BAJA FIX

[Laporan Praktikum Baja]

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Baja adalah salah satu bahan dalam bidang keprofesian teknik sipil yang sangat penting peranannya dalam konstruksi-konstruksi. Kegunaan dari baja antara lain digunakan untuk pertulangan atau campuran beton. Baja dikenal memiliki ketahanan terhadap tarikan atau regangan. Seiring dengan makin banyaknya penggunaan baja dalam pengkonstruksian, maka perlu diketahui bagaimana sifat-sifat dan properti baja dalam menahan beban. Ada berbagai sifat baja yang harus diketahui terutama untuk dapat melakukan perhitungan kekuatan struktural suatu bangunan untuk menahan beban. Oleh karena itu, dalam praktikum ini dilakukan pengujian terhadap baja (uji tarik baja) untuk memperoleh nilai-nilai dan sifat-sifat baja agar selanjutnya dapat digunakan dalam menentukan dan memperhitungkan kekuatan suatu struktur bangunan.

1.2 Tujuan Praktikum a. Mengetahui cara pengukuran uji tarik langsung. b. Mengetahui cara pengoperasian alat uji tarik (Universal Testing Machine, UTM) c. Menghitung nilai-nilai parameter mekanik dari baja, seperti Modulus Young, tegangan leleh, dan kuat tarik. d. Pembacaan tegangan dan regangan dengan menggunakan strain gauge.

[Kelompok 07]

Page 1


1.3 Teori Dasar Uji tarik langsung dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari material, seperti modulus Young, tegangan leleh dan kuat tarik. Pada praktikum ini hanya dipelajari sifat-sifat dari material baja dan mengamati perubahan geometri benda uji akibat gaya tarik tersebut (perubahan luas penampang dan panjang benda uji ). Benda uji yang digunakan adalah baja tulangan yang terdiri dari baja tulangan polos dan baja tulangan ulir dengan diameter sebagai berikut : 

Baja tulangan polos : diameter 8,10, dan 12 mm



Baja tulangan ulir : diameter 10,13, dan 16 mm

Benda uji diberi beban tarik dengan pertambahan beban konstan. Besarnya yang bekerja pada benda uji dicatat dengan menggunakan load cell dan pertambahan panjang yang dicatat dengan menggunakan linier variable Displacement Tranducer ( LVDT ) pada setiap pertambahan beban. Pada praktikum ini benda uji yang akan diuji sebanyak 3 buah untuk masing-masing jenis tulangan. Tiga benda uji yang dites mempunyai luas penampang yang berbeda-beda. Tujuannya adalah untuk melihat pengaruh luas penampang terhadap property baja tulangan dengan diameter 8 cm untuk baja polos dan D10 untuk baja ulir yang dibuat lebih panjang dari benda uji lainnya. Pada salah satu benda uji, yaitu baja polos d12 dipasang strain gauge yang berguna untuk mencatat tegangan dan regangan. Hasil tegangan dan regangan yang diperoleh dari strain gauge ini akan dibandingkan dengan tegangan dan regangan yang diperoleh dengan cara di atas. Uji tarik baja dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari material seperti modulus young, tegangan leleh, dan kuat tarik.

[Kelompok 07]

Page 2


 Tegangan (σ) adalah gaya yang dibaca pada load cell dibagi dengan luas penampang.

σ = P / Ao

 Regangan (ε) adalah pebandingan pertambahan panjang dengan panjang awal beda uji.

ε = ∆L / Lo  Modulus Young (E) merupakan kemiringan garis (daerah elastis) pada kurva tegangan regangan.

 Tegangan leleh (σy) adalah besarnya gaya tarik yang bekerja pada saat benda uji mengalami leleh pertama dibagi dengan luas penampang.

σ y = Py / Ao

 Kuat Tarik (σ maks) adalah tegangan tarik maksimum yang didapat dari gaya maksimum dengan luas penampang semula dari benda uji.

σ

[Kelompok 07]

max

= Pmax / Amax

Page 3


1.4 Peralatan dan Bahan 1.4.1

Peralatan a.

Jangka sorong, untuk mengukur diameter penampang.

b.

Mesin uji Universal Testing Machine (UTM), berfungsi untuk memberi dan mengontrol laju pembebanan.

c.

