Volume 4, No. 2
Februari 2023
p-ISSN 2722-7782 | e-ISSN 2722-5356
DOI: https://doi.org/10.46799/jsa.v4i2.549
ANALISIS
STABILITAS STEEL MODULAR SCAFFOLDING
(PERANCAH BAJA) PADA PEKERJAAN BANGUNAN STRUKTUR TAILRACE SURGETANK DI PROYEK PEMBANGUNAN PLTA ASAHAN 3
Marah Husin Fadli Lubis, Johannes Taringan
Fakultas Teknik, Universitas
Sumatra Utara, Sumatra Utara, Indonesia
Abstrak:
Perancah baja modular merupakan salah satu jenis perancah yang sekarang banyak digunakan didunia konstruksi. Untuk menghindari terjadinya kegagalan bekisting
dan perancah akibat beban-beban yang bekerja dan faktor lainnya, maka konstruksi
bekisting dan perancah harus memenuhi syarat kekuatan, kekakuan dan stabilitas.
Perencanaan baja umumnya
langsing dan memerlukan analisis stabilitas. Hasilnya di pengaruhi adanya imperfection (non linear geometri)
dan kondisi inelastis (non linear material). Dalam analisa stabilitas
struktur perancah baja, diperlukan analisis kapasitas beban dengan cara
pemodelan numerik. Analisis kekuatan maksimum struktur baja memerlukan analisis komputer elastic
second order analysis didasari metode Direct Analysis Method (DAM). Metode baru berbasis
komputer yang dimuat dalam SNI perencanaan baja Indonesia terbaru (SNI
1729-2015). Dalam analisisnya
pembebanan diberikan bertahap, dan setiap
tahapan akan dilakukan evaluasi kuat tersedia dan
kuat perlu. Beban maksimum dianggap tercapai apabila kuat tersedia besarnya
sama dengan kuat perlu. Pemodelan
perancah terdiri dari 25 tingkat, setiap tingkat memiliki tinggi 1,5 meter. Berdasarkan hasil analisis dan evaluasi kuat penampang
elemen yang ditinjau, sehingga didapatkan kapasitas maksimum pada perancah tingkat
1 sebesar 68,48 kN. Dan beban kapasitas maksimum pada perancah
25 tingkat sebesar 51,30 kN. Daya dukung
elemen berkurang, disebabkan oleh adanya momen yang besar. Tujuan penelitian ini adalah untuk melihat hasil analisis
stabilitas dan kapasitas beban ultimit terhadap Steel Modular Scaffolding (perancah baja) dengan Direct Analysis Method (DAM) pada
pekerjaan struktur Area Tailrace Surgetank di Proyek PLTA Asahan 3. Dan untuk
melihat kemampuan perancah saat memikul beban pengecoran.
Kata
Kunci: Perancah Baja Modular, Analisis Stabilitas, Metode Analisis Langsung
Abstract:
Modular steel scaffolding is one type of scaffolding that
is now widely used in the world of construction. To prevent formwork and
scaffolding failure due to loads and other factors, the formwork and scaffold
construction must meet the requirements for strength, rigidity and stability.
Steel plans are generally slender and require stability analysis. The results
are influenced by imperfection (non-linear geometry) and inelastic conditions
(non-linear material). In analyzing the stability of steel scaffolding
structures, it is necessary to analyze the load capacity by means of numerical
modeling. Analysis of the maximum strength of steel structures requires
computer analysis of elastic second order analysis based on the Direct Analysis
Method (DAM). A new computer-based method contained in the latest Indonesian
SNI for steel planning (SNI 1729-2015). In the analysis, the loading is given
in stages, and each stage will be evaluated for strength available and strength
needed. The maximum load is considered to have been reached when the available
strength is the same as the required strength. The scaffolding model consists
of 25 levels, each level is 1.5 meters high. Based on the results of the
analysis and evaluation of the cross-section strength of the elements reviewed,
the maximum capacity of the scaffold level 1 is 68.48 kN.
And the maximum capacity load on the 25 story
scaffolding is 51.30 kN. The bearing capacity of the
elements is reduced, due to the presence of large moments. The purpose of this
study was to see the results of the analysis of stability and ultimate load
capacity of Steel Modular Scaffolding with the Direct Analysis Method (DAM) in
the structural work of the Tailrace Surgetank Area in
the Asahan 3 Hydropower Project. And to see the
ability of the scaffold when carrying the casting load.
Keywords: Modular Steel Scaffolding, Analysis Stability,
Direct Analisys Method
Article History
Diterima : 28 Januari 2023
Direvisi : 12
Februari 2023
Publish : 28 Februari
2023
PENDAHULUAN
Perkembangan
dunia konstruksi modern sudah
baik dari
segi metode perencanaan yang diterapkan serta material yang digunakan, yang bertujuan untuk meningkatkan mutu dan kualitas dari produk
konstruksi. Perkembangan yang pesat dan tingkat kompleksitas tinggi.
