Model 3D Desain Struktur Baja Canai Dingin pada Rumah Sederhana 2 Lantai Berdasarkan SNI 7971-2013

## MUHAMMAD AHDI HAFIZHA, KAMALUDIN
Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional, Bandung Email: muhammadahdihafizha@gmail.com

## ABSTRAK
Indonesia adalah negara berkembang dengan pertumbuhan pembangunan yang cukup  tinggi,  sementara  luas  lahan  yang  tersedia  masih  tetap  dan  terbatas. Akibat  dari  kondisi  tersebut,  berdampak  pada  kebutuhan  akan  rumah  tinggal atau  hunian  akan  semakin  tinggi,  Rumah  sederhana  2  lantai  yang  layak  dan kokoh  berbasis  ekonomis  adalah  solusi  untuk  masyarakat  tersebut.  Profil  baja canai dingin adalah jenis profil baja yang memiliki ketebalan dimensi yang relatif tipis  dengan  rasio  dimensi  lebar  setiap  elemen  profil  terhadap  tebalnya  sangat besar,  karena  ketebalan  dimensi  profil  relatif  tipis,  maka  pembentukan  profil dapat  dilaksanakan  menggunakan  proses  pembentukan  dingin.  Maka  dari  itu adanya model rumah sederhana 3D menggunakan profil baja canai yang praktis dan  relatif  murah  adalah  solusi  masalah  tersebut.  Peneliti  mengkhususkan mengetahui  perbandingan  gaya  dalam  dan  rasio  yang  terjadi    pada  model struktur  2D  dan  3D.  Hasil  yang  Didapat  dari  rasio  balok  yaitu  0,98  dan  kolom 0,69.
Kata kunci : baja canai, rumah, balok, kolom.

## ABSTRACT
Indonesia is a developing country with relatively high development growth, while the available land area is still limited. As a result of these conditions, the impact on the need for residential or occupancy will be higher, simple and economically viable 2-storey house is a solution for the community. The profile of cold rolled steel is a type of steel profile that has a relatively thin dimensional thickness with the  width  dimension  ratio  of  each  profile  element  to  a  very  large  thickness. Because the profile thickness thickness is relatively thin, the profile formation can be performed using cold forming process. Therefore the existence of a simple 3D home model using a practical and relatively cheap steel roll profile is the solution of the problem. The researcher specializes in knowing the inner force ratio and the ratios that occur in 2D and 3D structural models. The results obtained from beam ratios are 0.98 and 0.69 columns.
Keywords : cold formed, house, beams, coloum.

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Dalam  perencanaan  struktur  bangunan  menggunakan  material  baja  canai  dikenal  dengan suatu  konsep  yang  diperlukan  analisis  jika  ingin  mengetahui  baik  kekuatan  maksimal  yang diijinkan suatu balok/kolom bekerja, maupun pembalokan yang efektif sesuai karakter baja canai dingin.
Pada tugas akhir ini, penggunaan material struktur bangunan berupa baja ringan (baja canai dingin) yang relatif murah, mudah pelaksanaan dan mampu merespon faktor gempa dengan baik,  menjadi  alternatif  pilihan  yang  dapat  digunakan  sebagai  struktur  utama  bangunan, khususnya  sebagai  struktur  balok  dan  kolom.  Kemampuan  baja  canai  dingin  dapat dipergunakan sebagai struktur rumah sederhana 2 lantai.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Mengetahui  pemodelan  3D  rumah  tinggal  sederhana,  apakah  dapat  dijadikan  model perencanaan  dengan  cara  membandingkan  2D  berdasarkan  jurnal  yang  berjudul  “Analisis Kekuatan  Baja  Canai  Dingin  (Cold  Formed  Steel)  Sebagai  Alternatif  Untuk  Elemen  Struktur Balok Rumah Sederhana Yang Merespon Gempa” yang ditinjau. Membandingkan gaya dalam yang  terjadi  pada  model  struktur  2D  dan  3D  untuk  struktur  bangunan  secara  keseluruhan pada bangunan rumah tinggal sederhana 2 lantai.

## 2. LANDASAN TEORI
SNI  03-1729-2002  membatasi  besarnya  lendutan  yang  timbul  pada  balok.  Pembatasan  ini dimaksudkan  agar  balok  memberikan  kemampuan  layanan  yang  baik  ( serviceability).  Ada pun literature untuk mengetahui kekuatan momen lentur tercapai dan aman untuk dibangun mengacu pada SNI 7971-2013 baja canai dingin:
𝑀 ∗ ≤ ∅ 𝑏 𝑀 𝑠 ...(1) 𝑀 ∗ ≤ ∅ 𝑏 𝑀 𝑏 ...(2)
halmana:
𝑀 ∗ = adalah momen maksimum balok [Nmm] , ∅ 𝑏 = adalah faktor reduksi kapasitas untuk lentur, 𝑀 𝑠 = adalah kapasitas momen penampang nominal [Nmm] , 𝑀 𝑏 = adalah kapasitas momen komponen struktur nominal [Nmm] ,
Kolom  yang  mengalami  tekan,  mengacu  pada  SNI  7971-2013  Baja  Canai  Dingin  dengan komponen struktur tekan pembebanan konsentris
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑠 ...(3) 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑐 ...(4)
Hal mana:
∅ 𝑐 = adalah faktor reduksi kapasitas untuk komponen struktur dalam tekan,
𝑁 𝑠 = adalah kapasitas penampang nominal untuk komponen struktur dalam tekan [N] , 𝑁 𝑐 = adalah kapasitas komponen struktur nominal dari komponen strktur dalam tekan [N] .

