Eksperimental Kuat Tarik Baja Coldformed Dan Hot Rolled Untuk Menentukan Karakteristik Material

(1)

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

(2)

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

(3)

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,

(4)

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

(5)

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”…!

(6)

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

(7)

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

(8)

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

(9)

viii

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5-1

5.1 Kesimpulan 5-1

5.2 Saran 5-5

(10)

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

4.13 Kurva Tegangan Regangan Spesimen Hot Rolled 6mm 4-7

4.14 Kurva Tegangan Regangan Spesimen Hot Rolled 8mm 4-8

(11)

xi

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

 = faktor reduksi kekuatan (strength reduction factor)

σ

=

Tegangan (N/m2) / MPa

P = Gaya/beban yang diberikan (lb atau N)

A = Luas penampang bahan sebelum dibebani (in2 atau m2)

ε

= Regangan

ε

u = Regangan ultimate

ε

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)

(12)

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

(13)

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 kurva

tegangan-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

(14)

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

(15)

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

(16)

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

(17)

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

(18)

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 +

(19)

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 dari

tegangan 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

=

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 dengan

luas penampang, maka satuannya adalah gaya per satuan luas (N/m2) yang disebut

(20)

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 berkaitan

dengan 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

(21)

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

(22)

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)

(23)

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

=

ε

= Regangan

Dengan 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

(24)

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 poisson

ε

´

lateral = Regangan lateral

(25)

3 - 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

25 50 75

R 13

GAGE LENGTH

GAGE MARK

(UNTUK MENGUKUR ELONGASI SAAT PUTUS)

500

(26)

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

=

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

=

(27)

3 - 3

 Rasio poisson :

υ

=

-

(Siemon D. Poisson.)

υ

=

Rasio poisson

ε

´

lateral = Regangan lateral

ε

aksial = Regangan aksial

3.3 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

Fu550MPa

A12.5mm1 mm (luas penampang yang ditinjau)

(28)

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

(29)

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.

(30)

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 kurva

tegangan-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.

(31)

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]

(32)

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

(33)

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

(34)

[image:34.595.169.445.84.285.2]

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

(35)

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

Cold formed spesimen 1

Cold formed spesimen3

Cold formed spesimen 3 Cold formed spesimen 2

[image:35.595.163.508.319.470.2] [image:35.595.159.520.547.725.2]

(36)

[image:36.595.158.511.115.495.2]

4 - 7

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 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]

(37)

[image:37.595.160.498.123.308.2]

4 - 8

Hot rolled spesimen 1 Hot rolled spesimen 3

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]

(38)

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]

(39)

5 - 2

Hot Rolled

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

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

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

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

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 0.1973

Hot Rolled

Spesimen ke- 1 2 3 1 2 3 1 2 3

(40)

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 0.0019

Hot 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 0.0020

B. 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]

(41)

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]

(42)

5 - 5

5.2 Saran

Dikarenakan penelitian ini bersifat eksperimental, dan hasil pengujiannya

digunakan oleh banyak orang, maka hendaknya selama proses pembuatan

(43)

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

(44)

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