## TELSINAS
Volume 3, No. 1 April 2020 e-ISSN 2621-5276 (online)
Evaluasi Perencanaan Struktur Komposit Menggunakan Metode Load Resistance Factor Design (LRFD) Pada Gedung C Undiknas Denpasar
Indah Saiful Fajarani 1 , I Gusti Lanang Bagus Eratodi 2
1 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik dan Informatika, Universitas Pendidikan Nasional 2 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik dan Informatika, Universitas Pendidikan Nasional E-mail : eratodi@undiknas.ac.id
ABSTRACT : Perkembangan teknologi rekayasa dan analisis struktur bangunan sipil saat ini sedang berkembang pesat, termasuk bidang desain struktur di dunia konstruksi gedung. Selama ini material bangunan yang digunakan dalam bidang konstruksi khususnya bangunan gedung masih rata-rata menggunakan bahan dari kayu dan beton. Namun seiring dengan berkembangnya tuntutan kebutuhan, waktu dan ilmu pengetahuan mulai menggunakan material baja. Penggunakan material baja dapat mengurangi limbah konstruksi yang selama ini menjadi masalah bagi lingkungan. Semakin berkembangnya pengetahuan dalam bidang konstruksi maka terciptalah berbagai metode dalam mendesain struktur salah satu diantarnya adalah sistem struktur komposit yang terdiri dari gabungan antara beton dan baja.
Perencanaan Gedung C Universitas Pendidikan Nasional menggunakan bahan komposit pada bagian kolom dengan menggunakan metode ASD. Bangunan ini terdiri dari 5 lantai denan luas bangunan 40x19 m2, Berdiri pada kondisi tanah sedang. Analisa struktur penelitian ini menggunakan bantuan program SAP 2000 V14, sedangkan dalam perhitungan elemen struktur dilakukan secara manual dengan metode LRFD yang berpedoman kepada SNI-03-1729-2002.
Hasil analisis pada penilitian ini diperoleh bahwa metode LRFD memberikan kontribusi kekakuan yang lebih tinggi pada kolom dan berakibat penggunaan profil balok yang lebih efektif (kecil) yaitu WF 298x201x14x9 dibandingkan dengan besar profil balok metode ASD yaitu WF 400x200x13x22. Reaksi perletakan struktur gaya aksial menggunakan metode LRFD lebih efektif sebesar 5% dari total rata-rata gaya aksial ASD dan LRFD. Namun metode LRFD membutuhkan kolom dengan tegangan efektif momen yang lebih besar dibanding metode ASD.
Keyword : struktur komposit, LRFD, tegangan efektif dan kekakuan

## PENDAHULUAN
Sebagai salah satu perguruan tinggi swasta di Bali, Universitas  Pendidikan Nasional Denpasar semakin berkembang dari hari kehari. Mulai dari sumber daya manusianya yaitu dosen pengajar, mahasiswa, dan karyawan, hingga perbaikan lingkungan di sekitar lingkungan Universitas. Salah satu upaya untuk menunjang proses belajar mengajar yang efektif yaitu dengan melakukan pembangunan gedung C Universitas Pendidikan Nasional. Dalam pembangunan gedung, perlu direncanakan agar elemen-elemen bangunan mampu menahan beban yang direncanakan serta kokoh. Salah satu material bangunan yang mampu menahan beban serta kokoh adalah baja. Penggunaan baja sebagai material struktur bangunan di Indonesia masih belum meluas seperti di negara-negara lain, khususnya di kota Denpasar. Perencanaan struktur baja umumnya masih menggunakan struktur baja  konvensional sedangkan pada perencanaan ini digunakan struktur baja komposit yang merepukan perpaduan antara baja profil dengan beton.
Perpaduan antara baja profil dengan beton yang digabung bersama untuk memikul beban tekan dan
lentur disebut struktur komposit. Keistimewaan yang nyata dari sitem komposit  (Charles  G.Salmon,  1991) adalah :
1. Penghematan berat baja
2. Penampang balok baja yang digunakan lebih kecil
3. Kekakuan lantai meningkat
4. Kapasitas menahan beban lebih besar
5. Panjang bentang untuk batang tertentu dapat lebih besar
Dalam tugas akhir ini studi kasus penelitian dilakukan pada gedung C Universitas Pendidikan Nasional yang terletak di Jalan Bedugul No. 39 Sidakarya, Denpasar - Bali. Gedung tersebut direncanakan sebagai gedung 5 lantai untuk proses belajar mengajar serta dilengkapi basement menggunakan struktur komposit yang efesien berdasarkan SNI Baja SNI 03-1729-2002.

