EKSPERIMENTAL
KUAT TARIK BAJA COLD FORMED DAN BAJA HOT
ROLLED UNTUK MENENTUKAN KARAKTERISTIK
MATERIAL
(Komunitas Bidang Ilmu: Rekayasa Struktur)
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan pada Program Studi Strata I Pada Jurusan Teknik Sipil
HENDY ALVIANTO
1.30.05.011
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
i
ABSTRAK
Spesifikasi karakteristik material sangat berperan penting dalam perencanaan
suatu struktur bangunan agar didapat hasil perhitungan yang akurat dan desain
yang kuat. Karakteristik material baja yang ada dipasaran telah ditentukan oleh
produsen, namun karakteristik material baja tersebut apakah sesuai atau tidak
dengan keadaan yang sebenarnya. Oleh sebab itu akan dilakukan penelitian yang
bertujuan untuk menentukan karakteristik material baja canai dingin
(cold-formed) dan baja canai panas (hot-rolled ). Karakteristik yang dimaksud adalah
gaya ultimit (Pu), tegangan ultimit (Fu), tegangan leleh (Fy), regangan ultimit
(
ε
u), regangan leleh (ε
y), sehingga akan dihasilkan kurva tegangan-regangan.Hasil eksperimen menunjukkan bahwa nilai mutu baja canai dingin (cold formed)
G550 tidak sesuai seperti yang dinyatakan oleh produsen. Perkiraan peneliti
berdasarkan data hasil eksperimen, mutu baja cold formed adalah 330 MPa.
Sedangkan untuk mutu baja canai panas (hot rolled), sesuai seperti yang
dinyatakan oleh produsen yaitu BJ41 yang artinya mutu baja tersebut adalah 410
ii
ABSTRACT
Specification of material characteristics play a significant role in the planning of a
building structure in order to obtain an accurate calculation and powerful design.
Characteristics of steel materials in the market have been determined by the
manufacturer, but the characteristics of steel materials is whether or not in
accordance with the real situation. Therefore the aim of the research will be
conducted to determine the material characteristics of cold formed steel and hot
rolled steel. It means ultimate force (Pu), ultimate stress (Fu), yield stress (Fy),
ultimate strain (εu), yield strain (εy), so that will be generated stress-strain curves.
The experimental results show that the value of quality cold formed steel G550
inappropriate as stated by the manufacturer. Estimates based on data from
experimental research, the quality of cold formed steel is 330 MPa. While for the
quality of hot rolled steel, according as stated by the manufacturer of the BJ41,
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan
hidayah-Nya, sehingga dengan segala usaha dan kemampuan yang ada penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “EKSPERIMENTAL KUAT
TARIK BAJA COLD FORMED DAN BAJA HOT ROLLED UNTUK MENENTUKAN KARAKTERISTIK MATERIAL”.
Skripsi ini disusun dengan maksud untuk memenuhi salah satu syarat
dalam menyelesaikan Program Studi Strata Satu (S1) di Fakultas Teknik & Ilmu
Komputer Jurusan Teknik Sipil UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA.
Tanpa dorongan dan bimbingan dari berbagai pihak, tidaklah mungkin
skripsi ini dapat diselesaikan. Untuk itu dengan segala kerendahan hati penulis
ingin menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya
kepada semua pihak yang telah memberikan doa, serta dukungan baik moril
maupun materil, terutama kepada :
1. Bpk Ir Eddy Suryanto Soegoto, Msc, selaku Rektor Universitas Komputer
Indonesia.
2. Bpk Prof Dr Ir Ukun Sastra Prawira Msc, selaku Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer.
3. Bpk. Yatna Supriyatna, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Universitas Komputer Indonesia yang telah memfasilitasi selama masa
iv 4. Bpk. Y. Djoko Setiyarto, ST., MT. selaku dosen pembimbing yang selalu
memberikan pengarahan, bimbingan, pengertian, kepercayaan, dan dukungan
yang sangat berarti dalam penyelesaian skripsi ini.
5. Bpk. Ahmad Fachruddin, ST., MT. selaku koordinator skripsi yang selalu
memberikan masukan, nasehat, serta motivasi selama proses pembelajaran
dan penyelesaian skripsi ini.
6. Bpk M. Donie Aulia, ST., MT. atas bimbingan dan motivasi untuk selalu
memiliki rencana masa depan serta inspirasi untuk menjadi pribadi yang
prestatif dan kreatif.
7. Bu Alice, selaku sekretariat Jurusan Teknik Sipil Universitas Komputer
Indonesia.
8. Orang tua tercinta yang tidak lelah memberikan dukungan baik moril maupun materil, perhatian, kasih sayang, dukungan, kepercayaan, motivasi serta do’a
yang tiada putusnya sehingga dapat menghantarkan penulis pada puncak studi,
yakni penyusunan skripsi. Semoga Allah SWT. melimpahkan kebahagian
dunia akhirat kepada Ibu dan Ayahanda tercinta. “Rabbighfirlii wa
liwaalidayya warhamhumaa kamaa rabbayaanii shaghiiran”
9. F. Yudhi Mandraguna, “masa depan milik kita de’, lakukan yang terbaik tuk dapatkan hasil yang terbaik pula..”.
10.“Someone special”, yang selalu memberikan saran dan dukungan serta
perhatian yang tiada hentinya.
11.Sobat C30, “do the best and be the best”…!
v 13.Teman-teman seperjuangan 05 TS 01, yang telah memberikan banyak
inspirasi bagi penulis.
14.Teman-teman jurusan Teknik Sipil semua angkatan, tetap semangat dan
berjuang untuk terus mengharumkan teknik sipil UNIKOM.
15.Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini yang tidak
mungkin penulis sebutkan satu persatu, semoga Allah SWT senantiasa
membalasnya dengan kebaikan dan keberkahan.
