PENANGANAN KELEMAHAN KONSTRUKSI BAJA KOMPOSIT

TERHADAP PANAS TINGGI (KEBAKARAN)

TUGAS SKBB 3

Kelompok:Budi Setyo Widodo (13334,

Wendi Sunarya ( )Antonius Dewantara (1333 )

David Ben Gurion ( )Wibisono ( )

UNIVERSITAS ATMAJAYA YOGYAKARTAFAKULTAS TEKNIK ARSITEKTUR

2011

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar BelakangDalam kurun lima dasawarsa terakhir, penggunaan material baja menadi tren mode yang cukup

signifikan. Baja dapat digunakan untuk konstruksi atap, konstruksi struktur bangunan, konstruksi jembatan, atau bahkan rangka pagar, rangka kanopi, juga bahan perkerasan dinding, perabot dan perkerasan lantai. Teknologi baja sudah berkembang demikian pesatnya. Apalagi, isu-isu populer tentang green architecture (sustainable architecture) turut melambungkan keunggulan material baja.

Dalam dunia konstruksi, material baja dipilih karena memiliki banyak keunggulan. Antara lain, bobot rangka atap yang ringan dibandingkan material kayu atau beton bertulang sehingga beban yang harus ditanggung oleh struktur di bawahnya lebih rendah. Baja memiliki sifat tidak membesarkan api (non-combustible), anti rayap, pemasangannya relatif cepat dibanding rangka kayu, dan nyaris tidak memiliki nilai muai dan susut (tidak berubah karena panas dan dingin). Berkaitan dengan beban gempa, angin, dan beban-beban dinamis lainnya, baja mampu berdeformasi (melengkung) denga besar tanpa langsung runtuh oleh karena materialnya yang sangat dektail (tidak getas). Selain itu, material baja pun memiliki nilai rasio perbandingan kekuatan terhadap berat yang paling tinggi diantara material konstruksi lain saat ini. Sehingga, memungkinkan dirancang struktur yang sangat ramping, ringan bahkan tinggi dan bentang yang ekstrim sekalipun.

Meski demikian, peristiwa runtuhnya gedung World Trade Center (WTC) di New York, Amerika, cukup membuat berbagai pihak berpikir ulang tentang penggunaan material baja ini. Dua pesawat yang dibajak oleh teroris ditabrakkan secara berurutan menuju gedung tersebut pada ketinggian lantai 100. Ledakan yang ditimbulkan oleh tabrakan tersebut mengakibatkan kerusakan fatal hingga runtuhnya WTC dalam waktu singkat, hanya selang satu hari. Laporan Standard Nasional dan Teknologi Amerika menyalahkan faktor kurangnya integritas struktur material baja pada runtuhnya gedung tersebut. Pada suhu yang tinggi, bahan baja menjadi lembek dan meleleh sehingga kemampuan daya dukungnya menjadi berkurang sangat signifikan.

B. Rumusan MasalahDibandingkan dengan beton bertulang, baja memiliki kekuatan tarik yang luar biasa. Maka,

struktur sebuah bangunan dapat dibuat lebih ramping dan ekspresif (bentuk-bentuk kreatif non konvensional). Namun, sayangnya, kekuatan tekan dari baja kalah telak jika dibandingkan dengan beton bertulang. Apalagi daya tahannya terhadap api. Maka, jika menggunakan Baja (jenis Baja Komposit untuk konstruksi bangunan_sebagai kolom), perlu penanganan yang khusus.

Maka, pertanyaan yang coba dibahas oleh tulisan ini adalah bagaimana karakteristik daya tahan jenis baja komposit sebagai komponen struktur bangunan sekaligus bagaimana cara-cara penanganannya sehingga aman sebagaimana fungsinya.

C. Tujuan PenulisanSelain sebagai tugas Kuliah SKBB 3, tulisan ini ditujukan untuk semakin mempelajari

karakteristik daya tahan jenis baja komposit sebagai komponen struktur bangunan sekaligus bagaimana cara-cara penanganannya sehingga aman sebagaimana fungsinya. Penggunaan baja yang sangat

2

multifungsi memerlukan pengertian yang cukup baik guna menghindari keraguan orang akan penggunaan baja khususnya sebagai komponen strukur bangunan.

D. Metode penulisanMetode pembahasan yang dilakukan guna mencapai tujuan penulisan condong dilakukan melalui

studi pustaka. Berbagai literatur dasar tentang prinsip baja, artikel dan tulisan mengenai jenis-jenis dan kekuatan baja, khususnya baja komposit dan inovasi yang dilakukan, merupakan ragam pustaka yang menjadi sumber acuan penulisan. Selain itu, guna menunjang studi pustaka, metode percobaan sederhana, dan wawancara pada pihak ahli terkait juga dilakukan.

