ANALISA SAMBUNGAN BATANG TARIK STRUKTUR BAJA DENGAN METODE ASD DAN METODE LRFD
Ghinan Azhari 1
Jurnal Konstruksi Sekolah Tinggi Teknologi Garut Jl. Mayor Syamsu No. 1 Jayaraga Garut 44151 Indonesia Email : jurnal@sttgarut.ac.id
1 azharighinan@gmail.com
Abstrak – Analisa  ini  memberikan  penjelasan  mengenai  sambungan  batang  tarik  dengan berdasarkan  metode  tegangan  kerja  (Allowable  Stress  Design,  ASD)  dan  berdasarkan  metode beban  terfaktor  (Load  and  Resistance  Factor  Design,  LRFD).  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. Metode LRFD untuk perencanaan struktur baja yang diatur dalam SNI 03-1729-2002, berdasarkan pada metode FOSM. Batang tarik umumnya terdapat pada struktur rangka batang, batang tarik ini sangat efektif dalam memikul  beban.  Batang ini dapat  terdiri dari profil  tunggal ataupun profil-profil  tersusun. Dalam menentukan kekuatan nominal penampang suatu batang tarik, harus ditinjau terhadap tiga macam kondisi keruntuhan yang menentukan, yaitu kondisi leleh dari luas penampang kotor/bruto, di  daerah  yang  jauh  dari  sambungan,  kondisi  fraktur/putus  dari  luas  penampang  efektif  pada daerah sambungan, serta kondisi geser blok pada sambungan. Faktor tahanan komponen struktur yang  memikul  gaya  tarik  aksial  harus  kuat  terhadap  tarik  leleh  dan  terhadap  kuat  tarik  fraktur. Luas  penampang  netto  batang  tarik  yang  disambung  dengan  paku  keling  (rivet)  atau  baut  (bolt) harus dilubangi. Ini mengakibatkan berkurangnya luas penampang yang dibutuhkan untuk memikul gaya tarik, sehingga kekuatan tarik batang akan berkurang, SNI 03-1729-2002 menyebutkan dalam suatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh melebihi 15% luas penampang utuh. Dalam metode LRFD untuk menentukan kekuatan nominal penampang suatu batang tarik, harus ditinjau terhadap tiga  macam  kondisi  keruntuhan  yang  menentukan  dari  kondisi  leleh  geser  dari  luas  penampang kotor/bruto,  kondisi  fraktur/putus  dari  luas  penampang  efektif  pada  daerah  sambungan,  kondisi geser blok pada sambungan dan dari ketiga kondisi keruntuhan tersebut diambil nilai terkecil yaitu 114  kN.  Untuk  metode  ASD  kekuatan  batang  tarik  pada  beban  maksimum  yang  dapat  dipikul kurang dari 6,3 ton, dan untuk pembebanan sementara kurang dari 8,2 ton.
Kata Kunci – Allowable Stress Design (ASD), Load and Resistance Factor Design (LRFD), batang tarik

## I. PENDAHULUAN
Dua  metode  yang  sering  digunakan  dalam  perencanaan  struktur  baja  adalah  perencanaan berdasarkan tegangan kerja/ working stress design ( Allowable Stress Design/ASD ) dan perencanaan kondisi batas/ limit states design ( Load and Resistance Factor Design/LRFD ). Metode ASD dalam perencanaan struktur baja telah digunakan dalam kurun waktu kurang lebih 100 tahun. Dan dalam 20 tahun terakhir prinsip perencanaan struktur baja mulai beralih ke konsep LRFD yang jauh lebih rasional  dengan  berdasarkan  pada  konsep  probabilitas.  Untuk  lebih  memahami  latar  belakang pengembangan  metode  LRFD  dengan  ilmu  probabilitas.  Dalam  metode  LRFD  tidak  diperlukan analisa  probabilitas  secara  penuh,  terkecuali  untuk  situasi-situasi  tidak  umum  yang  tidak  diatur
dalam  peraturan.  Oleh  karena  itu  metode  LRFD  ini  dianggap  cukup  andal.  Metode  LRFD  untuk perencanaan struktur baja yang diatur dalam SNI 03-1729-2002.
Ada  beberapa  tingkatan  dalam  desain  probabilitas.  Metode  probabilitas  penuh Fully Probabilistic  Method merupakan  cara  analisa  yang  paling  kompleks.  Metode  probabilitas  penuh memerlukan  data-data  tentang  distribusi  probabilitas  dari  tiap-tiap  variabel  acak  (seperti  tahanan, beban  dan  lain-lain)  serta  korelasi  antar  variabel  tersebut.  Metode First-Order  Second  Moment (FOSM)  yang  menggunakan  karakteristik  statistik  yang  lebih  mudah  dari  tahanan  dan  beban. Metode  ini  mengasumsikan  bahwa  beban Q dan  tahanan R saling  bebas  secara  satistik.  Metode LRFD  untuk  perencanaan  struktur  baja  yang  diatur  dalam  SNI  03-1729-2002,  berdasarkan  pada metode FOSM.

