KONSTRUKSI BAJA

TEKNOLOGI BANGUNAN – 1

KONSTRUKSI BAJA

KONSTRUKSI BAJA BAB I. PENDAHULUAN Baja adalah material yang kuat. Material pada tower dan bangunan dengan bentang yang menakjubkan. Ringan jika dilihat dari dari proporsi dengan kekuatannya, cocok untuk konstruksi yang butuh pengerjaan cepat. Rangka bangunan yang sangat repetitif dan detail arsitektural yang memuaskan penglihatan dengan dengan keeleganan suatu struktur mekanik yang rapi. Diantara semua logam lain merupakan logam yang memiliki keunikan dan tidak mahal. Jika saja kelemahannya – mengalami korosi di lingkungan tertentu dan berkurangnya kekuatan struktur baja saat kebakaran terjadi – dapay diperhitungkan dengan seksama dan dihindari, material ini menawarkan kemungkinan – kemungkinan yang tidak dapat diperoleh dari material lain bagi para desainer bangunan – bangunan spektakuler. Bahan baja, sebagaimana kita ketahui dewasa ini, merupakan kreasi manusia modern. Pendahulu baja, yaitu besi cetak (cast iron, ditemukan di Cina pada abad ke IV sebelum masehi) dan besi tempa (wrought iron), telah banyak digunakan pada banyak gedung dan jembatan sejak pertengahan abad kedelapan belas sampai pertengahan abad kesembilan belas. Meskipun demikian, di Amerika Serikat, baja baru mulai dibuat pada tahun 1856. Penggunaan baja pada mulanya adalah sebagai konstruksi utama Jembatan Eads di St. Louis, Missouri, yang dimulai pembangunannya pada tahun 1868 dan selesai pada tahun 1874. Kemudian pada tahun 1884 diikuti dengan pembangunan gedung bertingkat sepuluh berstruktur baja (nantinya menjadi 12 tingkat), yaitu Home Insurance Company Building di Chicago. Pertumbuhan penggunaan baja yang sangat cepat di kota Chicago disebahkan oleh posisi kota itu sebagai pusat komersial ekspansi ekonomi. Ekspansi yang cepat ini menyebabkan bertambahnya kebutuhan akan gedung komersial. Hal ini menyebabkan tingginya harga tanah sehingga gedung bertingkat banyak menjadi lebih efektif. Seabad setelah ditemukannya, bahan baja telah banyak dikembangkan, baik dalam sifat materialnya maupun dalam metode dan jenis penggunaannya. Beberapa struktur baja yang dapat dicatat di sini antara lain adalah jembatan gantung Humber Estuary di Inggris, yang bentang utamanya sampai 4626 ft; menara radio di Polandia dengan tinggi 2120 ft; dan Sears Tower di Chicago setinggi 109 tingkat (1454 ft). Struktur-struktur ini mempunyai kekuatan dan kualitas baja masingmasing yang khas. Hal ini tidak dimaksudkan untuk mengatakan bahwa baja merupakan jawaban untuk semua masalah struktural. Bahan bangunan lainnya, seperti beton, bata, DARA WISDIANTI _ 050406071 1


KONSTRUKSI BAJA dan kayu, mempunyai peran send iri-send iri, dan dalam banyak situasi dapat merupakan alternatif yang ekonomis. Akan tetapi, dalam penggunaannya pada bangunan dan apabila perbandingan (ratio) antara kekuatan berat (atau kekuatan per satuan berat) harus dipertahankan tinggi, maka bajalah yang dapat memenuhinya. Baja konstruksi adalah alloy steels (baja paduan), yang pada umumnya mengandung lebih dari 98% besi dan biasanya kurang dari 1% karbon). Sekalipun komposisi aktual kimiawi sangat bervariasi untuk sifat-sifat yang diinginkan, seperti kekuatannya dan tahanannya terhadap korosi, baja dapat juga mengandung elemen paduan lainnya, seperti silikon, magnesium, sulfur, fosfor, tembaga, krom, dan nikel, dalam berbagai jumlah. Baja tidak merupakan sumber yang dapat diperbarui (renewable), tetapi dapat mempunyai daur ulang (recycled), dan komponen utamanya, besi, sangat banyak. Salah satu keuntungan baja adalah keseragaman bahan dan sifat-sifatnya yang dapat diduga secara cukup tepat. Kestabilan dimensional, kemudahan pembuatan, dan cepatnya pelaksanaan juga merupakan hal-hal yang menguntungkan dari baja struktural ini. Kita dapat juga menuliskan kerugiankerugiannya seperti mudahnya bahan ini mengalami korosi (kebanyakan baja, tidak semua jenis baja) dan berkurangnya kekuatan pada temperatur finggi. Baja tidak mudah terbakar, tetapi harus antiapi.

DARA WISDIANTI _ 050406071 2


KONSTRUKSI BAJA Baja struktural adalah produk pabrik dan tersedia dalam berbagai mutu, ukuran, dan bentuk. Penggunaan buku-buku pegangan sangatlah penting untuk setiap orang yang dalam pekerjaannya berkaitan dengan tahap apa pun dalam konstruksi baja. Buku pegangan industri konstruksi baja yang hampir lengkap, terpadu, dan banyak digunakan adalah Manual of Steel Construction l yang diterbitkan oleh American Institute of Steel Construction (AISC). Buku pegangan ini, yang umum disebut sebagaiAISC Manual atau Manual saja, pada saat ini telah terbit dalam edisi kedelapan. Selanjutnya untuk kemudahan, akan kita sebut AISCM saja. Manual ini mengandung informasi-informasi mengenai produk yang tersedia, bantuan-bantuan untuk desain, dan petunjuk pelaksanaan, juga spesifikasi yang berguna. American Institute of Steel Construction adalah asosiasi perdagangan, produsen, dan pelaksana baja di Amerika Serikat, dan mempunyai tujuan mengembangkan, memperbaiki, dan mempromosikan penggunaan baja struktural. Buku AISC Specification fur the Design, Fabrication and Erection of Structural Steel for Buildings, yang terkandung di Bagian 5 dalam AISCM, merupakan kumpulan petunjuk mengenai berbagai hal dalam konstruksi baja. Spesifikasi AISC yang pertama untuk gedung diterbitkan pada tahun 1923. Dalam beberapa tahun, spesifikasi ini direvisi beberapa kali untuk meliput produk baru, filosofi baru, metode analisis yang lebih baik, dan hasil-hasil riset yang mutakhir. Pada umumnya, spesifikasi yang berlaku pada suatu saat, merupakan kumpulan persyaratan dan rekomendasi yang dapat diterima pada saat tersebut. Apabila spesifikasi AISC digabungkan dengan aturan setempat tentang gedung, maka spesifikasi ini menjadi hukum yang mengikat untuk konstruksi baja di daerah itu. Selanjutnya, untuk keniudahan, kita akan menyebutnya sebagai AISCS.