Salah satu inovasi dalam perencanaan dan pelaksanaan
pekerjaan adalah penggunaan sistem bekisting (formwork) dan perancah baja (scaffloding) (Uji, 2012).
Keberhasilan
penggunaan sistem ring-lock scaffolding
di berbagai proyek konstruksi tidak dapat dipungkiri. Sistem ini dipilih karena
sudah terbukti di lapangan (Valerii,
2011) Pengendalian mutu teknis
juga dapat tercapai karena proses produksi yang dikerjakan di dalam pabrik.
Pengujian laboratorium untuk memastikan kualitas produk perancah baja. Untuk
menghindari terjadinya kegagalan bekisting dan perancah akibat beban-beban yang
bekerja dan faktor lainnya, maka sebuah konstruksi bekisting dan perancah harus
memenuhi Sistem perancah adalah struktur sementara yang digunakan untuk
menopang beban konstruksi. Beban berat sendiri, beton segar, bekisting, baja,
pekerja dan peralatan atau lateral (angin dan gempa bumi). Perancah sebagai
penopang mendukung atas beban berat beban, misalnya berat beton di bekisting.
Sistem
perancah baja umumnya terdiri kolom-kolom pipa baja yang disatukan dengan Bracing atau batang silang. Untuk
mendesainnya maka struktur perancah dapat dimodelkan sebagai sistem struktur
rangka tidak bergoyang, selanjutnya kapasitas kolom dihitung sebagai kolom pipa
tunggal yang mempunyai panjang efektif KL=1. Untuk keperluan tinggi perancah
yang tertentu, sistem perancah perlu dibuat bertingkat dengan cara disusun dari
beberapa tumpukan perancah yang ada. Jika susunan tingkat relatif langsing,
cara pendekatan dengan KL=1 untuk tiap tingkat tentu tidak bisa dilakukan lagi (Dewobroto
& Chendrawan, 2018).
Solusi
yang disarankan (Committee, 2010)
pada Chapter C adalah cara DAM (Direct Analysis Method) akan digunakan dengan dukungan program
komputer SAP2000. DAM dianggap lebih sederhana dibanding metode elemen hingga,
sehingga dipilih sebagai metode numerik alternatif untuk memprediksi kekuatan
sistem perancah baja. Asumsi seperti itu biasa pada perencanaan pakai cara lama
(ELM), yang tidak memperhitungkan imperfection. Maka strategi analisis
keruntuhan struktur baja dengan DAM mulai menjadi solusi pilihan (East &
Rutz, 2016).
Pembangunan
PLTA Asahan 3 meliputi Area Tailrace Surgetank dengan total tinggi 37,6 meter.
Dan pada bagian atas terdapat pelat penutup / lantai setebal 1,0 meter. Untuk
pekerjaan pelat penutup/lantai direncanakan sebuah rangkaian perancah baja
dengan ukuran panjang 18,75 meter, lebar 9,75 meter dan tinggi 37,25 meter. Analisis
kapasitas beban ultimit dilakukan dengan cara pemodelan numerik. Sehingga
analisis dengan program SAP dapat lebih mempermudah dalam menghitung batas
maksimum yang dapat dipikul oleh perancah bertingkat.
Istilah
Direct Analysis Method (DAM) mulai muncul
di Chapter C – Design for Stability
(AISC 2010), yang mensyaratkan bahwa stabilitas adalah hal penting pada
perencanaan struktur baja, dan harus ditinjau secara keseluruhan, baik sebagai
struktur (global), atau sebagai elemen-elemen penyusunnya (lokal). Dalam
memperhitungkan stabilitas, perlu dimasukkan juga faktor-faktor yang
mempengaruhi deformasi elemen akibat momen lentur, gaya aksial atau gaya geser,
juga bentuk deformasi lain yang dapat mempengaruhi perilaku struktur. Kemudian
Pengaruh orde-2, baik P-∆ (global - struktur) atau P-δ (lokal – elemen).
Selanjutnya Ketidak-sempurnaan geometri (geometry
imperfection).
Pemodelan
struktur untuk analisis numerik dengan DAM relatif sederhana, cukup memakai
elemen garis (satu dimensi) atau biasa disebut elemen frame. Ini berbeda
dibandingkan program komputer profesional berbasis metode elemen hingga, yang
dapat memodelkan geometri struktur secara realistis, seperti ABAQUS, ANSYS,
SAP2000 dan program lainnya. Program program seperti itu selain menyediakan elemen
garis juga menyediakan elemen solid untuk pemodelan tiga dimensi.
