bahan baja

56
11/19/2014 1 SI 2101 1 Pengantar Bahan Baja Bab I

Upload: try-hartono

Post on 06-Feb-2016

83 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

steel

TRANSCRIPT

Page 1: Bahan Baja

11/19/2014

1

SI 2101 1

Pengantar Bahan Baja

Bab I

Page 2: Bahan Baja

11/19/2014

2

SI 2101 2

Perencanaan Struktur Baja Struktur harus memenuhi persyaratan:

Keamanan : kekuatan, kekakuan, stabilitas Fungsional dan kenyamanan Ekonomis

Struktur adalah optimum jika: Biaya minimum Bobot/berat minimum Perioda konstruksi minimum Kebutuhan tenaga kerja minimum Biaya manufaktur/pembuatan minimum Manfaat maksimum pada saat beroperasi/life time maksimum

Page 3: Bahan Baja

11/19/2014

3

SI 2101 3

Bahan Baja Kekuatan material baja relatif tinggi Material baja mempunyai batas tegangan tarik

maupun tekan yang sama Daktilitas material baja relatif besar Durabilitas tinggi dan stabil Penghantar panas yang baik

Page 4: Bahan Baja

11/19/2014

4

SI 2101 4

Struktur Baja Keuntungan penggunaan material baja pada struktur:

Struktur ringan sehingga menguntungkan untuk strukturjembatan bentang panjang, bangunan tinggi, ataupunstruktur cangkang

Waktu pengerjaan relatif singkat (tidak memerlukan set-uptime)

Permasalahan utama pada struktur baja: Disain meliputi disain elemen dan sambungan Kelangsingan elemen harus diperhitungkan untuk

menghindari hilangnya kekuatan akibat tekuk Proses fabrikasi dan instalasi memerlukan akurasi tinggi

Page 5: Bahan Baja

11/19/2014

5

SI 2101 5

Struktur Baja Terbagi atas 3 kategori:

Struktur rangka, dengan elemen-elemen tarik,tekan, dan lentur

Struktur cangkang (elemen tarik dominan) Struktur tipe suspensi (elemen tarik dominan)

Elemen pada struktur baja: Elemen tarik Elemen tekan Elemen lentur

Page 6: Bahan Baja

11/19/2014

6

Cantilever Truss

Page 7: Bahan Baja

11/19/2014

7

Tower

Page 8: Bahan Baja

11/19/2014

8

Page 9: Bahan Baja

11/19/2014

9

Dome

Page 10: Bahan Baja

11/19/2014

10

Dome

Page 11: Bahan Baja

11/19/2014

11

Suspension

Page 12: Bahan Baja

11/19/2014

12

Pipeline

Page 13: Bahan Baja

11/19/2014

13

Pipe bridge

SI 2101 13

Page 14: Bahan Baja

11/19/2014

14

Sistem StrukturStruktur Baja Bangunan Industri

Bentang < 20 m -> tanpa haunch

Bentang > 20 m -> dengan haunch

Bentang 40 - 70 m

Bentang > 70 m

Rangka Batang Ruang

Page 15: Bahan Baja

11/19/2014

15

Sistem StrukturSistem Bracing Bangunan Industri

Panjang sampai (60-80) m

Panjang melebihi (60-80) m

Page 16: Bahan Baja

11/19/2014

16

SI 2101 16

Penampang Elemen TarikStruktur Baja

Page 17: Bahan Baja

11/19/2014

17

SI 2101 17

Penampang Elemen TekanStruktur Baja

Page 18: Bahan Baja

11/19/2014

18

SI 2101 18

Penampang Elemen LenturStruktur Baja

Page 19: Bahan Baja

11/19/2014

19

Wide Flange Designations Uses

Beam, column, pile, truss members,bracing, etc.

W 12 X 26

W = Wide Flange Designation12 = Nominal Depth (inches)26 = Weight (lbs.) per foot

Page 20: Bahan Baja

11/19/2014

20

Steel Angle Designations Uses

Truss members, bracing, etc

L 4 X 4 X 1/2L = Angle Designation4 X 4 = Size of the legs (inches)1/2 = Thickness of the legs (inches)

NOTE: Legs can be equal or unequal

Size

Thickness

Page 21: Bahan Baja

11/19/2014

21

Channels (C Shaped) Uses

Truss members, bracing, lintels, etc.

