struktur baja 2 material

37
2- MATERIAL BAJA Kelebihan Baja Sebagai Bahan Bangunan Kekuatan tinggi Dewasa ini baja bisa diproduksi dengan berbagai kekuatan yang bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan lelehnya (fy) atau oleh tegangan tarik batas (fu). Bahan baja walaupun dari jenis yang paling rendah kekuatannya, tetap mempunyai perbandingan kekuatan per volume lebih tinggi dibandingkan dengan bahan-bahan bangunan lainnya yang umum dipakai. Hal ini memungkinkan perencana sebuah konstruksi baja bisa mempunyai beban mati yang lebih kecil untuk bentang yang lebih besar, sehingga memberikan kelebihan ruangan dan volume yang dapat dimanfaatkan akibat langsingnya profil-profil yang dipakai. Kemudahan pemasangan Semua bagian-bagian dari konstruksi baja bisa dipersiapkan di workshop, sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan di lapangan ialah erection structure 1 STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

Upload: frankdhoni-hybrid-shohei

Post on 24-Nov-2015

66 views

Category:

Documents


22 download

DESCRIPTION

material

TRANSCRIPT

  • 2- MATERIAL BAJA

    Kelebihan Baja Sebagai Bahan Bangunan

    Kekuatan tinggi

    Dewasa ini baja bisa diproduksi dengan berbagai kekuatan yang bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan lelehnya (fy) atau oleh tegangan tarik batas (fu). Bahan baja walaupun dari jenis yang paling rendah kekuatannya, tetap mempunyai perbandingan kekuatan per volume lebih tinggi dibandingkan dengan bahan-bahan bangunan lainnya yang umum dipakai. Hal ini memungkinkan perencana sebuah konstruksi baja bisa mempunyai beban mati yang lebih kecil untuk bentang yang lebih besar, sehingga memberikan kelebihan ruangan dan volume yang dapat dimanfaatkan akibat langsingnya profil-profil yang dipakai.

    Kemudahan pemasangan

    Semua bagian-bagian dari konstruksi baja bisa dipersiapkan di workshop, sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan di lapangan ialah erection structure

    1 STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 2

    Keseragaman

    Sifat-sifat dari baja, baik sebagai bahan bangunan maupun dalan bentuk struktur terkendali dengan baik, sehingga para perencana dapat mengharapkan elemen-elemen dari konstruksi baja bisa bersifat sesuai dengan yang diduga dalam perencanaan

    Duktilitas

    Sifat dari baja yang dapat mengalami deformasi yang besar dibawah pengaruh tegangan tarik yang tinggi tanpa hancur atau putus disebut sifat duktilitas. Sifat ini membuat baja mampu mencegah terjadinya keruntuhan bangunan secara tiba-tiba.

    Dapat di las

    Dalam keadaan panas (leleh) dapat digabungkan satu dengan yang lain

    Komponen-komponen strukturnya bisa digunakan lagi untuk keperluan lainnya

    Komponen-komponen yang sudah tidak dapat digunakan masih mempunyai nilai ekonomis sebagai besi tua

    Struktur yang dihasilkan bersifat permanen dengan cara pemeliharaan yang tidak terlalu sukar

    Kekerasan

    Dapat melawan masuknya benda lain kedalam.

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 3

    Kekurangan Baja Sebagai Bahan Bangunan

    Mudah berkarat

    Diperlukan pemeliharaan berkala. Pemakaian wheathering Steel (baja yang lebih tahan karat : chromium 0,3 % 1,25%, mananase 0,6%-1,5%, copper 0,25%-0,4%) akan lebih mengurangi biaya pemeliharaan.

    Ketahanan kebakaran rendah

    Walaupun baja bahan yang tidak dapat terbakar, tetapi bila terjadi kebakaran, temperatur tinggi yang bisa terjadi akan mereduksi kekuatan baja secara drastis. Disamping itu baja juga penghantar panas yang baik, baja yang tidak dilengkapi dengan fire proofing dapat mengalirkan panas yang tinggi dari daerah yang terbakar kebagian lain dan dapat membakar elemen-elemen lain yang bersentuhan dengannya.

    Struktur yang langsing berbahaya terhadap tekuk

    Struktur dari baja biasanya lebih langsing daripada bahan yang lain sehingga bahaya tekuk sangat besar.

    Kelelahan / fatique

    Beban bolak-balik menyebabkan kelelahan pada baja sehingga kekuatannya akan menurun.

