## ANALISIS KEKUATAN BAJA CANAI DINGIN (COLD FORMED STEEL)

## SEBAGAI ALTERNATIF UNTUK ELEMEN STRUKTUR BALOK RUMAH SEDERHANA YANG MERESPON GEMPA
Andika Wiguna 1 , Eko Walujodjati
Jurnal Kalibrasi Sekolah Tinggi Teknologi Garut Jl. Mayor Syamsu No. 1 Jayaraga Garut 44151 Indonesia Email : jurnal@sttgarut.ac.id
1 dika_clit@yahoo.com
Abstrak - Balok adalah komponen struktur yang memikul beban  – beban gravitasi, seperti beban mati  dan  beban  hidup.  Komponen  struktur  balok  merupakan  kombinasi    dari  elemen  tekan  dan tarik. Hasil riset  yg  cukup intensif terhadap perilaku baja  canai  dingin  yang telah dituangkan di dalam  design  code  di  berbagai  negara  seperti  Australia  Standard(AS/NZS),  American  Iron  and Steel  Institute  (AISI),  British  Standard  (BS  code)  dan  Eurocode  telah  meningkatkan  kredibilitas baja  canai  dingin  sebagai  elemen  struktur  yang  sama  dengan  baja  biasa  (hot-rolled  steel)  dan beton  bertulang. Perhitungan  pembebanan  dihitung  berdasarkan  Pedoman  Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung (PPPURG 1987), yang terdiri dari analisa pembebanan, ketentuan  –  ketentuan  pembebanan,  struktur  yang  dianalisa  yaitu  struktur  balok.  Analisa pembebanan  pada  perhitungan  struktur  balok  ini  menggunakan  analisa  portal  2D.  Perhitungan pembebanan  dimulai  dari  beban  atap,  beban  angin,  beban  dinding,  beban  lantai  dan pengekivalenan  beban  lantai,  sampai  beban  berat  sendiri  balok,  balok  yang  di  analisa menggunakan  balok  tipe  LC12730  (  toe  to  toe  )  yang  nantinya  dianalisa  dan  di  cek  terhadap Lendutan  dan  Geser. Dalam  penyusunan  Tugas Akhir  ini  bahwa  balok mampu  menahan  beban  – beban yang dilimpahkan sesuai dari hasil perhitungan dan kontrol  kekuatan  terhadap profil baja canai  dingin  diketahui  bahwa  profil  LC12730  tipe  toe  to  toe    dapat  digunakan  sebagai  elemen struktur  balok,  dengan  didapat  Mu  939.200N.mm,  Du  5081,7  N,  dan  Pu  467,8    N,  setelah  di analisis balok mengalami lendutan sebesar 0,04 cm dan kekuatan kapasitas geser penampang (P v ) sebesar 68580 N.
Kata Kunci - Cold Formed Steel, LC12730 (toe to toe), Balok, Lendutan dan Geser.

## I. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Umumnya  baja  ringan  dipakai  sebagai  material  untuk  struktur  atap,  seiring  berkembangnya inovasi  dan  kreatifitas  yang  ada  maka  kini  muncul  konsep  penerapan  material  baja  ringan  pada struktur  utama  bangunan.  Inovasi  ini  berkaitan  pula  dengan  konsep  rumah  dengan  struktur  tahan gempa. Mengingat kekuatan dan kekakuan baja ringan mempunyai keunggulan dibanding material lain maka konsep rumah tahan gempa dengan material baja ringan pantas menjadi pilihan.

## 1.2. Perumusan Masalah
Dalam  penyusunan  tugas  akhir  ini,  penyusunan  merumuskan  masalah  yang      akan    dibahas yaitu    “Bagaimana  perilaku  yang  dihasilkan  Baja  Canai  Dingin  sebagai  balok  saat  dikenai  beban mati, beban hidup, beban angin dan beban gempa?”

## 1.3. Batasan Masalah
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penyusunan membatasi masalah yang akan  dibahas yaitu:
1. Penelitian hanya terbatas pada tahap uji numerikal.
2. Tipe profil yang digunakan adalah profil plain channels type toe to toe
3. Perencanaan pada elemen struktur hanya meninjau satu komponen saja yaitu balok.
4. Beban gravitasi yang ditinjau adalah beban yang ada di atas balok, yaitu, lantai pada lantai ke 2 dan beban dinding.
5. Balok yang ditinjau hanya balok pada lantai 2.
6. Analisa pembebanan struktur menggunakan program SAP2000.
7. Tidak meninjau sisi biaya
8. Perencanaan  rumah  tahan  gempa  dengan  bahan  Baja  Canai  Dingin  mengadopsi  aturan  dari inggris  yaitu British  Standard (BS)  yang  sudah  memakai  bahan  Baja  Canai  Dingin  sebagai struktur utama pembangunan rumah dan mengambil dari Standar Nasional Indonesia (SNI).

## 1.4. Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penulisan Tugas akhir ini adalah untuk mengetahui respon yang dihasilkan Baja Canai Dingin saat dikenai beban-beban. yang terjadi dan untuk sisi manfaat penulisan Tugas Akhir ini  dapat  memberikan  dan  atau  menambah  pengetahuan  tentang  penggunaan  Baja  Canai  Dingin sebagai balok pada rumah sederhana tahan gempa.