BAB II. JENIS – JENIS BAJA Dalam proses pembuatannya, baja dapat mempunyai bentuk tertentu dengan cara melewatkannya di dalam gilasan dalam kondisi panas-merah. Baja, sebagai material, tersedia dalam berbagai jenis mutu. Sifat utama berbagai mutu dinyatakan dalam FY karena hampir semua tegangan izin dinyatakan dalam Fy. Selain itu, yang utama dari berbagai jenis baja adalah kekuatan tariknya, ketahananrrya terhadap korosi, dan kecocokannya terhadap pengelasan. Baja biasanya dispesifikasikan sesuai dengan notasi bilangan ASTM (American Society for Testing and Materials). Pada AISCM, Bagian I, Tabel 1* dicantumkan daftar baja struktural ASTM. Perlu diingat bahwa FY bervariasi dari 32 sampai 100 ksi, dan kekuatan tarik Fu bervariasi dari 58 hingga 130 ksi.** Bagi yang ingin mengetahui lebih banyak mengenai staudar ASTM ini telah banyak tersedia literatur ASTM2 . Di antara mutu baja ini, yang paling banyak digunakan adalah baja karbon struktural yang disebut A36. Tegangan lelehnya adalah Fv = 36 ksi kecuali untuk penampang yan tebalnya lebili dari 8 in. Mutu A588 dan ~A242 udalah baja taharr cuaca, tidak dicat tidak perlu perawatan, dan merupakan mutu baja yang paling terkenal untuk diguna kan pada struktur jembatan dan rangka gedung yang diekspos.



KONSTRUKSI BAJA Berbagai produk struktural standar tersedia dalam berbagai jenis baja. Di dalam AISCNI, Bagian I, Tabel I dan 2, baja dibagi berdasarkan kelompok profil (shape dan pelat dan batang (bars). Pelat dan batang merupakan produk baja sederhana yang mempunyai berbagai ukuran lebar dan tebal. Lihat AlSC11, Batang dan Pelat untuk informasi yang lebih rinci. Profil struktural, disebut juga penampang (sections), diproduksi dalam berbagai bentuk penampang melintang. Bentuk yang paling banyak digunakan adalah flens lebar, yang diberi notasi profil W. Profil flens lebar mulai digunakan pada tahun 1830, pada saat rel besi tempa digiling di Inggris. Pada tahun 1949, Prancis mengembangkan bentuknya untuk digunakan sebagai elemen struktur lentur, bersamaan dengan berkembangny a penampang I besi tempa giling (lihat Gambar 1-5). Tujuannya, tentu saja, adalah untuk menghasilkan tahanan yang lebih besar terhadap lentur (momen inersia yang lebih besar) persatuan berat penampang melintang.

Bentuk sayap lebar, yang sangat efisien untuk aplikasi lentur, lebih lanjut dikembangkan dengan melebarkan flens(sayap) dan menipiskan web (badan) sehingga diperoleh perbandingan inersia-berat yang semakin baik. Balok flens lebar merupakan temuan Henry Grey, seorang Inggris yang beremigrasi ke Amerika Serikat pada tahun 1870. la secara gemilang menemukan metode pembuatannya, tetapi tidak ada pabrik yang mampu melaksanakan pembuatan balok temuannya. Akhirnya di Eropa penemuan tersebut dapat diterima. Pada tahun 1902, di Differdange, pabrik baja milik Jerman di Luxemburg, produksi baja berprofil flens lebar dimulai. Tak lama kemudian, balok Grey menjadi sesuatu yang menarik bagi Charles Schwab, presiden Bethlehem Steel Company, dan pada tahun 1908, balok sayap lebar yang pertama kali dibuat di Ame+=ika Serikat digiling di Bethlehem, Pennsylvania. Profil W digunakan terutama sebagai elemen struktur balok dan kolom. Contoh notasinya adalah W36 x 300. ini menunjukkan profil W, yang secara nominal (kurang-lebih) tingginya 36 in. dari tepi luar flens ke tepi luar flens lainnya, dan beratnya 300 lb/ft. Perhatikan adanya berbagai ukuran W36 di dalam Bagian I AISCM. Ukuran profil di dalam kelompok ini bervariasi dari W36 x135 sampai W36 x 210, dan terdiri atas berbagai tebal web serta lebar flens mi seperti yang terlihat pada Gambar 1-7. Yang menarik, sementara W36 merupakan profil DARA WISDIANTI _ 050406071 4


KONSTRUKSI BAJA tertinggi yang paling hanyak digunakan di Anierika Serikat, ternyata penampang balok yang tingginya 40 in. (sekitar -1 m) digiling di Eropa. Profil yang semakin tinggi. Iebih ekonomis untuk banyak aplikasi.

Profil M adalah profil macam – macam dan mempunyai penampang melintang yang pada dasarnya seperti profil W kecuali tingginya yang ber-inci penuh. Profilprofil ini digilas dengan prosedur yang lebih sedikit atau kecil (lihat AISCM, Bagian I, Tabel 3 dan 5) sehingga mungkin saja tidak tersedia untuk daerah tertentu. Ada-tidaknya profil ini harus dicek sebelum dinyatakan dalani desain untuk digunakan. Aplikasinya sama dengan profil W, juga notasinya (misalnya M4 x 13). Profil S adalah balok standar Amerika. Profil ini mempunyai bidang flens dalam miring, web yang relatif lebih tebal, dan mempunyai tinggi inci penuh. Profil ini jarang digunakan dalam konstruksi, tetapi masih dapat digunakan, terutama' untuk beban terpusat sangat besar yang bekerja pada flens, seperti rel tunggal yang memikul crane gantung.