E. Sistematika Penulisan

I. PENDAHULUANA. Latar BelakangB. Rumusan MasalahC. Tujuan PenulisanD. Metode PembahasanE. Sistematika Penulisan

II. LANDASAN TEORIA. Baja Secara UmumB. Jenis-Jenis BajaC. Fungsi BajaD. Baja Sebagai Fungsi Struktur Bangunan

III. KETAHANAN BAJA KOMPOSIT TERHADAP PANASSEBAGAI KOMPONEN STRUKTUR BANGUNAN

A. Karakteristik Baja Komposit Sebagai Komponen Struktur Rangka Bangunan B. Alternatif Penanggulangan Pengaruh Panas Pada Baja Komposit

IV. KESIMPULAN

V. DAFTAR PUSTAKA

3

BAB IIKAJIAN TEORI

A. Baja Secara Umum1

Penggunaan logam sebagai bahan struktural diawali dengan besi tuang untuk bentang lengkungan (arch) sepanjang 100 ft (30 m) yang dibangun di Inggris pada tahun 1777 – 1779. Dalam kurun waktu 1780 – 1820,. Dibangun lagi sejumlah jembatan dari besi tuang, kebanyakan berbentuk lengkungan dengan balok – balok utama dari potongan – potongan besi tuang indivudual yang membentuk batang – batang atau kerangka (truss) konstruksi. Besi tuang juga digunakan sebagai rantai penghubung pada jembatan – jembatan suspensi sampai sekitar tahun 1840.

Setelah tahun 1840, besi tempa mulai mengganti besi tuang dengan contoh pertamanya yang penting adalah Brittania Bridge diatas selat Menai di Wales yang dibangun pada 1846 – 1850. Jembatan ini menggunakan gelagar –gelagar tubular yang membentang sepanjang 230 – 460 – 460 – 230 ft (70 – 140 – 140 – 70 m) dari pelat dan profil siku besi tempa.

Proses canai (rolling) dari berbagai profil mulai berkembang pada saat besi tuang dan besi tempa telah semakin banyak digunakan. Batang – batang mulai dicanai pada skala industrial sekitar tahun 1780. Perencanaan rel dimulai sekitar 1820 dan diperluas sampai pada bentuk – I menjelang tahun 1870-an.

Perkembangan proses Bessemer (1855) dan pengenalan alur dasar pada konverter Bessemer (1870) serta tungku siemens-martin semakin memperluas penggunaan produk – produk besi sebagai bahan bangunan. Sejak tahun 1890, baja telah mengganti kedudukan besi tempa sebagai bahan bangunan logam yang terutama. Dewasa ini (1990-an), baja telah memiliki tegangan leleh dari24 000 sampai dengan 100 000 pounds per square inch, psi (165 sampai 690 MPa), dan telah tersedia untuk berbagai keperluan struktural.

B. Jenis-Jenis Baja

Baja adalah logam paduan dengan besi sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan (manganese), krom (chromium), vanadium, dan tungsten. Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility).

Semua jenis – jenis baja sedikit banyak dapat ditempa dan dapat disepuh, sedangkan untuk baja lunak pada tegangan yang jauh dibawah kekuatan tarik atau batas patah TB, yaitu apa yang dinamakan batas lumer atau tegangan lumer Tv, terjadi suatu keadaan yang aneh, dimana perubahan bentuk berjalan terus beberapa waktu, dengan tidak memperbesar beban yang ada.

1 Sejarah Struktur Baja, http://rathocivil02.wordpress.com/Steel, www.wikipedia.orgBaja, www.wikipedia.org

4

Sifat – sifat baja bergantung sekali kepada kadar zat arang, semakin bertambah kadar ini, semakin naik tegangan patah dan regangan menurut prosen, yang terjadi pada sebuah batang percobaan yang dibebani dengan tarikan, yaitu regangan patah menjadi lebih kecil.

Persentase yang sangat kecil dari unsur – unsur lainnya, dapat mempengaruhi sifat – sifat baja dengan kuat sekali, secar baik atau jelek. Guna membedakannya, jenis – jenis baja diberi nomor yang sesuai dengan tegangan patah yang dijamin dan yang terendah pada percobaan tarik yang normal, tetapi untuk setiap jenis baja juga ditentukan suatu TBmaks.

