BESI DAN BAJA 16. Nasyiin DIKTAT TBK CETAK

Diktat Teknologi Bahan Konstruksi

BAB II. BESI DAN BAJA

Logam banyak digunakan sebagai bahan untuk memenuhi kebutukan dalam bidang teknik, misalnya sebagai bahan struktur, pintu, jendela, pipa, dan lain-lain. Jenis logam yang paling banyak digunakan adalah besi. Logam yang sebagian besar tediri dari atom besi Fe disebut logam besi ferrous metal, sedangkan logam yang tidak mengandung atom besi disebut logam non besi non ferrous metal. Besi diperoleh dari tambang bijih besi. Besi yang tedapat dalam bijih besi berbentuk oksida besi Fe 2 O 3 . Bahan besi yang diambil dri alam disebut besi gubal ping iron yang terdiri dari 90 – 95 besi, 3 – 4 carbon dan sisanya dapat berupa belerang, mangaan, fosfor dan lain-lain Logam besi dibagi menjadi 3 tiga macam, yaitu :  Besi tuangcor  Besi tempa  Baja BESI TUANGCOR Besi jenis ini dibuat dengan cara dituang atau dicor dengan bahan dasarnya adalah besi gubal. Besi gubal dilebur untuk memperoleh tingkat kandungan karbon yang diinginkan yang kemudian dituangdicor untuk memperoleh bentuk yang diinginkan. Besi tuang mengandung 3 – 4 carbon dan sisanya adalah mangaan manganese, fosfor phosphorus, belerang sulphur dan silikon silicon. Dari keempat bahan tersebut akan memberikan pengaruh terhadap sifat besi tuang yaitu :  Belerang S Bahan ini membuat besi tuang bersifat keras, getas dan cepat mengeras yang mengakibatkan cacat yaitu dengan adanya pori-pori udara yang terperangkap didalamnya. Kandungan belerang umunya tidak boleh lebih dari 0,1  Fosfor P Bahan ini membuat besi tuang bersifat mudah mencair jika dipanaskan dan betambah getas. Jika kandungan fosfornya lebih dari 0,3 mengakibatkan besi tuang kehilangan kekerasannya dan sulit dikerjakan. Kandungan fosfor yang ideal berkisar antara 1 – 1.5  Silikon Si Bahan ini dalam kadar 2.5 membuat besi tuang bersifat mudah dituang.  Mangaan Mn Bahan ini membuat besi tuang bersifat keras dan getas. Kandungan mangaan umunya tidak boleh lebih dari 0,7 Sifat-sifat besi tuang : 1. Keras 2. Mudah melebur 3. getas sehingga tidak dapat menahan benturan 4. Temperatur leleh 1250 C 5. Tidak mudah berkarat 6. Tidak dapat diberi muatan magnet 7. Mudah dikeraskan dengan cara dipanasi kemudian didinginkan secara mendadak 8 Diktat Teknologi Bahan Konstruksi 8. Sewak dituang terjadi penyusutan sehingga ukuran cetakan dibuat sedikit lebih besar agar diperoleh bentuk yang diinginkan 9. Kuat menahan gaya tekan kuat tekan maximum 600 MPa tetapi lemah dalam menahan daya tarik kuat tarik maximum 50 MPa 10.Tidak dapat disambung dengan paku keling atau dilas. Dua besi tua hanya dapat disambung dengan menggunakan baut. Pemakaian besi tuang : 1. Pipa yang menahan tekanan dari luar sangat tinggi. 2. Bagaian struktur rangka struss yang menahan gaya tekan 3. Bagian – bagian mesin Blok mesin 4. Pintu gerbang dan tiang lampu 5. Sendi dan roll jembatan dan lain-lain BESI TEMPA Merupakan jenis besi yang paling sedikit mengandung campuran bahan lain. Prosentase bahan lain tersebut adalah : Karbon 0,05 – 0,15 , Silikon 0,15 –0,2 , Fosfor 0,12 – 0,16 , Belerang 0,02 – 0,03 , Mangaan 0,03 – 0,1 dan bahan lain sampai mencapai 100 . Sifat-sifat besi tempa : 1. Liat daktail 2. Kuat 3. Dapat ditempa 