DesignationsC 9 X 13.4

C = Channel Designation9 = Nominal Depth (inches)13.4 = Weight / ft. (lbs.)

Dep

th

Page 22: Bahan Baja

11/19/2014

22

Steel Tee Designations Uses

Truss members, bracing, etc.

WT 18 X 105

WT = Tee Designation18 = Nominal Depth (inches)105 = Weight (lbs.) per foot

Page 23: Bahan Baja

11/19/2014

23

Steel Plate Designations Uses

Plate, deck, built-up members, etc.

PL 3/8 X 5” x 3’

PL = Plate Designation3/8 = Thickness of the legs (inches)5” = width of plate3’ = length of plate

SI 2101 23

Thickness

Page 24: Bahan Baja

11/19/2014

24

Steel Pipe Designations Uses

Pipe, column, Truss members, etc.

Pipe 14 X 0.375

Pipe = Plate Designation14 = Outer diameter (inches)0.375 = wall thickness (inches)

SI 2101 24

Thickness

Page 25: Bahan Baja

11/19/2014

25

Hollow Structural section Uses

Beam, column, truss members, etc.

HSS 7 X 5 x 3/8

HSS = Hollow structural sectionDesignation

7 = Outer Depth (inches)5 = Outer Width (inches)3/8 = wall thickness (unches)

Page 26: Bahan Baja

11/19/2014

26

SI 2101 26

Standar, Pedoman, danManual Peraturan untuk Perencanaan

SNI 03-1729-2002, Tata Cara Perhitungan Baja UntukBangunan Gedung

SNI 03-1726-2002, Tata Cara Perencanaan KetahananGempa Untuk Bangunan Gedung

Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah danGedung

Page 27: Bahan Baja

11/19/2014

27

SI 2101 27

Standar, Pedoman, danManual Pedoman dan Manual

AISC, Code of Standard Practice for Steel Buldings and Bridges AISC, Specifications for Structural Steel Buildings - Allowable

Stress Design and Plastic Design (ASD) AISC, Specifications for Structural Steel Buildings - Load and

Resistance Factor Design (LRFD) AISI, Specification for the Design of Cold-Formed Steel

Structural Members AWS, Structural Welding Code-Steel (AWS D1.1) ASTM ASTM, ASTM A6 Standard Specification for General

Requirements for Rolled Steel Plates, Shapes, Sheet Piling, andBars for Structural Use

ASTM, A36 Standard Specification for Carbon Structural Steel

Page 28: Bahan Baja

11/19/2014

28

SI 2101 28

Standar, Pedoman, danManual Pedoman dan Manual

ASTM A53 “Standard Specification for Pipe, Steel Black andHot-Dipped, Zinc Coated, Welded and Seamless”

ASTM A276 “Standard Specification for Stainless and HeatResisting Steel Bars and Shapes”

ASTM A500 “Standard Specification for Cold-formed Weldedand Seamless Carbon Steel Structural Tubing in Rounds andShapes”

ASTM A307 “Standard Specification for Carbon Steel Boltsand Studs”

ASTM A569/A569M-Standard Specifications for Steel Carbon(0.15 maximum percent) Hot-Rolled Sheet and Strip,Commercial Quality

Page 29: Bahan Baja

11/19/2014

29

SI 2101 29

Material Baja

Bab II

Page 30: Bahan Baja

11/19/2014

30

Sejarah Baja Besi ditemukan digunakan pertama kali pada sekitar

1500 SM Tahun 1100 SM, Bangsa hittites yang merahasiakan

pembuatan tersebut selama 400 tahun dikuasai olehbangsa asia barat, pada tahun tersebut prosespeleburan besi mulai diketahui secara luas.

Tahun 1000 SM, bangsa yunani, mesir, jews, roma,carhaginians dan asiria juga mempelajari peleburandan menggunakan besi dalam kehidupannya.

Tahun 800 SM, India berhasil membuat besi setelahdi invansi oleh bangsa arya.

