Draft Laporan Baja

LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL KAYU

BAB I

PENDAHULUAN

A. BAJA SECARA UMUM

Bahan konstruksi bangunan yang paling umum digunakan oleh praktisi

teknik sipil saat ini adalah 3, yaitu :

a. Kayu

b. Beton

c. Baja

Kayu memiliki nilai lebih pada penggunaannya, terutama dari segi estetika.

Beton merupakan material yang paling umum digunakan di kontruksi-kontruksi

bangunan. Beton terdiri dari semen, agregat kasar dan halus, dan air. Beton sangat

unggul pada kekuatan tekannya, tapi sangat lemah pada kekuatan tariknya, yaitu

hanya sekitar 8-15% kekuatan tekannya. Baja memiliki keunggulan pada kekuatan

tekan dan tariknya. Kekuatan tarik baja sama besarnya dengan kekuatan tekannya.

Karena itu, seringkali penggunaan baja dikombinasikan dengan beton sebagai

tulangannya untuk menyerap kekuatan tarik yang diterima. Selain itu baja juga

memiliki keuntungan-keuntungan seperti ringan sehingga menguntungkan untuk

struktur jembatan bentang panjang, bangunan tinggi, ataupun struktur cangkang.

Waktu pengerjaan baja juga relatif singkat karena tidak memerlukan set-up time.

Ada berbagai sifat baja yang harus diketahui terutama untuk dapat melakukan

perhitungan kekuatan struktural suatu bangunan. Oleh karena itu, dalam praktikum ini

dilakukan pengujian terhadap baja (uji tarik baja) agar dapat diperoleh nilai-nilai

properti baja agar dapat digunakan selanjutnya dalam menentukan dan

memperhitungkan kekuatan suatu struktur bangunan.

Kelompok 5


B. PERILAKU MEKANIS BAJA

Perilaku bahan baja secara mudah dapat diketahui dengan mengamati hubungan

tegangan-regangan pada potongan baja yang ditarik secara perlahan hingga putus.

Hubungan tegangan-regangan suatu bahan menunjukkan perilaku bahan yang

berhubungan dengan kekuatan dan deformasi, dan hal ini dinyatakan dengan

persamaan konstitutif (constitutive-equation).

Baja merupakan campuran logam dengan besi sebagai unsur utama dengan

tambahan unsur – unsur lainnya seperti karbon, aluminium, chromium, columbium,

mangan, molybdenum, nikel, phosfor, silikon dan sulfur dengan tujuan untuk

meningkatkan sifat – sifat mekaniknya.

Jenis – jenis baja berdasarkan kandungan karbonnya :

Low-carbon steel : <0,15%

Mild steel : 0,15-0,29% (baja struktur pada umumnya)

Medium carbon steel : 0,3-0,59%

High carbon steel : 0,6-1,7%

Baja merupakan hasil/produk industri, quality control untuk bahan baja sangat

ketat, sehingga hasil produk baja mutu lebih terjamin. Pelaksanaan pekerjaan

bangunan baja lebih cepat. Bentuk elemen baja disebut profil baja, type profil baja,

profi siku sama kaki, siku tidak sama kaki, profil C/profil Canal, bentuk I/IWF, bentuk

H/profil H, pipa. Untuk rangka batang digunakan profil siku, untuk balok digunakan

IWF, untuk kolom IWF atau profil H, untuk lantai digunakan plat baja.

Keuntungan penggunaan material baja pada struktur:

Struktur lebih ringan dibandingkan dengan beton, sehingga menguntungkan untuk

struktur jembatan yang panjang, bangunan tinggi, ataupun struktur cangkang.

Waktu pengerjaan relatif singkat.

Homogenitas dan ketelitian ukuran lebih terjamin karena produk pabrik.

Dapat didaur ulang.

Kelompok 5

L

L

= L/L

P

Hubungan antara P dan L

E

Pyield

e p Strain hardening

Pultimate

putus

O

A B C D

P

P

L

Hubungan antara dan

E

yield

e p Strain hardening

ultimate

putus

O

A B C D


Kelemahan baja :

Korosif

Bersifat konduktor

Sifat – sifat mekanik baja :

Massa jenis, ρ = 7850 kg/m3

Modulus elastisitas baja, E = 210000 MPa

Tegangan leleh, fy atau σ y = 400 MPa

Gambar 1.1 Hasil tes tarik baja

Daktilitas

Daktilitas merupakan kemampuan baja untuk mengalami perpanjangan sebelum

pada akhirnya putus. Baja dikatakan memiliki daktilitas yang tinggi jika mampu

mengalami pertambahan panjang yang besar sebelum putus dan dipengaruhi oleh

kandungan karbon dalam baja, semakin rendah kandungan karbon maka baja akan

semakin daktil.

Kelompok 5


Daerah Elastis

Merupakan daerah dimana jika baja beri tegangan dan kemudian tegangan

tersebut diangkat, baja akan kembali kebentuk semula dan merupakan garis dengan

nilai gradien terbesar pada kurva tegangan regangan baja dan hukum Hooke hanya

berlaku di daerah ini karena pada daerah ini hubungan antara tegangan regangan

bersifat linier.

Daerah Plastis

Merupakan daerah datar pada kurva tegangan dan regangan, dimulai dari titik

leleh, ditandai dengan adanya pertambahan regangan tanpa peningkatan tegangan

yang berarti pada kurva daerah ini ditandai dengan garis lurus yang mendatar.