## T UJUAN P ENELITIAN
Adapun tujuan dari perencanaan ini yaitu :
1. Mengetahui pengaruh penggunaan metode LRFD dan metode ASD yang digunakan untuk perencanaan lapangan gedung C terhadap perilaku statika struktur.

## TELSINAS
Volume 3, No. 1 April 2020 e-ISSN 2621-5276 (online)
2. Untuk mengevaluasi perencanaan struktur  kolom komposit menggunakan metode LRFD pada gedung C Universitas Pendidikan Nasional.

## B ATASAN M ASALAH
Agar penelitian dapat lebih terarah, batasan penelitian adalah sebagai berikut :
1. Analisis struktur dengan bantuan SAP 2000
2. Gedung yang dimodelkan adalah gedung C Universitas Pendidikan Nasional Denpasar yang terdiri dari 5 lantai.
3. Analisis pembebanan meliputi beban mati, beban hidup,  beban angin, beban gempa dan kombinasi beban-beban tersebut.
4. Struktur yang ditinjau adalah struktur kolom komposit
5. Tidak meninjau analisa biaya, manajemen konstruksi, maupun segi arsitektural
6. Perhitungan tidak meninjau struktur sekunder seperti tangga.
7. Baja yang digunakan untuk struktur komposit adalah profil IWF.
8. Gedung terletak di Indonesia wilayah gempa 4 pada jenis tanah sedang

## METODE PENELITIAN
Pemodelan Struktur Struktur bangunan yang digunakan adalah struktur portal lima lantai. Pembebanan  yang digunakan dalam penelitian ini berupa beban mati (dead load), beban hidup (live load), beban angin (wind load) dan beban gempa (earthquake). Terkait dengan pembebanan terhadap gempa, lokasi bangunan terletak di wilayah zona gempa empat. Data-data yang ada tersebut kemudian akan dianalisis lebih lanjut menggunakan bantuan program analisa struktur yaitu SAP 2000. Metode yang digunakan dalam menganalisis struktur gedung ini adalah SNI 03-1729-2002 dan menggunakan LRFD. Untuk mempermudah maka dibantu dengan bantuan program analisa struktur. Tahap-tahap yang harus dilakukan adalah :

## Analisis Elastisitas Inersia Komposit
1. Menghitung Lebar Efektif
𝑙𝑙 8 ≤ 𝑏𝑏 𝑜𝑜 2
2. Menghitung Nilai Transformasi Beton ke Baja E c = 4700 . �𝑓𝑓′𝑐𝑐 E s = 200000 b tr = 𝑏𝑏 𝐸𝐸 𝑛𝑛 3. Rasio Modular (n)
n   = 𝐸𝐸 𝑠𝑠 𝐸𝐸 𝑐𝑐 E c = w 1,5 �𝑓𝑓𝑐𝑐′
4. Menghitung Luas Tampang Komposit
Ac = ( b eff . hc ) + ( As )
5. Letak Garis Netral (PNA)
xe = 𝑏𝑏𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑛𝑛 . ℎ𝑐𝑐 . ℎ𝑐𝑐 2 +𝐴𝐴𝐴𝐴 . � ℎ𝑐𝑐 2 +ℎ𝑐𝑐� 𝐴𝐴𝐴𝐴 + 𝑏𝑏𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑛𝑛 . ℎ𝑐𝑐
6. Jarak Dari Garis Netral Baja ke PNA (d1)
d 1 = � 𝑑𝑑 2 � + ( hc - xe )
7. Inersia Komposit (I)
I = 1 𝑛𝑛 . 𝑏𝑏 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 . 𝑥𝑥𝑥𝑥 3 3 + Is +As . (d 1 ) 2
8. Kekauan Komposit Efektif ( EI )
Ῑ beton = 1 12 b.h 3
I beton = Ῑ beton + Ac . xe 2
I baja = Ῑ baja + As . d 1 2
EI = E baja . I baja + E beton . I beton Dengan : l = Bentang kolom (m) b eff = Lebar efektif (m) b o = Jarak antar balok (m) b tr = Lebar baja ekuivalen (m) E c = Modulus elastisitas beton, (Mpa) E s = Modulus elastisitas baja, (Mpa) w = Berat jenis beton, (kg/m 3 ) f’ c = Mutu beton, (Mpa) n = Rasio modulus xe = Letak garis netral d1 = Jarak dari garis netral baja ke PNA d = Tinggi profil baja I = Inersia komposit EI = Elastisitas Inersia Ac = Luas tampang komposit (cm 2 ) hc = Tinggi slab beton (cm) As = Luas baja profil (cm 2 ) Is = Inersia baja (cm 4 )