Besar harapan penulis semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak yang
memerlukannya, Amin.
Bandung, Juli 2010
vi
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN Halaman
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iii DAFTAR ISI vi
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR TABEL DAN KURVA x
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN xi
BAB I PENDAHULUAN 1-1
1.1 Latar Belakang 1-1
1.2 Tujuan Penulis 1-2
1.3 Permasalahan 1-2
1.4 Lingkup Eksperimen 1-2
1.5 Metode Penulisan 1-4
1.6 Manfaat Penulisan 1-6
BAB II STUDI PUSTAKA 2-1
2.1 Tegangan dan Regangan 2-1
2.1.1 Tegangan Normal 2-2
vii
2.2 Sifat Mekanis Baja 2-3
2.3 Kurva Tegangan Regangan 2-4
BAB III METODE ANALISIS 3-1
3.1 Model Struktur Eksperimen 3-1
3.2 Analisis Perhitungan Teoretis 3-2
3.3 Hasil Perhitungan Teoretis 3-3
3.4 Perhitungan Otomatis 3-4
BAB IV HASIL EKSPERIMEN 4-1
4.1 Proses Pembuatan Spesimen 4-1
4.1.1 Bahan material spesimen/benda uji 4-1
4.1.2 Alat-alat Yang Digunakan Dalam Proses
Pembuatan Spesimen
4-2
4.2 Setting Up Peralatan Eksperimen di
Laboratorium
4-3
4.2.1 UTM (Universal Testing Machine) 4-3
4.2.2 Pemasangan Spesimen Pada UTM
(Universal Testing Machine)
4-4
4.2.3 Pemasangan Tranduscer Pada Spesimen 4-4
4. 2.4 Alat Bantu Eksperimen 4-5
viii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5-1
5.1 Kesimpulan 5-1
5.2 Saran 5-5
x
DAFTAR TABEL DAN KURVA
Tabel Halaman
2.2.1 Sifat Mekanis Baja Struktural 2-4
3.3.1 Jumlah Variabel 3-3
3.3.2 Beban Gaya Maksimal 3-3
4.3.1 Hasil Eksperimen Cold Formed G550 4-6
4.3.2 Hasil Eksperimen Hot Rolled BJ41 4-7
5.1.1 Hasil Perhitungan Eksperimen 5-1
5.1.2 Rata-Rata Hasil Perhitungan Eksperimen 5-3
5.1.3 Karakteristik Material Baja Hasil Eksperimen 5-3
5.1.4 Rasio Poisson () 5-4
Kurva
4.10 Kurva Tegangan Regangan Spesimen Cold Formed 1mm 4-6
4.11 Kurva Tegangan Regangan Spesimen Cold Formed 2mm 4-6
4.12 Kurva Tegangan Regangan Spesimen Cold Formed 3mm 4-7
4.13 Kurva Tegangan Regangan Spesimen Hot Rolled 6mm 4-7
4.14 Kurva Tegangan Regangan Spesimen Hot Rolled 8mm 4-8
xi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
= faktor reduksi kekuatan (strength reduction factor)
σ
=
Tegangan (N/m2) / MPaP = Gaya/beban yang diberikan (lb atau N)
A = Luas penampang bahan sebelum dibebani (in2 atau m2)
ε
= Reganganε
u = Regangan ultimateε
y = Regangan leleh= Panjang total (Setelah terjadi perubahan panjang) L = Panjang batang
E = Modulus Elastisitas (N/m2) / MPa Fu = Tegangan putus (MPa)
Fy = Tegangan leleh (MPa)
1 - 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini bahan baku kayu yang biasa digunakan pada konstruksi bangunan
sudah semakin sulit dan langka. Kayu yang mempunyai kualitas bagus kini sudah
jarang ditemukan dikarenakan jumlahnya yang terbatas dan relatif mahal, serta
semakin ketatnya peraturan perdagangan kayu. Menyikapi hal ini, sejumlah
industri konstruksi besi baja perlu mengembangkan inovasi-inovasi baru sebagai
pengganti konstruksi bangunan berbahan dasar kayu. Karena itu, konstruksi besi
baja menjadi bahan substitusi kayu yang paling menjanjikan.
Pemakaian material baja canai dingin (cold-formed) dan baja canai panas
(hot-rolled) pada konstruksi bangunan menjadi salah satu alternatif yang telah
banyak dipilih oleh masyarakat karena diyakini mempunyai kelebihan dalam hal
umur pakai dan kekuatan, serta mempunyai karakteristik yang berbeda
dibandingkan dengan struktur kayu.
Untuk dapat megetahui sifat atau karakteristik suatu bahan, perlu diadakan
pengujian terhadap bahan tersebut. Pengujian yang dilakukan untuk menentukan
karakteristik suatu bahan diantaranya dengan uji tarik (tensile test), uji tekan
(compression test), uji torsi (torsion test), dan uji geser (shear test). Dalam skripsi
ini penulis akan melakukan uji tarik (tensile test) untuk menentukan karakteristik
1 - 2
Pada dasarnya karakteristik material baja yang ada dipasaran sudah
ditentukan oleh pabrik, namun karakteristik baja tersebut apakah telah sesuai atau
tidak dengan kenyataan yang ada dilapangan. Oleh sebab itu akan dilakukan
eksperimen.
1.2 Tujuan Penulisan
Penulisan skripsi ini bertujuan untuk menentukan karakteristik material baja canai
dingin (cold-formed) dan baja canai panas (hot-rolled). Karakteristik yang
dimaksud adalah gaya ultimit (Pu), tegangan ultimit (Fu), tegangan leleh (Fy),
regangan ultimit (
ε
u), regangan leleh (ε
y), sehingga akan dihasilkan kurvategangan-regangan.