4. Dapat dilas 5. Tidak dapat dituang karena sulit mencair 6. Relatif lebih tahan korosi 7. Temperatur leleh sekitar 1535 C 8. Memiliki kuat tarik maximum 400 MPa dan kuat tekan maximum 200 MPa Besi tempa sudah jarang digunakan karena sudah tergantikan oleh baja struktur mild steel. Besi tempa hanya tinggal digunakan misalnya pada paku keling, pipa gas, baut, tapal kuda, rantai dan lain-lain. BAJA Baja terletak diantara besi tua dan besi tempa sehingga dapat digunakan untuk bagian srtuktur yang menahan gaya tekan maupun gaya tarik. Baja merupakan paduan dengan komposisi tertentu antara besi dan karbon. Apabila baja dipadu dengan bahan lain disebut baja paduan steel alloy. Berdasarkan kandungan karbonnya, baja dibedakan menjadi tiga yaitu : 1. Baja dengan kandungan karbon sedikit 0.25 disebut juga baja lunak atau baja srtuktur 2. Baja dengan kandungan karbon sedang 0,25 – 0,7 3. Baja dengan kandungan karbon banyak 0.7 Sifat-sifat baja dipengaruhi oleh kandungan karbon, kandungan bahan-bahan lain misalnya belerang, fosfor, silikon dan mangaan dan proses pemanasan.  Kandungan karbon Kualitasmutu baja ditentukan oleh kandungan karbonnya. Semakin banyak jumlah kandungan karbonnya, baja semakin keras dan kuat, tetapi sifat daktilitasnya semakin kurang. Berdasarkan kandungan karbonnya, baja dibagi menjadi : 1. Deed steel, yaitu baja dengan kandungan karbon sangat sedikit 0,1 2. Baja lunak, yaitu baja dengan kandungan karbon anatara 0,1 – 0,25 3. Medium carbon steel, yaitu baja dengan kandungan karbon anatara 0,25 – 0,7 9 Diktat Teknologi Bahan Konstruksi 4. High carbon steel atau baja keras, yaitu baja dengan kandungan karbon anatara 0,7 – 1,5 Pemakaian baja berdasarkan kandungan karbonnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Kandungan Karbon Contoh Penggunaan 0,05 - 0,10 Pipa-pipa, kawat, paku, badan mobil, plat tipis, tabung gas 0,10 - 0,20 Paku keling, baud, pipa, tabung gas, kawat, bagian mesin yang hanya menahan gaya ringan 0,20 - 0,30 Gear, plat ketel, bagian mesin, kawat, pipa 0,30 - 0,40 Gear, kunci, as 0,40 - 0,60 Bagian mesin yang menahan beban berat, gear, as kawat, pegas 0,60 - 0,70 Rel kereta api, kunci, baud, bagian lokomotif 0,70 - 0,80 Pegas, palu 0,80 - 0,90 Kunci, alat pembuat lobang, pisau untuk mesin potong dengan pemanasan 0,90 - 1,00 Bor, gunting, as, pegas 1,00 - 1,10 Pegas, bor, alat peruncing, as 1,10 - 1,20 Alat-alat pertukangan kayu, gunting 1,20 - 1,30 Bor, silet, pisau 1,30 - 1,40 Silet, pemecah batu, bor  Kandungan bahan lain 1. Belerang S, sampai mencapai kadar kandungan 0,1 , keberadaan belerang belum memperngaruhi sifat baja. Jika lebih dari kadar itu, baja menjadi sulit ditempa pada temperatur tinggi, kurang kuat dan daktilitasnya juga kurang 2. Fosfor P, menambah sifat cair pada baja saat meleleh. Semakin banyak kandungan fosfor pada baja mengakibatkan berkurangnya kekuatan dan sifat daktilitas yang dimiliki. 3. Silikon Si, sampai mencapai kadar kandungan 0,2 , keberadaan silikon belum memperngaruhi sifat baja. Jika lebih dari kadar itu, kekuatan dan elastisitas baja naik tetapi tidak mengurangi sifat daktilitasnya. 4. Mangaan Mn, sampai mencapai kadar kandungan 1 , keberadaan mangaan akan menaikkan kekuatan baja, tetapi jika melebihi kadar tersebut, baja akan menjadi sangant getas sehingga tidak banyak digunakan.  