I. PENDAHULUAN. A. Beberapa Contoh Bangunan Baja. Gambar 1. Kuda-kuda rangka batang. Gambar 1. Kuda-kuda (cold formed steel)

Transkripsi

1 I. PENDAHULUAN A. Beberapa Contoh Bangunan Baja Gambar 1. Kuda-kuda rangka batang Gambar 1. Kuda-kuda (cold formed steel)

2 Gambar 3. Konstruksi gable Gambar 4. Rangka gedung (portal)

3 Gambar 5. Konstruksi rangka gedung Gambar 6. Konstruksi tribun stadion

4 Gambar 7. Konstruksi rangka jembatan Gambar 8. Konstruksi jembatanpelengkung

5 Gambar 9. Konstruksi jembatan pelengkung Gambar 10. Konstruksi jembatan gantung

6 Gambar 11. Konstruksi jembatan kabel Gambar 12. Konstruksi jembatan KA

7 Gambar 13. Konstruksi jembatan pelat girder Gambar 12. Konstruksi jembatan pelat girder

8 Gambar 13. Konstruksi menara jaringan listrik Gambar 14. Konstruksi tower seluler

9 B. Material Baja Baja merupakan logam paduan, di mana logam besi merupakan unsur dasar dan beberapa elemen logam lainnya sebagai unsur tambahan. Unsur logam yang ada pada material baja terdiri dari : 1) Besi (Fe) 98 % 2) Karbon (C) maksimal 1,7 % 3) Manganese (Mn) maksimal 1,65 % 4) Silikon (Si) maksimal 0,6 % 5) Tembaga (Cu) maksimal 0,6 % 6) Phosfor (P) dan belerang (S)

10 Fungsi atau peran dari masing-masing unsur tambahan pembentuk baja tersebut adalah sebagai berikut : 1. Karbon (C) Bersifat menaikan tegangan tapi juga bersifat menurunkan regangan, sehingga baja menjadi bersifat getas (britle). 2. Phospor (P) dan belerang (S) Bersifat menurunkan keuletan (baja menjadi getas getas) 3. Tembaga (Cu) Bersifat menaikan ketahanan terhadap karat (korosi) 4. Silikon (Si) Bersifat mengurangi gas pada leburan logam 5. Manganese (Mn) Bersifat menambah kekuatan baja

11 C. Jenis-jenis Material Baja Baja yang digunakan untuk keperluan struktur dikelompokan menjadi 4 yaitu (ASTM): 1. Baja Karbon (Carbon steel) Umumnya mempunyai tegangan leleh fy berkisar antara Mpa. 2. Baja paduan rendah mutu tinggi (High strength low alloy steel/hsla) Mempunyai tegangan leleh fy berkisar antara Mpa. 3. Baja paduan rendah dengan perlakuan karbon panas (Heat treated carbon and high-strength low alloy steels) Mempunyai tegangan leleh Mpa. 4. Baja struktural paduan rendah dengan perlakuan panas (Heattreated constructional alloy steels ) Mempunyai tegangan leleh Mpa.

12 Baja karbon dibedakan menjadi : 1. Baja karbon rendah Baja ini disebut baja perkakas (mild steel) dengan kandungan karbon sekitar 0,03% 0,35%. 2. Baja karbon medium Baja ini mempunyai kandungan karbon sekitar 0,35% - 0,50% dan merupakan baja yang sering digunakan sebagai baja struktur (misalnya Bj 37 atau St 37). 3. Baja karbon tinggi Baja ini mempunyai kandungan karbon sekitar 0,55% - 1,70%.

13 D. Profil Baja Sejarah profil baja struktur tidak terlepas dari perkembangan rancangan struktur di Amerika Serikat. Bentuk profil yang pertama kali dibuat di Amerika Serikat adalah profil siku (L) pada tahun Baja profil I pertama kali juga dibuat di AS pada tahun 1884 dan dikenal dengan istilah balok S.