Load Cell, berfungsi untk mengubah beban UTM dari analog menjadi digital.

d.

Linear Variable Displacement Tranducer (LVDT), berfungsi untuk mencatat defleksi atau perpanjangan.

e.

Data Logger, berfungsi sebagai alat pencatat data dari Load Cell dan LVDT

1.4.2

Bahan Benda uji yang digunakan adalah baja tulangan yang terdiri dari baja tulangan polos dan baja tulangan ulir dengan diameter sebagai berikut. a. Baja tulangan polos: diameter 8, 10, dan 12 mm. b. Baja tulangan ulir: diameter 10, 13, dan 16 mm.

[Kelompok 07]

Page 4


BAB II METODOLOGI PENGUJIAN

1. Benda uji dipersiapkan a) Setiap benda uji diberi nomor atau nama b) Diameter dan panjang diukur dari masing-masing benda uji 2. Alat-alat dipersiapkan a) Semua alat yang akan digunakan dicek b) Alat dikalibrasi 3. Mesin UTM dipasangkan benda uji (sumbu alat penjepit harus berhimpit dengan sumbu benda uji) dan dipasangkan alat ukur. 4. Pengujian a) Benda uji ditarik dengan pertambahan beban yang konstan sampai benda uji putus. Besar perpanjangan yang terjadi setiap penambahan beban dicatat dan diamati. b) Perilaku benda uji diamati secara visual. c) Setelah putus, penampang pada daerah putus dan panjang akhir benda uji diukur besarnya.

[Kelompok 07]

Page 5


BAB III HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

3.1 Properti Mekanik Benda Uji Diameter aktual dapat baja ulir diperoleh dari persamaan berikut.

sehingga didapat,

√

√

√

dengan,

D : diameter aktual (mm) m : berat baja (kg) L : panjang baja (mm) ρ : massa jenis baja  7840 kg/m3  7,84 x 10-3 gr/mm3 Sehingga diameter aktual yang diperoleh untuk masing-masing baja ulir yang diuji adalah: 1. Baja ulir Ø 10 diameter aktualnya adalah: √ √

√ √

√ √

√ √

2. Baja ulir Ø 13 diameter aktualnya adalah:

[Kelompok 07]

Page 6


√

√

√

√

√

√

√

√

3. .Baja ulir Ø 16 diameter aktualnya adalah:

√

√

√

√

Tabel 3.1 Ukuran Baja sebelum Uji Tarik

No Urut Baja

Jenis Baja

Panjang (mm)

1

Polos Ø 8

100

2 3 4 5 6

Polos Ø 10

7,92 9,52 100 9,67 11,72 100

Ulir D 10

100

12,2

7 8 9

Ulir D 16

229

9,7126

235

9,719

393

12,659

402

12,77

569

15,487

100

10 11

Diameter Aktual (mm) 7,93

Polos Ø 12

Ulir D 13

Berat (gram)

100

Tabel 3.2 Ukuran Baja setelah Uji Tarik

[Kelompok 07]

Page 7


No

Jenis Baja

Perubahan Panjang (∆L) (mm) 36

1 Polos Ø 8 2

20

3

33 Polos Ø 10

4

33

5

25 Polos Ø 12

6

35

7

25 Ulir D 10

8

19

90

24 Ulir D 13 25

10 11

Ulir D 16

19

1. Tegangan Leleh (σy) Tegangan leleh dapat diperoleh dari persamaan berikut.

dengan, σy: tegangan leleh (MPa) Py : beban maksimum (kg) A0 : luas penampang nominal (mm2) Tegangan leleh yang diperoleh untuk masing-masing baja yang diuji adalah:

[Kelompok 07]

