Ada pertanyaan dari salah satu pengunduh program di thread-ku yang ini. Saya pikir pertanyaannya terkait program gratis tersebut. Eh, ternyata bukan, ini tentang permasalahan desain struktur baja dengan program ETABS. Jujur saya sudah lama tidak memegang langsung program tersebut, lebih banyak sekedar memberi petunjuk, baik ke mahasiswa S2 (tesis) atau insinyur (client kontraktor/konsultan).

Saya kira pertanyaan via email ini menarik, sekedar untuk menunjukkan bagaimana petunjuk itu biasa saya berikan. Esensinya sederhana, yaitu membantu mengatasi masalah. Jika terbantu tentu mereka akan senang dan bisa merasakan petunjuk yang aku berikan itu berharga. Ini penting, karena ada kesan bahwa dosen itu sekedar bisa mengajar saja. Ini pertanyaan (via email) yang akan kita bahas .

Selamat sore Prof Wiryanto,
Saya sedang belajar mendesain gedung baja. Ada hal yang ingin saya tanyakan. Pada hasil ETABS dengan menggunakan peraturan AISC 360-10, balok tidak memenuhi. Warning disebutkan seperti gambar terlampir (stress check message Lb/ry > 0.086*E/Fy (ANSI/AISC 341-10 E3.4b, D1.2b))

Pertanyaan di atas bisa menjadi gambaran permasalahan yang dijumpai para insinyur struktur dengan program rekayasa khusus. Sebelum menjawab apa yang ditanyakan, saya akan membahas pernyataan yang kesannya biasa-biasa, tetapi sebenarnya perlu dipahami karena tidak tepat. Pernyataan yang saya maksud adalah sebagai berikut :”bila memakai AISC 360-10 maka desain Not-OK, tetapi jika pakai peraturan LRFD maka OK“.

Adanya pertanyaan tersebut menunjukkan yang bersangkutan belum memahami isi code struktur baja itu sendiri. Kenapa, karena di AISC 360-10 itu disebutkan ada dua tata cara perencanaan untuk struktur baja, yaitu [1] LRFD=Load Resistant Factor Design; dan [2] ASD=Allowable Strength Design. Dari pernyataan di atas itu apakah bisa diartikan yang satu pakai ASD dengan LRFD. Itu khan jelas membingungkan.

Jadi ada kemungkinan insinyur yang memakai program ETABS itu belum tahu, apa sebenarnya yang dikerjakan oleh program.

Untuk memberi gambaran perencanaan baja mengacu cara LRFD maka dapat dijelaskan bahwa suatu elemen struktur dianggap memenuhi syarat jika memenuhi ketentuan sebagai berikut: R_u <= phi. R_n.

R_u di sisi kiri adalah hasil proses analisis, jika LRFD maka R_u atau beban/gaya internal ultimate adalah kombinasi beban terfaktor menurut ASCE 7-10 atau SNI 1727:2013. Dari kombinasi beban terfaktor yang diinputkan maka komputer akan mencari kondisi paling ekstrim (maksimum), yang menunjukkan kondisi terburuk yang diterima elemen tersebut. Nilainya harus lebih kecil dari phi R_n, yaitu kuat nominal elemen yang dicari berdasarkan ketentuan code (AISC 360-10). Ini disebut proses desain. Proses analisis dan desain di atas, sekaligus dikerjakan oleh program rekayasa tersebut, dalam hal ini ETABS.

Bagi awam, kedua proses tersebut dianggapnya sama, sebagai satu kesatuan. Padahal keduanya adalah dua hal yang berbeda. Input yang digunakan pada proses analisis tidak sama dengan yang digunakan pada proses desain. Saya pernah membahas hal di atas sebagai suatu makalah untuk dipresentasikan di seminar HAKI. Nggak terasa itu sudah 10 tahun yang lalu, jadi mungkin tidak banyak yang tahu. Jika ingin tahu apa yang aku maksud, silahkan download dan baca terlebih dahulu. Ini judul makalah yang kumaksud :

Dewobroto, W., Wawan Chendrawan. (2010) “Resiko Otomatisasi Komputer pada Perancangan Struktur – Studi Kasus : Analisis dan Desain Struktur Balok Baja”, Seminar HAKI 2010, 4 Agustus 2010, Hotel Borobudur, Jakarta

Silahkan download paper tersebut di bawah ini :

Jadi jangan berpikir kalau sudah pakai komputer, maka langsung beres. Untuk bisa memakai program dengan baik, maka code yang dipilih oleh komputer tersebut harus dipahami benar. Jadi dari pernyataan tadi dapat diketahui tentunya bahwa yang bersangkutan tidak tahu komputernya itu sedang mengerjakan apa sih. Untuk analisis ok, mudah dipahami, tetapi untuk desainnya apakah sudah sesuai dengan yang diharapkan.

Ok, kalau gitu anggap bahwa yang dipilih untuk perencanaan struktur baja itu adalah LRFD mengacu AISC 360-10. Jadi jangan dipertentangkan lagi ya antara AISC 360-10 vs LRFD. Itu salah.

Selanjutnya kita lihat apa yang menyebabkan tidak masuk (not OK), yaitu “stress check message . . . . AISC 341-10 E3.4b, D1.2b“.

Dari pesan tersebut diketahui, bahwa yang menyebabkan elemen dianggap tidak masuk adalah bukan akibat ketentuan AISC 360-10, tetapi AISC 341-10.

