Bab 2 Pen Gen Alan Baja

Praktikal Konstruksi Baja

2.PENGENALAN BAHAN BAJA 2.1 Sejarah penggunaan baja Meskipun diketahui bahwa awal manusia menggunakan logam adalah pada penggunaan beberapa paduan dari tembaga seperti perunggu (dibuat dari tembaga dan timah serta beberapa bahan campuran lainnya), tetapi pengembangan logam yang paling penting sepanjang sejarah manusia adalah penggunaan paduan besi yang terkenal yakni Baja. Saat ini, besi dan baja mendominasi hampir 95 persen dari produksi logam dunia.

pertama kali digunakan. Mereka menemukan di dalam piramid besar di Mesir sebuah pisau belati dan gelang tangan yang terbuat dari besi yang diakui oleh mereka bahwa temuan tersebut berusia lebih dari 5000 tahun. Pengunaan besi telah memberi pengaruh yang sangat besar bagi peradaban manusia sejak dahulu kala, saat ini dan mungkin sampai abad kedepan. Sejak era penggunaan besi sekitar 1000 tahun sebelum masehi, kemajuan peradaban manusia baik dalam kedaaan damai maupun perang sangat bergantung pada kemampuan manusia dalam memanfatkan/ membuat sesuatu dari bahan besi. Dalam banyak kejadian penggunaan besi sebagai alat perang telah membuat kemenangan militer dalam pertempuran di medan perang. Sebagai contoh pada 490 tahun sebelum masehi di Yunani, pertempuran “marathon” telah menewaskan 6.400 tentara Persia, sementara mereka hanya kehilangan prajurit sejumlah 192 orang. Dalam pertempuran tersebut setiap prajurit menggunakan baju besi seberat 57 pon, dan hasil pertempuran tersebut diperkirakan telah menyelamatkan proses peradaban bangsa Yunani selama bertahun-tahun kemudian. Banyak ahli sejarah percaya bahwa manusia pertama kali belajar menggunakan besi yang berasal dari pecahan batu meteor yang jatuh ke muka bumi. Sebagian dari batu meteor tersebut tidak hanya mengandung besi tetapi juga bahan nikel, sehingga dapat dihasilkan logam yang lebih keras. Dari sinilah diperkirakan

Gambar 2.1 pemasangan kolom pertama Dibalik kesuksesan sejarah manusia mengembangkan bahan logam tersebut, sampai saat ini para arkeolog belum dapat menentukan secara pasti kapan bahan besi DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

9

Praktikal Konstruksi Baja awal manusia memanfaatkan logam untuk membuat alat-alat kebutuhan hidup sehari-hari serta senjata untuk mempertahankan hidup. Baja terbuat dari kombinasi dari besi dengan sedikit karbon (kurang dari 1%). Baja juga mengandung beberapa elemen lainnya dengan persentase yang kecil. Walaupun baja telah dibuat paling tidak selama 2.000 atau 3.000 tahun, tetapi sampai pertengahan abad ke sembilan belas belum ada metode proses produksi yang ekonomis. Proses pembuatan baja pertama kali diperkirakan dan diyakini terjadi ketika tanpa sengaja elemen/unsur lain untuk memproduksi baja terdapat pada saat besi dipanaskan. Setelah bertahun-tahun berlalu, baja kemungkinan dibuat dengan memanaskan besi dengan menggunakan arang kayu. Permukaan besi yang dipanaskan tersebut menyerap karbon dari arang kayu dan tercampur pada saat besi yang panas tersebut ditempa. Berulangnya proses penempaan tersebut menyebabkan terjadinya lapisan keras pada bagian luar besi dan menjadi cikal bakal terbentuknya baja, dan dengan cara ini pedang termashur “Toledo” dan “Damascus” diproduksi. Produksi baja dengan volume yang besar terjadi pertama kali di Inggris dilakukan oleh Henry Bessemer. Beliau menerima hak paten untuk proses produksi bajanya pada tahun 1855, tetapi usahanya untuk mendapatkan hak paten yang sama di Amerika tidak berhasil, karena tujuh tahun sebelum Henry

10

Bessemer menerima hak patennya di Inggris, William Kelly dari negara bagian Kentucky telah memperoleh hak paten untuk membuat baja dengan proses yang sama dengan yang dilakukan Henry Bessemer. Walaupun pada akhirnya yang lebih dikenal di dunia adalah proses produksi yang dilakukan Henry Bes semer.

Gambar 2.2 penyambungan kolom Penggunaan pertama bahan logam dengan volume yang besar untuk struktur terjadi di Inggris di tahun 1779 yakni dengan dibangunnya jembatan Coalbrook dale Arch dengan menggunakan bahan besi tuang sepanjang 100ft (± 300m) di sungai Severn. Peristiwa pembangunan jembatan ini (sampai sekarang masih berdiri) dianggap sebagai titik awal sejarah rekayasa teknik bangunan dalam memperkenalkan penggunaan besi sebagai bahan struktur bangunan. Bahan yang dipakai ini diperkirakan 4

DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

Praktikal Konstruksi Baja kali lebih kuat dari bahan batu dan 30 kali kekuatan kayu. 2.2

Keunggulan dan kelemahan bahan baja Dalam catatan sejarah manusia dibuktikan bahwa manusia selalu berusaha untuk mencari bahan bangunan yang kualitasnya lebih baik untuk membangun tempat tinggalnya, jembatan untuk menyeberangi sungai dan membuat peralatan-peralatan yang dibutuhkannya. Keinginan tersebut sebagian besar baru terlaksana setelah ditemukannya bahan besi yang kemudian bisa diolah menjadi bahan baja. Dan sekarang dapat dilihat begitu banyak bangunan yang terbuat dari baja mulai dari bangunan jembatan, gedung-gedung bertingkat tinggi, stadion olahraga, menara, sampai dengan kuda-kuda dan atap rumah tinggal semua didominasi dengan bahan baja.

Gambar 2.3 pemasangan kolomkolom

Dengan ditemukannya bahan ini maka tampaklah bahwa semua bahan bangunan yang telah dikenal dan dipakai dalam konstruksi pada umumnya mempunyai beberapa kekurangan bila dibandingkan dengan bahan baja, seperti misalnya terlalu lemah (kayu), terlalu besar volumenya (batu) terlalu temporer (tanah liat ) atau kurang mempunyai daya tahan terhadap kekuatan tarik dan terlalu getas terhadap lenturan (batu dan beton). Disamping kekuatan nya yang besar untuk menahan kekuatan tarik dan tekan tanpa membutuhkan banyak volume, baja juga mempunyai sifat-sifat lain yang menguntungkan sehingga menjadikannya sebagai salah satu bahan bangunan yang sangat umum dipakai dewasa ini. Penjelasan singkat tentang beberapa sifat-sifat baja akan dibahas berikut ini. 2.2.1 Kekuatan tinggi Bahan baja walaupun dari jenis yang paling rendah kekuatannya tetap memiliki kekuatan yang jauh lebih tinggi persatuan berat ataupun satuan volumenya dibandingkan dengan bahan bangunan lainnya. Hal ini menyebabkan berat struktur bangunan yang terbuat dari bahan baja menjadi lebih ringan, dan keunggulan ini menjadi pilihan yang sangat penting untuk pembangunan jembatan dengan bentangan besar maupun bangunan-bangunan tinggi dengan kondisi pondasi yang lemah. Dengan beban mati yang lebih kecil untuk bentang yang lebih panjang akan akan menyebabkan


11

Praktikal Konstruksi Baja langsingnya profil-profil yang dipakai dan hal ini akan memberikan kelebihan ruang dan volume yang dapat dimanfaatkan.

Gambar 2.4 penyiapan pondasi kolom 2.2.2

Keseragaman Dibandingkan dengan beton maupun bahan bangunan lainnya, baja memiliki sifat-sifat yang tidak berubah / terkendali dengan baik sekali sepanjang waktu pengguna annya. Dengan sifat-sifatnya ini akan mempermudah para perancang bangunan melakukan tugasnya, karena elemen-elemen konstruksi dapat bertingkah laku sesuai dengan anggapan-anggapan dasar yang diduga dalam perencanaan, serta dapat menghindari terjadi pemborosan akibat adanya berbagai ketidak pastian seperti ditemukan pada bahan lainnya. 2.2.3