KONSTRUKSI BAJA Profil HP adalah profil jenis penumpu (hearing type shape) yang mempunyai karakteristik penampang agak bujursangkar dengan flens dan web yang hampir sama tebalnya (karena web akan menerima pukulan palu pemancang tiang). Profil demikian umumnya digunakan sebagai fondasi tiang pancang. Selain itu, profil ini juga dapat digunakan sebagai balok dan kolom, tetapi umumnya kurang efisien. Balok sayap-lebar gilas-panas yang terbesar , di dunia. Tingginya kira-kira 44'/z in, dengan berat 703 lb/ft. (Atas izin Trade Arbed, Inc., New York.) Profil C dan MC adalah kanal standar Amerika dan kanal macam-macam. Contoh-contoh notasinya adalah C15 x 50 dan MC 18 x 58 di mana angka pertama menunjukkan tingginya (dalam inci) dan angka kedua menunjukkan beratnya (dalam pound per ft). Seperti halnya profil M, profil MC ini umumnya kurang tersedia di pasaran karena hanya dibuat oleh produsen baja tertentu. Profil kanal mempunyai karakteristik flens pendek, yang mempunyai kemiringan permukaan dalam (sekitar) 16 2/3% atau 1: 6, dan tingginya dalam inci penuh. Aplikasinya biasanya sebagai penampang tersusun, bracing, tie, ataupun elemen dari bukaan rangka (frame openings). Siku dinyatakan dengan huruf L, panjang kakinya, dan tebalnya. Profil ini dapat mempunyai kaki siku sama ataupun tidak. Untuk siku berkaki tidak sama, kaki yang lebih panjang disebut terlebih dulu. Sebagai contoh, L9 x 4 x'fi menunjukkan siku yang satu kakinya mempunyai panjang 9 in., kaki lainnya 4 in., dan kedua kaki itu mempunyai tebal 'fi inci. Perhatikan bahwa notasi ini tidak memberikan berat per satuan panjang, tidak seperti pada profil-profil lain yang telah disebutkan di atas. Beratnya (dalam pound per ft) dicantumkan dalam tabel saja. Profil siku umumnya digunakan secara tunggal dan ganda sebagai batang bracing dan, batang tarik. Profil ini juga dapat digunakan sebagai braket dan batang penghubung antara balok dengan tumpuannya. Rangka batang ringan dan join baja web terbuka dapat juga menggunakan siku ini sebagai bagian daii sistem penghubungnya. T struktural adalah profil yang diperoleh dengan membelah web profil W, M, atau S. T disebut dengan WT, MT, atau ST, bergantung pada profil yang dibelah tadi. Sebagai contoh, WT 18 x 105 (tinggi 18 inci, berat 105 lb/ft) didapat dari W36 x 210. Ini dapat dibuktikan_dengan mengecek dimensi profil T dan profil W tersebut. T digunakan terutama untuk balok khusus dan sebagai komponen dalam sisteni hubungan dan rangka batang. Selain profil-profil yang telah disebutkan di atas, pipa baja struktural juga tersedia, dan bentuk-bentuknya dapat dilihat dalam Gambar 1-8. Tabung dibuat berdasarkan spesifikasi material ASTM yang berbeda, • seperti ditunjukkan dalam AISCM Bagian 1, Toel 4. Salah satu metode produksi adalah dengan melibatkan pembentukan baja giling-datar ke dalam profil melingkar. Kemudian sudut-sudutnya dilas bersamaan dengan menerapkan tekanan tinggi dan arus



KONSTRUKSI BAJA listrik. Profil bujursangkar dan segiempat dibuat dengan melewatkan profil melingkar ke dalam sederetan gilasan pencetak.

Pada AISCM dicantumkan dimensi dan sifat-sifat untuk pipa segiempat, bujursangkar, dan bulat yang umum digunakan. Pipa bulat, atau pipa, tersedia dalam tiga ukuran berat dengan tebal dindingnya sebagai faktor yang mempengaruhi. Berdasarkan AISCM, Bagian 1, "Dimensi Pipa," penampang pipa yang beratnya standar dan mempunyai diameter luar nominal 4 inci disebut dengan Pipa 4 Std. Penampang yang sama, dengan berat kuat ekstra dan kuat ekstra dobel, disebut sebagai berturut-turut Pipa 4 X-Strong dan Pipa 4 XXStrong. Lihat bahwa ada berbagai tebal dinding. Contoh-contoh notasi pipa baja struktural adalah TS5 x 5 x'/a untuk pipa bujursangkar yang tebal dinding '/a inci, TS 12 x 8 x h untuk pipa segiempat dengan tebal dinding '/a inci. Pipa sangat baik digunakan sebagai batang tekan meskipun pada hubungannya memerlukan pengelasan, Penggunaan yang paling umum adalah sebagai batang tekan ataupun tarik, tetapi untuk situasi tertentu dapat digunakan sebagai balok maupun kolom. Elemen struktural yang berupa pipa lebih mudah dibersitilcan dan dirawat daripada flens lebar. Semua produk yang disebutkan di atas mempunyai keuntungan dan kerugian !ntuk setiap aplikasi struktural tertentu. Untuk membuat keputusan mana yang akan dipakai, kita harus mengenal berbagai sifat masing-masing produk itu. Ada atau tidaknya profil di pasaran juga sangat menentukan pilihan. Bagaimana struktur tersebut akan dibuat dan dilaksanakan, juga harus ditinjau untuk mendapatkan struktur yang paling ekonomis. Berat yang minimum tidak selalu merupakan yang paling murah. Produsen-produsen utama berbagai profil dan pipa struktural disebutkan dalam AISCM, Bagian 1, Tabel 3. Pembaca harus berhati-hati dengan setiap produsen karena mereka biasanya juga Tnenerbitkan publikasi mengenai karakteristik produknya sendiri-sendiri. Ini merupakan informasi tambahan dari AISCM, yang tidak mengandung inforniasi mengenai semua produk yang ada. Dengan baja dimaksudkan suatu bahan dengan keserba-samaan yang besar, yang terutama terdiri atas ferrum (Fe) dalam bentuk hablur dan 0,04 Ca@ 1,6% zat-arang (C); zat-arang itu diperdapat dengan jalan membersihkan bahan pada temperatur yang sangat tinggi, dengan menggunakan proses-proses yang akan