## Kuat Rencana Kolom Komposit
Tata cara perhitungan kuat rencana kolom komposit diatur dalam SNI 03-1729-2002 Pasal 12.3.2. Dalam pasal ini dinyatakan bahwa kuat rencana kolom komposit adalah :
1. Periksa terhadap syarat luas minum profil baja :
𝐴𝐴 𝑠𝑠 𝐴𝐴 𝑐𝑐 > 4%
2. Periksa syarat jarak sengkang / pengikat lateral :

## TELSINAS
Volume 3, No. 1 April 2020 e-ISSN 2621-5276 (online)
t s = 2 3 x b 3. Luas tulangan longitudinal
A r = 𝜋𝜋 4 . D 2 > 0,18 x jarak antar tulangan longitudinal
4. Luas tulangan pengekang lateral
A t = 𝜋𝜋 4 . ∅ 2 > 0,18 x jarak antar tulangan pengekang lateral
5. Menghitung tegangan leleh kolom komposit
f my = f y + c 1 . f yr . � 𝐴𝐴 𝑟𝑟 𝐴𝐴 𝑠𝑠 � + c 2 . f’ c . � 𝐴𝐴 𝑐𝑐 𝐴𝐴 𝑠𝑠 �
6. Menghitung modulus elastisitas kolom komposit
E c = 0,041 . w 1,5 . �𝑓𝑓′𝑐𝑐 E m = E + c 3 . E c . � 𝐴𝐴 𝑐𝑐 𝐴𝐴 𝑠𝑠 �
7. Menghitung kelangsingan
λ c = 𝑘𝑘 𝑐𝑐 . 𝐿𝐿 𝑟𝑟 𝑚𝑚 . 𝜋𝜋 � 𝑓𝑓 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐸𝐸 𝑚𝑚 8. Menghitung ω dan f cr Nilai dari ω ditentukan sebagai berikut : λ c ≤ 0,25 maka ω = 1 0,25 < λ < 1,2 maka ω = 1 , 43 1 , 6 − 0 , 67 λc λ c ≥ 1,2 maka ω = 1,25 λ 2 c 9. Menghitung kekuatan rencana kolom komposit
N u = ϕ 𝑐𝑐 . 𝑁𝑁 𝑛𝑛 Dengan : ϕ 𝑐𝑐 = 0,85 N n = A s . f cr = 𝑓𝑓 𝑚𝑚𝑚𝑚 ω Dengan : A s =   luas penampang beton (mm 2 ) A r =   luas penampang tulangan longitudinal (mm 2 ) E =   modulus elastis baja (MPa) b =   lebar profil baja (mm)
E c =   modulus elastisitas beton (MPa) E m =   modulus elastisitas untuk perhitungan kolom komposit (MPa)
f cr =   tegangan tekan kritis (MPa) f ym =   tegangan leleh untuk perhitungan kolom komposit (MPa) f y =   tegangan leleh profil baja (MPa) f’c =   kuat tekan karakteristik beton (MPa) k c =   faktor panjang efektif kolom N n =  kuat aksial nominal (N) r m =   jari-jari girasi kolom komposit (mm) λc =   parameter kelangsingan ϕ c  =   faktor reduksi beban aksial tekan ω =   faktor tekuk
Gambar 1. Notasi Penampang Kolom Komposit (Sarmento, D.S., 2016)
Pada persamaan di atas, c1, c2, dan c3 adalah koefisien yang besarnya:
1. Untuk pipa baja yang diisi beton:
c 1=1,0, c 2 = 0,85, dan c 3 = 0,4
2. Untuk profil baja yang diberi selubung beton:
c 1 = 0,7, c 2 = 0,6, dan c 3 = 0,2
Jari-jari girasi kolom komposit diambil lebih besar daripada jari-jari girasi profil baja dan kolom beton. Pendekatan yang konsevatif adalah dengan menggunakan jari-jari girasi yang terbesar antara profil baja dan kolom beton, yang dapat diambil sebesar 0,3 kali dimensi dalam bidang tekuk. r m = r > 0,3 . b Dengan :
r = jari-jari girasi profil baja dalam bidang tekuk b = dimensi terluar kolom beton dalam bidang tekuk
kuat rencana maksimum yang dipikul oleh beton harus diambil sebesar :
1,7 . ϕ c. f’c . A b Dengan : ϕ c = faktor reduksi beban aksial tekan sebesar 0,6
A b = luas daerah pembebanan