Penelitian
terkait perancah baja dilakukan dilakukan oleh (Talim &
Teruna, 2017). Analisis Pengaruh Kuat
Tekuk Pada Sistem Perancah Bangunan (Scaffolding)
dengan Metode Analisa Langsung (Direct
Analysis Method). Tujuan dilakukannya analisis ini yaitu untuk meninjau
kuat tekan maksimum yang terjadi pada scaffolding
3 tingkat sebelum terjadinya tekuk dengan metode analisa langsung (DAM). Hasil
analisis menunjukkan bahwa hasil kuat tekan maksimum yang didapat terjadi
perpindahan yang besar secara drastic dalam langkah iterasi.
Penilitian
terharap perancah oleh (Dewobroto
& Chendrawan, 2018)Analisis Kapasitas Beban Ultimate Perancah Baja
Menggunakan Metode Analisis Langsung. Melakukan uji empiris dan meninjau
kekuatan batas perancah baja berbasis komputer dengan DAM (AISC 2016). Analisa
Perhitungan Kekuatan Perancah Terhadap Waktu Siklus Pengecoran Lantai Untuk
Memenuhi Keamanan Struktur Bangunan juga dilakukan penelitian oleh (Doloksaribu,
2018). Dalam analisis stabilitas dilakukan penelitian oleh (Diógenes et
al., 2010) mengenai stabilitas
modular scaffolding system. Mereka
melakukan evaluasi beban tekuk sistem penopang modular. Hasil dari penelitian
tersebut memaparkan selain beban vertikal utama, beban horizontal juga bekerja
pada sistem penopang. Teori stabilitas bahwa ketidaksempurnaan geometris dan beban
dapat terjadi mengurangi daya dukung struktur yang sempurna.
Penelitian
Stabilitas antara perancah kayu dan baja dilakukan oleh (Peng, 2002) menganalisis Stabilitas
dan Rekomendasi Desain untuk Sistem Shoring Praktis selama Konstruksi. Mereka melakukan perhitungan dan
menyelidiki analisis stabilitas dan pedoman desain sistem pekerjaan perancah 1
tingkat dari kayu dan baja. Penelitian
oleh (Zhang &
Ma, 2022),
menganalisis Kestabilan Struktur Baja Tubular Scaffold dengan Skrup Berdasarkan
Metode Analisis Langsung. Mereka
menganalisis STSC dengan metode D
AM dan
memaparkan untuk memastikan kekuatannya saat digunakan di lokasi, beban akhir
analisis kapasitas telah dilakukan untuk menemukan beban maksimum yang dapat
ditopang oleh struktur. Secara umum, untuk analisis seperti itu, komputer
berbasis FEM yang relatif canggih program dan prosedur rumit akan digunakan.
Penelitian berhasil menyelesaikan analisis dengan menggunakan metode yang lebih
sederhana, yaitu DAM, yang merupakan desain baja struktural terbaru metode
(AISC 2005, 2010, 2016).
METODE
Metode
penelitian yang digunakan dalam
penelitian ini adalah menggunakan studi
literatur dan analisis dengan metode kuantitatif (Sugiono, 2016).menggunakan program
komputer SAP2000 dengan opsi Nonliear P-Delta aktif.
Penelitian
ini dimulai dengan melakukan studi literatur mengenai kapasitas perancah baja modular steel scaffolding dan
dilakukan juga studi berdasarkan penelitian – penelitian terdahulu dan terkait
dengan penelitian ini. Dilakukan analisa terhadap Perancah untuk penopang
bekisting pekerjaan Pelat penutup/lantai di Area
Tailrace Surgetank pada Proyek PLTA Asahan 3.
Pembangkit
listrik tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga, dari tenaga air dengan
ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin
air dan generator. Beberapa komponen penting yang digunakan pada PLTA termasuk
komponen struktur Area Tailrace Surgetank.
Tailrace Surgetank atau disebut juga
Tangki Pendatar adalah tangki besar yang diletakkan di ujung terowongan tekan.
Fungsinya yang utama adalah untuk mengatasi water hammer (pukulan air) pada
pipa pesat dan terowongan tekan, akibat dari debit air pada turbin tiba-tiba
berubah. Untuk PLTA dengan waduk yang besar dan jarak yang tidak terlalu jauh
dari sentral, maka tidak diperlukan tangki pendatar, karena waduk itu sendiri
yang dapat dijadikan pelepas tekanan air (Syahputra et al., 2017).
System Steel Modular Scaffolding yang dipakai sebagai desain alternatif pada proses ini
adalah Peri Up Shoring System.
Analisis Stabilitas Perancah baja berdasarkan AISC 360-16 dengan prinsip LRFD
dan Direct Analysis Method (DAM).