Klasifikasi Baja2 1. Baja Karbon

Baja Karbon dibagi menjadi empat kategori berdasarkan persentase karbonnya : Karbon rendah (kurang dari 0,15%); Karbon lunak (0,15 – 0,29%); Karbon sedang (0.3 – 0.59%); dan karbon tingi (0,6 – 1,7%). Baja Karbon struktural termasuk dalam kategori karbon lunak. Baja Karbon struktur menunjukan titik leleh dfinit, peningkatan perentase karbon akan menigkatkan kekerasannya namun mengurangi kekenyalannya, sehingga lebih sulit dilas.

2. Baja Perpaduan Rendah Berkekuatan TinggiKategori ini meliputi baja – baja yang memiliki tegangan leleh dari 40 – 70 ksi (275 – 480 MPa), yang menunjukan titik leleh yang jelas, sama dengan yang terjadi pada baja karbon. Penambahan sejumlah elemen paduan terhadap baja seperti krom, kolubium, tembaga, mangan, molibden, nikel, fosfor, vanadium atau zirkonium, akan memperbaiki sifat – sifat mekanisnya. Bila Karbon mendapatkan kekuatan dengan penambahan kandungan karbonnya, elemen – elemen paduan menciptakan tambahan kekuatan lebih dengan mikrostruktur yang halus ketimbang mikrostruktur yang kasar yang diperoleh selama proses pendinginan baja. Baja paduan rendah berkkuatan tinggi digunakan dalam kondisi seperti tempaan atau kondisi normal yakni kondisi dimana tidak digunakan perlakuan panas.

3. Baja PaduanBaja paduan rendah dapat didinginkan dan disepuh supaya dapat mencapai kekuatan leleh sebesar 80 – 110 ksi (550 – 760 MPa). Kekuatan leleh biasanya didefinisikan sebagai tegangan pada regangan offset 0,2%, karena baja ini tidak menunjukan titik leleh yang jelas. Dengan prosedur yang tepat baja ini dapat dilas, dan biasanya tidak membutuhkan tambahan perlakuan panas setelah pengelasan dilakukan. Untuk beberapa keperluan khusus, kadangkala dibutuhkan pengendoran tegangan. Beberapa baja karbon, seperti baja tekanan fluida tertentu, dapat didinginkan dan disepuh supaya dapat memberikan kekuatan leleh sekitar 80 ksi (550 MPa), namun kebanyakan baja dengan kekuatan sedemikian merupakan baja paduan rendah. Baja paduan rendah ini pada umumnya memiliki karbon sekitar 0,2% supaya dapat membatasi kekerasan mikrostruktur btiran kasar (martensit) yang mungkin terbentuk selama perlakuan panas atau pengelasan, sehingga dapat mengurangi bahaya retakan.Perlakuan panas terdiri dari pendinginan (pendinginan secara cepat dengan air atau minyak paling tidk 16500F (9000C) sampai sekitar 300 – 4000F); kemudian penyepuhan dengan pemanasan kembali sampai paling tidak sekitar 11500F (6200C) dan kemudian dibiarkan mendingin. Penyepuhan, meskipun mengurangi sedikit kekuatan dan kekerasan dari bahan yang telah

2 Sejarah Struktur Baja, http://rathocivil02.wordpress.com/

5

didinginkan, namun dapat meningkatkan kekenyalan dan keuletan. Pengurangan dalam kekuatan dan kekerasan dengan peningkatan temperatur sedikit dilawan oleh munculnya pengerasan sekunder yang terjadi akibat penyerapan kolubium, titanium atau vanadium karbida. Penyerapan ini dimulai pada temperatur sekitar 9500F (5100C) dan menjadi makin cepat sampai sekitar 12500F (6800C). Penyepuhan pada atau sekitar 12500F untuk mendapatkan penyerapan maksimum dari karbida mungkin akan mengakibatkan masuknya elemen tersebut ke dalam zona transformasi dan hasilnya mikrostruktur menjadi lebih lemah yang mungkin dapat diperoleh tanpa pendinginan dan penyepuhan.Secara ringkas, pendinginan menghasilkan martensit, suatu mikrostruktur getas yang sangat keras dan kuat; pemanasan kembali akan sedikit mengurangi kekuatan dan kekerasan, namun akan meningkatkan keuletan dan kekenyalan.

C. Fungsi BajaBaja adalah logam paduan dengan besi sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsur paduan

utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan (manganese), krom (chromium), vanadium, dan tungsten. Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility)3.