KONSTRUKSI BAJA disebut sesudah ini, yaitu sebagian besar dari besi kasar, yang dihasilkan oleh dapur-dapur tinggi. Semua jenis-jenis baja sedikit banyak dapat ditempa dan dapat disepuh, sedangkan untuk baja lunak pada tegangan yang jauh di bawah kekuatan tarik atau batas patah, yaitu apa yang dinamakan batas lumer atau tegangan lumer, terjadi suatu keadaan yang aneh, di mana perubahan bentuk berjalan terus beberapa waktu, dengan tidak memperbesar beban yang ada itu. Sifat-sifat baja bergantung sekali kepada kadar zat-arang, semakin bertambah kadar ini, semakin naik tegangan-patah dan regang menurut proses, yang terjadi pada sebuah batang-percobaan yang dibebani dengan tarikan, yaitu apa yang dinamakan regang patah, menjadi lebih kecil. Persentase yang sangat kecil dari unsur-unsur lainnya, dapat mempengaruhi sifat-sifat baja dengan kuat sekali, secara baik atau secara jelek. Guna membeda-bedakannya, jenis-jenis baja itu diberi nomor, yang sesuai dengan tegangan patah yang dijamin dan yang terendah pada percobaan tarik yang normal. Baja canaian Besi pada umumnya dibagi atas besi tuangan dan pencanaian. Hasil pencanaian dari baja pada umumnya digolongkan atas baja pelat, baja batang, baja kawat, baja batang (yang akan diuraikan lebih lanjut sebagai baja tulangan beton), serta baja profil termasuk pipa baja.

Baja tulangan Sebagai baja tulangan beton diartikan baja batang dengan panjangnya ±12.0 m dan penampang lintangnya berbentuk lingkaran atau hampir lingkaran. Supaya pengikatan antara baja tulangan dan beton menjadi erat dan kuat, baja tulangan sebaiknya memiliki permukaan yang berigi (bukan polos dan licin) beranekaragam sebagai berikut.



KONSTRUKSI BAJA

Pada umumnya batang baja tulangan14 disediakan dengan garis-tengahnya (d) menurut susunan metrik (° baja bulat polos, * baja ulir) daam mm (luas penampang dalam mm' dalam kurung) sebagai berikut. a 6 mm'* (28.3 mm2); ra 8 mm° (50.3); o 10 mm'* (78.5); o 12 mm'* 113); o 14 mm° (154); o 16 mmo* (201); o 19 mmo* (283); o 22 mmo* 380); ra 25 mmo* (491); o 28 mmo* (616); 0 32 mm'* (804)

Karena panjangnya batang baja tulangan terbatas maka sambungannya dalam arah memanjang dapat dilakukan dengan saling meliputi ujung batang yang diberi kaitan atau dengan sambungan las.



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA

BAB III. PEMBUATAN BAJA



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA

Baja bangunan itu dapat dihasilkan dari besi kasar dari dapur-tinggi, di dalam konvertor menurut proses Thomas atau dari besi-tua (schroot) dan besi-kasar dalam dapur Martin. Sejumlah kecil dihasilkan juga dengan mengolahnya di dalam konvertor Bessemer dan dengan dapur-dapur listrik yang di sini selanjutnya tidak dibicarakan.

Pada proses Thomas (gamb. 2.02.01) udara yang dihembuskan melalui alas bejana yang berbentuk waluh itu dengan tekanan ± 2 atmel menghilangkan dari DARA WISDIANTI _ 050406071 13


KONSTRUKSI BAJA besi kasar yang sedang cair berturut-turut silisium (Si), manggan (Mn) dan zatarang (C), sedangkan phosphor (P) terbakar kebanyakan selama waktu hembusan sesudahnya. Lapisan konvertor daripada basa, yang terdiri atas dolomit, yaitu suatu karbonat kalsium dan karbonat magnesium dan kapur yang ditambahkan, sangat mempercepat pengambilan fosfor dari baja yang lumer itu. Sesudah hembusan, penangas itu didesoksi-dasikan dengan jalan menambah ferromanggan' ) dan memberi kadar-C yang dibutuhkan dengan besicermin2 ). Proses Thomas itu mengerjakan besikasar yang cair, yang dihasilkan dari besi yang kaya fosfor. Pemeriksaannya dilakukan pada akhir proses itu.

Di dalam dapur-Martin, yang biasanya diisi dengan besi-tua atau dengan sebagian besi kasar yang lumer dan sebagian besi-tua, campuran-campuran C, Si, Mn, P dan belerang (S) sedikit banyak terbakar dengan sempurna karena adanya zat-asam (0) dari kelebihan udara gas-bakar dan dari bijih-bijih yang ditambahkan; karena temperatur penangas itu naik. Guna memisahkan P, di sini juga diperlukan bahan-tambah basa. Dengan proses Martin itu barulah mungkin untuk membuat jenis-jenis baja dengan sedikit banyak kadar C, sedangkan dalam konvertor pada umumnya dibuat baja dengan kadar C yang rendah. Bahan untuk pelat dan profil jadi dapat dihasilkan baik pada pekerjaan Thomas maupun pada pekerjaan Martin. Oleh karena pemeriksaan proses Martin dapat dilakukan pada setiap waktu selama proses itu dan juga sesudah itu, maka dapur Martin menghasilkan baja yang lebih baik. Baja paku-keling Bd.Pk. 34 dibuat dalam pekerjaan Martin, oleh karena dapur Martin yang basis itu dapat menghasilkan baja lunak dengan keserbasamaan yang besar di samping menghasilkan jenis - jenis yang keras. Jenis-jenis baja yang lebih keras, yang lebih banyak digunakan untuk bangunan mesin, lebih baik kalau dikerjakan dengan dapur-dapur as.