Pemanasan Sifat-sifat baja dapat diubah sesuai dengan keinginan dengan cara pemansan dan pendinginan baja yang terkontrol dengan baik. Pengolahan baja semata-mata dilakukan untuk mengubah baja untuk memperoleh bentuk sesuai yang diinginkan. Pengolahan semacam itu disebut pengerjaan mekanis. Pengerjaan mekanis pada baja terutama dilakukan dengan tujuan untuk menaikkan kualitas baja dengan cara memberikan gaya terhadap butiran-butiran baja sehingga jaraknya menjadi lebih dekat. Sistem pengerjaan mekanis dilakukan dengan cara :  Pengerjaan panas, yaitu baja dipanaskan dampai dengan temperatur rekristalisasi kemudian dibentuk  Pengerjaan dingin, yaitu baja dibentuk pada temperatur kamar. Cara-cara pengerjaan baja antara lain : 1. Drawing 10 Diktat Teknologi Bahan Konstruksi Baja dimasukkan ke dalam lubang atau alat lain dan ditarik sehingga berbentuk kawat. Cara ini digunakan pada pabrik kawat. 2. Forging Baja dipanaskan sampai temperatur tertentu kemudian diletakkan pada alas dan ditempa. Proses ini memperbaiki ukuran butir baja dan memampatkannya sehingga berat jenisnya sedikit bertambah. 3. Pressing Baja yang akan dibentuk diletakkan dalam cetakan kemudian ditekan secara perlahan-lahan sampai baja mengisi penuh alat cetakannya. Dengan cara ini diharapkan diperoleh baja mampat tidak berongga 4. Rolling Baja yang akan dibentuk dipanaskan kemudian dimasukkan kedalam roll roda gila dengan bentuk tertentu sehingga baja mengisi penuh bentuk tersebut. Dengan cara ini diharapkan diperoleh baja mampat tidak berongga 5. Extrusion Baja yang akan dibentuk dipanaskan kemudian ditekan dengan tekanan tertentu yang sangat besar melalui sebuah lubang berbentuk. Tekanan tersebut dapat dilakukan secara mekanis maupun hidrolis. Sifat-sifat baja lunak baja struktur : 1. Berat jenis 7,8 2. Temperatur leleh sekitar 1400 C 3. Daktail 4. Mudah dilas 5. Dapat diberi muatan magnit 6. Mudah berkarat 7. Lebih keras dan kuat daripada besi tempa 8. Digunakan hampir pada semua struktur kuda-kuda, kolom, balok, plat, baja tulangan beton Catatan : khusus untuk sifat-sifat baja tulangan bisa dilihat pada Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia Sifat-sifat baja keras : 1. Dapat diberi muatan magnit permanen 2. Dapat dilas 3. Lebih elastis dan lebih kuat daripada baja lunak 4. Mudah berkarat 5. Berat jenis 7,9 9. Temperatur leleh sekitar 1300 C 6. Memiliki kuat tarik dan kuat geser yang hampir sama besar 7. Digunakan pada baja yang banyak menerima beban kejut dan getaran, misalnya baja untuk beton prategang, baud mutu tinggi high strenght bolt dan lain-lain. Korosi adalah perubahan logam menjadi bentuk oksida. Pencegahan korosikarat pada baja dilakukan dengan cara : 1. Tarring Permukaan lapisan baja dilapisi dengan gas batu bara coaltar pada temperatur tinggi dengan bantuan sikat sehingga gas batu bara ini sedikit demi sedikit akan meresap pada baja 2. Electroplatting Baja dilapisi dengan perak, cooper, nikel dengan proses eletrolysis 3. Galvanizing Permukaan baja yang sudah dibersihkan disemprot dengan Zinc sehingga lebih tahan terhadap karat 11 Diktat Teknologi Bahan Konstruksi 4. Metal Spraying Permukaan baja dilapisi dengan seng, aluminium atau timah sehingga lebih tahan terhadap karat a Susunan atom pada bidang diagonal dari sel Body centred cubic Tampak atom-atom tidak berdekatan satu sama l a i n b Satu sel Body centred c u b i c . G b . 