KONSTRUKSI dan RANGKA dan BAJA

(1)

KONSTRUKSI RANGKA BAJA

1.1 Pengertian

Konstruksi rangka baja adalah suatu konstruksi yang dibuat dari susunan batang-batang baja

yang membentuk kumpulan segitiga, dimana setriap pertemuan beberapa batang disambung

pada alat pertemuan/simpul dengan menggunakan alat penyambung (bout,paku keeling dan

las lumer).

1.2 Penggunaan Konstruksi Rangka Baja

Penggunaan konstruksi rangka baja untuk b\angunan sangat luas sekali, antara lain:



Kuda-kuda ( kap spant )



Ikatan angina



Jembatan rangka



Tiang transmisi ( untuk jaringan listrik tegangan tinggi )



Menara air

1.3 Bentuk-bentuk Baja dalam Perdagangan

Bahan baja yang dipergunakan untuk bangunan berupa bahan batangan dan plat.Penampang

dari bahan baja biasanya disebut profil. Macam-macam profil yang terdapat di pasaran antara

lain :

1)

Profil baja tunggal



Baja siku-siku sama kaki



Baja siku-siku tidak sama kaki (baja T)



Baja siku-siku tidak sama kaki (baja L)



Baja I



Baja canal

(2)



Dua baja L sama kaki



Dua baja L tidak sama kaki



Dua baja I

3)

Profil susun

Dua baja I atau lebih

1.4 Sifat-sifat Baja

Sifat yang dimiliki baja yaitu kekakuannya dalam berbagai macam keadaan pembebanan atau

muatan, terutama tergantung pada:

Cara peleburannya

Jenis dan banyaknya logam campuran

Proses yang digunakan dalam pembuatan

1.5 Keuntungan dan Kerugian Penggunaan Konstruksi Baja

Dibandingkan dengan konstruksi lain seperti beton atau kayu pemakaian baja sebagai bahan

konstruksi mempunyai keuntungan dan kerugian, yaitu:

Keuntungan :



Bila dibandingkan dengan beton baja lebih ringan



Baja lebih mudah untuk dibongkar atau dipindahkan



Konstruksi baja dapat dipergunakan lagi



Pemasangannya relative mudah



Baja sudah mempunyai ukuran dan mutu tertentu dari pabrik

Kerugian :



Bila konstyruksinya tervbaikar maka kekuatannya berkurang



Baja dapat terkena karat sehingga membutuhkan perawatan



Memerlukan biaya yang cukup besar dalam pengangkutan



Dalam pengerjaannya diperlukan tenaga ahli dalam hal knstruksi baja

1.6 Jenis-jenis Alat Penyambung Baja

Alat penyambung baja dapat berupa:

Bout

Pemakaian bout diperluakn bila:

(3)

Konstruksi yang dapat dibongkar pasang

Paku keeling

Sambungan paku digunakan pada konstruksi yang tetap, jumlah tebal plat tidak boleh >6d

( diameter paku keeling )

(4)

Baja adalah bahan dasar vital untuk industri. Semua segmen kehidupan, mulai

dari peralatan dapur, transportasi, generator pembangkit listrik, sampai

kerangka gedung dan jembatan menggunakan baja. Eksploitasi besi baja

menduduki peringkat pertama di antara barang tambang logam dan produknya

melingkupi hampir 95 persen dari produk barang berbahan logam.

Belakangan dunia perindustrian digemparkan oleh kabar peningkatan performan

(kekuatan dan umur) baja menjadi dua kali lipat. Untuk mendapatkan baja

dengan kekuatan sama dengan yang konvensional, hanya perlu setengah dari

bahan sebelumnya dengan ketebalan dan berat juga setengahnya.

Baja super ini diperoleh dengan menghaluskan struktur mikronya menjadi

seperlima dari baja sebelumnya atau bahkan lebih kecil lagi (di bawah 1

mikrometer). Nakayama Steel, sebuah perusahaan di Jepang, telah berhasil

memproduksi lembaran baja super dengan kekuatan tarik 600 MPa atau sekitar

1,5 kali kekuatan tarik baja biasa. Kenaikan performan baja diharapkan dapat

mengurangi berat bahan sehingga meningkatkan efsiensi dan menghemat

sumber daya alam

Baja adalah paduan logam yang tersusun dari besi sebagai unsur utama dan

karbon sebagai unsur penguat. Unsur karbon inilah yang banyak berperan dalam

peningkatan performan. Perlakuan panas dapat mengubah sifat baja dari lunak

seperti kawat menjadi keras seperti pisau. Penyebabnya adalah perlakuan panas

mengubah struktur mikro besi yang berubah-ubah dari susunan kristal berbentuk

kubik berpusat ruang menjadi kubik berpusat sisi atau heksagonal.