## II.  TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Rumah Sederhana Tahan Gempa
Perencanaan bangunan rumah dan bangunan gedung yang dimuat dalam pedoman teknis ini mempertimbangkan:
a. Standar Nasional Indonesia (SNI) yang terkait dengan perencanaan struktur bangunan rumah dan gedung, normatif dari pedoman teknis ini.
b. Kerusakan – kerusakan akibat gempa bumi yang pernah terjadi pada rumah dan gedung dari hasil penelitian telah dilakukan di Indonesia.
Taraf  keamanan  minimum  untuk  bangunan  gedung  dan  rumah  tinggal  yang  masuk  dalam kategori bangunan tahan gempa yaitu yang memenuhi berikut ini:
a. Bila  terkena  gempa  bumi  yang  lemah,  bangunan  tersebut  tidak  mengalami  kerusakan  sama sekali.
b. Bila terkena gempa bumi sedang, bangunan tersebut boleh rusak pada elemen – elemen non- struktural, tetapi tidak boleh rusak pada elemen – elemen struktur.
c. Bila  terkena  gempa    bumi  yang  sangat  kuat  bangunan  tersebut  tidak  boleh  runtuh  baik sebagian maupun seluruhnya, bangunan tersebut tidak boleh mengalami kerusakan yang tidak dapat diperbaiki, bangunan tersebut boleh mengalami kerusakan tetapi kerusakan yang terjadi harus dapat diperbaiki dengan cepat sehingga dapat berfungsi kembali.
2.2. Material Baja Canai Dingin ( cold form steel )

## 2.2.1. Gambaran Umum
Profil  baja  canai  dingin (cold  form  steel) adalah  jenis  profil  baja  yang  memiliki  dimensi ketebalan  relatif  tipis  dengan  rasio  dimensi  lebar  setiap  elemen  profil  terhadap  tebalnya  sangat besar.  Karena  dimensi  ketebalan  profil  relatif  tipis,  maka  pembentukan  profil  dapat  dilaksanakan menggunakan  proses  pembentukan  dingin  ( cold  forming  processes ).  Ketebalan  pelat  baja  yang umumnya  digunakan  sebagai  bahan  dasar  pembentukan  profil  biasanya  berkisar  antara  0.3  mm hingga 6 mm (WW-Yu,2010).

## 2.2.2. Bentuk Tampang Baja Canai Dingin
Batang struktur Baja Canai Dingin dapat diklasifikasikan dalam dua golongan utama:
1. Batang profil struktural tunggal.
2. Bentuk panel dan dek.
Untuk golongan yang pertama beberapa bentuk yang umum dijumpai adalah profil kanal ( C-
section ),  profil  Z (Z-section) ,  profil  I (I-section) ,  profil  siku  ( angle section ),  profil  T  ( T-section ), profil sigma ( sigma section ) dan profil bulat ( Tubular section ).

## 2.2.3. Modulus Elastisitas, dan Modulus Geser
Modulus  elastisitas  ditentukan  dari  kemiringan  bagian  yang  lurus  pada  kurva  tegangan- regangan. Nilai dari E yang ditentukan dalam Standard berkisar dari 200 sampai 207 GPa. Nilai 200 Gpa digunakan untuk standard pendesainan..
Karakteristik  material  yang  penting  untuk  desain cold-formed  steel adalah  tegangan  leleh, kuat  tarik,  dan  daktilitas.  Daktilitas  adalah  kemampuan  baja  menahan  regangan  plastis  atau permanen sebelum mengalami fraktur. Kemampuan ini diukur dengan penguluran baja sampai 50 mm satuan panjang. Dalam  daftar  yang dibuat oleh Australian and New Zealand  Standards , kuat leleh tekan dari baja berkisar antara 200 sampai 550 MPa. Sedangkan kuat tarik bervariasi antara 300  sampai  550  MPa. Penguluran  yang  terjadi  paling  tidak  lebih  dari  8%. Terdapat  pengecualian untuk  Baja  G550  dalam  AS  1397  yang  memiliki  kuat  leleh  tekan  minimal  550  MPa  dengan penguluran minimal sebesar 2% dalam 50 mm satuan panjang.

## 2.3 Balok

## 2.3.1 Lendutan Balok
SNI  03-1729-2002  pasal  6.4.3  membatasi  besarnya  lendutan  yang  timbul  pada  balok. Pembatasan  ini  dimaksudkan  agar  balok  memberikan  kemampuan  layanan  yang  baik (serviceability).

## Tabel 2.1 Batas Lendutan Maksimum

## 2.3.2  Balok Baja Canai Dingin yang Mengalami Gaya Tekan
Untuk balok yang mengalami gaya tekan umumnya ada tiga tipe fenomena tekuk yang biasa dijumpai yaitu tekuk lokal, tekuk torsi lateral dan tekuk distorsi. Faktor reduksi kekuatan terhadap tekan diambil sebesar 0.90.

## 2.4. Perhitungan Pembebanan
Berdasarkan  Pedoman  Perencanaan  Pembebanan  Untuk  Rumah  dan  Gedung  (PPPURG  1987), Kombinasi pembebanan yang harus ditinjau sesuai pada pasal 2.1 (2) adalah sebagai berikut:
Pembebanan Tetap
:  D + L Pembebanan Sementara  :  D + L + W D + L + E Pembebanan Khusus :  D + L + K D + L + W + K D + L + E + K
Dimana:
D : beban mati yang diakibatkan dari berat konstruksi permanent termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga dan peralatan layan tetap.
L : beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung termasuk kejut tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin dan hujan.
W   : beban angina
E : beban gempa