Sehingga, pada dasarnya, fungsi baja memiliki keserupaan dengan fungsi bahan atau material besi (fe). Dalam kehidupan sehari-hari, besi digunakan untuk macam-macam fungsi, misalnya untuk membuat berbagai macam barang yang membutuhkan daya tahan tinggi dan lama (kendaraan, mesin, perkakas rumah tangga, dsb). Dalam dunia konstruksi, baja biasa dipakai sebaga bahan konstruksi jalan, rel kereta api, dan banyak infrastruktur bangunan. Ketahanan (daktilitas) baja yang lebih tinggi dari besi karena dicampur karbon dan bahan-bahan lainnya mengakibatkan baja mampu memenuhi fungsinya sebagai komponen struktur bangunan.

D. Baja Sebagai Fungsi Struktur Bangunan

Struktur dapat dibagi menjadi tiga kategori umum4 :

a) Struktur Rangka (framed structure), dimana elemen – elemennya kemungkinan terdiri dari batang – batang tarik, balok, dan batang – batang yang mendapatkan beban lentur kombinasi dan beban aksial.Kebanyakan konstruksi bangunan tipikal termasuk dalam kategori ini. Bangunan berlantai banyak biasanya terdiri dari balok dan kolom, baik yang terhubungkan secara rigid atau hanya terhubung sederhana dengan penopang diagonal untuk menjaga stabilitas. Meskipun suatu bangunan berlantai banyak bersifat tiga dimensional, namun biasanya bangunan tersebut didesain sedemikian rupa sehingga lebih kaku pada salah satu arah ketimbang arah lainnya. Dengan demikian, bangunan

3 Steel, www.wikipedia.orgBaja, www.wikipedia.org

4 Fungsi dan Manfaat Konstruksi Baja, www.harrysaragih.wordpress.com

6

tersebut dapat diperlakukan sebagai serangkaian rangka (frame) bidang. Meskipun demikian, bila perangkaan sedemikian rupa sehingga perilaku batang – batangnya pada salah satu bidang cukup mempengaruhi perilaku pada bidang lainnya, rangka tersebut harus diperlakukan sebagai rangka ruang tiga dimensi.Bangunan – bangunan industrial dan bangunan – bangunan satu lantai tertentu, seperti gereja, sekolah, dan gelanggang, pada umumnya menggunakan struktur rangka baik secara keseluruhan maupun hanya sebagian saja. Khususnya, sistem atap yang mungkin terdiri dari serangkaian kerangka datar, kerangka ruang, sebuah kubah atau mungkin pula bagian dari suatu rangka datar atau rangka kaku satu lantai dengan pelana. Jembatan pun kebanyakan merupakan struktur rangka, seperti balok dan gelagar pelat atau kerangka yang biasanya menerus.

b) Struktur Tipe Cangkang (shell type structure), dimana tegangan aksial lebih dominan.Dalam tipe struktur ini, selain melayani fungi bangunan, kubah juga bertindak sebagai penahan beban. Salah satu tipe yang umum dimana tegangan utamanya berupa tarikan adalah bejana yang digunakan untuk menyimpan cairan (baik untuk temperatur tinggi maupun rendah), diantaranya yang paling terkenal adalah tanki air. Bejana penyimpanan, tanki dan badan kapal merupakan contoh – contoh lainnya. Pada banyak struktur dengan tipe cangkang, dapat digunakan pula suatu struktur rangka yang dikombinasikan dengan cangkang.Pada dinding – dinding dan atap datar, sementara berfungsi bersama dengan sebuah kerangka kerja, elemen – elemen “kulit”nya dapat bersifat tekan. Conto pada badan pesawat terbang. Struktur tipe cangkang biasanya didesain oleh seorang spesialis.

c) Struktur Tipe Suspensi (suspension type structure), dimana tarikan aksial lebih mendominasi sistem pendukung utamanya.Pada struktur dengan tipe suspensi, kabel tarik merupakan elemen – elemen utama. Biasanya    subsistem dari struktur ini terdiri dari struktur kerangka, seperti misalnya rangka pengaku pada jembatan gantung. Karena elemen tarik ini terbukti paling efisien dalam menahan beban, struktur dengan konsep ini semakin banyak dipergunakan.Telah dibangun pula banyak struktur khusus dengan berbagai kombinasi dari tipe rangka, cangkang, dan suspensi. Meskipun demikian, seorang desainer spesialis dalam tipe struktur cangkang ini pun pada dasarnya harus juga memahami desain dan perilaku struktur rangka.

