struktur baja – imperfection


Latar belakang pengalaman praktisku dulu adalah pada perencanaan bangunan tinggi, gedung bertingkat, yaitu sekitar tahun 90-an di kantor PT. Wiratman & Associates yang waktu itu masih terletak di daerah Bendungan Hilir, Jakarta Pusat.

Hampir sebagian besar perencanaan struktur pada proyek-proyeknya di sana adalah beton bertulang. Kalaupun ada yang struktur baja, umumnya hanya terbaats untuk atap, khususnya yang berbentang lebar. Meskipun demikian karena pernah bekerja dibawah supervisi engineer Jepang,  untuk proyek  Thamrin Tower (sekarang ATD Plaza), sedikit banyak membantuku menyenangi struktur baja dan sejak itu mempelajarinya lebih dalam sampai sekarang.

Aku ingat betul, meskipun sudah berada di kantor konsultan yang cukup besar, tetapi karena mungkin tidak banyak proyek-proyeknya yang memakai struktur baja, maka menemukan engineer yang ahli di bidang itu adalah relatif sedikit. Tidak banyak. Ingat dapat mencari ahli yang tepat sebagai tempat bertanya adalah cara praktis untuk memulai pekerjaan khususnya bagi engineer junior. Karena sangat terbatasnya itu maka  akhirnya, hanya buku-buku sajalah yang dapat membantu mengatasinya.

Berbeda dengan akademisi, yang kepakarannya dapat ditunjukkan dengan publikasi risetnya atau gelarnya yang berjibun.Adapun bagi praktisi (engineer) maka itu ditunjukkan dengan keberhasilannya menyelesaikan proyek. Jadi setelah beberapa tahun kemudian, ketika aku sudah pindah dari PT. W, bekerja pada suatu konsultan kecil tetapi mandiri, mendapat pekerjaan rangka baja untuk industri, yaitu atap silo clinker bentang 60 m tanpa kolom, yang diatasnya ada beberapa alat-alat berat sebagai mesinnya.

Konsultanku waktu itu sebagai inhouse suatu kontraktor besar, jadi yang penting waktu itu bahwa apa yang dibangun harus lebih murah dari estimasinya, yaitu suatu bangunan serupa di Jateng yang merupakan karya engineer Australia. Jadi intinya kasusnya adalah tidak biasa, tidak ada yang dapat dijadikan contoh, kecuali yang di Jateng tersebut.

Nah mungkin disitu engineering judgement-ku mulai bekerja. Nggak tahu kenapa, melihat gambar-gambar kerja struktur yg di Jateng, yang didesain orang Australi tadi, aku nggak ngeper. Bahkan merasa bahwa aku harus pakai caraku sendiri. Bosku tempat bekerja pada waktu itu juga bertanya, mengapa nggak pakai contoh yang sudah ada. Aku ngotot, aku mau pakai caraku. Nah pokoknya seru saja ketika aku mengingat hal itu. Intinya sejak itu aku merasa bahwa aku “bisa” struktur baja (sampai sekarang).

Jadi meskipun aku di Jurusan Teknik Sipil UPH mengajar banyak hal, maklum dosen tetap, tetapi bidang keilmuan yang aku anggap cukup bergengsi adalah ketika mengajar struktur baja. Padahal kalau boleh jujur ketika aku belajar S2 di UI (1994-1998) dan S3 di Unpar (2004-2009), aku tidak mendapat mata kuliah tersebut.

Jadi kalau begitu bapak belajar dari siapa ?

Yah memang lucu juga ya, nggak ada guru koq bisa ahli. Bisa-bisa nanti diragukan orang kalau begitu. Bisa juga dikatakan orang sombong, kenapa tidak mau mengapresiasi dosen-dosennya yang mengajar sewaktu di S2 dan S3. Tentang profesor-profesor yang aku temui di S2 dan S3 jelas sangat signifikan membantuku berkembang, tetapi itu tidak terkait struktur baja, mereka lebih banyak membantuku untuk belajar “bagaimana belajar yang baik dan efektif untuk menguasai suatu bidang keilmuan” tersebut. Jadi tepatnya trainer for trainer, gitu lho.

Nah dengan ilmu bagaimana belajar yang efektif dan baik itu, dan didukung oleh berjibunnya literatur ilmiah serta permasalah yang aku temui sehari-hari maka disitulah aku menjadi berkembang (tentang ilmu struktur baja).

Permasalahan sehari-hari seperti apa pak maksudnya.

