Home / Artikel / Mengapa Ada Resiko dalam Perencanaan Struktur Beton Bertulang?

Mengapa Ada Resiko dalam Perencanaan Struktur Beton Bertulang?

STRUKTUR bangunan yang mempunyai penampilan (perfomance) yang baik dalam hal kekuatan-kekakuan stabilitas, dan faktor-faktor lainnya tanpa melupakan nilai-nilai ekonomi adalah merupakan tujuan utama dalam setiap perancangan dan perencanaan bangunan tersebut. Dalam hal menentukan dimensi suatu penampang beton bertulang dengan metode kekuatan batas maka direncanakan sedemikian rupa agar kapasitas kekuatan batas penampang akan lebih besar atau sama dengan beban batas yang diperkirakan akan bekerja. Di dalam analisis rekayasa yang dilakukan terhadap suatu struktur yang biasanya memang rumit. Asumsi dan idealisasi perlu dilakukan agar model matematik menjadi relatif mudah dan dipecahkan.

Biasanya tidak bisa dihindarkan akan adanya faktor yang dihindarkan/diabaikan. Sebagai contoh dalam proses perencanaan penampang beton bertulang; kuat atas lentur suatu penampang dipengaruhi oleh beberapa hal anta-ra lain: (i) idealisasi antara diagram tegangan dan regangan, (ii) Vareasi dalam mutu beton yang terjadi di lapangan, (iii) Variasi dalam mutu baja di lapangan, (iv) mutu pelaksanaan, yang kesemuanya ini menyebabkan kuat batas lentur komponen struktur yang bersangkutan (balok, pelat, dan lain-lain) dapat bervariasi dari suatu penampang ke penampang yang lainnya atau TIDAK UNIFORM seperti yang diasumsikan dalam proses perencanaan. Lebih jauh lagi, model beban yang digunakan dalam analisa struktur sering kali diturunkan berdasar informasi statistik beban yang tidak lengkap. Kadang-kadang seorang perencana harus menentukan beban rencana berdasar ‘feeling’ saja jika data tidak ada sama sekali.

Dalam hal gaya gempa maka banyak sekali faktor yang mempengaruhi besar gaya yang bekerja yang tidak diketahui dengan pasti, antara lain: (i) Waktu terjadinya gempa (ii) mekanisme patahan yang terjadi, Variasi tanah sebagai media perambat, (iv) damping dari struktur, (v) Model dinamik dari struktur, dan lain-lain yang mengakibatkan gaya gempa sebagai gaya yang PREDICTABLE.

Hukum mekanika teknik yang menghubungkan beban dan respon struktur juga diturunkan berdasar beberapa penyederhanaan dan idealisasi. Dengan kata lain, proses perencanaan penampang beton bertulang yang sederhanapun sebenarnya masih diselimuti oleh hal-hal yang tidak diketahui dengan pasti. Lebih jauh lagi, beberapa parameter masukan yang digunakan dalam analisis secara statistik, menunjukkan gejala hal tersebut diatas maka KEAMANAN MUTLAK atau ABSOLUT SAFETY tidak dapat dicapai dalam SETIAP sistem struktur.

Dengan membatasi diri pada masalah struktur, maka karena faktor-faktor tersebut di atas dikatakan bahwa BEBAN (LOAD) yang bekerja pada suatu struktur dan TAHANAN yang diperlukan untuk menahan beban tersebut mempunyai sifat RANDOM atau ACAK (ELLINGWOOD, 1972) bahwa beban dan tahanan sebagaimana kuat baja dan kuat tekan beton mempunyai nilai yang tidak unit atau tunggal, tetapi bervariasi dengan penyebaran yang tertentu, dalam hal seperti ini maka keamanan suatu struktur akan lebih realistis bila dinyatakan dalam bentuk PROPABILITY OF FAILURE atau RISK yang dapat diterima (Ang, 1977) yaitu kemungkinan struktur tersebut tidak berpenampilan yang sebagaimana mestinya. FAILURE dalam hal ini diartikan lebih luas, bukan saja runtuh atau gagal, tetapi termasuk juga setiap penampilan yang tidak diinginkan (unsatisfactory perfomance) seperti lendutan yang melewati batas, retak yang terlalu besar dan lain-lain.

Agar struktur yang bersangkutan dapat berpenampilan baik maka probability of failure dibuat sekecil mungkin, tentunya makin kecil probability of failure maka makin mahal biaya struktur. Dalam hal perencanaan struktur akan ada trade off antara COST dan RISK. Keandalan dari suatu struktur atau RELIABILITY didefinisikan sebagai R= 1,0 — P (F), dimana P (F) = probability of failure atau resiko.

Di dalam makalah ini faktor dan parameter yang mempengaruhi KEANDALAN struktur beton bertulang dapat dievaluasi, artinya resiko yang implisit ada dalam metode perencanaan beton bertulang saat ini dapat dievaluasi. Dengan cara demikian maka kita dapat menentukan besar resiko yang dapat diterima oleh para rekayasawan dalam merencanakan struktur beton bertulang, serta hubungan antara resiko dan angka keamanan ataupun beton bertulang, serta hubungan antara resiko dan angka keamanan ataupun faktor beban dan faktor tahanan dalam ACI – CODE. Kemudian berdasarkan suatu TARGET RISK kita dapat menentukan faktor beban dan faktor tahanan yang diperlukan dalam proses perencanaan sehari-hari.