Dengan perubahan struktur kristal, besi adakalanya memiliki sifat magnetik dan

adakalanya tidak. Besi memang bahan bersifat unik.

Bijih besi bertebaran hampir di seluruh permukaan Bumi dalam bentuk oksida

besi. Meskipun inti Bumi tersusun dari logam besi dan nikel, oksida besi yang

ada di permukaan Bumi tidak berasal darinya, melainkan dari meteor yang jatuh

ke Bumi.

(5)

Tipe-Tipe Struktur Baja Pada Bangunan

Struktur baja mempunyai beberapa tipe antara lain :



Portal



Rangka bidang (plane truss)



Rangka ruang (space truss)



Gantung (suspension)



Masted structures



Shell systems

Sistem Portal

1. Pengertian : yaitu sistem struktur yang terdiri dari tiang/ kolom (post) dan

balok (beam) di mana tiang dan balok tersebut tersusun dari batang tunggal.

2. Fungsional : dapat digunakan sebagai struktur pada bangunan bentang panjang maupun bentang pendek. 3. Estetika : struktur ini cukup sederhana sehingga secara arsitektural pun biasa-biasa saja (terkesan konvensional) dan mempunyai kelemahan yaitu dimensi kolom dan balok semakin besar bila bentangnya semakin besar.

4. Konstruksional :



Stabilitas : stabil ketika antar portal saling dihubungkan.



Kekuatan : kuat untuk menopang penutup atap yang tidak terlalu berat, tetapi jika bentang semakin panjang, balok akan mengalami gaya lendut yang makin besar sehingga memerlukan dimensi komponen struktur yang makin besar pula serta memerlukan perkuatan.



Ketahanan goncangan : kuat terhadap gaya yang sejajar, tetapi lemah terhadap gaya yang tegak lurus struktur.



Kemudahan pembuatan : cukup mudah sebab strukturnya tidak terlalu rumit.



Waktu pelaksanaan : singkat / cepat.



Komponen utama : tiang / kolom (post) dan balok (beam).



Bahan / material : struktur ini dapat menggunakan bahan kayu, beton

bertulang, dan baja.



Bentuk dasar : segi empat dan segi tiga.



Model / tipe : portal segi empat dan portal segi tiga.

(6)

Pembebanan Pada Tipe Portal

6. Detail konstruksi :

Detail Konstruksi Pada Tipe Portal

7. Aplikasi :

Contoh Aplikasi Tipe Portal

Sistem Rangka Bidang

1. Pengertian : yaitu sistem struktur rangka batang yang tersusun secara dua dimensional.

2. Fungsional : umumnya digunakan pada struktur atap bentang panjang (sport hall, exhibition hall, stadion, dll) dan juga jembatan.

(7)



Stabilitas : menggunakan bentuk segitiga yang stabil (lebih stabil

dibandingkan portal).



Kekuatan : kuat menahan beban yang cukup besar.



Ketahanan goncangan : kokoh menahan gaya yang sejajar bidang (lebih kokoh dibandingkan portal) tetapi lemah terhadap gaya yang tegak lurus bidang.



Kemudahan pembuatan : pembuatannya agak lebih rumit dibandingkan portal.



Waktu pelaksanaan : lebih lama dari portal.



Komponen utama : batang dan sambungan.



Bahan / material : umumnya menggunakan material baja, tapi juga dapat

memakai bahan kayu.



Bentuk dasar : struktur ini memiliki bentuk dasar segitiga yang kemudian

disusun.



Model / tipe : rangka batang sistem kabel, rangka batang Pratt, rangka

batang Hower, rangka batang statis tak tentu, rangka batang funicular.

5. Pembebanan (fow) :

Pembebanan Pada Tipe Rangka Bidang

6. Detail konstruksi :

Detail Konstruksi Pada Tipe Rangka Bidang

(8)

Contoh Aplikasi Tipe Rangka Bidang

Sistem Rangka Ruang

1. Pengertian : yaitu sistem struktur rangka batang yang tersusun secara tiga dimensional (ruang).

2. Fungsional : hampir sama dengan rangka bidang, umumnya digunakan pada struktur atap bentang panjang (sport hall, exhibition hall, stadion, dll).

3. Estetika : dapat menghasilkan bentuk-bentuk yang lebih kompleks dan atraktif. 4. Konstruksional :

 Stabilitas : lebih stabil dibandingkan rangka bidang.

 Kekuatan : kuat menopang beban yang besar karena beban didistribusikan secara merata.

 Ketahanan goncangan : tahan terhadap gaya yang sejajar struktur dan tahan terhadap tekuk lateral (gaya tegak lurus terhadap struktur).

 Kemudahan pembuatan : pembuatannya cukup rumit.

 Waktu pelaksanaan : cukup panjang / lama.

 Komponen utama : batang (member) dan sambungan (joint).

