d. Rangka baja bangunan industri
Yakni Struktur rangka framed structure, yang elemennya bisa terdiri dari batang tarik, kolom, balok dan batang yang mengalami gabungan lenturan
dan beban aksial yang berfungsi sebagai Struktur bangunan industri.
Gambar 2.4 Rangka baja bangunan industri
2.2 Sifat – Sifat Baja
Pengetahuan mengenai sifat – sifat baja merupakan keharusan apabila seorang insinyur menggunakan baja sebagai pilihan untuk merencanakan suatu
bagian struktur. Sifat mekanisme yang sangat penting pada baja diperoleh berdasarkan hukum eksperimental tegangan dan regangan yang didapatkan oleh
Robert Hooke pada tahun 1678. jika benda mengalami pembebanan, didapatkan bahwa untuk bahan tertentu perpanjangannya berbanding lurus dengan beban
yang dipasang. Jika bahan terbuat dari bahan terbuat dari bahan elastic yang penampangnya sama dibebani menurut sumbunya, tegangannya sama pada
seluruh penampang dan besarnya sama dengan besar beban dibagi dengan luas penampangnya. Regangan sumbu sama dengan pertambahan panjang dibagi
dengan panjang semula, sehinggga dapat ditulis:
Universitas Sumatera Utara
A P
=
σ …………………………………………………… 2.1
Lu L
Lo −
=
ε …………………………………………………… 2.2
E .
ε σ
=
................................................................................ 2.3
dimana : σ = tegangan yang terjadi
P = gaya aksial yang bekerja pada penampang A = luas penampang
ε = regangan Lo = panjang mula – mula
Lu = panjang batang setelah mendapatkan beban E = modulus elastisitas
Berdasarkan persentase zat arang yang dikandung, baja dapat dikategorikan sebagai berikut :
1. Baja dengan persentase zat arang rendah low carbon steel
Yakni lebih kecil dari 0.15 2.
Baja dengan persentase zat arang ringan mild carbon steel Yakni 0.15 - 0.29
3. Baja dengan persentase zat arang sedang medium carbon steel
Yakni 0.30 - 0.59 4.
Baja dengan persentase zat arang tinggi High carbon steel Yakni 0.60 - 1.7
Baja untuk bahan struktur termasuk kedalam baja yang persentase zat arang yang ringan mild carbon steel , semakin tinggi kadar zat arang yang
Universitas Sumatera Utara
terkandung didalamnya, maka semakin tinggi nilai tegangan lelehnya. Sifat-sifat bahan struktur yang paling penting dari baja adalah sebagai berikut :
1. Modulus Elastisitas E
Modulus elastisitas untuk semua baja yang secara relative tidak tergantung dari kuat leleh adalah 28000 sampai 30000 ksi atau 193000
sampai 207000 Mpa. Nilai untuk desain lazimnya diambil sebesar 29000 ksi atau 200000 Mpa.
Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Indonesia PPBBI , nilai modulus elastisitas baja adalah 2,1 x 10
6
kgcm² atau 2,1 x 10
5
MPa. 2.
Modulus Geser G Modulus geser setip bahan elastis dihitung berdasarkan formula :
µ +
= 1
2 E
G
Dimana µ = perbandingan poisson yang diambil sebesar 0,3 untuk baja. Dengan menggunakan µ = 0,3 maka akan memberikan G = 11000 ksi atau
77000 MPa. Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia PPBBI ,
nilai modulus geser gelincir baja adalah 0,81 x 10
6
kgcm² atau 0,81 x 10
5
MPa. 3.
Koefisien Ekspansi α Koefisien ekspansi adalah koefisien pemuaian linier. Koefisien ekspansi
baja diambil sebesar 12 x 10
-6
per C.
4. Tegangan Leleh σ
1
Tegangan leleh ditentukan berdasarkan mutu baja.
