AISC ASD atau AISC LRFD yang digunakan di Offshore Structure

Sewaktu saya bersekolah dahulu saya diajarkan terkait struktur baja, yang saya pahami waktu itu pedomanya adaalah AISC, setelah bekerja dan mulai tertarik terkait struktur baja , saya membeli beberapa buku dan mulai bingung dengan buku yang jadi bacaan waktu itu seperti steel design karya T. Segui karena apa yang di tulis baru bagi saya. Saya baru memahami bahwa di buku tersebut membahas AISC LRFD. Setelah membaca lebih banyak literature, saya mulai paham terkait ASD dan LRFD ini, lebih lagi saat saya pertama kali berkarir di bidang minyak dan gas kontraktor EPC, di salah satu konsultan engineeringketika saya di hadapkan pada hal baru yaitu philosofi desain menggunakan code AISC ASD. Bingung....

Berikut ini sedikit gambaran yang saya ketahui terkait 2 aturan AISC. Tulisan ini sekedar pengalaman saya, bukan berarti saya paling tau, jika saja ada yang kurang tepat, boleh ditambahkan dan koreksi. Tentu saya sangat senang sekali.  

Sebelum membahas sesuai judul, sebaiknya kita memahami terlebih dahulu terkait apa itu AISC ASD (allowable Stress Design), dengan ASD (Allowable Strength Design) [Nah mirip tapi totally different] dan terakhir LRFD (Load Reistance Factor Design)  banyak sekali sumber-sumber yang bisa di jadikan referensi, namun saya coba menjelaskan secara ringkas dan mudah di pahami.

Menurut Sejarahnya bahwa AISC pertama adalah ASD atau Allowable Stress Design [istilah selanjutnya, kita sebut ASD versi Stress Design biar lebih mudah] , diterbitkan di tahun 1989. Sebelum adanya LRFD, maka ASD ini sebagai acuan dalam mendesain sebuah struktur. Lambat laun peranya digantikan oleh LRFD, namun di AISC 2005 metode ASD ini di keluarkan lagi dan di ubah menjadi Allowable Strength Design

ASD Stress Design

Konsep lama ASD versi stress design mengacu pada perencanaan elastis, yaitu memastikan apa yang kita desain masih di bawah teganan yield yang di ijinkan. Tegangan ijin ini dipengaruhi oleh tegangan ijin (Yield Strenth) di bagi oleh factor keamanan (safety factor)

 

Dalam buku Steel Design karya T. Segui, saya kutip :

In allowable stress Design, a member is selected that has cross-sectional properties such as area and moment of inertia large enough to prevent the maximum stress from exceeding and allowable, or permissible, stress. This alloble stress will be in the elastic range of the material and will be less than the yield stress Fy. A typical value might be 0.60 Fy. The allowable stress is obtained by deviding either the yield stress Fy or the ultimate tensil strength (Fu) by a factor of safety. This approach to design is also called elastic design or working stress design. Working stresses are those resulting from the working loads, which are the applied loads. A properly deisned member will be stressed to no more than allowable stresss when subjected to working loads.

Kondisi batas pada pendekatan konsep ASD adalah kondisi elastis (Fy) saja, tidak ada kondisi plastis (Fp) maupun konidisi ultimate (Fu). Untuk ASD Stress Design sepertinya memang sudah old untuk di pakai di

 

Selanjutnya ASD Stress Design ini semakin lama beralih ke ASD Strength design, mempunyai nama singkatan sama yaitu ASD namun berbeda akronim nya, satunya Stress dan lainya strength. Untuk ASD strength design dan LRFD pendekatanya adalah Nominal Strength (kekuatan nominal) yang mana mempertimbangkan kekuatan ultimate.

 

ASD Strength Design

ASD Strength deisgn ini menggunakan Tegangan Nominal (Nominal Strength), Berdasarkan AISC Manual Steel of Construction Tegangan Nominal (Nominal Strength) Strength of a structure or component (without the resistance factor or safety factor applied) to resist load effects, as determined in accordance with this Specification.

Jadi Nominal strength adalah kekutan struktur itu sendiri tanpa ditambahkan factor resisten atau factor keamanan dari beban itu. Kalau di buat dalam grafik, saya ambil dari web, terlampir. 

Dimana : 

Dari grafik dijelaskan bahwa garis warna biru adalah Nominal Capacity, sedangkan untuk ASD terdapat pengali yaitu Ω safety factor. Kalau kita lihat lagi pengertian dari ASD Strength Design berdasarkan AISC sebagai berikut.

Allowable Strength Design adalah, Tegangan Nominal yang di bagi oleh Safety Factor (Ω) dan hasil dari tegangan ijin kemudian di hitung sama atau melebihi tegangan yang di perlukan yang di tentukan oleh analisa struktur untuk  beban kombinasi ASD yang tepat dan secara spesifik di aplikasikan pada aturan bangunan.

Jika di rumuskan matematisnya, bisa di lihat seperti berikut ini.

Beban kombinasi yang dipertimbangkan untuk ASD Strength Design ini adalah pada kondisi actual masa layan (service), atau operation.  Beban kombinasi dari ASD Strength ini juga di sebut sebagai beban actual, atau beban tidak terfaktor. Seperti jika kita punya beban hidup 100kg, maka yang di input adalah tetap 100 kg tanpa ada factor lainya.

