Wiryanto-makalah-scaffolding

1

Strategi Perencanaan dan Penyusunan Perancah Baja1

Wiryanto Dewobroto

Dosen Struktur Baja, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pelita Harapan, Tangerang
Anggota, Komite Keselamatan Konstruksi (Komite K2), Kementrian PUPR
Komite Riset & Publikasi, Indonesian Society of Steel Construction (ISSC)

Abstrak

Unsur penting suksesnya pelaksanaan konstruksi bangunan, apakah itu beton atau baja adalah
pemilihan metode konstruksi yang tepat. Untuk itu sistem perancah mengambil peran penting,
bahkan menentukan. Sistem perancah yang dipilih umumnya jadi kewajiban dan hak kontraktor,
yang dianggapnya sebagai konstruksi sementara (temporary structure) sehingga pertimbangan
biaya menjadi dominan. Sisi lain, kontraktor umumnya lebih kompeten pada pelaksanaan dari-
pada perencanaan teknis. Dalam rangka efisiensi biaya ada kalanya dibuat improvisasi dengan
cara modifikasi sistem perancah dari kondisi standarnya, sehingga karena adanya keterbatasan
pengetahuan (yang kadang tidak disadari) bisa memicu masalah serius. Makalah ini mencoba
memberikan paparan teoritis terkait perencanaan dan penyusunan perancah baja untuk men-
cegah terjadinya kegagalan konstruksi pada pekerjaan bangunan infrastruktur di Indonesia.

Keyword: temporary structure, scaffolding / perancah baja, analisa stabilitas, beban ultimate

1 PENDAHULUAN

Unsur penting suksesnya pelaksanaan konstruksi bangunan, apakah itu konstruksi beton
bertulang, beton pracetak, prategang atau bahkan baja adalah pemilihan metode konstruksi
yang tepat. Dalam hal ini, sistem perancah mengambil peran penting, bahkan menentukan.

Sistem perancah yang digunakan umumnya adalah hak kontraktor untuk memilih. Karena itu
dianggap konstruksi sementara (temporary structure) maka pertimbangan dari segi biaya
sangat mendominasi. Sisi lain, kontraktor umumnya kompeten pada proses pelaksanaan
daripada perencanaan teknis. Dalam rangka optimasi atau efisiensi biaya, ada kalanya perlu
dibuat improvisasi dengan cara manipulasi konfigurasi perancah dari kondisi standar. Akibat
keterbatasan pengetahuan, yang kadang tidak dirasakan, akibat percaya diri berlebihan dari
pengalaman sukses sebelumnya, bisa saja memicu terjadinya musibah, lihat Gambar 1.

Gambar 1. Kegagalan Konstruksi akibat Perancah Baja (sumber : wa Grup K2K)

Kegagalan konstruksi seperti gambar di atas adalah ekstrim, pasti tidak ada yang berharap
itu terjadi. Kurang dari itu, kegagalan bisa juga dalam bentuk geometri bangunan terdistorsi,
tidak sesuai rencana, atau terjadinya kecelakaan pekerja sampai jatuh korban. Itu semua
perlu dipikirkan, tujuan awalnya efisiensi, tetapi nyatanya bahkan merugi. Paper ini berisi
bahasan tentang perencanaan dan penyusunan perancah baja sebagai bagian metode
konstruksi agar pelaksanaannya dapat berjalan selamat dan sesuai rencana.

1 Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks, dan Scaffolding”, diselenggarakan oleh HPJI
bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute, hari Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara,
Kebayoran Baru, Jakarta Selatan

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog) Email : [email protected]

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 2

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

2 SISTEM PERANCAH DAN K3
Pemerintah Indonesia dengan UU No.1 Th 1970 tentang Keselamatan Kerja, menunjukkan
upaya nyata mencapai kondisi nihil kecelakaan kerja di NKRI. Terkait hal itu, mengacu data
dari USA (OSHA 1990), untuk berbagai sektor kerja, maka sektor konstruksi adalah paling
rawan. Data tahun 1990-an menunjukkan bahwa setiap tahunnya ada ratusan bahkan bisa
mencapai dua ribu kecelakaan kerja di sektor konstruksi di sana. Dari evaluasi data tahun
1985 – 1989, dari 3496 laporan kecelakaan kerja sektor konstruksi, yang mayoritas adalah
pekerjaan atap dan perancah, yaitu kecelakaan jatuh dari ketinggian. Oleh sebab itu tidak
heran jika Peraturan Menteri Tenaga Kerja & Transmigrasi No.PER.01/MEN/1980 tentang
Keselamatan dan Kesehatan Kerja pada Konstruksi Bangunan memuat bab khusus Tentang
Perancah. Hanya saja petunjuk yang diberikan relatif sederhana, tidak sebanding dengan
perkembangan perancah baja saat ini, yang begitu bervariasi dan kompleks, lihat Gambar 2.

Gambar 2. Sistem Perancah Baja pada Pekerjaan Konstruksi (fib 2009)
Perkembangan peraturan terkait K3 di Indonesia semakin baik, sudah ada keharusan untuk
dilibatkannya tenaga kerja bersertifikasi K3 pada proyek konstruksi. Tenaga bersertifikasi itu
umumnya dipilih dari tenaga kerja konstruksi senior berpengalaman dengan latar belakang
leadership kuat. Meskipun demikian ada juga yang masih muda, fresh graduate pendidikan
khusus berorientasi K3, seperti dari Program Diploma III Hiperkes dan Keselamatan Kerja, di
beberapa perguruan tinggi, atau alumni Persatuan Alumni Kesehatan Masyarakat Indonesia
(PERSAKMI). Itu berarti, para pekerja bersertifikasi tersebut tidak hanya dari latar-belakang
teknik tetapi juga yang non-teknik (kesehatan). Akibatnya fokus utama keselamatan kerja
lebih kepada aspek pekerja atau kesehatan orangnya saja, yaitu memastikan SOP terkait K3
dapat ditaati di lapangan. Itu tidak salah, tetapi perlu diingat objek penyebab, dalam hal ini
sistem perancah yang dipilih. Jika melihat begitu banyak tipe perancah, maka tentunya jika
tidak memahami kinerjanya akan mempengaruhi besarnya risiko terjadi kecelakaan kerja.
Sedangkan untuk bisa memahami kinerja perancah, pekerja dengan latar belakang teknik
tentu lebih mudah mengikuti. Hal itu tentunya hanya benar untuk kasus baru, karena selama
kasusnya sudah pernah sukses dilaksanakan sebelumnya, dan hanya diulang saja, maka
fokus keselamatan kerja pada orang (pengguna alat) agar taat SOP tentu sudah mencukupi.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 3

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

3 STUDI LITERATUR TENTANG PERANCAH
3.1 Umum
Perancah menurut PER.01/MEN/1980 adalah bangunan peralatan (platform) yang bersifat
sementara (temporary work), sebagai penyangga tenaga kerja, bahan-bahan dan alat-alat
pada pekerjaan konstruksi, juga pemeliharaan / pembongkaran. Istilah perancah mencakup
formwork, scaffold dan shores sesuai ACI 347-04 atau falsework sesuai BS 5975:2008.
Istilah form-work, adalah spesifik untuk pekerjaan beton, mencakup bagian yang mengalami
kontak langsung dengan beton segar, disebut juga bekisting. Terlepas berbagai istilah yang
berbeda, perancah dimaksudkan sebagai sistem struktur pemikul sementara pada pekerjaan
konstruksi bangunan. Perancah baja tentunya jenis struktur perancah yang didominasi baja.
Pembahasan sistem perancah pada konstruksi beton bertulang pertama kali di USA, dengan
dimuatnya makalah di ACI Journal tahun 1957 dan 1958, sehingga dapat diterbitkan standar
sistem perancah yang pertama, ACI 347-63 (ACI 2004). Situasi agak tertinggal di Inggris,
dimulai oleh The Concrete Society and the Institution of Structural Engineers, tahun 1971
melalui penerbitan petunjuk 52 halaman tentang perancah (falsework), sampai akhirnya
diganti oleh standar BS 5975:1982 (BSI 2008, Beale 2014).
Perancah adalah konstruksi sementara (temporary work), yang menurut survey di USA biaya
yang diperlukannya antara 40% - 60% total biaya rangka beton (Hanna 1999; ACI 2004),
atau sekitar 10% total bangunan secara keseluruhan (Hanna 1999). Menurut praktisi lokal di
Indonesia dari diskusi lesan diyakini hanya menelan sekitar 30% biaya pekerjaan beton.

Gambar 3. Distribusi Ongkos Pekerjaan Beton (a) Slab (b) Dinding (Hanna 1999)
Ada perbedaan biaya pemasangan / pembongkaran komponen biaya pekerja yang dominan,
lihat Gambar 3. Biaya pekerja di USA dan di lokal (dalam negeri) tentunya tidak sama.
3.2 Properti dan Perilaku Mekanik Material / Struktur
Pada pembahasan kinerja perancah, sering digunakan istilah ultimate strength (kuat batas),
yield strength (kuat leleh) dan safety factors (faktor keamanan). Itu istilah tentang respon
struktur yang dibebani, bisa ditinjau setempat (lokal) maupun secara menyeluruh (global).
Evaluasi lokal seperti pengambilan sampel material, yang perlu dipotong mengikuti standard,
dan selanjutnya uji tarik sampai runtuh dengan Universal Testing Machine (UTM).

Gambar 4. Uji tarik dan hasilnya

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 4

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Uji tarik (misalnya sesuai ASTM E8) adalah uji eksperimen sederhana, yang hasilnya cukup
baik untuk mendapatkan properti lengkap material, karena keruntuhannya tidak dipengaruhi
oleh efek stabilitas (terjadi jika dilakukan uji tekan). Untuk pelaksanaannya, beban tarik harus
diberikan secara bertahap, dan pada setiap tahapan perlu direkam besarnya beban dan juga
perpanjangannya. Selanjutnya dihitung besarnya tegangan-regangan tiap tahapan, sampai
sampel putus. Hasilnya dibuat grafik (Gambar 4 kanan). Beban atau tegangan maksimum
yang tercatat pada pada grafik disebut beban atau tegangan ultimate (batas). Pada kondisi
beban tersebut maka disebut juga kuat ultimate material tercapai. Adapun kuat leleh adalah
gaya maksimum yang menyebabkan kurva pada grafik tersebut masih linier (garis lurus).

Gambar 5. Berbagai bentuk kurva hasil uji tarik
Bentuk kurva dari hasil pengujian tarik, bisa saja berbeda. Gambar 5 memperlihatkan bentuk
kurva-kurva yang dimaksud. Gambar 5(a) bentuk kurva yang dijumpai pada material daktail.
Bentuk kurva yang lain (Gambar 5(b) dan (c), adalah material nondaktail. Meskipun demikian
pada semua tegangan (beban) maksimum yang ada pada kurva tersebut, disebut sebagai
tegangan atau beban ultimate (batas). Meskipun materialnya non-daktail, tetapi untuk kurva
Gambar 5(b) masih bisa dicari tegangan lelehnya, yaitu tegangan maksimum yang kurvanya
masih linier. Untuk mencarinya, tarik garis offset dari kondisi linier sebesar 0.2% sampai bisa
memotong kurva. Tegangan pada titik potong itulah disebut tegangan leleh (lihat Gambar 6).

Gambar 6. Cara menentukan tegangan leleh (ASM 2004)
Material baja dengan uji tarik dan menghasilkan kurva Gambar 5(c) menjadi petunjuk jika
sifat materialnya nondaktail. Untuk kondisi seperti itu, bisa saja besarnya tegangan putus
relatif lebih tinggi dibanding baja biasa, tetapi itu juga petunjuk jika material baja tersebut
bukan untuk baja konstruksi. Apalagi jika tegangan putusnya lebih kecil dari spesifikasi baja
yang diharapkan, maka jelas jenis material tersebut tidak boleh dipakai.
Kondisi berbeda jika material dengan kurva Gambar 5(c) adalah akibat uji tekan, karena
material baja yang daktail sekalipun bisa saja menghasilkan kurva seperti itu. Itu terjadi jika
terjadi keruntuhan akibat tekuk (buckling), karena ada penampang atau elemen langsing.
Meskipun uji tarik dengan mesin UTM relatif sederhana, tetapi ada saja yang memperma-
salahkan. Tidak tiap laboratorium punya mesin UTM, bisa saja hanya mesin uji tekan beton.
Dengan alasan daripada tidak, maka sampel perancah baja dipotong sedemikian sekedar
bisa dimasukkan pada mesin uji tekan beton, lihat Gambar 7. Mesin uji seperti itu hanya bisa
mencatat beban desak maksimum atau beban desak ultimate-nya saja.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 5

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 7. Uji tekan sederhana pipa scaffolding (ref. Istimewa)
Pada potongan pipa perancah yang relatif tipis, keruntuhannya berupa tekuk atau buckling
pada kondisi tegangan elastis. Jika seperti itu tentu tegangan leleh material tidak diperoleh.
Selain itu meskipun yang diuji adalah potongan dari pipa perancah yang akan dipakai, tetapi
hasilnya tidak bisa dipakai sebagai kuat ultimate perancah baja utuh. Tekuk adalah problem
stabilitas, termasuk dalam kasus non-linier geometri. Itu berarti kekuatannya ditentukan oleh
bentuk geometri elemen yang diuji. Potongan pipa baja pendek, lihat Gambar 7, tentu sangat
berbeda dibandingkan bentuk geometri struktur perancah baja yang sesungguhnya.
Oleh sebab itu uji tekan elemen perancah seperti di atas tidak dipakai untuk menentukan
mutu material berdasarkan data tegangan lelehnya. Hasil uji adalah kuat ultimate komponen,
yang bisa diakibatkan oleh leleh material (pipa tebal); tetapi juga tekuk atau buckling (pipa
tipis dan elemennya langsing). Cara uji tekan cocok dipakai menentukan kekuatan kompo-
nen-komponen perancah karena prosesnya relatif sederhana dibandingkan cara numerik
memakai analisis non-linier dengan program komputer berbasis metode elemen hingga.

Gambar 8. Uji komponen perancah (ref. koleksi pribadi)
Untuk uji komponen perancah, kuat tekan ultimate yang dihasilkan harus lebih besar (kuat)
dari elemen-elemen utama perancah (kolom-balok-bracing). Kekuatan perancah secara ke-
seluruhan akan ditentukan oleh elemen / komponen paling lemah. Ini penting karena untuk
perencanaan, umumnya hanya memperhitungkan elemen-elemen utama dan mengabaikan
atau minimal menganggap sama kekuatan komponen, yang dianggapnya elemen sekunder.
Detail komponen perancah unik. Bentuknya bisa macam-macam, tidak sekedar untuk mem-
perhitungkan kekuatannya saja, tetapi juga kemudahan proses buka pasangnya, bahkan ini
bisa yang menjadi penentu kriterianya. Komponen perancah termasuk sambungan akan
mempengaruhi kinerja, hal ini tidak mudah diprediksi secara analitis. Untuk kasus seperti itu,

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 6

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

maka uji eksperimental di laboratorium menjadi pilihan cepat untuk menganalisis kekuatan
perancah. Hanya saja pelaksanaannya berisiko, perlu dikerjakan oleh yang berpengalaman
dan peralatan yang cukup. Foto berikut adalah situasi uji beban perancah baja di Puskim,
Bandung, oleh penulis dan team untuk PT. Putracipta Jayasentosa (Dewobroto 2013).