1.3 Permasalahan
Beberapa masalah yang akan dibahas dalam penulisan skripsi ini antara lain: Menentukan jumlah sampel spesimen/benda uji yang sesuai dengan tujuan
yang akan dicapai.
Menentukan tebal variasi spesimen/benda uji baja canai dingin (cold-formed)
dan baja canai panas (hot-rolled).
Menentukan batas elastisitas, titik strain hardening, dan titik necking. Analisis hasil perhitungan secara teoretis dan otomatis.
1.4 Lingkup Eksperimen
1 - 3
Baja canai dingin (cold-formed) dan baja canai panas (hot-rolled) yang
digunakan pada eksperimen ini berbentuk pelat persegi sederhana.
Mutu baja canai panas (hot-rolled) yang digunakan dalam eksperimen ini akan
ditelaah, oleh sebab itu sementara untuk perhitungan teoretis menggunakan
asumsi sebesar 410 MPa (sesuai dengan mutu baja yang diberikan oleh
produsen).
Mutu baja canai dingin (cold-formed) yang digunakan dalam eksperimen ini
akan ditelaah, oleh sebab itu sementara untuk perhitungan teoretis
menggunakan asumsi sebesar 550 MPa (sesuai dengan mutu baja yang
diberikan oleh produsen).
Tebal variasi pelat baja canai dingin (cold-formed) adalah 1 mm, 2 mm, dan 3
mm.
Tebal variasi pelat baja canai panas (hot-rolled) adalah 6 mm, 8 mm, dan 12
mm.
Batas elastisitas yang dimaksud adalah batas dimana bahan dapat kembali ke
dimensi semula selama beban dihilangkan.
Strain hardening yang dimaksud adalah dimana bahan yang diuji mengalami
pengerasan regang, yang ditandai dengan naiknya nilai tegangan berbanding
regangan setelah memasuki fase plastis.
Necking yang dimaksud adalah proses pembentukan leher pada bahan yang di
uji, hingga pada akhirnya terjadi patah atau putus.
“Secara Teoretis” yang dimaksud adalah bahwa perhitungan terhadap benda
uji dilakukan sesuai rumus-rumus atau langkah-langkah yang ditentukan oleh
1 - 4
Struktur Baja yang berlaku mengacu pada SNI 03-1729-2002 yang
mengadopsi peraturan dari Amerika Serikat yaitu AISI – 2001.
“Secara Otomatis” yang dimaksud adalah bahwa perhitungan terhadap
spesimen/benda uji dilakukan dengan menggunakan alat Tranduscer dan UTM
(Universal Testing Machine) jenis Computer Servo Control Material Testing
Machine buatan Hung Ta Instrument Co. LTD, Taiwan Kapasitas 50 ton.
1.5 Metode Penulisan
Penulisan skripsi diawali dengan penulisan Bab I yang berisikan tentang latar
belakang, tujuan, ruang lingkup, metode penulisan, dan manfaat dari penulisan
skripsi. Fungsi Bab I adalah menjelaskan kerangka pikir yang melandasi seluruh
penulisan skripsi. Kerangka pikir penulisan skripsi dapat dilihat pada gambar 1.1.
Pada Bab II dibahas mengenai teori-teori yang telah dipelajari oleh penulis
untuk digunakan pada Bab III sebagai metode eksperimen. Teori-teori yang
diambil secara umum adalah mengenai struktur baja sesuai dengan ketentuan yang
berlaku mengacu pada SNI 03-1729-2002 yang mengadopsi peraturan dari
Amerika Serikat yaitu AISI – 2001.
Pada Bab III akan dijabarkan mengenai prosedur analisis data dalam
eksperimen ini. Karena tujuan dari eksperimen adalah untuk menentukan
karakteristik material baja canai dingin (cold-formed), dan baja canai panas
(hot-rolled), maka metode eksperimen yang digunakan adalah metode eksperimental
1 - 5
Pada Bab IV ini akan digambarkan mengenai perhitungan hasil
eksperimen secara teoretis oleh penulis dan secara otomatis menggunakan UTM
(Universal Testing Machine).
Pada Bab V akan disimpulkan mengenai keseluruhan dari eksperimen
yang telah dilakukan terutama hal-hal menarik yang telah diperoleh pada Bab III
dan Bab IV. Kesimpulan yang dihasilkan akan bersifat khusus (untuk suatu kasus
tertentu) dan dapat pula bersifat umum (berlaku untuk seluruh kasus). Selain itu,
pada bab ini akan disajikan pula saran-saran dari penulis.
Gambar 1.1 Kerangka Pikir Eksperimen
BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang, Tujuan Eksperimen, Permasalahan, Ruang Lingkup,
Metode Penulisan, Manfaat
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
BAB III
METODE EKSPERIMEN Penentuan model pelat Perhitungan teoretis Perhitungan otomatis
BAB IV HASIL EKSPERIMEN Hasil perhitungan teoretis Hasil perhitungan otomatis
BAB V
1 - 6
1.6 Manfaat Penulisan
Eksperimen yang dilakukan pada skripsi ini diharapkan dapat bermanfaat bagi
kalangan akademik (teoretis) untuk menambah khazanah keilmuan mengenai
wawasan, pengetahuan, dan memberikan informasi mengenai karakteristik
material baja canai dingin (cold-formed) dan baja canai panas (hot-rolled) dalam
mendesain struktur baja, serta menjadi bahan pertimbangan dalam proses
2 - 1
Bab II
STUDI PUSTAKA
2.1 Tegangan dan Regangan
Tegangan dan regangan dapat diilustrasikan dalam bentuk yang paling mendasar
dengan meninjau sebuah batang prismatis yang mengalami gaya aksial. Batang
prismatis adalah sebuah elemen struktur lurus yang mempunyai penampang
konstan diseluruh panjangnya, dan gaya aksial adalah beban yang mempunyai
arah sama dengan sumbu elemen, sehingga mengakibatkan terjadinya tarik atau
tekan pada batang.