KONSTRUKSI BAJA

BAB IV. SIFAT – SIFAT BAJA Pengetahuan mengenai sifat-sifat baja merupakan keharusan apabila seseorang akan menggunakan baja sebagat pilihan untuk suatu bagian struktur. Sifat mekanis yang sangat penting pada baja dapat diperoleh dari uji tarik. Uji ini melibatkan pembebanan tarik sampel baja dan bersamaan dengan itu dilakukan pengukuran beban dan perpanjangan sehingga akan diperoleh tegangan dan regangan,yang dihitung dengan menggunakan:

Sampel ini dibebani sampai hancur. Hasil uji ini ditunjukkan dalam diagram tegangan regangan. Pada Gambar 1 -2 diperlihatkan diagram tegangan-



KONSTRUKSI BAJA regangan khas untuk baja struktural yang umum digunakan. Akibat dibebani, sampel tarik ini pada awalnya menunjukkan hubungan linear antara tegangan dan regangan. Titik di mana hubungan tegangan-regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional. Hal ini ditunjukkan dalam Gambar l-•3 di mana bagian kiri dari Gambar 1-2 diperlihatkan

dengan skala besar. Baja tersebut tetap elastis (artinya, apabila beban dihilangkan, akan kembali ke panjangnya semula) asalkan tegangannya tidak melampaui harga sedikit di atas limit proporsional yang disebut limit elastis. Limit proporsional dan limit elastis sangat dekat harganya serhingga sering kali dianggap titik yang sama. Dengan menambah bebannya; akan tercapai suatu titik pada saat regangan sangat bertambah pada harga tegangan yang konstan. Tegangan pada saat hal ini terjadi disebut tegangan leleh, Fy, seperti yang terlihat pada Gambar 1-2 dan 1-3. Karakteristik demikian umum dijumpai pada baja struktural yang banyak digunakan. Pada Gambar 1-3 juga diperlihatkan bahwa Fy adalah besarnya tegangan untuk daerah horizontal kurva teganganregangan. Harga tegangan yang sedikit lebih besar yang ada sesudah limit proporsional (sering disebut lcleh atas) hanya dapat tercapai sesaat, dan tidak stabil. Bagian kurva mulai dari titik awal sampai limit proporsional disebut selang elastis. Pada dewasa ini, hampir semua baja struktural dirancang sedemikian rupa sehingga tegangan aktual dalam elemen struktural tidak melebihi tegangan izin, yaitu tegangan di bawah titik leleh Fy. Metode desain , demikian, yaitu mempertahankan tegangan di dalam selang elastis disebut dengan berbagai nama, yaitu desain tegangan izin, desain-tegangan kerja, atau desai17 elastis. Pada desain demikian, hanya bagian kiri dari kurva yang diperlukan oleh perancang. Sekalipun demikian, perancang harus menyadari bahwa rnasih ada selang teganganregangan yang dapat dialami oleh baja sebelum benar-benar mengalami kegagalan tarik. Dalam Gambar 1-3 terlihat bahwa apabila telah melampaui limit proporsionalnya, baja akan masuk ke dalam selang plastis dan regangannya akan konstan pada tegangan sebesar Fy. Pada saat baja ini terus meregang, lama-kelamaan akan DARA WISDIANTI _ 050406071 16


KONSTRUKSI BAJA dicapai titik di mana kapasitas pikul bebannya bertambah. Fenomena bertambahnya kekuatan ini-disebut strain hardening, seperti yang terlihat pada Gambar 1-2. Sekalipun desain elastis hingga saat ini ruasih merupakan cara yang banyak digunakan, ada metode desain lain yang membolehkan sebagian dari penampang elemen struktur mengalami tegangan Fy dan regangannya ada di dalam selang plastis. Hal ini disebut desain plastis, dan akan dibahas lebih lanjut pada Bab 11. Untuk berbagai tujuan praktis, di dalam desain struktural, hanya selang elastis dan selang plastis yang ditinjau karena regangan di dalam selang strain hardening sedemikian besarnya sehingga deformasinya terletak dalam selang yang tidak dapat diterima di dalam desain. Gambar 1-4 memperlihatkan diagram idealisasi untuk baja struktural yang cukup untuk tujuan ilustrasi hubungan tegangan-regangan baja. Di dalam Gambar 1-4 tersebut, regangan pada limit atas selang plastis, Ep cukup dekat dengan 10 sampai 15 kali regangan pada titik leleh, ey. Ada dua besaran lain yang juga terlihat dari diagram tegangan-regangan. Yang pertama adalah modulus elastisitas E (atau modulus Young) yang besarnya merupakan konstanta proporsional antara tegangan dengan regangan di dalam selang elastis. Besaran ini merupakan juga kemiringan kurva tegangan-regangan di dalam selang

E untuk semua jenis baja struktural pada dasarnya sama, yaitu 29000 kips/in.2 ( rekomendasi AISC). Besaran kedua yang nienarik adalah daktilitas, yaitu kemampuan untuk mengalanii deformasi besar sebelum gagal. Daktilitas sering kali merupakan alasan struktur rangka baja masih dapat berdiri sesudah sebagian dari rangka tersebut mengalami tegangan jauh di atas tegangan izin desain. Deformasi sebagian struktur tersebut akan mentransfer beban ke bagian lain yang memikul beban lebih rendah sehingga akan mencegah struktur dari keadaan collapse meskipun semua atau sebagian dari elemen struktur telah



KONSTRUKSI BAJA mengalami deformasi berlebihan. Daktilitas ini merupakan sifat baja yang sangat berguna, terutama untuk situasi pembebanan yang tak pasti seperti gempa. Jenis – jenis baja dengan kadar zat arang yang rendah, dapat ditempa, tetapi hanya dapat sedikit disepu, sehingga kebanyakan jenis baja itu tidak dapat disepuh. Tetapi kadang-kadang kehendak menjadi keras yang sedikit itu dapat terjadi, umpamanya di waktu memantak paku-paku-keling.

BAB V. KOROSI PADA BAJA Korosi kimia adalah pengkaratan yang disebabkan oleh kelembapan, air asin clan asam. Korosi berarti kembali menjadi bahan awal (oxid). Korosi elektrokimia adalah pengkaratan yang terjadi oleh karena pembentukan unsur galvanis. Jika di antara dua logam yang berbeda diberi cairan pengantar listirk (elektrolit), maka akan mengakibatkan rusak/musnah (korosi) pada logam yang kurang mulia menurut urutan tegangan elektrokimia.