Metode baru berbasis komputer yang dimuat dalam SNI perencanaan baja Indonesia
terbaru (SNI 1729-2015). Lokasi dan struktur dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1
Dimensi dan Ukuran Struktur Tailrace Surgetank
Perancangan
stabilitas struktur adalah kombinasi analisis untuk menentukan kuat perlu
penampang dan merancang agar mempunyai kekuatan yang mencukupi dengan melakukan
simulasi numerik. Kemudikan dilakukan pemodelan struktur perancah dan
perancangan cara Direct Analysis Method.
Tahap
berikutnya setelah diperoleh nilai analisis dari komputer dan kondisi beban
maksimum sebelum terjadi nya instabilitas struktur, maka gaya gaya internal
yang ada akan dievaluasi pada nilai kuat nominalnya berdasarkan AISC. Nilai
kondisi beban terkecil dianggap sebagai kapasitas struktur (ultimate). Tahapan ini diperlukan untuk
menguji apakah pemodelan struktur scaffolding,
yang mencakup konfigurasi geometri dan penempatan beban Notional
dapat menghasilkan simulasi stabilitas yang
berkesesuaian.
Untuk
melakukan analisis program SAP2000, yaitu Display
- Show Plot Function (F12), dapat digunakan untuk merekam keluaran gaya-gaya
internal dan deformasi (P-Δ) untuk setiap tahapan beban yang diberikan.
Selanjutnya data tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk kurva, sehingga
memudahkan untuk dilakukan perbandingan. Dari kurva P-Δ dapat diketahui beban
maksimum sesaat sebelum terjadi keruntuhan (terlihat dari adanya deformasi
besar pada titik yang ditinjau). Gaya-gaya internal selanjutnya menjadi Ru.
Pada tahap berikutnya adalah evaluasi kuat penampang, φRn. Beban maksimum
struktur dapat diperoleh jika ketentuan berikut, yaitu Ru ≅ φ Rn dapat terpenuhi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Persyaratan
utama pada struktur yaitu dimana perancah baja harus memenuhi syarat kekuatan,
kekuatan dan kestabilan. Dalam perencanaan struktur perancah yang harus
dilakukan adalah mempelajari struktur bangunan dan melaksanakan diskusi terkait
kebutuhan dilapangan baik secara teknis dan biaya. Desain alternatif untuk
kebutuhan perancah seperti yang terihat di Gambar 2.
Gambar 2
Layout Perancah
Untuk
analisa struktur dengan efek P-delta, dibuatlah pemodelan struktur scaffolding. Model yang dibuat adalah
rangka bidang atau plane frame, adapun arah tegak lurus-nya dianggap terkekang
(tidak terjadi tekuk). Karena bentuk rangka arah ortogonal adalah simetri, maka
cukup ditinjau satu sisi saja. Mengacu pada detail rencana maka akan modelkan
struktur bidang dengan notasi penomoran titik nodal dan elemen batang pada
Gambar 3 dan 4.
Gambar 3
Sistem Penomoran Model Struktur
Perancah-1 Tingkat
Gambar 3
Sistem Penomoran Model Struktur Perancah – 2 Tingkat dan scaffolding tingkat
seterusnya
Menentukan
imperfection yang akan ditinjau pada gambar 4 untuk perancah tidak bertingkat
dan gambar 5 untuk perancah bertingkat., yang berbeda pada arah beban Notional
(AISC) selanjutnya dicari efek beban yang paling menentukan.
Gambar 4
Penempatan Beban Ultimate (Pu) dan
Notional (Nload)
– 1 tingkat
Gambar 5
Penempatan
Beban Ultimate (Pu)
dan Notional (Nload)
– Bertingkat
Sesuai
ketentuan DAM, beban Notional pada kondisi maksimum diambil 0,003.Yi
ditempatkan pada titik-titik imperfection.
Selanjutnya dianalisis dengan software SAP2000 opsi Nonlinear P-Delta aktif dan
dengan opsi Display – Show Plot Function.
Dapat dihasilkan rekamann pertambahan gaya – perpindahan lateral pada titik di
bagian atas kolom yang terkekang (titik nodal 11) pada gambar 2 dan 3.
Pemodelan pada analisis akan ditinjau sebanyak 24 tingkat dengan ketinggian
masing-masing 1,5 meter
Setelah didapatkan hasil analisa menggunakan
software SAP2000, selanjutnya akan dilakukan peninjauan detail dan evaluasi kekuatan
penampang nominal elemen kolomya secara lokal sesuai ketentuan
AISC. Dari pemodelan
sebelumnya, peninjauan terhadap elemen #10 maka kemudian dilakukan
pengecekan kuat penampang nominal. Beban terkecil
adalah yang menentukan. Kondisi batas material dievaluasi berdasarkan kekuatan nominal dari penampang
structural elemen
#10.
