Apa Beda ASD dan LRFD?

Sering dengar pertanyaan ini? Sudah sering juga baca penjelasannya? Udah paham? Kalo sudah, alhamdulillah. Selesai. Ngga perlu kita lanjutkan lagi.

…

Tapi kalo rekan-rekan terusin baca ini, mungkin belum begitu paham ya? Atau… sekedar penasaran aja, apa yang bakal kami tulis di sini?  

Baiklah. Uraian di sini didasarkan sebatas pengalaman dan pengetahuan kami saja. Jadi, mohon maaf sebelumnya kalo masih belum sempurna jawabannya.

ASD vs ASD

Nah lho… di dalam code AISC (American Institue of Steel Construction), ternyata ada 2 macam ASD. Ada Allowable STRESS Design, dan ada Allowable STRENGTH Desain.

ASD – Allowable Stress Design, terdapat pada versi AISC sebelum 2005. Dan sejak AISC 2005 hingga sekarang, metode stress design diganti menjadi strength design.

Apa bedanya? Sesuai namanya, yang satu mengecek stress (tegangan) dibandingkan dengan allowable stress (tegangan ijin). Sementara yang lain mengecek beban yang dipikul dibandingkan dengan allowable strength (kekuatan ijin).

ASD Stress

Untuk ASD Stress (saya namain seperti ini aja biar ngga bingung nulis & bacanya), sewaktu melakukan analisis struktur, outputnya kan ada support reaction, displacement, sama internal forces alias gaya dalam. Ngga ada stress / tegangan. Tegangan itu sendiri dihitung atau diturunkan dari hubungan gaya-gaya dalam dengan penampang profil baja. Jadi, ada gaya dalam, ada parameter penampang, baru bisa dihitung tegangannya. Properti penampangnya macam-macam, mulai dari luas penampang, momen inersia, dimensi, dll. Tegangan itulah yang nantinya akan dibandingkan dengan tegangan ijin.

Misalnya ada gaya dalam aksial tekan P dan momen M. Dari situ bisa dihitung tegangannya:

tegangan akibat P, fa = P/A,  (A = luas penampang)

tegangan akibat M, fb = M/S, (S = modulus penampang terhadap arah momen M)

Masing-masing tegangan dibandingkan dengan tegangan ijin sesuai jenis gaya dalamnya. fa dibandingkan dengan Fa (tegangan ijin akibat tekan), fb dibandingkan dengan Fb (tegangan ijin akibat lentur). Fa dan Fb dihitung sesuai dengan ketentuan yang ada pada code. Nilai Fa dan FB akan selalu lebih kecil daripada Fy (tegangan leleh baja). Kombinasi antara fa dan fb juga harus dihitung sesuai yang ada di dalam code.

ASD Strength

Sementara untuk ASD Strength, ngga perlu hitung tegangan, cukup sampai pada gaya dalam. Gaya dalam itu yang akan dibandingkan dengan kuat ijin. Perhitungan kuat ijin inilah yang diatur di dalam standar.

Misalnya, kembali ke kasus di atas, ada gaya dalam tekan P dan momen M.

Gaya dalam P dibandingkan dengan kuat tekan ijin Pn/Wc. Pn adalah kuat tekan nominal yang perhitungannya diatur di dalam code, dan Wc adalah safety factor untuk tekan. Index “c” berarti compression (tekan).

Begitu juga dengan momen M, dibandingkan dengan kuat lentur Mn/Wb. Mn adalah kuat lentur nominal, dan Wb adalah safety factor untuk lentur. Index “b” berarti bending (lentur).

Kombinasi keduanya juga harus dihitung sesuai yang ada pada code.

Jadi, ASD pada intinya adalah membandingkan beban/tegangan terhadap kuat ijin/tegangan ijin. Beban yang dipertimbangkan adalah beban pada kondisi WORKING / LAYAN / SERVICE. Jadi, kombinasi pembebanan yang digunakan adalah kombinasi pembebanan pada masa layan. Di code diistilahkan kombinasi pembebanan ASD. Ada yang menyebutnya kombinasi beban tidak terfaktor. Beban tidak diberi faktor (diperbesar), tapi tahanannya yang dikurangi dengan safety factor W.