7

BAB IIIKETAHANAN BAJA KOMPOSIT TERHADAP PANAS

SEBAGAI KOMPONEN STRUKTUR BANGUNAN

A. Karakteristik Baja Komposit Sebagai Komponen Struktur Rangka Bangunan5

Pada struktur baja terdapat 2 macam batang tekan, yaitu:1. Batang yang merupakan bagian dari suatu rangka batang. Batang ini dibebani gaya tekan aksial

searah panjang batangnya. Umumnya pada suatu rangka batang maka batang-batang tepi atas merupakan batang tekan.

2. Kolom merupakan batang tekan tegak yang bekerja untuk menahan balok-balok loteng, balok lantai dan rangka atap, dan selanjutnya menyalurkan beban tersebut ke pondasi.

Batang-batang lurus yang mengalami tekanan akibat bekerjanya gaya-gaya aksial dikenal dengan sebutan kolom. Untuk kolom-kolom yang pendek ukurannya, kekuatannya ditentukan berdasarkan kekuatan leleh dari bahannya. Untuk kolom-kolom yang panjang kekuatannya ditentukan faktor tekuk elastis yang terjadi, sedangkan untuk kolom-kolom yang ukurannya sedang, kekuatannya ditentukan oleh faktor tekuk plastis yang terjadi. Sebuah kolom yang sempurna yaitu kolom yang dibuat dari bahan yang bersifat isotropis, bebas dari tegangan-tegangan sampingan, dibebani pada pusatnya serta mempunyai bentuk yang lurus, akan mengalami perpendekan yang seragarn akibat terjadinya regangan tekan yang seragam pada penampangnya. Kalau beban yang bekerja pada kolom ditambah besarnya secara berangsur-angsur, maka akan mengakibatkan kolom mengalami lenturan lateral dan kemudian mengalami keruntuhan akibat terjadinya lenturan tersebut. Beban yang mengakibatkan terjadinya lenturan lateral pada kolom disebut beban kritis dan merupakan beban maksimum yang masih dapat ditahan oleh kolom dengan aman.

Keruntuhan batang tekan dapat terjadi dalam 2 kategori, yaitu

1. Keruntuhan yang diakibatkan terlampauinya tegangan leleh. Hal ini umumnya terjadi pada batang tekan yang pendek

2. Keruntuhan yang diakibatkan terjadinya tekuk. Hal ini terjadi pada batang tekan yang langsing

Kelangsingan batang tekan6, tergantung dari jari-jari kelembaman dan panjang tekuk. Jari-jari kelembaman umumnya terdapat 2 harga dan yang menentukan adalah yang harga terbesar. Panjang tekuk juga tergantung pada keadaan ujungnya, apakah sendi, jepit, bebas dan sebagainya.

5 Jenis Baja Struktural, www.gurumuda.com

8

Menurut SNI 03–1729–2002, untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan, angka perbandingan kelangsingan ë =Lk/r dibatasi sebesar 200 mm. Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tarik, angka perbandingan kelangsingan L/r dibatasi sebesar 300 mm untuk batang sekunder dan 240 mm untuk batang primer. Ketentuan di atas tidak berlaku untuk batang bulat dalam tarik. Batang-batang yang ditentukan oleh gaya tarik, namun dapat berubah menjadi tekan yang tidak dominan pada kombinasi pembebanan yang lain, tidak perlu memenuhi batas kelangsingan batang tekan.

Panjang tekuk

Nilai faktor panjang tekuk (kc) bergantung pada kekangan rotasi dan translasi pada ujung-ujung komponen struktur. Untuk komponen struktur takbergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap tak-hingga, sedangkan untuk komponen struktur bergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap nol. Nilai faktor panjang tekuk (kc) yang digunakan untuk komponen strukturdengan ujung-ujung ideal.

Baja sebagai elemen komposit7

Kerangka baja yang menyangga konstruksi plat beton bertulang yang dicor di tempat pada awalnya direncanakan dengan anggapan bahwa plat beton dan baja bekerja secara terpisah dalam menahan beban. Pengaruh komposit dari baja dan beton yang bekerja sama tidak diperhitungkan.

