Reka Racana © Jurusan Teknik Sipil Itenas | No. 4 | Vol. 3 Jurnal Online Institut Teknologi Nasional
Desember 2017
Kajian Ekonomis Perancangan Sistem Sambungan Struktur Baja pada Rangka Atap dengan Variasi Ukuran Baut, Konfigurasi Baut, dan Mutu Baut

## ANDRE PRANATA SETIALAKSANA, BERNARDINUS HERBUDIMAN
Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional, Bandung
Email: andrepranatasetialaksana@gmail.com

## ABSTRAK
Meningkatnya  kebutuhan  manusia  terhadap  penggunaan  material  baja  yang berdampak  pada  meningkatnya  harga  material  baja.  Hal  ini  mendorong  para teknisi  untuk  berusaha  menghemat  biaya  struktur  bangunan.  Oleh  karena  itu setiap  elemen  pembentuk  struktur  harus  didesain  ekonomis,  efesien,  dan memenuhi  persyaratan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mencari  kombinasi sambungan  yang  paling  ekonomis  berdasarkan  harga  material  pelat  baja  dan baut.  Hasil  dari  kajian  ekonomis  perancangan  sistem  sambungan  baja  dengan studi  kasus  rangka  atap  Pasar  Sae  Sarijadi  yang  menggunakan  metode  variasi ukuran baut, konfigurasi baut, dan mutu baut, kombinasi yang dapat menghemat biaya struktur adalah kombinasi A4 (27D, 6 baut, 2 baris), kombinasi B2 (27D, 8 baut, 2 baris), kombinasi C3 (27D, 8 baut, 2 baris), kombinasi D4 (24D, 6 baut, 2 baris), dan kombinasi E2 (16D, 6 baut, 3 baris).
Kata kunci: struktur baja, ekonomis, kombinasi sambungan

## ABSTRACT
The increasing needs for the use of steel material that impacts the rising prices of  steel  materials,  encourages  technicians  to  spare  the  cost  of  building structures,  therefore  every  element  of  the  structure  must  be  designed  to  be economical,  efficient,  and  meet  the  requirements.  This  research  is  intended  to find the most economical combination based on the price of steel plate and bolt. The  results  of  the  economical  study  of  the  design  of  steel  connection  systems with the case studies of the roof truss of Pasar Sae Sarijadi using method of bolt size variation, bolt configuration, and bolt quality, the combination that can save the structure cost is combination A4 (27D, 6 bolt, 2 line), combination B2 (27D, 8 bolt, 2 line), combination C3 (27D, 8 bolt, 2 line), combination D4 (24D, 6 bolt, 2 line), and combination E2 (16D, 6 bolt, 3 line).
Keywords : steel structure, economical, combination of connections

## Andre Pranata SetiaLaksana., Bernardinus Herbudiman

## 1. PENDAHULUAN
Meningkatnya  kebutuhan  manusia  terhadap  penggunaan  material  baja  yang  berdampak pada meningkatnya harga material baja, mendorong para teknisi dan praktisi untuk berusaha meningkatkan  kualitas  suatu  struktur  bangunan.  Untuk  mendapatkan  struktur  bangunan yang memenuhi standar mutu dan juga ekonomis, maka setiap elemen pembentuk struktur bangunan harus didesain dengan ekonomis, berestetika, dan memenuhi persyaratan.
Melihat kondisi tersebut, penelitian tentang perancangan sistem sambungan yang ekonomis untuk rangka atap Pasar Sae Sarijadi penting karena sambungan baut pada sistem struktur gedung baja harus kuat dan ekonomis dengan mempertimbangkan leleh tarik, runtuh tarik, geser  blok,  kekuatan  lubang–lubang  baut,  geser  baut  dan  jarak  antar  baut  untuk  memikul beban mati, beban hidup, beban angin, dan beban gempa selama masa layannya.
Sistem sambungan  baut  didesain  berdasarkan  beban-beban  yang  bekerja  pada  profil  baja. Beban  yang  bekerja  adalah  beban  mati,  beban  hidup,  beban  angin,  beban  gempa  dan kombinasi-kombinasinya. Karena beban dalam pada profil baja yang bekerja berbeda-beda, maka  hal  ini  akan  mempengaruhi  bentuk  sistem  sambungan  baut,  diameter  baut,  jumlah baut dan harga material sistem sambungan baja sederhana dengan pengencang baut.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi penelitian dapat disajikan dalam bentuk bagan alir seperti pada Gambar 1 .
Gambar 1. Bagan alir penelitian
Kajian Ekonomis Perancangan Sistem Sambungan Struktur Baja pada Rangka Atap dengan Variasi Ukuran Baut, Konfigurasi Baut, dan Mutu Baut