## 2.5. Analisis Gempa Statis Ekivalen

## 2.5.1. Klasifikasi Beban Gempa

## a. Beban gempa rencana
Beban  gempa  rencana  adalah  nilai  beban  gempa  yang  peluang  dilampauinya  dalam  rentang masa  layang  gedung  50  tahun  adalah  10%  atau  nilai  beban  gempa  yang  perioda  ulangnya  adalah 500 tahun

## b. Kategori gedung
Untuk berbagai kategori  gedung, bergantung pada tingkat kepentingan gedung pasca gempa, pengaruh  gempa  rencana  harus  dikalikan  dengan  suatu  faktor  keamanan.  Kategori  gedung  dan faktor keutamaannya antara lain:
a. Gedung umum (I = 1)
b. Monumen dan bangunan monumental (I=1)
c. Gedung penting pasca gempa (I= 1,5)
d. Gedung penyimpanan bahan berbahaya (I = 1,5)
e. Cerobong, tangki di atas menara (I = 1,25)
c. Pembatasan waktu getar alami fundamental
Nilai  waktu  getar  alami  fundamental  T1  dari  struktur  bangunan  gedung  harus  dibatasi  dengan bergantung  pada  koefisien  ζ  untuk  zona  gempa  dan  jenis  struktur  bangunan  gedung  menurut persamaan:
T 1 < ζH 3/4 … (2.1)
Dengan H adalah tinggi total bangunan (meter) dan koefisien ζ ditetapkan menurut tabel 2.3
Tabel  2.3 Koefisien ζ yang membatasi waktu getar alami struktur bangunan   gedung  (SNI  03- 1726-2002)

## III.  METODE PENELITIAN

## 3.1. Diagram Alir
Berikut  ini  disajikan  diagram  alir  penelitian  yang  akan  dilakukan  sebagai  proses  analisa, yaitu sebagai berikut:

## Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

## 3.1.1 Penjelasan Diagram Alir
a. Studi Literatur
Mempelajari literatur – literatur yang berkaitan dengan:
1) Penjelasan    konsep  perencanaan cold  –  Formed  steel menggunakan  specification  for  The Design of Cold – Formed Steel Structural Members, 1986. British Standard BS5950-5, 1998. SNI 7971-2013
2) Penjelasan  perhitungan  pembebanan  sesuai  dengan  Pedoman  Perencanaan  Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung (PPPURG 1987).
3) Penjelasan konsep pembebanan Gempa sesuai dengan SNI 03-1726-2002.
4) Penjelasan prosedur mengenai rumah sederhana tahan gempa menggunakan aturan pedoman rumah sederhana oleh Departemen PU.
5) Paper Penunjang lainnya.

## b. Pengumpulan Data-Data Perancangan dan Pemilihan Bentuk Profil
Data-data perancangan yang digunakan antara lain:
a. Kegunaan : Tempat tinggal
b. Zona gempa : 6
c. Jumlah Lantai  : 2 (dua) lantai
d. Tinggi bangunan: 6 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. Spesifikasi Bahan : E= 200 kN/mm 2 ; G= 79 kN/mm 2 ν= 0,30 ;  α= 12 x 10 -6 per o C
Gambar 3.2 Gambar Denah dan Tampak

## c. Analisa Struktur
Untuk Bracing yang digunakan menggunakan tipe coldform bentuk siku dengan tipe LA4630. Data–data profile yang dimaksud adalah sebagai berikut:
H = 46 mm B = 35 mm t = 3,0 mm A = 225 mm 2 W = 1,79 kg/m Ix = 0,0614 x 10 6 mm 4 Iy = 0,012 x 10 6 mm 4 Ix’ = 0,0484 x 10 6 mm 4 Iy’ = 0,025 x 10 6 mm 4 E = 205 kN/mm 2 =           205.000 N/mm 2 Berdasarkan BS 5950-5 tabel 4 Us = 400 N/mm 2 Ys = 300 N/mm 2 Py = 300 N/mm 2
Tipe-tipe  profil  yang  digunakan  dalam  studi  merupakan  produk  dari  perusahaan Bluescope Steel. Tipe-tipe profil tersebut yaitu :
a. LC15230 ( toe to toe ) sebagai kolom.
b. LC12730 ( toe to toe ) sebagai balok induk
c. LC10330 ( toe to toe) sebagai balok anak.
d. LC06425 sebagai kuda-kuda.

## Gambar 3.4 Bentuk profil Plain Chanels (toe to toe)

## d. Analisa Karakteristik dan desain  profil struktur bangunan
Analisa  karakteristik  balok  dilakukan  untuk  meninjau  kekuatan  balok  secara  detail  akibat beban yang ada.  Kekuatan baja yang digunakan dalam perencanaan menggunakan Y, Tetapi tidak melebihi  0,84  u,(Y s <  0,84  U s ).  Dalam  mendesain  sebuah  profil  balok  ada  beberapa  langkah– langkah perhitungan yaitu sebagai berikut :

## e. Kontrol Profil  Balok terhadap Lentur
1) Kontrol Lendutan
B S5950-5 pada tabel 3 menjelaskan untuk kontrol lendutan bahwa :
f  < (3.1)
Dimana : f : lendutan yang terjadi L : panjang profil

## 2) Kontrol  Kekuatan Balok akibat momen lentur
B S5950-5  (5.2.3.3) menjelaskan  untuk  Kekuuatan  Balok  akibat  momen  lentur  dengan penampang tidak berpengaku.
( ) (3.2) ( )
(3.3)
( ) ( ) + ( ⁄ ) 1 2 − ⁄ 5( ⁄ ) 1 2 ( − ) (3.4)
{     − ( ) } (3.5)
atau
𝑦 Dimana: b : lebar penampang (mm)
t : tebal penampang (mm) Y s : kuat leleh (N/mm 2 ) M’ c : momen kapasitas rencana maksimal M c : momen kapasitas M p : momen plastis P y : kekuatan rencana (N/mm 2 ) P o : tekanan kompresi