6 Jenis Baja Struktural, www.gurumuda.com

9

Pengabaian ini didasarkan pada alasan bahwa lekatan (bond) antara lantai atau plat beton dan bagian atas balok baja tidak dapat diandalkan. Namun, dengan berkembangnya teknik pengelasan, permakaian alat penyambung geser (shear connector) mekanis menjadi praktis untuk menahan gaya geser horisontal yang timbul ketika batang terlentur. Karena tegangan dalam plat lebar yang bertumpu pada balok baja tidak seragam sepanjang lebar plat, rumus lentur yang biasa (f = Mc/I) tidak berlaku. Sama seperti pada penampang T yang seluruhnya terbuat dari beton bertulang, plat yang lebar diubah menjadi plat dengan lebar ekuivalen agar rumus lentur dapat diterapkan untuk memperoleh kapasitas momen yang tepat.Faktor yang penting pada aksi komposit ialah lekatan antara beton dan baja harus tetap ada. Ketika para perencana mulai meletakkan plat beton pada puncak balok baja penyanggah, para peneliti mulai mempelajari kelakuan alat penyambung geser mekanis. Alat penyambung geser menghasilkan interaksi yang diperlukan untuk aksi komposit antara balok baja profil I dan plat beton, yang sebelumnya hanya dihasilkan oleh lekatan untuk balok yang ditanam seluruhnya dalam beton.

7Penggunaan Konstruksi Baja, www.gurumuda.com?

10

Aksi komposit

Aksi komposit timbul bila dua batang struktural pemikul beban seperti konstruksi lantai beton dan balok baja penyangga disambung secara integral  dan melendut secara satu kesatuan. Contoh penampang lintang komposit yang umum diperlihatkan pada Gambar 6.56. Besarnya aksi komposit yang timbul bergantung pada penataan yang dibuat untuk menjamin regangan linear tunggal dari atas plat beton sampai muka bawah penampang baja.

Untuk memahami konsep kelakuan komposit, pertama tinjaulah balok yang tidak komposit dalam Gambar 6.56(a). Pada keadaan ini, jika gesekan antara plat dan balok diabaikan, balok dan plat masing-masing memikul suatu bagian beban secara terpisah. Bila plat mengalami deformasi akibat beban vertikal, permukaan bawahnya akan tertarik dan memanjang; sedang permukaan atas balok tertekan dan

11

memendek. Jadi, diskontinuitas akan terjadi pada bidang kontak. Karena gesekan diabaikan, maka hanya gaya dalam vertikal yang bekerja antara plat dan balok.

Keuntungan dan kerugian

Keuntungan utama dari perencanaan komposit ialah:1. Penghematan berat baja2. Penampang balok baja dapat lebih rendah3. Kekakuan lantai meningkat4. Panjang bentang untuk batang tertentu dapat lebih besar5. Kapasitas pemikul beban meningkat

Penghematan berat baja sebesar 20 sampai 30% seringkali dapat diperoleh dengan memanfaatkan semua keuntungan dari sistem komposit. Pengurangan berat pada balok baja ini biasanya memungkinkan pemakaian penampang yang lebih rendah dan juga lebih ringan. Keuntungan ini bisa  banyak mengurangi tinggi bangunan bertingkat banyak sehingga diperoleh penghematan bahan bangunan yang lain seperti dinding luar dan tangga.

Kekakuan lantai komposit jauh lebih besar dari kekakuan lantai beton yang balok penyanggahnya bekerja secara terpisah. Biasanya plat beton bekerja sebagai plat satu arah yang membentang antara balok-balok baja penyangga. Dalam perencanaan komposit, aksi plat beton dalam arah sejajar balok dimanfaatkan dan digabungkan dengan balok baja penyanggah. Akibatnya, momen inersia konstruksi lantai dalam arah balok baja meningkat dengan banyak. Kekakuan yang meningkat ini banyak mengurangi lendutan beban hidup dan jika penunjang (shoring) diberikan selama pembangunan, lendutan akibat beban mati juga akan berkurang.Pada aksi komposit penuh, kekuatan batas penampang jauh melampaui jumlah dari kekuatan plat dan balok secara terpisah sehingga timbul kapasitas cadangan yang tinggi. Keuntungan keseluruhan dari permakaian konstruksi komposit bila ditinjau dari segi biaya bangunan total nampaknya baik dan terus meningkat. Pengembangan kombinasi sistem lantai yang baru terus menerus dilakukan, dan pemakaian baja berkekuatan tinggi serta balok campuran dapat diharapkan memberi keuntungan yang lebih banyak. Juga, sistem dinding komposit dan kolom komposit mulai dipakai pada gedung-gedung.

Walaupun konstruksi komposit tidak memiliki kerugian utama, konstruksi ini memiliki beberapa batasan yang sebaiknya disadari, yakni pengaruh kontinuitas dan lendutan jangka panjang

Lendutan jangka panjang dapat menjadi masalah jika aksi penampang komposit menahan sebagian besar beban hidup atau jika beban hidup terus bekerja dalam waktu yang lama. Namun, masalah ini dapat dikurangi dengan memakai lebar plat efektif yang diredusir atau dengan memperbesar rasio modulus elastisitas n.