Page 8


4. Baja polos Ø 8 tegangan lelehnya adalah:

y  y 

Py A0 Py A0



2100x9,81  409,844MPa 50,265



2600x9,81  507,426MPa 50,265

5. Baja polos Ø 10 tegangan lelehnya adalah:

y 

Py

y 

Py

A0

A0



2150x9,81  268,545MPa 78,540



2300x9,81  287,281MPa 78,540

6. .Baja polos Ø 12 tegangan lelehnya adalah:

y 

Py

y 

Py

A0

A0



3750x9,81  325,273MPa 113,097



3800x9,81  329,610MPa 113,097

7. Baja ulir Ø 10 tegangan lelehnya adalah:

y 

Py

y 

Py

A0

A0



3200x9,81  399,695MPa 78,540



3200x9,81  399,695MPa 78,540


y 

Py

y 

Py

A0

A0



5500x9,81  406,495MPa 132,732



6000x9,81  443,449MPa 132,732


y 

Py A0

[Kelompok 07]



8500x9,81  414,723MPa 201,062

Page 9


Tabel 3.3 Perhitungan tegangan leleh/luluh baja

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Identifikasi

Diameter

Diameter

Benda

Aktual

Nominal

Uji

(mm)

(mm)

7.93 7.92 9.52 9.67 11.72 12.2 9.7126 9.719 12.659 12.77 15.487

8 8 10 10 12 12 10 10 13 13 16

Polos Ø 8 Polos Ø 10 Polos Ø 12 Ulir D 10 Ulir D 13 Ulir D 16

Luas Penampang Nominal (mm2) 50.265 50.265 78.540 78.540 113.097 113.097 78.540 78.540 132.732 132.732 201.062

Beban

Tegangan

Luluh

Leleh

(kg)

(MPa)

2100 2600 2150 2300 3750 3800 3200 3200 5500 6000 8500

409.844 507.426 268.545 287.281 325.273 329.610 399.695 399.695 406.495 443.449 414.723

2. Kuat tarik (σmax) Kuat tarik baja tulangan dapat dihitung dengan persamaan berikut.

Dengan: σmax: tegangan maksimum (MPa) Pmax : beban maksimum (kg) A0 : luas penampang nominal (mm2) 1. Baja polos Ø 8 kuat tarik maksimumnya adalah:

y  y 

Py A0 Py A0

[Kelompok 07]



2700x9,81  526,942MPa 50,265



2700x9,81  526,942MPa 50,265

Page 10


2. Baja polos Ø 10 kuat tarik maksimumnya adalah:

y 

Py

y 

Py

A0

A0



2825x9,81  352,856MPa 78,540



3000x9,81  374,714MPa 78,540

3. .Baja polos Ø 12 kuat tarik maksimumnya adalah:

y 

Py

y 

Py

A0

A0



5450x9,81  472,730MPa 113,097



5350x9,81  464,056MPa 113,097

4. Baja ulir Ø 10 kuat tarik maksimumnya adalah:

y 

Py

y 

Py

A0

A0



4200x9,81  524,600MPa 78,540



4000x9,81  499,619MPa 78,540


y 

Py

y 

Py

A0

A0



7750x9,81  572,788MPa 132,732



8000x9,81  591,265MPa 132,732


y 

Py A0

[Kelompok 07]



12750x9,81  622,084MPa 201,062

Page 11


Tabel 3.4 Perhitungan Kuat Tarik Maksimum

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Identifikasi

Diameter

Diameter

Benda

Aktual

Nominal

Uji

(mm)

(mm)

7.93 7.92 9.52 9.67 11.72 12.2 9.7126 9.719 12.659 12.77 15.487

8 8 10 10 12 12 10 10 13 13 16


Luas Penampang Nominal (mm2) 50.265 50.265 78.540 78.540 113.097 113.097 78.540 78.540 132.732 132.732 201.062

Beban

Kuat Tarik

Maksimum Maksimum (kg)

(MPa)

2700 2700 2825 3000 5450 5350 4200 4000 7750 8000 12750

526.942 526.942 352.856 374.714 472.730 464.056 524.600 499.619 572.788 591.265 622.084

3. Regangan (ε) Regangan maksimum/elongasi dapat diperoleh dari persamaan berikut.

dengan, ε: regangan maksimum/elongasi ΔL : perubahan panjang (mm) L0 : panjang awal (mm) 1. Baja polos Ø 8 elongasi maksimumnya adalah:

m 

L' L0 136  100  100%   100%  36% Lo 100

m 

L' L0 122  102  100%   100%  19,6% Lo 102

[Kelompok 07]