Gambar 2.1 Batang Prismatis
A A
Batang prismatis yang mengalami tarik Batang prismatis yang mengalami tekan
L +
2 - 2
2.1.1 Tegangan Normal
Intensitas gaya (gaya per satuan luas) disebut tegangan dan diberi notasi huruf
Yunani
σ
(sigma). Gaya P yang bekerja dipenampang adalah resultan daritegangan yang terdistribusi kontinu. Dengan mengasumsikan bahwa tegangan
terbagi rata, maka dapat dilihat bahwa resultannya harus sama dengan intensitas
σ
dikalikan dengan luas penampang A dari batang tersebut. Dengan demikian
diperoleh rumus berikut untuk menyatakan besar tegangan.
σ
=
Tegangan (N/m2) / MPaP = Gaya/beban yang diberikan (lb atau N)
A = Luas penampang (in2 atau m2)
Persamaan ini memberikan intensitas tegangan merata pada batang prismatis yang
dibebani secara aksial dengan penampang sembarang. Apabila batang ini ditarik
dengan gaya P, maka tegangannya adalah tegangan tarik (tensile stress); apabila
gayanya mempunyai arah sebaliknya, sehingga menyebabkan batang tersebut
mengalami tekan, maka terjadi tegangan tekan (compressive stress). Karena
tegangan ini mempunyai arah yang tegak lurus permukaan potongan, maka
tegangan ini disebut tegangan normal(normal stress).
Karena tegangan normal
σ
diperoleh dari membagi gaya aksial denganluas penampang, maka satuannya adalah gaya per satuan luas (N/m2) yang disebut
2 - 3
2.1.2 Regangan Normal
Suatu batang lurus akan mengalami perubahan panjang apabila dibebani secara
aksial, yaitu menjadi panjang jika mengalami tarik dan menjadi pendek jika
mengalami tekan. Perpanjangan per satuan panjang disebut regangan, yang diberi
notasi huruf Yunani
ε
(epsilon) dan dihitung dengan persamaan :ε
= Regangan= Perpanjangan (Setelah terjadi perubahan panjang)
L = Panjang batang
Jika batang tersebut mengalami tarik, maka regangannya disebut regangan tarik,
yang menunjukkan perpanjangan bahan. Jika batang tersebut mengalami tekan,
maka regangannya adalah regangan tekan menunjukkan batang tersebut
memendek. Regangan tarik biasanya bertanda positif, dan regangan tekan
bertanda negatif.
Regangan
ε
disebut regangan normal karena regangan ini berkaitandengan tegangan normal. Karena merupakan ratio antara dua panjang, maka
regangan normal ini merupakan besaran tak berdimensi, artinya regangan tidak
mempunyai satuan. Dengan demikian regangan dinyatakan hanya dengan suatu
bilangan, tidak bergantung pada sistem satuan apapun.
2.2 Sifat Mekanis Baja
Menurut SNI 03–1729–2002 tentang TATA CARA PERENCANAAN
2 - 4
struktural yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi persyaratan
minimum yang diberikan pada Tabel 2.2.1. Tegangan putus (fu) dan tegangan
leleh (fy) untuk perencanaan tidak boleh diambil melebihi nilai yang diberikan
Tabel 2.2.1.
Jenis Baja Tegangan Putus Minimum, Fu
(MPa)
Tegangan Leleh Minimum, Fy
(MPa)
Peregangan Minimum
BJ 34 340 210 22
BJ 37 370 240 20
BJ 41 410 250 18
BJ 50 500 290 16
BJ 55 550 410 13
Table 2.2.1 Sifat Mekanis Baja Struktural
Sifat mekanis lainnya baja struktural untuk perencanaan ditetapkan sebagai
berikut :
Modulus elastisitas : E = 200.000 MPa
Modulus geser : G = 80.000 MPa
Rasio poisson : υ = 0,3
Koefisien pemuaian : α = 12 x 10E-6 ºC
2.3 Kurva Tegangan-Regangan
Uji tarik rekayasa sering dipergunakan untuk melengkapi informasi rancangan
dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan.
Benda uji tarik diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah besar secara
kontinu, kurva yang diperoleh dari uji tarik pada umumnya digambarkan sebagai
2 - 5
Kurva tegangan-regangan menunjukkan karakteristik dari bahan yang diuji
dan memberikan informasi penting mengenai besaran mekanis dan jenis perilaku
(Jacob Bernoulli 1654 – 1705 dan J.V. Poncelet 1788 – 1867). Kurva
tegangan-regangan untuk baja struktral tipikal yang mengalami tarik ditunjukkan pada
Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Kurva tegangan-regangan untuk baja struktural tipikal yang
mengalami tarik (tidak berskala).
Kurva tersebut dimulai dengan garis lurus dari pusat sumbu O ke titik A,
yang berarti bahwa hubungan antara tegangan dan regangan pada daerah awal ini
bukan saja linear melainkan juga proporsional (dua variabel dikatakan
proporsional jika rasio antar keduanya konstan, dengan demikian suatu hubungan
proporsional dapat dinyatakan dengan sebuah garis lurus yang melalui pusatnya).