Universitas Sumatera Utara
A B
σ
A’ M
C
ε
5. Sifat – sifat lain yang penting. Sifat – sifat ini termasuk massa jenis baja, yang sama dengan 490 pcf atau
7,850 tm
3
, atau dalam berat satuan, nilai untuk baja sama dengan 490 pcf atau 76, 975 kNm³, berat jenis baja umumnya adalah sebesar 7,85.
Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan regangan pada baja dapat dilakukan dengan uji tarik di laboratorium. Sebagian besar percobaan atas baja
akan menghasilkan bentuk hubungan antara tegangan dan regangan seperti tergambar di bawah ini.
Gambar 2.5 Hubungan tegangan - regangan untuk uji tarik pada baja lunak. Keterangan gambar :
σ = tegangan baja ε = regangan baja
A = titik proporsional A’ = titik batas elastis
Universitas Sumatera Utara
B = titik batas plastis M = titik runtuh
C = titik putus Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan antara
tegangan dan regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum Hooke.Kemiringan garis OA menyatakan besarnya modulus elastisitas E. diagram
regangan untuk baja lunak memiliki titik leleh atas upper yield point , σ
yu
dan daerah leleh datar. Secara praktis, letak titik leleh atas ini, A’ tidaklah terlalu
berarti sehingga pengaruhnya sering diabaikan. Titik A’ sering juga disebut sebagai titik batas elastis elasticity limit . Sampai batas ini bila gaya tarik
dikerjakan pada batang baja maka batang tersebut akan berdeformasi. Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang akan kembali kebentuk semula. Dalam hal
ini batang tidak mengalami deformasi permanen. Bila beban yang bekerja bertambah, maka akan terjadi pertambahan
regangan tanpa adanya pertambahan tegangan. Sifat pada daerah AB Inilah yang disebut sebagai keadaan plastis. Lokasi titik B, yaitu titik batas plastis
tidaklah pasti tetapi sebagai perkiraan dapat ditentukan yakni terletak pada regangan 0.014.
Daerah BC merupakan daerah strain hardening, dimana pertambahan regangan akan diikuti dengan sedikit pertambahan tegangan. Disamping itu,
hubungan tegangan dengan regangannya tidak lagi bersifat linier. Kemiringan garis setelah titik B ini didefenisikan sebagai Ez. Di titik M, yaitu regangan
berkisar antara 20 dari panjang batang, tegangannya mencapai nilai maksimum
Universitas Sumatera Utara
yang disebut sebagai tegangan tarik batas Ultimate tensile strength . Akhirnya bila beban semakin bertambah besar lagi maka titik C batang akan putus.
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh. Dalam kenyataannya, sulit untuk menentukan besarnya tegangan leleh, sebab
perubahan dari elastisitas menjadi plastis seringkali besarnya tidak tetap.sebagai standar menentukan besarnya tegangan leleh dihitung dengan menarik garis
sejajar dengan sudut kemiringan modulus elastisitasnya, dari regangan sebesar 0.2
Harga konstanta – konstanta diatas untuk baja structural adalah : •
Modulus Elastisitas E = 2,1 x 10 kgcm² •
Modulus Geser G = 0,81 x 10 kgcm²
• Angka Poison
μ = 0,30 •
Koefisien Muai α
1
= 21 x 10 per º Sifat fisik batangan tulangan baja yang paling penting, untuk digunakan
dalam perhitungan perencanaaan beton bertulangan adalah tegangan leleh f
c
dan modulus elastiisitas E. Tegangan leleh titik leleh baja ditentukan melalui
prosedur pengujian standar sesuai dengan SII 0136-84, dengan ketentuan bahwa tegangan leleh adalah tegangan baja pada saat meningkatnya tegangan tidak
disertai lagi dengan peningkatan regangannya. Didalam perencanaan atau analisis beton bertulang pada umumnya nilai tegangan leleh baja tulangan diketahui atau
ditentukan pada awal perhitungan.