Gambar 9. Uji empiris perancah baja di Puskim Bandung dan hasilnya (ref. koleksi pribadi)
Untuk uji beban struktur perlu disediakan load cell dan displacement transducer, yaitu untuk
mengukur besarnya beban dan deformasi. Bebannya sendiri berupa dongkrak hidrolik pada
rangka khusus. Beban uji tradisionil seperti blok beton pemberat, tidak disarankan karena
berbahaya. Peralatan sebaiknya versi digital yang dikontrol dari jauh, selain lebih akurat juga
lebih aman untuk digunakan dalam proses pembebanan sampai ultimate (maksimum).
Pemasangan displacement transducer (alat pengukur deformasi) ditempatkan pada titik-titik
elemen yang dianggap kritis atau yang akan terjadi tekuk (buckling). Untuk itu mempelajari
perilaku keruntuhan struktur lain yang sejenis, sangat membantu. Adapun load cell untuk
mengukur besarnya beban yang bekerja secara aktual, ditempatkan pada ke empat kaki-kaki
perancah baja sekaligus, lihat Gambar 9. Ini penting untuk melihat apakah distribusi gaya-
gaya pada struktur apakah merata atau atau tidak. Selanjutnya dengan menggabungkan
data-data hasil pembacaan load-cell dan diplacement tranduscer yang berkesesuaian (pada
elemen yang sama) untuk setiap tahap pembebanan dapat disusun kurva gaya-deformasi.
Untuk deformasinya sendiri, sesuai dengan arah penempatan displacement transduscer,
bisa arah vertikal atau horizontal. Berdasarkan kurva gaya-deformasi tersebut maka dapat
ditentukan beban ultimate atau kuat ultimate perancah, yaitu beban maksimum yang mampu
dipikul selama proses pembebanan. Adapun kuat leleh dari struktur, tidak mudah diketahui
karena keruntuhan bisa akibat tekuk (buckling), yang ditandai dengan adanya pertambahan
beban kecil terjadi pertambahan deformasi yang besar. Tekuk bisa terjadi tanpa kondisi
tegangan harus mencapai leleh, bahkan setelah dipasangi dengan strain-gauge sekalipun.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 7

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Adanya tekuk (buckling) yang telah dijelaskan sebelumnya, yaitu pada beban kecil terjadi
deformasi yang besar, adalah suatu hipotesis, dan baru diyakini sebagai kebenaran setelah
melihat fakta hasil uji di lapangan, yaitu akan memperlihatkan terjadinya deformasi. Itu bisa
terjadi pada elemen vertikal (kolom) di tengah-tengahnya, lihat Gambar 10. Bisa juga terjadi
pada struktur secara keseluruhan (bergoyang). Pada kasus pembebanan perancah yang
dikerjakan ini, maka karena balok pembagi di atas akan mengikat perancah dan bisa bekerja
sebagai lateral bracing sehingga tidak terlihat terjadinya goyangan pada rangka. Pada kasus
pembebanan nyata, dimana tahanan lateralnya benar-benar hanya mengandalkan rangka
perancah, maka hasilnya bisa saja berbeda, bisa terjadi keruntuhan nyata, yaitu roboh.

Gambar 10. Kerusakan perancah baja yang dibebani (ref. koleksi pribadi)
Gambar 10 adalah bentuk konfigurasi perancah baja setelah dibebani sampai kondisi batas
(ultimate). Jangan bayangkan keruntuhannya seperti Gambar 1, yang orang awam pahami
dan biasanya menyebabkan terjadinya korban. Adapun uji beban di laboratorium tentu akan
berbeda, proses pembebanan dapat dikontrol secara akurat. Oleh sebab itu ketika terdeteksi
telah terjadi pertambahan deformasi yang bersifat tiba-tiba (definisi tekuk) maka proses pem-
bebanan melalui mesin dongkrak hidrolik dapat dihentikan secara cepat. Untuk tambahan,
karena dongkrak hidrolik-nya terpasang pada rangka khusus maka akan sekaligus berfungsi
juga sebagai penahan stabilitas, sehingga keruntuhannya tidak menjalar ke bagian lain.
Bentuk keruntuhan yang mengakhiri kinerja strukturnya dalam hal ini adalah tekuk (buckling).
Itu terjadi karena elemen-elemen utama perancah yang langsing. Komponen perancahnya
yang terdiri dari sambungan kolom-balok dan kolom-bracing, semuanya dalam kondisi baik
(utuh). Itu menunjukkan bahwa komponen perancah lebih kuat dari elemen utamanya. Jika
yang terjadi sebaliknya, maka kondisi keruntuhan bisa berbeda. Dalam konteks berikutnya,
semua analisis perancah hanya memperhitungkan elemen-elemen utama saja atau analisa
makro. Adapun kekuatan komponen perancah dalam hal ini dianggap tidak menentukan,
karena diasumsikan mempunyai kekuatan yang lebih besar. Jika terjadi keraguan komponen
perancah, maka perlu analisis mikro, yang detail dengan FEM. Jika tidak mungkin, maka uji
eksperimental di laboratorium seperti pada Gambar 8 & 9 bisa menjawab keraguan tersebut.
Keruntuhan perancah baja akibat tekuk seperti Gambar 10, yaitu instabilitas elastis, merupa-
kan jenis keruntuhan yang dominan terjadi pada berbagai jenis perancah yang pernah dibuat
dalam lima puluh tahun ini, demikian menurut penelitian dari Universitas Oxford Brookes, di
Inggris (Beale 2014). Itu berarti keruntuhan terjadi pada kondisi pembebanan elastis (belum
leleh) sehingga pemilihan baja mutu tinggi sebagai material dasar perancah tidak memberi
pengaruh yang signifikan terhadap peningkatan kekuatannya dalam memikul beban.
Perilaku keruntuhan seperti itu pula yang menyebabkan perencanaan perancah baja menjadi
unik. Instabilitas elastis disebabkan oleh faktor geometri (profil penampang dan struktur ke-
seluruhan). Analisa struktur yang biasa (elastis-linier) tidak bisa mendeteksi permasalahan,
bahkan memakai program komputer sekalipun. Bisa saja batang nol (tidak ada gaya yang
dihasilkan dari hasil analisa struktur elastis-linier), tetapi ketika batang itu dihilangkan untuk

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 8

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

optimasi, maka strukturnya ternyata akan mengalami kegagalan. Desain penampang baja
umumnya dimulai dari berapa besarnya gaya aksial atau momen yang bekerja, sehingga
untuk batang nol tentunya tidak jelas cara desainnya sehingga dapat terabaikan pentingnya.
Oleh sebab itu untuk merencanakan sistem perancah baja, yang dapat menjamin dipenuhi-
nya faktor keselamatan dan keamanan, umumnya akan mengacu manual standar pabrik
pembuat, atau mengikuti petunjuk empiris yang telah terbukti. Jika kemudian perlu modifikasi
dari bentuk standarnya, maka harus menunggu instruksi ahli yang kompeten & pengalaman.

3.3 OSHA (Occupational Safety and Health Administration) - www.osha.gov
Occupational Safety and Health Act of 1970 atau undang-undang keselamatan kerja di USA
memicu dibentuknya Occupational Safety and Health Administration (OSHA), suatu badan di
bawah departemen tenaga kerja (United States Department of Labor) yang diharapkan dapat
menjamin keselamatan dan kesehatan pekerja melalui aturan (standard). Wewenang OSHA
mencakup pembuatan aturan dan penegakannya (setting & enforcing), sosialiasi, pendidikan
dan bantuan konsultasi. Sektor kerja bidang konstruksi sangat rawan permasalahan K3, sisi
lain di Indonesia relatif sedikit penelitian terkait itu, sehingga banyak aturan OSHA diadopsi.
Itu diperlukan untuk mendapatkan jaminan rasa aman dalam bekerja.
Terkait adanya moratorium proyek kontruksi di Indonesia (Prabowo 2018), salah satu respon
pemerintah melalui Komite K2 (Komite Keselamatan Konstruksi) adalah rekomendasi faktor
keamanan atau S.F = 4 untuk perancah atau scaffolding baja. Dasar pemikirannya adalah
materi OSHA 3150 tentang scaffolding (Chao & Henshaw 2002), sebagai berikut :

Capacity—Scaffolds and scaffold compponents must support at least 4 times the
maximum intended load. Suspension scaffold rigging must at least 6 times the
intended load. 1926.451(a)(1) and (3)
Capacity - What are the capacity requirements for all scaffolds. Each scaffold and
scaffold component must support without failure its own weight and at least four
times the maximum intended load applied or transmitted to it. 1926.451(a)(1)
Banyak pihak terkaget-kaget dengan rekomendasi itu. Tetapi karena bersumber OSHA, yang
adalah andalan banyak pihak terkait K3 di Amerika maupun dunia, maka rekomendasi dapat
dilaksanakan juga. Tidak tercatat adanya protes atau semacamnya, mungkin dikarenakan
sebelumnya telah diawali terjadinya kegagalan konstruksi sehingga ada rasa takut, dan sisi
lainnya ada harapan tinggi agar morotorium segera dihentikan dan proyek berjalan kembali.
Semakin besar S.F semakin aman atau konservatif, tetapi apakah perlu. Bandingkan dengan
S.F asesori formwork (ACI 2004) yang semuanya mempunyai S.F < 4.0 , lihat Tabel 1.

Tabel 1. Faktor Keamanan (S.F) Minimum Assesori Formwork (ACI 2004)

Tabel 1 menunjukkan S.F 2.0, yang lebih kecil dari ketentuan OSHA (S.F 4.0). Apakah
itu diartikan bahwa ketentuan ACI kurang aman dibanding OSHA. Padahal keduanya adalah
lembaga terpandang. OSHA lebih fokus pada aspek K3 pekerja umum. ACI lebih mengatur
hal yang terkait material dan konstruksi beton. Dua organisasi profesi yang berbeda, tetapi
membahas hal yang sama, yaitu scaffolding atau perancah baja.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 9

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Karena mencakup dua organisasi profesional yang berbeda, maka bisa saja berbeda sudut
pandang dalam menyikapi hal yang sama. Oleh sebab itu ada baiknya memahami terlebih
dahulu kata-kata kunci yang mereka gunakan bersama. Kutipan dalam bahasa asli (Inggris)
tetap dipertahankan tanpa penerjemahan untuk menghindari distorsi yang mungkin terjadi.

Tabel 2. Deskripsi kata kunci

Keyword OSHA ACI 347-04

Scaffold SUBPART L – Scaffolds a temporary elevated platform (supported or
suspended) and its supporting structure use for
Platform any temporary elevated platform (supported or supporting workers, tools, and adjustable metal
Formwork suspended) and its supporting structure scaffolding can be used for shoring in concrete
(including points of anchorage), used for work, provided its structure has the necessary
Shore supporting employees or materials or both. load-carrying capacity and structural integrity

SUBPART L—Scaffolds -

means a work surface elevated above lower total system of support for freshly placed
levels. concrete, including the mold or sheathing that
contact the concrete and all supporting
SUBPART Q - Concrete and masonry members, hardware, and necessary bracing.
construction.
vertical or inclined support members designed to
The total system of support for freshly placed or carry the weight of the formwork, conrete, and
partially cured concrete, including the mold or construction loads above.
sheeting (form) that is in contact with the
concrete as well as all supporting members
including shores, reshores, hardware, braces,
and related hardware.

SUBPART Q - Concrete and masonry
construction.

A supporting member that resists a compressive
force imposed by a load

Dengan cara membandingkan istilah (kata kunci) dan penjelasan yang mengikutinya, (lihat
Tabel 2) dapat disimpulkan bahwa istilah scaffold yang terdapat pada OSHA dan ACI adalah
berbeda. Jika pada OSHA, yang disebut scaffold hanya merujuk konstruksi sementara untuk
orang dan bahan material saja, bukan untuk memikul beton segar seperti pada ACI.

Gambar 11. Scaffolds : SUBPART L – OSHA (ref. Google Images)

Adapun untuk pelaksanaan pengecoran beton maka OSHA menyebutnya sebagai formwork.
Nama bab yang membahas keduanya juga berbeda, yaitu SUBPART L – scaffolds ; dan
SUBPART Q – concrete and masonry construction.

Adapun scaffold dan formwork menurut ACI 347-04 bisa merujuk konstruksi yang sama. Ini
persis situasi di Indonesia. Dengan demikian disimpulkan bahwa rekomendasi S.F  4 dari
OSHA bukan ditujukan untuk konstruksi perancah baja yang digunakan untuk pelaksanaan
konstruksi beton. S.F sebesar itu hanya dikhususkan untuk konstruksi sementara yang
memikul pekerja atau bahan material yang diprosesnya. Karakter tingkah laku orang atau
pekerja, yang memang bisa tidak terduga, sangat relevan untuk memberikan S.F tinggi.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 10

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 12. Formwork & Shore : SUBPART Q – OSHA (ref. Google Images)
Meskipun scaffolds dengan formwork & shore mirip, tetapi berbeda fungsi, satu memikul
pekerja & material, lainnya untuk pekerjaan pelaksanaan konstruksi beton.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 11

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Sekarang jelas, yang dimaksud dengan scaffolding menurut OSHA adalah bukan perancah
baja yang digunakan pada pekerjaan konstruksi beton, tetapi perancah baja seperti pada
Gambar 11, yaitu pekerja dan bahan material. Oleh sebab itu perencanaan sistem perancah
baja untuk pekerjaan beton tidak perlu memenuhi persyaratan S.F ≥ 4.0, karena ada standar
OSHA lain, yaitu Subpart Q: “Concrete and Masonry Construction, Title 29 of the Code of
Federal Regulations (CFR), Part 1926.700 through 706”. Persyaratan penting dari standar
tersebut adalah penetapan beban konstruksi harus diprediksi oleh ahlinya, tidak boleh oleh
orang sembarangan, sebagaimana terbaca pada pernyataan berikut :

Construction Loads - Employers must not place construction loads on a concrete
structure or portion of a concrete structure unless the employer determines, based
on information received from a person who is qualified in structural design, that
the structure or portion of the structure is capable of supporting the intended loads.

Perlunya orang dengan keahlian perencanaan struktur untuk menetapkan beban konstruksi
rencana pada perancah baja menunjukkan bahwa prosesnya tidak sederhana, seperti hal-
nya dengan persyaratan S.F ≥ 4.0. Itu juga menunjukkan bahwa sekedar pengalaman ber-
tahun-tahun tidak menjamin bisa menghasilkan sistem peracah yang aman. Kecuali tentunya
jika konfigurasinya sekedar meniru dari konfigurasi yang ada dan yang sudah terbukti sukses
sebelumnya. Selanjutnya dengan cara pikir bahwa yang menangani perancah baja adalah
seorang ahli perencanaan (insinyur) struktur, maka OSHA menetapkan persyaratan berikut:

General Requirements for Formwork - Formwork must be designed, fabricated,
erected, supported, braced, and maintained so that it will be capable of supporting
without failure all vertical and lateral loads that might be applied to the formwork.

Untuk perencanaan OSHA merujuk Sections 6 and 7 of the American National Standard for
Construction and Demolition Operations—Concrete and Masonry Work (ANSI) A10.9-1983.
Menurut FHA (1994), beban kerja shoring vertikal menurut ANSI A10.9 harus dibuat uji tekan
sesuai Scaffolding, Shoring, and Forming Institute (1989) dan hasilnya dibagi S.F 2.5.

3.4 ACI 347 Guide to Formwork for Concrete

3.4.1 Umum

Pertama kali terbit ACI 347-63, merupakan standar perencanaan perancah beton yang relatif
paling awal. Komite yang sama juga mensponsori penulisan buku ‟Formwork for Concrete”
karangan M.K Hurd, dan terbit di tahun yang sama (1963). Saat ini edisi ke-7 (Hurd 2005),
sebagai literatur paling komprehensif, dan telah diterjemahkan Jepang (ACI 2004).

Perencanaan formwork (termasuk perancah baja tentunya) adalah tanggung jawab team
formwork engineer / contractor (ACI 2004). Team ini bisa berasal dari kontraktor umum, sub-
kontraktor spesialis formwork, formwork engineer, manufaktur, dan pemasok (ACI 2014).