SI 2101 30

Page 31: Bahan Baja

11/19/2014

31

Sejarah Baja Tahun 700 – 600 SM, Cina belajar membuat besi. Tahun 400 – 500 SM, baja sudah ditemukan

penggunaannya di eropa. Tahun 250 SM bangsa India menemukan cara

membuat baja Tahun 1000 M, baja dengan campuran unsur lain

ditemukan pertama kali pada 1000 M padakekaisaran fatim yang disebut dengan bajadamascus.

1300 M, rahasia pembuatan baja damaskus hilang. 1700 M, baja kembali diteliti penggunaan dan

pembuatannya di eropa.SI 2101 31

Page 32: Bahan Baja

11/19/2014

32

Sejarah Struktur BajaBesi Cor/Tuang (Cast Iron) Besi cor adalah salah satu logam besi tertua yang

digunakan dalam konstruksi. Dibuat dengan memanaskanbijih besi pada blast furnace dengan coke dan batu kapurmenghasilkan besi cair. Kemudian dituangkan ke dalamcetakan dari bentuk yang diinginkan dan dibiarkan dingindan mengkristal

Komposisinya terutama besi (Fe), karbon (C) dan silikon(Si), belerang (S), mangan (Mn) dan fosfor (P).

Kandungan karbon yang cukup tinggi dari 2-4% Sifatnya Keras, Getas, nonmalleable (tidak dapat ditempa,

dibengkok, diregangkan).SI 2101 32

Page 33: Bahan Baja

11/19/2014

33

Coalbrookadale bridge, 1979,UK

Jembatan yang melintasiSungai Severn di Shropshire,Inggris. Jembatan Archpertama di dunia yang terbuatdari besi cor (Cast Iron)

Dibangun tahun 1779, denganbentang 30m digunakan untukjembatan pejalan kaki.

SI 2101 33

Page 34: Bahan Baja

11/19/2014

34

Sejarah Struktur BajaBesi Tempa (Wrought Iron) Henry Cort pada tahun 1784 mengembangkan bagaimana

mengubah besi cor menjadi besi tempa dengan karbonrendah menggunakan pelumpuran tungku (puddlingfurnaces).

Puddling adalah metode untuk mengubah pig ironmenjadi besi tempa dengan mengekspos panas dandiaduk dalam tungku dengan zat pengoksidasi.

Kandungan karbon yang rendah 0,04-0,08% Sifatnya Keras, mudah ditempa, daktail dan mudah dilas

serta mudah terkorosi.SI 2101 34

Page 35: Bahan Baja

11/19/2014

35

Britannia Bridge,1850, UK

Jembatan yang melintasi SelatMenai antara Pulau Anglesey dandaratan Wales. Dibangun olehRobert Stephenson sebagaijembatan tubular dari besi tempapersegi panjang besi kotak-bagianmencakup untuk membawa lalulintas kereta api.

SI 2101 35

Page 36: Bahan Baja

11/19/2014

36

Garabit viaduct, 1884, France Jembatan kereta api tipe

wrought-iron arch viaductbridge yang membentangSungai Truyere dekatRuynes-en Margeride (Fr),Cantal, Prancis, dipegunungan Massif Central.

Jembatan ini dibangun antara1882 -1884 oleh GustaveEiffel, dengan insinyurstruktur Maurice Koechlin

SI 2101 36

Page 37: Bahan Baja

11/19/2014

37

Eiffel Tower,1889, France

wrought-iron Lattice tower yangterletak di Champ de Mars di Paris.

Dinamai sesuai perancangnyainsinyur Gustave Eiffel.

Tinggi Menara ini 324 meter (1.063kaki), ketinggian yang sama denganbangunan bertingkat 81 lantai.

SI 2101 37

Page 38: Bahan Baja

11/19/2014

38

Sejarah Struktur BajaSteel (Baja) Tahun 1856, Henry Bessemer mengembangkan cara

yang efektif untuk menggunakan oksigen untukmengurangi kandungan karbon dalam besi.