## Model 3D Desain Struktur Baja Canai Dingin Pada Rumah Sederhana 2 Lantai

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Tahapan-tahapan pemikiran metodologi penelitian yang akan dilalui dalam pembuatan kajian dengan  model  3D  desain  struktur  baja  canai  dingin  pada  rumah  sederhana  2  Lantai  ini merupakan  suatu  kesatuan  yang  saling  melengkapi  dan  berkaitan  satu  sama  lain. Keseluruhan tahapan tersebut mempunyai urutan proses pekerjaan yang saling mendukung dalam penyusunan kajian dengan Model 3D Desain Struktur Baja Canai Dingin Pada Rumah Sederhana 2 Lantai.
Garis besar langkah-langkah penelitian disajikan dalam Gambar 1 berikut:

## 4. DESAIN DAN PEMODELAN
Model  yang  dibuat  adalah  struktur  portal  baja  canai  dengan  menkhususkan  menganalisis balok dan kolom. Dikarenakan lahan perumahan yang terbatas, kondisi tanah tipe sedang, masyarakat yang berkeluarga tidak sedikit, membutuhkan dana yang minim, dan spek bahan yang  sesuai  standar,  adapun  data-data  struktur  bangunan  yang  dikaji  adalah  sebagai berikut:
a. Kegunaan = Tempat tinggal, b. Zona gempa = 2, c. Jumlah Lantai
= 2 (dua) lantai,
d. Tinggi bangunan  = 7,5 m (tinggi portal), e. Lebar bangunan   = 6 m,
f. Panjang bangunan  = 6 m,
g. Struktur
= Struktur balok material baja canai dingin dengan
bentuk double canal, h. Lokasi Bangunan  = Balikpapan, i. Jenis Tanah = Tanah Sedang (site class D),
j. Spesifikasi Bahan   = 𝐸
= 200 kN/mm 2 ,
𝐺 = 79   kN/mm 2 , 𝑈
= 0,30 (Poisson’s Ratio),
𝐴 = 12 x 10-6 pero C ( Coefficient of Thermal Expansion), 𝑓 𝑦 = 300 MPa,
𝑓 𝑢 = 340 MPa.
Tipe-tipe profil yang digunakan oleh peneliti merupakan produk dari perusahaan Bluescope Steel dalam Andika Wiguna, Eko Walujodjati (2015), Tipe-tipe profil tersebut yaitu:
1. LC12730 ( toe to toe ) sebagai balok 1.
2. LC10330 ( toe to toe) sebagai balok 2.
3. LC15230 ( toe to toe ) sebagai kolom.
4. LC06425 sebagai kuda-kuda.

## Model 3D Desain Struktur Baja Canai Dingin Pada Rumah Sederhana 2 Lantai

## Gambar 3. Tampak Arsitektur
Denah  struktur  bangunan  menggunakan  program  AutoCAD  seperti  pada Gambar  2 , Gambar 3 dan program SAP2000 pada Gambar 4 sebagai berikut:

## Gambar 4. Tampak struktur bangunan
Output  dari  SAP2000  versi  14  berupa  gaya  dalam,  yaitu  gaya  normal,  gaya  geser  dan momen dengan gambar gaya dalam dari struktur yang dianalisis dapat dilihat pada Gambar 5 sampai dengan Gambar 8 .
Gambar 5. Diagram potongan memanjang shear force 2-2 akibat beban kombinasi 2
Gambar 6. Diagram potongan memanjang momen 3-3 akibat beban kombinasi 2
Gambar 7. Diagram potongan memanjang axial akibat beban kombinasi 2

