## Analisis Perbandingan Struktur Baja Menara Masjid Dengan Metode Ultimit dan Tegangan Ijin
Silvia Yulita Ratih 1*) , Agus Setyawan 2), Alvio Nur Hakim 3)
1*, 2, 3) Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Program Studi Teknik Sipil, Universitas Surakarta, Jl. Raya Palur Km. 5 0271-825117.
Email: 1*) vierahayu1125@gmail.com, 2) agussetyawan148@gmail.com, 3) alviohakim@gmail.com

## Abstrak
Pada  suatu  perencanaan  proyek  konstruksi  terdapat  berbagai  metode  perhitungan  yang  dapat  digunakan  sesuai dengan pengaplikasian metode masing-masing untuk dapat memperoleh hasil yang paling efisien dalam berbagai hal  dan  memenuhi  standar  keamanaan  suatu  bangunan.  Dalam  perencanaan  suatu  bangunan  terdapat  berbagai metode perhitungan, dintaranya yaitu metode ultimit atau Load and Resistance Factor Design (LRFD) dan metode tegangan  ijin  atau Allowable  Stress  Design (ASD).  Dalam  penelitian  ini  kedua  metode  perhitungan  tersebut digunakan  untuk  menghitung demand/capacity  ratio dan  berat  bangunan.  Metode  pada  penelitian  ini menggunakan metode kuantitatif. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan nilai berat struktur baja dan demand/capacity ratio pada struktur baja menggunakan software ETABS 2019 dengan metode tegangan ijin dan metode ultimit. Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh nilai rerata demand / capacity ratio balok pada seluruh story dengan menggunakan metode ultimit sebesar 0,6631 dan pada metode tegangan ijin sebesar 0,7520.  Nilai rerata demand / capacity ratio kolom pada seluruh story menggunakan metode ultimit sebesar 0,4477 dan tegangan ijin 0,5783. Berat bangunan dengan metode ultimit 858684 kg dan berat bangunan dengan metode tegangan ijin sebesar 861326,5 kg. Berdasar hasil perbandingan demand/capacity ratio pada kolom, balok dan berat bangunan antar metode diperoleh kenaikan demand/capacity ratio sebesar 29% pada kolom, 13,4% pada balok dan kenaikan berat 0,3% atau 2642,56 kg ketika menggunakan metode tegangan ijin.
Kata kunci: metode ultimit , tegangan ijin, capacity ratio .

## Abstract
In a construction project planning there are various calculation methods that can be used in accordance with the application  of  each  method  to  be  able  to  obtain  the  most  efficient  results  in  various  ways  and  meet  the  safety standards  of  a  building.  In  planning  a  building  there  are  various  calculation  methods,  including  the  ultimate method or Load and Resistance Factor Design (LRFD) and the Allowable Stress Design (ASD) method. In this study, both calculation methods are used to calculate the demand/capacity ratio and building weight. The method in this study uses quantitative methods. This study aims to determine the comparison of the weight values of steel structures and the demand/capacity ratio in steel structures using the ETABS 2019 software with the  allowable stress  method  and  the  ultimate  method.  Based  on  the  research  results,  the  average  demand  /  capacity  ratio of beams  for  all  stories  using  the  ultimate  method  was  0.6631  and  the  allowable  stress  method  was  0.7520.  The average value of the column demand / capacity ratio for all stories using the ultimate method is 0.4477 and the allowable stress is 0.5783. The weight of the building using the ultimate method is 858684 kg and the allowable stress is 861326.5 kg. Based on the results of the comparison of the demand/capacity ratio on columns, beams and building weight between methods, an increase in demand/capacity ratio of 29% for columns, 13.4% for beams and a weight increase of 0.3% or 2642.56 kg is obtained. when using the allowable stress method . .
Keywords:. ultimate method, allowable stress design, capacity ratio
Copyright © 2022 The Author(s) This is an open access article under the CC -NC-SA license.