Daktilitas Sifat dari bahan yang dapat bertahan dari deformasi yang besar

12

tanpa terjadi hancur maupun putus sebagai akibat dari terjadinya tegangan tarik yang tinggi disebut sifat daktilitas. Bahan baja memiliki sifat daktilitas yang terbaik, dan dengan sifatnya ini dapat mencegah robohnya bangunan secara tiba-tiba dan akan sangat menguntungkan bagi penghuni bangunan ditinjau dari aspek keamanan dan keselamatan jika terjadi goncangan tiba-tiba seperti pada saat terjadinya gempa bumi. Selain ketiga hal tersebut, baja juga memiliki keunggulan-keunggulan lainnya jika digunakan sebagai bahan bangunan, seperti: a. Rapid Construction, proses perangkaian komponen struktur baja menjadi suatu bangunan dapat dilakukan dengan cepat, karena dapat dikerjakan di bengkel (fabrikasi) dan di lapangan; b. Easy structural change, jika terjadi penambahan bagian struktur bangunan, akan dapat dilakukan dengan relatif lebih mudah; c. Simplicity, sambungan-sambungan strukturnya dapat dikuatkan hanya dengan menggunakan alat/ metode sambungan las, baut maupun paku keling dan dapat dilaksanakan dengan mudah dan cepat; d. Easy field repair, Jika terjadi perbaikan ataupun perubahan desain, komponen strukturnya dapat dengan mudah diperbaiki ataupun dirubah langsung di lapangan ; e. 100% recyclable, jika sudah tidak terpakai/ bekas, bahan ini masih mempunyai nilai ekonomis seba-


Praktikal Konstruksi Baja gai besi tua yang dapat didaur ulang menjadi bahan bangunan baru yang siap pakai. f. Buildable in all weather, Pelaksanaan pembangunannya tidak terpengaruh oleh perubahan kondisi cuaca. Disamping keunggulan-keunggulan tersebut, bahan baja juga mempunyai kelemahan-kelemahan terutama terkait dengan :

Gambar 2.5 pengecoran lantai beton a. Biaya pemeliharaan Hampir semua bahan baja tidak tahan karat apabila bersentuhan langsung dengan udara dan air, oleh karena itu dibutuhkan adanya biaya pemeliharaan pengecatan secara berkala. b. Biaya perlindungan terhadap api

Karena sifat baja yang tidak tahan terhadap panas yang tinggi berakibat komponen-komponen struktur baja tersebut membutuhkan bahan pelapis tahan api baik dari campuran semen, adukan beton ataupun bahan tahan api lainnya. c. Bahaya tekuk Semakin panjang dan ramping suatu batang tekan /kolom baja, maka kemungkinan terjadinya bahaya tekuk semakin besar. Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa baja memiliki kekuatan yang tinggi persatuan beratnya, hal ini mengakibatkan penampang struktur menjadi lebih ramping, dan bila hal ini diterapkan pada kolom maka akan menjadi tidak ekonomis, karena dibutuhkan bahan tambahan untuk memperkokoh kolom guna menghindari bahaya tekuk. d. Kelelahan Hal lain yang tidak diinginkan dari sifat baja adalah kekuatannya akan berkurang, jika struktur baja menerima beban tekanan yang sangat besar secara berulang terlebih lagi jika menerima variasi beban tarik yang besar. 2.3 Produksi baja Baja dihasilkan dari besi kasar (pig iron) dengan melebur biji besi, yang jarang ditemukan secara murni dari alam. Proses peleburan dilakukan dengan memberikan pemanas an biji


13

Praktikal Konstruksi Baja besi dalam suatu tungku dengan batu arang. Pemanasan dalam tungku tersebut dihasilkan dari pembakaran batu bara yang intensif, juga batu gamping untuk meng hasilkan besi kasar dari biji besi. Tungku-tungku yang sangat besar tersebut mampu untuk beroperasi siang dan malam tanpa henti. Secara garis besar proses produksi baja dilakukan dengan melalui tahap-tahap antara lain: 2.3.1 Pemurnian Besi Biji besi yang diolah untuk menjadi bahan baja antara lain: • Hematite - Fe2O3 - 70 % besi • Magnetite - Fe3O4 - 72 % besi • Limonite - Fe2O3 + H2O - 50 % to 66 % besi • Siderite - FeCO3 - 48 % besi Prinsip dasar pemurnian besi adalah untuk menghilangkan kandungan oksigen dalam biji besi. Cara tradisional : blomery, pada proses ini bijih besi dibakar dengan (arang kayu), dimana banyak mengandung karbon sehingga terjadi pengikatan oksigen, pembakaran tersebut menghasilkan karbon dioksida dan karbon mono oksida yang terlepas keudara, sehingga besi murni didapat dan dikeluarkan dari dapur, kekuranganya tidak semua besi dapat melebur sehingga terben tuk spoge, spoge berisi besi dan silica. Proses lebih modern adalah dengan blast furnace (dapur tinggi), blast furnace diisi oleh biji besi, charcoal atau coke (coke adalah charcoal yang terbuat dari batu bara)