Di sini keraguan saya terjawab. Ternyata yang dikerjakan oleh komputer tidak hanya ketentuan dari AISC 360-10 tetapi juga AISC 341-10 juga. Bagi orang yang tidak memahami code pasti bingung. Itulah makanya bisa mengoperasikan program ETABS tetapi tidak tahu code yang terkait ibarat trial-and-error, atau coba-coba saja. Kalau benar syukur, kalau salah cilaka. Moga-moga tidak roboh, moga-moga boros doang.

Saya nggak perlu menjelaskan ya tentang dua ketentuan tersebut. Saya sudah menulis banyak di buku merah. Adanya dua ketentuan itu menunjukkan bahwa komputer mendesain sebagai struktur baja tahan gempa. Dari isinya (AISC 341-10 E3.4b) maka program ETABS mengevaluasi struktur sebagai SMF (Special Moment Frame) atau sebagai portal daktail. Apakah ini yang memang diharapkan oleh perencana.

Jika asumsinya ya, mari kita lihat konfigurasi geometri yang dievaluasi oleh program. Lihat gambar di atas. Terlihat itu suatu denah lantai. Warna merah-merah menunjukkan elemen yang tidak memenuhi syarat. Anehnya yang tidak memenuhi syarat ada juga balok yang tidak bertemu dengan kolom. Orang bilang itu sebagai balok anak.

Terlihat bahwa balok anak juga berwarna merah. Jika itu disebabkan olhe ketentuan AISC 341-10 maka jelas itu suatu kesalahan. Maklum yang bisa disebut SMF adalah balok yang bertemu kolom. Itupun harus kolom arah sumbu kuat. Jika ternyata itu juga diterapkan pada balok anak, maka jelas itu tidak valid. Ngapain balok anak harus dievaluasi dengan AISC 341-10, itu khan bukan elemen pemikul gaya lateral (gempa). Itu hanya berfungsi sebagai elemen pemikul beban gravitasi, jadi cukup dievaluasi dengan AISC 360-10.

Ini jelas fakta, bahwa memakai komputer itu jangan sembarangan. Untung komputer menunjukkan warna merah, coba kalau biru, pasti akan dianggap ok. Padahal itu sesuatu yang SALAH.

Kalau begitu saya coba rangkum ya. Bahwa AISC 360-10 adalah ketentuan untuk menghitung phi Mn yang hanya memperhitungkan permasalahan stabilitas, yang umumnya mencukupi untuk konstruksi pemikul beban gravitasi. Adapun AISC 341-10 adalah untuk menghitung phi Mn jika elemen, selain untuk memikul beban gravitasi juga diminta berperilaku daktail untuk memikul beban lateral gempa.

Lalu pertanyaan : “apakah memodelkan pelat beton sdh dianggap mengekang secara penuh balok ?” , bagaimana jawabnya.

Nah ini tentu tergantung penggunaannya. Untuk kasus terhadap beban gravitasi, yang tidak memperhitungkan terjadinya sendi plastis, maka asumsi itu benar, yaitu memanfaatkan lantai beton sebagai pertambatan lateral. Agar bisa terjadi pertambatan, tentu betonnya harus bisa “memegang”, misalnya ada shear stud. Kalau tidak, maka tentunya diragukan.

Lho kalau gempa nggak bisa ya pak ?

Kalau gempa, dimana arah gempa bisa bolak-balik maka serat desak tentu tidak selalu menempel pelat beton. Kalau tidak menempel atau pada sisi yang berlawanan maka keberadaan pertambatan lateral jadi tidak ada. Itu khan bisa menyebabkan tekuk. Apalagi kalau membaca ketentuan E3.4b adalah membahas tentang pertambatan lateral di daerah sendi plastis. Ada hal yang khusus, yaitu tidak boleh dibuat komposit dengan lantai beton. Jadi hanya profil WF betulan. Beton tidak boleh dimanfaatkan. Ketentuan itu berlaku pada bagian dekat kolom dimana balok betonnya mengalami kondisi plastis dan membentuk sendi plastik. Bagian penting dari mekanisme daktail untuk struktur tahan gempa. Bagian itu harus menjadi bagian yang paling lemah dibanding kolomnya. Jadi jika pelat beton ikut membantu balok, maka bisa-bisa kolomnya yang roboh.

Ini kira-kira penjelasan yang tadi tidak saya masukan di email ke penanya. Semoga bisa membaca thread ini.

O ya saya tambahkan. Tempo hari ada rencana ingin buat buku struktur baja tahan gempa. Tetapi setelah mendalami, dan mulai mengerti, maka kayaknya rencana penulisan buku tersebut tidak jadi dilaksanakan. Tentu ada yang bertanya-tanya mengapa.

Jujur ketentuan struktur tahan gempa untuk struktur baja itu lebih ribet dari beton. Untuk beton maka cukup memahami ACI 318-19 sudah cukup, tetapi untuk baja maka selain AISC 360-10/16 juga perlu memahami AISC 341-10/16 dan juga AISC 358-10/19. Sudah sulit, tetapi ternyata untuk kasus perencanaan SMF atau SRPMK saja, struktur baja tidak mesti lebih unggul dari beton. Khususnya jika dilihat dari biaya. Untuk bangunan < 6 lantai, yang tidak ada shear wall, maka dimensi struktur SMF ditentukan oleh drift-ratio, dan bukan kekuatannya. Itu berarti perlu ukuran yang besar. Penggunaan baja khusus terkait Ry=1.5 untuk ASTM A36 juga tidak terlalu signifikan.

Permasalahan akan beres jika memakai shear wall atau dual-system. Dalam praktik itu hanya ekonomis jika jumlah lantai > 6. Jadi untuk lantai 3-6 itu tanggung. Pemakaian struktur beton saja masih lebih ekonomis.