## 1. PENDAHULUAN
Dengan  bantuan  teknologi,  maka  kebutuhan material  dan  spesifikasi  bangunan  dapat ditentukan dan diperkirakan dengan lebih baik. Pemilihan  material  dan  spesifikasi  yang  tepat dapat menghemat keuangan serta sumber daya yang ada sehingga tidak terjadi over budget dan waste sumber daya yang ada (Afriyanto, 2017). Baja  digunakan  sebagai  material  struktur karena  lebih  cepat  dalam  aplikasinya  (Saputra & Dewi, 2020), (Zainuddin, 2015). Penggunaan baja pada struktur sudah umum khususnya pada struktur  tinggi  yang  membutuhkan  kekakuan lebih.  Umumnya  profil  baja  yamg  digunakan adalah  profil  WF  dan  siku  (Bayhaqi  & Suprapto, 2018), (Imran, dkk, 2017).
Salah  satu  aplikasi  sistem  komputasi  yang banyak  digunakan  dalam  bidang  konstruksi bangunan  yaitu  ETABS.  Pembebanan  pada struktur  pada  umumnya  berupa  beban  mati, beban hidup, beban angin, dan beban terhadap gempa  (Afif,  2016),  (Indarto,  Himawan,  dkk, 2013).  Terdapat  dua  metode  analisa  struktur baja  yang  umum  digunakan,  yaitu  metode tegangan kerja ( Allowable Stress Design , ASD) dan  metode  beban  terfaktor  ( Load  and Resistance Factor Design , LRFD) (Nur Cahya, 2014),  (Nugraha,  2014 ) .  Metode  ASD  dalam perencanaan  struktur  baja  telah  cukup  lama digunakan,  namun  beberapa  tahun  terakhir metode desain dalam struktur baja mulai beralih ke  metode  lain  yang  lebih  rasional,  yakni metode  LRFD.  Metode  ini  didasarkan  pada ilmu probabilitas, sehingga dapat mengantisipasi  segala  ketidakpastian  dari material maupun beban. Oleh karena itu metode LRFD ini dianggap cukup andal (Azhari, 2015, Ramadhan, 2014).
Dengan menggunakan aplikasi ETABS terdapat beberapa  keuntungan  selain  yang  telah disebutkan  di  atas  yaitu  dapat  menghitung pembeban  baik  beban  mati,  hidup,  angin  dan gempa  terhadap  struktur  bangunan.  Pada proyek pembangunan Masjid Agung Karanganyar  terdapat  beberapa  bangunan dengan struktur baja diantaranya yaitu menara. Struktur  baja  menara  ini  dapat  dianalisis menggunakan aplikasi ETABS. Dengan melakukan  Analisis  perbandingan  metode ultimit  dan  tegangan  izin  pada  bagian  rangka baja  menara  ini  diharapkan  dapat  mengetahui perbedaan nilai demand/ capacity ratio (factor of  safety) yang  terjadi  pada  menara  masjid Agung Karanganyar.

## 2. METODE

## Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :
1. Shopdrawing Menara  Masjid  Agung
Karanganyar
2. Data spesifikasi material struktur baja
3. Data angin
4. Data spektrum respons gempa

## Metode penelitian
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  dengan  motode  deskriptif  kuantitatif. Metode  ini  berupa  pengumpulan  data,  analisis data  menginterprestasi  hasil  analisis  untuk mendapatkan  informasi  untuk  pengambilan kesimpulan.  Analisis  data  dilakukan  dengan menggunakan  bantuan  komputer,  terutama program  ETABS  dengan  langkah-langkah sebagai berikut:
1. Melakukan  input  seluruh  data  pada ETABS
2. Melakukan analisis data pada ETABS
3. Membandingkan  hasil  analisis  ETABS antara metode LRFD dengan ASD

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data shop drawing seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Shop Drawing Menara Masjid
Volume 5, No 1, Juni 2023, pp 14-20
Berdasarkan data shopdrawing struktur menara memiliki rincian sebagai berikut :
1. Memiliki 12 story atau tingkat
2. Setiap lantai tinggi 3 m, panjang 2,8 m dan lebar 2,8 m.
3. Kolom menggunakan HB 400 X 400 X 13
X 21
4. Balok meggunakan WF 350 X 150 X 6,5 X 9
Pembebanan  yang  terjadi  pada  struktur  baja menara dapat dilihat pada tabel 1