Yah masalah yang ketemunya kadang-kadang tak terduga. Seperti tempo hari dipanggil oleh teman, pemilik salah satu konsultan jembatan di Jakarta. Beliau mengajak diskusi terkait proyek-proyeknya.

Dalam salah satu diskusi disebutkan bahwa dia merasa prihatin dengan kondisi proyek konstruksi jembatan di Indonesia. Dalam satu sisi, kebutuhan akan dibangunnya jembatan di Indonesia meningkat, bahkan ada kecenderungkan pada proyek jembatan bentang panjang. Tetapi di sisi lain, kesiapan engineer lulusan lokal  adalah sedikit, tidak banyak yang tertarik mendalami ilmu jembatan, yang notabene lebih banyak memakai struktur baja. Bahkan beliau bercerita, bahwa negara tetangga khususnya Cina, Korea dan Jepang sudah mulai mengintip untuk mendirikan kantor engineering-nya di Indonesia karena melihat potensi pasarnya.

Dalam berdiskusi dengan teman orang jembatan tersebut, ketemu hal yang menarik tentang perbedaan karakter jembatan dan bangunan tinggi. Bahwa resiko kegagalan struktur jembatan lebih tinggi dibanding bangunan tinggi, yang umumnya hanya ditentukan oleh gempa. Pada proyek jembatan, maka kondisi pada waktu pelaksanaan bahkan perlu dievaluasi dan bahkan bisa menentukan bentuk jembatan yang dipakai. Ini tentu berbeda dengan gedung tinggi yang umumnya direncakana pada kondisi terbangun, maklum proses pelaksanaan umumnya tidak ada kendala yang berarti.

Dalam diskusi yang cukup panjang, rasa-rasanya pengetahuan yang aku miliki bisa mengimbangi pengalaman pemilik konsultan tersebut. Meskipun demikian ketika beliau ingin aku untuk melihat suatu proses hitungan yang dikerjakan oleh kantor konsultan lain yang lebih hemat, aku agak kaget juga. Metode yang digunakannya cukup baru, aku belum pernah melihatnya di AISC 2005 atau sebelumnya, apalagi SNI. Belum ada itu.

Nah kasus seperti itulah yang kadang membuatku berpikir dan mulai belajar lagi. Jadi benar juga inti tridharma perguruan tinggi, karena adanya dharma “pengabdian masyarakat”, yaitu ketemu praktisi maka ketemu hal-hal baru yang perlu dipikirkan. Bayangkan saja, jika saya hanya mengajar saja, ketemunya mahasiswa-mahasiswa yang mempelajari materi kita yang setiap tahun kita berikan maka di situ mungkin kita dianggap “dewa”. Padahal itu khan bisa menyesatkan.

Coba bayangkan, hal apa yang meskipun aku telah bertahun-tahun bergelut di bidang struktur baja, ternyata aku belum sentuh (pada waktu itu), yaitu imperfection.

Ternyata kata kunci imperfection membuka wawasan bahwa ternyata ilmu struktur baja yang aku miliki sekarang ini harus di up-dated. Aku ternyata masih yunior di bidang tersebut.

Tapi untunglah, itu terjadinya sudah lama, sedikit banyak aku sudah tahu apa pentingnya struktur baja yang memperhitungkan imperfection. Juga tahu mengapa AISC 2010 berubah secara drastis metode perencanaan stabilitas dari metode panjang ekivalen (KL) dengan Direct Analysis Method.

Nah bagi teman-teman peminat ilmu baja di Indonesia, sudahkan anda memahami imperfection tersebut. Code-code yang sudah memperhitungkan faktor imperfection tersebut adalah Eurocode 1993 -2005, DIN 18 800 dan AISC (2010).

Ini contoh masalah yang memerlukan pemahaman tentang imperfection untuk mengatasinya, yaitu kekuatan scaffolding yang hanya menerima beban vertikal (tidak ada gaya lateral rencana) dengan konfigurasi yang berbeda-beda dalam hal ketinggian.

scaffoldingKinerja scaffolding terhadap beban vertikal saja.

Nah kalau hanya mengandalkan SNI baja yang ada, atau AISC yang lama, maka jelas tidak ada prosedur baku yang dapat digunakan untuk memprediksi kinerja struktur scaffolding di atas. Maklum, tidak ada gaya lateral rencana yang dipakai, adanya hanya kondisi imperfection, ketidak sempurnaan geometri baik akibat ketidak lurusan batang (out of straightness) atau ketidak lurusan pelaksanaan (out-of-plumbness) yang memang diperbolehkan sebagai toleransi fabrikasi dan pelaksana.