Kolom
Pipa
Diameter
Luar Pipa ( =
48,3 mm
Tebal pipa (t) = 3,2 mm
Diameter
Dalam Pipa ( =
48,3 – (2 x 3,2 mm) = 41,9 mm
Luasan Pipa (A) = 453,17 mm2
Inersia Pipa (I) = 115797,77 mm4
Jari-jari girasi
pipa (r) = 15,98 mm
Modulus Plastis (Z) = 6519,75 mm3
Check local buckling dengan
Table B.1a – AISC
Kolom perancah
dari pipa, merupakan
non-slender element, tidak ada
resiko tekuk lokal (Local
bucking). Jarak horizontal dianggap panjang
elemen bebas.
KL =
1,0 m dimana K = 1 (AISC).
Menghitung Kelangsingan pipa perancah :
maka tegangan kritis pipa perancah dihitung
berdasarkan tekuk inelastis sebagai berikut :
Sehingga
didapatkan
:
Pn
= Fcr .
A = 193,3 Mpa × 453,16 mm2 = 87,61 kN
Py = Fy . A = 235 Mpa × 453,16 = 106,49 kN
Pn/
Py = 89,10 / 106,49 = 0,823
Check lentur
akibat kondisi imperfection, diawali
dengan mengecek local buckling
Menghitung penampang
non-slender, sesuai ketentuan
F8 (AISC) dapat terjadi plastis atau leleh:
Mn = Fy . Z
Mn = 235 × 6519,755
Mn = 1,532 kN-m
Selanjutnya akan
dilakukan evaluasi terhadap kondisi tegangan gabungan berdasarkan ketentuan AISC H1 (Double and Singly Symmetric Member Subject
to Flexure and Axial Force).
Dari
hasil analisis dan evaluasi akan dilakukan untuk setiap tingkat serta tahapan
beban. Hasil analisis stabilitas perancah 1 tingkat dapat dilihat pada tabel 1
dan Hasil Check kolom interaksi perancah 1 tingkat pada tabel 2.
Tabel 1
Hasil analisis stabilitas perancah 1 tingkat
Step |
UX # 11 (cm) |
RZ #1 (kN) |
Axial #10 (kN) |
M33 #10 (kNm) |
Note |
69 |
0,400 |
68,134 |
-68,503 |
0,201 |
Check |
70 |
0,414 |
69,105 |
-69,485 |
0,207 |
Check |
Tabel 2
Check kolom interaksi perancah 1 tingkat
Check |
Step |
Pu
(kN) |
Mu
(kN.m) |
Pu/ØPn |
Check
Nilai R |
Note |
1 |
69 |
68,503 |
0,201 |
0,869 |
0,998 |
Ok |
2 |
70 |
69,485 |
0,207 |
0,881 |
1,015 |
Ok |
Dengan langkah simulasi pada perancah 2
tingkat sampai 25 tingkat, dilakukan analisis serta evaluasi yang sama. Hasil
analisis stabilitas perancah 2 tingkat dapat dilihat pada tabel 3 dan Hasil
Check kolom interaksi perancah 2 tingkat pada tabel 4.
Tabel 3
Hasil analisis
stabilitas perancah 2 tingkat
Step |
UX # 11 (cm) |
RZ #1 (kN) |
Axial #10 (kN) |
M33 #10 (kNm) |
Note |
69 |
0,281 |
67,591 |
-67,902 |
0,178 |
Check |
70 |
0,288 |
68,549 |
-68,869 |
0,183 |
Check |
Tabel 4
Check kolom interaksi perancah 2 tingkat
Check |
Step |
Pu (kN) |
Mu (kN.m) |
Pu/ØPn |
Check Nilai R |
Note |
1 |
69 |
67,902 |
0,178 |
0,861 |
0,976 |
Ok |
2 |
70 |
68,869 |
0,183 |
0,873 |
0,991 |
Ok |
Daya
dukung maksimum struktur dapat diperoleh jika memenuhi ketentuan berikut, yaitu
Ru ≅ φ Rn dapat terpenuhi. Dari hasil
evaluasi yang dilakukan untuk setiap tingkat dan tahapan beban, maka dapat
dilihat Beban Maksimum pada tabel 5.