## Tabel 1 Pembebanan pada struktur baja
No Story Beban hidup Beban mati Beban frame distributed (kN/m) Beban merata (kN/m 2 ) Beban frame distributed (kN/m) Beban merata (kN/m 2 ) 1 Story 1 3 - 23,436 - 2 Story 2 3 - 23,436 - 3 Story 3 3 - 23,436 - 4 Story 4 3 - 23,436 - 5 Story 5 3 - 23,436 - 6 Story 6 3 - 23,436 - 7 Story 7 3 - 23,436 - 8 Story 8 3 - 23,436 - 9 Story 9 3 - 23,436 - 10 Story 10 3 - 23,436 - 11 Story 11 3 - 23,436 - 12 Story 12 3 27,8 23,436 4,96
Spesifikasi material  GRC super panel dinding motif    volume  berat  per  unit  2,79  kN/m 3 dan ketebalan 120 mm.
Pemodelan  struktur  baja  disesuaikan  dengan shopdrawing yang dapat dilihat pada gambar 2 dan 3.
Gambar 2. Data Story Struktur baja
Hasil  pemodelan  struktur  baja  dapat  dilihat pada gambar 4
Gambar 4. Pemodelan struktur baja
Profil dan material baja menggunakan spesifikasi sesuai dengan shopdrawing dan data dari  proyek  yaitu  menggunakan  material  baja tipe JIS SS 400, kolom menggunakan profil HB 400 X 400 X 13 X 21 dan balok menggunakan WF  300  X  150  X  6,5  X  9.  Hasil  pemodelan dapat dilihat pada gambar 5.

## Gambar 5. Pemodelan struktur baja
Gambar  input  respon  spektrum  data  pada ETABS dapat dilihat pada gambar 6
Gambar 6 Input respons spektrum gempa Kab.
Karanganyar
Hasil Analisis beban gempa arah x dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7 Beban gempa arah - x
Tabel.2 Hasil analisa beban gempa arah - x
No Story Beban arah – x ( kN ) Beban arah – y ( kN ) 1 Story 12 40,1369 0 2 Story 11 19,5534 0 3 Story 10 15,1048 0 4 Story 9 12,6854 0 5 Story 8 10,4331 0 6 Story 7 8,3553 0 7 Story 6 6,4611 0 8 Story 5 4,7614 0 9 Story 4 3,27 0 10 Story 3 2,0057 0 11 Story 2 0,9952 0 12 Story 1 1,8993 0 13 Base 0 0
Hasil analisis demand/capacity rasio balok dapat dilihat pada tabel 3
Tabel 3. Hasil analisa demand / capacity ratio metode ultimit pada balok No Story Demand/Capacity Ratio Balok B5 Balok B6 Balok B7 Balok B8 1 Story 1 0,451 0,603 0,591 0,435 2 Story 2 0,728 0,828 0,789 0,681 3 Story 3 0,842 0,897 0,853 0,783 4 Story 4 0,852 0,873 0,827 0,790 5 Story 5 0,824 0,828 0,784 0,763 6 Story 6 0,785 0,781 0,739 0,728 7 Story 7 0,745 0,748 0,707 0,690 8 Story 8 0,705 0,712 0,673 0,653 9 Story 9 0,662 0,664 0,626 0,614 10 Story 10 0,602 0,609 0,576 0,561 11 Story 11 0,508 0,520 0,496 0,477 12 Story 12 0,358 0,267 0,260 0,342