Nah disini dahulu ya pembahasanku tentang imperfection pada struktur baja. Jika anda cukup paham, syukurlah, tetapi jika anda masih saja tidak paham dengan apa yang saya sampaikan, maka siap-siaplah untuk belajar baja lagi. Itu kunci masa depan lho agar tetap survive di bidang struktur baja. :D

About these ads

12 gagasan untuk “struktur baja – imperfection

  1. Terima kasih atas infonya pak Wir.
    Imperfection, berarti bisa juga untuk struktur baja di fasilitas oil n gas atau plant, seperti piperack, steel platform, warehouse, dll ?

    Trus, btw kami boleh tau pak ? Sewaktu mengerjakan ‘atap’ clinker silo itu, standard/code apa yg pak Wir pake?

    • Yah mestinya begitu, yang saya tahu pasti sekarang sudah mulai di konstruksi jembatan. Waktu itu mereka pakai DIN 18 800 metode penyelesaian imperfection-nya bahkan terlihat lebih realitis dibanding DAM (AISC 2010). Tapi untuk itu (yang pakai DIN) perlu program khusus, kelihatannya SAP2000 ver 14 belum punya opsi yang dimaksud.

      Tentang atap clinker, karena waktu itu era 90-an, maka ya pakai metode AISC terbaru saat itu, yaitu Allowable Stress Design AISC 1989. Waktu itu merasa itu state of the art untuk steel design, sewaktu di supervisi oleh orang jepang juga pakai itu waktu itu. Sejak itulah, maka saya nggak pernah memakai SNI untuk baja. Maklum nggak percaya diri kalau pakai itu. Jadi waktu di UPH pada awal-awal dulu disuruh membantu mengajar pakai SNI (baja), maka saya menolak. Baru setelah mata kuliah tersebut diserahkan penuh, dan boleh mengajar dengan cara AISC maka dengan senang hati saya terima. Gitu dik ceritanya.

  2. Thx pak wir, setelah baca ini langsung cari2 tentang Direct Analysis Method. Salah satunya dari sini :https://wiki.csiberkeley.com/download/attachments/9538116/AISC360-05%20Direct%20Analysis%20Method.pdf?version=1&modificationDate=1349126667945&api=v2

    Saya ada satu pertanyaan, pada salah satu bagian dikatakan bahwa DAM ini dilakukan salah satunya untuk mengatasi geometric imperfection (out-of-plumbness), misalnya batang tidak vertikal sempurna.

    Pertanyaan saya, apakah metode ini hanya bertujuan memperhitungkan pengaruh geometrical imperfection (seperti batang sedikit bengkok), atau juga memperhitungkan pengaruh offset pada joint di struktur rangka.

    Makasih sebelumnya

    • Hallo Joe, masih study di Perancis-kah. Lama tidak menulis komentar di blog ini. Syukurlah masih mampir dan mau membaca tulisanku. :D

      Bagus sekali tindakanmu mencari tahu lebih lanjut tentang imperfection. Tahu sendiri, tulisanku di atas adalah masih sangat awam, semacam introduction saja begitu. Maklum, kalau terlalu dalam, saya yakin banyak pembaca yang belum paham. Bayangkan saja, saya kuliah dahulu (tentang baja) dan juga materi kuliah yang aku berikan selama ini belum membicarakan tentang apa itu yang namanya imperfection. Yang jelas itu tidak diperuntukkan untuk batang yang sedikit bengkok atau adanya offset pada joint di struktur rangka. Tetapi materi tersebut diperuntukkan untuk desain struktur baja pada umumnya.

      Jadi geometry imperfection disini adalah ketidak-lurusan atau semacamnya, yang masih ditoleransi oleh peraturan. Jadi secara kasat mata pasti akan terlihat lurus, maklum yang namanya imperfection seperti misalnya out-of-plumbness adalah h/500 batasnya. Kecil khan.

      Jadi pembahasan imperfection disini adalah metode baru analisis stabilitas struktur baja yang mengandalkan komputer. Bisa juga disebutkan, jika perhitungan bajanya masih mengandalkan cara manual (kalkulator) maka pakailah code lama (AISC 2005 dan sebelumnya), sedangkan jika tersedia komputer (dengan software yang mempunyai opsi P-delta) maka pakailah metode baru semacam Direct Analysis Method (AISC 2010). Itu jika mengacu ke code Amerika, jika Eropa maka bisa mengacu pada Eurocode 1993 dan DIN 18 800 (German). Karena kamu familier dengan code Perancis (Eurocode) maka mestinya pembahasan imperfection sudah masuk.