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 4

    Bentuk Profil Baja

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 5 STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 6

    Produk Baja Di Pasaran

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 7

    Jenis-Jenis Baja Baja merupakan campuran dari beberapa unsur :

    Besi (Fe) : + 98 %

    Karbon (C) : max 1,7 % (tegangan naik, regangan kurang)

    Manganese (Mn) : max 1,65 % (kekuatan)

    Silikon (Si) : max 0,6 % (mengurangi gas)

    Tembaga (Cu) : max 0,6 % (ketahanan terhadap karat)

    Phosfor (P) dan belerang (S) (kurang keuletan)

    Sifat baja bergantung kepada kadar carbon, semakin bertambah kadar carbonnya maka tegangannya akan naik tetapi regangannya semakin menurun sehingga baja bersifat keras tetapi getas.

    Adanya phospor (P) dan belerang (S) juga menyebabkan berkurangnya keuletan (getas)

    Tembaga (Cu) mempunyai pengaruh baik terhadap ketahanan korosi

    Silikon (Si) digunakan untuk mengurangi gas pada leburan logam

    Manganese (Mn) juga menambah kekuatan baja

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 8

    Baja yang biasa digunakan untuk keperluan struktur adalah dari jenis :

    1. Baja Karbon (fy = 210 250 MPa)

    Baja karbon rendah : sekitar 0,15 %

    Baja karbon sedang : 0.15 % - 0,29 % (umum untuk struktur bangunan misalnya BJ 37)

    Baja karbon medium : 0,3 % - 0,5 %

    Baja karbon tinggi : 0,6 % - 1,7 %

    Baja karbon memiliki titik peralihan leleh yang tegas, peningkatan kadar karbon akan meningkatkan kuat leleh tapi mengurangi daktilitas dan menyulitkan proses pengelasan

    2. Baja Mutu Tinggi (fy = 275 480 MPa)

    Menunjukkan titik peralihan leleh yang tegas

    Didapat dengan menambahkan unsur aloi (chromium, nickel, vanadium, dll) kedalam baja karbon untuk mendapatkan bentuk mikrostruktur yang lebih halus

    3. Baja Aloi (fy = 550 760 MPa)

    Tidak menunjukkan titik peralihan leleh yang tegas

    Titik peralihan leleh ditentukan menggunakan metode tangen 2 atau metode regangan 5

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 9

    Sifat Mekanis Baja Menurut SNI 03-1729-2002, sifat mekanis baja struktural adalah :

    Nisbah poisson untuk daerah plastis = 0,5

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 10

    Hubungan Tegangan - Regangan Baja

    Tegangan :

    Tegangan dan regangan yang terjadi pada suatu penampang profil dapat disebabkan oleh beberapa tipe pembebanan seperti tarik, tekan, lentur, geser maupun torsi

    Pada umumnya satuan yang dipakai untuk mendefinisikan tegangan yaitu MegaPascals (MPa)

    1 MPa = 1 MN/m2 = 1 N/mm2

    Simbol yang dipakai untuk mendefinisikan tegangan yaitu s atau f

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 11

    Regangan :

    Regangan merupakan rasio dari deformasi/perubahan bentuk terhadap ukuran bentuk pada kondisi awalnya

    Regangan tidak mempunyai satuan dan dilambangkan dengan simbol e

    Contoh :

    Sebuah batang baja dengan panjang mula-mula 100 mm diberikan pembebanan tarik hingga terjadi penambahan panjang sebesar 0,15 mm. Berapa nilai regangan yang dialami batang baja tersebut ?

    Solusi :

    e= / L ; = 0,15 mm

    L = 100 mm

    e= 0,15 / 100 = 0,0015 = 1,5 x 10-3

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 12

    Kurva Tegangan - Regangan Baja

    Kurva tegangan regangan berbagai jenis baja :

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 13

    Kurva tegangan regangan pada daerah lebih rinci

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 14

    Idealisasi kurva tegangan regangan baja :

    Pada umumnya kurva tegangan-regangan untuk baja berdasarkan pembebanan tarik (gbr diatas)

    Sumbu vertikal merupakan nilai tegangan dan sumbu horisontal merupakan nilai regangan

    Pada pembebanan awal, kurva berbentuk garisk lurus OA. Terdapat hubungan linier antara tegangan dan regangan

    Slope dari garis lurus OA tersebut dikenal dengan Modulus Young

    Pada baja nilai Modulus Young (E) berkisar 200.000 MPa

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 15

    Pada bentang garis OA, struktur baja akan berperilaku sebagai material elastis, dimana deformasi yang terjadi akan berbanding lurus dengan penambahan beban yang bekerja. Juga, ketika beban tersebut dihilangkan maka elemen akan kembali ke keadaan seperti semula tanpa mengalami perubahan bentuk / deformasi

