuda
Pada  percobaan  optimalisasi  ke  tiga  diperoleh  hasil  bahwa  keseluruhan  profil  berhasil  melewati  proses pemeriksaan kapasitas tegangan.
Tabel 10. Design report profil optimalisasi 2 Nama Loc. Section Pu ϕPnc Mu ϕMn Vu ϕVn (m) (kN) (kN) (kN.m) (kN-m) (kN) (kN) B80 0,00 250.125 10,24 29,36 15,44 15,69 14,22 293,27 B83 1,51 250.125 2,97 29,32 0,67 12,81 0,02 184,14 B87 1,50 250.125 10,35 29,36 15,38 15,69 14,17 293,27 B69 0,00 250.125 8,41 731,56 32,40 182,27 14,39 293,27 B72 1,51 250.125 7,29 386,41 15,79 75,66 1,81 184,14 B76 1,50 250.125 5,95 731,56 26,28 182,27 13,32 293,27
Hendra Tri Nugroho, Suhendra dan M. Nuklirullah, Analisa Perhitungan Struktur Baja Menggunakan Program ETABS
D7 0,00 250.125 0,80 731,56 7,32 178,70 7,73 293,27 B50 1,50 250.125 10,57 678,44 0,45 75,70 0,04 184,14 D8 1,50 250.125 1,06 663,71 4,68 74,64 1,91 184,14
Sumber: ETABS 2016 data 2018
Dilakukan  perbandingan  kunatitas  guna  mengetahui  seberapa  besar  penghematan  yang  diperoleh  bila  struktur yang dibangun menggunakan profil optimalisasi.
Tabel 11. Perbandingan profil rencana vs optimalisasi 2
Fungsi Dimensi Profil Berat Sendiri Deviasi Berat Existing Optimalisasi Existing Optimalisasi (kg) (kg) (kg) Kolom 300x150x9 298x149x8 6.085 5.274 811,333 Balok & Rafter 250x125.9 248x124x8 16.638 15.324 1.313,63 Rangka Kuda-kuda 150x75x7 150x75x7 3.846 3.846 - Gording 150x65x3,2 150x65x3,2 6.518 6.518 -
Sumber: Data olahan 2018

## SIMPULAN
1. Berdasarkan  hasil  perhitungan  menggunakan  program  ETABS,  tegangan  yang  terjadi  keseluruhan  profil  existing pada struktur bangunan pasar rakyat komplek perumahan Aurduri 2 masih masih memenuhi syarat tegangan leleh yang diizinkan.
2. Penggunaan  profil  optimalisasi  dapat  menghemat  penggunaan  profil  baja  hingga  2.124,96kg  sehingga  dapat menjadikan pembangunan struktur tersebut lebih ekonomis.

## Saran
1. Bangunan pasar merupakan sarana publik yang dapat mengakibatkan kerugian yang sangat besar bilamana terjadi kegagalan  struktur  sehingga  sangat  disarankan  untuk  melakukan  perhitungan  yang  matang  dalam  proses perencanaan nya.
2. Mengingat  penggunaan  material  baja  profil  yang  cenderung  mahal  maka  sangat  disarankan  dalam  melakukan perencanaan  struktur baja untuk melakukan  perhitungan  yang matang guna mendapatkan elemen-elemen struktur yang ekonomis namun tetap dengan faktor keamanan yang memadai.

## DAFTAR PUSTAKA
Agus Setiawan, 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRDF (Sesuai SNI 03-1729-2002), Jakarta. Anugrah Pamungkas, Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa, Yogyakarta.
CSI, Inc., 2016 Welcome to ETABS 2016 Integrated Building Design Software, USA. CSI, Inc., 2016, Steel Frame Design Manual AISC 360-10 for ETABS 2016, USA. Eng. Makar Nageh, 2007. How to Model and Design High Rise Building Using ETABS Program, Cairo. Robert  Ritherman,  2016  Connection  The  Earthquake  Engineering  Research  Institute  Oral  History  Series,  Oakland
California.
SNI 1727-2013, 2013. Beban minimum untuk perencanaan bangunan gedung dan struktur lain. Jakarta. SNI 1729-2015, 2015. Spesifikasi untuk bangunan gedung baja struktural. Jakarta Wiryanto Dewobroto, 2016. Komputer Rekayasa Struktur dengan SAP2000. Jakarta.