      Materi DAM tempo hari sudah aku presentasikan di seminar HAKI tahun 2011, tapi kayaknya masyarakat teknik sipil belum ngeh atau belum sadar bahwa itu adalah metode masa depan. Sehingga materi yang sama tersebut say masukkan lagi ke buku SAP2000 terbaruku, sebagai introduction begitu.

      O ya, untuk melihat betapa pentingnya imperfection pada kapasitas tekan baja maka ada baiknya Joe mempelajari kurva tekan elemen baja yang umum kita pakai. Coba lihat di penjelasan, dari sana terlihat bahwa kurva euler (asli) ternyata tidak sama dengan hasil eksperimen, khususnya di daerah tekuk inelastis, pada kL/r yang tidak terlalu langsing. Sehingga pada akhirnya kurva yang dibuat adalah didasarkan kurva yang telah dikalibrasi dengan hasil eksperimental (tidak persis mengikuti kurva Euler).

      Nah mengapa itu terjadi, jadi ada parameter lain yang berpengaruh selain kL/r. Jika kamu baca buku yang lebih mendalam (jangan textbook standar seperti Segui, di sana nggak ada). Nah disana ketahuan bahwa parameter lain yang berpengaruh pada kuat tekan ada dua, yaitu: [1] geometry imperfection (out-of-plumbness dan out-of-straightness) ; dan [2] residual stress (plastisitas).

      Jadi dulu kita nggak pernah bahas keduanya karena secara tidak langsung sudah masuk pada kurva tekan yang memang dikalibrasi dengan hasil eksperimen. Hasilnya untuk check lokal memang bisa masuk, tetapi jika kedua hal tersebut terjadi pada struktur secara keseluruhan (global) maka jelas belum ada. Lihat problem scaffolding yang aku berikan sebagai contoh di atas.

      Nah metode baru yang aku sebutkan di atas adalah untuk mengatasi hal tersebut, yaitu memasukkan parameter imperfection sebagai variabel perencanaan.

      • Wah Pak wir ternyata masih ingat, iya saya masih di Prancis setidaknya sampe taun depan. Makasih Pak WIr buat ulasannya, maklum lagi ga desain2 struktur baja, jadi setelah baca ini harus update informasi lagi. Saya sering jadi silent reader aja disini, tp selalu mampir koq, hehehe. Saya kira blog yg selalu rajin mengulas hal2 di teknik sipil hanya di blog Pak Wir ini, kalau di blog lain kebanyakan hanya copy-paste atau bagi2 ebook aja :lol:

        Pak wir ada rekomendasi untuk buku komplemen perencanaan struktur baja yang ga standar ?

        Kembali ke topik, saya menambahkan informasi aja yang didapat dari sini: http://www.sideplate.com/pdf/Direct_Analysis_Method_Tips.pdf. Karena pada analisis DAM, kekakuan struktur dikurangi, maka struktur memiliki displacement dan deformation yang lebih besar. Ini memang tujuan dari DAM, yaitu menambahkan efek 2nd order pada pada batang2 tekan, sehingga desain elemen seperti baseplate lebih mencerminkan kondisi sesungguhnya.

        Namun, karena kekakuan struktur berkurang, struktur lebih lentur, akibatnya tentunya periode getar alami struktur akan lebih besar. Seperti diketahui, periode getar yang besar berkorelasi dengan gaya geser dasar yang lebih kecil (cek kurva respon spektrum). Nah di kesimpulan pada artikel diatas disebutkan bahwa karena sesungguhnya kekakuan struktur tidak berkurang, jadi metode DAM tidak konservatif untuk penentuan periode alami struktur. CMIIW

        Jadi harus lebih hati2 nih :-)

  3. @Joetomo:
    Menurut Zdenek (2010) – Stabilitiy of Structures (Elastic, Inelastic, Fracture and Damage Theories) , imperfection pada kolom elastis hanya memperbesar lendutan dan tidak mempengaruhi beban maksimum tekan yang dapat dipikul. Hanya pada kolom dengan kondisi elastic-plastic maka diketahui bahwa imperfection akan mengurangi kapasitas maksimumnya.

    Nah, pada kondisi elastic-plastic tersebut adanya residual stress pada penampang menjadi sangat berpengaruh. Masalahnya adalah bagaimana memasukkan pengaruh elastic-plastic dan juga residual stress, padahal dalam metode DAM bentuk analisis yang disyaratkan adalah elastis + P delta effect saja. Bukan analisis inelastis.