Pencegahan terhadap korosi Masa pakai bagian bangunan logam sangat dipengaruhi oleh pencegahan terhadap korosi. Pencegahan korosi dapat dibedakan sebagai berikut. Pencegahan terhadap korosi secara nonlogam: - dicat dengan oli atau dengan gemuk; - dicat; - dilapisi dengan bahan sintetis; atau - dilapisi dengan email. Pencegahan terhadap korosi secara logam: - menyepuh/melapisi dengan seng (Zn), timah (Sn), emas (Au), atau perak (Ag); - melapisi secara galvanis dengan seng (Zn), krom (Cr), nikel (Ni), atau kadmium; atau DARA WISDIANTI _ 050406071 18


KONSTRUKSI BAJA - oksidasi (khusus aluminium).

BAB VI. PERLINDUNGAN BAJA DARI API Kebakaran bangunan tidak cukup panas untuk melelehkan baja, tapi mampu membuat baja lemah dan mengalami gagal struktur. Kekuatan struktural baja berkurang sampai setengahnya pada temperatur tinggi ( diatas 1000ºF ). Oleh karean itu dibuat suatu peraturan bahwa struktur baja yang diekspose hanya boleh digunakan pada bangunan maksimal berlantai 3, dengan pertimbangan evakuasi bangunan dapat dilakukan dengan cepat dan keruntuhan bangunan tersebut tidak merusak bangunan disekitarnya. Untuk penggunaan baja pada bangunan tinggi diharuskan memlindungi baja dengan material tahan api sehingga baja dapat terlidung lebih lama dari panas agar tidak kehilangan kekuatan strukturnya sampai bangunan selesai dievakuasi.



KONSTRUKSI BAJA Perlindungan baja dari api umumnya dengan menggunakan bata fabrikasi atau malindungi kolom dan balok baja dengan beton. Perlakuan ini efektif karena dapat menyerap banyak panas ke dalamnya sehingga panas yang diterima baja lebih sedikit. Namun pelapisan baja dengan beton ini memiliki kelemahan yaitu menambah beban yang harus dipikul oleh struktur baja tersebut dan harganya relatif lebih mahal. Oleh karena itu dicarilah agregat yang jauh lebih ringan dari beton tapi mampu melindungi baja dari api. Belakangan digunakanlah plaster yang ringan yaitu gypsum dan vermiculate yang ditambahi pasir, untuk mengurangi berat dan menambah ketahanan termal plester.



KONSTRUKSI BAJA

Meningkatkan temperatur yang dapat dicapai oleh baja yang diekspose terhadap api menajdi suatu peraturan desain agar dapat menacapai peningkatan temperatur tersebut.



KONSTRUKSI BAJA

Salah satu contohnya adalah U.S. Steel Building di Pitsburg, PA. Memiliki kolom yang berisi cairan yang dapat bersirkulasi sehingga panas pada baja diserap / ditahan oleh air, kemudian air yang telah panas tersebut digantikan oleh air yang masih dingin yang bersala dari tanki air yang telah disediakan.



KONSTRUKSI BAJA Contoh lainnya adalah penggunaan perisai tahan api yang dapat melindungi baja structural eksterior dari panas dan bara api. Desain ini digunakan pada One Liberty Street Building di kota New York.

BAB VII. KONSTRUKSI BAJA Kalau dalam konstruksi baja termasuk semua pelaksanaan dalam baja profil, baja pelat atau baja bilah, maka nama ini meliputi beberapa lapangan keahlian, yang sangat berbeda-beda, jika dipandang dari sudut sifat-sifatnya yang khusus. Dalam arti ini, maka umpamanya jembatan, kapal-laut,rangka-rangka-baja, kilang-keruk, pesawat-pesawat pengangkut, keran, ketel, tangki, gerbong-kereta api dan sebagainya, termasuk lapangan konstruksi baja, Akan tetapi dalam pembahasan ini kita akan membatasi diri sampai konstruksi baja untuk bangun-bangunan, dalam hal ini dapat terjadi dua keadaan paling, yaitu: 1 . Hanya bagian-bagian bangunan yang tertentu/dibuat dari baja, seperti balokbalok pendukung, pemistaran (lateien) di atas jendela atau pintu, rasuk (spanten), gordeng dan sebagainya, sedangkan temboknya dibuat supaya dapat mendukung beban. 2. Konstruksi pendukung bangunan terdiri atas suatu susunan batang- batang baja, yang merupakan seperti yang dinamakan orang rangka baja, yang memindahkan beban pada pondasi. Dinding-dindingnya hanya bagian-bagian yang menutup, sehingga untuk itu dapat dipergunakan macam-macam bahan, yaitu umpamanya: pendindingan setengah batu, pelat-pelat baja berombak atau pelat-pelat asbes-semen dan sebagainya.



KONSTRUKSI BAJA

BAB VIII. DETAIL – DETAIL KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA

BAB IX. APLIKASI BAJA PADA BANGUNAN IX. 1. APLIKASI BAJA PADA KOLOM Sebuah batang yang ditempatkan secara tegak atau konstruksi batang, yang digunakan untuk menunjang sebuah balok, gelagar atau rasuk, disebut kolom. Sesuai dengan cara pembebanan, maka kolom itu dapat dibedakan dalam: a. kolom yang semata-mata atau terutama dibebani pada tekanan;