Hasil analisa demand/capacity rasio pada kolom dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4 Hasil analisis demand / capacity ratio metode ultimit pada kolom No Story Demand/Capacity Ratio Kolom C5 Kolom C6 Kolom C7 Kolom C8 1 Story 1 0,800 0,803 0,814 0,801 2 Story 2 0,735 0,738 0,749 0,736 3 Story 3 0,669 0,672 0,683 0,670 4 Story 4 0,596 0,600 0,611 0,598 5 Story 5 0,524 0,527 0,538 0,526 6 Story 6 0,453 0,456 0,467 0,455 7 Story 7 0,384 0,387 0,398 0,386 8 Story 8 0,315 0,318 0,330 0,317 9 Story 9 0,249 0,251 0,263 0,250 10 Story 10 0,194 0,200 0,209 0,205 11 Story 11 0,156 0,163 0,172 0,168 12 Story 12 0,233 0,241 0,237 0,244
Berdasarkan  data  d/c  rasio,  seluruh  balok  dan kolom memenuhi persyaratan keamanan dimana  semua  nilai  rasionya  dibawah  1. Sehingga  tidak  perlu  adanya  perubahan  profil baja.
Berat  bangunan  struktur  baja  dengan  metode ultimit dapat dilihat pada tabel 5.
Volume 5, No 1, Juni 2023, pp 14-20
Tabel 5 Berat bangunan dengan metode ultimit No Story Berat - x (kg) Berat - y (kg) 1 Story 12 44815 44815 2 Story 11 25208,93 25208,93 3 Story 10 22799,85 22799,85 4 Story 9 22799,85 22799,85 5 Story 8 22799,85 22799,85 6 Story 7 22799,85 22799,85 7 Story 6 22799,85 22799,85 8 Story 5 22799,85 22799,85 9 Story 4 22799,85 22799,85 10 Story 3 22799,85 22799,85 11 Story 2 22799,85 22799,85 12 Story 1 152368,11 152368,11 13 Base 1751,29 1751,29 Total 429342 429342 858683,96
Pada  saat  analisa  d/c  rasio  terjadi  kegagalan frame atau  rangka  yang  disebabkan demand  / capacity rasio bernilai lebih dari 1. Akibat dari d/c  rasio  yang  melebihi  batas  aman  dapat menyebabkan kegagalan bangunan, maka perlu dilakukan pergantian profil dengan menggunakan  profil  baja  dengan  dimensi  dan kekuatan  yang  lebih  besar  agar  tidak  terjadi kegagalan.  Kegagalan  rangka  pada  analisa ETABS dapat dilihat pada gambar 8.