Tabel 5
Hasil Analisis Stabilitas dan Check kolom interaksi
perancah bertingkat
No |
Height (m) |
Tingkat Perancah |
P Ult (kN) |
Mu (kN.m) |
Deflection max (cm) |
1 |
1,5 |
1 Tingkat |
69,48 |
0,2070 |
0,013755 |
2 |
3 |
2 Tingkat |
68,87 |
0,1829 |
0,002491 |
3 |
4,5 |
3 Tingkat |
68,24 |
0,1834 |
0,002203 |
4 |
6 |
4 Tingkat |
67,66 |
0,1839 |
0,002269 |
5 |
7,5 |
5 Tingkat |
67,07 |
0,1844 |
0,002343 |
6 |
9 |
6 Tingkat |
66,50 |
0,1849 |
0,002414 |
7 |
10,5 |
7 Tingkat |
65,93 |
0,1854 |
0,002481 |
8 |
12 |
8 Tingkat |
65,36 |
0,1859 |
0,002545 |
9 |
13,5 |
9 Tingkat |
64,79 |
0,1864 |
0,002607 |
10 |
15 |
10 Tingkat |
64,20 |
0,1869 |
0,002669 |
11 |
16,5 |
11 Tingkat |
63,61 |
0,1875 |
0,002730 |
12 |
18 |
12 Tingkat |
63,00 |
0,1880 |
0,002791 |
13 |
19,5 |
13 Tingkat |
62,36 |
0,1886 |
0,002854 |
14 |
21 |
14 Tingkat |
61,70 |
0,1891 |
0,002918 |
15 |
22,5 |
15 Tingkat |
61,00 |
0,1897 |
0,002985 |
16 |
24 |
16 Tingkat |
60,27 |
0,1903 |
0,003054 |
17 |
25,5 |
17 Tingkat |
59,48 |
0,1910 |
0,003127 |
18 |
27 |
18 Tingkat |
58,65 |
0,1916 |
0,003204 |
19 |
28,5 |
19 Tingkat |
57,75 |
0,1923 |
0,003286 |
20 |
30 |
20 Tingkat |
56,77 |
0,1930 |
0,003374 |
21 |
31,5 |
21 Tingkat |
55,72 |
0,1938 |
0,003468 |
22 |
33 |
22 Tingkat |
54,56 |
0,1946 |
0,003570 |
23 |
34,5 |
23 Tingkat |
53,29 |
0,1955 |
0,003681 |
24 |
36 |
24 Tingkat |
51,88 |
0,1964 |
0,003803 |
25 |
37,5 |
25 Tingkat |
51,30 |
0,1969 |
0,003854 |
Gambar
penurunan kapasitas terlihat pada gambar 6, kemudian kenaikan momen, pada
gambar 7 dan deflection pada elemen
batang pada gambar 8
Gambar 6
Grafik
Penurunan Kapasitas Beban Ultimite (PUlt)
Gambar 7 Grafik Kenaikan Momen
Gambar 8
Grafik Deflection pada
Elemen Batang
Analisis
beban ultimate dengan Direct Analisys
Method yang dilakukan terhadap 25 konfigurasi perancah baja, yang
masing-masing disusun dari modul rangka yang sama. Meskipun modul rangka
perancah disusun sama, tetapi daya dukung yang dihasilkan berbeda. Direct Analisys Method mengevaluasi
elemen sebagai balok-kolom, kapasitas elemen ditentukan karena interaksi
tegangan lentur dan tekan sesuai persamaan H-1 (AISC). Kapasitas tekan berkolerasi
dengan momen yang terjadi. Daya dukung elemen berkurang, disebabkan oleh adanya
momen yang besar dan juga sebaliknya. Penambahan tingkat mengakibatkan pengaruh
P-∆ semakin besar mengakibatkan daya dukung.
Kondisi
terjadi karena sistem struktur mengalami goyang (sway). Kondisi ini sangat dipengaruhi konfigurasi Bracing. Maka dilakukan simulasi numerik
berdasarkan model sebelumnya yang dimodifikasi dengan penambahan Bracing dibagian yang sebelumnya tidak
ada Bracing. Mengacu pada detail
rencana maka akan modelkan struktur bidang Gambar 9 dan Gambar 10.
Gambar 9
Model Struktur Perancah tidak bertingkat – Add Bracing
Gambar 10
Model Struktur Perancah bertingkat – Add Bracing
Dari
hasil evaluasi yang dilakukan modififaksi untuk setiap tingkat dan tahapan
beban, maka dapat dilihat Beban Maksimum ditabulasikan dalam tabel 6. Gambar
penurunan kapasitas terlihat pada gambar 11, kemudian kenaikan momen, pada
gambar 12 dan deflection pada elemen batang pada gambar 13.
Modifikasi
dengan penambahan Bracing diagonal
baru pada rangka struktur perancah menghasilkan dampak yang sangat signifikan.