Melewati titik A, proporsionalitas antara tegangan dan regangan tidak terjadi lagi;
maka tegangan di titik A disebut limit proporsional. Kemiringan garis lurus dari
titik O ke titik A disebut modulus elastisitas. Karena kemiringan mempunyai Regangan (strain)
A
B C
D
E
O
Tegangan (stress)
2 - 6
satuan tegangan dibagi regangan, maka modulus elastisitas mempunyai satuan
yang sama dengan tegangan yang dinyatakan dengan persaman :
E
=
E = Modulus Elastisitas (N/m2) / MPa
σ
=
Tegangan (N/m2) / MPaε
= ReganganDengan meningkatnya tagangan hingga melewati limit proporsional, maka
regangan mulai meningkat secara lebih cepat lagi untuk setiap pertambahan
tegangan. Dengan demikian, kurva tegangan-regangan mempunyai kemiringan
yang berangsur-angsur semakin kecil, sampai pada titik B kurva tersebut menjadi
horizontal (lihat Gambar 2.2). Mulai dari titik ini, terjadi perpanjangan yang
cukup besar pada benda uji tanpa adanya pertambahan gaya tarik (dari B ke C).
Fenomena ini disebut leleh dari bahan, dan titik B disebut titik leleh (Fy). Pada
daerah antara B dan C, bahan ini menjadi plastis sempurna, yang berarti bahan ini
berdeformasi tanpa adanya pertambahan beban. Setelah mengalami regangan
besar yang terjadi selama pelelehan di daerah BC, baja mulai mengalami
pengerasan regang (strain hardening). Selama itu, bahan mengalami perubahan
dalam struktur kristalin, yang menghasilkan peningkatan resistensi bahan tersebut
terhadap deformasi lebih lanjut. Perpanjangan benda uji di daerah ini
membutuhkan peningkatan beban tarik, sehingga kurva tegangan-regangan
mempunyai kemiringan positif dai C ke D. Beban tersebut pada akhirnya
mencapai harga maksimumnya, dan tegangan pada saat itu (di titik D) disebut
2 - 7
disertai dengan pengurangan beban, dan akhirnya terjadi putus/patah di suatu titik
seperti titik E pada Gambar 2.2.
Kurva tegangan-regangan ASTM baja hot rolled dengan mutu baja A36, A441, dan A514.
Gambar 2.3 Kurva Tegangan-Regangan ASTM
Rasio tegangan lateral ε´ terhadap regangan aksial ε dikenal dengan rasio
Poissondan diberi notasi huruf Yunani υ (nu), dan dinyatakan dengan persamaan:
υ =
-
υ
=
Rasio poissonε
´
lateral = Regangan lateral3 - 1
Bab III
METODE EKSPERIMEN
Hal-hal yang berkaitan dengan metode eksperimen ini mencakup pemodelan
struktur eksperimen, tabel eksperimen, perhitungan teoretis, dan perhitungan
otomatis dengan menggunakan alat Tranduscer dan UTM (Universal Testing
Machine), sehingga didapat data hasil pengujian spesimen/benda uji untuk
kemudian diolah dan dikembangkan agar didapat nilai karakteristik dari
masing-masing spesimen/benda uji.
3.1 Model Struktur Eksperimen
Pelaksanaan eksperimen diawali dengan melakukan pembuatan spesimen/benda
uji yaitu berupa gambar pemodelan struktur eksperimen. Selajutnya dilakukan
pembentukan spesimen/benda uji pada material yang akan diuji yaitu baja canai
dingin (cold-formed) dan baja canai panas (hot-rolled) sesuai dengan Gambar 3.1
50
2
0
12
.5
9 150
9
9
25 50 75
R 13
GAGE LENGTH
GAGE MARK
(UNTUK MENGUKUR ELONGASI SAAT PUTUS)
500
3 - 2
3.2 Analisis Perhitungan Teoretis
Analisa untuk menentukan karakteristik baja dengan perhitungan teoretis sesuai
SNI 03-1729-2002. Agar tercipta ketelitian, perhitungan teoretis dibantu dengan
software MathCad.
Penghitungan tegangan menggunakan persaman :
σ
=
Tegangan (N/m2) / MPaP = Gaya/beban yang diberikan (lb atau N)
A = Luas penampang (in2 atau m2)
Penghitungan regangan:ε
= Regangan= Perpanjangan (Setelah terjadi perubahan panjang)
L = Panjang batang
Penghitungan modulus elastisitas :
E
=
(Hukum Hooke)E = Modulus Elastisitas (N/m2) / MPa
σ
=
Tegangan (N/m2) / MPa3 - 3
Rasio poisson :
υ
=
-
(Siemon D. Poisson.)
υ
=
Rasio poissonε
´
lateral = Regangan lateralε
aksial = Regangan aksial3.3 Hasil Perhitungan Teoretis
Contoh perhitungan :
Tabel 3.3.1 Jumlah veriabel
Tebal Pelat (mm) Cold Formed Tebal Pelat (mm) Hot Rolled
1 3 6 3
2 3 8 3
3 3 12 3
Tabel 3.3.2 Beban gaya maksimal
Cold Formed Hot Rolled
Tebal Pelat (mm) Pu (N) Tebal Pelat (mm) Pu (N)
1 6875 6 30750
2 13750 8 41000
3 20625 12 61500
Cold Formed dengan tebal pelat 1 mm
Fu550MPa
A12.5mm1 mm (luas penampang yang ditinjau)
3 - 4
3.4 Perhitungan Otomatis
Perhitungan secara otomatis yang dimaksud pada eksperimen ini yaitu
perhitungan uji tarik terhadap bahan uji untuk dapat menentukan karakteristik
suatu bahan dengan menggunakan alat Tranduscer dan UTM (Universal Testing
Machine) jenis Computer Servo Control Material Testing Machine buatan Hung
Ta Instrument Co. LTD, Taiwan Kapasitas 50 ton.
Tranduscer adalah alat yang berfungsi untuk mengukur regangan yang
terjadi pada spesimen/benda uji pada saat uji tarik dilakukan. Tranduser dipasang
pada spesimen/benda uji secara vertikal searah dengan pemasangan
spesimen/benda uji pada UTM (Universal Testing Machine). Tranduscer
terhubung dengan data logger DC104-R dan komputer pengontrol data logger
yang akan membaca setiap peregangan yang terjadi pada spesimen/benda uji.
