Kajian Model Struktur Rangka Atap Baja Canai Dingin Studi Kasus Gedung Limbah UBP Saguling

## ADINDA YUSI WARDHANI, KAMALUDIN
Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional, Bandung Email: adindayusiw@gmail.com

## ABSTRAK
Baja canai dingin merupakan salah satu material yang dianggap memiliki waktu konstruksi  yang  cepat,  aman,  nyaman,  dan  tidak  merusak  estetika  dari bangunan . Baja  canai  dingin  memiliki  dimensi  yang  tipis  dan  ringan  namun memiliki  kekuatan  tarik  dan  tekan  yang  tidak  kalah  dengan  baja  konvensional. Studi banding dilakukan untuk mengetahui model rangka atap yang paling ringan serta memenuhi syarat nilai kekuatan dan kekakuan. Profil baja yang digunakan adalah  C  150x50x20x2,8.  Berdasarkan  perhitungan  kapasitas  desain  dan kapasitas penampang untuk struktur rangka atap baja canai dingin, maka rangka atap yang  dipilih  adalah  Scissoels.  Room  In  Attic  merupakan  rangka  atap  yang paling ringan dengan berat sebesar 72,24% dari jenis rangka atap terberat yaitu Valuated Paralel Chord. Batas kelangsingan untuk batang yang mengalami tarik adalah 𝑙 𝑒 𝑟 < 300 dan untuk batang tekan adalah 𝑙 𝑒 𝑟 < 200 .
Kata  kunci :  baja  canai  dingin,  tarik,  tekan,  kekakuan,  kekuatan,  rangka  atap, ringan

## ABSTRACT
Cold  rolled  steel  is  one  material  that  is  considered  to  have  a  fast  construction time, safe, comfortable, and does not damage the aesthetics of the building. Cold rolled steel has dimensions that are thin and light but have tensile strength and tap  that  is  not  inferior  to  conventional  steel.  The  comparative  study  was conducted  to  find  out  the  most  lightweight  roof  frame  model  and  qualify  for strength and stiffness values. The steel profile used is C 150x50x20x2,8. Based on the calculation of the design capacity and the cross-sectional capacity for cold rolled  steel  roof  frame  structure,  the  selected roof  frame  is  Scissoels.  Room  In Attic is the lightest roof truss with a weight of 72.24% of the heaviest roof frame types are Valuated Parallel Chord. The slimness limit for a tensile rod is 𝑙 𝑒 𝑟 < 300 and for the press rod is 𝑙 𝑒 𝑟 < 200 .
Keywords : cold rolled steel, tensile, compressive, stiffness, strength, roof truss, undermanding

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan  pembangunan  di  Indonesia  sangatlah  cepat.  Terbukti  dengan  berdirinya bangunan  gedung,  jembatan,  jalan  dan  lain  -  lain.  Kebutuhan  sarana  tersebut  sangatlah tinggi sehingga membuat owner menginginkan waktu konstruksi yang cepat, aman, nyaman, dan  tidak  merusak  estetika  dari  bangunan  tersebut.  Waktu  konstruksi  yang  cepat,  aman, nyaman, dan tidak merusak estetika dari bangunan tersebut membuat kontraktor harus lebih berfikir  ulang  mengenai  material  yang akan  digunakan.  Salah  satu  material  yang  dianggap memiliki  waktu  konstruksi  yang  cepat,  aman,  nyaman,  dan  tidak  merusak  estetika  dari bangunan adalah material baja canai dingin. Tujuan dari penelitian ini adalah memilih model atau  alternatif  yang  efisien  untuk  struktur  rangka  atap  Baja  Canai  Dingin  Gedung  Limbah Ubp  Saguling.    Maksud  dari  efisien  adalah  berdasarkan  nilai  kekuatan  dan  kekakuan  yang terpenuhi.  Maka,  dibutuhkan  penelitian  lebih  lanjut  untuk  mengetahui  kekuatan  dan kekakuan dari baja canai dingin .

## 2. LANDASAN TEORI
Berikut ini adalah persamaan kapasitas nominal berdasarkan SNI 7971-2013 a. Desain Tarik
Sebuah  komponen  struktur  yang  menerima  gaya  aksial  tarik  desain  ( 𝑁 ∗ )  harus memenuhi kriteria Persamaan 1 sebagai berikut:
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑡 𝑁 𝑡 ...(1)
halmana:
𝑁 ∗ = kapasitas tekan [N], ∅ 𝑡 = faktor reduksi kapasitas untuk komponen struktur tarik,
𝑁 𝑡 = kapasitas penampang nominal dari komponen struktur dalam tarik [N].