Tujuan perencanaan formwork adalah dapat dihasilkan konfigurasi elemen struktur beton
(kolom, balok, pelat dan dinding) memiliki dimensi, bentuk, alinyemen, elevasi, dan posisi
yang tepat dan dalam toleransi yang diijinkan. Untuk itu formwork juga harus dirancang
sedemikian rupa agar aman mendukung semua beban vertikal dan lateral yang mungkin ada
sampai dapat didukung oleh struktur beton itu sendiri setelah mengeras. Untuk mencapai itu
maka telah diidentifikasi hal-hal yang bisa menggagalkan perencanaan, seperti halnya:

a) Prediksi beban kurang, terkait tekanan lateral beton, angin, pemakaian power buggies
(gerobak beton), tumpukan peralatan dan material selama konstruksi.

b) Perencanaan kurang matang pada pekerjaan shoring, reshoring dan backshoring.
c) Kelengkapan detail tidak cukup untuk mencegah rotasi pada bekisting balok.
d) Angkur tidak mencukupi yang mengakibatkan bekistingnya terangkat
e) Kurang memperhitungkan adanya beban eksentris selama proses pengecoran.
f) Gagal memperhitungkan tegangan tumpu kolom dan kekuatan tanah dibawahnya.
g) Gagal mempersiapkan pertambatan lateral, juga penempatan lacing pada shoring.
h) Gagal memperhitungkan pengaruh kelangsingan elemen tekan.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 12

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

i) Gagal memprediksi terjadinya elastis shortening selama stressing beton prategang.
j) Gagal memperhitungkan perubahan pola beban saat transfer pada konstruksi prategang.
Identifikasi masalah diberikan cukup banyak di code (ACI 2004) hasil pengalaman empiris.
Tidak setiap kasus pasti sama, bisa berbeda oleh sebab itu perencanaan formwork untuk
sistem yang belum ada sebelumnya, harus ditangani insinyur yang berpengalaman.
3.4.2 Pembebanan
Beban Vertical—terdiri dari beban mati dan beban hidup. Berat sendiri formwork ditambah
berat sendiri tulangan dan beton segar adalah beban mati, juga ada efek kejut atau impak.
Beban vertikal untuk proses shoring - reshoring bangunan bertingkat tinggi harus memasuk-
kan semua beban transfer dari lantai di atasnya sesuai rencana kerja yang diusulkan.
Struktur formwork harus direncanakan terhadap beban hidup  2.4 kPa, jika pakai grobak
bermesin (motorized carts) maka beban hidup  3.6 kPa. Kombinasi beban mati dan hidup
tidak berfaktor harus  4.8 kPa, atau  6.0 kPa jika digunakan gerobak bermesin.
Beban Horizontal—Bracing (ikatan angin) dan shoring harus didesain kuat untuk menahan
beban horizontal akibat angin, tarik kabel, tumpuan miring, akibat penuangan beton segar
atau akibat proses mematikan atau menghidupkan mesin peralatan. Jika diperlukan maka
perlu dibuat struktur penahan angin untuk menghindari beban tersebut. Untuk beban angin
bisa mengacu code yang berlaku, misal ASCE/SEI 7 (Minimum Design Loads For Buildings
and Other Structures) atau ASCE/SEI 37 (Design Loads on Structures during Construction).
3.4.3 Petunjuk Praktis Pekerjaan Formwork
Standar memberikan petunjuk bergambar tentang pekerjaan formwork yang baik dan buruk.
Ini tentunya hasil masukan empiris dari lapangan, dan sangat membantu, misalnya sbb :

Gambar 13. Petunjuk ACI untuk pekerjaan formwork (ACI 2004)

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 13

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

3.5 BS 5975:2008

3.5.1 Umum

Ini peraturan tentang perencanaan temporary work atau falsework di Inggris, versi awalnya
adalah BS 5975:1982, yang dikembangkan dari laporan Bragg terkait keruntuhan scaffolding
di tahun 1972. Pihak penerbit mengklaimnya sebagai peraturan khusus perencanaan seperti
itu yang pertama di dunia. Ini perlu karena ada perbedaan pokok antara struktur temporer
(scaffolding / falsework), dengan struktur permanen, yaitu di sistem tumpuan ke pondasinya.
Struktur temporer umumnya diletakkan sederhana tanpa memerlukan sambungan khusus,
hanya mengandalkan stabilitas internal dan berat sendirinya saja. Permasalahan ketahanan
stabilitas menjadi sangat penting. Juga sistem struktur untuk scaffolding sebenarnya tidak
banyak variasi dan untuk memilihnya perlu memahami pertambatan lateral yang tersedia.

3.5.2 Pemilihan jenis scaffolding

Elemen penopang individu

Karakter struktur scaffolding adalah khas, sistem tumpuan dibuat sesederhana mungkin,
agar mudah dipindahkan. Sebab itu ketersediaan pertambatan lateral sangat penting untuk
mendapat sistem scaffolding yang ekonomis. Bila elevasi platform, bagian yang dibebani
dapat diikat pada suatu pertambatan lateral, maka jenis elemen penopang individu dapat
digunakan, bisa berupa kolom tunggal atau terkoneksi. Kolom terkoneksi hanya ditujukan
untuk kemudahan proses pengangkatan saja, karena kalau hanya satu sisi yang terkoneksi,
maka tidak ada peningkatan daya dukung yang terjadi. Untuk sistem kolom terkoneksi
dengan kolom disambung, tidak disarankan karena diluar cakupan peraturan.

(a) Kolom tunggal (b) terkoneksi #1 (c) terkoneksi #2

Gambar 14. Konfigurasi scaffolding paling sederhana

Tumpuan lateral bisa berupa apa saja, yang penting mampu menahan gaya lateral rencana.
Biasanya berupa kolom atau dinding yang telah dicor sebelumnya. Sistem ini banyak dipakai
pada bangunan gedung, dimana pembuatan struktur lantai dan struktur balok dilakukan
setelah kolom atau dinding selesai dicor terlebih dahulu.

Gambar 15. Proping sebagai scaffolding sederhana

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 14

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 14(c) meskipun masuk kategori scaffolding jenis tertambat, tetapi jika disusun terdiri
dari dua kolom tersambung, maka code menggolongkan sebagai jenis struktur kompleks.
Tidak direkomendasi. Untuk analisisnya perlu memperhitungkan adanya imperfection, atau
ketidak lurusan elemen kolom. Jika elemennya langsing maka diperlukan analisis P – Delta
(non-linier geometri). Apalagi jenis partial braced #2 (Gambar 16(c)) tidak disarankan.

Gambar 16. Sistem (a) Full braced dan (b) Partially braced #1 serta (c) Partially braced #2
Untuk sistem full-braced maka pengaruh stabilitas perlu dipikirkan secara serius.

Gambar 17. Sistem full braced
3.5.3 Gaya Lateral Notional
3.5.3.1 Ketahanan minimum terhadap stabilitas
Untuk memastikan sistem punya ketahanan terhadap masalah stabilitas, maka selain beban
vertikal (W) juga harus diberikan gaya horizontal khusus yang disebut gaya lateral notional,
FH, yang nilainya adalah:

a. 2.5% dari gaya vertikal (W) yang bekerja pada titik kontak beban dan tumpuan
falsework

b. beban hasil dari toleransi proses pengangkatan (umum diambil 1% beban vertikal)
ditambah beban tambahan yang diakibatkan oleh angin , tekanan beton dan lain-lain.

NOTE : Notasi FH digunakan untuk gaya notional sedangkan RH sebagai gaya reaksi FH.
3.5.3.2 Ketahanan stabilitas titik sokong
Panjang tekuk elemen perancah baja yang terlalu langsing dapat dikurangi dengan memberi
titik sokong di antara elemen tersebut. Titik sokong bisa terjadi jika tersedia bracing dalam
dua arah ortogonal dan harus dianggap kuat menerima gaya lateral sebesar 2.5% dari gaya
internal elemen tekan yang disokongnya.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 15

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

3.5.4 Analisis struktur
Analisis struktur menggunakan cara-cara rasional yang ada. Kata kuncinya adalah dapat
menentukan kondisi batas yang tepat dan gaya-gaya yang bekerja. Elemen yang dianggap
sebagai tumpuan lateral tentu akan memberikan reaksi gaya notional yang bekerja, harus
konsisten antara model dan kenyataan di lapangan. Illustrasi berikut menunjukkan model
sistem perancah, gaya-gaya yang bekerja dan reaksi yang terjadi. Tidak ditampilkan gaya
beban vertikal yang bekerja pada batang vertikal.

Gambar 18. Model struktur dan gaya-gaya yang bekera
Gambar 18a dan 18b memperlihatkan tambatan lateral akan ditahan oleh struktur lain, baik
yang berupa struktur permanen maupun non-permanen (sama-sama perancah misalnya).
Adapun Gambar 18c tidak ada tambatan lateral kecuali dari adanya batang diagonal.
Sepintas tidak ada perbedaan dari ketiga sistem perancah tersebut, tetapi sistem terakhir ini
adalah yang paling kritis, karena termasuk perancah tidak tertambat. Batang diagonal selain
berfungsi untuk stabilitas elemen (mengurangi panjang tekuk) berfungsi juga untuk stabilitas
struktur (sistem keseluruhan). Pada tipe ini dimungkinkan ada kaki perancah yang terangkat
akibat momen guling dari gaya notional yang diberikan. Itu juga berarti ada kaki perancah
yang berkurang gayanya, tetapi ada kaki perancah yang menerima beban lebih. Besarnya
tergantung dari penempatan atau jangkuan batang diagonal, lihat Gambar berikut.

Gambar 19. Efek guling terhadap gaya-gaya internal dan reaksi perancah
Jadi selama dapat diidentifikasi bagian mana yang bisa bekerja sebagai tumpuan, dan dapat
menetapkan gaya-gaya yang terjadi, maka dengan analisa struktur elastis linier biasa, akan
diperoleh gaya-gaya internal dan reaksi tumpuan. Selanjutnya proses desain seperti biasa.
3.5.5 Faktor keamanan
Apabila kekuatan komponen tidak bisa atau sulit dievaluasi mengikuti ketentuan code maka
dapat dicari berdasarkan hasil uji langsung kekuatan runtuh dibagi S.F minimum 2.0. Nilai
S.F bila perlu bisa ditingkatkan jika kondisi materialnya memberikan nilai yang bervariasi.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 16

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

3.6 ASSHTO
Buku manual ASSHTO(1995) hanya menyebut falsework, shoring, formwork dan cofferdam.
Shoring adalah bagian falsework, bisa vertikal, horizontal atau diagonal. Istilah shoring dan
falsework kadang bisa tercampur-campur. Jadi sama dengan scaffolding. Adapun formwork
adalah cetakan struktur beton yang ditopang oleh falsework atau shoring. Mutu baja yang
digunakan adalah ASTM A36, mutu lebih tinggi tidak disarankan. Ini bisa dimaklumi karena
mode keruntuhan yang menentukan umumnya masalah stabilitas (tekuk).
Di Amerika sendiri ada beberapa produsen khusus scaffolding. Meskipun begitu belum ada
standar industri yang mengaturnya. Padahal untuk scaffolding seperti itu bisa dijumpai
berbagai variasi komponen yang dibuat. Oleh sebab itu untuk pemakaiannya tidak boleh ada
scaffolding yang dibuat atau disusun dari berbagai merek produsen yang berbeda.
Shoring di Indonesia dipahami sebagai kolom pendukung, tetapi di ASSHTO digunakan juga
istilah balok yang disebutnya sebagai shoring horizontal, lihat Gambar 20 berikut.

Gambar 20. Shoring vertikal dan shoring horizontal
Shoring vertikal ditetapkan S.F 2.5 (rasio beban ultimate dibagi beban kerja), sedangkan
elemen shoring horizontal cukup S.F 2.0. Safety factor keduanya berbeda karena shoring
vertikal (kolom) dianggapnya akan memikul shoring horizontal (balok). Jadi shoring vertikal
harus mempunyai tingkat keamanan yang lebih baik.
Beberapa keterbatasan atau karakteristik umum sistem perancah modular adalah sebagai
berikut.

 Daya dukung shoring atau semacamnya akan berkurang jika digunakan screw jacks
atau batang penambah (extension legs), apalagi dipasang pada posisi paling tinggi.

 Perancah baja berbentuk tower yang disusun ke atas lebih dari dua frame umumnya
kapasitasnya lebih rendah dibanding tipe tunggal

 Eksternal bracing (tambatan ke struktur lain yang kuat) perlu ditambahkan jika ratio
tinggi lebar lebih dari 4 : 1.

 Karakteristik geser sistem sangat bervariasi, tergantung konfigurasi bracing. Bentuk
rangka tangga (Ladder frames) mempunyai kekakuan yang lebih kecil dibanding
bracing menyilang. Mode tekuk dari kedua tipe struktur tersebut dapat dilihat sebagai
berikut.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 17

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 21. Perilaku keruntuhan dari tipe perancah yang berbeda konfigurasi
Untuk konstruksi jembatan yang terdiri dari multiple girder, jarang yang dilengkapi formwork
di atas tanah. Girder-girder tadi pasti akan dimanfaatkan juga sebagai bagian dari perancah.
Untuk sistem yang tidak digunakan pracetak, atau konvensional, maka papan pengecoran
dibuat dari balok yang tergantung pada girder interior, dan bracket kantilever di bagian tepi.

Gambar 22. Formwork di jembatan multi girder
The forms deck between interior stringers are generaliy set on joists hung from the top flange
or supported from the bottom flange.
Papan bekisting diantara girder dalam umumnya diperoleh dari dudukan yang menggantung
pada sayap girder atas atau ditopang oleh sayap bawah. Penggantung khusus (proprietary
hangers) bisa berbentuk removable brackets atau coil-bolt yang dipasang permanen pada
pelat beton. Tipe gantungan ditempatkan melingkar sayap atas dari balok, kadang bisa dilas
ke tulangan atau ke shear stud. Tetapi ada juga negara bagian yang tidak memperbeolehkan
dilakukan pengelasan pada struktur permanen.
Untuk bagian tepi luar, rangka kantilever dipasang pada balok tepi (fascia girder) digabung
dengan sistem penggantung. Beban gravitasi akibat formwork, pelat beton, screed machine
akan bekerja ke bawah melalui bracket. Beban tersebut akan menghasilkan gaya kopel
dimana tarik ditahan penggantung, adapun gaya tekan akan ditahan oleh balok tepi. Ini perlu
diperhtikan karena bisa sangat besar yang menyebabkan balok terpuntir. Bila perlu
ditambahkan batang diagonal untuk mengantisipasinya.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 18

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

4 PERENCANAAN BATANG TEKAN (SNI 1729:2015 / AISC 2010)
4.1 Pendahuluan
Keruntuhan tekuk (buckling) pada kondisi elastis atau instabilitas elastis adalah penyebab
banyaknya kegagalan perancah baja. Penyebabnya adalah gaya atau tegangan tekan pada
elemen langsing. Perencanaan batang tekan adalah upaya untuk menentukan kapasitas
maksimum suatu batang struktur dalam menerima beban tekan dan tidak rusak.
Terjadinya tekuk bisa diperburuk lagi jika ada momen, apalagi jika pengaruh P- dominan.
Untuk pembahasan perancah baja ini perencanaan dibatasi pada batang tekan atau kolom
saja, meskipun untuk beberapa jenis struktur perlu evaluasi sebagai elemen balok-kolom,
yaitu jika batang tersebut selain menerima tekan dikombinasikan juga dengan momen lentur.
Perencanaan batang tekan yang dibahas ditujukan untuk komponen struktur yang memikul
beban tekan sentris tepat pada titik berat penampang atau kolom dengan gaya aksial. Ini
anggapan ideal karena umumnya suatu komponen pasti akan terjadi eksentrisitas baik oleh
ketidak-lurusan batang, atau eksentrisitas beban, dan juga kekangan tumpuan yang menye-
babkan momen. Meskipun demikian jika momennya relatif kecil sehingga dapat diabaikan,
maka prosedur desain berikut ini tetap dapat digunakan. Aplikasi struktur batang tekan pada
konstruksi sementara atau temporary structure dapat dilihat sebagai berikut.