    Ketika tegangan yang terjadi mencapai titik A (tegangan leleh), maka deformasi yang besar akan terjadi walaupun hanya bekerja penambahan beban yang relatif kecil. Zona dimana kurva tegangan-regangan adalah datar (AB) dikenal dengan zona plastis dimana struktur akan berperilaku sebagai material plastis

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 16

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 17

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 18

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 19

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 20

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 21

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 22

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 23

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 24

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 25

    Metode ASD menggunakan tegangan ijin yang lebih kecil daripada kuat leleh baja

    Metode LRFD menggunakan kuat lelebh baja sampai dengan kuat batas

    Seperti jenis baja lainnya, baja aloi juga memiliki daerah plastis. Namun dalam daerah plastis tersebut hubungan tegangan-ragangannya menunjukkan penguatan. Karena baja tersebut tidak memiliki daerah plastis yang betul-betul datar maka baja aloi (fy > 450 MPa) tidak boleh digunakan dalam perencanaan plastis

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 26

    Perilaku Baja pada Suhu Tinggi Bila suhu mencapai 900C, hubungan tegangan-regangan baja menjadi tidak

    lagi proporsional dan peralihan kuat leleh menjadi tidak tegas

    Modulus elastisitas E, kuat leleh fy, dan kuat tari fu, tereduksi dengan sangat nyata

    Reduksi tersebut sangat besar pada rentang suhu 4300C 5400C

    Pada suhu sekitar 2600C 3200C, baja memperlihatkan sifat rangkak

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 27

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 28

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 29

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 30

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 31

    Keruntuhan Getas Meskipun umumnya keruntuhan baja bersifat daktail, namun dalam

    beberapa kondisi baja dapat mengalami keruntuhan secara getas.

    Keruntuhan getas adalah jenis keruntuhan yang terjadi tanpa didahului oleh deformasi plastis dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat

    Keruntuhan getas dipengaruhi oleh suhu, kecepatan pembebanan, tingkat tegangan, tebal pelat, dan geometri detailing.

    Pada suhu normal, keruntuhan getas berpotensi untuk terjadi bila keadaan tegangan cenderung bersifat multiaksial

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 32

    Karena perubahan geometri yang tiba-tiba sering menimbulkan keadaan tegangan multiaksial, konfigurasi dan perubahan penampang harus dibuat sehalus mungkin untuk menghindari terjadinya keruntuhan getas.

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 33

    Hal-hal berikut ini perlu diperhatikan dalam mengantisipasi keruntuhan getas :

    1. Temperatur rendah meningkatkan resiko keruntuhan getas

    2. Keruntuhan getas terjadi karena tegangan tarik

    3. Pelat baja tebal meningkatkan resiko

    4. Geometri tiga dimensi meningkatakan resiko

    5. Adanya cacat baja meningkatkan resiko

    6. Kecepatan pembebanan yang tinggi meningkatkan resiko

    7. Sambungan las menimbulkan resiko

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 34

    Sobekan Lamelar Sobekan lamelar adalah jenis keruntuhan getas yang terjadi pada bidang

    gilas akibat gaya tarik yang bekerja tegak lurus ketebalan elemen pelat profil

    Karena regangan yang diakibatkan oleh beban layan biasanya

  • 35

    Namun, daktilitas dalam arah ketebalan jauh lebih kecil daripada dalam arah gilas

    Bila proses pembebanan adalah sedemikian sehingga diperlukan redistribusi, maka daktilitas yang terbatas tidak dapat mengakomodasi redistribusi yang diperlukan, bahkan yang terjadi dapat berupa sobekan lamelar.

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 36

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo

  • 37

    Keruntuhan Lelah (Fatigue) Tegangan tarik yang bersifat siklis dapat menyebabkan keruntuhan

    meskipun kuat leleh baja tidak pernah tercapai

    Gejala tersebut dinamakan keruntuhan lelah (fatigue)

    Keruntuhan atau keretakan yang terjadi bersifat progresif hingga mencapai keadaan instabilitas

    Keruntuhan lelah dipengaruhi oleh beberapa faktor :

    1. Jumlah siklus pembebanan

    2. Taraf tegangan tarik yang terjadi (dibandingkan dengan kuat leleh)

    3. Ukuran cacat-cacat dalam material baja

    Dalam hal keruntuhan lelah, tegangan yang terjadi pada saat layan merupakan pertimbangan utama, sedangkan mutu baja tidak memegang peranan penting

    Pengaruh beban mati juga tidak cukup sensitif

    Namun geometri penampang dan kehalusan penyelesaian detailing memberikan pengaruh yang dominan

    STRUKTUR BAJA MK-143009-Unnar-Dody Brahmantyo