bahan baja
DESCRIPTION
steelTRANSCRIPT
11/19/2014
1
SI 2101 1
Pengantar Bahan Baja
Bab I
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
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
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
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
11/19/2014
6
Cantilever Truss
11/19/2014
7
Tower
11/19/2014
8
11/19/2014
9
Dome
11/19/2014
10
Dome
11/19/2014
11
Suspension
11/19/2014
12
Pipeline
11/19/2014
13
Pipe bridge
SI 2101 13
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
11/19/2014
15
Sistem StrukturSistem Bracing Bangunan Industri
Panjang sampai (60-80) m
Panjang melebihi (60-80) m
11/19/2014
16
SI 2101 16
Penampang Elemen TarikStruktur Baja
11/19/2014
17
SI 2101 17
Penampang Elemen TekanStruktur Baja
11/19/2014
18
SI 2101 18
Penampang Elemen LenturStruktur 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
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
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
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
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
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
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)
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
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
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
11/19/2014
29
SI 2101 29
Material Baja
Bab II
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
11/19/2014
43
Sejarah Struktur BajaOpen Hearth Process
SI 2101 43
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.
11/19/2014
45
Sejarah Struktur BajaElectric Arc Furnace Steelmaking
SI 2101 45
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
11/19/2014
47
Sejarah Struktur Baja
SI 2101 47
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.
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)
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%
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
11/19/2014
52
SI 2101 52
Komposisi unsur dari Low Carbon Steel
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
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
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
11/19/2014
56
SI 2101 56
Klasifikasi Metal