## b. Desain Tekan
Gaya  aksial  tekan  desain  ( 𝑁 ∗ )  harus  memenuhi  kriteria Persamaan  2.a dan Persamaan 2.b sebagai berikut:
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑠 ...(2.a) 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑐 ...(2.b)
halmana:
𝑁 ∗ = kapasitas tekan [N], ∅ 𝑐 = faktor reduksi kapasitas untuk komponen struktur dalam tekan,
𝑁 𝑠 = kapasitas penampang nominal untuk komponen struktur dalam tekan [N],
𝑁 𝑐 = kapasitas komponen struktur nominal dari komponen struktur dalam tekan [N].
c. Syarat Kelangsingan Batang Tarik
Syarat kelangsingan pada batang tarik harus memenuhi kriteria Persamaan 3 sebagai berikut:
𝑙 𝑒 𝑟 < 300
...(3)
halmana: 𝑙 𝑒 = panjang efektif [mm], 𝑟 = radius girasi [mm].

## d. Syarat Kelangsingan Batang Tekan
Syarat kelangsingan pada batang tekan harus memenuhi kriteria Persamaan 4 sebagai berikut:
𝑙 𝑒 𝑟 < 200 ...(4)
halmana: 𝑙 𝑒 = panjang efektif [mm], 𝑟 = radius girasi [mm].

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Garis besar langkah-langkah pengkajian disajikan dalam Gambar 1 berikut:
DATA TEKNIS AWAL UNTUK RENCANA KAJIAN PUTAKA : · KONSEP PERHITUNGAN BAJA CANAI DINGIN DAN SNI 1731:2013 · MODEL BEBERAPA RANGKA ATAP · SAP 2000 · PENGKAJIAN JURNAL YANG BERSANGKUTAN PEMILIHAN DAN PERSIAPAN MODEL ATAP MEMODELKAN STRUKTUR KAJIAN PEMBEBANAN ANALISIS DESAIN PROFIL ANALISIS GAYA DALAM DAN KEKAKUAN PENGINPUTAN DATA TEKNIS DAN PEMBEBAN SYARAT KEKUATAN DAN KEKAKUAN STUDI BANDING ANTAR STRUKTUR MODEL RANGKA ATAP SARAN DAN KESIMPULAN YA T ID A K KAJIAN PUTAKA : · KONSEP PERHITUNGAN BAJA CANAI DINGIN DAN SNI 1731:2013 · MODEL BEBERAPA RANGKA ATAP · SAP 2000 · PENGKAJIAN JURNAL YANG BERSANGKUTAN PEMILIHAN DAN PERSIAPAN MODEL ATAP MULAI SELESAI

## 4. DESAIN DAN PERMODELAN
Mutu baja yang digunakan dalam perencanaan ini adalah mutu baja G300. Nilai 𝑓 𝑦 , 𝑓 𝑢 untuk mutu  baja  G300  dan  modulus  elastisitas  terdapat  pada  SNI  7971-2013. Tabel  1. menunjukkan nilai mutu baja dan modulus elastisitas.
Tabel 1. Nilai 𝒇 𝒚 , 𝒇 𝒖 , dan 𝑬 Notasi Nilai Satuan Keterangan 𝒇 𝒚 300 MPa Mutu Baja G300 𝒇 𝒖 340 MPa 𝑬 200.000 MPa
Perencanaan rangka atap yang digunakan adalah profil C 150x50x20x2,8. Sedangkan profil gording yang digunakan adalah C 100x50x20x2. Tabel 2 menunjukkan detail dari masing – masing profil berdasarkan profil baja canai dingin PT.Gunung Raja Paksi.
Tabel 2. Detail Profil Baja Canai Dingin yang Digunakan
Profil C 150x50x20x2.8 Profil C 100x50x20x2 Notasi Nilai Satuan Notasi Nilai Satuan 𝑯 150 mm 𝐻 100 mm 𝑩 50 mm 𝐵 50 mm 𝑪 20 mm 𝐶 20 mm 𝒕 2.8 mm 𝑡 2 mm 𝑨 7.6 cm 2 𝐴 4.54 cm 2 𝐔𝐧𝐢𝐭 𝐖𝐞𝐢𝐠𝐡𝐭 5.97 kg m ⁄ 𝑈𝑛𝑖𝑡 𝑊𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 3.56 kg m ⁄
𝑰 𝒙 250 cm 4 𝐼 𝑥 71 cm 4 𝑰 𝒚 26 cm 4 𝐼 𝑦 17 cm 4 𝒁 𝒙 33.3 cm 3 𝑍 𝑥 14.3 cm 3 𝒁 𝒚 7.4 cm 3 𝑍 𝑦 5.4 cm 3 𝒓 𝒙 5.73 cm 𝑟 𝑥 3.97 cm 𝒓 𝒚 1.83 cm 𝑟 𝑦 1.93 cm 𝑪 𝒚 1.55 cm 𝐶 𝑦 1.87 cm 𝑿 𝑶 3.8 cm 𝑋 𝑂 4.48 cm 𝑱 1987 cm 4 𝐽 605 cm 4 𝑪 𝒘 1267 cm 6 𝐶 𝑤 444 cm 6
Penutup atap untuk gedung limbah UBP Saguling ini adalah atap jenis UPVC yang memiliki berat 4,4 kg m ⁄ .