Page 12


2. Baja polos Ø 10 elongasi maksimumnya adalah:

m 

L' L0 133 100  100%   100%  33% Lo 100

m 

L' L0 133 100  100%   100%  33% Lo 100

3. Baja polos Ø 12 elongasi maksimumnya adalah:

m 

L' L0 129  100  100%   100%  29% Lo 100

m 

L' L0 135 100  100%   100%  35% Lo 100

4. Baja ulir Ø 10 elongasi maksimumnya adalah:

m 

L' L0 125 100  100%   100%  25% Lo 100

m 

L' L0 119  100  100%   100%  19% Lo 100


m 

L' L0 124  100  100%   100%  24% Lo 100

m 

L' L0 125 100  100%   100%  25% Lo 100


m 

L' L0 119  100  100%   100%  19% Lo 100

[Kelompok 07]

Page 13


Tabel 3.5 Perhitungan regangan maksimum/elongasi

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Identifikasi Diameter Diameter

Panjang

Panjang

Regangan

Benda

Aktual

Nominal

Awal

Akhir

maksimum

Uji

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(%)

7.93 7.92 9.52 9.67 11.72 12.2 9.7126 9.719 12.659 12.77 15.487

8 8 10 10 12 12 10 10 13 13 16

100 102 100 100 100 100 100 100 100 100 100

136 122 133 133 125 135 125 119 124 125 119

36 19.6 33 33 25 35 25 19 24 25 19


3.2

Kurva Tegangan Regangan

3.2.1

Kurva Tegangan Regangan Berdasarkan Data Pengujian Menggunakan Load Cell dan LVDT

a. Baja polos Ø8mm (a)

Tegangan (MPa)

Tegangan vs Regangan Baja Polos D-8 (a) 600 500 400 300 200 100 0

Tegangan vs Regangan

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

Regangan

Grafik 3.1 Grafik Tegangan vs Alat Skala Regangan pada Baja Polos Ø8mm (a)

[Kelompok 07]

Page 14


b. Baja Polos Ø8mm (b)

Tegangan vs Regangan pada Baja Polos D-8 (b) Tegangan (MPa)

600 500 400 300 tegangan vs regangan

200 100 0 0

0.002

0.004

0.006

Regangan

Grafik 3.2 Grafik Tegangan vs Alat Skala Regangan pada Baja Polos Ø8mm (b)

c. Baja Polos Ø10mm (a)

Tegangan vs Regangan Baja Polos D8 (a) 700 Tegangan (N)

600 500 400 300

Regangan vs Tegangan

200 100 0 0

0.002

0.004 Regangan

0.006

0.008


[Kelompok 07]

Page 15


d. Baja Polos Ø10mm (b)

Tegangan vs Regangan pada Baja Polos D-10 Tegangan (MPa)

400 300 200 tegangan vs regangan

100 0 0

0.002

0.004

0.006

0.008

Regangan


e. Baja Polos Ø12mm

Tegangan vs Regangan Baja Polos D-12 Tegangan (MPa)

300 250 200 150 Tegangan vs Regangan

100

50 0 0

0.002

0.004

0.006

Regangan

Grafik 3.5 Grafik Tegangan vs Alat Skala Regangan pada Baja Polos Ø12mm

[Kelompok 07]

Page 16


f.

Baja Ulir Ø10mm

Tegangan vs Regangan Baja Ulir D- 10 600 Tegangan (MPa)

500 400 300 tegangan vs regangan

200 100

0 0

2

4

6

8

10

Regangan

Grafik 3.6 Grafik Tegangan vs Alat Skala Regangan pada Baja Ulir Ø10mm

g. Baja Ulir Ø13mm

Tegangan vs Regangan Baja Ulir D- 13 700 Tegangan (MPa)

600 500 400 300

tegangan vs regangan

200 100 0 0

2

4

6

8

10

Regangan


[Kelompok 07]

Page 17


h. Baja Ulir Ø16mm

Tegangan vs Regangan Baja Ulir D-16 800 Tegangan (MPa)

700 600 500 400 300

tegangan vs regangan

200 100

0 0

2

4

6

8

Regangan


3.2.2

Kurva Tegangan Regangan Berdasarkan Data Pengujian dari Strain Gauge Tabel Data Tegangan Baja Polos Ø12mm (Strain Gauge) Strain

