BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN
Balok umumnya dipandang sebagai batang yang terutama memikul beban gravitasi transversal, termasuk momen ujung. Beberapa istilah
pengggunaan balok yang biasa antara lain: gelagar, balok anak, gording, rusuk dan lain-lain. Dalam bahasan ini balok yang dimaksud adalah gelagar yaitu
balok-balok yang terdapat pada struktur jembatan. Dalam pendimensian balok ini syarat stabilitas perlu ditinjau selain syarat
kekuatan dan kekakuan. Hal ini perlu karena walaupun kebanyakan balok dalam praktek memiliki sokongan samping yang memadai sebagai stabilitas lateral yang
diperkirakan sehingga perlu ditinjau secara khusus. Dalam mendesain struktur jembatan ada baiknya harus diketahui sifat-sifat bahan yang digunakan untuk
struktur tersebut.
II.1. Sifat Bahan Struktur
Tiga jenis bahan yang dapat digunakan sebagai bahan desain struktur adalah kayu, baja , dan beton, baik untuk konstruksi gedung maupun jembatan.
Dengan demikian perlu diketahui sifat-sifat yang umum dari bahan struktur tersebut.
II.1.1. Sifat bahan baja
Sifat baja yang terpenting dalam penggunaannya sebagai bahan konstruksi adalah kekuatannya yang tinggi, yaitu kemampuan untuk deformasi
secara nyata baik dalam tegangan baik dalam regangan maupun dalam kompresi sebelum kegagalan, serta sifat homogenitas yaitu sifat keseragaman
yang tinggi.
Arfan Jamal Asikin Zalukhu : Analisi Pengaruh Diafragma Terhadap Tekuk Lateral Pada Gelagar Memanjang Jembatan, 2007. USU Repository © 2009
Baja merupakan bahan campuran besi Fe, 1,7 zat arang atau karbon C, 1,65 mangan Mn, 0,6 silicon Si, dan 0,6 tembag Cu. Baja
dihasilkan dengan menghaluskan bijih besi dan logam besi tua bersama-sama dengan bahan tambahan pencampur yang sesuai, dalam tungku temperature
tinggi untuk menghasilkan massa-massa besi yang besar, selanjutnya dibersihkan untuk menghilangkan kelebihan zat arang dan kotoran-kotoran lain.
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 ke dalam baja yang persentase zat
arang yang ringan mild carbon steel
, semakin tinggi kadar zat arang yang terkadung di dalamnya, maka semakin tinggi nilai tegangan lelehnya. Sifat-sifat
bahan stuktur yang paling penting dari baja adalah sebagai berikut: 1. Modulus elastisitas E berkisaran antara 193000 Mpa sampai 207000
Mpa. Nilai untuk design lazimnya diambil 210000 Mpa. 2. Modulus geser G dihitung berdasarkan persamaan :
3. G = E 2 1+ Dimana = angka perbandingan poisson
Dengan mengambil = 0,30 dan E = 210000 Mpa, akan memberikan G = 810000 Mpa
Arfan Jamal Asikin Zalukhu : Analisi Pengaruh Diafragma Terhadap Tekuk Lateral Pada Gelagar Memanjang Jembatan, 2007. USU Repository © 2009
4. Koefsien ekspansi diperhitungkan sebasar: = 11,25 x 10
-6
per
o
C 5. Berat jenis baja , berat jenis baja diambil 7,85 tm
3
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 tegangan dan regangan seperti Gambar 2.1 di bawah ini.
Keterangan gambar: = tegangan baja
= regangan baja A = titik proporsional
A’= titik batas elastis B = titik batas plastis
M = titik runtuh C = titik putus
Gambar 2.1 Hubungan tegangan regangan untuk uji tarik pada baja lunak
Arfan Jamal Asikin Zalukhu : Analisi Pengaruh Diafragma Terhadap Tekuk Lateral Pada Gelagar Memanjang Jembatan, 2007. USU Repository © 2009
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dengan regangan masih linear atau keadaan masik mengikuti hukum
Hooke. Kemiringan garis OA menyatakan besarnya modulus elastisitas E. Diagram regangan untuk baja lunak umumnya memiliki titik leleh atas upper
yield point,
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 permanent.
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. Di samping 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 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.
Sebagi standar menentukan besarnya tegangan leleh dihitung dengan menarik
Arfan Jamal Asikin Zalukhu : Analisi Pengaruh Diafragma Terhadap Tekuk Lateral Pada Gelagar Memanjang Jembatan, 2007. USU Repository © 2009
garis sejajar dengan sudut kemiringan modulus elastisitasnya, dari regangan sebesar 0,2 Gambar 2.2
Dari titik regangannya 0,2 ditarik garis sejajar dengan garis OB sehingga memotong grafik regangan dan juga memotong sumbu tegangan.
Tegangan yang diperoleh ini disebut tegangan leleh. Tegangan-tegangan leleh dari bermacam-macam baja bangunan diperlihatkan pada Tabel 2.1.1
Macam Baja Tegangan leleh
Kgcm
2
Mpa Bj 34
Bj 37 Bj 41
Bj 44 Bj 50
Bj 52 2100
2400 2500
4400 5000
5200 210
240 250
280 290
360
0.002 0.004
B CD 0B
C D
Gambar 2.2 Penentuan tegangan leleh
Tabel 2.1.1 Harga tegangan leleh
Arfan Jamal Asikin Zalukhu : Analisi Pengaruh Diafragma Terhadap Tekuk Lateral Pada Gelagar Memanjang Jembatan, 2007. USU Repository © 2009
Baja memiliki beberapa kelebihan sebagai bahan konstruksi, diantaranya: 1. Nilai kesatuan yang tinggi per satuan berat
2. Keseragaman bahan dan komposit bahan yang tidak berubah terhadap waktu
3. Dengan sedikit perawatan akan didapat masa pakai yang tidak terbatas
4. Daktilitas yang tinggi 5. Mudah untuk diadakan pengembangan struktur
Di samping itu baja juga mempunyai kekurangan dalam hal: 1. Biaya perawatan yang besar
2. Biaya pengadaan anti api yang besar fire proofing costs
3. Dibandingkan dengan kekuatannya kemampuan baja melawan tekuk kecil
4. Nilai kekuatannya akan berkurang, jika dibebani secara
berulangperiodic, hal ini biasa disebut dengan lelahleleh atau fatigue.
Dengan kemajuan teknologi, perlindungan terhadap karat dan kebakaran pada baja sudah ditemukan, hingga akibat buruk yang mungkin terjadi bias
dikurangidihindari.
II.2. Pengertian Stabilitas