Industri baja modern lahir. Bessemer merancang berbentuk buah pir wadah -

disebut sebagai 'converter' - di mana besi bisadipanaskan sementara oksigen bisa ditiup melaluilogam cair. Oksigen melewati logam cair, itu akanbereaksi dengan karbon, realasing karbon dioksidadan menghasilkan besi lebih murni

SI 2101 38

Page 39: Bahan Baja

11/19/2014

39

Sejarah Struktur BajaBessemer Proses Proces cepat dan murah, menghilangkan karbon dan

silikon dari besi dalam hitungan menit tetapimenderita terlalu sukses. Terlalu banyak karbon telahhilang dan terlalu banyak oksigen tetap dalam produkakhir.

SI 2101 39

Page 40: Bahan Baja

11/19/2014

40

Sejarah Struktur Baja Ahli Metalurgi Inggris, Robert Mushet diperoleh dan

mulai menguji senyawa besi, karbon dan mangan -dikenal sebagai speigeleisen.

Mangan dikenal untuk menghilangkan oksigen daribesi cair dan kandungan karbon dalam speigeleisen,jika ditambahkan dalam jumlah yang tepat, akanmemberikan solusi untuk masalah Bessemer ini.

Bessemer telah gagal untuk menemukan cara untukmenghilangkan fosfor - pengotor merusak yangmembuat baja brittle

SI 2101 40

Page 41: Bahan Baja

11/19/2014

41

Sejarah Struktur Baja Pada tahun 1876 Welshman Sidney Gilchrist Thomas

datang dengan solusi dengan menambahkan fluks -kapur - untuk proses Bessemer.

Batu kapur menarik fosfor dari pig iron ke terak,memungkinkan elemen yang tidak diinginkan untukdihapus.

Harga untuk rel baja turun lebih dari 80% antara1867 dan 1884, sebagai hasil dari teknikmemproduksi baja baru

SI 2101 41

Page 42: Bahan Baja

11/19/2014

42

Sejarah Struktur BajaOpen Hearth Process Pada 1860-an insinyur Jerman Karl Wilhelm Siemens,

produksi baja lebih ditingkatkan melalui prosesperapian terbuka.

Menggunakan suhu tinggi untuk membakar kelebihankarbon dan impuriites lainnya, proses mengandalkanruang bata dipanaskan di bawah perapian.

Tungku Regenerative kemudian digunakan gas buangdari tungku untuk menjaga suhu tinggi di ruang batadi bawah ini

SI 2101 42

Page 43: Bahan Baja

11/19/2014

43

Sejarah Struktur BajaOpen Hearth Process

SI 2101 43

Page 44: Bahan Baja

11/19/2014

44

Sejarah Struktur BajaElectric Arc Furnace Steelmaking Paul Heroult merancang tungku Aric listrik (EAF)

dengan melewati arus listrik melalui materibermuatan, sehingga terjadi oksidasi eksotermis dansuhu sampai 3272 ° F (1800 ° C), lebih dari cukupuntuk memanaskan produksi baja.

SI 2101 44

EAF dapat menghasilkanbaja dari 100% scrap100, lebih sedikit energiper unit produksidiperlukan.

Page 45: Bahan Baja

11/19/2014

45

Sejarah Struktur BajaElectric Arc Furnace Steelmaking

SI 2101 45

Page 46: Bahan Baja

11/19/2014

46

Sejarah Struktur BajaOxygen Steelmaking Tungku oksigen dasar meniup

oksigen ke dalam jumlah besarcair besi dan scrap baja

Menurunkan biaya yang jauhlebih cepat daripada metodeperapian terbuka. Vesselmenampung hingga 350 metrikton dan dapat mengkonversi besike baja dalam waktu kurang darisatu jam.

SI 2101 46

Page 47: Bahan Baja

11/19/2014

47

Sejarah Struktur Baja

SI 2101 47

Page 48: Bahan Baja

11/19/2014

48

SI 2101 48

Material Baja Ferrous alloys (campuran logam dengan unsur

utama besi) Merupakan logam yang terbanyak diproduksi di

antara logam lainnya, karena: Jumlah cadangan besi (dalam berbagai bentuk)

sangat banyak terdapat di dalam lapisan bumi. Proses produksi besi dan baja relatif tidak mahal. Mudah dibentuk menjadi produk dengan berbagai

sifat dan karakteristik mekanik dan fisik. Kelemahan utama: tidak tahan terhadap korosi.