[Kelompok 07]

(Regangan)

Beban (Kg)

Tegangan (N/mm2)

0

0

0

0.00000576

200

17.34090909

0.00013627

400

34.68181818

0.00023321

600

52.02272727

0.00038203

800

69.36363636

0.00044445

1000

86.70454545

0.00059141

1200

104.0454545

0.00069805

1400

121.3863636

0.00078646

1600

138.7272727

0.00089988

1800

156.0681818

0.00098064

2000

173.4090909

0.0010566

2200

190.75

0.00116719

2400

208.0909091

0.00125377

2600

225.4318182

Page 18


0.00136345

2800

242.7727273

0.00145583

3000

260.1136364

0.00149336

3200

277.4545455

0.00147893

3400

294.7954545

0.00135671

3600

312.1363636

0.00130572

3800

329.4772727

0.00137884

4000

346.8181818

0.0013798

4200

364.1590909

0.00994181

4400

381.5

0.00485262

4600

398.8409091

0.00487976

4800

416.1818182

0.00362712

5000

433.5227273

0.00353722

5200

450.8636364

0.00358651

5400

468.2045455

0.00371317

5600

485.5454545

0.00352852

5800

502.8863636

Modulus Elastisitas Baja

Tegangan (Mpa)

300 y = 179746x R² = 0.9945

250 200 150


100

Linear (Tegangan vs Regangan)

50 0 -0.0005

0

0.0005 0.001 0.0015 0.002 Regangan

Grafik 3.8 Grafik Tegangan vs Regangan pada Baja Polos Ø12mm (Strain Gauge) Dari hasil trendline linear yang digunakan, didapatkan persamaan garis y=179746x. Gradien (kemiringan) garis tersebut merupakan Modulus Elastisitas

[Kelompok 07]

Page 19


daripada baja tersebut. Maka didapat Modulus Elastisitasnya adalah 179746MPa. Nilai modulus elastisitas ini cukup jauh berbeda dengan modulus elastisitas baja yang bernilai sekitar 200000, perbedaan yang signifikan dapat terjadi karena faktor adanya perbedaan material sepanjang baja, hal ini dapat dilihat terdapat perbedaan warna di titik dimana baja tersebut putus. Perbedaan nilai modulus elastisitas baja juga dapat terjadi jika gaya tarik di kedua ujung baja berbeda dan menyebabkan baja tidak putus di tengah tengah. 3.3

Analisis Kurva

Tegangan (Mpa)

Tegangan vs Regangan Baja Polos untuk Berbagai Diameter 800 600

D8 (a)

400

D10 (a)

200

D12 (a) D-10 (b)

0 0

5

10 Regangan

15

D-8 (b)

Grafik 3.9 Grafik Tegangan vs Alat Skala Regangan pada baja polos berbagai diameter

Grafik di atas menunjukkan perbandingan tegangan vs regangan pada baja polos dengan diameter yang berbeda. Dari grafik di atas dapat disimpulkan bahwa regangan leleh untuk setiap diameter sama. Namun tegangan leleh untuk setiap diameter berbeda.Padahal seharusnya titik leleh baja sama untuk mutu baja yang sama, dan tidak dipengaruhi diameter baja. Hal ini dapat terjadi karena adanya slip saat pengujian tarik baja. Dengan penambahan luas, penambahan beban menjadi tidak konstan. Hal ini menyebabkan tegangan leleh dan tegangan maksimum setiap baja polos berbeda-beda.

[Kelompok 07]

Page 20


Tegangan vs Regangan Baja Ulir untuk Berbagai Diameter 800

Tegangan (Mpa)

700 600 500 400

ulir D10

300

ulir D13

200

ulir D16

100 0 0

2

4

6

8

10

Regangan

Grafik 3.7 Grafik Tegangan vs Alat Skala Regangan pada Baja Ulir untuk berbagai diameter

Grafik di atas menunjukkan perbandingan tegangan vs regangan pada baja ulir dengan diameter yang berbeda. Pada grafik tersebut dapat dikatakan bahwa untuk diameter yang berbeda titik leleh baja cenderung sama karena baja yang digunakan memiliki mutu yang sama. Baja dengan mutu yang sama akan memiliki modulus elastisitas yang sama sehingga memiliki kemiringan pada grafik tegangan vs regangan yang sama.