## II.  TINJAUAN PUSTAKA

## A. Konsep Dasar Perencanaan.
Dalam struktur baja ada dua konsep dasar perencanaan, yaitu perencanaan berdasarkan beban terfaktor ( Load and Resistance Factor Design/LRFD ) dan perencanaan berdasarkan tegangan kerja ( Allowable Stress Design / ASD ).

## 1. Perencanaan Berdasarkan LRFD
Secara umum suatu struktur dikatakan aman apabila memenuhi persyaratan sebagai berikut:
φ R n ≥ Σγ i Q i
Dimana,  R n = tahanan nominal φ  = faktor tahanan γi  = faktor beban Qi  = beban mati, beban hidup, angin dan gempa.
Kombinasi muatan (SNI 03-1729-2002, 6.2.2), a. 1,4 D .
b. 1,2 D + 1,6 L + 0,5 ( L a atau H ).
c. 1,2 D + 1,6 ( L a atau H ) + ( γ L L atau 0,8 W ).
d. 1,2 D + 1,3 W + γ L L + 0,5 ( L a atau H ).
e. 1,2 D ± 1,0 E + γ L L . f. 0,9 D ± (1,3 W atau 1,0 E ).
Keterangan:
D =  beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, 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, hujan, dan lain-lain.
L a =  beban  hidup  di  atap  yang  ditimbulkan  selama  perawatan  oleh  pekerja,  peralatan,  dan material,atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.
H =  beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air.
W =  beban angin.
E =  beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2002.
Dengan, γ L = 0,5 bila L < 5 kPa, dan γ L = 1 bila L ≥ 5 kPa. Faktor  beban  untuk L di  dalam  kombinasi  pembebanan  pada  persamaan  harus  sama  dengan  1,0
untuk  garasi  parkir,  daerah  yang  digunakan  untuk  pertemuan  umum,  dan  semua  daerah  dimana beban  hidup  >  5  kPa  (500  kg/m 2 ).  Dari  enam  kombinasi  muatan  diatas  dipilih  beban  kerja  yang paling menentukan (paling besar).

## 2. Perencanaan Berdasarkan ASD
Perencanan dalam struktur baja harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
 Untuk pembebanan tetap,
σ ≤ 𝑓𝑦
1,5
 Akibat pembebanan sementara,
σ  ≤ (1,3) 𝑓𝑦 1,5
Pada  bagian  kanan  persamaan  mengambarkan  kekuatan  bahan,  dimana  fy  adalah  tegangan leleh baja sesuai mutu baja, dan sebelah kiri menggambarkan tegangan yang terjadi yang dihasilkan sejumlah beban (beban mati, hidup, angin dan/atau gempa dan lain-lain) yang bekerja.
Kombinasi muatan (PPPURG 1987),
a. Pembebanan tetap,
D + L b. Pembebanan sementara,
D + L + W D + L + E
Keterangan:
D =  beban  mati  yang  diakibatkan  oleh  berat  konstruksi  permanen,  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, hujan, dan lain-lain.
W =  beban angin.
E =   beban gempa, yang ditentukan menurut (SNI 03-1726-2002).

## III.  METODE PENELITIAN

## A. Kekuatan Tarik Nominal Metode LRFD
Dalam menentukan kekuatan nominal penampang suatu batang tarik, harus ditinjau terhadap tiga macam kondisi keruntuhan yang menentukan, yaitu :
a. Kondisi leleh dari luas penampang kotor/bruto, didaerah yang jauh dari sambungan.
b. Kondisi fraktur/putus dari luas penampang efektif pada daerah sambungan.
c. Kondisi geser blok pada sambungan.
Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor N u harus memenuhi: N u ≤ φ N n Dimana, N n = kekuatan nominal penampang. φ   = faktor tahanan/reduksi

## 1. Pada kondisi leleh dari luas penampang bruto
Bila kondisi leleh yang menentukan, maka kekuatan nominal N n dari batang tarik harus memenuhi persamaan berikut,
N n = A g . f y Dimana, A g = luas penampang bruto (mm 2 )
f y = tegangan leleh sesuai mutu baja (MPa)