## Gambar 8 Kegagalan frame
Kegagalan  rangka  terjadi  pada  27  rangka. Setelah  dilakukan  pergantian  rangka,  maka terdapat  pergantian  13  rangka  balok  yang diganti profilnya menjadi WF 350 X 175 X 7 X 11 dan 14 buah balok yang diganti menjadi WF 400  X  200  X  7  X  11.  Data  analisa  d/c  rasio setelah dilakukan pergantian balok dapat dilihat pada tabel 6.
Tabel 6.  Hasil analisa demand / capacity ratio metode tegangan ijin pada balok No Story Demand/Capacity Ratio Balok B5 Balok B6 Balok B7 Balok B8 1 Story 1 0,575 0,781 0,763 0,567 2 Story 2 0,881 0,852 0,809 0,858 3 Story 3 0,882 0,825 0,782 0,855 4 Story 4 0,845 0,797 0,754 0,815 5 Story 5 0,856 0,873 0,824 0,823 6 Story 6 0,852 0,848 0,800 0,828 7 Story 7 0,841 0,819 0,772 0,859
8 Story 8 0,866 0,838 0,789 0,902 9 Story 9 0,670 0,641 0,603 0,789 10 Story 10 0,635 0,619 0,585 0,813 11 Story 11 0,642 0,768 0,730 0,742 12 Story 12 0,473 0,427 0,404 0,525
Tabel 7 Hasil analisa demand / capacity ratio metode tegangan ijin pada kolom No Story Demand/Capacity Ratio Kolom C5 Kolom C6 Kolom C7 Kolom C8 1 Story 1 0,923 0,938 0,946 0,927 2 Story 2 0,947 0,951 0,963 0,956 3 Story 3 0,785 0,793 0,816 0,806 4 Story 4 0,697 0,705 0,725 0,715 5 Story 5 0,657 0,666 0,687 0,677 6 Story 6 0,565 0,574 0,593 0,583 7 Story 7 0,511 0,517 0,535 0,527 8 Story 8 0,396 0,462 0,480 0,478 9 Story 9 0,323 0,330 0,344 0,337 10 Story 10 0,333 0,327 0,341 0,351 11 Story 11 0,315 0,333 0,348 0,334 12 Story 12 0,308 0,309 0,310 0,319
Berat  bangunan  struktur  baja  dengan  metode tegangan ijin dapat dilihat pada tabel 8.
Tabel  8  Berat  bangunan  dengan  metode  tegangan ijin
No Story Berat - x (kg) Berat- y (kg) 1 Story 12 44815 44815 2 Story 11 25208,93 25208,93 3 Story 10 22941,86 22941,86 4 Story 9 22989,2 22989,2 5 Story 8 22891 22891 6 Story 7 22921,39 22921,39 7 Story 6 22921,39 22921,39 8 Story 5 22921,39 22921,39 9 Story 4 22989,2 22989,2 10 Story 3 22989,2 22989,2 11 Story 2 22955,3 22955,3 12 Story 1 152368,11 152368,11 13 Base 1751,29 1751,29 Total 430663,26 430663,26 861326,52
Hasil  perbandingan  rerata demand/capacity rasio pada balok dapat dilihat pada tabel 9.
Tabel  9 Hasil analisa perbandingan rerata d/c rasio balok
No Story Metode Ultimit Metode Tegangan ijin 1 Story 1 0,52 0,6715 2 Story 2 0,7565 0,85 3 Story 3 0,8438 0,836 4 Story 4 0,8355 0,80275 5 Story 5 0,7998 0,844 6 Story 6 0,7583 0,832 7 Story 7 0,7225 0,8228 8 Story 8 0,6858 0,8488 9 Story 9 0,6415 0,6758 10 Story 10 0,587 0,663 11 Story 11 0,5003 0,7205 12 Story 12 0,3068 0,4573 Total rerata 0,6631 0,752
Volume 5, No 1, Juni 2023, pp 14-20
Hasil  perbandingan  rerata demand/capacity rasio pada kolom dapat dilihat pada tabel 10.
Tabel 10 Hasil analisa perbandingan rerata d/c rasio kolom No Story Metode Ultimit Metode Tegangan ijin 1 Story 1 0,8045 0,9335 2 Story 2 0,7395 0,95425 3 Story 3 0,6735 0,8 4 Story 4 0,60125 0,7105 5 Story 5 0,52875 0,67175 6 Story 6 0,45775 0,57875 7 Story 7 0,38875 0,5225 8 Story 8 0,32 0,454 9 Story 9 0,25325 0,3335 10 Story 10 0,202 0,338 11 Story 11 0,16475 0,3325 12 Story 12 0,23875 0,3115 Total rerata 0,4477 0,752
Berdasarkan  perbandingan  pada  tabel  9  dan tabel  10  diketahui  terdapat  kenaikan  rasio terhadap  metode  ultimit  sebesar  13,4%  pada balok dan 29% pada kolom.
Hasil  perbandingan  rerata  berat  struktur  baja pada dapat dilihat pada tabel 11.

