Metode ASD dan LRFD dalam desain steel structure telah lama dikenal. ASD merupakan metode yang bisa dikatakan lebih tua daripada LRFD sehingga para civil engineer lebih terbiasa dengan metode ini untuk mendesain struktur baja. Sampai saat ini pun metode ASD masih lebih banyak digunakan dan dijadikan referensi dalam dokumen kontrak dan design specification.

ASD (Allowable Stress Design) adalah suatu metode desain dimana perencana menghitung beban kerja (working loads) sesuai dengan peraturan pembebanan yang berlaku dan menghitung besarnya tegangan yang diakibatkan oleh pembebanan tersebut. Metode ini mensyaratkan bahwa besarnya tegangan pada komponen struktur akibat beban kerja tidak boleh melebihi tegangan izin (allowable stress) bahan komponen struktur tersebut. Nilai tegangan izin ditentukan lebih rendah daripada tegangan leleh bahan dengan memperhitungkan faktor keamanan (safety factor), dan ditentukan sbb:

f_izin = fy/SF

dimana, fy = tegangan leleh nominal bahan, dan SF = faktor keamanan yang ditentukan.

LRFD (Load and Resistance Factor Design) adalah suatu metode yang didasari oleh konsep keadaan batas dimana keadaan batas tersebut dicapai melalui proses interaksi antara faktor kelebihan beban dan berkurangnya kekuatan material. Kedua faktor ini dianggap sebagai variabel-variabel acak (random) atau variabel probabilistik yang tidak saling mempengaruhi. Berbeda dengan metode ASD, metode LRFD ini memberikan faktor keamanan parsial untuk masing-masing kondisi dengan nilai yang berbeda-beda pula sesuai dengan nilai kemungkinan terjadinya.

ϕRn ≥ ∑γ_iQ_i

dimana:         ϕ      =    faktor reduksi kekuatan (resistance/strength reduction factors) dimana nilainya selalu lebih kecil dari 1.0

Rn    =    kuat nominal bahan merupakan nilai minimum dari beberapa skenario kegagalan yang mungkin terjadi

γ       =    faktor pengali beban (overloads factor) dimana nilainya lebih besar dari 1.0

Q_i     =    berbagai jenis beban yang direncanakan untuk ditanggung struktur

Perbedaan kedua metode tersebut dapat dilihat juga dari kombinasi pembebanan yang digunakan:

ASD (berdasarkan ASCE 7-05):

1. D + F
2. D + H + F + L + T
3. D + H + F + (Lr or S or R)
4. D + H + F + 0.75(L + T) + 0.75(Lr or S or R)
5. D + H + F + (W or 0.7E)
6. D + H + F + 0.75(W or 0.7E) + 0.75L + 0.75(Lr or S or R)
7. 6D + W + H
8. 6D + 0.7E + H

LRFD (berdasarkan ASCE 7-05):

1. 4(D + F)
2. 2(D + F + T) + 1.6(L + H) + 0.5(Lr or S or R)
3. 2D + 1.6(Lr or S or R) + (L or 0.8W)
4. 2D + 1.6W + L + 0.5(Lr or S or R)
5. 2D + 1.0E + L + 0.2S
6. 9D + 1.6W + 1.6H
7. 9D + 1.0E + 1.6H

Keterangan:

D             =             beban mati

E              =             beban gempa

F              =             fluid/pressure load

H             =             beban horizontal akibat tekanan lateral tanah/ground water pressure/tekanan dari bulk material

L              =             beban hidup

Lr            =             beban atap

R             =             beban hujan

S              =             beban salju

T              =             self-straining force

W            =             beban angin

Berdasarkan definisi di atas, desain LRFD sebenarnya memberikan hasil desain yang lebih optimum karena telah mempertimbangkan interaksi antara kekuatan material dan beban. Namun, desain LRFD ini di lain pihak menuntut ketepatan dan kecermatan dalam proses fabrikasi maupun erection. Desain LRFD yang semakin optimum memiliki faktor keamanan yang kecil sehingga semakin sedikit ruang yang diberikan untuk kesalahan.

Penulis sendiri telah membandingkan analisa sruktur baja dengan menggunakan metode LRFD dan ASD pada struktur Boiler dan Coal Bunker di proyek STG & Boiler Batu Bara milik PUSRI Palembang. Struktur Boiler ini memiliki tinggi ±45.5 m, sedangkan coal bunker tingginya ±46 m.

Struktur Boiler di Proyek STG & Boiler Batu Bara PUSRI

Hasil dari analisa LRFD adalah penghematan material baja yang bisa mencapai 10-20% dibandingkan dengan metode ASD. Penghematan material ini akan memberikan efek juga pada penghematan biaya instalasi dan percepatan schedule.

Untuk struktur sederhana seperti shelter mungkin metode LRFD tidak akan memberikan dampak yang signifikan dalam penghematan, tetapi untuk struktur yang tinggi dan kompleks seperti Boiler dan Coal Bunker, analisa dengan LRFD ini memberikan dampak penghematan yang cukup besar dari segi biaya.

Sumber:

• Diktat Kuliah Struktur Baja (Muslinang Moestopo)
• Dokumentasi pribadi

Notes:

Tulisan ini juga merupakan sumbangan ide dari Pak Christiawan Tavipiano dan Alyssa Adjani.