## 3. DATA PENELITIAN

## 3.1 Data Pemodelan Struktur
Pemodelan struktur atap pada penelitian ini dibantu software SAP2000 versi 14. Pembuatan model  struktur  dilakukan  dengan  memasukan  semua  elemen  rangka  atap  yang  memenuhi ketentuan  perencanaan  bangunan  struktur  baja.  Rangka  atap  pada  penelitian  ini  memiliki ukuran panjang 82 meter, lebar 20 meter di ketinggian 14 meter dengan sudut 15 o . seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 .
Gambar 2. Struktur atap Pasar Sae Sarijadi

## 3.2 Data Pembebanan Struktur
Dalam perencanaan struktur atap Pasar Sae Sarijadi, sistem pembebanan struktur mengikuti persyaratan SNI 03-1726-2012 tahun 2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung antara lain:
(a) beban mati ( dead load/DL) yaitu beban sendiri struktur;
(b) beban hidup ( live load/LL) yaitu beban manusia dan beban lainnya yang posisinya tidak permanen;
(c) beban  gempa  ( earthquake/E)  arah  x  dan  arah  y  yaitu  beban  yang  disebabkan  oleh gempa bumi;
(d) beban mati tambahan ( super dead load/SDL) yaitu beban tambahan yang permanen;
(e) beban angin ( wind load/W) yaitu beban angin yang bertiup pada struktur.

## Andre Pranata SetiaLaksana., Bernardinus Herbudiman

## 3.3 Data Penampang Baja
Profil  penampang  baja  yang  digunakan  dalam  struktur  rangka  atap  Pasar  Sae  Sarijadi menggunakan profil baja yang dikeluarkan oleh PT. Gunung Garuda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 .

## Gambar 3. Profil penampang baja siku Gunung Garuda
(Sumber: PT Gunung Garuda, 2016)
Profil  penampang  yang  dipakai  pada  struktur  Pasar  Sae  Sarijadi,  yaitu  siku  250  x  250,siku 200 x 200, dan siku 150 x 150. Sedangkan untuk profil kanal menggunakan ukuran C 200 x 75.
Kajian Ekonomis Perancangan Sistem Sambungan Struktur Baja pada Rangka Atap dengan Variasi Ukuran Baut, Konfigurasi Baut, dan Mutu Baut

## 3.3 Data Material Baut dan Pelat Buhul
Pada penilitian ini material pelat buhul yang digunakan mempunyai mutu baja A36 dengan tebal 8 mm, sedangkan material baut yang dipakai adalah baut berdiameter 16 mm, 20 mm, 24 mm, 27 mm, 30 mm, dan 36 mm dengan mutu baut A325 dan A490 dengan panjang 13 cm.

## 3.4 Data Harga Material
Harga material plat buhul sebesar Rp14.760,00/kg untuk material plat baja ukuran 5-10 mm didapat dari harga jurnal Kota Bandung tahun 2016 sesi G.580, sedangkan untuk harga baut A325 dan A490  didapat dari survey harga PT. Sentra Mur Baut Surabaya, PD.  Kapitol, dan PD. Agung Teknik di Pasar Cikapundung seperti yang ditujukkan Tabel 1 .
Tabel 1. Harga Material Baut Ukuran Diameter Baut (inch) Ukuran Diameter Baut (mm) Panjang (cm) Harga Baut (Rp) ASTM A325 ASTM A490 5/8 16 13 4.500 5.800 3/4 20 7.800 10.000 7/8 22 8.300 11.000 1 24 10.500 13.400 1 1/8 27 11.600 14.800 1 1/4 30 14.300 18.200 1 1/2 36 20.000 25.400