## 3) Kuat Nominan Lentur Penampang Pengaruh Tekuk Lokal
Untuk  perencanaan  lentur  kita  dapat  perhatikan  pada BS59550-5  (pasal  4) dengan penampang tidak berpengaku.
( ) (3.7)
Dimana:
P cr : tegangan tekuk lokal
t : tebal penampang b : lebar penampang
E : modulus elastisitas
K : koefisien local bukling
𝑓 2 Maka : (3.8) 𝑓 2 Maka: *  +   {(𝑓 ) −     } + −   2 (3.9) + (3.10)
Dimana :
b eff : lebar efektif b          : lebar maksimum penampang fc         : kuat tekan
untuk menentukan b eu dapat menggunakan tabel menurut BS5950-5 (tabel 6) mengenai tabel lebar efektif pada elemen tak berpengaku.

## 4) Kuat Nominal Lentur Penampang pengaruh tekuk lateral
√ 2 − (3.11)
(   )
(3.12)
2
( ) 2 {  + ( ) } (3.13)
Menentukan  Koefisien perry (η) 𝑦 Maka η = 0 (3.14) 𝑦 Maka η = 2 ( − ) (3.15) −       + (3.16)
dimana:
M b : momen perlawanan terhadap tekuk M Y : momen leleh M c : momen kapasitas M E : momen kapasitas A : luas gross (mm 2 )
E    : modulus elastisitas C b : koefisien variasi momen L E : lengan efektif r y : radius putaran sumbu y β : perbandingan momen yang lebih kecil (M 1 ) dan momen yang lebih besar

## e. Kontrol Profil  Balok terhadap Geser

## 1) Kontrol Geser
Tegangan  geser  maksimum  dapat  dihitung  dengan  menggunakan  dasar  sebuah  metode analisa elastis, yang tercantum pada BS59550-5 (5.4) Kekuatan kapasitas geser : P v = p v .Dt (3.17)
Kekuatan leleh geser maksimum:
p v 0,7 p y (3.18)
kekuatan leleh geser rata – rata:
𝑦 (3.19) ( ) ⁄ (3.20)
dimana :
D   : tinggi penampang t    : tebal penampang
2) Kombinasi Lentur dan Geser
Menurut BS59550-5  (5.5.2) perhitungan  kombinasi  antara  gaya  akibat  geser  dengan lentur yang harus memenuhi persamaan dibawah ini:
( ) + ( ) (3.21)
dimana:
F v : gaya geser P v : kapasitas geser

## IV.  ANALISA PERHITUNGAN

## 4.1. Perhitungan Pembebanan
Beban-beban  yang  ditinjau  dalam  tugas  akhir  ini  hanya  meliputi  beban  mati,  beban  hidup, beban  angin  dan  beban  gempa.  Pada  desain  rumah  tahan  gempa  ini  beban  khusus  tidak diperhitungkan,  sedangkan  beban  angin  hanya  diperhitungkan  pada  desain  konstruksi  atap  dan dinding.

## Gambar 4.1 Detail Atap Gable
Ketentuan-ketentuan:
1. Beban Penutup atap genting  =  5 kg/m 2 2.
Beban hidup  = 100 kg/m 2 3. Jarak bentang kuda-kuda = 6 m 4. Kemiringan atap (  )  = 26,56 0 5. Jarak antar kuda - kuda = 1.50 m 11. Modulus Elastisitas Baja  = 2,1 x 10 6 Kg/cm 2 12. Tegangan ijin Baja = 1600 Kg/cm
Gambar 4.2 Potongan Atap
4.1.1 Pembebanan Atap Perencanaan Gording Lipped Chanel (LC I5320) Jarak Kuda -  kuda   = 1,5 m Jarak antar reng = 35 cm Jumlah reng = 380 / 35 = 10,86 ~ 11 buah Perhitungan Reng:

## Diketahui  (L) = 6 m
 Jarak A - C Cos 26,56 0 =  x / r r           = 3/ cos 26,56 0 = 3,35m  Jarak C – D
tan 26,56 0 =  y / x y            =  tan  26,56 0 . 3= 1,5 m
Dikarenakan tidak ada gambar detail reng dan jarak reng, maka  mengambil asumsi sebagai berikut :
 Jarak reng yang direncanakan = 0,35 m
 Banyaknya reng yang dibutuhkan: ( 3,35/0,35) + 1 = 10,57  11 buah
Untuk dimensi reng dicoba Tipe LC15230 : Diketahui :
Wx =  31,9  cm 3 Wy =  4,47  cm 3 Ix = 242 cm 2
Iy = 17,97 cm 4
q =  5,86   kg/m
Pembebanan pada reng:
a. Beban mati  Berat reng =  5,68 kg/m  Berat penutup atap (0,35 m x 5 kg/m 2 ) =  1,75   kg/m  Beban air hujan Dianggap 20 kg/m 2 ( 20 x 0,35) =  7     kg/m
 q =  14,61   kg/m sb y sb x r y A D C x = ½ L
qx  =  q . sin 
qy   =   q . cos 
=  14,61 sin 26,56 =   14,61 cos 26,56 =  6,5 kg/m =   13,07 kg/m
reng  diletakkan  di  atas  beberapa  tumpuan  (kuda-kuda),  sehingga  merupakan  balok menerus di atas beberapa tumpuan dengan reduksi momen lentur maksimum adalah 80 % untuk mengurangi lendutan dan tegangan lentur gording pada arah sumbu x. Momen maksimum akibat beban mati: Akibat qx  ..................Mx1  = 1/8 . qx . (L/3) 2 . 80%
= 1/8 . 6,5. (0,5) 2 . 80% = 0,163 kg.m
Akibat qy ...................  My2 = 1/8 . qy . (L) 2 . 80% = 1/8 . 13,07. (1,5) 2 . 80% = 2,94 kg.m
b. Beban hidup
Diambil dari PPURG 1987, P = 100 kg
Gambar 4.3 Gaya kerja Reng
Px   =  P . sin 
Py    =  P . cos  = 100 . sin 26,56  =  44,71 kg            = 100 . cos 26,56  =  89,45 kg Momen maksimum akibat beban hidup:
Akibat Px ..................... Mx2 = ¼  . Px . (L/3) . 80%
= ¼  . 44,71 . 0,5 . 80% = 4,471 kgm Akibat Py ..................... My2 = ¼  . Py . L . 80%
= ¼ . 89,45 . 1,5 . 80% = 26,83 kgm
Cek Tegangan :
Mx total  = Mx1+Mx2 = 0,163 +4,471 = 4,634 kgm My total  = My1+My2 = 2,94 + 26,83 = 29,77 kgm
𝜎 = M W =  (4,634 /31,9) + (29,77/4,47) = 145 + 666 = 811 kg./m 2 1600 (Ok) Cek terhadap lendutan a. Akibat beban mati qx = 0,163    kg/m = 0,0016    kg/cm qy   = 2,94    kg/m = 0,0294  kg/cm
E    = 2,1 . 10 6 kg/cm 2 L = 1,5  m
=  150 cm
- Untuk x1 menggunnakan L = L/3 = 150/3 = 50 cm
𝛿 x1 = 5 𝑞𝑥 ( 𝐿 3 ) 4 𝐼 = 5  ,     ( 50 3 ) 4 𝐼 = 0,00000000316 cm
P Px Py  x y
- Untuk y1 menggunnakan L = 150 cm
𝛿 y1 = 5 𝑞𝑥 ( 𝐿 3 ) 4 𝐼 = 5  ,  9  ( 150 3 ) 4
𝐼 = 0,0000078 cm
b.  Akibat beban hidup Px = 57,36 kg = 0,5736 kg/cm
Py = 81,92 kg    = 0,8192 kg/cm
- Untuk x1 menggunnakan L = L/3 = 150/3 = 50 cm
𝛿 x2 = 5 𝑞𝑥 ( 𝐿 3 ) 4 𝐼 = 5  ,57   ( 50 3 ) 4 𝐼 = 0,0000011 cm
- Untuk y1 menggunnakan L = 150 cm
𝛿 y2 = 5 𝑞𝑥 ( 𝐿 3 ) 4 𝐼 = 5  ,  9  ( 150 3 ) 4
𝐼 = 0,00013 cm
Kontrol Terhadap Lendutan
𝛿 x total = 𝛿 x1 + 𝛿 x2  = L/180  (BerdasarkanPPBBUG 1987)
= 0,00000000316+ 0,0000011
= 0,000001103 cm  = 150/180 = 0,83 cm (Ok)
𝛿 x total = 𝛿 y1 + 𝛿 y2  = L/180  (BerdasarkanPPBBUG 1987)
= 0,0000078+ 0,00013
= 0,00014 cm  = 150/180 = 0,83 cm (Ok)
Kesimpulan : baja  gording LC15230 aman digunakan sebagai gording.
Pembebanan pada Atap
 Berat Reng (11x(5,86/6)) =  10,74 kg/m  Berat penutup atap (1,5 x 5 kg/m 2 ) =  7,5   kg/m  Beban air hujan Dianggap 20 kg/m 2 ( 20 x 0,35) =  7     kg/m  q =  25,24   kg/m
q (dalam arah vertikal = 25,24/ (cos26,56) = 27,73 kg/m
Gambar 4.4 Potongan Atap

## 4.1.2 Beban Angin
Beban angin (wa) = 40 kg/m 2 (asumsi gedung berada dekat pantai) C = 0,02 – 0,4 = 0,2 Perhitungan angin tekan : Wal (angin tekan) = 0,2 x 40 = 8 kg/m Perhitungan angin hisap : C = 0,9  Wal (angin tiup) = 0,9 x 40 = 36 kg/m
_ f
_ f _ f _ f

## 4.1.3 Beban dinding
Beban Angin Perhitungan angin tiup dinding: C = 0,9  Wa1 (angin tiup) = 0,9 x 40 = 36 kg/m Perhitungan angin tiup dinding: C = -0,4  Wa2 (angin hisap) = -0,4 x 40 = -16 kg/m Beban Mati Dinding menggunakan gypsum board ( 30% berat pas. Bata) 3o% x 250 kg/m 2 = 75 kg/m 2 4.1.4 Beban Lantai Beban Hidup Menurut PPURG 1987 = 125 kg/m 2 Beban Mati - Berat sendiri plat (Kayu Kelas 1) (0,02 x 1x1000 ) = 20 kg/m 3 - Berat langit – langit, pengantung dan mekanikal. ME (12 + 7) = 19 kg/m 2 Jumlah Beban mati (DL) =  39 kg/m 2  Pengekivalenan Beban  Plat Lantai
Rumus pembebanan ekivalen diberikan sebagai berikut :
•  Mmax beban segitiga :
= wL² = .( . q u . lx ) . lx² = . q u . lx³
•  Mmax beban merata :
= . q ek . lx²
Maka Mmax beban segitiga = Mmax beban merata . q u . lx³ = . q ek . lx² q ek = . q u . lx •  Mmax beban trapesium :
= 𝑤³ ( 3 −  𝑎 2 ) = ⁄ . q u . lx ( ly² − lx²) •  Mmax beban merata : = . q ek . lx²
Maka Mmax beban trapesium = Mmax beban merata
⁄ . q u . lx ( ly² − lx²) = . q ek . lx² q ek = qu  lx ( ly 2 − ly 2 ) 𝑙𝑥² Untuk mempermudahkan perhitungan beban q ekivalen dihitung dengan cara tabel  garis sebagai berikut:

## Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Beban Ekivalen
Type Plat  Ly(m)  Lx(m)  DL (kg/M 2 )  LL (kg/M 2 ) qek Beban Mati (kg/M2)  qek Beban Hidup (kg/M2) Trapesium Trapesium 1 2,5 2 39 125 3,66 11,72 2 2,5 2 39 125 3,66 11,72 3 2,5 2 39 125 3,66 11,72 4 2,5 2 39 125 3,66 11,72 5 2,5 2 39 125 3,66 11,72 6 2,5 2 39 125
3,66 11,72 Beban segitiga
q eq = 1/3.q lx 2 Beban trapesium q ek = qu  lx ( ly 2 − ly 2 ) 𝑙𝑥²
Type Plat  Ly(m)  Lx(m)  DL (kg/M 2 )  LL (kg/M 2 ) qek Beban Mati (kg/M2)  qek Beban Hidup (kg/M2) Segitiga Segitiga 1 2,5 2 39 125 13,00 41,67 2 2,5 2 39 125 13,00 41,67 3 2,5 2 39 125 13,00 41,67 4 2,5 2 39 125 13,00 41,67 5 2,5 2 39 125 13,00 41,67 6 2,5 2 39 125 13,00 41,67
Setelah di ekivalenkan didapat beban Plat Lantai  adalah: Beban Hidup = 3 x 41,67 = 125,01 kg/m
Beban Mati   = 3 x 13 = 39 kg/m

## 4.1.5 Beban Gempa
Analisa perhitungan beban gempa yang bekerja pada struktur diambil dari SNI 1726 – 2002.
A. Akibat beban atap
- Berat Reng  (11x(5,68/6))
=  10,41 kg/m - Berat penutup atap (1,5 x 5 kg/m 2 ) =  7,5   kg/m - Beban air hujan Dianggap 20 kg/m 2 ( 20 x 0,35) =  7     kg/m  q =  14,61   kg/m
q (dalam arah vertikal = 14,61/ (cos26,56)
= 16,34 kg/m B. Akibat Lantai Qu = 1,2q DL + 1,6 q LL = (1,2 x 39) + (1,6 x 125) = 46,8 + 200 = 246,8 kg/m 2

## C. Akibat Berat Sendiri Balok
LC12730 ( toe to toe ) sebagai balok
Berat sendiri balok  =  10,52 kg/m 12x 10,52 = 126,24 kg
D. Akibat Berat sendiri Kolom
LC15230 ( toe to toe ) sebagai kolom
Berat sendiri  Kolom = 11,72 kg/m
24 x 11,72 = 281,28 kg

## E. Akibat Berat sendiri dinding
Dinding menggunakan gypsum board ( 30% berat pas. Bata) 30% x 250 kg/m 2 = 75 kg/m 2
30 x 75 = 2250 kg Jumlah berat bangunan : 16,34 +246,8 +126,24 + 281,28 + 2250 = 2920,66 kg
4.1.5.1 Perhitungan Beban Geser Dasar Nominal arah x
T = ( Ct/ (hn) 3/4
Dimana:
Ct = 0,0853 untuk stell momen resisting frame Ct  =  0,0731  untuk  reinforced  concrete  momen  resisting  frame  and  ecentrically braced frame Ct = 0,0488 untuk gedung lainnya.
a. Perhitungan pembatasan waktu getar alami fundamental arah x T1 < ϛ n
Dimana: T1 : waktu getar alami fundamental ϛ  : koefisien yang mebatasi waktu getar alami T1empiris = 0,085(hn) 3/4
= 0,085(6,5) 3/4
= 0,346 detik  C1 =0,95 (wilayah gempa 6, tanah lunak)
T1 = 0,15(2) = 0,3 detik ϛ  = 0,15 (tabel 2.3) T1  <  T1empiris 0,3 detik < 0,346 detik ... tidak Ok Sehingga T diambil 0,346 detik, maka dari grafik respon spektrum WG 6 untuk tanah lunak didapat C = 0,95
Gaya Geser Gempa Statik Arah x :
V = 𝐶 𝑥 𝐼 𝑅 𝑊𝑡
V statik = ,95  𝑥 ,5 . 2920,66 = 326,43 kg
Beban geser dasar nominal V tersebut harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban – beban gempa nominal statik ekivalen F i pada pussat masa lantai tingkat ke- i
F i  = 9  ,   x 5   , x 326,43 = 326,43 kg