## Tabel 11. Perbandingan berat struktur baja
No Story Berat – x & - y Metode ultimit  (kg) Berat – x & - y Metode tegangan  ijin (kg) 1 Story 12 89630 89630 2 Story 11 50417,86 50417,86 3 Story 10 45599,7 45883,72 4 Story 9 45599,7 45978,4 5 Story 8 45599,7 45782 6 Story 7 45599,7 45842,78 7 Story 6 45599,7 45842,78 8 Story 5 45599,7 45842,78 9 Story 4 45599,7 45978,4 10 Story 3 45599,7 45978,4 11 Story 2 45599,7 45910,6 12 Story 1 304736,2 304736,2 13 Base 3502,58 3502,58 Total 858684 861326,5 Selisih dari total 2642,56
Berdasarkan  perbandingan  pada  tabel  4.18 diketahui  terdapat  selisih  antara  metode tegangan  ijin  dengan  metode  ultimit  sebesar 2642,56 kg atau tedapat kenaikan berat sebesar 0,3% terhadap metode ultimit.

## 4. SIMPULAN
Berdasarkan analisis perhitungan dapat disimpulkan bahwa perbandingan nilai demand
/ capacity ratio (factor of safety) antara metode ultimit (LRFD) dan tegangan ijin (ASD) yaitu sebesar  13,4  %  pada  balok  dan  29%  pada kolom. Perbandingan berat struktur baja antara metode  ultimit  atau (LRFD)  dan  tegangan ijin (ASD) yaitu sebesar sebesar 0,3% atau 2642,56 kg.

## 5. UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terima kasih kepada pihak-pihak yang membantu  pelaksanaan  penelitian  terutama dalam  pengumpulan  data-data  penelitian  yaitu pelaksana proyek menara masjid.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Afif,  D.,  2016 .  Perencanaan  Struktur  Baja Bangunan  Atas  Gedung  Air  Traffic  Control Tower  Bandara  Samarinda  Baru. Institut Teknologi Malang. Malang.
Afriyanto,  A.,  2017. Analisa  Perbandingan Perencanaan Pondasi Tiang Pancang Menggunakan  Berbagai  Macam  Metode Pada  Proyek  Apartemen  The  Frontage Surabaya. Teknik  Sipil  FTSP  –  ITS, Surabaya.
Azhari, G., 2015. Analisa Sambungan Batang Tarik Struktur  Baja  Dengan  Metode  ASD  Dan Metode  LRFD. Sekolah  Tinggi  Teknologi Garut.
Bayhaqi,  J.A.,  Suprapto,  B.,  2018 .  Studi  Alternatif Perencanaan  Struktur  Baja  Pada  Gedung Dormitory  Taiwan  Staaf  Building  kota Bekasi. Universitas   Islam Malang, Malang.
Imran, A., Priskasari, E., Santosa, A., 2017. Analisa Perbandingan Portal Gable Frame Baja Wf Dan Rangka Baja Siku Dan T.
Indarto, Himawan, dkk. 2013. Aplikasi SNI Gempa 1726:2012 for Dummies. Semarang:
UNNES.
Nugraha,  Riyandi,  2014 .  Analisis  Struktur  Portal Gedung  Kantor  Balai  Kesehatan  Olahraga Masyarakat (Bkom).
Nur  Cahya,  H.,  2014. Studi  Analisis  Perbandingan Metode  ASD  (Allowable  Stress  Design) dengan LRFD (Load And Resistance Factor Design)  Pada    Struktur  Gable  Frame  Di Pembangunan Pasar Baru Kabupaten Lumajang. Institut  Teknologi  Malang. Malang.
Ramadhan,  H.,  2014. Studi  Analisis  Perbandingan Baja Profil WF (Wide Flange) Menggunakan Metode Allowable Stress Design (ASD) Dan
Load And Resistance Factor Design (LRFD) Dengan  Model  Struktur  Gable  Frame  Pada Relokasi  Pasar  Blimbing  Malang. Institut Teknologi Malang. Malang.
Renaldy, F., Rachmawati, A., 2018 . Studi Alternatif Perencanaan Struktur Baja  Pada  Bangunan Gedung  Lab  Terpadu  Universitas  Islam Malang. Universitas Islam Malang. Malang.
Saputra,  S.A.,  Dewi,  S.U.,  2020. Analisis  Struktur Kolom  Dan  Balok  Baja  Ditinjau  Dari kekuatan  Dan  Biaya  Pada  Gedung  Kantor
Pln Distribusi Lampung. Universitas Lampung. Lampung.
Zainuddin,  2015 .  Studi  Analisis  Perbandingan
Struktur  Gable  Frame  Menggunakan  Profil Baja WF Dengan Struktur Rangka enggunakan   Profil  Baja  Siku  Dengan
Metode LRFD Pada Gedung STFT (Sekolah
Tinggi  Filsafat  Teologi)  Malang. Institut Teknologi Malang. Malang