Pada ASD, kata kuncinya adalah SERVICE vs ALLOWABLE. Atau… “layan” versus “ijin”. Pokoknya kalo ketemu kata-kata, service, working, beban kerja, unfactored load combination, allowable, ijin, dll… berarti itu sedang bahas ASD.

LRFD

LRFD adalah singkatan dari Load and Resistance Factor Design. LRFD pada dasarnya adalah mirip dengan ASD Strength, membandingkan beban atau gaya dalam terhadap tahanan atau kekuatan.

Yang membedakan adalah faktornya. Pada ASD, bebannya tidak dikalikan suatu faktor, tapi tahanan nominalnya yang diperkecil. Sementara pada LRFD, bebannya diperbesar oleh suatu faktor, sementara tahanan nominal juga diperkecil tapi tidak seperti ASD.

Misalnya, untuk kasus tekan, pada LRFD, tahanan tekan nominalnya diberi faktor 0.9 atau menjadi 0.9Pn, sementara pada ASD, safety factornya adalah 1.67, atau menjadi Pn/1.67 = 0.6Pn.

Begitu juga dengan kondisi lain, misalnya tarik, lentur, geser dan torsi. Kombinasi di antara gaya dalam itu juga tetap harus dipertimbangkan, sesuai dengan yang ada pada code.

Sejak AISC 2005, pehitungan tahanan atau kekuatan nominal (Rn) baik untuk LRFD maupun ASD adalah sama. Yang membedakan hanya faktornya.

Bagaimana dengan bebannya? Pada LRFD, kondisi pembebanannya adalah pada kondisi ultimate, atau di ambang keruntuhan. Jadi, kombinasi pembebanan yang digunakan adalah kombinasi beban terfaktor (factored load combination), atau sering disebut kombinasi pembebanan LRFD. Pada kombinasi ini, masing-masing beban diberi faktor yang biasanya lebih atau sama dengan1.0.

Kata kunci untuk LRFD adalahL ultimate, maksimum, keruntuhan, beban terfaktor, dll.

KESIMPULAN

Di sini saya mau coba simpulkan secara sederhana saja dalam bentuk list

• Tahanan nominal (Rn) itu adalah tahanan yang sebenarnya dari suatu penampang struktur.
• Beban kerja (di code disimbolkan Ra) adalah beban pada kondisi layan/working/service. Ini adalah beban yang sebenarnya bekerja pada struktur, dan bekerja hampir setiap saat. Kombinasi yang digunakan adalah yang tidak terfaktor.
• Beban ultimate (Ru) adalah beban pada kondisi ultimate atau maksimum. Beban ultimate selalu lebih besar dari beban kerja. Beban ultimate adalah beban terbesar (maksimum), yang tidak mustahil bisa terjadi pada suatu struktur, tapi tidak terjadi setiap saat, hanya mungkin terjadi pada kondisi yang sangat ekstrim. Kombinasi bebannya adalah yang terfaktor.
• Pada metode ASD, yang pertimbangkan adalah pada kondisi layan. Jadi, beban yang digunakan adalah beban kerja. Dan tahanan yang digunakan adalah tahanan yang diperkecil oleh suatu Angka Kemanan W.
• Pada metode LRFD, yang dipertimbangkan adalah kondisi di ambang keruntuhan. Beban yang digunakan adalah beban ultimate, dan tahanan yang digunakan mendekati tahanan nominal.
• ASD dan LRFD pada dasarnya digunakan pada struktur baja, dan juga kayu. Tapi tidak jarang struktur beton juga meminjam istilah ASD dan LRFD untuk merujuk kepada kondisi layan dan kondisi ultimate.

[semoga.bermanfaat]

nb: jika ada yang keliru, mohon diluruskan di bagian komentar. terima kasih.