## 4.2 Perencanaan Balok
Pada kontrol profil balok ini. Seperti yang telah disebutkan kontrol akan mengacu pada BS 5950-5:1998. Adapun  dengan  menggunakan  program  bantu  SAP  2000  v.14  beban  yang  diterima adalah sebagai berikut:
Tabel 4.2 Hasil analisa SAP 2000 Mu Pu Du COMB 1  393.100 Nmm 27,3 N 5081,7 N
COMB 2  939.200 Nmm  467,8 N  5081,7 N
COMB 3  89.300 Nmm  522,3 N  5081,7 N
Dikarenakan  Comb  2  lebih  besar  dari  pada  Comb  1  dan  Comb  3,  maka  Comb  2  diambil  untuk analisa Balok.
Du = 5081,7 N Mu = 939.200N.mm Pu = 467,8  N
4.2.1 Data – data Profil ( LC12730 toe to toe ) sebagai Balok
Gambar 4.9 Profil LC12730 tipe toe to toe
Dari tabel profil Blue Scope untuk penampang tipe toe to toe:
D           = 127 mm b = 106 mm R = 3,2 mm t = 3,0 mm A = 1320 mm 2
W` = 10,52 kg/m Ix = 3,1 x10 6 mm 4
Iy = 0,57 x 10 6 mm 4 ix = 49 mm
iy = 20,80 mm
Zx = 49.800 x10 3 mm 3 Zy = 10.990 x10 3 mm 3
r x = 49 mm r y = 20,80 mm
E = 200 kN/mm 2 = 20000 N/mm 2
U s = 400 N/mm 2 Y s = 300 N/mm 2 P y = 300 N/mm 2
Kontrol Lendutan Berdasarkan persamaan 3.1:
f <
Pada Hasil Analisa SAP2000, deflection terbesar yang terjadi f = 0,04 cm. Sedangkan untuk defleksi ijin untuk tiap bentang panjang yang diijinkan terjadi adalah sebagai berikut:
L = 2 m = 200 cm
= =  0,56 cm
COMB 2 = 0,04 < 0,56 cm (Ok) 4.2.3. Kuat Nominal Lentur Penampang Pengaruh Tekuk Lokal
Penampang Badan:
b badan = D = 127 mm t = 2 (3) = 6 mm
= 7 ( ) = 21,17 8( ) 1/2 = 8( ) 1/2 = 7,73 = 7 ( ) = 21,17           (Ok)
13( ) 1/2 = 13( ) 1/2 = 12,56 = 7 ( ) = 21,17     (Ok)
Maka M’ c = M c P o = , ,   −  , 𝑤 ( )- 1/2 . P y
P o = { ,   −  , 7 ( ) } . 300
=  314,1 N/mm 2 atau P o = P y = 300 N/mm 2 (Menentukan)
 Momen lentur terhadap sumbu utama kuat (sumbu x) pada persamaan 3.5:
M cx = M’ c = P o .Z x = 300 (49800) = 1,494 x 10 7 N/mm
Penampang sayap: b sayap = 0,5 b = 0,5 x 100 = 50 mm t = 3 mm
= 5 ( ) = 16,67
25( ) 1/2 = 25 ( ) 1/2 = 7,73 5 ( ) = 16,67        (Ok) 40( ) 1/2 = 40 ( ) 1/2 = 12,56 5 ( ) = 16,67     (Ok)
Maka : M’ c = M p M p = Zx . Y s = 49800 x 300 = 1,494 x 10 7
Sehingga, Momen Nominal akibat Tekuk Lokal: M ’ c = M p = 1,494 x 10 7 Nmm
4.2.4. Kontrol Lebar Penampang Efektif Sesuai Perlawanan Tekuk Yang Terjadi
P cr = 0,904EK ( ) 2
P cr = 0,904 (200000)(0,425) ( ) 2 =  69,156 N/mm
Nilai f c yang digunakan adalah hasil perhitungan pada sub bab 4.2.2 Dimana: f c = P o = 300 N/mm 2 , maka: fcr Pcr ⁄ = , ⁄ = 4,34 N/mm Dikarenakan fcr Pcr ⁄ 0,123,  maka memmenuhi persamaan 3.9:
= [  +     {(fcr  Pcr ⁄ ) −  ,  } ] − = [  +     {(      , ⁄ ) −  ,  } ] −
b eff =  b x 0,52 = 100 x 0,52 = 52 mm dari  persamaan  3.10  maka  akan  didapatkan  nilai  lebar  efektif  (b eu )  dengan  perhitungan sebagai berikut : b eu = 0,89 b eff + 0,11b = 0,89( 52) + 0,11(100) b eu = 57,28mm Berdasarkan BS 5950-5 pasal 4.2, pada elemen tidak berpengaku harus memenuhi, syarat :
𝑢 60
57, 60
19,09 60 (Ok)