Alat Penyambung Geser Komposit

12

Gaya geser horisontal yang timbul antara plat beton dan balok baja selama pembebanan harus ditahan agar penampang komposit bekerja secara monolit. Walaupun lekatan yang timbul antara plat beton dan balok baja mungkin cukup besar, Iekatan ini tidak dapat diandahkan untuk memberi interaksi yang diperlukan. Juga, gaya gesek antara plat beton dan balok baja tidak mampu mengembangkan interaksi ini. Sebagai gantinya, alat penyambung geser mekanis yang disambung ke bagian atas balok baja harus diberikan.

Tegangan baja8

Tegangan adalah gaya yang bekerja pada baja per satuan luas penampang baja.Regangan merupakan respon dari tegangan, regangan yaitu perbandingan antara pertambahan panjang yang terjadi akibat tegangan dengan panjang baja mula-mula.Tegangan dasar adalah tegangan leleh yang dibagi dengan faktor keamanan.hal ini dharapkan tegangan yang terjadi pada struktur tidak akan melampaui tegangan batas elastis,sehingga batang struktur selalu kembali ke bentuk semula pada saat tidak ada pembebanan.Tegangan leleh (yield stress) adalah nilai tegangan yang ketika terlampaui, maka material akan meregang dengan sangat cepat meskipun perubahan tegangannya tidak terlalu besar. Setelah melampaui yield stress, material akan meregang dengan kecepatan yang jauh lebih cepat dari sebelumnya, sehingga nyaris 'tanpa perlawanan', sebelum akhirnya putus pada suatu titik yang disebut 'tegangan ultimit'. Dari hasil pengujian,tegangan leleh dianggap sebagai tegangan yang menimbulkan regangan tetap sebesar 2%.

Pada saat suatu material baja menerima panas dengan temperatur mencapai 700oF (370oC), tegangan leleh dan kekuatan tariknya akan menurun berbanding lurus dengan kenaikan temperatur yang diterimanya. Tegangan leleh akan berkurang berkisar 60% sampai dengan 70% ketika temperatur yang diterima material baja tersebut telah melewati 1000oF (540oC). Elemen baja merupakan suatu material yang bersifat thermoplastic. Pada saat temperatur mencapai kira-kira sebesar 1300 OF atau lebih titik leleh baja akan mengalami penurunan secara drastis. Hal ini menyebabkan penurunan kekuatan dari elemen baja yang akhirnya dapat mengakibatkan keruntuhan struktur.

MACAM BAJA TEGANGAN LELEH TEGANGAN DASAR

Kg/cm2 MPa Kg/cm2 MPaBj 33 2000 200 1333 133,3Bj 34 2100 210 1400 140Bj 37 2400 240 1600 160Bj 41 2500 250 1666 166,6Bj 44 2800 280 1887 188,7Bj 50 2900 290 1933 193,3Bj 52 3600 360 2400 240

8 Pilih Baja atau Beton, http://yanartana.com/

13

B. Cara Penanggulangan Pengaruh Panas Pada Baja Komposit

Beberapa metode yang telah dikembangkan untuk memberikan perlindungan terhadap mutu dan kualitas baja terhadap bahaya kebakaran (api) diantaranya adalah :

1. Encasement MethodeMetode ini dilakukan dengan cara membungkus baja tersebut dengan material yang tahan terhadap api. Beberapa material yang biasa dipakai diantaranya adalah beton, batu bata, dan gypsum board. untuk melindungi baja dari api, kita bisa melakukan cara-cara berikut.

14

1. Dicor dengan beton

2. Ditutupi dengan lapisan vermiculite

3. Disemprot dengan lapisan Vermiculite

4. Dicat dengan lapisan tahan panas

Gypsum board merupakan material yang baik dalam penyerapan panas (Brannigan, 1982). Gypsum board merupakan salah satu bahan material yang bisa digunakan dalam penggunaan encasement methode. Keuntungan secara fisik dari gypsum board dibandingkan bahan material lain diantaranya adalah:

1. Lebih ringan2. Mudah untuk dikerjakan/dalam pembentukan3. Ketebalan yang bervariasi, memungkinkan untuk memilih tebal material yang ideal.