14 Pada tahun 1896, Association of American Steel Manufacturers (sekarang American Iron and Steel Institute, AISI) membuat bentuk standar profil berikut katalognya yang memuat dimensi, berat dan properti penampang lainnya. Sekarang profil struktur baja telah distandarisasi, meskipun dimensi eksaknya agak berbeda sedikit tergantung produsennya.

15 Baja stuktur dapat dibuat menjadi berbagai bentuk profil dan ukuran tanpa banyak merubah sifat fisiknya. Pada umumnya yang diinginkan dari suatu bentuk profil adalah nilai momen inersia yang besar selain luasnya. Profil baja struktur biasanya dinamai berdasarkan bentuk penampangnya, misalnya siku (L), I, C, T, Z, dan pelat.

16 Dari tahun ke tahun terjadi perubahan dalam bentuk profil baja struktur. Hal ini disebabkan karena ditemukannya bentuk profil yang lebih efisien. Berbagai bentuk profil baja standar bisa dilihat pada Gambar 15.

17 Gambar 15. Berbagai bentuk profil dasar baja struktur

18 Secara umum profil baja standar dikenal dalam empat golongan yaitu: 1) Profil baja produk Eropa Barat : Belgia, Luksemburg, Jerman, Perancis, dan Nederland 2) Profil baja produk Eropa Tengah : Austria, Hongaria, dan Ceko-Slowakia 3) Profil baja produk Inggris. 4) Profil baja produk Amerika : Amerika Serikat dan Kanada Di Indonesia biasanya digunakan profil standar Jerman dan Amerika.

19 Beberapa profil baja standar Jerman diantaranya adalah: 1) Profil I dengan flens sempit dan flens lebar 2) Profil kanal 3) Profil siku sama kaki dan tidak sama kaki 4) Profil T Profil I dengan flens sempit yaitu : profil I NP. Profil I dengan flens lebar yaitu I DIE, I DIN, I DIR dan I DIL. DIE singkatan dari Differdange Economique (ekonomis), DIN singkatan dari Differdange Normal, DIR singkatan dari Differdange Renforce (diperkuat), dan DIL singkatan dari Differdange Leger (badan tipis). Profil baja kanal dinyatakan dengan kode (sebutan) C NP.

20 Gambar 16. Profil I NP Gambar 17. Profil C NP

21 Profil Baja Standar Amerika diantaranya : 1) Wide Flange Shapes 2) Structural Tees Wide Flange Shapes adalah profil I dengan flens lebar dinyatakan dengan tanda WF. Wide flange ditemukan oleh Henry Grey sehingga profil ini sering disebut balok-balok Grey. Structural Tees adalah baja T yang bentuknya mirip dengan baja T standar Jerman.

22 Sementara jenis profil baja yang biasa dipakai di Indonesia sesuai kebutuhan konstruksi adalah sbb : 1) Wide Flange (WF) WF biasa digunakan untuk : balok, kolom, tiang pancang, top & bottom chord member pada truss, composite beam atau column, kantilever kanopi, dll. Istilah lain : IWF, WF, H-Beam, UB, UC, balok H, balok I, balok W. Gambar 18. Profil WF

23 2) UNP Penggunaan UNP hampir sama dengan WF, kecuali untuk kolom jarang digunakan karena relatif lebih mudah mengalami tekuk. Istilah lain : Kanal U, U-channel, Profil U Gambar 19. Profil UNP

24 3) Equal Angle (Hot Rolled) Biasa digunakan untuk : member pada truss, bracing, balok, dan struktur ringanya. Istilah lain : profil siku, profil L, L - shape. Gambar 20. Profil L

25 4. Unequal Angle (Hot Rolled) Penggunaan dan istilah lain hampir sama dengan Equal Angle. Gambar 21. Profil L

26 5. Lipped Channel Biasa digunakan untuk : purlin (balok dudukan penutup atap), girts (elemen yang memegang penutup dinding misalnya metal sheet, dll), member pada truss, rangka komponen arsitektural. Istilah lain : balok purlin, kanal C, C-channel, profil C. Gambar 21. Profil lipped channel