1 . 6 . Susunan atom Body-Centered C u b i c agak merenggang sebelum putus G b . 1 , 7 . Mekanisme gerakan atom-atom a Keadaan tanpa tegangan. b Keadaan ada tegangan. a Susunan atom-atom terde kat pada suatu b ida ng . b Susunan tumpukan atom-atom pada bidang ABC ABC. c Satu sel Face centered c u b i c dengan bida ng X Y Z bi d an g t e r p a d a t G b . 1 . 4 . Susunan atom Face-Centered Cu b i c 12 Diktat Teknologi Bahan Konstruksi a. Susunan a t c ~ pada b idan g ABAB yang t e p a t ber ada di atasnya. b. S usn an s a t u sel H e x a g o n a l c l o s e - p a c k e d . Gambar 1.5. Susunan atom H e x a g o n a l C l o s e P a c k e d ” 13 Diktat Teknologi Bahan Konstruksi 14 Gb.1.7. Bentuk permukaan bidang patah f Bentuk patah belah g Bentuk patah geser I-1E I Tekanan dari luar

BAB III. K A Y U

Dibandingkan dengan bahan bangunan yang lain, kayu memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan kayu sebagai bahan bangunan adalah : 1. Ringan berat jenis dibawah 1,00 2. Mudah dikerjakan 3. Harga relatif murah 4. Memiliki kekuatan relatif tinggi 5. Tahan lama dalam perawatan yang baik Kekuarangan kayu sebagai bahan bangunan adalah : 1. Tidak homogen pada semua bagiannya Karena sering dijumpai mata kayu, serat miring, ujung atas lebih muda dibanding ujung dibawahnya dan lain-lain 2. Bersifat higroskopis mudah dipengaruh keadaan kelembaban udara 3. Mudah terbakar 4. Adanya cacat yang bersifat alamiah pada waktu tumbuh sehingga sulit dijumpai kayu dengan kondisi yang benar-benar ideal untuk bahan bangunan BAGIAN-BAGIAN KAYU Bagian dari struktur kayu tampak pada gambar dibawah ini Kulit Kambium Gubal Hati Inti 1. Kulit luar Merupakan lapisan pelindung bagi lapisan dibawahnya. Lapisan ini tersusun dari bagian kayu yang sudah mati. 2. Kulit dalam Merupakan lapisan lunak dan berongga besar seperti spon. Befungsi alat transportasi bahan makan dari daun ke bagian bawah tumbuhan. Pada bagian ini banyak dijumpai bahan-bahan kimia seperti getah. 3. Kambium Merupakan tempat terjadinya pembiakan sel dengan cara membelah diri. Sel yang berada di bagian luar akan berupa sel mati akan berubah menjadi kulit kayu sedangkan sel bagian dalam menjadi sel kayu. 4. Gubal Befungi untuk mengangkut makanan dari tanah menuju ke daun 5. Hati Berasal dari bagian gubal yang tidak berfungsi lagi. Karena merupakan bagian yang keras, berfungsi untuk menjaga tumbuhan tetap bediri. 6. Lingkaran tahun Karena adanya musim kemarau dan musim hujan, pertumbuhan kayu menjadi tidak tetap. Pada saat musim hujan, sel-sel tumbuh lebih besar daripada pada saat musim kemarau. Akibatnya, terjadi perbedaan ukuran sel sehingga warnanya menjadi berbeda pula. 7. Intiteras pith Merupakan bagian kayu yang mudah membusuk. KADAR AIR Kayu pada umumnya akan meyerap air jika kandungan uap air di udara cukup besar dan akan mudah menguapkannya jika udara disekitarnya cukup kering. Inilah yang menyebabkan kayu bersifat higroskopis. Tingkat kelembabankebasahan pada kayu dibagi menjadi 3 yaitu : 1. Kayu basah, yaitu kayu yang baru saja ditebang. 