Gambar 23. Berbagai Aplikasi Batang Tekan pada Konstruksi Sementara (ref. Google Images)
Struktur perancah baja yang terdiri dari banyak elemen, dan diharapkan hanya mengalami
gaya tekan saja maka batang tekan perlu ditempatkan pada konfigurasi geometri berbentuk
pola segitiga dengan sambungan pin (sendi). Jenis struktur seperti itu disebut sebagai truss
atau struktur rangka batang. Materi ini sangat sesuai untuk perancah baja jenis truss, yang
dikembangkan berdasarkan Bab 5 buku karangan penulis (Dewobroto 2015, 2016).
4.2 Tekuk dan Parameter Penting Batang Tekan
Parameter material, Fy dan Fu akan menentukan kuat batang tarik, tetapi pada batang tekan
hanya Fy yang penting, Fu tidak pernah tercapai. Selain material, maka batang tekan juga
dipengaruhi oleh parameter lain, yaitu konfigurasi bentuk fisik atau geometri.
Parameter geometri, terdiri dari : [1] luas penampang (A); [2] pengaruh bentuk penampang
terhadap kekakuan lentur (Imin); [3] panjang batang dan kondisi pertambatan atau tumpuan,
yang diwakili oleh panjang efektif (KL). Ke tiganya dapat diringkaskan lagi menjadi satu
parameter tunggal, yaitu rasio kelangsingan batang (KL/rmin), dimana rmin = √ (Imin/A) adalah
radius girasi pada arah tekuk.
Rasio kelangsingan batang menjadi parameter penting perencanaan, dan menjadi indikator
batas kinerja sekaligus perilakunya. Contoh, kolom pendek (tidak langsing) kekuatannya
ditentukan material. Adapun kolom langsing, kekuatan ditentukan oleh beban kritis yang
menyebabkan tekuk (buckling), tidak tergantung mutu material. Jadi kolom dengan bahan
material bermutu tinggi maka rasio kelangsingannya perlu diperhatikan, agar efisien.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 19

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

(a) Elemen penampang (lokal) (b) Elemen struktur (global)

Gambar 24. Fenomena Tekuk (ref. koleksi pribadi)

Gambar 24 atas memperlihatkan tekuk atau buckling (Inggris) atau Knick (Jerman) atau knik
(Belanda) pada kolom langsing. Keruntuhan tekuk umumnya terjadi pada kondisi tegangan
yang relatif rendah, di bawah tegangan leleh. Itu berarti keruntuhannya masih dalam kondisi
elastis. Fenomena tekuk tidak terdeteksi oleh analisa struktur elastis-linier biasa, diperlukan
analisa struktur non-linier. Keruntuhan tekuk bersifat mendadak, khususnya jenis bifurcation,
tanpa didahului adanya lendutan besar terlebih dahulu. Tak terduga, jadi harus dihindari.

Secara visual, tekuk dapat dibedakan menjadi dua, yaitu [1] tekuk lokal pada elemen
penampang, dan [2] tekuk global pada kolom atau batang tekan secara menyeluruh.

Jika elemen-elemen profil penampang relatif langsing dan panjang kolomnya relatif pendek,
dapat terjadi tekuk lokal, lihat Gambar 24(a). Sebaliknya, jika elemen-elemen profil
penampang relatif tebal dan batang kolomnya langsing maka akan terjadi tekuk global yang
sifatnya menyeluruh, lihat Gambar 24(b).

4.3 Klasifikasi Penampang dan Tekuk Lokal

Perilaku tekuk dibedakan, yaitu tekuk lokal dan tekuk global. Itu terjadi karena tempat
terjadinya tekuk dan solusi penyelesaian untuk kedua fenomena tersebut ternyata berbeda.

Penyelesaian masalah tekuk lokal lebih kompleks dibanding tekuk global, yang terakhir ini
sudah berhasil dirumuskan oleh Euler (1757), dan menjadi pengetahuan dasar perancangan
kolom pada berbagai design-code di dunia. Jika terjadi tekuk lokal, selain penyelesaiannya
tidak sederhana, maka pemakaian penampangnya akan tidak efisien karena terjadi pada
kondisi beban elastis (belum leleh).

Agar strukturnya optimal, maka risiko tekuk lokal harus dihindari. Untuk itu dibuat klasifikasi
untuk memisahkan apakah penampang tidak langsing dan langsing. Itu dilakukan dengan
cara mengevaluasi rasio lebar-tebal (b/t) tiap-tiap elemen dari penampang. Elemen-elemen
dipilah berdasarkan kondisi kekangannya, apakah ke dua sisinya tersambung kepada
elemen lain; atau masih ada sisi bebas. Nilai b/t setiap elemen profil penampang selanjutnya
dibanding-kan dengan nilai batas rasio b/t dari Table B4.1a (AISC 2010), yang ditampilkan
ulang sebagai Tabel 3 berikut.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 20

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Masing-masing elemen penampang perlu ditinjau, jika semua elemen tidak melebihi nilai
batas rasio b/t di Tabel 3, maka penampang diklasifikasikan sebagai penampang tidak
langsing (ideal) dan sebaliknya sebagai penampang langsing.

Tabel 3. Klasifikasi elemen pada batang tekan aksial (Table B4.1a AISC 2010)

No Elemen rasio λr Deskripsi penampang
lebar
1 tebal batas

tidak langsing

sayap profil gilas IWF, UNP dan Tee, atau b 0.56 E
siku ganda tanpa spasi, juga pelat pengaku t Fy

pada profil gilas

2 a

sayap profil built-up IWF simetri ganda b 0.64 kcE
dan pelat pengakunya t Fy

3 b 0.45 E
t Fy
lengan profil siku tunggal atau ganda
dengan pemisah, atau pelat pengaku

bebas yang lain

4 d 0.75 E
t Fy
lengan
profil Tee h 1.49 E
tw Fy
5 badan
profil I simetri h 1.40 E
t Fy
ganda dan UNP
b 1.40 E
6 t Fy

sayap 1.49 E
profil kotak ketebalan sama Fy

7 0.11 E
Fy
cover-plate / pelat diaphragm antar alat
sambung

8 b
t
elemen profil yang tertahan secara umum
D
9 t

pipa

Catatan : [a] kc  4 h / tw tetapi 0.35  kc  0.76

Tabel 3 mengklasifikasikan profil penampang batang sebagai tidak langsing atau langsing.
Struktur efisien jika penampangnya tidak langsing, karena tidak ada risiko terjadinya tekuk
lokal. Penyelesaian AISC (2010) untuk batang tekan dengan klasifikasi langsing juga
sekedar memberikan faktor reduksi, sehingga beban kritis terhadap tekuk lokal tidak tercapai
terlebih dahulu. Jadi pada dasarnya strategi perencanaan batang tekan AISC (2010) adalah
didasarkan pada tekuk global.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 21

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

4.4 Teori Tekuk (Buckling)
4.4.1 Umum
Perilaku tekuk perlu dipelajari karena menjadi salah satu penyebab keruntuhan batang
tekan. Meskipun umumnya telah belajar banyak tentang analisa struktur (Clayperon, Cross
dan lainnya), sehingga dapat menghitung gaya atau momen internal batang, serta reaksi
struktur yang dibebani, tetapi itu tidak menjamin memahami perilaku tekuk tersebut. Analisa
struktur yang diberikan pada level sarjana umumnya analisis berbasis elastis-linier, yang
belum bisa memperhitungkan masalah tekuk.
Tekuk sendiri hanya terjadi pada elemen langsing dan menerima gaya tekan. Pada material
beton yang relatif lemah dibanding bahan baja menyebabkan dimensi komponen strukturnya
relatif besar (tidak langsing). Oleh sebab itu pada perencanaan kolom beton, jarang yang
memperhitungkan tekuk, cukup diatasi dengan diagram interaksi penampang berdasarkan
prinsip kompatibilitas tegangan regangan pada material penampangnya.
Untuk mengenal tentang tekuk, ada baiknya melihat foto perilaku plastik penggaris yang
ditekan sebagai berikut.

Gambar 25. Perilaku tekuk elemen langsing (Sumber : internet)
Gambar 25 memperlihatkan simulasi terjadinya tekuk dengan memakai penggaris plastik
dari mika yang ditekan. Tentu saja bentuk deformasi seperti gambar di atas tidak akan terjadi
pada struktur sebenarnya, karena jika sampai terjadi deformasi seperti itu maka strukturnya
sendiri dipasti telah mengalami keruntuhab. Maklum deformasi struktur relatif kecil dan tidak
seperti penggaris plastik tersebut.
 Gambar 25 kiri : jika penggaris ditekan, pada kondisi deformasi tertentu seperti ada

kehilangan kekakuan. Itulah tekuk (buckling) yang bersifat menyeluruh (tekuk global).
 Gambar 25 tengah : jika kondisi tumpuan dapat menahan rotasi batang (restraint), akan

terjadi peningkatan kekakuan dan sekaligus juga daya dukung batang tekan.
 Gambar 25 kanan : ternyata tidak hanya tumpuan saja, jika di tengah bentang juga dapat

disediakan pertambatan, sedemikian sehingga tidak dapat berdeformasi secara lateral,
maka akan ada peningkatan kekakuan dan sekaligus daya dukung batang tekan.
Untuk mendapat gambaran bagaimana perilaku batang tekan dalam memikul beban, maka
percobaan model berikut membantu memahami pengaruh kondisi tumpuan terhadap daya
dukung.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 22

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 26. Percobaan daya dukung kolom model (http://en.wikipedia.org)

Kolom pinned-pinned gambar atas sebelah kiri dianggap sebagai kolom acuan, perhatikan
kelengkungan pada sekitar tumpuan. Di sebelah kanannya, kolom fixed-fixed dapat memikul
beban lebih besar, jika tumpuan bawah dikembalikan lagi jadi pinned, beban berkurang.
Perilaku ekstrim, adalah kolom paling kanan, dimana di bagian atas dianggap fixed (tidak
bisa berotasi) dan sedangkan kolom di bagian bawah ujung bisa bertranslasi. Beban yang
dipikul akan turun drastis, menjadi paling kecil dibanding kolom lain. Daya dukung kolom di
sini adalah kemampuan menerima beban sebelum kehilangan kekuatan akibat tekuk.
Jumlah besi pemberat terpasang pada model kolom, menunjukkan besarnya daya dukung
tersebut. Kolom fixed-fixed daya dukung terbesar, dan yang terkecil adalah kolom fixed-free.

Selanjutnya ditinjau kolom langsing dengan tumpuan sendi-sendi, yaitu kolom kiri. Dalam hal
ini ditinjau kolom ideal, batangnya lurus sempurna, berat sendiri diabaikan kecuali beban
aksial P yang dipikul, panjang kolom L, modulus elastis bahan E, penampang dengan luas A
dan momen inersia I. Semua parameter tersebut dapat terwakili pada model struktur sebagai
berikut.

Gambar 27. Model kolom ideal dari Euler

Teori kolom ideal pada model di atas, dirumuskan oleh Leonhard Euler tahun 17442. Rumus
Euler menghubungkan parameter geometri (L, A, I); material (E), dan beban aksial tekan P
sesaat sebe-lum tekuk (Pcr). Rumus tekuk kolom yang terkenal itu adalah :

Pcr   2EI ..................................................................................................................................... (1)
L2

2 Euler, L. (1744) “De Curvis Elasticis”, M.M. Bousquet, Lausanne and Geneva, pp. 267 – 268.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 23

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

4.4.2 Panjang Efektif

Panjang kolom, L pada model kolom ideal Euler dapat dipakai sebagai acuan mengevaluasi
kolom dengan kondisi tumpuan lain. Caranya : membuat konversi panjang kolom real (L)
menjadi panjang kolom efektif (KL), dengan K sebagai faktor konversi. Untuk menjelaskan
apa itu faktor K dan bagaimana pengaruhnya terhadap beban tekan kritis kolom menjelang
tekuk, maka illustrasi pada gambar berikut dapat menjelaskannya.

Gambar 28. Konsep panjang efektif dan daya dukung kolom

Dengan “panjang efektif kolom” maka rumus tekuk Euler dapat dipakai untuk berbagai
kondisi kolom, dengan format berikut.

Pcr   2EI ................................................................................................................................... (2)

 KL 2

Karena rumus (2) hanya valid digunakan untuk memprediksi kolom pada kondisi elastis,
yaitu kondisi tegangan sebelum mencapai batas proporsionalnya, maka setiap kali dipakai
perlu dievaluasi terlebih dahulu terhadap kondisi tegangannya. Oleh sebab itu bentuk rumus
dalam format tegangan kritis memudahkan melihat validitas pemakaiannya. Format yang
dimaksud adalah.

 cr  Pcr   2EI  2E ........................................................................................................... (3)
A
A  KL 2 KL 2
 
r

dimana r = √(I/A) atau “radius girasi penampang”, tergantung sumbu penampang yang
ditinjaunya. Pada format tegangan kritis muncul parameter KL/r atau “rasio kelangsingan
kolom”. Ini parameter penting bagi insinyur karena berkorelasi langsung dengan daya
dukung kolom. Sejak itu, untuk menjelaskan perilaku kuat tekan kolom maka digunakan
variabel rasio kelangsingan KL/r.

4.4.3 Rangka Tidak-Bergoyang dan Bergoyang

Panjang efektif kolom atau KL adalah cara sederhana tetapi efektif dalam memprediksi
kekuatan kolom, yaitu dengan mencari korelasi bentuk tekuk yang berkesesuaian dengan
rumus Euler. Penjelasan sederhananya dapat dilihat Gambar 28. Oleh sebab itu AISC
(2010) mengadopsinya sebagai panduan nilai K pada Tabel 4 berikut.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 24

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Tabel 4. Panduan memprediksi nilai K (AISC 2010)

Kondisi ideal tumpuan tidak mudah dievaluasi di lapangan, untuk itu rekomendasinya nilai K
diperbesar. Meskipun akurat, tetapi karena petunjuknya hanya memuat satu elemen saja,
maka implementasinya tidak mudah, diperlukan proses penyederhanaan dari struktur real
yang kompleks terlebih dulu.
Terkait proses penyederhanaan struktur real yang kompleks jadi struktur dengan kolom
tunggal, ada petunjuk membantu. Untuk itu perlu dilihat kolom-kolom pada Tabel 4,
bandingkan perilaku (bentuk tekuk) kolom a-b-d dan kolom c-e-f. Ternyata itu berlaku umum
juga. Dalam hal ini struktur cukup diklasifikasikan menjadi dua kategori dengan nilai K yang
berbeda, yaitu :

 rangka tidak-bergoyang : 0.5 ≤ K ≤ 1.0
 rangka bergoyang : 1.0 ≤ K ≤ 
Rangka tidak bergoyang, jika titik nodal ujung-ujung kolom, tidak berpindah saat dibebani. Itu
terjadi jika batang yang ditinjau terikat atau diberikan tambatan dari sistem penahan lateral
khusus, misal bracing (truss) atau dinding geser. Untuk struktur rangka tidak bergoyang
dapat diambil nilai K  1.0. Kalaupun ragu dan diambil nilai K = 1 maka hasil perencanaan
cukup konservatif (aman).

Gambar 29. Rangka tidak bergoyang (0.5  K  1.0)
Rangka bergoyang tentu saja lawan dari rangka tidak-bergoyang, yaitu ketika dibebani maka
titik nodalnya mengalami perpindahan sebagaimana terlihat pada gambar berikut.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 25

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 30. Rangka bergoyang (2.0  K  ∞)
Gambar 30b dan 30c adalah rangka sebelum dan sesudah tekuk.
Berbekal pengetahuan rangka bergoyang dan rangka tidak bergoyang serta pedoman
nilai K terhadap tumpuannya, maka pada konfigurasi rangka berikut dapat dicari besaran
nilai K-nya.

Gambar 31. Pengaruh tumpuan dan kategori rangka terhadap nilai K
Sistem rangka-bergoyang dan rangka tidak-bergoyang dibahas terpisah untuk kemudahan
pemahaman. Prakteknya tentu tidak seperti itu, bisa terjadi sistemnya dibuat kombinasi,
seperti misalnya struktur pada Gambar 32. Agar dapat dipilah mana yang bergoyang dan

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 26

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

tidak bergoyang maka diperlukan pemahaman tentang perilaku struktur atau bentuk
deformasi khususnya ketika terjadi tekuk.
Struktur rangka pada Gambar 32 terdiri dari dua kolom a-c-e dan b-d-f yang menerus. Untuk
stabilitas maka ditambahkan dua balok c-d dan e-f, serta dua bracing c-f dan d-e. Oleh
sebab itu segmen kolom c-e dan d-f akan bekerja sebagai sistem rangka-tidak-bergoyang.
Segmen kolom yang tidak terhubung bracing, menjadi sistem rangka-bergoyang. Karena
posisi di bawah saat terjadi tekuk, titik-titik nodal c-d-e-f akan bertranlasi lateral (bergoyang).
Adanya bracing yang mengikat menyebabkan besarnya goyangan ke-4 titik nodal tersebut
adalah sama besar. Itu berarti ke-4 titik nodal tadi pada dasarnya tidak mengalami per-
pindahan relatif satu dengan lainnya. Itu juga berarti kolom pada ke-4 titik nodal tadi relatif
tetap atau tidak bergoyang.
“Panjang efektif kolom” pada dasarnya adalah cara interprestasi perilaku elemen dari suatu
struktur yang kompleks menjadi perilaku kolom tunggal yang sederhana untuk dikaitkan
dengan rumusan dari Euler.
Dengan mempelajari deformasi struktur saat terjadi tekuk, dapat diketahui bahwa bracing
dan balok membuat titik c-e dan titik d-f akan mengikat kolom a-c-e dan b-d-f sedemikian
hingga segmen c-d-e-f seakan-akan menjadi blok yang sangat kaku. Karena bagian
tumpuannya adalah sendi, bisa berotasi, maka kolom a-c atau b-d jadi berperilaku seperti
kolom kantilever. Akibatnya kolom c-e dan d-f berperilaku seperti jepit (bawah) dan jepit
elastis (nilai kekakuannya antara sendi dan jepit). Dengan argumentasi seperti itu maka
besarnya K untuk masing-masing kolom dapat diprediksi sebagai berikut, lihat gambar
berikut yang sebelah kanan.