Universitas Sumatera Utara
Disamping usaha standarisasi yang telah dilakukan masing – masing negara produsen baja, kebanyakan negara produsen baja pada dewasa ini masih
berorientasi pada spesifikasi teknis yang ditetapkan ASTM. Di Indonesia produksi baja tulangan dan baja struktur telah diatur sesuai dengan Standard Industri
Indonesia. Tabel 2.1 Daftar tegangan dari beberapa jenis baja
Jenis Baja Tegangan Leleh
σ
1
kgcm² Tegangan Ultimate
σ
u
kgcm² Bj 34
2100 3400
Bj 37 2400
3700 Bj 41
2500 4100
Bj 44 2800
4400 Bj 50
2900 5000
Bj 52 3600
5200
Baja merupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya, sehingga harus memenuhi standar yang telah ditetapkan. Menurut sifatnya baja merupakan
bahan yang keseragamannya dari komposisinya sangat baik dan homogenitasnya sangat tinggi terutama Fe Ferum dalam bentuk Kristal dan zat arang C, dalam
pembersihan kristalnya melalui panas yang tinggi serta proses selanjutnya, kemudian akan diperoleh besi kasar dari dapur pemroses tanur tinggi. Untuk
menjamin aktalitas dari baja, maka persentase maksimum dari zat arang, posfor dan sulfur dibatasi. Pembatasan komposisi maksimum dari campuran tersebut
Universitas Sumatera Utara
ε
D B
C CDOB
0.002 0.004
adalah 1,7 zat arangC ; 1,65 Mangan Mn ; 0,6 Silikjon ; 0,60 Tembaga Cu.
Kekuatan baja ini tergantung kepada kadar karbon dan mangan yang dikandungnya. Penambahan persentase karbin meningkatkan tegangan leleh tetapi
mengurangi daktalitas, sehingga sukar dilas. Penggelasan akan ekonomis dan memuaskan bila kandungan karbon baja tersebut tidak lebih dari 0,30 .
Gambar 2.6 Penentuan tegangan leleh.
Dari titik regangannya 0.2 ditarik garis sejajar dengan garis OB sehingga memotong grafik tegangan regangan dan memotong sumbu
tegangan.Tegangan yang diperoleh ini disebut dengan tegangan leleh. Tegangan- tegangan leleh dari bermacam-macam baja bangunan diperlihatkan pada tabel 2.1
dibawah ini:
Universitas Sumatera Utara
Kekuatan baja ini tergantung kepada kadar karbon dan mangan yabg dikandungnya. Penambahan persentase karbin meningkatkan tegangan leleh tetapi
mengurangi daktalitas, sehingga sukar dilas. Penggelasan akan ekonomis dan memuaskan bila kandungan karbon baja tersebut tidak lebih dari 0,30 .
Baja memiliki beberapa kelebihan sebagai bahan konstruksi, diantaranya : •
Nilai kesatuan yang tinggi per satuan berat •
Keseragaman bahan dan komposit bahan yang tidak berubah terhadap waktu
• Dengan sedikit perawatan akan didapat masa pakai yang tidak terbatas
• Daktalitas yang tinggi
• Mudah untuk diadakan pengembangan struktur
Disamping itu baja juga mempunyai kekurangan dalam hal : •
Biaya perawatan yang besar •
Biaya pengadaan anti api yang besar fire proofing cost •
Dibandingkan dengan kekuatannya kemampuan baja melawan tekuk kecil •
Nilai kekuatannya akan berkurang, jika dibebani secara berulang periodik, hal inin biasanya disebut dengan leleh atau fatigue.
Dengan kemajuan teknologi, perlindungan terhadap karat dan kebakaran pada baja sudah ditemukan, hingga akibat buruk yang mungkin terjadi bisa
dikurangidihindari.
Universitas Sumatera Utara
2.3 Bentuk – Bentuk Baja Profil