## TELSINAS
Volume 3, No. 1 April 2020 e-ISSN 2621-5276 (online)

## PEMBAHASAN
Pembebanan Struktur Beban – beban yang bekerja pada struktur bangunan ini adalah beban mati tambahan dari atap, berat sendiri struktur, beban hidup, beban angin  pada portal, beban tanah, dan beban gempa, yang akan dikombinasikan sesuai dengan kriteria desain.

## Kriteria Desain
Standar desain yang digunakan dalam perencanaan struktur Gedung C Universitas Pendidikan Nasional ini yaitu Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002). Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726- 2012), dan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung SNI  03-1729-2002. Perencanaan ini akan digunakan mutu beton 20 MPa, mutu tulangan 400 MPa untuk ulir dan 240 MPa untuk tulangan polos.

## Beban Lateral Seismik
Beban Seismik dihitung berdasarkan peraturan beban gempa SNI 1726-2012 dan Peta Zona Gempa Indonesia untuk  wilayah Denpasar. Data gempa tersebut didapat dari Puskim.pu.go.id dengan Faktor Keutamaan 1 dan jenis tanah merupakan tanah sedang. Sedangkan untuk faktor Reduksi menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus yaitu 8.
Gambar 2. Spektral Percepatan (g) (puskim.Pu.go.id)

## Kombinasi Pembebanan
Pembebanan pada struktur ini meliputi beban hidup, beban mati, beban angin dan beban gempa. Berdasarkan SNI 03-1727-1989 untuk bangunan yang mempunyai fungsi sebagai Lantai sekolah, perkantoran, hotel, asrama, pasar, rumah sakit dimodelkan mempunyai beban hidup sebesar 250 kg/m2, sedangkan untuk lantai atap adalah sebesar 150 kg/m2 dan beban angin sebesar 78 kg/m2. Besarnya beban mati meliputi beban penutup lantai, adukan/spesi lantai, beban plafon dan penggantung, dan beban dinding. Kombinasi pembebanan yang digunakan dalam perhitungan struktur dengan metode Load Resistance Design Factor (LRFD), antara lain: Pemodelan SAP 2000 Sistem struktur pemodelan gedung C pada SAP 2000 dengan menggunakan metode LRFD dapat dilihat pada Gambar 5.:
Gambar 3. Prespektif Bangunan Gedung C UNDIKNAS
Hasil analisis menunjukan bahwa  metode LRFD memberikan konstribusi pada balok sehingga struktur
balok tersebut aman untuk digunakan. Sedangkan untuk kolom secara keseluruhan pada lantai basement dan lantai 1 mengalami overstressed yang mengakibatkan struktur tersebut tidak aman.