## 4. PEMBAHASAN

## 4.1 Output Analisis Struktur
Dalam  studi  kasus  perancangan  sistem  sambungan  baja  pada  rangka  atap  Pasar  Sae Sarijadi, hasil  dari running  SAP200 yang digunakan adalah gaya dalam pada setiap batang penyusun rangka atap yang dikelompokkan menjadi 5 kelompok besar dan nilai terbesar dari setiap  kelompok  yang  akan  didesain  sambungannya.  Hasil  analisis  SAP2000  dapat  dilihat pada Tabel 2 .
Tabel 2. Hasil Analisis SAP2000 No Batang 𝑷 𝒖 (kN) Sifat Gaya 1 496 1.056,30 Tarik 2 499 1.289,28 Tarik 3 508 1.100,34 Tekan 4 509 886,62 Tekan 5 313 251,48 Tekan

## Andre Pranata SetiaLaksana., Bernardinus Herbudiman

## 4.2. Perhitungan Sambungan Batang Tarik
Perhitungan  sambungan  batang  tarik  mengacu  pada  SNI  03-1729-2015  tahun  2015, Spesifikasi  untuk  bangunan  gedung  baja  structural  yang  mempertimbangkan  kegagalan- kegagalan sambungan sebagai berikut:
(a)  kekuatan geser baut;
(b)  kekuatan lubang-lubang baut; (b)  kekuatan geser blok.
Untuk jarak ujung dan jarak spasi diatur sedemikian rupa sehingga mendapatkan konfigurasi yang ekonomis. Hasil perhitungan batang tarik dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Perhitungan Batang Tarik
No Batang 𝑷 𝒖 (kN) Diamater Baut (mm) Mutu Baut (kN) Geser Baut (kN/baut) Jumlah Baut Kombinasi Konfigurasi Sambungan Bearing Strength (kN) Konfigurasi Sambungan  Block Shear (kN) 𝒍 𝒆 𝒔 𝒍 𝒆 𝒔 1 496 1.056,3 24 A325 126,22 10 A1 4 65 1.064,8 40 110 1.063,07 A490 155.06 8 A2 55 80 1.072,6 60 130 1.057,50 27 A325 159,74 8 A3 45 80 1.065,3 45 135 1.062,30 A490 196,24 6 A4 35 110 1.057,1 80 165 1.062,46 2 499 1.289,3 27 A325 159,74 10 B1 50 65 1.305,8 80 100 1289,84 A490 196,24 8 B2 40 80 1.295,6 50 130 1290,56 30 A325 197,21 8 B3 50 80 1292,0 80 125 1300,04

## Seluruh kombinasi A dan kombinasi B menggunakan konfigurasi 2 baris baut

## 4.3. Perhitungan Sambungan Batang Tekan
Perhitungan  sambungan  batang  tekan  mengacu  pada  SNI  03-1729-2015  tahun  2015, Spesifikasi  untuk  bangunan  gedung  baja  struktural  yang  mempertimbangkan  kegagalan- kegagalan sambungan sebagai berikut:
(a)  kekuatan geser baut; (b)  kekuatan lubang-lubang baut.
Untuk jarak ujung dan jarak spasi diatur sedemikian rupa sehingga mendapatkan konfigurasi yang ekonomis. Hasil perhitungan batang tarik dapat dilihat pada Tabel 4.
Kajian Ekonomis Perancangan Sistem Sambungan Struktur Baja pada Rangka Atap dengan Variasi Ukuran Baut, Konfigurasi Baut, dan Mutu Baut

## Tabel 4. Hasil Perhitungan Batang Tekan
No   Batang 𝒑 𝑼 (kN) Diameter Baut (mm) Mutu Baut (kN) Geser Baut (kN/baut) Jumlah Baut  Kombinasi Konfigurasi Sambungan trial 1 Bearing Strength (kN) 𝒍 𝒆 (mm) 𝒔 (mm) 1 508 1100,34 24 A325 126,22 10 C1 30 70 1122,37 A490 155,05 8 C2 30 85 1125,76 27 A325 159,74 8 C3 35 90 1180,48 2 509 886,616 22 A325 106,06 10 D1 30 60 943,81 A490 130,29 8 D2 30 70 896,40 24 A325 126,22 8 D3 30 75 952,96 A490 242,28 6 D4 35 95 927,54 3 313 251,476 16 A325 56,10 6 E1 25 35 293,94 E2 25 35 290,47 A490 68,91 4 E3 30 45 280,04
Seluruh kombinasi C, kombinasi D, dan kombinasi E menggunakan 2 baris baut kecuali untuk kombinasi E2 menggunakan 3 baris baut.