Output data yang dihasilkan tranduscer adalah berupa file microsoft excel yang
dapat copy dan diduplikasikan sebagai dokumen pengujian.
Gambar 3.2 Pemasangan alat Tranduscer
Tranduscer
3 - 5
Mesin UTM ini didesain sedemikian rupa agar dapat memberikan gaya
aksial sepanjang bahan uji yang masing-masing ujungnya dijepit pada ujung
masing-masing spindle yang terdiri dari bagian spindle tetap dan spindle panarik,
gaya tarik ini dapat diperoleh dari power hydraulic atau dengan motor listrik
melalui transmisi roda gigi dan ulir, akan tetapi yang paling penting bahwa gaya
yang diberikan untuk melakukan penarikan pada spesimen ini dapat
terindikasi dalam penunjukan ukuran sebagai prilaku spesimen akibat
penarikan tersebut.
Pada beberapa jenis mesin dengan power hydraulic, gaya tarik yang
dikeluarkan untuk menarik spesimen ini dapat terlihat secara langsung pada
penunjuk tekanan hidraulik (Pressure gauge), namun bagaimana perubahan
bentuk yang terjadi karena penarikan ini harus diperlihatkan melalui grafik yang
disebut grafik diagram tegangan regangan. Dalam perkembangannya apapun
sistem tenaga yang digunakan dalam penarikan ini sekarang sudah dapat terbaca
secara digital dengan grafik secara elektronik yang dapat dicopy
dan diduplikasikan sebagai dokumen pengujian.
4 - 1
BAB IV
HASIL EKSPERIMEN
Pembahasan pada bab ini yaitu mengenai hasil eksperimen yang dimulai dari
proses pembuatan spesimen hingga pengolahan data hasil eksperimen di
laboratorium, sehingga didapat data output berupa karakteristik material baja
canai dingin (cold-formed) dan baja canai panas (hot-rolled) yaitu nilai tegangan
ultimit (Fu), tegangan leleh (Fy), tegangan (
σ
), regangan (ε
), dan kurvategangan-regangan.
4.1 Proses Pembuatan Spesimen
4.1.1 Bahan Material Mpesimen/Benda Uji
Baja Canai Dingin (Cold formed)
Baja cold formed atau baja ringan yang digunakan dalam eksperimen ini
berbentuk pelat sederhana dengan mutu baja (Fy) 550 MPa. Pelat cold formed
didesain sedemikian rupa (sesuai dengan Gambar 3.1) sehingga berbentuk
[image:30.595.232.422.626.732.2]spesimen/benda uji seperti tampak pada Gambar 4.1.
4 - 2
Baja Canai Panas (Hot Rolled)
Baja canai panas (hot rolled) atau baja konvensional yang digunakan dalam
eksperimen ini berbentuk pelat sederhana dengan mutu baja (Fy) 410 MPa. Baja
hot rolled didesain sedemikian rupa (sesuai dengan Gambar 3.1) sehingga
[image:31.595.232.421.225.352.2]berbentuk spesimen/benda uji seperti tampak pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Sampel Uji Baja Konvensional (Hot Rolled)
4.1.2 Alat-alat Yang Digunakan Dalam Proses Pembuatan Spesimen
Cutter
Cutter berfungsi untuk memotong lembaran pelat baja cold formed menjadi
potongan-potongan berukuran lebih kecil agar mempermudah pembentukan
spesimen sesuai dengan gambar desain.
[image:31.595.189.448.564.686.2]4 - 3
Mesin Skrap
Mesin ini digunakan pada proses pembentukan spesimen baja konvensional (hot
rolled). Alat ini bekerja dengan sumber tenaga listrik dan dioperasikan oleh
seorang operator yang mengawasi kerja mesin agar tercipta bentuk
[image:32.595.259.386.232.390.2]spesimen/benda uji sesuai dengan gambar desain yang telah ditentukan.
Gambar 4.4 Mesin Pemotong Baja
4.2 Setting Up Peralatan Eksperimen di Labiratorium 4.2.1 UTM (Universal Testing Machine)
Sebelum melakukan eksperimen spesimen/benda uji, terlebih dahulu dilakukan
pengaturan pembebanan pada mesin UTM yang akan digunakan untuk menarik
spesimen/benda uji sesuai dengan ketentuan dan spesifikasi masing-masing
spesimen/benda uji.
Pengaturan dan pengoperasian mesin UTM ini tidak sembarang pengguna
dapat melakukannya, melainkan hanya dapat dilakukan oleh operator
laboratorium yang sudah berpengalaman dan terlatih dalam pengoperasian mesin
4 - 4
Spesimen/Benda Uji
4.2.2 Pemasangan Spesimen Pada UTM (Universal Testing Machine)
Pemasangan spesimen/benda uji yaitu dengan cara masing-masing ujung
spesimen dijepit pada ujung masing-masing spindle yang terdiri dari bagian
spindle tetap dan spindle panarik, gaya tarik ini dapat diperoleh dari
[image:33.595.235.497.223.451.2]power hydraulic atau dengan motor listrik melalui transmisi roda gigi dan ulir.
Gambar 4.5 Pemasangan Spesimen Pada UTM (Universal Testing Machine)
4.2.3 Pemasangan Tranduscer Pada Spesimen
Tranduscer dipasang pada spesimen/benda uji secara vertikal searah dengan
pemasangan spesimen/benda uji pada UTM (Universal Testing Machine).