 Bahan / material : struktur ini menggunakan material baja.

 Bentuk dasar : struktur ini memiliki bentuk dasar piramid (tetrahedron), limas / segitiga.

 Model / tipe : square on square no ofset, cubic prisms, two member lengths, trigonal prisms, octahedron and tetrahedron, one member lengths.

5. Pembebanan (fow) :

Pembebanan Pada Tipe Rangka Ruang

(9)

Detail Konstruksi Pada Tipe Rangka Ruang

7. Aplikasi :

Contoh Aplikasi Tipe Rangka Ruang

Sistem Gantung

1. Pengertian : yaitu sistem struktur yang menggunakan kabel sebagai penggantung (menahan gaya tarik) suatu konstruksi.

2. Fungsional : digunakan untuk konstruksi jembatan, atap, penggantung untuk lantai bangunan tinggi.

3. Estetika : struktur ini menghasilkan bentuk-bentuk yang menarik, unik,

modern, dan memberi kesan ringan.

4. Konstruksional :



Stabilitas : stabil dan strukturnya cukup feksibel (kabel sebagai struktur selalu dalam kondisi tarik, dengan distribusi gaya merata di setiap bagiannya).



Kekuatan : kabel merupakan material yang kurang lebih 4 kali lebih kuat dari struktur baja lainnya, berukuran dan bermassa lebih kecil.



Ketahanan goncangan : relatif tahan terhadap goncangan karena sifatnya yang cukup feksibel



Kemudahan pembuatan : agak rumit.



Waktu pelaksanaan : agak lama (tidak secepat pemasangan portal).



Komponen utama : kabel sebagai penggantung.



Bahan / material : baja (kabel), beton (kolom).



Bentuk dasar : tents, preloaded catenaries, dan grids.



Model / tipe : incorporate suspension bridge element, suspended chain

and cable roofs, dan two-way cable networks in foor structures.

5. Pembebanan (fow) :

(10)

6. Detil konstruksi :



kolom



kabel



sambungan kabel dengan kolom / tiang

7. Aplikasi :

Contoh Aplikasi Tipe Gantung

Masted Structure

1. Pengertian : yaitu sistem struktur yang menggunakan tiang sebagai penyangga utama di mana tiang tersebut menanggung kumpulan beban / gaya (yang disalurkan dari kabel-kabel yang digantung pada tiang tersebut) yang kemudian disalurkan ke tanah

2. Fungsional : hampir sama dengan suspension, yaitu untuk jembatan, atap bangunan (stadion, ehibition hall, sport hall, dll).

3. Estetika : bentuk-bentuk yang dihasilkan menarik, atraktif, dan modern. 4. Konstruksional :



Stabilitas : kestabilan dihasilkan melalui peletakan tiang (mast) yang tepat untuk menahan kabel-kabel sesuai dengan persebaran kabel-kabel-kabel-kabel tersebut.



Kekuatan : terletak pada tiang (mast) sebagai penyalur beban ke tanah yang diterima dari kabel-kabel.



Ketahanan goncangan : struktur ini cukup kuat untuk menahan gaya horizontal maupun gaya logitudinal.



Kemudahan pembuatan : cukup rumit.



Waktu pelaksanaan : cukup lama.



Komponen utama : tiang penyangga (mast)



Bahan / material : baja dan beton



Bentuk dasar : orthogonal, rotational, dan multiples.



Model / tipe : single mast structures and assemblages, two mast structures and assemblages, four mast structures and assemblages, membrane roofed structures, grandstand structures, dan rational structures.

(11)

Pembebanan Pada Tipe Masted Structure

Detail Konstruksi Pada Tipe Masted Structure

7. Aplikasi :

(12)

Sistem Shell

1. Pengertian : yaitu sistem struktur yang menggabungkan plate, arc, dan catenarie sehingga menghasilkan kekuatan yang dihasilkan oleh bentukan lengkung yang dimilikinya.

2. Fungsional : digunakan untuk bangunan yang menggunakan bentuk dome, atap lengkung (stadion, bandara, stasiun kereta api, dll).

3. Estetika : bentuknya dinamis, tidak kaku. 4. Konstruksional :



Stabilitas : bentuk lengkung menciptakan kestabilan pada struktur.



Kekuatan : mendapatkan kekuatan dari bentuknya bukan dari kekuatan materialnya.



Ketahanan goncangan : kokoh terhadap goncangan karena meneruskan bebannya secara longitudinal seperti batang sekaligus secara transversal seperti busur.



Kemudahan pembuatan : tergolong rumit / sulit.



Waktu pelaksanaan : cukup lama.



Komponen utama : penutup atap



Bahan / material : selaput / membran



Bentuk dasar : bentuk dasar yang digunakan yaitu lengkungan (curved)



Model / tipe : single curved system, rotational shell system, dan anticlastic shell system.