14

dan limestone (batu gamping/ kapur) (CaCO3). Angin secara kencang dan kontinu ditiupkan dari bagian bawah dapur. Hasil peleburan besi akan berada dibawah, cairan besi yang keluar ditampung dan disebut dengan pig iron. 2.3.2 Proses pembuatan baja Baja diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat maupun cair, besi bekas dan beberapa paduan logam. Ada beberapa proses pembuatan baja antara lain : a. Proses konvertor Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap kesamping, dengan proses kerjanya adalah : • Dipanaskan dengan kokas sampai ± 1500 0C, Dimiringkan untuk memasukkan

Gambar 2.6 Proses pemurnian biji besi

bahan baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor) • Kembali ditegakkan. • Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor. DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

Praktikal Konstruksi Baja • Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya. Proses Bassemer (asam) Lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau oksid asam (SiO2),

Gambar 2.7 Proses pembuatan baja profil Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, CaO tidak ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO2,

fungsi dari regenerator adalah : • Memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur • Sebagai Fundamen/ landasan dapur menghemat pemakaian tempat Bisa digunakan baik besi kelabu maupun putih, • Besi kelabu dinding da lamnya dilapisi batu silika (SiO2), • besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3) c. Proses Basic Oxygen Furnace (BOF) • Logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan) Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang bakar dengan kece patan tinggi. (55 m3 (99,5 %O2) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400 kN/m2.

Proses Thomas (basa) Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit [ kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah besi kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %. Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO), b. Proses Siemens Martin Menggunakan sistem regenerator (± 3000 0C.)

Gambar 2.8 Dapur tinggi DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

15

Praktikal Konstruksi Baja • Ditambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S. Keuntungan dari BOF adalah: • BOF menggunakan O2 murni tan-pa Nitrogen • Proses hanya lebihkurang 50 menit. • Tidak perlu tuyer di bagian bawah • Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon • Biaya operasi murah

Gambar 2.9 pemasangan kolom pada pondasi d. Proses Dapur Listrik Temperatur tinggi dengan menggunakan busur cahaya elektrode dan induksi listrik. Keuntungan : • Mudah mencapai temperatur tinggi dalam waktu singkat

16

• diatur • tinggi

Temperatur

dapat

Efisiensi termis dapur

•

Cairan besi terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehing ga kualitasnya baik • Kerugian akibat penguapan sangat kecil e. Proses Dapur Kopel Mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang. Proses yang dilakukan adalah: • pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair. • Bahan bakar (arang kayu dan kokas) dinyalakan selama ± 15 jam. • kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan rendah hingga kokas mencapai 700 – 800 mm dari dasar tungku. • besi kasar dan baja bekas kirakira 10 – 15 % ton/jam dimasukkan. • 15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran. Untuk membentuk terak dan menurunkan kadar P dan S ditambahkan batu kapur (CaCO3) dan akan terurai menjadi: Gas CO yang dikeluarkan melalui cerobong, panasnya dapat dimanfaatkan untuk pembangkit mesinmesin lain.

f. Proses Dapur Cawan • Proses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

Praktikal Konstruksi Baja bekas dan besi kasar dalam cawan • Kemudian dapur ditutup rapat. • Dimasukkan gas-gas panas yang memanaskan sekeliling cawan dan muatan dalam cawan akan mencair. Baja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan menambahkan unsurunsur paduan yang diperlu- kan • Struktur baja bangunan  Sifat – sifat mekanik bahan baja  Pengujian bahan baja  Jenis-jenis profil baja 2.4

Klasifikasi Baja

2.4.1 Klasifikasi menurut komposisi kimianya: Baja karbon (carbon steel), dibagi menjadi tiga yaitu; • Baja karbon rendah (low carbon steel)  machine, machinery dan mild steel - 0,05 % - 0,30% C. Sifatnya mudah ditempa dan mu-dah dibentuk. Penggunaannya : 0,05 % 0,20 % C : body mobil, bangunan, pipa, rantai, rivet, bout, paku. 0,20 % 0,30 % C : roda gigi, shafts, bout, forgings,jembatan, bangunan..

•

Baja karbon menengah (medium carbon steel) - Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah. - Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. Penggunaan: - 0,30 % - 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles. - 0,40 % - 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits, screw rivers. - 0,50 % - 0,60 % C : hammers dan sledges. • Baja karbon tinggi (high carbon steel)  tool steel - Sifatnya sulit dibengkokan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % - 1,50 % C Penggunaan - screw drivers, black miths hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers, tools for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fine cutters.