## Pada kondisi ini faktor tahanan adalah φ = 0,90

## 2. Pada kondisi fraktur/putus dari luas penampang efektif/netto pada sambungan
Pada batang tarik yang mempunyai lubang, pada daerah penampang yang berlubang tersebut bentuk tegangan tarik tidak linear, terjadi konsentrasi tegangan pada tepi lubang.
Apabila  kondisi  fraktur/putus  yang  menentukan  maka  kekuatan  nominal  tarik  ( N n )  tersebut harus memenuhi persamaan sebagai berikut,
N n = A e . f u Dimana, A e = luas penampang efektif/netto (mm 2 ) f u = tegangan putus sesuai mutu baja (Mpa). Pada kondisi ini faktor tahanan adalah φ = 0,75.

## 3. Kekuatan Tarik Nominal Metode ASD
Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial N harus memenuhi : - Untuk pembebanan tetap,
σ ≤ (0,75) . f y /1,5
- Akibat pembebanan sementara,
σ ≤ (0,75) . (1,3) f y /1,5 Dimana, σ = tegangan tarik beban kerja.
= N n /A g (ditempat sambungan A net ).
0,75   =  faktor  tahanan  yang  diberikan  apabila  penampang  berlubang  memikul  gaya  tarik, (ditempat sambungan, ditempat lain = 1,0).
f y = tegangan leleh sesuai mutu baja (MPa).

## IV.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 1. Sambungan Batang Tarik Baja
Data-data : Mutu baja BJ-34, fy = 210 Mpa, fu = 340 Mpa Baut ½ “, dn = 12,7 mm, lubang d = 12,7 mm + 2 mm = 14,7 mm x = e = 16,9 mm, luas profil bruto Ag = 6,91 cm 2 = 691 mm 2 , ix = iy = r = 1,82 cm Panjang batang tarik, Lk = 2,50 m
A. Metode LRFD
Faktor tahanan komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial (tabel 6.4.2 SNI 03-1729-2002),
•  terhadap kuat tarik leleh φ = 0,90
•  terhadap kuat tarik fraktur φ = 0,75

## 1. Kekuatan tarik nominal terfaktor (Nu)
Kekuatan tarik nominal terfaktor dihitung sebagai berikut:
a). Kondisi leleh
Nu ≤ φ Nn = φ . Ag . fy = 0,90 . (691 mm 2 ) . (210 Mpa) = 130599 N = 130,6 kN
b). Kondisi fraktur/putus terletak pada sambungan Luas penampang netto (potongan melalui satu lobang paku), A net = (691 mm 2 ) – (14,7 mm) . (6 mm) = 602,8 mm 2
Luas penampang netto efektif, U = 1 – (x/L) ≤ 0,9 = 1 – (16,9/100) = 0,831 < 0,9 Maka, Ae = U . Anet = 0,831 . (602,8 mm 2 ) = 500,93 mm 2 φ Nn = φ . Ae . fu = 0,75 . (500,93 mm 2 ) . (340 Mpa) = 126737 N = 127,7 kN
c). Kondisi geser blok Luas, Agt = (6 mm) . (30 mm) = 180 mm 2
Agv = (6 mm) . (130 mm) = 780 mm 2
Ant = (180 mm 2 ) – ½ . (14,7 mm) . (6 mm) = 135,9 mm 2
Anv = (780 mm 2 ) – 2 ½ . (14,7 mm) . (6 mm)= 559,5 mm 2 fu . Ant = (340 Mpa) . (135,9 mm 2 ) = 58701 N = 5,8 ton 0,6 fu Anv = 0,6 . (340 Mpa) . (559,5 mm 2 ) = 114138 N = 11,4 ton. fu . Ant < 0,6 fu . Anv
Maka kekuatan tarik nominal, Nn = 0,6 fu . Anv + fy . Agt = 114138 + (210 Mpa) . (180 mm 2 ) = 151938 N Kekuatan tarik nominal terfaktor, φ Nn = 0,75 . (151938 N) = 113953,5 N = 114 kN
Yang menentukan adalah yang terkecil dari ketiga kondisi tersebut, yaitu Nu ≤ φ Nn = 114 kN atau Nu ≤ φ Nn = 11,4 ton.