## 4.4 Kajian Ekonomis Sistem Sambungan Baja
Kajian ekonomis sistem sambungan baja sederhana dilihat dari total harga material baut dan plat  buhul  dari  setiap  kombinasi  sambungan  yang  dirancang  untuk  struktur  atap  inii,  hasil kajian ekonomis dapat dilihat pada Tabel 5 dan Tabel 6.

## Tabel 5. Resume Hasil Kajian Ekonomis
No  Batang Diameter Baut (mm) Mutu Baut (kN) Jumlah Baut  Kombinasi Harga Baut (Rp) Tebal Pelat Buhul (mm) Pelat Buhul (kg) Harga Pelat Buhul (Rp) Total Harga (Rp) 1  496 24 A325 10 A1 105.000 0,130 8,11 119.733,12 224.733 A490 8 A2 107.200 0,128 7,96 117.430,56           224.631 27 A325 8 A3 92.800 0,124 7,72 113.976,72             206.777 A490 6 A4 88.800 0,123 7,64 112.825,44           201.625 2  499 27 A325 10 B1 116.000 0,140 10,92 161.179,20             277.179 A490 8 B2 118.400 0,123 9,56 141.031,80           259.432 30 A325 8 B3 114.400 0,134 10,43 153.983,70             268.384 3  508 24 A325 10 C1 105.000 0,068 4,24 62.629,63             167.630 A490 8 C2 107.200 0,063 3,93 58.024,51             165.225 27 A325 8 C3 92.800 0,068 4,24 62.629,63           155.430 4  509 22 A325 10 D1 83.000 0,060 3,74 55.261,44             138.261 A490 8 D2 88.000 0,054 3,37 49.735,30            137.735 24 A325 8 D3 84.000 0,057 3,56 52.498,37             136.498 A490 6 D4 80.400 0,039 2,43 35.919,94           116.320 5  313 16 A325 6 E1 27.000 0,018 1,12               16.578,43 43.578 E2 27.000 0,002 0,14               2.072,30             29.072 A490 4 E3 23.200 0,016 0,98               14.506,13 37.706

## Andre Pranata SetiaLaksana., Bernardinus Herbudiman

## Tabel 6. Kombinasi Sistem Sambungan yang Dipilih
No  Batang  Kombinasi  Harga Baut (Rp) Harga Pelat Buhul (Rp) Total Harga (Rp) 1 496 A4 88.800 112.825           201.625 2 499 B2 118.400 141.032           259.432 3 508 C3 92.800 62.630           155.430 4 509 D4 80.400 35.920           116.320 5 313 E2 27.000 2.072             29.072
Pemilihan kombinasi sambungan yang paling ekonomis didasari oleh total harga material pelat baja dan baut paling murah dari kombinasi yang lainnya. Semakin Dari kombinasi A dipilih kombinasi A4 karena mempunyai luasan pelat buhul yang paling kecil dan jumlah baut paling sedikit sehingga total harga sambungan menjadi yang paling murah.

## 4.5 Detail  Sambungan
Hasil perancangan digambarkan seperti yang ditunjukkan Tabel 3 dan Tabel 4 . Gambar hasil perencanaan dapat dilihat pada Gambar 4 sampai Gambar 8 .
Gambar 4. Kombinasi A4 untuk batang 496
Satuan dalam milimeter Satuan dalam milimeter
Kajian Ekonomis Perancangan Sistem Sambungan Struktur Baja pada Rangka Atap dengan Variasi Ukuran Baut, Konfigurasi Baut, dan Mutu Baut
Gambar 6. Kombinasi C3 untuk batang 508
Gambar 7. Kombinasi D4 untuk batang 509
Gambar 8. Kombinasi E2 untuk batang 313
Satuan dalam milimeter Satuan dalam milimeter Satuan dalam milimeter