KONSTRUKSI BAJA b. kolom yang kecuali suatu gaya tekan yang lebih kecil atau lebih besar, harus mengambil suatu momen lengkung yang berarti. Baik penampang kolom maupun bentuk sambungan dengan bagian konstruksi lainnya, konstruksi kepala dan kaki, sangat tergantung pada perbedaan ini yang oleh karena itu perbedaan itu di sini dituruti. a. Kolom yang dibebani pada tekanan secara sentris banyak terdapat di bangunan-bangunan, L seperti umpama di bangunan dari gamb. 1.06.01, dimana pada kedua kolom yang paling dalam (lihat penampang yang dilukiskan di sebelah kanan) dikerjakan suatu gaya tekan yang murni oleh lantai gudang. DI gamb. 1.06.02 antara lain hal ini dapat dilihat dari sambungan kolom dengan balok-balok I yang terletak di atasnya, dimana tidak dipakai konsol-konsol atau unsur-unsur konstruksi lainnya, yang menyebabkan tiada i momen yang mungkin dapat dipindahkan. Gaya yang tidak sembarangan, yang mengarah mendatar yang dapat terjadi karena penurunan atau pemasangan yang kurang baik, di sini harus diambil oleh bagian-bagian yang lain dari bangunan. Jadi juga pada tekanan yang sentris, hal ini meminta pelaksanaan yang teliti dari bautsambungan dan baut jangkar (lihat gamb. 14.03,01 dan 14.03.06) yang tidak terlampau kecil. Dalam golongan ini termasuk juga kolom dibangunan dengan beberapa tingkatan, dimana gaya mendatar atau komponen gaya diambil oleh bagianbagian yang lain. Dalam hal ini, pada umumnya terdapat dua bentuk konstruksi: 1. bangunan, dimana kolom itu diteruskan sejauh mungkin dan balok-balok menyandar pada kolom itu, sedangkan pada sambungan tidak diusahakan untuk mendapatkan sedikit banyak kekakuan dan 2 . bangunan, dimana rencana tingkatan bergan:_ dengan tidak teratur dan kolom itu pada setiap lantai diputuskan, sedangkan balok-lantai menerus.



KONSTRUKSI BAJA Pelaksanaan terakhir, yang dulu banyak digunakan, diketemukan kembali di gamb. 11.12.02 Dalam hal yang pertama, yang harus dipandang sebagai suatu hal yang normal, profil kolom selai akan ditempatkan begitu rupa, sehingga perletakan dibuat menyandar badan. Balok-lantai dipasang sedikit jauh dari sumbu • batang, umpama sepedi gamb. 14.01.01 menyandar flens sebuah profil DiN, dalam menghitung profil kolom harus diperhatikan jarak luar pusat dari pembebanan, terjadi kalau satu medan lantai dihilangkan bebinnya. Dengan demikian, pada kolom itu dikerjakan oleh beban yang hanya terdapat pada satu sisi, c kecuali suatu gaya tekan, juga suatu momen d lengkung. Momen ini tidak dapat dielakkan, kecuali kalau pada kolom itu tidak disambungkan rasuk tanakan, tetapi memasangnya pada kedua sisi clan c pada balok mur (gamb. 14.04.02). Kalau sekiranya r ujung bawah dari kolom ditunjang secara berengsel, maka momen yang terjadi di konstruksi dari r gamb. 14.01.01, ialah nol clan berjalan dati atas ke bawah. Tetapi oleh karena harus dihitung dengan pengapitan sebagian, maka di bawah akan juga terjadi suatu momen (yang berlawanan) dan jalannya momen kolom akan berlangsung menurut garis-garis yang dilukiskan di gamb. 14.01.02. Di gambar itu harga tafsiran yang dituliskan dapat dipakai untuk suatu perhitungan yang praktis.

Oleh karena itu, pada kolom ini kita selalu akan berusaha, supaya balok mur menyambung pada badan kolom, seperti di gamb. 14.01.01. Jarak luar pusat yang kecil dari pembebanan, yang dapat terjadi juga pada pelaksanaan ini, dalam perhitungan kolom seringkali diabaikan. b. Sebuah kolom, yang dibebani oleh gelagar . yang disambungkan dengan kolom itu dengan gaya tegak dan gaya mendatar, sedangkan pada tinggi kolom itu masih bekerja gaya mendatar yang lain, umpama karena beban angin pada tembok muka samping, seperti di gamb. 1.04.02 dan 1.04.03, kecuali suatu gaya tekan mendapat suatu gaya melintang dan suatu momen lengkung yang penting. Harga terakhir ini ialah harga dari golongan besar yang lainnya daripada harga dari clan jauh lebih banyak mempengaruhi bentuk penampang kolom. Pada kolom dari gamb. 1.04.02 terjadi suatu momen kaki yang sangat besar. Di gamb. 1.05.01 kolom-kolom itu dibebani pada tekanan oleh rasuk, sedangkan untuk menentukan momen lengkung yang terbesar oleh beban angin, dianggap, bahwa kolom di atas di dekat gelagar angin dan di bawah di dekat kaki ditunjang secara berengsel, jadi statis tertentu. Ii Dalam pelaksanaan, hal itu benar-benar DARA WISDIANTI _ 050406071 28


KONSTRUKSI BAJA diperhatik kan. Penampang dengan lengkung yang terbesar pada kolom sea macam itu jadi terletak di setengah tinggi kolom. c. Kalau pada bangunan-bangunan yang tinggi dengan banyak tingkatan dan kolom itu disambung dengan balok-lantai dengan menggunakan sudutsudut yang kaku, maka terjadilah suatu pekerjaan bingkai yang statis tak tertentu. Juga di sini kolomkolom itu dibebani dengan suatu gaya dalam arah sumbu batang, suatu gaya melintang dan suatu momen lengkung.

IX. 2. APLIKASI BAJA PADA ATAP Suatu konstruksi-atap atau konstruksi kap terdiri atas: 1 . rasuk kap atau dengan singkat rasuk, yaitu konstruksi datar secara tegak, yang tegak-lurus pada arah sumbu dari pekerjaan bangunan itu mendukung ka atap yang sebenarnya.ada rasuk lengkung yang kecil, rasuk itu dapat terdiri dari satu balok profil, biasanya dikonstruir sebagai pekerjaan vak.