Page 49: Bahan Baja

11/19/2014

49

SI 2101 49

Material Baja Material buatan (man-made) dari besi (+98%) dan

unsur lain (karbon, silika, mangan, sulfur, dll) Umumnya dibuat dengan pemanasan material pada

tanur untuk menghasilkan lembaran plat, kemudiandibentuk (rolling) untuk menghasilkan profil baja

Parameter utama pada pembuatan baja: Kekuatan tinggi Tahanan korosi tinggi Kemudahan untuk dilas Harga produksi rendah

Bervariasi dengan berbagai jenis mutu dan bentuk(rolled shape)

Page 50: Bahan Baja

11/19/2014

50

SI 2101 50

Baja Karbon (Carbon Steel)

Memiliki tingkat daktilitas yang tinggi Mengalami perubahan sifat fisik jika berada pada suhu

sangat dingin, mengalami pembebanan berulang (cyclicloading), atau pada lingkungan korosif

Perlu bahan tambahan (additives/alloy) untukmeningkatkan sifat-sifatnya

Baja struktural umumnya memiliki kandungan karbonyang sedikit

Terbagi atas: Low carbon steel, kandungan karbon kurang dari 0.15% Mild carbon steel, kandungan karbon 0.15 sampai 0.29% Medium carbon steel, kandungan karbon 0.3 sampai 0.59% High carbon steel, kandungan karbon 0.6 sampai 1.7%

Page 51: Bahan Baja

11/19/2014

51

SI 2101 51

Baja Karbon

Low Carbon Steel (C < 0.15%) dan Mild Carbon Steel(C = 0.15 - 0.29%) Jenis baja yang paling banyak diproduksi Tidak sensitif terhadap perlakuan panas (heat-treatment) Peningkatan kekuatan melalui cold-working Memiliki daktilitas sangat tinggi Baja lunak, mudah dibentuk/dipotong dan mudah di las Biaya produksi relatif rendah Penambahan alloy Cu, V, dan Ni dapat meningkatkan

kekuatan dan ketahanan terhadap korosi

Page 52: Bahan Baja

11/19/2014

52

SI 2101 52

Komposisi unsur dari Low Carbon Steel

Page 53: Bahan Baja

11/19/2014

53

SI 2101 53

Baja Karbon

Medium Carbon Steel (C = 0.3 - 0.59%) Dapat menerima perlakuan panas (heat treatment)

untuk meningkatkan sifat-sifat mekanik Penambahan alloy Cr, Ni, dan Mo akan menghasilkan:

Peningkatan kekuatan Penurunan daktilitas dan toughness Peningkatan kemampuan terhadap heat treatment

Page 54: Bahan Baja

11/19/2014

54

SI 2101 54

Baja Karbon

High Carbon Steel (C = 0.6 – 1.7%) Memiliki kekuatan yang sangat tinggi Daktilitas umumnya sangat rendah sehingga bersifat

getas/brittle Kekerasan sangat tinggi, tidak mudah aus. Penambahan alloy Cr, V, Tungsten, dan Molybdenum

akan membentuk karbida yang sangat keras dan tahanaus

Umumnya digunakan untuk bahan pembuat alatpemotong dan tidak digunakan untuk elemen struktur

Page 55: Bahan Baja

11/19/2014

55

SI 2101 55

Baja Mutu Tinggi

Baja Mutu Tinggi dengan Paduan Logam (highstrength low alloy steel) Memiliki kekuatan yang lebih tinggi jika dibandingkan

dengan baja karbon Penambahan kekuatan baja jenis high strength low alloy

steel berasal dari campuran logam tambahan sepertichromium, copper, nickel, silicon, vanadium

Jumlah campuran logam tambahan (alloy) di bawah 5%dari komposisi

Umumnya memiliki ketahanan terhadap korosi yanglebih tinggi dibandingkan dengan baja karbon

Page 56: Bahan Baja

11/19/2014

56

SI 2101 56

Klasifikasi Metal