Gambar 32. Sistem rangka kombinasi (Rangka batang – Portal)
Sistem struktur gambar di atas jika dimodifikasi bentuknya, yaitu tidak lagi dapat dipasangi
bracing, perilakunya berubah secara signifikan. Bracing atau sistem rangka yang terdiri dari
pola-pola segitiga menyebabkan struktur akan bekerja sebagai sistem truss yang kaku,
karena mengandalkan kekakuan aksial. Jika bracing dihilangkan, sistem berubah dari
struktur truss (rangka batang) menjadi struktur frame (portal). Itu berarti ada perubahan dari
sistem dengan kekakuan aksial menjadi sistem dengan kekakuan lentur, yang tentu saja
relatif tidak kaku.
Kekakuan struktur portal dipengaruhi oleh [1] kekakuan balok (EIb/Lb); [2] kekakuan kolom
(EIc/Lc); dan [3] kondisi sam-bungan balok dan kolomnya itu sendiri.
Untuk membayangkan betapa signifikan pengaruh perubahan geometri struktur terhadap
kapasitas dukung kolomnya (diwakili oleh nilai K), maka dapat dibandingkan sistem struktur
sebelumnya dengan sistem struktur portal pada gambar berikut.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 27

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 33. Sistem portal terbuka (rangka bergoyang)
Pada sistem rangka batang (truss) yang merupakan rangka tidak bergoyang, maka nilai 0.5
≤ K ≤ 1.0. Itu berarti panjang efektif kolom atau KL tidak melebihi dari panjang kolom yang
sebenar-nya. Jika kemudian dilakukan modifikasi menjadi sistem portal (frame) yang
merupakan rangka-bergoyang, maka kekakuan sistem strukturnya berubah drastis dari
kekakuan aksial menjadi ke-kakuan lentur yang relatif tidak terlalu kaku. Sebagai akibatnya
adalah pada nilai K ≥ 1, bahkan pada kondisi tertentu bisa saja menjadi K = , jika kekakuan
sistem tidak cukup (tidak stabil).
Dapat memprediksi nilai K yang tepat untuk rangka bergoyang adalah penting karena bisa
menentukan kekuatan kolom. Sekarang ini cara manual perhitungan nilai K untuk portal,
yang umum dipakai adalah Alignment chart, yang ada di Commentary Appendix 7 :
Alternative Methods of Design for Stability (AISC 2010). Meskipun sudah lama dikenal, cara
ini hanya pendekatan, karena banyak keterbatasan yang mungkin tidak cocok dengan
kondisi yang ada. Adapun persyaratannya adalah: [1] kolom kondisi elastis; [2] penampang
konstan; [3]sambungan balok-kolom rigid; [4] pada rangka tidak bergoyang, rotasi momen
pada kedua ujung kolom sama besar dan arah berlawanan agar kelengkungannya tunggal;
[5] pada rangka bergoyang, rotasi momen kedua ujung kolom harus sama besar dan arah
yang bersamaan agar kelengkungan-nya ganda; [6] parameter kekakuan L(P/EI)½ kolom-
kolomnya harus sama ; [7] titik tambatan didistribusikan pada kolom atas dan bawah dari titik
nodal secara proporsional dengan EI/L-nya untuk kedua kolom; [8] semua kolom, tekuk
secara bersamaan; [9] balok-balok harus didominasi oleh lentur bukan gaya aksial.
Adanya banyak persyaratan untuk memakai Alignment chart tentu tidak mudah terpenuhi,
jika dipaksakan hasilnya menjadi tidak akurat lagi. Itulah mengapa AISC (2010) sudah tidak
lagi mengandalkannya, dan telah memindahkannya ke Appendix, jadi cara alternatif dengan
nama Efective Length Method (ELM). Cara baru yang digunakan untuk menggantikannya
adalah Direct Analysis Method (DAM) yang terdapat pada Chapter C - AISC (2010).
Meskipun ELM tidak lagi diandalkan oleh AISC (2010), tetapi tetap dipilih untuk dibahas
karena tidak memerlukan komputer. Meskipun demikian jika ELM bisa dipakai dengan tepat,
dapat juga memprediksi kekuatan kolom struktur dengan baik. Bagaimanapun juga metode
tersebut (ELM) telah terbukti sukses dipakai bertahun-tahun sebelumnya, tentu saja sebelum
dikenal metode DAM.
Dengan menguasai ELM maka insinyur punya pembanding jika nanti memakai DAM yang
relatif otomatis karena disyaratkan harus memakai komputer untuk implementasinya.
Alignment chart ada dua, yaitu :
1. rangka tidak bergoyang (0.5  K  1.0), dengan rumus

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 28

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

    GAGB  2 2 tan K 
4K  K 
GA GB 1 K  1 0 ..................................................................(C-A-7-1 AISC)
2
tan K 

2. rangka bergoyang (untuk 1.0  K  ), dengan rumus

  1GAGB  K 2 36
6GA GB 
K  0 ............................................................................................(C-A-7-2 AISC)

tan K 

dimana

GA  EI Lc di ujung kolom Atas .................................................................................(C-A-7-3 AISC)
EI Lg

GB  EI Lc di ujung kolom Bawah
EI Lg

Jadi ada dua Alignment chart (Gambar 34 dan 35), dan tinggal mencari nilai GA dan GB dari
titik nodal ujung kolom yang ditinjau.

Gambar 34. Alignment chart - rangka tidak bergoyang (AISC 2010)

Gambar 35. Alignment chart - rangka bergoyang (AISC 2010)
Ketika GA dan GB telah dihitung dari kolom suatu portal, juga telah dievaluasi kondisi
pertambatannya, apakah tersedia bracing atau shear-wall, tentunya dapat dipilih Alignment

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 29

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

chart yang sesuai, yaitu untuk rangka tidak bergoyang atau untuk rangka bergoyang.
Selanjutnya tempatkan titik GA pada garis skala Alignment Chart sebelah kiri, juga titik GB
pada garis skala di sebelah kanan. Dari dua titik GA dan GB tersebut kemudian ditarik garis
lurus sampai memotong garis skala nilai K di tengah. Nilai K yang terbaca itulah yang dicari.
Sebagai contoh, untuk kolom dari rangka bergoyang diketahui GA = 10 dan GB = 1.5 maka
akan diperoleh nilai K = 2.0. Untuk kolom dari rangka tidak bergoyang dan diketahui GA = 1.0
dan GB = 0.35 maka akan diperoleh nilai K = 0.7.

Catatan : jika kolom langsing tersambung menerus pada elemen balok yang sangat kaku,
bisa juga struktur rangka batang (truss), maka G ≈ 0.0 sehingga nilai K-nya menjadi kecil.
Kondisi lain, bisa juga baloknya yang kecil (tidak kaku) terhubung pada kolom kaku maka G
≈  sehingga nilai K menjadi besar. Untuk kasus-kasus seperti itu nilai K = 2.0 atau K=3.0
adalah umum, bahkan sering dijumpai nilai K yang lebih besar lagi (Vinnakota 2006).

Jika tumpuan kolom berupa pondasi dangkal, perlu pertimbangan tersendiri untuk
menentukan nilai G. Jika tumpuan kolom berupa sendi, yang berarti Ig  0.0, maka secara
teoritis nilai G  . Kecuali jika tumpuan kolom benar-benar engsel, code memberi saran
untuk memakai nilai G = 10. Jika kolom tertanam pada pon-dasi kuat, maka dapat dianggap
nilai Ig   sehingga nilai G = 0. Tentu itu kondisi ideal teoritis, code menyarankan untuk
memakai nilai G = 1.0. Info lebih lanjut bacalah Appendix 7 (AISC 2010).

Jika Alignment chart adalah dari AISC (2010), ternyata ada cara lain yang mirip (masih
memakai GA dan GB) tetapi tidak memakai chart, yaitu dari Dumoteil (1992) sebagai berikut.

rangka tidak bergoyang (0.5  K  1.0), dengan rumus

K  3GAGB  1.4 GA  GB   0.64 ............................................................................... (Vinnakota 2006)
3GAGB  2.0 GA  GB   1.28

rangka bergoyang (untuk 1.0  K  ), dengan rumus

K GA 1.6GB  4.0  4GB  7.5 ........................................................................... (Vinnakota 2006)

GA  GB  7.5

Kedua rumus jika dapat diprogramkan tentu akan lebih praktis.

4.4.4 Kurva Kapasitas Tekan Kolom

Rumus tekuk Euler, cukup baik digunakan memprediksi tekuk kolom elastis, khususnya se-
belum era bangunan konstruksi baja. Jadi ketika rumus itu tetap dipakai untuk perencanaan
konstruksi baja, yang umumnya terdiri dari kolom tidak langsing (yang berperilaku tekuk
inelastis), tentu saja rumus Euler menjadi tidak sesuai lagi. Hal itu disadari oleh Enggeser
yang pada tahun 1889 memodifikasi rumus tekuk Euler di daerah tekuk inelastis.

Rumusan baru Enggeser sempat menimbulkan dilematis, dianggap ada hal yang tidak-
konsisten dalam memasukkan pengaruh loading-unloading, tetapi meskipun ada perdebatan
tentang hal itu ketika dibandingkan dengan hasil uji empiris ternyata hasilnya memuaskan.
Akhirnya masalah ini terklarifikasi oleh penelitian Shanely (1947). Beban kritis dari Engesser
yang disebut tegangan modulus tangent mempunyai perincian sebagai berikut.

σcr = σt  =π2Et .............................................................................................................................(4)

KL 2
r

Et adalah modulus tangent material, sebagai sudut tangent terha-dap kurva tegangan
regangan pada titik tegangan inelastis terjadi, yaitu dari p (tegangan proporsional) sampai

y (tegangan leleh), lihat Gambar 36 sebelah kiri. Selanjutnya berdasarkan ke dua rumus
terse-but (Engesser-Shanely dan Euler) dapat disusun kurva tegangan kritis kolom secara
lengkap untuk berbagai kondisi kelangsingan sebagaimana terlihat pada Gambar 36 sebelah

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 30

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

kanan. Karena parameter luas penampang kolom konstan maka kurva tegangan kritis kolom
tersebut juga sekaligus “kurva kapasitas kolom tekan” itu sendiri.

Gambar 36. Kurva perilaku elastis-inelastis kolom (Galambos dan Surovek 2008)
Kurva kapasitas tekan kolom (Gambar 36 sebelah kanan) memberi gambaran sederhana
bagaimana perilaku kolom ideal dalam memikul beban tekan aksial. Bentuk kurva yang tidak
linier, tetapi menukik tajam seiring besarnya kelangsingan kolom (L/r) menunjukkan bahwa
ada daerah kelangsingan kolom yang efektif untuk dipilih dan ada yang sebaiknya dihindari.
Pengetahuan tentang kurva kolom sangat membantu perencana memahami betapa
besarnya pengaruh kelangsingan terhadap kekuatan kolom khususnya ketika memilih
ukuran penampang kolom yang akan digunakan.
Pada waktu rumus Euler diciptakan (1744) tidak secara khusus ditujukan untuk perencanaan
kolom baja. Pada masa tersebut yang memungkinkan dapat dibuat kolom langsing adalah
kayu, hasilnya relatif memuaskan karena umumnya masih pada kondisi elastis (tegangan
rendah). Selanjutnya ketika era konstruksi baja mulai berkembang, dimana dalam rangka
optimasi banyak dibuat riset empiris, mulai diketahui bahwa kurva kapasitas kolom yang
didasarkan rumus Euler memberikan hasil tidak konservatif. Kapasitas kolom baja secara
real ternyata lebih kecil dari prediksi yang didasarkan pada rumus tersebut. Untuk
menggambarkan hal itu ada baiknya dipelajari Gambar 37 berikut.

Gambar 37. Kurva kapasitas kolom real dan Euler (Gorenc et. al. 2005)
Area sebar kapasitas kolom real yang relatif luas, menunjukkan bahwa tidak bisa dipakai
kurva tunggal untuk merepresentasikan kurva kapasitas kolom. Kalaupun bisa, itu
mengandalkan tinjauan statistik, yaitu kurva kapasitas yang mewakili nilai dengan risiko
tertentu. Itu yang terjadi pada kurva kapasitas kolom AISC (2010).
Adapun hal-hal apa yang menyebabkan kolom baja real tidak sesuai prediksi berdasarkan
rumus Euler dan derifasinya, akan dijelaskan secara khusus pada Bab 9 tentang "DAM dan
Teorinya" (Dewobroto 2015, 2016).

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 31

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

4.5 Hubungan Konfigurasi Perancah Baja dan Kapasitas Dukung
Penjelasan kekuatan perancah baja berdasarkan kategori ‟portal bergoyang” dan ‟portal
tidak bergoyang” dapat dibuktikan dengan kinerja perancah baja hasil uji berikut.

Gambar 38. Hasil uji perancah baja oleh CIRIA (FHA 1994)
Ada empat tipe perancah uji, tipe (a) tidak ada bracing maka dimasukkan “portal bergoyang”.
Terbukti deformasi lateralnya paling besar untuk tiap unit beban lateral. Adapun tipe (b),(d)
karena ada bracing maka termasuk “portal tidak bergoyang” dan terbukti dari kurva adalah
yang paling kaku. Perancah tipe (c) adalah gabungan keduanya, ada bracing tetapi tidak
penuh, sehingga kekakuan lateralnya juga diantara kurva (a) dan kurva (b),(d).
Untuk dimensi elemen yang sama, maka konfigurasi struktur berkategori ‟portal bergoyang”
dapat dipastikan lebih lemah dari struktur “portal tidak bergoyang”, dengan demikian maka
rekomendasi pemasangan pengikat bracing yang diusulkan FHA (1994) tentunya dapat lebih
mudah untuk dipahami, lihat Gambar 39 berikut.

Gambar 39. Rekomendasi Pemasangan Brace Couplers (FHA 1994)
Titik-titik pada elemen yang diikat bracing (brace couplers) menyebabkan posisi titik tersebut
tidak bisa bertranslasi, sehingga disebut sistem portal tidak bergoyang. Dengan memasang
pengikat bracing untuk elevasi tertentu maka panjang tekuk kolom menjadi berkurang. Untuk
penampang kolom sama, maka semakin pendek, risiko tekuk menjadi semakin berkurang.
Jika demikia, maka kekuatannya akan ditentukan material baja yang digunakan.

Gambar 40. Efektivitas Pemasangan Brace Couplers (FHA 1994)

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 32

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

4.6 Pengaruh Bentuk Penampang terhadap Tekuk

Batang tekan pendek tidak mengalami tekuk, jika dibebani aksial tekan tanpa eksentrisitas
sehingga tegangan bertambah sampai mencapai kondisi leleh, maka batangnya memendek.
Perilakunya seperti batang tarik, kekuatannya tergantung luas penampang, bentuk tidak
berpengaruh. Berbeda dengan batang tekan langsing, jika dibebani sama maka sebelum
tercapai leleh bisa terjadi tekuk (buckling), yaitu terjadinya perpindahan lateral, seperti efek
lentur balok, yang besar pada kondisi beban konstan. Terhadap tekuk, yang berpengaruh
adalah luas dan momen inersia penampang. Keduanya bersama panjang batang disebut
faktor kelangsingan batang, atau KL/rmin yang diperoleh dari KL/√(Imin/A).