    Itulah masalahnya, nggak klop kan. Untuk itulah maka untuk memasukkan pengaruh plastisitas pada analisis yang elastis digunakan cara manipulasi yaitu reduksi kekakuan. Jadi karena tujuannya adalah untuk mendapatkan kalibrasi terhadap kuat ultimate struktur yang memperhitungkan pengaruh imperfection dan residual stress tersebut maka tentu tidak cocok jika hasilnya juga digunakan untuk menentukan periode getar atau lendutan dari struktur itu sendiri.

    Kalimat sederhananya, bahwa DAM lebih diperuntukan untuk mencari gaya-gaya internal ultimate (Mu, Nu) yang telah memperhitungkan faktor imperfection (global dan lokal) yang terjadi, bukan deformasi atau lainnya. Begitu Joetomo, moga-moga membantu.

  4. Good Night P. Wir
    Mengutip Analisa Bapak

    Jadi karena tujuannya adalah untuk mendapatkan kalibrasi terhadap kuat ultimate struktur yang memperhitungkan pengaruh imperfection dan residual stress tersebut maka tentu tidak cocok jika hasilnya juga digunakan untuk menentukan periode getar atau lendutan dari struktur itu sendiri.

    1. Mohon pencerahan Bapak > Apakah berarti metoda Analisa Penelitian Bangunan ( banyak dilakukan orang) menggunakan Accelerometer -Geophone/ piezoelectric dengan membandingkan Natural Freq & Ragam getar dilapangan dibandingkan dengan analisa Numerik pakai SAP, Midas dll untuk mementukan kondisi Fisik Bangunan di lapangan kurang Valid ya pak. Maksud saya , kalau Gambar Model dng Software tentunya kan Perfect ya pak? sementara pelaksanaan pasti tidak perfect bisa lebih Jelek dan bisa lebih kuat ketimbang Model. Artinya Deviasi keluaran Gravik (tabel) pada Model dan pada Output instrument Accelerometer tentunya tidak pernah sama dan ada pengaruh Imperfection di situ kan? apakah begitu kira-kira P. wir

    2. Kebiasaan saya untuk member baja Web-HRS atau Build up jumlah Stiffener saya tambah pak dari perhitungan sebenarnya (lebih rapat) . Dengan pertimbangan karena saya bukan peneliti ahli hanya pelaksana saja. Karena sangat sulit menghindari hal-hal sbb:
    – bengkok pada saat Loading unloading
    – Kena garpu Forklift
    – jatuh , rusak lalu di kenteng
    Kalau di Reject wahhh bisa repot pak
    Kira kira bagaimana ya pak, apakah yang saya lakukan itu benar.

    Demikian kira-kira P. wir

    Salam hormat
    Eddy W

    • Tembakau enak dengan jus enak, bagus mana pak ?

      Nggak gampang khan jawabnya. Demikian juga antara metode NDT (non-destructive test) dan metode simulasi numerik untuk mengakses perilaku suatu struktur. Keduanya ada plus minus masing-masing. Adapun yang saya ceritakan di atas adalah esensi mengapa DAM (AISC 2010) perlu menggantikan metode analisa stabilitas pada AISC 2005 yang lama. Jadi nggak ada hubungannya dengan metode NDT yang bapak sampaikan.

      Prinsip menambah jumlah stiffner agar lebih aman, yah apa yang pak Eddy sampaikan itu benar-benar tipical praktisi Indonesia, juga argumentasi masih tetap sama dari tahun ke tahun. Tapi apakah benar seperti itu.

      Jawabannya bisa benar tetapi bisa juga nggak. Maklum, fenomena bengkok atau kena garpu forklift atau jatuh lalu rusak dan dikenteng dan sebagaimana lainnya maka itu jelas tidak ada dalam perhitungan perencanaan. Jadi pemberian stiffner tersebut karena keraguan dalam proses konstruksinya yang diragukan. Tapi tentu itu tidak berlaku umum, di setiap fabrikasi. Adapun yang saya sampaikan tentu yang umum sifatnya. Stiffner umumnya membantu untuk mengatasi tekuk lokal. Karena kalau terjadi tekuk global, nggak pengaruh.

  5. pak wir,saya mau download materi ini tapi kenapa gak bisa ya pak?
    dan lagi saya mau tanya pak,apa bapak menyediakan materi seperti diatas dalam bentuk buku elektronik?
    mohon tanggapannya pak :)

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s