## 5. HASIL DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR
Berdasarkan perhitungan di SAP 2000, maka didapat nilai gaya batang tarik dan gaya batang tekan maksimum pada Tabel 3.
Tabel 3. Nilai Gaya Batang Tarik dan Tekan Maksimum JENIS MODEL RANGKA GAYA TARIK (N) GAYA TEKAN (N) Scissoels 2 14.166,634 15.193,534 Double Cantilever 4 8.969,909 9.870,425
Kajian Model Struktur Rangka Atap Baja Canai Dingin Studi Kasus Gedung Limbah UBP Saguling
Tabel 3. Nilai Gaya Batang Tarik dan Tekan Maksimum lanjutan
JENIS MODEL RANGKA GAYA TARIK (N) GAYA TEKAN (N) Tri Bearing 5 11.909,634 13.105,277 Valuated Parallel Chord 5 13.032,324 12.938,647 Room In Attic 2 8.420,968 9.266,374
Sebuah  komponen  struktur  yang  menerima  gaya  aksial  tarik  desain  ( 𝑁 ∗ )  harus  memenuhi persamaan 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑡 𝑁 𝑡 dan gaya aksial tekan desain ( 𝑁 ∗ ) harus memenuhi persamaan 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑠 dan 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑐 .
Tabel 4. Syarat Analisis Struktur dan Desain Berdasarkan SNI 7971-2013
MODEL RANGKA ATAP SYARAT KETERANGAN Tri Bearing
 Tarik 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑡 𝑁 𝑡
 11.909,634 N <  134.419,7 N  Tekan Berdasarkan tegangan leleh
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑠 13.105,277 N < 193.800 N
 Berdasarkan tegangan kritis
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑐
13.105,277 N <  68.734,799 N  Kelangsingan Tarik 3 m < 5,490 m Tekan 3.301 m < 3,660 m
SEMUA OK Double Cantilever  Tarik 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑡 𝑁 𝑡
8.969,909 N <  134.419,7 N
 Tekan Berdasarkan tegangan leleh
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑠 9.870,425 N < 193.800 N
 Berdasarkan tegangan kritis
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑐
9.870,425 N <  68.734,799 N  Kelangsingan Tarik 3 m < 5,490 m Tekan 3.301 m < 3,660 m SEMUA OK
Room In Attic  Tarik 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑡 𝑁 𝑡
8.4290,968 N <  134.419,7 N
 Tekan
Berdasarkan tegangan leleh
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑠 9.266,374 N < 193.800 N
 Berdasarkan tegangan kritis SEMUA OK
Tabel 4. Syarat Analisis Struktur dan Desain Berdasarkan SNI 7971-2013 lanjutan
MODEL RANGKA ATAP SYARAT KETERANGAN Room In Attic
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑐 9.266,374 N <  68.734,799 N
 Kelangsingan Tarik 4 m < 5,490 m Tekan 2,201 m < 3,660 m SEMUA OK Valluated Parallel Chord
 Tarik 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑡 𝑁 𝑡
13.032,324 N < 134.419,7 N  Tekan Berdasarkan tegangan leleh 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑠 12.938,647 N < 193.800 N
 Berdasarkan tegangan kritis
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑐
12.938,647 N <  68.734,799 N  Kelangsingan Tarik 2,088 m < 5,490 m Tekan 2,092 m < 3,660 m SEMUA OK
Scissoels  Tarik 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑡 𝑁 𝑡
 14.166,634 N <  134.419,7 N  Tekan Berdasarkan tegangan leleh
𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑠 15.193,534 N < 193.800 N
 Berdasarkan tegangan kritis 𝑁 ∗ ≤ ∅ 𝑐 𝑁 𝑐
15.193,534 N <  68.734,799 N  Kelangsingan Tarik 2,088 m < 5,490 m Tekan
2,092 m < 3,660 m
SEMUA OK
Rasio untuk batang yang menerima gaya tarik dan tekan tidak boleh lebih dari. Berikut in adalah rasio batang tarik dan tekan yang didapat seperti pada Tabel 5.
Tabel 5. Rasio Batang Tarik dan Tekan
MODEL RANGKA RASIO BATANG TARIK RASIO BATANG TEKAN BERDASAKAN TEGANGAN LELEH BERDASAKAN TEGANGAN KRITIS Scissoels 2 0,105 0,078 0,221 Double Cantilever 4 0,067 0,051 0,144 Tri Bearing 5 0,089 0,068 0,191
Tabel 5. Rasio Batang Tarik dan Tekan lanjutan
MODEL RANGKA RASIO BATANG TARIK RASIO BATANG TEKAN BERDASAKAN TEGANGAN LELEH BERDASAKAN TEGANGAN KRITIS Valuated Parallel Chord 5 0,097 0,067 0,188 Room In Attic 2 0,063 0,048 0,135
Kelangsingan batang untuk setiap rangka atap telah ditentukan berdasarkan syarat 𝑙 𝑒 𝑟 < 300 untuk tarik dan 𝑙 𝑒 𝑟 < 200 untuk tekan. Karena nilai r = 18,3 mm berdasarkan tabel profil baja canai dingin C 150x50x20x2,8 maka didapat panjang efektif ( 𝑙 𝑒 ) untuk batang tarik adalah 5,490 m dan 3,660 m untuk batang tekan. Berikut ini adalah perhitungan berat rangka atap berdasarkan panjang efektif pada Tabel 6. yang paling mendekati syarat kelangsingan.
Tabel 6. Panjang Efektiff Maksimum
MODEL RANGKA ATAP BATANG TARIK BATANG TEKAN 𝒍 𝒆 TERPANJANG (m) 𝒍 𝒆 TERPANJANG (m) Scissoels 3,078 3,301 Double Cantilever 3 3,301 Valuated Parallel Chord 2,088 2,092 Tri Bearing 3 3,301 Room In Attic 4 2,201  Scissoels
Berat = total panjang rangka atap x berat profil
Berat = 37,242 x 5,97
Berat = 222,337 kg
 Double Cantilever
Berat = total panjang rangka atap x berat profil Berat = 39,624 x 5,97
Berat = 236,556 kg
 Tri Bearing
Berat = total panjang rangka atap x berat profil Berat = 37,317 x 5.97 Berat = 222,780 kg
 VPC
Berat = total panjang rangka atap x berat profil Berat = 43,790 x 5,97 Berat = 261,427 kg
 Room In Attic
Berat = total panjang rangka atap x berat profil Berat = 31,633 x 5,97 Berat = 188,85 kg