Tranduscer terhubung dengan data logger DC104-R dan komputer pengontrol data
logger yang akan membaca setiap peregangan yang terjadi pada spesimen/benda
4 - 5
Gambar 4.6 Pemasangan Tranduscer Pada Spesimen/Benda uji
4.2.4 Alat Bantu Eksperimen
Alat bantu lainnya yang digunakan untuk menunjang kelancaran dan kemudahan
selama kegiatan eksperimen berlangsung antara lain adalah : Tranduscer
Alat bantu dudukan Tranduscer
Gambar 4.7
Dudukan Tranduscer
Gambar 4.8
Baut dudukan Tranduscer
Gambar 4.9
4 - 6
4.3 Hasil Eksperimen
Tabel 4.3.1 Cold Formed G550
Tebal Pelat (mm)
Spesimen (1) Spesimen (2) Spesimen (3)
σ (MPa) ε σ (MPa) ε σ (MPa) ε
1 271.26 0.0662 278.32 0.1391 339.08 0.0888
2 107.41 0.2278 164.44 0.2404 129.56 0.2153
[image:35.595.152.512.139.262.2]3 329.28 0.2924 311.51 0.1886 323.92 0.1973
Gambar 4.10 Kurva Tegangan-Regangan Spesimen Cold Formed 1mm
Gambar 4.11 Kurva Tegangan-Regangan Spesimen Cold Formed 2mm
Cold formed spesimen 1
Cold formed spesimen 2
Cold formed spesimen3
Cold formed spesimen 3 Cold formed spesimen 2
Cold formed spesimen 1
[image:35.595.163.508.319.470.2] [image:35.595.159.520.547.725.2]4 - 7
Gambar 4.12 Kurva Tegangan-Regangan Spesimen Cold Formed 3mm
Tabel 4.3.2 Hot Rolled BJ41
Tebal Pelat (mm)
Spesimen (1) Spesimen (2) Spesimen (3)
σ (MPa) ε σ (MPa) ε σ (MPa) ε
6 493.81 0.1986 487.94 0.2201 464.35 0.2378
8 423.08 0.2588 514.50 0.2662 524.56 0.1882
12 542.59 0.3131 454.69 0.2535 572.42 0.2215
Gambar 4.13 Kurva Tegangan-Regangan Spesimen Hot Rolled 6mm
Cold formed spesimen 3
Cold formed spesimen 2 Cold formed spesimen 1
Hot rolled spesimen 3
Hot rolled spesimen 2 Hot rolled spesimen 1
[image:36.595.164.510.120.286.2] [image:36.595.151.511.509.703.2]4 - 8
Gambar 4.14 Kurva Tegangan-Regangan Spesimen Hot Rolled 8mm
Gambar 4.15 Kurva Tegangan-Regangan Spesimen Hot Rolled 12mm
Hot rolled spesimen 2
Hot rolled spesimen 1 Hot rolled spesimen 3
Hot rolled spesimen 3
Hot rolled spesimen 2
Hot rolled spesimen 1 Pada gambar diatas terlihat bagian kurva yang mengalami loncatan turun, hal ini terjadi akibat adanya slip pada grip UTM saat pengujian
[image:37.595.158.501.427.616.2]5 - 1
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan rekapitulasi rata-rata hasil eksperimen yang telah dilakukan, ternyata
nilai mutu baja canai dingin (cold formed) tidak sesuai seperti yang dinyatakan
oleh produsen. Perkiraan peneliti mutu baja cold formed yang dilakukan pada uji
tarik ini adalah 330 MPa.
Sedangkan untuk spesimen tertentu (spesimen dengan ketebalan 2 mm),
diperoleh mutu baja yang sangat rendah yaitu kurang dari 300 MPa, hal ini
dimungkinkan bahwa bahan material yang digunakan dalam uji tarik ini adalah
bukan baja canai dingin (cold formed).
Kemudian peneliti juga menyimpulkan untuk baja canai panas (hot rolled),
mutu baja yang digunakan dalam uji tarik ini adalah sesuai seperti yang
dinyatakan oleh produsen yaitu BJ41 yang artinya mutu baja tersebut adalah 410
MPa bahkan melebihi 21.35 persen
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel berikut :
A. Tabel 5.1.1 Hasil Perhitungan Eksperimen
Perhitungan Gaya Ultimit (Pu)
Cold Formed
Tebal Spesimen 1mm Tebal Spesimen 2mm Tebal Spesimen 3mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
[image:38.595.113.547.706.745.2]5 - 2
Hot Rolled
Tebal Spesimen 6mm Tebal Spesimen 8mm Tebal Spesimen 12mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Pu (Kgf) 4081.5 4033 3838 4144.5 5040 5138.5 8305 6959.5 8761.5
Perhitungan Tegangan Ultimit (Fu)
Cold Formed
Tebal Spesimen 1mm Tebal Spesimen 2mm Tebal Spesimen 3mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Fu (MPa) 271.26 278.32 339.08 107.41 164.44 129.56 329.28 311.51 323.92
Hot Rolled
Tebal Spesimen 6mm Tebal Spesimen 8mm Tebal Spesimen 12mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Fu (MPa) 493.81 487.94 464.35 423.08 514.50 524.56 542.59 454.69 572.42
Perhitungan Tegangan Leleh (Fy)
Cold Formed
Tebal Spesimen 1mm Tebal Spesimen 2mm Tebal Spesimen 3mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Fy (MPa) 238.73 238.73 316.34 62.13 62.13 63.90 231.67 238.86 220.30
Hot Rolled
Tebal Spesimen 6mm Tebal Spesimen 8mm Tebal Spesimen 12mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Fy (MPa) 441.24 436.70 432.89 306.35 370.77 392.51 374.69 288.74 385.34
Perhitungan Regangan Ultimit
u
Cold Formed
Tebal Spesimen 1mm Tebal Spesimen 2mm Tebal Spesimen 3mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
u
0.0662 0.1391 0.0888 0.2278 0.2404 0.2153 0.2924 0.1886 0.1973Hot Rolled
Tebal Spesimen 6mm Tebal Spesimen 8mm Tebal Spesimen 12mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
5 - 3
Perhitungan Regangan Leleh (
y)Cold Formed
Spesimen 1mm Spesimen 2mm Spesimen 3mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
y
0.0025 0.0007 0.0028 0.0695 0.0011 0.0056 0.0376 0.0159 0.0019Hot Rolled
Spesimen 6mm Spesimen 8mm Spesimen 12mm
Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3
y
0.0005 0.0015 0.0075 0.0080 0.0089 0.0047 0.0036 0.0028 0.0020B. Tabel 5.1.2 Rata-Rata Hasil Perhitungan Eksperimen Cold Formed Spesimen (mm) Pu (Kgf) Fu (MPa) Fy
(MPa)
u
y
1 377.83 296.22 264.60 0.0980 0.0020
2 341.33 133.80 62.72 0.2278 0.0254
3 1230.5 321.57 230.28 0.2261 0.0185
Hot Rolled Spesimen (mm) Pu (Kgf) Fu (MPa) Fy
(MPa)
u
y
6 3984.17 482.03 436.94 0.2182 0.0032
8 4774.33 487.38 356.54 0.2377 0.0072
12 8008.67 523.23 349.59 0.2627 0.0028
C. Tabel 5.1.3 Karakteristik Material Baja Hasil Eksperimen Material Pu
(Kgf)
Fu (MPa)
Fy
(MPa)
u
y
Cold Formed 804.17 308.90 247.44 0.1621 0.0102
[image:40.595.103.537.84.716.2]5 - 4
D. Tabel 5.1.4 Rasio Poisson ()
Rasio Poisson (
)
Baja Tebal Spesimen (mm) Peralihan Lateral Peralihan Aksial
' lateral aksial Rasio Poisen ()
Rata-rata
COLD
FORM
E
D
1 0.95 6.1 -0.05 0.22 0.23
1 0.95 6.6 -0.05 0.32 0.16 0.20
1 0.96 5.9 -0.04 0.18 0.22
2 1.9 5.85 -0.05 0.17 0.29
2 1.9 6.72 -0.05 0.344 0.15 0.22
2 1.87 6.4 -0.06 0.28 0.23
3 2.9 5.83 -0.03 0.166 0.20
3 2.9 5.7 -0.03 0.14 0.24 0.21
3 2.8 6.62 -0.07 0.324 0.21
HOT RO
LL
E
D
6 5.42 6.65 -0.10 0.33 0.29
6 5.65 6.1 -0.06 0.22 0.27 0.28
6 5.6 6.14 -0.07 0.228 0.29
8 7.5 6.1 -0.06 0.22 0.28
8 7.5 6.08 -0.06 0.216 0.29 0.26
8 7.7 5.93 -0.04 0.186 0.20
12 11.5 5.9 -0.04 0.18 0.23
12 11.6 5.86 -0.03 0.172 0.19 0.19
[image:41.595.109.543.179.578.2]5 - 5
5.2 Saran
Dikarenakan penelitian ini bersifat eksperimental, dan hasil pengujiannya
digunakan oleh banyak orang, maka hendaknya selama proses pembuatan
DAFTAR PUSTAKA
Standar Nasional Indonesia. (2000). Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung - SNI 03-1729-2002.
Gere & Timoshenko. (2000). Mekanika Bahan. Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga.
Hajime Shudo. (1983). Material Testing (Zairyou Shiken). Uchidarokakuho,
Callister Jr. William D. (2004). Material Science and Engineering: An Introduction. John Wiley&Sons.
Nash William. (1998). Strength of Materials. Schaum’s Outlines.
Bajoria, K.M., and Talikoti, R.S. (2005). “Determination of Flexibility of Beam-to-Column Connectors used in thin Walled Cold-Formed Steel Pallet Racking Systems”, Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology Bombay, India
Beth Brueggen, Chris Ramseyer. (2004). “Using Finite Element Analysis to Develop Cold-Formed Steel Systems”, Department of Civil Engineering and Evironmental Science, University Oklahoma.
Canadian Standards Association. (1995).”Commentary on CSA Standard S136 -94, Cold-Formed Steel Structural Members”, 1995 Edition, Toronto, ON, Canada
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Data Pribadi
Nama Jenis kelamin Tempat, tanggal lahir Kewarganegaraan Status perkawinan Tinggi, berat badan Kesehatan
Agama
Alamat lengkap Telepon E-mail
: Hendy Alvianto
: Laki-Laki
: Langsa, 12 Oktober 1987 : Indonesia
: Lajang : 169 cm, 54 kg : Sangat Baik : Islam
: Perum Graha Prima Baru Blk T1/23 Tambun, Bekasi : 081220075463
: hendyalvianto@gmail.com
Pendidikan
Formal :
1993 – 1999 : SDN Cipinang Cempedak 02 Jakarta Timur 1999 – 2002 : SLTP Negeri 62 Jakarta Timur
2002 – 2005 : SMA Negeri 3 Tasikmalaya
2005 – 2010 : Program Sarjana (S-1) Teknik Sipil Universitas Komputer Indonesia, Bandung
Non Formal :
2003 – 2004 : Kursus Komputer di LEMBAGA PENDIDIKAN TRIGUNA
Kemampuan
1. Kemampuan bisa bekerja dengan Team Work.
2. Kemampuan Komputer (MS Word, MS Excel, MS Power Point, MS Visio, dll). 3. Menguasai AutoCAD, Corel DRAW, PhotoShop
4. Kemampuan SAP dan MATHCAD
Pengalaman Kerja
Bekerja di CV. DATUM Consultant, Bandung Proyek : Pembangunan Gedung Pemerintahan KBB Periode : Agustus 2009 - Desember 2009
Posisi : Pengawas Lapangan
Bandung, Agustus 2010