27 6. Equal Angle (Cold Formed) Biasa digunakan untuk : bracing struktur ringan (kecil), rangka komponen arsitektural, support komponen-komponen ME. Istilah lain : hampir sama dengan Equal Angle hot rolled. Gambar 22. Profil equal angle (cold formed)

28 7. Unequal Angle (Cold Formed) Pengunaan dan istilah lain hampir sama dengan Equal Angle (Cold Formed). Gambar 22. Profil unequal angle (cold formed)

29 8. RHS (Rectangular Hollow Section) cold formed Pengunaan : komponen rangka arsitektural (ceiling, partisi gipsum, dll), rangka dan support ornamen-ornamen non struktural. Istilah lain : besi hollow (istilah pasar), profil persegi. Gambar 23. Profil rectangular hollow section cold formed

30 9. SHS (Square Hollow Section) cold formed Pengunaan dan istilah lain hampir sama dengan Rectangular Hollow Section cold formed. Gambar 23. Profil square hollow section cold formed

31 10. Steel Pipe Penggunaan : bracing (horizontal dan vertikal), secondary beam (biasanya pada rangka atap), kolom arsitektural, support komponen arsitektural (biasanya eksposed, karena bentuknya yang silinder mempunyai nilai artistik) Istilah lain : steel tube, pipa. Gambar 24. Profil steel pipe

32 11. T-Beam (Hot Rolled) Pengunaan : balok lantai, balok kantilever (kanopi). Istilah lain : balok T. Gambar 25. Profil T-Beam (Hot Rolled)

33 12. King Cross dan Quen Cross Profil ini memiliki kuat aksial yang cukup tinggi pada arah X dan arah Y. Maka profil ini paling baik digunakan untuk struktur kolom pada bangunan. Gambar 25. Profil King Cross Gambar 26. Profil Quin Cross

34 13. Honey Comb Honey Comb adalah profil I yang di potong sedemikian rupa, sehingga kekuatannya meningkat pada satu arah. Profil ini banyak digunakan sebagai gelagar jembatan dan lain-lain. Gambar 27. Profil Honey Comb

35 14. Cell Form Sama seperti pada profil honey com profil ini kekuatannya meningkat pada satu arah. Profil ini sering digunakan untuk balok-balok pada atap dengan bentang yang cukup panjang. Profil ini juga sering digunakan untuk struktur-struktur yang lain, ada kalanya ekspose (diperlihatkan). Gambar 27. Profil Cell Comb

36 E. Hubungan Tegangan-Regangan Baja Struktur Jika baja struktur diberikan gaya tarik, akan terjadi perpanjangan yang sebanding dengan gaya yang diberikan. Titik tertinggi pada bagian linier dari kurva tegangan-regangan adalah batas proporsional. Tegangan terbesar yang dapat ditahan oleh material tanpa terjadi deformasi permanen disebut batas elastis. Untuk material struktur batas elastis sama dengan batas proporsional. Tegangan konstan yang disertai perpanjangan atau regangan disebut titik leleh. Titik ini merupakan nilai yang penting untuk material baja karena perencanaan dengan metoda elastis didasarkan pada nilai tegangan ini. Di atas titik leleh akan terjadi pertambahan regangan tanpa penambahan tegangan.

37 Regangan yang terjadi sebelum titik leleh disebut regangan elastis, sedangkan regangan setelah titik leleh disebut regangan plastis yang besarnya sekitar 10 sampai dengan 15 kali dari regangan elastis. Setelah regangan plastis, terdapat daerah yang dinamakan strain hardening yaitu daerah dimana diperlukan tegangan untuk terjadinya tambahan regangan. Kurva akan terus naik sampai mencapai tegangan maksimum dan selanjutnya akan terjadi pengurangan luas penampang yang diikuti dengan keruntuhan.

38 Gambar 26. Diagram stress vs strain

39 Gambar 26. Diagram stress vs strain

40 F. Mutu Baja Struktur dan Material Properties Berdasarkan SNI (Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung) mutu baja struktur dibagi menjadi 5 (Tabel 1). Mutu baja Tabel 1. Mutu baja struktur Tegangan putus minimum fu (Mpa) Tegangan leleh minimum fy (Mpa) Regangan minimum (%) Bj Bj Bj Bj Bj

41 Sifat mekanik baja yang diperlukan dalam perencanaan struktur baja diantaranya (SNI ) : Modulus elastisitas, E = Mpa Modulus geser, G = Mpa Angka poison = 0,30 Koefisien muai panjang = 12 x 10-6 / 0 C

42 G. Kelebihan dan Kekurangan Baja Sebagai Material Struktur 1. Kelebihan Baja a. Kekuatan Tinggi Kekuatan yang tinggi dari baja per satuan berat mempunyai konsekuensi bahwa beban mati (berat sendiri) akan kecil. Hal ini sangat cocok untuk konstruksi jembatan bentang panjang, bangunan tinggi, dan bangunan dengan kondisi tanah yang buruk. b. Keseragaman Sifat baja tidak berubah banyak terhadap waktu, tidak seperti halnya pada struktur beton bertulang dan kayu. c. Elastisitas Baja berperilaku mendekati asumsi perancang teknik dibandingkan dengan material lain karena baja mengikuti hukum Hooke hingga mencapai tegangan yang cukup tinggi. Momen inersia untuk penampang baja dapat ditentukan dengan pasti dibandingkan dengan penampang beton bertulang.

43 d. Permanen Portal baja yang mendapat perawatan baik akan berumur sangat panjang, bahkan hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi tertentu baja tidak memerlukan perawatan pengecatan sama sekali. e. Daktilitas Daktilitas didefinisikan sebagai sifat material untuk menahan deformasi yang besar tanpa keruntuhan terhadap beban tarik. Suatu elemen baja yang diuji terhadap tarik akan mengalami pengurangan luas penampang dan akan terjadi perpanjangan sebelum terjadi keruntuhan. Sebaliknya pada material keras dan getas (brittle) seperti beton akan hancur terhadap beban kejut. Sifat daktil baja memungkinkan terjadinya leleh lokal pada titiktitik tersebut sehingga dapat mencegah keruntuhan prematur. Keuntungan lain dari material daktil adalah jika mendapat beban lebih maka akan terjadi defleksi yang cukup jelas sehingga dapat digunakan sebagai tanda keruntuhan.

44 f. Liat (Toughness) Toughness adalah kemampuan material untuk menyerap energi dalam jumlah yang cukup besar sehingga baja dapat terus memikul beban dengan deformasi yang cukup besar. Ini merupakan sifat material yang bagus karena dengan sifat ini elemen baja bisa menerima deformasi yang besar selama pabrikasi, pengangkutan, dan pelaksanaan tanpa menimbulkan kehancuran. g. Memungkinkan untuk dilakukan penambahan pada struktur yang sudah ada Pada struktur baja yang sudah ada bisa dilakukan penambahan struktur, seperti penambahan bentang dan lebar pada konstruksi jembatan atau penambahan lokal (ruang) maupun ketinggian pada konstruksi gedung.

45 h. Kelebihan yang lain-lain Kelebihan lain dari materia baja struktur adalah diantaranya: 1) kemudahan penyambungan baik dengan baut, paku keling maupun las 2) cepat dalam pemasangan, 3) dapat dibentuk menjadi profil yang diinginkan 4) kekuatan terhadap fatik (kelelahan) 5) kemungkinan untuk penggunaan kembali setelah pembongkaran 6) masih bernilai meskipun tidak digunakan kembali sebagai elemen struktur 7) adaptif terhadap prefabrikasi.

46 2. Kekurangan Baja Coba sebutkan jan jelaskan kekurangan baja sebagai material struktur (PR dikumpulkan minggu selanjutnya...!)

47 THE END

48