Gypsum board sering digunakan sebagai pelindung konstruksi dari bahaya api atau kebakaran. Tingkat ketahanan api yang dapat dicapai oleh gypsum board berasal dari susunan senyawa-senyawa pembentuk yang terdiri dari kalsium sulfat dan biasa disebut dengan crystalline. Crystals ini mengandung kurang lebih 50% air, sehingga mengakibatkan gypsum board sangat efektif digunakan sebagai fire retardant. Pada saat terjadi kenaikan temperatur atau mengalami kebakaran, maka temperatur gypsum board akan naik secara perlahan. Kenaikan temperatur yang terjadi akan berhenti dan menjadi stabil apabila temperatur gypsum board telah mencapai kurang lebih temperatur titik didih air (100oC). Hal ini juga menyebabkan Kandungan air yang terdapat dalam crystalline akan menguap. Proses penguapan ini biasa disebut dengan istilah calcination. Beragam ketebalan gypsum board yang berada dipasaran saat ini memungkinkan para desainer dapat melakukan eksperimen-eksperimen untuk mendapatkan hasil tingkat ketahan api yangmaksimal. Pada prinsipnya semakin tebal gypsum board yang dipakai maka tingkat ketahanan api yang dihasilkan semakin tinggi (Schultz, 1952).

2. Direct Application MethodePada metode ini, baja dilindungi dengan cara langsung, biasanya dengan cara menyemprot baja tersebut dengan bahan-bahan kimia. Bahan yang biasa digunakan adalah Asbestos fiber, yang akan mengembang dan bersifat menahan panas apabila terkena api secara langsung.

15

3. Membrane Fireprooping MethodeMetode ini digunakan dengan cara menutup seluruh bagian langit-langit. Pada metode ini diperlukan rancangan langit-langit secara khusus agar bisa berfungsi untuk menahan oksigen yang masuk kedalam ruangan.

Salah satu metode yang telah dikembangkan adalah dengan cara memasukan air kedalam kolom baja yang berbentuk kotak. Metode ini pertama kali digunakan ada United States Steel Building di Pittsburgh (Brannigan, 1982).

16

BAB IVKESIMPULAN

Dibandingkan dengan beton bertulang, baja memiliki kekuatan tarik yang luar biasa. Maka, struktur sebuah bangunan dapat dibuat lebih ramping dan ekspresif (bentuk-bentuk kreatif non konvensional). Namun, sayangnya, kekuatan tekan dari baja kalah telak jika dibandingkan dengan beton bertulang. Apalagi daya tahannya terhadap api. Maka, jika menggunakan Baja (jenis Baja Komposit untuk konstruksi bangunan_sebagai kolom), perlu penanganan yang khusus, baik itu penanganan secara intrinsik maupun ekstrinsik.

Penanganan intrinsik melibatkan proses pencampuran unsur baja (fe + C) dengan unsur lain yang dibutuhkan. Kobalt membuat baja tetap kuat pada suhu tinggi, Krom membuat baja menjadi lebih keras, tahan gesekan, tahan korosi, dan tahan temperature tinggi, Mangan membuat baja menjadi keras, tahan aus dan tahan gesekan, Molibden memperbaiki kekerasan baja, tahan goncangan dan tahan temperature tinggi, Nikel membuat baja tahan korosi, Silikon pada konsentrasi tinggi membuat baja tahan kondisi asam, pada konsentrasi rendah memperbaiki sifat megnetik dan sifat listrik baja. Vanadium : memperkuat baja dan meningkatkan ketahanan baja terhadap panas.

Sedangkan penanganan ekstrinsik melibatkan proses pembungkusan (tambahan) pada sisi luar baja itu sendiri. Ada tiga cara, yakni Encasement Methode, Direct Application Methode, Membrane Fireprooping Methode.

17

SUMBER BACAAN

Baja, www.wikipedia.orgFungsi dan Manfaat Konstruksi Baja, www.harrysaragih.wordpress.comJenis Baja Struktural, www.gurumuda.comKeuntungan Baja Sebagai Material Struktu Bangunan, http://api.co.id/17-keuntungan-baja-sebagai-material-struktur-bangunan.htmlKonstruksi Baja, http://www.ginatrussmandiri.comKonstruksi Baja, www.sites.google.com/site/kisaranteknikPengertian Baja, http://azwaruddin.blogspot.com/2008/02/pengertian-baja.htmlPenggunaan Konstruksi Baja, www.gurumuda.comPilih Baja atau Beton, http://yanartana.com/Sejarah Struktur Baja, http://rathocivil02.wordpress.com/Sifat Baja, http://bongez.wordpress.com/2010/05/19/sifat-baja/Steel, www.wikipedia.orgTeknik Struktur Bangunn dengan Konstruksi Baja, www.crayonpedia.com

18