Konstruksi baja beda dengan beton, bentuk penampangnya lebih bervariasi. Tidak hanya
parameter momen inersia saja yang berpengaruh, parameter geometri terkait torsi juga
menentukan. Bahasan torsi diberikan detail di Bab 6 buku penulis (Dewobroto 2015, 2016).

Bentuk penampang mempengaruhi perilaku tekuk yang berbeda. Ada tiga fenomena tekuk
yang dijumpai, yaitu [1] tekuk lentur; [2] tekuk torsi dan [3] tekuk torsi-lentur, lihat gambar
di bawah ini.

Gambar 41. Bentuk penampang dan perilaku tekuk kolom

Parameter kelangsingan penampang, yaitu radius girasi atau rmin = √(Imin/A) adalah tinjauan
terhadap tekuk lentur. Memang, tekuk jenis ini yang umum dijumpai, dan hampir semua
penampang kolom bisa mengalaminya. Meskipun demikian, jika kekakuan torsi penampang
relatif kecil, tekuk torsi akan terjadi terlebih dahulu.

Parameter kelangsingan terhadap tekuk lentur, yaitu radius girasi rmin merupakan cara
mudah membayangkan kapasitas tekuk. Cara yang sama dapat digunakan juga dengan
menghitung radius girasi ekivalen terhadap tekuk torsi, yaitu rt sebagai berikut.

rt  Cw  0.04J KL2 .....................................................................................(Gaylord – Gaylord 1972)

IpS

IpS adalah momen inersia polar terhadap pusat geser (c.s). Pada penampang simetri ganda,
pusat berat (c.g) berhimpit dengan pusat geser, sehingga IpS = IpG = Ix + Iy. Dengan
membandingkan nilai rt terhadap rx atau ry maka r yang terkecil akan menunjukkan
fenomena tekuk mana yang terjadi lebih dahulu, tekuk torsi atau tekuk lentur, jika dipakai
penampang kolom simetri ganda.

Penampang kolom simetri tunggal, pusat berat (c.g) dan pusat geser (c.s) tidak berhimpit
sehingga ada dua fenomena tekuk yang mungkin terjadi pada sumbu berbeda, yaitu [1]
tekuk lentur terhadap sumbu non-simetri, atau [2] tekuk torsi-lentur terhadap sumbu simetri

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 33

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

penampangnya. Dengan konsep sama seperti sebelumnya, maka radius girasi ekivalen
terhadap tekuk torsi-lentur atau rtb dapat dihitung pula sebagai berikut.

 1y2  rtb2 rtb2  ry rt2  0 ...................................................................(Gaylord – Gaylord 1972)
o   ry2  rt2

rp2S

Parameter rpS adalah radius girasi polar atau rmin = √(IpS/A) dan rt adalah radius girasi tekuk
torsi, adapun yo jarak c.g terhadap c.s.

Untuk menjelaskan secara sederhana tentang adanya tiga fenomena tekuk yang dipengaruhi
oleh bentuk penampang. Maka akan ditinjau empat bentuk penampang yang biasa dijumpai,
yaitu pipa yang mewakili penampang dengan elemen tipis tertutup, dan juga yang terbuka
yaitu profil-H dan X (penampang terbuka simetri ganda), dan profil-T (penampang terbuka
simetri tunggal).

Gambar 42. Perilaku penampang terhadap variasi bentuk pada luas yang sama

Kolom jepit-jepit L = 24 m, maka KL = 0.5 × 24 = 12 m = 1200 cm. Dari penampang kolom,
akan dihitung parameter geometri terkait perilakunya terhadap aksial (A), lentur (Ix dan Iy),
dan torsi (J dan Cw), sekaligus radius girasi sesuai tekuknya.

** Kolom Pipa **

 A  703.72 cm2
 1  602  522
4

 Ix
 1  304  264  277,264.40 cm4
4

rx  1 (302  262 )  19.85 cm
2

 J  554,528.8 cm4
  304  264
2

khusus penampang pipa atau bentuk penampang dengan elemen tipis tertutup, maka J = Ip
atau momen inersia polar Ip = Ix + Iy.

Ip  Ix  Iy  277,264.4  2  554,528.8 cm4

Nilai Ix (kekakuan lentur) yang besarnya hanya setengah Ip (kekakuan torsi) maka jelas yang
menentukan adalah tekuk lentur, dimana :

KL 1200  60.45 ........................................................................................................ (tekuk lentur)
rmin  19.85

**Kolom Profil-H**

A  2  62  52  4  704 cm2

Ix  26243 4523  2  4  62  282  436,394.67 cm4
12

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 34

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

rx  Ix  24.9 cm
A

Iy  24623 5243  159,162.67 cm4
12

ry  Iy  15 cm
A

J   62* 2  52 43  3,754.67 cm4

3

Cw  562 159,162.67  124,783,533.3 cm6 ..........................................................(Gaylord et. al 1992)
4

54,067,248.

rt  Cw  0.04J KL2  1,288,092.4  0.04  3,754.676002

IpS 756,961.5

rt  Cw  0.04J KL2  216,268,992.0

IpS  23.93124,783,533.30.043,754.6712002
595,557.34

karena rt > ry maka rmin = ry sehingga

KL  1200  80 .............................................................................................................. (tekuk lentur)
rmin 15

Profil H di atas masih menunjukkan perilaku tekuk lentur, karena bentuk tersebut dimungkinkan juga
terjadi tekuk torsi maka akan ditinjau panjang kolom yang lebih pendek , yaitu KL = 200 cm.

rt  Cw  0.04J KL2  6,007,472. 

IpS  14.82124,783,533.30.043,754.672002
595,557.34

karena rt < ry maka rmin = rt sehingga

KL  200  13.5 ............................................................................................................ (tekuk torsi)
rmin 14.82

Dari hitungan terlihat bahwa tekuk torsi dipengaruhi oleh panjang kolom, untuk kolom
pendek yang menentukan adalah tekuk torsi, dan untuk kolom langsing adalah tekuk lentur.

Untuk membayangkan bagaimana tekuk torsi terjadi pada profil H maka illustrasi tekuk dari
buku McGuire (1957) akan membantu.

Gambar 43. Tekuk torsi pada profil H

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 35

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 43c di atas memperlihatkan selain komponen torsi uniform (J) ada juga komponen
torsi warping (Cw) yang cukup besar, terlihat sebagai vektor-vektor gaya yang membentuk
kopel gaya sejajar elemen sayap. Bandingkan kemudian dengan profil X yang didominasi
komponen torsi uniform (J) saja.

**Kolom Profil-X**

A  90  86 * 4  704 cm2

Ix = Iy = 4×903 +86×43 = 243,458.67 cm4 ; rx = ry = I =18.6 cm
12 A

J=  90+86 43 = 3,754.67 cm4

3

Cw = 453 43 = 648,000.0 cm6 ....................................................................................(Gaylord et. al 1992)
9

IpS =Ix +Iy = 486,917.3 cm4

rt = Cw + 0.04JKL2 = 648,000.0 + 0.04×3,754.6712002

IpS 486,917.3

1.33 444.16 
648,000.0 216,268,992.0
rt = 486,917.3 + 486,917.3 = 21.1

Cw J dan KL

karena rt > ry maka rmin = ry sehingga
KL = 1200 = 64.5 ............................................................................................................. (tekuk lentur)

rmin 18.6

Karena ditinjau kolom dengan luasan penampang sama, maka penampang Profil-X mempu-
nyai kapasitas yang lebih besar dibanding kolom Profil-H. Tidak terbukti adanya risiko tekuk
puntir sebagaimana terlihat pada Gambar 41. Hal ini adalah salah satu kemungkinan yang
bisa terjadi, karena jika diamati secara seksama khususnya pada penyusunan nilai rt (radius
girasi tekuk torsi). Nilainya tergantung konstanta torsi (J) dan panjang tekuk (KL). Pada
rumusan tersebut panjang tekuk menentukan karena fungsi pangkat dua. Jika nilai KL diper-
kecil, menjadi separo, 12 m  6 m, maka pengaruhnya adalah sebagai berikut :

rt = Cw + 0.04JKL2 = 648,000.0 + 0.04×3,754.676002

IpS 486,917.3

1.33 111.04 
648,000.0 + 54,067,248. =10.6
rt = 486,917.3 486,917.3

Cw J dan KL

karena rt < ry maka rmin = rt sehingga
KL = 600 = 56.6 ................................................................................................................ (tekuk torsi)
rmin 10.6

Sebagaimana digunakan pada profil H, maka illustrasi tekuk yang diambil dari bukunya
McGuire (1967) mengenai deformasi tekuk torsi profil X dapat membantu memahami
fenomena tersebut.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 36

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 44. Perilaku tekuk torsi pada profil X

Profil H dan X yang ditinjau untuk kolom di atas mempunyai luas penampang sama, tetapi
karena kekakuan torsinya berbeda maka profil H lebih kuat dari profil X terhadap gaya tekan.

Karena ketebalan elemen pelat keduanya sama, maka besarnya komponen torsi uniform (J)
adalah sama. Perbedaan timbul akibat komponen torsi warping (Cw) yang lebih besar pada
profil H, itu bisa terjadi karena adanya elemen sayap yang saling paralel.

Untuk mendapatkan perbandingan perbedaan karakter torsi dari kedua profil maka besaran
nilai yang terkait akan ditabulasikan.

Tabel 5. Perbandingan karakter torsi profil H dan X

Penampang Iy (cm4) Cw (cm6) % J (cm4)
Profil H 159,162.7 124,783,533.3 100.0% 3,754.7
Profil X
243,458.7 648,000.0 0.5% 3,754.7

Jika Iy mewakili tekuk-lentur dan Cw tekuk-torsi, maka terhadap gaya tekan profil H akan
mengalami tekuk lentur adapun profil X akan cenderung mengalami tekuk torsi.

**Kolom Profil-T**

A = 100 + 76× 4 = 704 cm2

Ix = 43 ×96+4×803 + 4×96×17.32 + 4×80× 20.72 = 423,222.83 cm4
12

rx = Ix = 24.5 cm
A

Iy = 43×76+4×1003 = 333,738.67 cm4
12

ry = Iy = 21.8 cm
A

J= 100+76 43 = 3,754.67 cm4

3

Cw = 100×4 3 +  78×4 3 = 1,288,092.4 cm6 ...................................................................... (Gaylord et. al 1992)

144 36

yo =19.3 - 2 =17.3 cm
IpS =Ix +Iy = 756,961.5 cm4

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 37

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

216,268,992. 

rt = Cw + 0.04JKL2 = 1,288,092.4 + 0.04×3,754.6712002

IpS 756,961.5

1.7 285.7
1,288,092.4 216,268,992.
rt = 756,961.5 + 756,961.5 =16.95 cm ....................................................................... (rt < ry)

Pada kolom dengan penampang simetri tunggal, c.g dan c.s tidak berhimpit sehingga dapat
terjadi tekuk torsi-lentur. Oleh sebab itu pengaruhnya akan diperhitungkan sebagai berikut.

 1-yo2rt2b - ry2 + rt2 rt2b +ryrt2 = 0 ..........................................................................(Gaylord – Gaylord 1972)
rp2S

rpS = IpS = 756,961.5 = 32.8 cm
A 704

 1-17.32 
32.82 

rt2b - 21.82 +16.952 rt2b + 21.8 ×16.952 = 0



0.721rt2b - 762.5rt2b + 6,263.2 = 0  rtb = 2.87 cm

karena rtb < rt < ry < rx maka rmin = rtb sehingga

KL = 1200 = 418 ........................................................................................................(tekuk torsi-lentur)
rmin 2.87

Jika panjang tekuk ekivalen diperpendek, atau KL = 600 cm, maka

54,067,248.

rt = Cw + 0.04JKL2 = 1,288,092.4 + 0.04×3,754.676002

IpS 756,961.5

1.7 71.42
1,288,092.4 54,067,248.
rt = 756,961.5 + 756,961.5 = 8.55 cm ............................................................................ (rt < ry)

Cw J dan KL

Untuk memperhitungkan tekuk torsi-lentur maka.

 1-yo2rt2b - ry2 + rt2 rt2b +ryrt2 = 0 ..........................................................................(Gaylord – Gaylord 1972)
rp2S

 1-17.32  rt2b rt2b + 21.8 × 8.552 = 0
32.82 

- 21.82 + 8.552



0.721rt2b - 548.3rt2b +1593.6 = 0  rtb =1.7 cm
karena rtb < rt < ry < rx maka rmin = rtb sehingga

KL = 600 = 352 .........................................................................................................(tekuk torsi-lentur)
rmin 1.7

Tabel 6. Pengaruh bentuk penampang terhadap kelangsingan kolom

Penampang Pipa Profil-H Profil-X Profil-T KL
30 40 57 352 6m
KL/rmin
lentur lentur torsi torsi-lentur 12 m
perilaku tekuk
60 80 65 418
KL/rmin
lentur lentur lentur torsi-lentur
perilaku tekuk

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 38

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Dari hitungan kolom, penampang pipa adalah yang terbaik karena profil tertutup. Kolom
profil-X yang panjang lebih baik dari profil-H, tetapi untuk panjang tekuk dan ketebalan profil
tertentu profil-X rentan mengalami tekuk torsi sehingga kapasitasnya menurun. Kolom profil-
T kinerjanya paling buruk sehingga harus dihindari.

Kinerja kolom tekan aksial, ditentukan oleh luasan dan bentuk penampang. Parameter yang
penting adalah kekakuan lentur (E, Ix atau Iy); dan kekakuan torsi (G, J dan Cw). Parameter
torsi dibahas secara lengkap bersama uraian tentang balok pada Bab 6 (Dewobroto 2015).

Selanjutnya akan ditinjau kapasitas kolom untuk setiap perilaku tekuknya berdasarkan
konsep LRFD dari AISC (2010).

4.7 Kuat Tekan Nominal

4.7.1 Peta Petunjuk Pemakaian Rumus AISC

Tekuk global ditentukan oleh kelangsingan elemen penampang dan bentuknya. Ada tiga
perilaku tekuk, yaitu [1] tekuk lentur; [2] tekuk torsi dan [3] tekuk torsi-lentur (lihat
Gambar 41). Adapun tekuk global atau lokal tergantung klasifikasi penampang, jika
penampangnya tidak-langsing maka tidak terjadi tekuk lokal, dan sebaliknya penampang
langsing berisiko tekuk lokal terlebih dahulu. Karena tekuk terjadi pada kondisi elastis,
sebelum leleh maka agar efisien perlu dipilih kolom penampang tidak langsing.

Berdasarkan bentuk dan klasifikasi penampang kolom, dapatlah disusun peta pemakaian
rumus AISC (2010) untuk perencanaan batang tekan aksial, sebagai berikut.

Tabel 7. Peta petunjuk pemakaian rumus perencanaan batang tekan

Penampang tidak Penampang langsing

Bentuk geometri langsing
penampang
Rumus Kondisi Rumus Kondisi
AISC batas
AISC batas
E7 LB
E3 FB FB
E4 TB E7 TB

E3 FB E7 LB
E4 FTB E7 FB
E7 FTB
E3 FB
E7 LB
E3 FB E5 FB

E3 FB LB
E4 FTB FB

E6 FB LB
E3 FTB FB
E4 FTB
LB
FB
FTB

E5

E3 FB N/A N/A

tidak simetri

E4 FTB E7 LB
FTB

Catatan : FB tekuk lentur (Flexural Buckling)
TB tekuk torsi (Torsional Buckling)
FTB tekuk torsi-lentur (Flexural-Torsional Buckling)
LB tekuk lokal (Local Buckling)
N/A tidak ada ketentuan yang dimaksud (Not Applicable)

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 39

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

4.7.2 Tekuk Lentur (AISC – E3)

Tekuk lentur adalah fenomena tekuk penampang dengan klasifikasi elemen tidak langsing.
Beban kritis penyebab tekuk telah dirumuskan oleh Euler, dan sampai saat ini tetap dijadikan
dasar menentukan kuat nominal batang tekan (Pn). Agar berkesesuaian dengan perencana-
an batang tarik, maka luas penampang utuh atau gross (Ag) dijadikan konstanta tetap,
adapun variabelnya adalah tegangan kritis (Fcr), yang dituliskan dalam format berikut.