Kalau kita perhatikan diagram tegangan pada penampang beton bertulang maka terlihat bahwa ka-pasitas suatu penampang beton bertulang dipengaruhi oleh mutu beton/kuat tekan beton fc, kuat ta-rik baja fs, luas penampang As, tinggi effektif penampang h, lebar penampang b, dan gaya luar yang bekerja pada penampang tersebut.

Sudah bukan rahasia lagi jika kita melakukan “Compression Strenth Test” dari misalnya 20 kubus beton akan didapatkan 20 macam “strength” yang berbeda. Lalu pertanyaannya kekuatan mana yang akan dipakai sebagai kuat tekan rencana? PBI ’71 mensyaratkan.

Tinggi Efektif Penampang
Variasi yang timbul dalam tinggi efektif penampang disebabkan oleh beberapa hal sebagai berikut: kesalahan pemasangan tulangan pada waktu pelaksanaan, lendutan batang tulangan yang memang sudah bengkok dan awal dan kesalahan pada pemasangan penopang tulangan (cakar ayam). Hasil non-destruktive test yang dilakukan pada sebuah slabs yang dibangun di Stockholm, Sweden (1969) menunjukkan c.o.v. h sebesar 0,1 ACI Code memberikan toleransi lebih kurang 1/4 inch pada tinggi efektif penampang ini. Johansson dan Waris (1969) menyatakan bahwa penggunaan produk prafabrikasi dapat mereduksi variasi dari h. Variasi pada lebar penampang b kira-kira hampir sama dengan variasi pada tinggi efektif h.

Model Matematik
Jika model yang kita gunakan sempurna dalam menggambarkan fenomena yang sebenarnya maka dengan model tersebut akan didapat hasil hitungan yang akan sama dengan hasil percobaan di lapangan. Kondisi ini tidak pernah tercapai. Perbedaan antara hasil hitungan dan percobaan merupakan hal biasa dalam dunia konstruksi beton, yang disebabkan antara lain oleh penyederhanaan yang dilakukan di dalam analisis.

Gaya Luar
Sebuah struktur dapat mengalami beberapa macam pembebanan yang terdiri dari beban mati akibat berat sendiri, beban hidup karena menempati suatu ruangan, beban sementara dari peralatan, atau beban lateral akibat angin dan gempa, dan lain-lain sebaginya. Dalam makalah ini akan ditinjau keandalan dari struktur akibat kombinasi beban mati dan beban hidup serta kombinasi beban mati, hidup dan beban gempa. Studi mengenai variasi dan sifat acak dari beban mati, beban hidup, dan beban gempa, telah banyak dilakukan para peneliti.

Beban total tentunya merupakan kombinasi dari statistik beban mati dan hidup, atau beban mati,
hidup dan beban gempa serta ratio antara beban hidup (LL) terhadap beban mati (DL) dan tentunya ratio antar beban gempa (EL) dan beban mati. Untuk bangunan beton bertulang LL/DL bervariasi dari 0,5 sampai dengan 1,5 dengan menganggap LL dan DL bersifat bebas secara statistik, maka untuk LL/DL = 1, dapat ditunjukkan bahwa ratio antara total load nominal (BL + LL) dan total load rata-rata = 1.03 dengan c.o.v. = 0.14.
1.4. Dn
1.2 Dn + 1.6 Ln
1.2 Dn + 0.5 Ln + 1.5 En
1.2 Dn + 0.5 Ln + 1.3 Wn

Dimana Dn, Ln, En, Wn masing-masing adalah beban mati, beban hidup, beban gempa dan beban angin nominal. Dengan menggunakan faktor beban di atas maka secara implisit sang perencana telah mencapai suatu target resiko yang diinginkan. Faktor di atas disebut juga faktor yang diturunkan berdasarkan prinsip-prinsip probabilitas atau “probablity Based Load Factors”. PBI ’88 juga menganut prinsip-prinsip di atas sebagai pedoman perencanaan, hanya saja beberapa modifikasi harus dilakukan agar sesuai dengan kondisi Indonesia terutama beban gempa yang sudah diatur pembebanannya dalam PPTGIUS 1981.

Ketidaksiapan (uncertainties) pada faktor-faktor yang mempengaruhi penampilan struktur beton bertulang dibahas satu persatu. Akibat uncertaintu ini maka batas penampang maupun beban batas yang bekerja mempunyai sifat acak atau random. Sebagai konsekwensi dari sifat acak ini: resiko tidak dapat dielakkan, akan selalu ada dalam setiap perencanaan sebagai bagian dan usaha optimalisasi. Load resistance Faktor Design – (LFRD) adalah salah satu cara untuk mengikut sertakan resiko dalam perencanaan dimana faktor beban dan faktor tahanan diturunkan berdasarkan suatu target resiko yang dapat diterima umum. Pengaruh kesalahan karena manusia (human error) terhadap resiko diuraikan secara sederhana dan diikutsertakan dalam formulasi. Peraturan beton Indonesia (PBI) ’88 akan menggunakan LFRD format ini, yang tentunya besar dari faktor beban atau tahanan harus disesuaikan dengan “variability” yang ada di Indonesia. (KRM – Abdullah Hasan PT Sipil UNS)-h

Sumber: Kedaulatan Rakyat, 14 Januari 1990

Share
%d blogger menyukai ini: