Agus Daud

Sudah tidak asing lagi, begitu banyak atap baja ringan yang diberitakan runtuh akibat terjangan angin kencang.

Material baja ringan banyak digunakan pada atap rumah sederhana dan hampir tidak ada hitungan pembebanannya (analisa struktur). Sangat miris memang, keamanan bangunan dilimpahkan sepenuhnya kepada tukang bangunan.

Tidak heran, untuk struktur sederhana seperti ini; mungkin pemilik rumah tidak terpikirkan untuk membayar insinyur struktur (tenaga ahli). Dan bisa jadi pula insinyur struktur tidak minat dengan struktur sederhana karena budget-nya dikit atau bahkan tidak ada sama sekali.

Oleh karena itu, pada artikel ini mau coba bahas, kira-kira apa sih kemungkinan penyebabnya? Bagaimana pengaruh beban angin dan analisis struktur yang dilakukan?

Contoh kasus:

Ditinjau Desain Rumah Tipe – 36 sebagai berikut:

• Ukuran denah = 6 m x 6 m
• Tinggi dinding 3 m
• Sudut atap 30 derajat
• Tinggi atap 1.73 m
• Penutup atap spandek

Model rangka atap baja ringan yang akan ditinjau sebagai berikut:

• Bahan baja ringan profil 75x35x0.75 mm
• Tumpuan sendi-sendi (sesuai keadaan umum terpasang di lapangan)
• Jarak antar kuda-kuda sebesar 1.2 m.
• Kecepatan angin 10 m/s sampai 90 m/s (umumnya digunakan 40 m/s untuk desain)
• Desain sesuai Gambar 2.

Pembebanan dan Analisis Struktur

Agar artikel ini tidak begitu rumit dan panjang, maka detail analisis tidak ditampilkan disini. Silahkan hubungi email penulis jika menginginkan detail perhitungan dan analisis; atau melalui kolom komentar di bawah ini.

Berikut ini beberapa asumsi analisis dan pembebanan yang digunakan:

• Beban angin ditentukan berdasarkan SNI 1727:2020
• Kapasitas Baja Ringan (Baja Canai Dingin) dihitung berdasarkan SNI 7971:2013
• Mutu bahan menggunakan G 550 (fy 550 MPa)
• Sambungan menggunakan sekrup D4.5 mm

Sebelum menuju hasil analisa struktur, mari kita perhatikan sejenak grafik pada Gambar 3 berikut ini.

Grafik ini adalah hubungan panjang batang baja ringan dengan kemampuan berapa kilogram yang bisa dipikul.

Sebagai contoh baja ringan dengan panjang 120 cm, memiliki kemampuan 933 Kg beban yang dapat dipikul. Ini adalah panjang batang bawah dan atas rangka atap pada Gambar 2.

Ini dikenal dengan kapasitas tekuk batang.

Dalam contoh ini, kapasitas tarik batang tidak ditinjau. Umumnya, kapasitas tekuk lebih rendah dibanding kapasitas tarik; sehingga tekuk batang menentukan.

Analisa struktur dilakukan menggunakan program Anastruct dan Bahasa Pemrograman Python.

Berikut pembahasan hasilnya.

Apakah batang baja tertekuk?

Berdasarkan hasil analisis, untuk kecepatan angin 10 m/s sampai 90 m/s; diketahui Gaya aksial tekan maksimal yang terjadi tidak melampaui kapasitas tekuk. Seperti yang terlihat pada Gambar 4 berikut.

Dengan demikian, batang baja tidak tertekuk atau batang baja masih aman.

Perlu diperhatikan, berdasarkan aturan di sini untuk Indonesia digunakan 40 m/s sebagai kecepatan angin desain. Dan tenyata pada kecepatan itu batang baja masih aman terhadap tekuk.

Bagaimana dengan sambungan?

Pada contoh kasus ini, sambungan antar batang (joint) dianggap aman.

Penulis lebih tertarik pada sambungan pada tumpuan rangka, dapat dilihat contoh pemasangan di bawah ini. Umumnya menggunakan sambungan dynabolt ke dalam balok/dinding dan dengan jumlah sekrup baja bervariasi.

Dari hasil analisa kapasitas sambungan, dianggap kapasitas cabut (pull out) sekrup yang akan menentukan. Karena kapasitas ini merupakan nilai terkecil dari kapasitas sambungan geser dan tarik.

Untuk 2 buah sekrup, mampu memikul 148 Kg gaya tarik (cabut/pull out).

Sedangkan untuk 3 buah sekrup, mampu memikul 237 Kg gaya tarik (cabut/pull out).

Berdasarkan hasil analisis struktur diketahui, sambungan tidak mampu memikul beban pada kurang lebih kecepatan angin 37 m/s untuk 2 buah sekrup. Dan 44 m/s untuk 3 buah sekrup.

Dengan demikian, kemungkinan terbesar penyebab utama keruntuhan rangka baja ringan adalah karena keruntuhan sambungan sekrup pada tumpuan.

Berikut ini plot grafik Kapasitas dan Gaya yang terjadi.

Mekanisme Keruntuhan

Baja ringan atau baja canai dingin terlihat sederhana, namun dalam analisis struktur dan desain sangat tidak sederhana.

Tipisnya bahan yang digunakan sangat mengganggu kestabilan penampang.

Dalam analisis ini begitu banyak hal yang diabaikan dan disederhanakan. Oleh karena itu, bisa jadi mekanisme berikut ini hanyalah salah satu dari sekian banyak mekanisme yang terjadi.

Berdasarkan hasil analisis,

Terlihat gaya angkat atau hisapan angin pada atap menyebabkan keruntuhan sambungan tumpuan. Gambar 8 menunjukkan deformasi struktur yang terjadi akibat beban angin 40 m/s.

Berikut ini ilustrasi penyebab keruntuhan atap baja ringan akibat beban angin.

Hal ini sejalan dengan berita di lapangan, banyak ditemukan kondisi atap yang terbalik dengan kondisi rangka yang masih utuh. Berikut ini beberapa foto dokumentasi keruntuhan baja ringan akibat angin.

Kesimpulan:

Pada contoh kasus ini:

1. Keruntuhan sambungan pada tumpuan, diperkirakan sebagai penyebab utama keruntuhan atap akibat beban angin.
2. Perlunya perkuatan sambungan minimal 4 buah sekrup.
3. Perlu tinjauan kekuatan sambungan dynabolt.
4. Kapasitas batang tarik dan tekan masih memadai.
5. Untuk stabilitas arah longitudinal dibutuhkan ikatan silang/ ikatan angin yang memadai.