Momen mengalami pengurangan bahkan tidak telihat hilang
Tabel 6
Hasil Analisis Stabilitas Pengaruh Modifikasi
No |
Height (m) |
Tingkat Perancah |
P Ult (kN) |
|||
1 |
1,5 |
1 |
78,55 |
|
||
2 |
3 |
2 |
78,53 |
|
||
3 |
4,5 |
3 |
78,16 |
|
||
4 |
6 |
4 |
77,81 |
|
||
5 |
7,5 |
5 |
77,45 |
|
||
6 |
9 |
6 |
77,11 |
|
||
7 |
10,5 |
7 |
76,77 |
|
||
8 |
12 |
8 |
76,42 |
|
||
9 |
13,5 |
9 |
76,07 |
|
||
10 |
15 |
10 |
75,73 |
|
||
11 |
16,5 |
11 |
75,37 |
|
||
12 |
18 |
12 |
75,01 |
|
||
13 |
19,5 |
13 |
74,63 |
|
||
14 |
21 |
14 |
74,24 |
|
||
15 |
22,5 |
15 |
73,84 |
|
||
16 |
24 |
16 |
73,42 |
|
||
17 |
25,5 |
17 |
72,98 |
|
||
18 |
27 |
18 |
72,16 |
|
||
19 |
28,5 |
19 |
72,03 |
|
||
20 |
30 |
20 |
71,51 |
|
||
21 |
31,5 |
21 |
70,96 |
|
||
22 |
33 |
22 |
70,37 |
|
||
23 |
34,5 |
23 |
69,74 |
|
||
24 |
36 |
24 |
69,06 |
|
||
25 |
37,5 |
25 |
68,57 |
|
||
Gambar 11
Grafik Penurunan Kapasitas Beban Ultimite (PUlt)
– Modifikasi
Gambar 12
Grafik Momen- Modifikasi
Gambar 13
Grafik
Deflection pada
Elemen Batang - Modifikasi
Penambahan
tingkat mengakibatkan pengaruh P-∆ semakin besar mengakibatkan daya dukung
perancah baja berkurang. Kondisi terjadi dikarenakan struktur mengalami goyang
(sway). Untuk meminimalkan momen yang besar dilakukan modifikasi dengan menambahkan
Bracing diagonal pada bagian susunan
struktur perancah. Penambahan Bracing
baik menggunakan material standart System perancah baja atau menggunakan
scaffold tube dan ikat menggunakan coupler jenis swivel. Alternatif terbaik
apabila ditambahkan Bracing pada
perancah baja bertingkat.
Analisis
kekuatan perancah sama halnya Seperti penelitian yang pernah dilakukan oleh Wiryanto Dewobroto dkk (Dewobroto
& Chendrawan, 2018)terkait analisis kekuatan batas perancah baja tidak
betingkat dan bertingkat (2 tingkat), sebelum analisis secara simulasi numerik
telah dilakukan uji empiris di laboratorium. Dalam hasil analisis kekukuatan
batas perancah dihasilkan bahwa modul perancah yang disusun secara bertingkat
memiliki permasalahan stabilitas. Akibat kapasitas dukung beban menjadi lebih
kecil dibanding perancah tidak bertingkat. Dan penambahan Bracing baru efektif dapat meningkatkan ketahanan terhadap
stabilitas sehingga kapasitas daya dukung perancah meningkat.
Penggunaan
Perancah baja di PLTA Asahan 3, khususnya di area pekerjaan struktur Tailrace
Surgetank untuk pengecoran Top Slab menggunakan System Scaffolding dari PT. Beton Perkasa Wijaksana. Pertama yang
dilakukan adalah memproses Shop Drawing Scaffolding
pada aplikasi Autocad oleh engineering, kemudian dilakukan Static Calculation.
Bekisting harus memenuhi kekuatan, kekakuan, dan stabilitas persyaratan untuk
setiap bahan komponen bekisting. Terlihat gambar struktur dan komponen
bekisting bottom formwork pada gambar
14.
Gambar 14
Komponen
Bekisting (Bottom Formwork)
Analisis
dilakukan terhadap nilai tegangan lentur, defleksi, dan geser yang terjadi pada
setiap komponen bekisting. Dari analisis yang dilakukan masing-masing diperoleh
sebagai berikut. Persyaratan kekuatan dengan nilai tegangan lentur yang terjadi
pada Plywood, Girder GT 24, dan Steel Waler SRZ yang masing-masing lebih kecil
dari σ permit = 100 kg/cm2, 70000 kg/cm2, dan 1200 kg/cm2. Dari hasil static
calculation menggunakan software yang digunakan STAAD Pro didapatkan Reaction
Maksimum dari steewale (Balokan diatas U-Head) sebesar P max yang menjadi Beban
Maksimum pada perancah.
Dari
hasil static calculation menggunakan software yang digunakan STAAD Pro
didapatkan Reaction Maksimum dari steewale (Balokan diatas U-Head) sebesar P
max = 3,027,78 kg seperti gambar 15 hasil static calculation berikut.
Gambar 15 Beban
Perancah (Hasil StaadPro)
Kontrol
Peri Up Shoring :
Reaction
from Steel Wale = 3.027,783 Kg =
29,69 kN
Check P
max berdasarkan hasil simulasi numerik
Pmax =
3.027,783 Kg = 29,69 kN < Pult , H ≤
37 m = 51,20 kN/leg
Maka
desain perancah untuk pengecoran top slab tersebut dapat digunakan, dan
tentunya perlu ditambahkan Bracing
secara diagonal menggunakan scaffold tube atau pipa dan diikat menggunakan Swivel Coupler.
