BAB II STUDI PUSTAKA
II.3 PENGENALAN STRUKTUR BAJA
II.3.1 Sejarah
Bahan baja merupakan hasil kreasi manusia modern. Pendahulu baja, yaitu besi cetak (cat 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 ke XVIII sampai pertengahan abad ke XIX. Di Amerika Serikat, baja baru mulai dibuat 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 disebabkan oleh posisi kota itu sebagai pusat komersil ekspansi ekonomi. Ekspansi yang cepat ini menyebabkan bertambahnya kebutuhan akan gedung komersil. Hal ini menyebabkan tingginya harga tanah sehingga gedung bertingkat 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 masing-masing yang khas.
Hal ini tidak dimaksudkan untuk mengatakan bahwa baja merupakan jawaban untuk semua masalah 32ilicon32iv. Bahan bangunan lainnya, seperti beton, bata dan kayu mempunyai perannya sendiri-sendiri, dan dalam banyak situasi dapat merupakan 32ilicon32ive 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 yang dipergunakan untuk konstruksi ini adalah baja paduan
(alloy steel) terdiri atas 98 % besi, 1 % karbon, 32ilicon, mangan, sulfur,
phosphor, tembaga, chromium dan nikel. Karbon dan mangan adalah bahan pokok untuk meningkatkan tegangan atau strength dari baja murni. Baja tidak merupakan sumber yang dapat diperbaharui (renewable), tetapi mempunyai daur ulang (recycled) dan komponen utamanya yaitu besi sangat banyak.
Baja berdasarkan jumlah karbon yang dikandungnya dapat dibagi menjadi empat kategori yaitu :
a. Low carbon : Mengandung karbon kurang dari 0,15 %
b. Mild carbon : Mengandung karbon kurang dari 0,15 % -
0,29 %
c. Medium carbon : Mengandung karbon 0,3 % - 0,59 %
d. High carbon : Menngandung karbon 0,6 % - 1,7 %
Penambahan persentase karbon akan meningkatkan tegangan ijin baja, tetapi akan mengurangi daktilitas baja tersebut. Idealnya adalah kadar karbon pada baja adalah tidak lebih dari 0,3 %.
II.3.2 Hubungan regangan dan tegangan
Bila suatu batang yang terbuat dari baja lunak ditarik oleh gaya aksial tertentu pada kondisi temperatur ruang, dapat kita gambarkan suatu diagram yang menyatakan hubungan antara tegangan dan regangan yang terjadi pada contoh bahan tersebut. Biasanya, regangan (strain) yang menyatakan besarnya perubahan panjang, dilambangkan oleh ε dan tegangan (stress) yang dilambangkan oleh σ, yang menyatakan gaya per
Dimana ;
lo = panjang awal
l = panjang batang setelah mendapat beban
Gambar 2.3 Hubungan tegangan dan regangan untuk baja lunak
Keterangan gambar :
Daerah OA merupakan garis lurus dan menyatakan daerah linear elastis. Kemiringan garis ini menyatakan besarnya modulus elastis atau disebut juga modulus young (E). Diagram tegangan regangan untuk baja lunak umumnya memiliki titik leleh atas (upper yield point), σyu, dan daerah leleh datar. Letak titik leleh atas ini (A’), tidak terlalu berarti sehingga pengaruhnya sering diabaikan. Tegangan pada titik A disebut sebagai
tegangan leleh, dimana regangan pada kondisi ini berkisar 0,0012. Bila regangannya terus bertambah hingga melampaui harga ini, ternyata tegangannya dapat dikatakan tidak bertambah.
Daerah AB disebut sebagai daerah plastis. Lokasi titik B, yaitu titik akhir sebelum tegangan mengalami sedikit kenaikan, tidaklah tertentu. Tetapi, sebagai perkiraan dapat ditentukan terletak pada regangan leleh.
Daerah BC disebut daerah strain hardening, dimana penambahan regangan akan diikuti dengan sedikit pertambahan tegangan. Disamping itu, hubungan tegangan regangan nya bersifat tak linear. Kemiringan garis setelah titik B ini didefenisikan sebagai Es
II.3.3 Berbagai bentuk profil baja
. Di titik M, yaitu pada regangan berkisar 20 % dari panjang bahan, tegangannya mencapai nilai maksimum yang disebut sebagai tegangan tarik ultimit (ultimate tensile
strength). Kemudian pada titik C material putus.
Ada dua macam bentuk profil baja yang didasarkan pada
pembuatannya, yaitu :
a. Hot rolled shapes : profil baja dibentuk dengan cara blok-blok baja
yang panas, diproses melalui rol-rol dalam pabrik. Hot rolled shapes ini mengandung tegangan residu. Jadi sebelum batang dibebanipun sudah terdapat residual yang berasal dari pabrik.
Gambar :
Gambar 2.4 Bentuk profil baja (hot rolled shapes)
b. Cold formed shapes : profil semacam ini dibentuk dari plat-plat yang
sudah jadi, menjadi profil baja dalam temperature atmosfer (dalam keadaan dingin). Tebal plat yang dibentuk menjadi profil ini tebalnya kurang darti 3/16 inch.
Gambar :
II.3.4 Modulus Elastisitas Baja
Modulus elastisitas baja (E) menurut PPBBI (Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia) 1983 adalah sebesar 2,1 x 106 kg/cm2
II.3.5 Pengertian Tegangan Leleh, Tegangan Dasar menurut PPBBI
.
a. Tegangan leleh didefenisikan sebagai tegangan yang menyebabkan regangan sebesar 0,2 %.
b. Tegangan dasar
Dimana 1.5 adalah faktor keamanan (safety faktor).
Harga tegangan leleh dan tegangan dasar ada pada tabel 1 halaman 5 Mutu baja BJ 34 dapat ditulis Fe 310 (PPBBI)
BJ 37 dapat ditulis Fe 360 BJ 52 dapat ditulis Fe 510
II.3.6 Faktor Keamanan (safety faktor) dan faktor pembebanan (Load Faktor)
Dimana : FK = faktor keamanan
σL b. Pada perencanaan plastis
= tegangan leleh
Beban batas = beban kerja dikalikan dengan faktor beban
Pada PPBBI Bab III menentukan besarnya faktor beban yaitu :
Untuk beban mati λDL Untuk beban hidup λ
= 1,7
LL = 1,3