## Perbedaan Struktur LRFD Dengan ASD
Dari pemodelan analisis struktur menggunakan metode LRFD didapat hasil perbandingan terhadap perhitungan analisis lapangan yang menggunakan metode ASD. Perbandingan tersebut dapat dilihat dari segi efisien struktur baik profil maupun joint reaction.
Hasil analisis perbandingan struktur profil metode LRFD dengan metode ASD menurut tabel di Lampiran C. dapat diketahui bahwa profil struktur LRFD lebih efisien daripada ASD dikarenakan kolom komposit mengalami kekakuan dan memberikan konstribusi terhadap balok sehingga profil balok menjadi lebih efisien.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan analisis data dan pembahasan mengenai kolom komposit pada gedung C Universitas Pendidikan Nasional maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Metode LRFD memberikan kontribusi kekakuan yang lebih tinggi terhadap kolom dan berakibat penggunaan profil balok yang lebih efektif (kecil) dibanding metode ASD. Untuk profil kolom LRFD terkecil adalah H 250x250x14x9 sedangkan profil kolom ASD adalah H 200x200x12x8. Karna adanya konstribusi kekakuan kolom maka profil balok LRFD terkecil adalah 298x201x14x9 sedangkan profil balok ASD terkecil adalah 400x200x13x22.
2. Reaksi perletakan gaya vertikal metode LRFD lebih efektif dan menimbulkan momen yang jauh lebih kecil. Prosentase dari rata-rata gaya vertikal LRFD sebesar 5% sedangan rata-rata gaya vertikal ASD lebih besar 95% dari total gaya vertikal rata-rata LRFD dan ASD

## TELSINAS
Volume 3, No. 1 April 2020 e-ISSN 2621-5276 (online)
3. Metode LRFD membutuhkan kolom dengan tegangan efektif momen yang lebih besar di banding metode ASD.
Saran Berdasarkan analisis yang telah dilakukan oleh penulis, ada beberapa saran yang ingin disampaikan sebagai berikut :
1. Perlu adanya kajian perubahan kapasitas masing- masing kolom dan balok
2. Perlu dilakukan kajian analisis kolom – balok.

## DAFTAR PUSTAKA
Desain Spektra Indonesia. (2018). http://puskim.pu.go.id/aplikasi/desain_spektr a_indonesia_2011/.  Diakses 10 Juli 2018. Dewobroto Wiryanto. (2014). “Struktur Komposit Dengan Metode LRFD”. https://webcache.googleusercontent.com/sear ch?q=cache:P1eVlKT_vlcJ:https://ekhalmuss aad.files.wordpress.com/2011/03/7- komposit.doc+&cd=5&hl=jv&ct=clnk&gl=id &client=firefox-b-ab. Diakses 26 April 2018. Dewobroto Wiryanto. (2017). SNI 1729 : 2015 dan Era Baru Perencanaan Struktur Baja Berbasis Komputer. Universitas Pelita Harapan Dewobroto Wiryanto. (2017). SNI 1729 : 2015 dan
Era Baru Perencanaan Struktur Baja Berbasis Komputer. Universitas Pendidikan Nasional Denpasar G. Salmon, Charles & E.Johnson, John. (1991).
Struktur Baja Desain Dan Perilaku Jilid 1 Edisi Kedua. Diterjemahkan oleh : Ir. Wira M.S.CE. Penerbit Erlangga Mulifandi AW, Hidayat TM, Setyowulan D. (2017). Perencanaan Alternatif Struktur Komposit Gedung Volendam Holland Park Condotel Di Kota Batu. Universitas Brawijaya.
Pratsiwi AD, Wibowo Ari, Narto Ming. (2017).Perencanaan Alternatif Bangunan Komposit Gedung B Program Teknologi Informasi Dan Ilmu Komputer (Tahap 1) Universitas Brawijaya Berdasarkan SNI 1729- 2015. Universitas Brawijaya. Pujianto, A. (2011). “Direct Analysis Method (AISC 2010), Apa dan Mengapa Kita Perlu Mempelajarinya”. https://www.researchgate.net/publication/281616286 _Direct_Analysis_Method_AISC_2010_apa_ dan_mengapa_kita_perlu_mempelajarinya.
Diakses 8 Maret 2018.
Sarmento, D.S. (2016). Perencanaan Hotel Holiday
Inn Express Tuban-Bali Dengan Menggunakan Baja Komposit. Universitas Warmadewa.
Schodek,DL. (1999). “Structures”. https://archive.org/details/structures00scho. Diakses 18 Juli 2018.
Setiawan, A. (2008). Perencanaan Strukur Baja
Dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI 03- 1729-2002). Penerbit Erlangga SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan
Perhitungan Struktur Komposit. SNI 1726-2015 tentang Struktur Bangunan Gempa. SNI 1729-2015 tentang Tata Cara Pembebanan.