## Model 3D Desain Struktur Baja Canai Dingin Pada Rumah Sederhana 2 Lantai
Gambar 8. Element Force – Frame

## 5. HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  perencanaan  komponen  struktur  Model  3D  Desain  Struktur  Baja  Canai  Dingin Pada Rumah Sederhana 2 Lantai Berdasarkan SNI 7971-2013, terdapat beberapa kesimpulan yang dapat diamati, baik momen lentur balok, kapasitas momen komponen struktur nominal, komponen  struktur  yang  menerima  tekuk  distorsi,  komponen  struktur  tekan  pembebanan konsentris,  dan  Kombinasi  aksial  tekan  atau  tarik  dan  lentur  dapat  dilihat  pada Tabel  1 sampai dengan Tabel 4.
Berdasarkan  perhitungan  Momen  Lentur  Balok  yang  sesuai  dengan  SNI  7971-2013  baja canai  dingin,  balok  tinjauan  1  maupun  2  memenuhi  persyaratan,  yaitu  momen ultimate harus lebih kecil dari momen desain.
Tabel 1. Momen Lentur Balok No  Bagian  Syarat Hasil Keterangan 1 Balok 1 M * ≤∅ b M s 31.493.700 Nmm ≤ 32.054.967,8 Nmm Ok 2 Balok 2 𝑀 ∗ ≤ ∅ 𝑏 𝑀 𝑠 31.493.700 Nmm ≤ 40.142.569,53 Nmm Ok
Berdasarkan perhitungan Kapasitas Momen Struktur Nominal yang sesuai dengan SNI 7971- 2013 baja canai dingin, balok tinjauan 1 maupun 2 memenuhi persyaratan, yaitu balok tidak akan  mengalami  tekuk  lateral  dikarenakan  perhitungan  desain  tidak  lebih  kecil  dari  syarat yang ditentukan, hal ini dapat dilihat dari persamaan.
Tabel 2. Tekuk Lateral Balok No  Bagian  Syarat Hasil Keterangan 1  Balok 1 𝑀 𝑏 ≤M s 790.327,94 Nmm ≤ 3.561.663,09 Nmm Ok
2  Balok 2 𝑀 𝑏 ≤M s 440.188,3947 Nmm ≤ 4.460.285,503 Nmm Ok
Berdasarkan  perhitungan  Komponen  Struktur  Tekan  Pembebanan  Konsentris  yang  sesuai dengan literature SNI 7971-2013 baja canai dingin, kolom tinjauan memenuhi persyaratan, yaitu kolom yang di hitung dimana resultan semua beban yang bekerja pada kolom berupa beban aksial yang melalui titik berat penampang efektif yang dihitung pada tegangan kritis.
Tabel 3. Komponen Struktur Tekan Pembebanan Konsentris
No  Bagian Syarat Hasil Keterangan 1 Kolom 𝑁 ∗
≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑠 20.278,80 N ≤ 374.850 N Ok 2 Kolom 𝑁 ∗
≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑐 20.278,80 N ≤ 29.442,26 N Ok
Berdasarkan  perhitungan  Kombinasi  Lentur  dan  Geser  yang  sesuai  dengan  SNI  7971-2013 baja canai dingin, balok tinjauan memenuhi persyaratan dan hasil yang sesuai, yaitu balok yang di hitung dimana setiap potongan penmpang harus memenuhi syarat dibawah.
Tabel 4. Kombinasi Lentur dan Geser No Syarat Hasil Keterangan 1 ( 𝑀 𝑢 Ø𝑀 𝑠 ) 2 + ( 𝑉 𝑢 Ø𝑉 𝑣 ) 2 ≤ 1 0,63 ≤ 1 Ok 2 ( 𝑀 𝑢 Ø𝑀 𝑠 ) 2 + ( 𝑉 𝑢 Ø𝑉 𝑣 ) 2 ≤ 1 0,97 ≤ 1 Ok

## 6. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  perencanaan  Model  3D  Desain  Struktur  Baja  Canai  Dingin  pada  Rumah Sederhana  2  Lantai  Berdasarkan  SNI  7971-2013,  dapat  diperoleh  beberapa  kesimpulan sebagai berikut:
a. Mengacu  pada  SNI  7971-2013,  kekuatan  maksimal  yang  dibutuhkan  dari  balok  canai dingin yang digunakan pada struktur bangunan rumah tinggal sederhana yang dianalisis menggunakan  program  SAP  berdasarkan  gaya  dalam,  terjadi  pada  kombinasi pembebanan 2 untuk kolom dan kombinasi pembebanan 8 untuk balok.
b. Melihat hasil gaya dalam maksimum peneliti sebesar  31.493.700 Nmm, dan hasil gaya dalam  maksimum  jurnal  yang  di  tinjau  939,200  Nmm,  peneliti  menyimpulkan  bahwa model struktur peneliti dapat dijadikan perencanaan.
c. Model  pembalokan  efektif  sesuai  pemodelan  3D  yang  ada  di  SAP  bab  4  menunjukkan perbandingan  rasio  kekuatan  baja  canai  dingin  untuk  balok  1  adalah    0,98;  balok  2 adalah 0,78; dan kolom adalah 0,69.
d. Dari rasio yang telah didapat seperti hasil di atas yang nilainya kurang dari atau sama dengan 1, kekuatan balok dan kolom terpenuhi.

## DAFTAR RUJUKAN
Badan  Standardisasi  Nasional.  (2013). SNI  7971-2013  Struktur  Baja  Canai  Dingin.  Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. Badan Standardisasi Nasional. (2013). SNI 1729-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. Andika  Wiguna  dan  Eko  Walujodjati.,  2015, "Analisis  Kekuatan  Baja  Canai  Dingin  (Cold Formed  Steel)  Sebagai  Alternatif  Untuk  Elemen  Struktur  Balok  Rumah  Sederhana Yang Merespon Gempa ", Jawa Barat: Garut.