## 6. KESIMPULAN
1. Dilihat  dari  syarat  kapasitas  nominal  dan  desain,  kelangsingan  batang,  dan  rasio kapasitas nominal dan desain berdasarkan SNI 7971-2013 telah memenuhi syarat untuk semua model rangka atap.
2. Setelah melihat nilai rasio yang cukup jauh dari batas maksimumnya, maka penggunaan profil C 150x50x20x2,8 cukup boros, maka harus diganti dengan profil yang dimensinya lebih kecil.
3. Berdasarkan perhitungan analisis struktur dan desain didapat nilai kapasitas desain yang paling mendekati kapasitas nominal adalah jenis rangka atap Scissoels.
4. Bila dilihat berdasarkan kelangsingan batang maka berat rangka atap yang paling ringan adalah jenis Room In Attic.
5. Sambungan  yang  tidak  diperhitungkan  membuat  nilai  rasio  batang  jauh  dari  batas maksimum. Karena sambungan memiliki pengaruh nilai kapasitas nominal pada batang yang menerima gaya aksial tarik.
6. Model rangka atap yang paling mudah pengerjaan di lapangan adalah Room In Attic.

## DAFTAR RUJUKAN
Badan  Standardisasi  Nasional.  (2013). SNI  7971-2013  tentang  Struktur  Baja  Canai  Dingin. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. PT. Gunung Raja Paksi. (2000). Product Catalogue. Jakarta: PT. Gunung Raja Paksi.