[Kelompok 07]

Page 21


Tegangan vs Regangan pada Baja D-10 600

Tegangan (MPa)

500 400 300

ulir D-10

200

polos D-10 (b)

100 0 0

5

10

15

Regangan

Grafik 3.10 Grafik Tegangan vs Alat Skala Regangan pada Baja D-10mm

Grafik di atas menunjukkan perbandingan tegangan vs regangan pada baja polos dengan baja ulir berdiameter yang sama. Dari grafik tersebut dapat dikatakan bahwa tegangan leleh pada baja ulir lebih tinggi dari tegangan leleh pada baja polos. Hal ini karena kandungan karbon pada baja ulir lebih tinggi daripada baja polos. Kandungan karbon inilah yang dapat meningkatkan sifat mekanik baja dan meningkatkan daktilitas baja. Peningkatan daktilitas ini yang membuat baja ulir lebih mudah patah daripada baja polos. Hal ini dapat dilihat dari grafik di atas yang menunjukkan bahwa regangan putus baja ulir lebih kecil dari regangan putus baja polos.

[Kelompok 07]

Page 22


BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan 1. Cara pengukuran uji tarik baja langsung adalah dengan menggunakan Mesin uji Universal Testing Machine (UTM), berfungsi untuk memberi dan mengontrol laju pembebanan dengan bantuan Load Cell, berfungsi untk mengubah beban UTM dari analog menjadi digital dan Linear Variable Displacement Tranducer (LVDT), berfungsi untuk mencatat defleksi atau perpanjangan 2. Mesin UTM dipasangkan benda uji (sumbu alat penjepit harus berhimpit dengan sumbu benda uji) dan dipasangkan alat ukur, lalu benda uji ditarik dengan pertambahan beban konstan hingga putus, penambahan beban ini akan mengakibatkan perpanjangan yang diamati. 3. Nilai parameter mekanik baja dari hasil percobaan adalah sebagai berikut:

[Kelompok 07]

i.

Modulus Young

ii.

Tegangan Leleh

: 179746 MPa

Page 23


iii.

Kuat Tarik

iv. v.

4. Dalam praktikum kali ini kami dapat melakukan pembacaan tegangan dan regangan dengan menggunakan strain gauge. Dapat dilihat dalam grafik dibawah ini:

Modulus Elastisitas Baja 300 y = 179746x R² = 0.9945

Tegangan (Mpa)

250 200 150


100

Linear (Tegangan vs Regangan)

50

0 -0.0005

[Kelompok 07]

0

0.0005 0.001 0.0015 0.002 Regangan

Page 24


Tegangan (MPa)

Tengangan vs Regangan Polos 12 (Strain Gauge) 600 500 400 300 200 100 0

Tengangan vs Regangan Polos 12 (Strain Gauge) 0

0.005

0.01

0.015

Regangan

Dari hasil trendline linear yang digunakan, kita dapatkan persamaan garis y=178753x

yang

merepresentasikan

hubungan

.

Gradien

(kemiringan) garis tersebut merupakan Modulus Elastisitas daripada baja tersebut. Maka didapat Modulus Elastisitasnya adalah 178753 MPa. Hasil bacaan data logger digambarkan pada Grafik 3.2 dengan belokan tajam menandakan titik saat sensor hancur. Berdasarkan hasil percobaan, modulus elastis baja yang diperoleh berbeda dengan modulus elastisitas baja referensi yan bernilai 200000. Perbedaan ini terjadi karena adanya slip yang menyebabkan tarikan pada baja tidak merata.

4.2 Saran 1. Praktikan perlu mengumpulkan data denagn baik sehingga tidak ada data yang tercecer 2. Sebelum melakukan percobaan, praktikan perlu memahami langkah langkah pengerjaan dan tujuan praktikum dengan baik 3. Saat praktikum dilakukan perhatikan langkah langkah kerja terutama untuk hal hal yang tidak dilakukan langsung oleh praktikan namun dilakukan oleh petugas lab

[Kelompok 07]

Page 25

BAJA FIX

Recommend Documents