2. Kayu kering udara, yaitu kayu yang kandungan airnya tetap sesuai dengan udara disekitarnya. 3. Kayu kering mutlakkayu kering tungkukayu kering oven, yaitu kayu yang dikeringkan di dalam tungkuoven bersuhu 105 C sehingga semua bagian uap airnya menguap. Kadar air kayu ditentukan dengan : Kadarair= a−b b × 100 Keterangan : a = berat kayu kg b = berat kayu dalam keadaan kering tungku kg Kadar air pada kayu basah bisa mencapai 200 , pada kayu ringan sekitar 40 sedangkan pada kayu kering berkisar antara 12 – 20 . BERAT JENIS bj Adalah hasil bagi antara berat kayu kering mutlak dengan volume kayu. Berat jenis bj dinyatakan dengan : bj= w k V b Keterangan : bj = berat jenis kgm 3 w k = berat kayu kering mutlak kg V b = volume kayu m 3 Keterangan : Semakin besar berat jenis kayu, semakin baik kekuatan yang dimilikinya. BERAT ISIBERAT VOLUME Adalah hasil bagi antara berat kayu seluruhnya termasuk air yang berada di dalamnya dengan volume kayu. w i = w b V b Keterangan : w i = berat kayu basah kgm 3 w b = berat kayu basah kg V b = volume kayu m 3 KUALITAS KAYU Kualitas kayu di lapangan diklasifikasikan menjadi dua kelas yaitu : Kayu MUTU A  Kadar air 20  Besar mata kayu maksimum 16 lebar balok  Kandungan gubal maksimum 120 tinggi balok  Kemiringan serat maksimum 110  Retak-retak arah radial ¼ tebal kayu  Retak-retak arah tangensial 15 tebal kayu  Kekuatan diijinkan adalah 0,6 dari kayu sempurna Kayu MUTU B  Kadar air 30  Besar mata kayu maksimum 14 lebar balok  Kandungan gubal maksimum 110 tinggi balok  Kemiringan serat maksimum 17  Retak-retak arah radial 13 tebal kayu  Retak-retak arah tangensial 14 tebal kayu  Kekuatan diijinkan adalah 0,4 dari kayu sempurna PENGOLAHAN KAYU Pengolahan kayu yang dibahas disini hanya pada pengeringan dan pengawetan kayu. Pengeringan kayu menurunkan kadar air dilakukan dengan tujuan :  Mengurangi berat  Menambah kekuatan  Menstabilkan dimensiukuran  Menghindari rayap  Mempermudah penyambungan dengan lem Pengawetan kayu dilakukan dengan tujuan agar kayu tahan lama. Pengawetan kayu umumnya dilakukan dengan cara :  Di tir  Di arangkan  Di cat  Di rendam dalam air

BAB IV. BETON

Beton merupakan bahan bangunan hasil pencampuran bahari perekat air dan portland cement dan bahan pengisi pasir dan kericak. Kelebihan beton sebagai bahan bangunan adalah: 1. Harganya relatif murah karena tidak memerlukan biaya perawatan 2. Tahan lama 3. Mudah dibentuk Beton merupakan bahan bangunan yang bersifat memiliki kuat tekan tinggi tetapi kuat tartknya rendah. Pada umumnya, susunan beton yang baik berat jenisnya 2300 — 2400 kgrn3 adalah: - 70 bahan pengisi dengan berat jenis sekitar 2600 kgm3. - 29 bahan perekat dengan berat jenis air 1.000 kgrn3 dan semen 3.150 kgm3 - sisanya adalah rongga udara. Perbandingan antara berat air dan berat semen pada beton disebut faktor air semen FAS yang nilainya berkisar antara 0,4 — 0,6. Contoh perhitunqanberatbahan penyusun 1 m3 beton Diketahui: Setiap 1 m3 beton terdiri dari :  0,7 m3 bahan pengisi pasir dan kricak  0,29 m3 bahan perekat air dan PC  FAS = 0,5   pengisi = 2600 kgm3   air = 1000 kgm3   pc =3.150 kgm3 Diminta: berat bahan penyusun I m3 beton carnpuran 1: 2: 3 Jawab: