## DESAIN SAMBUNGAN BAUT RANGKA ATAP BAJA RINGAN BENTANG PANJANG TIPE PARALLEL CHORD
Ridho Aidil Fitrah 1 , Nofriyandi R 2
1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Dharma Andalas-Padang 1 email: ridho.af@unidha.ac.id 1
2 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang 2 email: nofriyandi.pnp@gmail.com 2
DOI: http://dx.doi.org/10.31869/rtj.v3i1.1701
Abstract: Peningkatan konstruksi dengan menggunakan baja ringan sangat signifikan pada saat ini, salah  satunya  pada  konstruksi  rangka  atap  yang  digunakan  untuk  bangunan-bangunan  sederhana. Keunggulan  material  baja  ringan  dalam  efisiensi  waktu  dan  biaya  menjadi  alasan  konstruksi  baja ringan  sangat  diminati.  Namun,  jumlah  konstruksi  yang  menggunakan  baja  ringan  masih  terbatas untuk  struktur  bangunan  sederhana  sedangkan  propertis  material  yang  tinggi hingga  permasalahan tekuk  yang  dapat  diatasi  dengan  berbagai  metode  berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan seharusnya  dapat  meningkatkan  penggunaan  baja  ringan  untuk  konstruksi  yang  lebih  besar. Penelitian  ini  memaparkan  tentang  desain  rangka  atap  baja  ringan  bentang  panjang  tipe  parallel chord  menggunakan  sambungan  baut  berdasarkan  SNI  7971:2013.  Analisis  dan  kinerja  struktur rangka  atap  yang  telah  dilakukan  pada  penelitian  sebelumnya  dilanjutkan  dengan  mendesain sambungan baut pada bagian sambungan rangka atap baja ringan. Desain sambungan baut mengacu kepada pasal 5.3 dan dihitung berdasarkan kondisi tarik, tumpu, dan geser. Berdasarkan hasil desain didapatkan bahwa material baja ringan penampang kanal ganda tipe back to back dapat digunakan pada bentang 24 m dengan menggunakan sambungan baut diameter 10 mm. Bagian chord dan web di setiap  sambungan  dihubungkan  melalui  pelat  buhul  tebal  2  mm.  Jumlah  sambungan  baut  serta susunannya secara detail digambarkan pada penelitian ini.
Keywords: Baja Ringan, Sambungan Baut, Rangka Atap

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  berbagai  konstruksi  baja  ringan mulai meningkat seiring dengan perkembangan penelitian  baja  ringan  saat  ini  untuk  mengkaji kekuatan,  kekakuan,  dan  perilaku  inelastisnya. Konstruksi  rangka  atap  dengan  baja  ringan masih menjadi pilihan untuk berbagai konstruksi  yang  didominasi  untuk  perumahan. Hal  ini  sebanding  dengan  biaya  dan  waktu konstruksi baja ringan yang dapat diefisiensikan  serta  tidak  memerlukan  biaya perawatan.
Perkembangan  penelitian  tentang  cara meningkatkan  performa  dari  baja  ringan  untuk bisa  diaplikasikan  pada  konstruksi  yang  cukup besar  telah  banyak  dilakukan.  Analisis  dan desain  yang  tepat  dapat  secara  eksplisit menyatakan baja ringan dapat digunakan untuk konstruksi  rangka  atap  bentang  panjang  (lebih dari  20  m).  Selain  dari  pemilihan  penampang, bentuk  konfigurasi  atap,  dan  metode  apa  yang akan  digunakan,  pemilihan  sambungan  juga merupakan  hal  yang  penting  terutama  untuk
menjaga  kestabilan  antar chord dan web di setiap titik buhul pada rangka atap.