KESIMPULAN
Berdasarkan
hasil analisa program SAP2000 Direct Analisys Method ini tidak hanya digunakan untuk kebutuhan desain, tetapi
cara perencanaan struktur baja terbaru saat ini (AISC 2016) dan diadopsi di SNI
1729:2015 bisa digunakan untuk analisis mencari kekuatan maksimum struktur
baja, khususnya pada penelitian ini pada struktur perancah baja bertingkat.
Hasil
analisis dengan metode Direct Analisys
Method menunjukkan semakin tinggi tingkat perancah baja maka kapasitas
perancah akan turun diakibatkan oleh imperfection dan inelastis pada elemen
struktur.
Beban
kapasitas maksimum pada perancah tingkat 1 sebesar 68,48 kN dan beban kapasitas
maksimum pada perancah 25 tingkat sebesar 51,30 kN. Penurunan kapasitas menjadi
sebesar 74 % pada perancah 25 tingkat dari konfigurasi perancah 1 tingkat.
Hasil
analisis berdasarkan Modifikasi penambahan Bracing
pada struktur perancah menghasilkan beban kapasitas maksimum pada pada perancah
tingkat 1 sebesar 78,55 kN dan beban kapasitas maksimum pada perancah 25
tingkat sebesar 68,57 kN. Penurunan kapasitas menjadi sebesar 87,29 % pada
perancah 25 tingkat dari konfigurasi perancah 1 tingkat.
Chotickai,
P., & Kaewsawang, S. (2018). Experimental and Analytical Studies of
Door-Type Modular Scaffolds with Initial Geometrical Imperfections. Engineering
Journal, 22(6), 135–150.
Committee, A. (2010). Specification for Structural Steel
Buildings (ANSI/AISC 360-10) American Institute of Steel Construction. Chicago,
IL, USA.
Dewobroto, W., & Chendrawan, W. (2018). Ultimate load
capacity analysis of steel scaffoldings using direct-analysis method. Practice
Periodical on Structural Design and Construction, 23(4), 4018028.
Diógenes, A. G., Holanda, Á. S., & Parente Jr, E. (2010).
Stability Analisys of Modular Steel Shoring Systems. Mecánica Computacional,
29(7), 659–672.
Doloksaribu, B. (2018). Analisa Perhitungan Kekuatan
Perancah Terhadap Waktu Siklus Pengecoran Lantai Untuk Memenuhi Keamanan
Struktur Bangunan.
East, J., & Rutz, F. R. (2016). Stability of trusses:
Direct analysis method compared to experimental results. Geotechnical and
Structural Engineering Congress 2016, 201–211.
Peng, J.-L. (2002). Stability analyses and design
recommendations for practical shoring systems during construction. Journal
of Construction Engineering and Management, 128(6), 536–544.
Sajekti, A. (2009). Metode Kerja Bangunan Sipil. Yogyakarta:
Graha Ilmu.
Sugiono, S. (2016). Metode penelitian kuantitatif,
kualitatif, dan r & d. Bandung: Alfabeta.
Syahputra, T. M., Syukri, M., & Sara, I. D. (2017).
Pembangkit Listrik Tenaga Piko Hydro Dengan Menggunakan Turbin Ulir. Jurnal
Komputer, Informasi Teknologi, Dan Elektro, 2(1).
Talim, M., & Teruna, D. R. (2017). Analisis Pengaruh Kuat
Tekuk pada Sistem Perancah Bangunan (Scaffolding) dengan Metode Analisa
Langsung (Direct Analysis Method). Universitas SumateraUtara, Google Scholar.
Uji, A. T. (2012). Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pelat Beton
Menggunakan Boundeck Dan Pelat Konvensional Pada Gedung Graha Suraco. Program
Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
Valerii, V. (2011). Comparison of scaffolding systems in
Finland and in Russia. Saimaa University of Applied Sciences Technology,
Lappeenranta, Bachelor Thesis.
Yasin, N. (2020). Kekuatan dan Kebutuhan Perancah
Bingkai/Frame Scaffold pada Konstruksi Gedung. Jurnal Ilmiah Desain &
Konstruksi, 18(2), 212–218.
Zhang, J., & Ma, H. (2022). Structural Stability Analysis
of Steel Tubular Scaffold with Couplers Based on Direct Analysis Method. Tehnički
Vjesnik, 29(2), 408–414.
Marah Husein
Fadli Lubis, Marah Husin Fadli Lubis,
Johannes Taringan (2023) |
First publication right: |
This article is licensed under: |