17

Praktikal Konstruksi Baja Gambar 2.10 hubungan jenis sambungan terhadap momen

2.4.2

Baja paduan (alloy steel) Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu: • Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuat-an tarik dan sebagainya) • Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah • Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi) • Untuk membuat sifat-sifat spesial Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi: a. Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 % b. Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 % c. High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 % Selain itu baja paduan dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special alloy steel) dan high speed steel.

Gambar 2.11 penggunaan baja pada bangunan

2.4.3

Baja Paduan Khusus (special alloy steel) Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese, molyBjenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap baja karbon (carbon steel).

2.4.4

High Speed Steel (HSS)  Self Hardening Steel Kandungan karbon : 0,70 % - 1,50 %. Penggunaannya : membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat de-ngan material tersebut dapat diope-rasikan dua kali lebih cepat

18


Praktikal Konstruksi Baja dibanding dengan carbon steel. Sedangkan har-ga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel. 2.5

Baja Paduan Khusus

dengan

Sifat

2.5.1 Baja Tahan Karat (Stainless Steel) Sifatnya antara lain: • Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan gores-an/ gesekan • Tahan temperature rendah mau-pun tinggi • Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil • Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus • Tahan terhadap oksidasi • Kuat dan dapat ditempa • Mudah dibersihkan • Mengkilat dan tampak menarik

2.5.2 Baja Perkakas (Tool Steel) Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet. Kelompok dari tool steel berdasarkan unsur paduan dan proses pengerjaan panas yang diberikan antara lain: a. Later hardening atau carbon tool steel (ditandai dengan tipe W oleh AISI), Shock resisting (Tipe S), memiliki sifat kuat dan ulet dan tahan terhadap beban kejut dan repeat loading. Banyak dipakai untuk pahat, palu dan pisau. b. Cool work tool steel, diperoleh dengan proses hardening dengan pendinginan yang berbeda-beda. Tipe O dijelaskan dengan mendinginkan pada minyak sedangkan tipe A dan D didinginkan di udara. c. Hot Work Steel (tipe H), mulamula dipanaskan hingga (300 – 500) ºC dan didinginkan perlahanlahan, karena baja ini banyak mengan-dung tungsten dan molyBjenum sehingga sifatnya keras. d. High speed steel (tipe T dan M), merupakan hasil paduan baja dengan tungsten dan molyBjenum tanpa dilunakkan. Dengan sifatnya yang tidak mudah tumpul dan tahan panas tetapi tidak tahan kejut. e. Campuran carbon-tungsten (tipe F), sifatnya adalah keras tapi tidak tahan aus dan tidak cocok untuk beban dinamis serta untuk pema-kaian pada temperatur tinggi.

2.5.2 High Strength Low Alloy Steel (HSLS) Sifat dari HSLS adalah memiliki tensile strength yang tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah diben tuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi (weldability). Untuk mendapatkan sifat-sifat di atas maka baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molyb denum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium. DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

19

Praktikal Konstruksi Baja

Gambar 2.13 penggunaan baja pada sambungan pelat tunggal Gambar 2.12 penggunaan baja pada sambungan siku ganda Klasifikasi lain antara lain : a. Menurut penggunaannya: • Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C. • Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C. b. Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus: • Baja tahan garam (acid-resisting steel) • Baja tahan panas (heat resistant steel) • Baja tanpa sisik (non scaling steel) • Electric steel • Magnetic steel • Non magnetic steel • Baja tahan pakai (wear resisting steel) • Baja tahan karat/korosi

20

Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu: • Baja karbon konstruksi (carbon structural steel) • Baja karbon perkakas (carbon tool steel) • Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel) • Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel) • Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel) Selain itu baja juga diklasifikasikan menurut kualitas: • Baja kualitas biasa • Baja kualitas baik • Baja kualitas tinggi 2.6

Sifat-sifat Mekanis Baja


Praktikal Konstruksi Baja Sifat-sifat mekanis baja bergantung pada: • komposisi kimia yang dikandung • metode canai yang dipilih • ketebalan hasil canai • proses pemanasan dan perlakuanperlakuan lainnya, dan • “sejarah tegangan”nya. Karbon, belerang, phospor, mangan, silicon adalah unsur-unsur utama yang mempengaruhi sifat-sifat mekanis baja. Dari keenam unsur utama tersebut, unsur karbon berperan sangat dominan. Belerang dan phospor lebih banyak berperan sebagai unsurunsur yang mengotori kandungan baja, sedangkan unsur mangan dan silikon kadang-kadang digunakan sebagai unsur paduan untuk baja struktur. Sifat-sifat penting yang relevan dengan baja struktural adalah: • kekuatan regang maksi mum (ultimate strength), sering juga disebut kuat regang (tensile strength) • tegangan luluh (yield stress) • keliatan (ductility) • kekenyalan (toughness) • kemampuan dilas (weldability) • ketahanan terhadap karat (corro-sive resistant) dan

