6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Baja
2.1.1 Pendahuluan
Baja merupakan material struktur yang memiliki ketahanan terhadap kekuatan tarik yang tinggi tetapi cukup lemah dalam menahan kuat tekan. Baja
umumnya merupakan bahan campuran besi Fe, zat arang atau karbon C, mangan Mn, silicon Si, dan tembaga Cu.
Berdasarkan kadar karbon yang terkandung di dalamnya, baja karbon dapat dibagi menjadi:
Baja karbon rendah low carbon steel C 0,15 Baja karbon ringan mild carbon steel C=0,15–0,29
Baja karbon menengah medium carbon steel C = 0,30–0,59 Baja karbon tinggi high carbon steel C = 0,60–1,70
Baja yang sering digunakan dalam struktur adalah baja karbon ringan. Semakin besar persentase karbon yang dikandung baja, maka tegangan leleh dari baja akan
semakin bertambah, tetapi daktilitas dari baja tersebut akan semakin berkurang, salah satu dampaknya adalah pembengkokan maupun pekerjaan las akan menjadi
lebih sulit.
Universitas Sumatera Utara
7
Menurut SNI 2002, baja struktur dapat dibedakan berdasarkan kekuatannya menjadi beberapa jenis, yaitu:
Jenis Baja Kuat Leleh fy
MPa Tegangan Tarik Batas fu
MPa BJ 34
210 340
BJ 37 240
370 BJ 41
250 410
BJ 50 290
500 BJ 55
410 550
Sumber : SNI 2002
Tabel 2.1 Tegangan leleh dan kuat tarik batas
2.1.2 Sifat Baja
Ada beberapa keuntungan dari sifat baja yang membuat baja menjadi bahan yang dipilih sebagai bahan material konstruksi, keuggulan dari sifat baja
adalah: Mempunyai kekuatan yang tinggi, sehingga dapat mengurangi ukuran
struktur serta juga mengurangi mengurangi berat sendiri dari struktur. Hal ini cukup menguntungkan bagi struktur-struktur yang bersifat
memanjang, bahkan pada bangunan dengan kondisi tanah buruk. Memiliki keseragaman dan keawetan yang tinggi, tidak seperti halnya
material beton bertulang yang terdiri dari bermacam bahan penyusun. Dan juga memiliki tingkat keawetan yang tinggi.
Bersifat elastis, dimana baja mempunyai perilaku yang cukup dekat dengan asumsi-asumsi yang digunakan untuk melakukan analisa,
sebab baja memiliki perilaku elastis hingga tegangan yang cukup
Universitas Sumatera Utara
8
tinggi mengikuti hukum hooke. Dan momen Inersia dari suatu profil baja juga dapat dihitung dengan pasti sehingga memudahkan dalam
melakukan analisa struktur. Daktilitas baja cukup tinggi, karena suatu batang baja yang menerima
tegangan tarik yang tinggi akan mengalami regangan tarik cukup besar sebelum terjadinya keruntuhan.
Dan beberapa keuntungan lain dari pemakaian baja adalah kemudahan dalam penyambungan antarelemen yang satu dengan yang lainnya
dengan menggunakan
baut sehingga
pembentukan secara
makrostruktur dapat lebih fleksibel dan mampu membentuk struktur dengan kualitas daya seni tinggi.
Sifat-sifat bahan struktur yang paling penting dari baja adalah sebagai berikut: Modulus geser G dihitung berdasarkan persamaan:
G = E21+μ Dimana: μ = Angka perbandingan poisson
Modulus elastisitas E berkisar antara 193000 Mpa sampai 207000 Mpa. Nilai untuk desain lazimnya diambil 210000 Mpa.
Dengan mengambil μ = 0.30 dan E = 210000 Mpa, akan memberikan G = 81000 Mpa
Koefisien ekspansi α, diperhitungkan sebesar : α = 11,25 × 106 per ºC
Berat jenis baja γ, diambil sebesar 7.85 tm³. Untuk dapat memahami perilaku suatu struktur baja, maka seorang ahli
struktur harus dapat memahami sifat-sifat mekanik dari baja. Pengujian yang
Universitas Sumatera Utara
9
paling tepat untuk mendapatkan sifat-sifat mekanik dari material baja adalah dengan melakukan uji tarik terhadap material baja. Uji tekan tidak dapat
memberikan data yang akurat terhadap sifat-sifat mekanik material baja, karena disebabkan beberapa hal antara lain adanya potensi tekuk pada benda uji yang
mengakibatkan ketidakstabilan dari benda uji tersebut, selain itu perhitungan tegangan yang terjadi di dalam benda uji lebih mudah dilakukan untuk uji tarik
daripada uji tekan. Gambar 2.1 dan 2.2 menunjukkan suatu hasil uji tarik material baja yang dilakukan pada suhu kamar serta dengan memberikan laju regangan
yang normal. Tegangan nominal f yang terjadi dalam benda uji diplot pada sumbu
vertikal, sedangkan regangan ε yang merupakan perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang mula-
mula ΔLL diplot pada sumbu horizontal. Gambar 2.1 merupakan hasil uji tarik dari suatu benda uji baja yang
dilakukan hingga benda uji mengalami keruntuhan, sedangkan Gambar 2.2 menunjukkan gambaran yang lebih detail dari perilaku benda uji hingga mencapai
regangan sebesar ± 2 .
Gambar 2.1 Kurva Hubunga
n Tegangan f dan Regangan ε
Universitas Sumatera Utara
10
Gambar 2.2 Bagian Kurva Tegangan-Regangan yang Diperbesar
Titik-titik penting dari kurva tegangan-regangan adalah: : batas proporsional
: batas elastis , : tegangan leleh atas dan bawah
: tegangan putus �
: regangan saat mulai terjadi efek strain-hardening penguatan regangan �
: regangan saat tercapainya tegangan putus Titik-titik penting tersebut membagi kurva tegangan-regangan menjadi
beberapa daerah sebagai berikut: Daerah linear antara 0 dan , dalam daerah ini berlaku Hukum
Hooke, kemiringan dan bagian kurva yang lurus ini disebut sebagai Modulus Elastisitas atau Modulus Young, E =f
ε.
Universitas Sumatera Utara
11
Daerah elastis antara 0 dan , pada daerah ini jika beban dihilangkan maka benda uji ini akan kembali ke bentuk semula atau dikatakan
bahwa benda uji tersebut masih bersifat elastis. Daerah plastis yang dibatasi oleh regangan antara 2 hingga 1,2-
1,5, pada bagian ini dapat menunjukkan pula tingkat daktilitas dari material baja tersebut. Pada baja mutu tinggi terdapat pula daerah
plastis, namun pada daerah ini tegangan masih mengalami kenaikan. Karena itu baja jenis ini tidak mempunyai daerah plastis yang benar-
benar datar sehingga tak dapat dipakai dalam analisa plastis. Daerah penguatan regangan strain-hardening antara � dan � .
Untuk regangan lebih besar dari 15 hingga 20 kali regangan elastis maksimum, tegangan kembali mengalami kenaikan namun dengan
kemiringan yang lebih kecil daripada kemiringan daerah elastis. Daerah ini dinamakan daerah penguatan regangan strain-hardening,
yang berlanjut hingga mencapai tegangan putus. Kemiringan daerah ini dinamakan modulus penguatan regangan
E
st
2.1.3 Profil Baja
Kategori