## 4.2.5. Kuat Nominal Lentur Penampang Pengaruh Tekuk Lateral
Untuk mengetahui besar kemampuan balok melawan momen yang ditimbulkan akibat tekuk, maka harus memenuhi persamaan 3.11 ( BS 5950-5 pasal 5.6.2.1)
√ 2 − Dimana :
(  𝜂)
menentukan  besarnya  momen  perlawanan  tekuk  lateral  elastis  M E yang  ditentukan  oleh
persamaan 3.13 ( BS 5950-5 , pasal 5.6.2.2 point a), yaitu dengan persamaaan:
2
( ) 2 {  + ( ) } C b = 1,75 – 1,05 + 0,3 3 = 1 2 = , 9 ,9 = 0,2 ( bernilai positif (+) )
Maka :
C b = 1,75 – 1,05 (0,2) + 0,3 (0,2) 2 = 1,55
- Panjang lengan efektif dapat ditentukan dari BS 5950-5, pasal 5.6.3, dimana:
L E = 0,7 L Diambil ukuran balok terpanjang L = 2500 mm L E = 0,7 L = 0,7 ( 2500) = 1750 mm
r = ry  = 20,8 mm
Sesuai BS 5950-5 pasal 6.2.2 maka kontrol kelangsingan terhadap panjang efektif, yaitu :
= 75 , = 60,77 < 180 (Ok)
- Mencari koefisien perry ( )
40C n = 40 x 1,55 = 62
- Mencari nilai momen perlawanan tekuk lateral elastis (M E )
2
( ) 2 {  + ( ) } M E = , 2 𝑥      𝑥   5    𝑥   7 (   ,77 2 ) x 1,2 {  + (  ,  𝑥 7 ) }
M E = 44756743,07 x 1,26 = 4,521 x 10 7 Nmm
- Mencari momen perlawanan terhadap tekuk (M b ):
M Y = p y x Z c = 300 x 49800 = 1,494 x 10 7 Nmm
B = ( 1  )
B = , 9  x (   , 55)( ,5𝑥 )
B = 6,241 x10 7 Nmm Maka, M E x M Y = (  4,521 x 10 7 x 1,494 x 10 7 ) = 6,723 x 10 14 N 2 mm 2
2 B = (6,241 x10 7 ) 2 =3,895 x 10 15 Nmm
M b = ,7   x 14 ,    x √ , 95 x 15 −  ,7   x 14 = 5,641 x 10 6 Nmm
Karena  M y > M b 1,494 x 10 7 Nmm>5,641 x 10 6 Nmm dipakai, M n = M b = 5,641 x 10 6 Nmm Sehingga M n =  5,641 x 10 6 Nmm > M u = M c = 939.200 Nmm Momen lentur yang terjadi masih lebih kecil dari momen nominal, maka dengan M u = M c = 939.200 Nmm, artinya penampang LC12730 type toe to toe yang digunakan sebagai balok induk kuat terhadap momen lentur yang terjadi.

## 4.2.6. Kontrol Profil Balok terhadap Geser
a. Kontrol Geser
P v 0,7p y = 0,7 x 300 = 210 N/mmm 2
Atau kekuatan leleh geser rata – rata: P v = 0,6p y = 0,6 x 300 = 180 N/mm 2
Maka yang diambil yang terkecil yaitu P v =  0,6 x 300 = 180 N/mm 2
Sehingga kita dapat menghitung kekuatan kapasitas geser penammpang (P v ): P v = p v . Dt P v = 180 x 127 x 3 P v = 68580 N P v = 68580 N  >    Du = 5.081,7 N (Ok)
b. Kombinasi Lentur dan Geser
Menurut BS59550-5, pasal 5.5.2, kombinasi lentur dan geser harus memenuhi persammaan dibawah ini :
( 5   ,7 5 ) + ( , 9 9 𝑥 , 9  x ) 2 1 0,00549 + 0,00395 1 0,00944 1 (Ok) “ Sehingga balok mampu menahan lentur dan geser yang terjadi”

## V. KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1   Kesimpulan
Dari  hasil  analisis    terhadap  elemen  struktur  balok  baja  canai  dingin  yang  telah  dilakukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari hasil analisis SAP2000 diambil COMB 2, karena Mu pada hasil analisis COMB 2 lebih besar dari pada COMB 1 dan COMB 3. Mu Pu Du COMB 1 393.100 Nmm 27,3 N 5081,7 N COMB 2 939.200 Nmm 467,8 N 5081,7 N COMB 3 89.300 Nmm 522,3 N 5081,7 N
2. Diketahui  bahwa  profil  LC12730  tipe toe  to  toe dengan  data  profil  seperti  yang digambarkan berikut ini:
dapat  digunakan  sebagai  elemen  struktur  balok  dengan  hasil  kontrol  analisis  perhitungan sebagai berikut:
a. Hasil kontrol profil terhadap geser didapatkan nilai kekuatan kapasitas penampang (Pv) sebesar 68580 N yang jika nilai ini dibandingkan dengan nilai hasil joint reaction (Du) sebesar  5.081,7 N maka memenuhi persyaratan kekuatan geser Pv > Du  Ok
b. Hasil  kontrol  profil  terhadap  kuat  nominal  lentur  penampang  Pengaruh  tekuk  lateral yaitu  kemampuan  balok  melawan  yang  ditimbulkan  akibat  tekuk  (M n )  adalah  sebesar 5,641  x  10 6 Nmm.  Nilai  yang  didapat  memenuhi  persyaratan  kekuatan    M n =   5,641 x 10 6 Nmm > M u = M c = 939.200 Nmm  Ok.
Momen lentur  yang terjadi  masih lebih kecil dari momen nominal,  maka  dengan M u = M c = 939.200 Nmm, penampang masih mampu menahan tekuk laateral dan tekuk lokal.
D = 127 mm
B = 106 mm
T = 3 mm R = 3,2 mm
Artinya penampang LC12730 type toe to toe yang digunakan sebagai balok induk kuat terhadap momen lentur yang terjadi.

## 5.2 Saran
Apa  yang  disampaikan  dalam  Tugas  Akhir  ini  barulah  sebatas  uji  numerikal  saja,  oleh karena itu untuk lebih menjamin kehandalan dari material baja ringan disarankan:
 Perlu  melakukan  analisa  berulang  dengan    mencoba  berbagai  ukuran  profil,  sehingga mendapatkan hasil yang lebih efisien.
 Perlu  diadakan  uji  laboratorium  dengan  skala  tertentu  sehingga  didapat  hasil  yang  lebih akurat.