• kemampuan dikerjakan dengan mesin (machinability) Empat sifat yang tersebut lebih awal terkait dengan sifat-sifat mekanis baja, sedangkan tiga sifat yang tersebut diakhir adalah berkaitan dengan pekerjaan fabrikasi dan ketahanan bahan baja. Kekuatan regang maksimum baja, atau kadang-kadang disederhanakan dengan sebutan kekuatan regang adalah karakter sebuah besi dengan kemurnian tinggi (Ingot iron), dan didapat melalui pengukuran kuat regang dari benda uji. Kekuatan regang maksimum adalah tegangan maksimum yang terjadi disaat suatu benda uji yang diregangkan gagal oleh adanya keretakan.

Gambar 2.14 mobil krane Kekuatan regang maksimum disebut juga dengan tegangan maksimum secara keteknikan dan hal ini berbeda dengan pengertian tegangan regang maksimun yang absolut atau yang sebenarnya. Pada saat sebuah benda uji diberi beban tarik, maka penampangnya akan mengecil, dan


21

Praktikal Konstruksi Baja tegangan yang sebenarnya (true stress) adalah tegangan yang didapat dengan mempertimbangkan luas penampang yang terjadi pada saat pengujian bukan dari luas penampang asli / sebelum pembebanan. Pada semua struktur bangunan teknik, tegangan yang terjadi pada saat bangunan berfungsi tidak menyebabkan terjadinya perubahan pada luas penampang, walaupun bukan hal yang mudah untuk mengukur terjadinya perubahan luas penampang bahan pada saat terjadi perubahan beban yang bekerja. Pada saat benda uji mengalami kegagalan, perubahan yang terjadi pada penampang benda uji menjadi tidak mudah untuk diukur, dan akan menyebabkan terjadinya kesalahan dalam menghitung luas penampang aktual yang terjadi, oleh karena itu sebaiknya dan rasional kalau digunakan luas penampang asli dari benda uji. Gambar 2.15 mengilustrasikan tentang kurva hubungan tegangan dan rega-ngan dari baja lunak (mild steel) yang umum diproduksi, yang didapat dari hasil uji tarik sampel bahan baja struktur.

22

Gambar 2.15 Stress – Strain relationship Baja struktur diidentifikasi dengan tegangan batas regang akhir minimum (minimum ultimate stress) ataupun beberapa negara menggunakan yield strength (kuat luluh). Satuan yang digunakan adalah N/mm2 dan dituliskan dengan simbol Fe 410-0 (mild steel grade I). Fe 410-0 = baja dengan kekuatan batas regang akhir minimum (minimum ultimate strength) 410 Mpa, angka 0 adalah angka ordinary. Mpa = Mega Pascal = 106 Pascal. Pascal = Tekanan sebesar 1 Newton/ mm2 = (1/106) N/mm2 Mpa = 106 N/m2 = 106 N/106 mm2 = 1 N/ mm2


Praktikal Konstruksi Baja Modulus elastisitas : E = 200.000 MPa Modulus geser : G = 80.000 MPa Nisbah poisson : µ = 0,3 Koefisien pemuaian : α = 12 x 10-6 /oC

Gambar 2.16 penggunaan baja pada lantai decking Menurut SNI 03-1729-2002 Sifat mekanis baja struktural yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi persyaratan minimum yang diberikan pada Tabel 2.1. 2.6.1 Tegangan leleh Tegangan leleh untuk perencanaan (fy) tidak boleh diambil melebihi nilai yang diberikan Tabel 2.1 2.6.2 Tegangan putus Tegangan putus untuk perencanaan (fu) tidak boleh diambil melebihi nilai yang diberikan Tabel 2.1 Tabel 2.1 Sifat mekanis baja struktur

2.6.3 Sifat-sifat mekanis lainnya Sifat-sifat mekanis lainnya baja struktural untuk maksud perencanaan ditetapkan sebagai berikut: DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

23

Bab 2 Pen Gen Alan Baja

Recommend Documents