## 2. Kelangsingan
Kelangsingan batang tarik dihitung sebagai berikut, λ = Lk/r = 250/1,82 = 137 < 240 (memenuhi)

## 3. Luas penampang netto minimum
Luas penampang minimum (SNI 03-1729-2002 fs.10.2.2.), Anet > 85 % Ag = 0,85 . (691 mm 2 ) = 587,35 mm 2 < 602,8 mm 2 (memenuhi) Luas penampang netto yang terjadi masih di atas syarat luas penampang minimum

## B. Metode ASD
Luas penampang netto (potongan melalui satu lobang), Anet = (691 mm 2 ) – (14,7 mm) . (6 mm) = 602,8 mm 2
Faktor tahanan 0,75 untuk penampang batang tarik berlobang Kekuatan batang tarik dihitung sebagai berikut,
a. Pembebanan Tetap. σ ≤ (faktor tahanan) . 𝑓𝑦 1,5 , 𝑎𝑡𝑎𝑢
𝑃
𝐴 𝑛𝑒𝑡 ≤ (0,75). 𝑓𝑦
1,5 , 𝑎𝑡𝑎𝑢
𝑃  ≤ (0,75). (602,8 𝑚𝑚 2 ). 210 𝑀𝑃𝑎
1,5 = 63294 𝑁 = 63,3 𝑘𝑁 = 6,3 𝑡𝑜𝑛
b. Pembebanan Sementara
σ ≤ (faktor tahanan) .(1,3). 𝑓𝑦 1,5 , 𝑎𝑡𝑎𝑢
𝑃
𝐴 𝑛𝑒𝑡 ≤ (0,75). (1,3). 𝑓𝑦
1,5 , 𝑎𝑡𝑎𝑢
𝑃  ≤ (0,75). (602,8 𝑚𝑚 2 ). (1,3). 210 𝑀𝑃𝑎
1,5 = 82282,2 𝑁 = 82,3 𝑘𝑁 = 8,2 𝑡𝑜𝑛
Maka,  untuk  pembebabanan  tetap,  beban  maksimum  yang  dapat  dipikul  kurang  dari  6,3  ton,  dan untuk pembebanan sementara kurang dari 8,2 ton.

## V. PENUTUP

## a. Kesimpulan
Dalam  struktur  baja  ada  dua  konsep  dasar  perencanaan,  yaitu  perencanaan  berdasarkan tegangan kerja ( Allowable Stress Design , ASD) dan perencanaan berdasarkan beban terfaktor ( Load and Resistance Factor Design , LRFD). Dalam metode LRFD untuk menentukan kekuatan nominal penampang  suatu  batang  tarik,  harus  ditinjau  terhadap  tiga  macam  kondisi  keruntuhan  yang menentukan, yaitu kondisi leleh dari luas penampang kotor/bruto yang dihasilkan sebesar 130,6 kN, kondisi fraktur/putus dari luas penampang efektif pada daerah sambungan sebesar 127,7 kN, serta kondisi  geser  blok  pada  sambungan  sebesar  114  kN,  dan  diambil  nilai  kekuatan  nominal  terkecil yaitu  114  kN.  Untuk  metode  ASD  kekuatan  batang  tarik  ditentukan  dengan  pembebanan  tetap pembebanan  sementara.  Maka  untuk  pembebabanan  tetap,  beban  maksimum  yang  dapat  dipikul kurang dari 6,3 ton, dan untuk pembebanan sementara kurang dari 8,2 ton.

## b. Saran
Tahanan nominal suatu struktur tarik ditentukan oleh tiga macam tipe keruntuhan yakni leleh dari  penampang  bruto,  fraktur  dari  penampang  efektif  dan  geser  blok  pada  sambungan.  Sedapat mungkin dalam mendesain suatu komponen struktur tarik, keruntuhan yang terjadi adalah leleh dari penampang brutonya, agar diperoleh tipe keruntuhan yang daktail. Kinerja suatu batang tarik dapat dipengaruhi  oleh  beberapa  hal,  namun  hal  yang  perlu  diperhatikan  adalah  masalah  sambungan karena adanya sambungan pada suatu batang tarik akan memperlemah batang tersebut.

## DAFTAR  PUSTAKA
[1] Departemen  PU;  Pedoman  Tata  Cara  Perhitungan  Struktur  Baja  Untuk  Bangunan  Gedung SNI 03-1729-2002
[2] Departemen  PU;  1987;  Pedoman  Peraturan  Pembebanan  Indonesia  Untuk  Gedung  1987, Yayasan Penerbit PU; Jakarta
[3] Setiawan, Agus; 2008; Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD; Penerbit Erlangga; Jakarta
[4] Peraturan  Perencanaan  Bangunan  Baja;  1987;  Yayasan  Lembaga  Penyelidikan  Masalah Bangunan
[5] Departemen PU; Standar Perencanaan Ketahanan Gempa  Untuk Struktur  Bangunan Gedung SNI 03-1726-2002; Jakarta