Pn = Fcr · Ag ........................................................................................................................(E3-1 AISC)

Tegangan kritis, Fcr dihitung berdasarkan syarat berikut, jika

(a) KL  4.71 E Fy atau Fy  2.25 , tekuk inelastis, maka:
r Fe

 Fy .........................................................................................................(E3-2 AISC)
  0.658Fe 
Fcr   Fy

Catatan: Tegangan kritis kolom pada daerah kelangsingan ini banyak dipengaruhi
oleh : [1] tegangan residu; dan [2] kondisi imperfection atau ketidak-kelurusan dari
batang. Fenomena keruntuhannya disebut tekuk inelastis. Rumus Euler tidak bisa
memprediksi tekuk jenis ini, sehingga disusun teori Double Modulus (Considere) dan
Modulus Tangent (Engesser) tahun 1889 secara terpisah. Itupun hasilnya masih
perlu dikoreksi lagi berdasarkan data hasil uji empiris yang diolah secara statistik.

(b) KL  4.71 E Fy atau Fy  2.25 , tekuk elastis, maka :
r Fe

Fcr  0.877Fe ................................................................................................................(E3-3 AISC)

dimana Fe = tegangan tekuk Euler (elastis) sebagai berikut

Fe   2E .................................................................................................................(E3-4 AISC)

KL r 2

Catatan : Tegangan kritis kolom pada kelangsingan ini disebut tekuk elastis. Rumus
Euler tidak bisa dipakai langsung karena belum memperhitungkan imperfection.
Koreksi diberikan berdasarkan hasil kalibrasi dengan data uji kolom secara empiris.

Adanya kondisi batas tekuk inelastis atau elastis mempengaruhi efisien tidaknya pemakaian
mutu baja. Jika kelangsingan kolom lebih besar dari 4.71 √ (E/Fy) maka mutu baja tidak
berpengaruh. Hal itu bisa dilihat dari perbandingan kurva tegangan kritis (Fcr) dari berbagai
mutu baja ASTM terhadap kelangsingan kolom.

Gambar 45. Perbandingan kurva Fcr berbagai mutu baja ASTM terhadap KL/r

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 40

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

4.7.3 Tekuk Torsi dan Tekuk torsi-lentur (AISC – E4)

Fenomena tekuk, selain lentur ada lagi yang lain, yaitu torsi (tekuk torsi), atau gabungan
keduanya yaitu tekuk torsi-lentur. Biasanya itu terjadi pada penampang dengan kekakuan
torsi yang relatif kecil, atau pusat geser dan pusat beratnya tidak berhimpit.

Penampang dengan kekakuan torsi relatif kecil, yaitu profil built-up simetri ganda bentuk I
atau X, atau penampang simetri tunggal dengan pusat geser dan pusat berat tidak berhimpit,
misal profil siku atau tee, harus dihitung kapasitasnya terhadap tekuk torsi atau tekuk torsi-
lentur. Jika kapasitasnya lebih kecil dibanding kapasitas tekuk lentur, maka perilaku tekuk
torsi atau torsi-lentur yang akan terjadi lebih dahulu (menentukan).

Kapasitas tekan nominal penampang kolom tidak-langsing terha-dap tekuk torsi dan torsi-
lentur adalah berikut

Pn = Fcr · Ag ........................................................................................................................(E4-1 AISC)

Tegangan kritis, Fcr dihitung berdasarkan syarat berikut, jika
(a) Penampang siku ganda atau tee

  Fcry  Fcrz    1 4Fcry FcrzH  .............................................................................(E4-2 AISC)
 2H  1 
   2 

Fcry  Fcrz
 Fcr

Nilai Fcry diambil sama seperti nilai Fcr kondisi tekuk lentur, yaitu memakai persamaan
E3-2 atau E3-3 (AISC 2010). Tekuk yang ditinjau adalah arah sumbu y atau sumbu
simetri profil. Kelangsingan batang tekan KL/r = KLy/ry untuk profil tee, dan KL/r =
(KL/r)m untuk kelangsingan batang tekan tersusun, yang terpengaruh oleh jenis alat
sambung penyusunnya.

Parameter yang terkait :

 Fcrz  GJ Agro2 ................................................................................................................(E4-3 AISC)

H  1 xo2  y 2 ................................................................................................................ (E4-10 AISC)
o

ro2

 ro2  xo2  yo2  Ix  Iy Ag ............................................................................................... (E4-11 AISC)

ro ............................................................................ radius girasi polar terhadap pusat geser, mm

xo , yo ................................................................. koordinat pusat geser terhadap pusat berat, mm
E ...................................................................................................modulus elastis = 200,000. MPa.
Ix , Iy ......................................................................... momen inersia terhadap sumbu utama, mm4
G .....................................................................................................modulus geser = 77,200. MPa.
J ...........................................................................konstanta torsi, profil tee atau siku ganda, mm4.

 J
 1 bt 3  d t /2w3 J  2 d  b  t t 3
3 3

Gambar 46. Parameter torsi profil tee dan siku ganda

c.S adalah pusat geser dan c.g pusat berat.

Perilaku tekuk pada profil tee atau siku ganda (Gambar 46) pada sumbu x-x adalah
lentur dan sumbu y-y (simetri) adalah torsi-lentur. Salah satu akan terjadi lebih dahulu.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 41

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Gambar 47. Deformasi akibat tekuk lentur atau tekuk torsi-lentur

Tekuk lentur terjadi di arah tegak lurus sumbu x, dimana pusat berat dan pusat geser
terletak di bidang sama atau satu garis lurus sehingga hanya ada perpindahan translasi.

Tetapi pada tekuk arah tegak lurus terhadap sumbu y atau sumbu simetri penampang
maka pusat geser dan pusat berat tidak terletak pada bidang yang sama, atau tidak
berhimpit sehingga akibat tekuk, selain terjadi translasi juga mengalami torsi terhadap
pusat gesernya, terjadilah tekuk torsi-lentur.

(b) Untuk penampang lain, Fcr tetap dengan rumus tekuk lentur, persamaan E3.2 dan E3.3
(AISC 2010), tetapi tegangan tekuk elastis Fe dihitung dengan memasukkan pengaruh
kekakuan torsi batangnya sebagai berikut.
(i) profil dengan sumbu simetri ganda, maka

Fe    2ECw  1 .................................................................................................(E4-4 AISC)
  GJ   Iy
 KzL2
 Ix

dimana

E ...................................................................................................modulus elastis = 200,000. MPa.
Cw ............................................................................ konstanta warping, penampang terbuka mm4.
KzL ..................................................................................panjang tekuk efektif terhadap torsi, mm.
G .....................................................................................................modulus geser = 77,200. MPa.
J ................................................................................... konstanta torsi, penampang terbuka, mm4.
Ix , Iy ......................................................................... momen inersia terhadap sumbu utama, mm4

 J J 4 bt 3
 1 2bt 3  d 'w 3  3
3

d ' 2 b3t Cw 1 b3t 3
 Cw  1  9
24

Gambar 48. Parameter torsi profil simetri ganda (Gaylord-Gaylord 1972).

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 42

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Kekakuan torsi profil-X lebih kecil dibanding profil-I, bahkan nilai Cw dapat diabaikan
(Gaylor-Gaylord 1972). Jadi profil-X umumnya yang berisiko tinggi mengalami tekuk
torsi.

Gambar 49. Deformasi penampang palang akibat tekuk lentur atau tekuk torsi.
(ii) profil dengan sumbu simetri tunggal maka

  Fey  Fez    1 4Fey FezH  ................................................................................(E4-5 AISC)
 2H  1 Fey  Fez 
 Fe    2 


dimana

xo , yo ................................................................. koordinat pusat geser terhadap pusat berat, mm

ro ............................................................................ radius girasi polar terhadap pusat geser, mm

Fey   2E 2 .....................................................................................................................(E4-8 AISC)
 KLy 
 ry 

Fez    2ECw  GJ  1 .................................................................................................(E4-9 AISC)
  Ag ro2
 KzL2 

H  1 xo2  y 2 ................................................................................................................ (E4-10 AISC)
o

ro2

ro2  xo2  y 2  Ix  Iy ........................................................................................................ (E4-11 AISC)
o Ag

Ketentuan AISC E4-4 lebih teliti dari AISC E4.2 karena memperhitungkan warping, tetapi
hanya efektif untuk profil yang elemennya saling paralel (profil U atau I simetri tunggal)
dimana nilai Cw relatif besar. Adapun profil T dan profil siku ganda mempunyai nilai Cw
yang relatif kecil, dapat diabaikan (Gaylord-Gaylord 1972). Oleh sebab itu rumus AISC
E4-4 jadi tidak efektif dibanding rumus AISC E4-2 yang lebih pendek.

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 43

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

 J
 J  1 b1t13  d 'w 3  b2t23
 1 2b 't 3  d 'w 3 3
3

  1   1
d 'w
2  3b 't 1   b1 3  t1 
 b2   t2 
   
yo  e  b'
yo  yt  t1  d '
1  3 2 1 d 'w  2
Cw  (d ')2 b3t  6  2 6b 't 
 Cw  1 (d ')2 b13 t1
12

J  2 b't3
3

Cw  1 (b ')3 t 3
18

Gambar 50. Parameter torsi profil simetri tunggal (CISC 2002)

(iii) profil penampang yang tidak mempunyai sumbu simetri maka nilai Fe dihitung
berdasarkan nilai akar terkecil da-ri persamaan berikut

    Fe  Fex Fe  Fey  xo 2  yo 2
 Fe  Fez  Fe2 Fe  Fey  ro   Fe2 Fe  Fex   ro   0 .......................(E4-6 AISC)
  


dimana

Fex   2E ..................................................................................................................(E4-7 AISC)

KLx rx 2

 Fey   2E 2 ..................................................................................................................(E4-8 AISC)
KLy ry

Fez    2ECw  GJ  1 .................................................................................................(E4-9 AISC)
  Ag ro2
 KzL2 

xo , yo ...............................................................= koordinat pusat geser terhadap pusat berat, mm
ro ........................................................................... = radius girasi polar terhadap pusat geser, mm

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 44

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

ro2  xo2  y 2  Ix  Iy ........................................................................................................ (E4-11 AISC)
o Ag

Ix , Iy .......................................................................= momen inersia terhadap sumbu utama, mm4

Ag ......................................................................................... = luas penampang batang tekan, mm2

Note : Tekuk torsi atau tekuk torsi-lentur tidak perlu ditinjau untuk kolom dengan profil
hot-rolled. Jenis tekuk tersebut hanya perlu untuk kolom profil built-up tipis (Commentary
AISC 2010).

4.8 Contoh Rancangan Kolom Profil O dan Profil H

4.8.1 Umum

Untuk menjelaskan tentang ketentuan batang tekan AISC (2010), penampang-penampang
pada Gambar 42, yang telah diulas dan diketahui perilaku tekuknya, akan dihitung ulang.

Ditinjau kolom dengan kondisi jepit-jepit, dibebani secara aksial, panjang real L = 24 m,
hingga pajang efektif KL = 0.5  24 = 12 m. Mutu baja ASTM A36 (Fy 250 MPa). Akan
dihitung kuat tekan batas ϕPn dari kolom tersebut.

4.8.2 Kolom Baja Profil-O

Profil-O atau pipa  600 mm dan t = 40 mm properti geometrinya:

 A
= 1 π 6002 - 5202 = 70,371.68 mm2
4

rx  1 (3002  2602 )  198.5 mm
2

Jawab :

Dari peta rumus AISC (Tabel 7) untuk penampang kolom pipa, keruntuhannya hanya tekuk
lentur, sebagai berikut :

1. Klasifikasi elemen penampang berdasarkan Tabel 5.1

D  600  15 << 0.11 E  0.11 200,000.  88
t 40 Fy 250

Klasifikasi pipa adalah penampang tidak-langsing maka tekuk-lentur didasarkan pada
ketentuan AISC - E3.

2. Kuat tekan nominal terhadap tekuk lentur (AISC E3).

KL  12,000.  60.5 << 4.71 E  134
r 198.5 Fy

berarti tekuk inelastis, sehingga

Fe   2E   2 200,000  540 MPa ...................................................................................(E3-4 AISC)
60.52
KL r 2

Fcr   0.658 250   Fy  0.82Fy ...........................................................................................(E3-2 AISC)
540

Pn  Fcr A  0.82  250  70,371.68  1  14,426.2 kN
1000

Pu  Pn  0.914,426.2  12,983.6 kN

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 45

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

4.8.3 Kolom Baja Profil-H

Kolom baja profil-H didesain terhadap beban tekan aksial saja. Sebagai kolom dengan
penampang simetri ganda perlu ditinjau perilaku tekuk-lentur atau tekuk-torsi yang mungkin
dapat ter-jadi. Keduanya dihitung, nilai terkecil adalah menentukan.

Gambar 51. Konfigurasi Kolom Profil-H yang ditinjau
Jawab :
1. Hitung properti geometri penampang profil-H.

A  2 620  520 40  70,400. mm2 Ix = 2×620×403 +40×5203 + 2× 40× 620× 2802
12

Ix = 4,363,946,667. mm4

rx = Ix = 249 mm
A

Iy = 2×40×6203 +520×403 =1,591,626,667. mm4
12

ry = Iy =150 mm
A

J   620 * 2  520  403  37,546,666.67 mm4

3

 Cw = 1 d' 2 Iy = 5602 ×1,591,626,667. ................................................................................ (Gaylord 1992)
4 4

Cw =1.248×1014 mm6

I x  I y  5,955,573,334. mm 4
2. Menentukan klasifikasi penampang berdasarkan Tabel 5.1.

Sayap : b = 620×0.5 = 7.8 << 0.56 E = 15.8  tidak langsing.
t 40 Fy

Badan : b = 600-2×40 = 13 << 1.49 E = 42  tidak langsing
t 40 Fy

Klasifikasi profil-H adalah penampang tidak langsing, ditinjau tekuk-lentur (AISC - E3) dan

tekuk-torsi (AISC - E4).

3. Tegangan kritis tekuk - lentur (AISC - E3).

= = 80KL 12,000. << 4.71 E = 134 , tekuk inelastis sehingga
Fy
rmin 150

F = π2E = π2 200,000 = 308 MPa ..............................................................................................(E3-4 AISC)
802
e KL r2

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 46

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

Fcr   0.658 250   Fy  0.71Fy .........................................................................................(E3-2 AISC)
308

4. Tegangan kritis tekuk - torsi (AISC – E4).

Untuk tekuk torsi profil simetri ganda, Fcr dari rumus tekuk lentur (AISC–E3), tapi Fe dicari
dari rumus (AISC E4-4) berikut.

 π2ECw +  1
Fe =  GJ + Iy .......................................................................................................(E4-4 AISC)
 KzL2  Ix

Kolom jepit-jepit maka dapat dianggap KzL = KL sehingga

2.8986×1012
  1.7105×1012 
Fe =  π2E×1.247835×1014 + G×37,546,666.67 1 = 774 MPa
 12,000.2  5,955,573,334.



dimana E = 200,000. MPa dan G = 77,200. MPa

Fy = 250 = 0.32 <<< 2.25 berarti tekuk inelastis, sehingga
Fe 773.9

 Fcr = 250 ×Fy = 0.87Fy ..................................................................................................(E3-2 AISC)
0.658 774

5. Kuat tekan nominal kolom profil H.

Fcr tekuk-torsi >> Fcr tekuk lentur (sb. y-y), maka tekuk yang terjadi adalah lentur. Kuat
tekan nominalnya adalah :

Pn = Fcr A = tekuk-lentur =12,496. kN
0.71× 250×70,400.× 1
1000

Pu =Pn =0.9×12,496.=11,246.4 kN

Petunjuk AISC tentang perencanaan kolom profil H perlu dicheck terhadap ketentuan E3
(tekuk lentur) dan E4 (tekuk torsi) juga. Dari contoh terlihat yang menentukan adalah akibat
tekuk lentur, akan dicoba KL = 200 cm agar tekuk torsi juga dapat terjadi. Karena yang beda
adalah KL saja maka perhitungan langsung meloncat pada tahap No.3 sebagai berikut :

3. Tegangan kritis tekuk - lentur (AISC - E3).

KL = 2,000. = 13.33 << 4.71 E = 134 , tekuk inelastis sehingga
rmin 150 Fy

Fe = π2E = π2 200,000 =11,108.9 MPa ......................................................................................(E3-4 AISC)
13.332
KL r2

 Fcr =
0.658 250 ×Fy = 0.9906×Fy ........................................................................................(E3-2 AISC)
11,108.9

4. Tegangan kritis tekuk - torsi (AISC – E4).
Untuk tekuk torsi profil simetri ganda, Fcr dari rumus tekuk lentur (AISC–E3), tapi Fe dicari
dari rumus (AISC E4-4) berikut.