## Andre Pranata SetiaLaksana., Bernardinus Herbudiman

## 5. KESIMPULAN
Pada perancangan dan kajian ekonomis sistem sambungan baja dengan pengencang baut ini dapat disimpukan beberapa hal sebagai berikut :
1. Variasi diameter baut, jumlah baut, konfigurasi baut, dan mutu baut sangat berpengaruh terhadap harga material sambungan baja, hal ini disebabkan oleh jarak ujung dan jarak spasi  yang  berubah  mengikuti  variasi  yang  dilakukan  sehingga  dapat  mencapai  harga material yang ekonomis.
2. Variasi  ini  juga  berpengaruh  pada  kekuatan-kekuatan  sistem  sambungan  baja  seperti kekuatan  geser,  kekuatan  lubang-lubang  baut,  dan  kekuatan  geser  blok  yang  sangat efesien,  hal  ini  ditunjukan  oleh  nilai ∅𝑅 𝑛 dari  masing-masing  tipe  keruntuhan  yang nilainya berdekatan satu sama lain.
3. Dari  perencangan  sistem  sambungan  baja  sederhana  dengan  variasi  diameter  baut, jumlah  baut,  konfigurasi  baut,  dan  mutu  baut  pada  rangka  atap  Pasar  Sae  Sarijadi mendapatkan hasil sebagai berikut :
a. Untuk  batang  tekan  dengan 𝑃 𝑢 diantara  1.289,30  kN  sampai  dengan  1.056,30  kN menggunakan kombinasi A4 dengan diameter baut  27 mm, mutu baut A325,  jumlah baut 6, dan harga total material baut dan pelat buhul Rp201.625,00 .
b. Untuk  batang  tekan  dengan 𝑃 𝑢 diatas  1.289,30  kN    menggunakan  kombinasi  B2 dengan  diameter  baut    27  mm,  mutu  baut  A325,  jumlah  baut  8,  dan  harga  total material baut dan pelat buhul Rp259.432,00.
c. Untuk  batang  tarik  dengan 𝑃 𝑢 diantara  886,62  kN  sampai  dengan  1.100,34  kN menggunakan kombinasi C3 dengan diameter baut  22 mm, mutu baut A325, jumlah baut 8, dan harga total material baut dan pelat buhul Rp155.430,00.
d. Untuk  batang  tarik  dengan 𝑃 𝑢 diantara  251,48  kN  sampai  dengan  886,62  kN menggunakan kombinasi D4 dengan diameter baut  24 mm, mutu baut A490, jumlah baut 6, dan harga total material baut dan pelat buhul Rp116.320,00.
e. Untuk  batang  tarik  dengan 𝑃 𝑢 dibawah    251,48  kN  menggunakan  kombinasi  E2 dengan  diameter  baut  16  mm,  mutu  baut  A325,  jumlah  baut  6,  dan  harga  total material baut dan pelat buhul Rp29.072,00.
.
Kajian Ekonomis Perancangan Sistem Sambungan Struktur Baja pada Rangka Atap dengan Variasi Ukuran Baut, Konfigurasi Baut, dan Mutu Baut

## DAFTAR RUJUKAN
PT. Gunung Garuda. (2016). www.gunungsteel.com. Diambil Juli 17, 2017, dari https://www.gunungsteel.com/index.php?option=com_content&view=article&id=73& Itemid=173 Badan  Standarisasi  Nasional.  (2012). SNI 03-1726-2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional. Badan  Standarisasi  Nasional.  (2013). SNI  1727-2013  Beban  Minimum  untuk  Perancangan Gedung dan Bangunan Lain. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional Badan Standarisasi Nasional. (2015). SNI 03-1729-2015 Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional. PT.  Sentra  Mur  Baut  Surabaya.  (2017).  Survey  Harga  Baut  ASTM  A325  dan  A490  Juli  30, 2017
PD. Kapitol. (2017). Survey Harga Baut ASTM A325 dan A490 Juli 30, 2017 PD. Agung Teknik. (2017). Survey Harga Baut ASTM A325 dan A490 Juli 30, 2017