2. gordeng, yaitu gelagar yang sejajar dengan sumbu konstruksi-kap, sedangkan ia mendukung bidang atap. Untuk itu dipakai balok kayu; balok profil atau gelagar pekerjaan vak. 3 . Separ atau sepur, yaitu balok yang dipasang terletak pada gordeng tegak lurus pada sumbumemanjang dari konstruksi atap, kalau ini diperlukan untuk menempatkan penutupan atap yang sebenarnya. Untuk separ dipakai batang profil atau balok kayu. Di atas sepur ini terletaklah mistar-genting, yang pada konstruksi baja dapat dibuat dari baja sudut . DARA WISDIANTI _ 050406071 29


KONSTRUKSI BAJA 4 . penutupan atap yang sebenarnya, yang terletak atau tidak di atas sebuah dinding daripada kayu atau beton-bims dan terdiri atas: genting, batu tulis, pelatpelat berombak atau pelat-pelat logam yang datar atau pelat semen-asbes, kertas aspal dan sebagainya. 5 . sambungan memanjang atau sambuttgan angin, yang dibentuk oleh batang-batang yang dipasang sudut-menyudut atau bersilang di bidang yang dibentuk oleh pinggiran atas dari dua buah rasuk yang susul-menyusul dan digunakan untuh mengkakukan bidang atap mengingat gaya yang dapat bekerja di atau sepanjang bidang ini. Kalau panjangnya hubungan ini (overkapping) kecil, maka sambungan ini hanya ditempatkan di bidang akhir, kalau panjang itu lebih besar juga di satu atau lebih bidang-antara. Kecuali berat sendiri dan berat bagian-bagian konstruksi yang terletak di atasnya, bagian-bagian sebuah konstruksi kap masih harus mengambil, beban yang jika ada, disebabkan oleh salju, oleh angin atau oleh satu atau lebih dari satu orang yang ada di atap.



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA

BAB X. CONTOH BANGUNAN DENGAN KONSTRUKSI BAJA Orangery, Prague Castle, Prague, 1999 Insinyur: Matthew Wells dari Techniker Arsitek: Eva Jiricna Architects Ini merupakan desain yang dimenangkan oleh ekspatriat Ceko yang brilian Eva Jiricna bersama insinyur struktur andal Matthew Wells dalam sebuah kompetisi internasional yang diadakan oleh Republik Ceko yang baru. Orangery adalah sebuah rumah kaca untuk para tukang kebun kastil yang juga digunakan oleh sang presiden, Vaclav Havel. Beliau penderita asma yang dulunya mengerjakan aktivitasnya di rumah kaca lain di area yang sama yang posisinya jauh di atas ketinggian polusi kota. Selama 15 tahun, Wells telah berkolaborasi pada seluruh proyek berteknologi tinggi rancangan Jiricina termasuk serangkaian tangga baja dan kaca yang adalah menggunakan sebuah balok penopang (girder) sepertinya rapuh, namun memesona. Kubah silinder rumah kaca ini juga tampak rapuh dan terbuat dari kaca serta baja tahan karat (stainless steel), tetapi ini merupakan sebuah proyek besar, DARA WISDIANTI _ 050406071 32


KONSTRUKSI BAJA panjangnya mencapai 100 meter (328 kaki). Bangunan ini dibagi dalam tiga zona iklim yang terpisah untuk menyimpan tanaman selama musim dingin dan menumbuhkan beraneka ragam tanaman, dan memberikan arsitek tempat kerja bagi Havel. Empat buah rangka silano yang ada (termasuk di dinding ujung) adalah busur - busur berkonstruksi rangka batang (truss) yang berperan sebagai cincin pengaku menghadapi kemungkinan kulit yang tipis itu menekuk ke dalam. Pembagian menjadi tiga zona ini juga meminimalisasi tegangan tegangan yang terjadi pada bentuk kubah tersebut. Konservatorium tua tersebut menyandar pada sebuah dinding tua yang sarat dengan sejarah, tetapi tidak memiliki kekuatan struktural untuk membentuk bagian Orangery yang baru tersebut. Solusi dari Wells rangka ruang prisma segi empat yang ditempatkan tepat di atas dan di luar dinding tua itu dan disusun hampir di seluruh panjang dinding tersebut. Girder ini ditopang pada empat lokasi rangka silang sebagian dengan batang-batanr diagonal, yang menahan kemungkinan tekuk akibat tegangan dalam kubah kaca itu. Bagian belakang sisi panjang kubah tersebut, yang memang merupakan cangkang dengan rangka grid,

didukung oleh girder ini dan di bagian depannya bertumpu pada balok sloof beton berlapis baja. Rangka-rangka grid rangka silang tersebut memiliki sambungan geser karena rentang terjauh temperaturnya berkisar antara –2O°C dan +40°C dan struktur tersebut bergerak sefring perubahan cuaca tersebut. Cangkang dengan rangka-rangka grid pada dasarnya merupakan struktur bertegangan rendah. Pada bangunan ini, lapisan kedap airnya dibuat dari lembaran-lembaran besar kaca laminasi yang diperkuat. Lembaran kaca itu dibuat tanpa bingkai (frameless-dan proyek dihubungkan serta dikedapkan dergan menggunakan silikon hitam. Lembaran-lembaran kaca itu datar, t!dak melengkung, dan ada delapan faset yang menvusuri panjang Orangery yang membentuk suatu potongan melintang berpenampang 'melingkar.' Faset terbawah dibingkai dengan rangka-rangka yang sangat berat dan berisi sirip-sirip kaca yang digunakan bersama lubang angin berbentuk seperti kupu-kupu di puncak kubah untuk mengontrol iingkungan dalam. Di sudut-sudut setiap lembaran kaca, di tempat pertemuan antar lembaran, terdapat sebuah fiting yang bentuknya seperti laba-laba, yang menjadi satu bagian dengan titik-titik yang DARA WISDIANTI _ 050406071 33


KONSTRUKSI BAJA menghubungkan masing-masing tabung baja tahan karat berdiameter 48 milimeter (2 inci) yang membentuk cangkang dengan tersebut. Celah antara lembaran-lembaran kaca diisi dengan si!ikon. Pengendali lingkungan meliputi lubang-lubang angin di puncak kubah dan di sepanjang bagian bawah depan kubah tersebut; dan serangkaian kerai gulung (roller blind) otomatis warna perak yang memberi naungan di musim panas dan isolasi di musim dingin. Sulit menemukan ahli berkemampuan teknis untuk ini di Republik Ceko yang baru tersebut, oleh karena itu, akhirnya sebuah perusahaan Jerman dengan subsidi dari Ceko sepakat untuk membuat komponen komponennya dan menangani proyek tersebut. Strukturnya yang kompleks, yang komponenkomponennya harus cukup kecil untuk ditangani tanpa menggunakan alat pengangkut, disatukan oleh para siswa dengan menggunakan sebuah penjepit besar yang dapat dipindahkan.



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA



KONSTRUKSI BAJA


KONSTRUKSI BAJA

Recommend Documents