Beberapa  penelitian  berkaitan  dengan meningkatkan  kapasitas  tarik  maupun  tekan baja ringan telah dilakukan secara eksperimental  [1.2].  Secara  garis  besar  dengan menggabungkan  dua  profil  baja  ringan  telah mampu  meningkatkan  kapasitas  nya  dalam menahan  gaya  aksial  tarik  dan  aksial  tekan lebih  dari  50%-80%.  Selanjutnya,  dengan menggabungkan  profil  baja  ringan  juga meningkatkan  performa  pada  zona  elastis  dan inelastis  seperti  tekuk  lokal  dan  tekuk  lateral yang  menjadi  isu  dalam  perilaku  struktur  baja ringan. Gabungan dua profil baja ringan  secara eksplisit  menaikkan  rasio  lebar  dan  tebal ( width-thickness  ratio )  sehingga  kinerja  profil baja ringan tersebut mampu mencapai kapasitas elastisnya tanpa terjadinya tekuk lokal [3,4]. Penelitian  tentang  bentuk  konfigurasi rangka  atap  baja  ringan  untuk  bentang  panjang juga  telah  dilakukan  [5,6].  Tipe  rangka  atap parallel chord dengan berbagai macam tipe nya
memberikan  performa  yang  baik  dalam  segi distribusi tegangan dan deformasi struktur.
Untuk  menghasilkan  struktur  rangka  yang kaku  dengan  performa  yang  baik  dalam menyerap  energi  maka  sambungan  juga menjadi  hal  terpenting  dalam  desain  struktur rangka  atap  baja  ringan,  salah  satu  sambungan yang  digunakan  dalam  desain  struktur  baja ringan  adalah  sambungan  baut.  Baut  dapat dipasang  pada  struktur  baja  ringan  sedemikian rupa  dengan  memperhatikan  parameter  jarak antar baut hingga mutunya, sehingga menghasilkan  kekakuan  dan  kekuatan  struktur yang  lebih  baik  dibandingkan  sambungan sekrup  walaupun  secara  umum  sekrup  sering digunakan pada rangka atap baja ringan. Hal ini dikarenakan  pemasangansekrup  yang  tidak memerlukan  pengencang.  Namun  dari  segi kapasitas,  sambungan  baut  pada  struktur  baja ringan mampu meningkatkan kapasitas struktur baik  dari  kapasitas  lentur  dan  daktilitasnya. Selain itu, keunggulan sambungan baut lainnya jika  dibandingkan  dengan  sambungan  sekrup adalah  kuat  geser  yang  dihasilkan  oleh  baut lebih tinggi dibandingkan sekrup karena bagian ulir mengurangi kapasitas geser pada sekrup.
Penelitian sebelumnya menjelaskan bagaimana  perilaku  sambungan  baut  pada struktur-struktur  baja  ringan  yang  diuji  secara numerikal  dan  eksperimental  [7,8].  Susunan baut  yang  tepat  dapat  meningkatkan  kapasitas tarik  dan  lentur  struktur  baja  ringan  hingga 40%. Hal ini karena dengan adanya mekanisme slip-kritis  pada  baut  mampu  mengurangi kosentrasi  tegangan  yang  terjadi  di  sekitar sambungan  serta  mengurangi  risiko  kerusakan fatig.  Selain  itu,  daktilitas  struktur  baja  ringan dengan  sambungan  baut  dapat  meningkatkan hingga 100 % [9].
Berdasarkan  hasil-hasil  penelitian  tersebut, maka  sambungan  baut  dapat  digunakan  untuk rangka atap baja ringan bentang panjang. Untuk itu  perlu  dilakukan  penelitian  terkait  dengan desain  sambungan  baut  untuk  struktur  rangka atap  baja  ringan  bentang  panjang,  khususnya bentang  24  m.  Desain  profil  baja  ringan  dan sambungan  mengacu  kepada  SNI  7971:2013. Hasil  perhitungan  jumlah  baut  dan  detail sambungan di setiap titik disajikan dalam jurnal ini.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini mengambil model konfigurasi  rangka  atap  bentang  panjang  yang telah  dianalisis  oleh  Fitrah  [6].  Hasil  analisis struktur  menunjukkan  bahwa  rangka  atap  pada Gambar  1 mampu  menahan  beban  yang  terjadi dan defleksi yang terjadi berada di bawah batas lendutan izin (Tabel 1). Profil baja ringan yang digunakan  pada  rangka  atap  bentang  panjang itu  adalah  profil  C  ganda  150.75.0.8  yang disusun back  to  back untuk top  chord dan bottom chord , sedangkan untuk web menggunakan  profil  C  75.35.0.75  (Gambar  2). Desain  sambungan  baut  mengacu  kepada  SNI 7971:2013 pada pasal 5.3. Ukuran baut
Gambar 2. Profil Baja Ringan yang digunakan yang diambil adalah 10 mm, jika mengacu pada SNI 7971 : 2013 [10] pasal 5.3 ketebalan pelat yang  untuk  ketebalan  pelat  sambung  baja ringan  kurang  dari  3  mm.  Jika  ketebalannya lebih  dari  3  mm  maka  peraturan  yang digunakan  adalah  AS  4100  atau  NZS3404. Jumlah  baut  di  setiap  titik  sambungan  dihitung berdasarkan  perbandingan  gaya  dalam  yang terjadi  pada chord dan web rangka  atap  baja ringan  dengan  kapasitas  baut  dalam  kondisi tumpu,  tarik,  dan  geser.  Kapasitas  tarik  desain ( ϕN f )  akan  mengacu  pada  pasal  5.3.3  sebagai berikut:
Gambar 1. Rangka Atap Parallel Chord Bentang 24 m
N f = A n f u (1)
dimana :
A n : Luasan netto yang tersambung (mm)
f u : Tegangan ultimate baja ringan (MPa)
Kapasitas  tumpu  desain  ( ϕV b )  akan  mengacu pada pasal 5.3.4 sebagai berikut:
V b = αCd f tf u (2)
dimana :
α : Faktor modifikasi tumpu
C : Faktor tumpu
d f : Diameter nominal baut
t : Tebal logam dasar
f u : Tegangan ultimate baja ringan (MPa)
Kapasitas  geser  desain (ϕV fv )  akan  mengacu pada pasal 5.3.5 sebagai berikut:
V fv = 0,62f uf (n n A c + n x A o ) (3)
dimana :
f uf : Tegangan tarik satu baut (MPa)
n n : Jumlah bidang geser dengan ulir
A c : Luas diameter satu baut
n x : Jumlah bidang geser tanpa ulir
A o : Luas penampang baut tanpa ulir
Selanjutnya  untuk  menyambung  bagian  setiap chord  dan  web  di  titik  sambungan  maka  akan digunakan  pelat  buhul  tebal  2  mm.  Hal  ini dilakukan untuk mengurangi konsentrasi tegangan pada bagian profil baja ringan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1 menunjukkan hasil analisis struktur dan  perhitungan  kapasitas  penampang  baja ringan  pada  terhadap  gaya  dalam  yang  terjadi di  rangka  atap  bentang  panjang  yang  telah dilakukan pada penelitian sebelumnya.
Berdasarkan  pada  tabel  tersebut  didapatkan bahwa  perbandingan  kapasitas  baja  ringan profil  C  ganda  150.75.0,8  dan  gaya  dalam (aksial  tarik  dan  tekan)  di  setiap chord rangka atap,  didefinisikan  sebagai  nilai  rasio  tarik  dan tekan, bernilai kecil dari 0.9. Selanjutnya profil C  75.35.0,75  pada web juga  memberikan  nilai rasio  tarik  dan  tekan  yang  kecil  dari  0.9. Defleksi yang terjadi pada rangka atap bentang panjang juga tidak melebihi batas lendutan izin yakni  24  mm.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa penampang  struktur  rangka  atap  baja  ringan mampu  menahan  gaya  yang  terjadi  akibat beban yang bekerja.
Perhitungan  terhadap  jumlah  baut  dihitung berdasarkan  hasil  kapasitas  baut    yang  telah dihitung berdasarkan SNI 7971:2013 pasal 5.3. Tabel 2 menunjukkan secara spesifik perhitungan jumlah baut pada salah satu bagian dari  rangka  atap  yang  memiliki  gaya  dalam terbesar. Dalam perhitungan terhadap  kapasitas baut  pada    kondisi-kondisi  geser,  tarik,  dan tumpu,  diasumsikan  kapasitas  tarik  sambungan baut  (f u )  sebesar  400  MPa.  Secara  detail, kapasitas  baut  yang  terkecil  pada  masing- masing  kondisi  dihitung  untuk  menentukan jumlah  sambungan  pada  bagian  tersebut. Kondisi  tumpu  menghasilkan  kapasitas  baut yang terkecil pada bagian rangka atap tersebut.
Tabel 1. Performa Rangka Atap Bentang Panjang Tipe Parallel Chord Member Gaya Dalam, N* (kN) Kapasitas Tekan,Nc (kN) Kapasitas Tarik,Nc (kN) Rasio Tekan Rasio Tarik Defleksi (mm) T-8 - T-9 21.66 39,76 0,54 6.2 B-8 - B-9 25.43 41,33 0,62 B-8 - H 12.8 22,3 0,57 B-7– G 10,1 20,7 0,49
Tabel 2. Perhitungan Jumlah Baut pada Sambungan Rangka Atap
Jumlah  baut  terbesar  didapatkan  pada bagian bottom  chord (B-8  –  B-9)  sebanyak  8 buah diameter 10. Pada bagian top chord (T-8 – T-9)  didapatkan  6  buah  diameter  10  mm. Seluruh  sambungan  di  rangka  atap  bentang panjang  ini  akan  dipasang  pelat  buhul  dengan tebal  2  mm  untuk  mengurangi  intensitas tegangan  yang  dihasilkan  pada  bagian  baja
ringan.  Detailing  sambungan  pada  bagian  T-8 dan  B-8  digambarkan  pada  Gambar  3  dan Gambar 4.
Baut 6 M10 Baut 6 M10 Baut 2 M10 Pelat Buhul tebal 2 mm C 75.35.0,75 Double C 150.75.0,8
Gambar 3. Detail Sambungan T-8
Sambungan  pada  titik  T-8  (Gambar  3) memperlihatkan chord T-8 – T-9 dan T-8 – T-7 disambung  menggunakan  12  buah  baut berdiameter 10 mm. Sambungan pada web (T-8
–
B-8) yang tersambung pada titik T-8 menggunakan 2 buah baut berdiameter 10 mm. Jarak antar baut yang digunakan adalah 20 mm. Selanjutnya,  pada  titik  B-8  (Gambar  4) memperlihatkan chord B-8 – B-9 dan B-8 – B- 7  yang  disambung  dengan  16  total  baut.  Pada bagian web yang tersambung pada titik B-8 (B- 8  –H  ,  B-8  –  G)  menggunakan  4  buah  baut.
Sedangkan  B-8  –  T-8  menggunakan  2  buah baut.
C 75.35.0,75 Double C 150.75.0,8 Baut 4 M10 Baut 2 M10 Baut 8 M10 Baut 8 M10 Baut 4 M10 Pelat Buhul tebal 2 mm Gambar 4. Detail Sambungan B-8 Titik Sambungan
Member N* (kN)  ϕV b (kN) ϕV fv (kN) ϕN f (kN) Jumlah Baut T-8 T-8 - T-9 T-8 - T-7 T-8 - B-8 21.66 19.53 2.45 3.88 3.88 3.88 6.51 6.51 6.51 7.25 7.25 7.25 6 6 2 B-8 B-8 - H B-8 - B-9 12.8 25.43 3.88 3.88 6.51 6.51 7.25 7.25 4 8

## PENUTUP
Berdasarkan  analisa  dan  desain  yang dilakukan pada penelitian ini dapat disimpulkan beberapa hal berikut :
1. Berdasarkan  rasio  tekan  dan  tarik  serta defleksi  yang  terjadi,  rangka  atap  baja ringan parallel  chord dapat  digunakan untuk  bentang  panjang  24  m  dengan  profil baja ringan ganda C 150.75.0,8 pada bagian chord dan C 75.35.0,75 pada bagian web .