Contoh misalkan beban tidak terfaktor, atau actual

Beban Mati + Beban hidup + Beban Peralatan + Beban Angin  (gempa)

1.00 x beban Mati + 1.00 x beban Hidup + 1.00 x beban Peralatan + 1.00 x beban Angin (gempa)

LRFD (Load Resistance Factor Design)

Sedikit Berbeda dengan Design LRFD, kalau kita lihat dari AISC definisi LRFD adalah sebagai berikut.

 

AISC LRFD adalah Tegangan Nominal di kalikan oleh resistance factor, dan hasil dari design strength kemudian di hitung sama atau melebihi tegangan ditentukan oleh analisa struktur untuk beban kombinasi LRFD yang tepat dan spesifik di aplikasikan pada aturan bangunan.

Jika di rumuskan matematisnya, bisa di lihat seperti berikut ini.

Beban kombinasi yang dipertimbangkan untuk LRFD Design ini adalah pada kondisi beban dengan di kalikan faktor  Beban kombinasi dari ASD Strength ini juga di sebut sebagai beban beban tidak terfaktor. Seperti jika kita punya beban hidup 100kg, maka yang di input adalah tetap 100 kg x factor. 

Contoh misalkan beban terfaktor, 

Beban Mati + Beban hidup + Beban Peralatan

1.30 x beban Mati + 1.30 x beban Hidup + 1.30 x beban Peralatan+ 1.00 x beban Angin (gempa)

Perbedaan dengan ASD, LRFD dikalikan dengan resistance factor, dan pembebananya juga terfaktor, namun tegangan nominal yang diambil memiliki konsep yang sama, seperti di lihatkan pada gambar 1

 

Hasilnya apakah sama ?  

Saya belum membandingkan, tapi ada yang pernah membandingkan, berikut ini hasil tulisan di salah satu websitenya Guru Besar Profesor wiryanto Dewobroto.

“Meskipun 3 faktor tersebut berbeda, tetapi keduanya telah di kalibrasi hasil akhirnya akan mirip atau sama persis.”

 

Bagaimana dengan Penggunaan Offshore Structure?

Offshore structure punya standar sendiri yang digunakan. Umumnya digunakan aturan dari American Petroleum Institute API RP 2A. aturan ini adalah rujukan (rekomenasi praktis) permalasahan di dunia offshore structure. Sebernarnya API RP 2A ini mengadopsi dari AISC, terdapat 2 API RP 2A. Salah satunya adalah API RP 2A WSD (Working Stress Design) adopsi dari AISC ASD Strength, dan API RP 2A LRFD yang mengadopsi dari AISC LRFD. Isinya mirip, perbedaanya terletak pada factornya saja.

Kembali ke pertanyaan tadi untuk penggunaan offshore structure sebaiknya menggunakan dari API RP 2A. Baik itu WSD atau LRFD. untuk perencaan offshore structure, ada hasil karya ilmiah dari professor Ricky L. Tawekal dengan judul Studi Perbandingan Metode WSD dan LRFD dalam analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai. Karya ilmiah ini memperbandingkan manakah yang lebih baik dari strength integrity platform nya, apakah API RP 2A LRFD atau API RP 2A WSD  Beliau melakukan studi platform berjenis Monopod (Untuk yang belum tahu apa itu jenis monopod, bisa di lihat di sini).

Hasil analisa dari pak Ricky adalah sebagai berikut

 

dengan menggunakan pendekatan API RP 2A LRFD struktur  jenis monopod memberikan dampak lebih kecil dari pada metoda WSD. Ini berakibat pada penggunaan material lebih sedikit. Namun sebagai catatan belum tentu hasil tersebut sama jika yang di analisa adalah 4 leg, 8 leg atau lebih. Karena kita harus memahami  bahwa beban gelombang yang terkena platform memberi sumbangan besar kepada struktur bangunan lepas tersebut.

 

Untuk pengalaman saya sendiri sebagai offshore structure engineer. Ada beberapa hal yang saya jumpai di sebuah perhitungan struktur, utamanya adalah perhitungan sambungan, local check,  penggunaan ASD Strength design lebih banyak digunakan dari pada LRFD, terus terang ini hanyalah pengalaman saya yang belum tentu sesuai dengan pengalaman kawan semua yang bekerja di bidang yang sama. mungkin berbeda divisi.

Bersambung

1.  

 Sumber: 

https://www.bgstructuralengineering.com/BGDesign/BGDesign05.htm#:~:text=In%20concrete%20the%20only%20design,is%20strength%20based%20(LRFD).&text=Until%20AISC%20introduced%20the%20Load,Stress%20Design%20(ASD)%20methodologies.3

https://wiryanto.blog/2015/05/09/asd-dan-lrfd-mana-yang-sebaiknya-dipilih/

https://wiryanto.blog/2008/02/12/asd-atau-lrfd/

https://www.civilengineeringx.com/structural-analysis/structural-steel/design-methods/

Steel Design, MT Segui

AISC LRFD

AISC ASD