 π2ECw  1
Fe =  + GJ + Iy .......................................................................................................(E4-4 AISC)
 KzL2  Ix

Kolom jepit-jepit maka dapat dianggap KzL = KL sehingga

2.8986×1012
  0.6158×1012 
Fe =  π2E×1.247835×1014 + G×37,546,666.67 1 =10,826.3 MPa
 2,000.2  5,955,573,334.



Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 47

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

dimana E = 200,000. MPa dan G = 77,200. MPa

Fy = 250 = 0.023 <<< 2.25 berarti tekuk inelastis, sehingga
Fe 10,826.3

 Fcr =
0.658 250 ×Fy = 0.9904×Fy ........................................................................................(E3-2 AISC)
10,826.3

5. Kuat tekan nominal kolom profil H.

Fcr tekuk-torsi < Fcr tekuk lentur (sb. y-y), maka tekuk yang terjadi adalah torsi. Kuat
tekan nominalnya adalah :

= Fcr = tekuk-puntir
Pn A 0.9904 × 250 × 70,400.× 1 =17,431. kN
1000

Perbedaan antara tekuk lentur dan tekuk torsi sangat tipis, itu mengapa profil H umumnya
cukup dicheck terhadap lentur.

5 KESIMPULAN

Telah dibahas berbagai pendapat terkait sistem perancah baja yang dikategorikan sebagai
struktur sementara (temporary structure), dimana umumnya mempunyai perletakan yang
sederhana sehingga stabilitasnya sangat ditentukan oleh konfigurasi geometri dan keterse-
diaan tumpuan lateral serta berat sendiri strukturnya.

Untuk menghindari terjadinya kegagalan akibat perancah baja maka perlu diprediksi beban
ultimate atau beban maksimum yang dapat dipikul. Selanjutnya beban kerja adalah beban
maksimum dibagi dengan safety factor atau S.F.

Terkait dengan S.F maka ada dua jenis sistem yang dikenal oleh OSHA dengan S.F yang
berbeda, yaitu scaffolding dengan S.F  4.0 dan formwork dengan S.F  2.5. Hanya saja
istilah scaffolding menurut OSHA berbeda dengan ACI. Nilai S.F  2.5 dipakai ASSHTO,
adapun peraturan BS memperbolehkan S.F  2.0 tetapi dengan catatan bahwa materialnya
tidak bervariasi mutunya.

Selanjutnya diuraikan teori stabilitas batang tekan yang disadur dari Dewobroto (2015, 2016)
sehingga dapat dipahami mengapa bentuk sistem scaffolding relatif terbatas variasinya.

Akhirnya semoga materi ini dapat membantu memahami lebih dalam tentang sistem peran-
cah baja sehingga berguna untuk mendukung kesuksesan pembangunan infrastruktur NKRI.

Tuhan memberkati kita semua. Amin.

6 PUSTAKA RUJUKAN

ACI (2004). “ACI 347-04 : Guide to Formwork for Concrete”, American Concrete Institute
André, J., Robert Beale, and António M. Baptista, (2012). “A survey of failures of bridge falsework

systems since 1970”, Forensic Engineering, Volume 165 Issue 4, November 2012, pp. 161-172
AISC (2005), Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges, American Institute of Steel

Construction, Inc., Chicago, IL.
AISC. (2010). “Specification for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 360-10)”, American Institute of

Steel Construction, Chicago
AISC. (2016). “Specification for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 360-16)”, American Institute of

Steel Construction, Chicago
ASCE(2014). “ASCE/SEI 37-14: Design Loads on Structures during Construction”, Published by the

American Society of Civil Engineers

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 48

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru

ASSHTO.(1995). “Construction Handbook for Bridge Temporary Works”, published by the American
Associaton of State Highway and Transportation Office, Washington, DC

ASM.(2004). “Tensile Testing, Second Edition”, ASM International
ASTM E8 / E8M - 16a.“Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials”, ASTM

International, West Conshohocken, PA, 2016, www.astm.org
Beale, R.G. (2014). “Scaffold research — A review”, Journal of Constructional Steel Research 98

(2014) 188–200
BSI (2008). “BS 5975:2008 - Code of practice for temporary works procedures and the permissible

stress design of falsework”, BRITISH STANDARD
Chao, E.L. & Henshaw, J.L.(2002). "Guide to Scaffold Use in the Construction Industry - OSHA 3150,

2002 (Revised)", Occupational Safety and Health Administration, U.S. Department of Labor <<
https://www.osha.gov/Publications/osha3150.pdf>>
CISC.(2002). “Torsional Section Properties of Steel Shapes”, Canadian Institute of Steel Construction
Dewobroto, W.(2013). “Laporan Akhir - Simulasi Uji Stabilitas : Scaffolding PT. Putra Jayasentosa
(Type H2000 L1000 W1500 dan Type H2000 L2000 W2000)”, untuk PT. Gistama Inti Semesta
(tidak dipublikasikan).
Dewobroto, W. (2011). “Era Baru Perancangan Struktur Baja berbasis Komputer memakai Direct
Analysis Method – AISC 2010”, Seminar HAKI 2011 , 26-27 Juli 2011, Hotel Borobudur, Jakarta
Dewobroto, W. (2015). “Struktur Baja – Perilaku, Analisis & Desain – AISC 2010”, Penerbit Jurusan
Teknik Sipil UPH
Dewobroto, W. (2016). “Struktur Baja – Perilaku, Analisis & Desain – AISC 2010, Edisi ke-2”, Penerbit
Jurusan Teknik Sipil UPH
fib (2009).”Formwork and falsework for heavy construction - Guide to Good Practice”. International
Federation for Structural Concrete, Switzerland, bulletin no. 48.
FHA.(1994). ‟Synthesis of Falsework, Formwork and Scaffolding for Highway Bridge Structures”, U.S
Department of Transportation, Federal Highway Administration
Gaylord dan Gaylord.(1972). “Design of Steel Structures 2nd”, McGraw-Hill Kogakusha Ltd.
Hadipriono, F.C., and Hana-Kwang Wang.(1987). “Causes of Falsework Collapses During
Construction”, Structural Safety, 4 (1987) 179-I95
Hanna, A.S. (1999).“Concrete Formwork System”, Marcel Dekker, Inc., New York
Hurd, M.K.(2005)."Formwork for concrete, Special Publication Number 4, 7th Ed.", American Concrete
Institute, Farmington Hills, Michigan
OSHA.(1990). "Analysis of Construction Fatalities - The OSHA Data Base 1985-1989", U.S.
Department of Labor, Occupational Safety and Health Administration
Prabowo, D.(2018). “Basuki: Moratorium Proyek Infrastruktur Layang Perintah Presiden”,
https://properti.kompas.com/read/2018/02/20/170000121/basuki-moratorium-proyek-infrastruktur-
layang-perintah-presiden.
Puskim. (2011). “Laporan Akhir Pengujian Struktur Perancah PT. Putracipta Jayasentosa”, Puslitbang
Permukiman Kementerian Pekerjaan Umum, Bandung, Oktober 2011
Reese, C.D. and J.V. Eidson.(2006). “Handbook of OSHA Construction Safety and Health 2nd”, CRC
Press Taylor & Francis Group, Boca Raton
Scaffolding, Shoring, and Forming Institute. (1989). “Recommended Procedure for Compression
Testing of Welded Frame Scaffolds and Shoring Equipment”, Publication No. S102, Scaffolding,
Shoring, and Forming Institute, Inc., Cleveland, 1989.
Vinnakota, S. (2006). “Steel Structures : Behavior and LRFD”, McGraw-Hill Int. Ed.
Weesner, L.B. and H.L. Jones. (2001). “Experimental and analytical capacity of frame perancah”,
Engineering Structures, 23 (2001) 592–599

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Workshop “Perencanaan Stabilitas Formworks, Falseworks dan Scaffolding”, oleh HPJI 49

bekerja sama PII Cab. DIY, Sispro dan Engineering Institute

Kamis, 1 November 2018, di Hotel Ambhara, Kebayoran Baru
Dr. Ir. Wiryanto Dewobroto, MT., dosen tetap di Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pelita Harapan,
Tangerang. Bidang keahlian rekayasa struktur (structural engineering). Pendidikan S1-UGM (1989),
S2-UI (1998), S3-UNPAR (2009) promotor Prof. Moh. Sahari Besari, Ph.D. Aktif menulis dan punya
blog http://wiryanto.blog. Empat buku terbarunya, adalah "Bridge Engineering in Indonesia", in :
Chapter 21 of the Handbook of International Bridge Engineering, by Wai-Fah Chen , Lian Duan,
CRC Press (2013); “Komputer Rekayasa Struktur dengan SAP2000”, LUMINA Press, Jakarta
(2013), “STRUKTUR BAJA - Perilaku, Analisis dan Desain - AISC 2010”, LUMINA Press, Jakarta
(April 2015), dan “STRUKTUR BAJA - Perilaku, Analisis dan Desain - AISC 2010” Edisi ke-2,
LUMINA Press, Jakarta (2016); Jurnal internasional bereputasi: [1] Wiryanto Dewobroto, Iswandi
Imran, Effendi Johan, and Sri Yanto. (2017). “Design and Construction of Steel–Concrete
Hybrid Piers for a Light Rail Transit System in Palembang, Indonesia”, ASCE Journal: Practice
Periodical on Structural Design and Construction, August 2017 Vol. 22, Issue 3 (https://doi.org/10.1061/(ASCE)SC.1943-
5576.0000318); [2] Wiryanto Dewobroto & Wawan Chendrawan. (2018). “Ultimate Load Capacity Analysis of Steel Scaf-
foldings using the Direct Analysis Method”, ASCE Journal: Practice Periodical on Structural Design and Construction,
Vol. 23, Issue 4 (https://doi.org/10.1061/(ASCE)SC.1943-5576.0000392). Tanggal 29-01-2018 dilantik oleh Menteri PUPR,
Ir. Mochamad Basoeki Hadimoeljono, M.Sc., Ph.D sebagai anggota Komite Keselamatan Konstruksi sesuai Kepmen
PUPR No.66/KPTS/M/2018. Tanggal 16-10-2018 dilantik lagi oleh Menteri PUPR yang sama, sebagai salah satu dewan
pengurus Indonesian Society of Steel Construction (ISSC).

Wiryanto Dewobroto (https://wiryanto.blog)

Ultimate Load Capacity Analysis of Steel Scaffoldings Using
Direct-Analysis Method

Wiryanto Dewobroto1 and Wawan Chendrawan2

Downloaded from ascelibrary.org by Wiryanto Dewobroto on 08/29/18. Copyright ASCE. For personal use only; all rights reserved. Abstract: For ensuring the safe load capacity of steel scaffoldings, the ultimate load capacity analysis is performed including an experi-
mental test and numerical modeling. The test is relatively costly; therefore, it is used specifically for small configurations. Then, the para-
metric methods based on the calibrated numerical modeling are used. The ultimate strength analysis of steel structure requires a
sophisticated nonlinear inelastic computer analysis and cumbersome procedure. As an alternative, elastic second-order computer analysis
and the direct analysis method (DAM) are tried. The loading is given incrementally, and at each stage the available strengths and required
strengths are evaluated. The ultimate limit load is considered achieved when the available capacity in the critical member equals that
required. It has been proven that the calibrated DAM can be used to trace the ultimate load well. It can even be used to evaluate the effec-
tiveness of bracing or lateral support placements. It is important especially for multistory steel scaffoldings that belong to sway frames
because their strengths are significantly influenced by the stability issues. DOI: 10.1061/(ASCE)SC.1943-5576.0000392. © 2018
American Society of Civil Engineers.

Author keywords: Direct analysis method (DAM); Ultimate load capacity analysis; Steel scaffoldings.

Introduction result the validation process can obtain an accurate outcome (Toma
and Chen 1992; Toma et al. 1995).
Building construction projects in Indonesia are generally realized
as reinforced concrete structures; hence, a fairly large number of The numerical modeling of structural failure requires nonlin-
steel scaffoldings are needed in the construction stages. This is a ear inelastic computer analysis. Currently, the most popular type
prospective market in which to sell local steel scaffolding prod- is the FEM-based computer program (Weesner and Jones 2001;
ucts because the prices for similar products imported from abroad Kim et al. 2003; Adam 2013). In practice, this method is rela-
are more expensive. One of the locally produced steel scaffold- tively complicated. The method requires detailed geometric mod-
ings that has been marketed is the ring-lock modular scaffolding eling; thus, it is suitable for research purposes only and not for
system (Fig. 1). practical daily design efforts. A simpler alternative is the direct
analysis method (DAM) from AISC (2005, 2010, 2016), which
The successful use of the ring-lock scaffolding system in various requires only an elastic second-order computer analysis. DAM is
construction projects cannot be denied. This system is selected the latest method for designing a steel structure. It is thought to be
because it has been proven in the field (Valerii 2011). To ensure the capable of accurately predicting the ultimate strengths of a struc-
serviceability load capacity for the steel scaffoldings, an ultimate ture under an experimental load test compared with the older
limit state analysis must be performed; thus, the relatively safe max- design method, i.e., the effective length method (ELM) (AISC
imum workload of the steel scaffoldings can be determined. The 2010). As a result, the strategy of steel structural collapse analysis
strengths and reliability of the steel scaffolding system used are with DAM is starting to be the preferred solution (East and Rutz
extremely important because missing the safety margin can become 2016).
the cause of construction failure (Hadipriono and Wang 1987;
Andresen 2012). This paper presents an alternative numerical analysis strategy
that is relatively simple using DAM based on the structural model,
The ultimate load capacity analysis is performed using an exper- which has been calibrated first with the experimental test results.
imental loading test in the laboratory with numerical simulation or Furthermore, a parametric concept is used to predict the ultimate
computer modeling. The empirical test is relatively costly and very load capacity of the ring-lock modular steel scaffolding system for
risky; hence, it is used only in one-story steel scaffoldings, which is configurations with many stories.
the smallest module that can be built. The test result is also needed
for validating the numerical modeling of two-story steel scaffold- Principle of Ultimate Strength Analysis Using the DAM
ings. By comparing the numerical modeling to the empirical test
A numerical analysis using DAM requires only an elastic second-
1Senior Lecturer, Dept. of Civil Engineering, Univ. Pelita Harapan, order computer analysis (AISC 2016). This is different from the
Tangerang, Banten 15811, Indonesia (corresponding author). ORCID: https:// FEM-based numerical analysis, which requires a nonlinear
orcid.org/0000-0002-9773-0581. Email: [email protected] inelastic computer analysis. This enables the automatic search of
inelastic and nonlinear parameters for tracing the structural
2Director, PT. Gistama Intisemesta Structural & Civil Engineering behavior systematically up to its ultimate condition; thus, the col-
Consultant, Jakarta 11610, Indonesia. Email: [email protected] lapse load can be estimated. However, DAM cannot automati-
cally trace the structural behavior under the inelastic condition,
Note. This manuscript was submitted on April 12, 2018; approved on triggering the collapse as a result of exceeding the material
May 11, 2018; published online on August 28, 2018. Discussion period strength and resistance, which happens because DAM is made for
open until January 28, 2019; separate discussions must be submitted for
individual papers. This paper is part of the Practice Periodical on
Structural Design and Construction, © ASCE, ISSN 1084-0680.

© ASCE 04018028-1 Pract. Period. Struct. Des. Constr.

Pract. Period. Struct. Des. Constr., 2018, 23(4): 04018028