2. Berdasarkan  SNI  7971:2013  pasal  5.3, bagian chord dan web pada  setiap  titik sambungan  rangka  atap parallel  chord dapat  disambung  dengan  sambungan  baut diameter 10 mm. Namun untuk mengurangi kosentrasi  tegangan  pada  bagian  baja ringan digunakan pelat buhul 2 mm.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terima  kasih  kepada  Kementerian Riset,  Teknologi,  dan  Pendidikan  Tinggi  yang telah  mendanai  penelitian  ini  melalui  hibah penelitian skim PDP 2019.

## DAFTAR PUSTAKA
R.A.  Fitrah  and  H.  Herman,  “Studi
Eksperimental  Perilaku  Tekan  Baja Ringan Dengan Variasi Profil Penampang” Rang  Teknik  Journal UMSB. ,  vol.  2,  no.  1,  pp.  127–131, 2019.
J.  Dawe,  J.  Wood,  “Small-scale  test  behaviour of  cold-formed  steel  roof  trusse” J.
Struct.  Eng.  ASCE ,  vol.  132,  pp.  608- 615, 2006
J.  Ye,  S.M  Mojtabei,  I.  Hajirasouliha,  P. Shepherd,  and  K.  Pilakoutas    “Strength and deflection behaviour of cold-formed steel back-to-back channels  ” J.
Engineering  Structures. ,  vol.  177,  pp
641-654, 2018.
S.  Haris,  A.  Prasetyo,  R.  Thamrin,  and  H. Herman,  “An  Experimental  Study  of Bending  Behaviour  of  Double  Channel and  Hollow  Section  of  Light  Steel Gauge  ” I. J.  Advanced  Science, Engineering, and
Information
Technology. ,  vol.  8,  no.  3,  pp  882-888, 2018.
I. S. Irawati, A. Awaludin, and N. P. Sebastian,
“The  performance  of  cold-formed  steel long-span  roof  structure  combined  with
laminated  timber  :  cold-formed  steel- laminated timber composite,” Proceedia Engineering, vol.  171,  pp.  1242–1249, 2017.
R.A. Fitrah and H. Herman, “Analisis Kekuatan
Elemen  Baja  Ringan  Penampang  Kanal Ganda  Pada  Konstruksi  Kuda-Kuda Bentang  Panjang  dengan  Konfigurasi Howe  Slope  Parallel  Chord” Prosiding 4 th Andalas  Civil  Engineering  (ACE) Conference, pp 637-644, 2017.
S.  Selvaraj  and  M.  Madhavan,  “Structural design of cold-formed steel face-to-face connected  built-up  beams  using  direct strength  method” J.  Constructioal  Steel
Research. , vol. 160, pp. 613–628, 2017.
M.  Reda,  T.  Sharaf,  A.  ElSabbagh,  and  M. Elghandour,  “Behaviour  and  design  for component  and  system  of  cold-formed steel  roof  trusses” J.  Thin-Walled Structures. , vol. 135, pp. 21–32, 2019.
J. Ye, S.M Mojtabei, I. Hajirasouliha, “Seismic performance of cold-formed steel bolted moment connections with bolting friction-slip
mechanism” J.
Constructioal  Steel  Research. ,  vol.  156, pp. 122–136, 2019.
Badan  Standarisasi  Nasional,  “Struktur  Baja Canai  Dingin  SNI  7971:2013” Badan Standarisasi Nasional, Jakarta, Indonesia, 2013.