Daerah Necking

Merupakan daerah pada baja di mana terjadi pengurangan diameter penampang

baja hingga baja mengalami putus.

Strain Hardening

Strain hardening merupakan perilaku peningkatan tegangan yang terjadi setelah

bahan melewati daerah plastis.

BAB II

TUJUAN

Kelompok 5


Tujuan diadakannnya percobaan ini antara lain:

a. Mengetahui cara pengukuran uji tarik langsung.

b. Mengetahui cara pengoperasian alat uji tarik (Universal Testing Machine, UTM).

c. Pembacaan tegangan dan regangan dengan menggunakan strain gauge.

d. Menentukan -nilai properti mekanik baja, seperti nilai tegangan leleh (σy),

tegangan maksimum / ultimate (σmaks), modulus elastisitas (E), dan

elongasi baja ulir dan polos.

e. Membandingkan pengaruh diameter, panjang, dan jenis baja (ulir

atau polos) terhadap nilai – nilai di atas.

BAB III

ALAT DAN BAHAN PERCOBAAN

Kelompok 5


Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini antara lain:

1. Jangka sorong, untuk mengukur diameter penampang.

2. Baja polos berdiameter 8, 10 dan 12 mm serta baja ulir 10, 13

dan 16 mm.

3. Mesin Uji Universal Testing Machine (UTM), berfungsi untuk memberi dan

mengontrol laju pembebanan.

4. Load Cell, berfingsi untuk mengubah beban UTM dari analog menjadi digital.

5. Linear Variable Displacement Tranducer (LVDT), berfungsi untuk mencatat defleksi

atau perpanjangan.

6. Data Logger, berfungsi sebagai alat pencatat datan dari Load Cell dan LVDT.

BAB IV

Kelompok 5


METODOLOGI PERCOBAAN

1. Masing-masing benda uji diberi kode agar memudahkan identifikasi.

2. Masing-masing benda uji diukur diameter dan panjangnya, kemudian dicatat.

3. Semua peralatan yang akan digunakan pada saat praktikum dicek kelengkapannya dan

dikalibrasi terlebih dahulu.

4. Benda uji dipasang ke mesin UTM (sumbu alat penjepit berhimpit dengan sumbu

benda uji) serta dipasangkan alat ukur.

5. Benda uji ditarik dengan pertambahan beban yang konstan sampai benda uji putus.

Hasil yang didapat kemudian dicatat pertambahan panjangnya oleh pengamat.

6. Perilaku benda uji diamati secara visual oleh pengamat.

7. Setelah putus, diameter penampang pada daerah yang putus serta panjang akhir benda

uji kemudian diukur dan dicatat.

BAB V

Kelompok 5


HASIL PERCOBAAN

Baja dengan no 1 hingga 3 adalah baja polos, sedangkan baja dengan no 4 hingga 6

adalah baja ulir.

1. Kurva Tegangan vs Regangan berdasarkan Load Cell dan LVDT

a. Baja 1

Diameter = 8 mm

NO Beban (500kg) Regangan F (N) Tegangan (N/mm2)

1 0.6 0 3000 59.683676512 2 0.4 10000 198.94558843 3 0.6 15000 298.41838264 3.2 0.9 16000 318.31294145 3.2 1.1 16000 318.31294146 3.3 1.3 16500 328.26022087 3.3 1.7 16500 328.26022088 3.4 1.9 17000 338.20750029 4 3.3 20000 397.891176810 4.2 4.2 21000 417.785735611 4.3 4.4 21500 427.73301512 4.5 6 22500 447.627573913 4.6 8 23000 457.574853314 4.6 8.5 23000 457.5748533

Kelompok 5


0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

baja polos 8

regangan

tegangan

b. Baja 2

Diameter = 10 mm

NOBeban

(1000kg)Regangan F (N) Tegangan (N/mm2)

1 0.2 0 2000 25.464731352 0.5 0.2 5000 63.661828373 1 0.5 10000 127.32365674 1.5 0.65 15000 190.98548515 2.4 0.8 24000 305.57677626 2.5 0.9 25000 318.30914187 2.7 1.8 270008 3.2 3.8 32000 407.43570169 3.5 7.2 35000 445.6327986

Kelompok 5


0 1 2 3 4 5 6 7 80

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

polos 10

regangan

tegangan

c. Baja 3

Diamater = 12 mm

NOBeban

(1000kg)Regangan F (N) Tegangan (N/mm2)

1 0.2 0.1 2000 17.699115042 0.4 0.3 4000 35.398230093 1.3 0.5 13000 115.04424784 1.4 0.6 14000 123.89380535 4 1 40000 353.98230096 4.2 1.1 42000 371.68141597 4.3 1.1 43000 380.53097358 4.4 1.2 44000 389.3805319 4.4 1.7 44000 389.38053110 5 3 50000 442.477876111 6 4.3 60000 530.973451312 6.4 6.2 64000 566.371681413 6.5 9 65000 575.221238914 6.4 10 64000 566.3716814

Kelompok 5


0 2 4 6 8 10 120

100

200

300

400

500

600

700

polos 12

regangan

tegangan

d. Baja 4

Diameter = 10 mm

NO

Beban (1000kg)

Regangan F (N)Tegangan (N/mm2)

1 0.2 0 2000 25.464731352 0.8 0.3 8000 101.85892543 1 0.4 10000 127.32365674 3.3 1 33000 420.16806725 3.8 1.1 38000 483.82989566 3.9 1.3 39000 496.56226137 3.9 1.7 39000 496.56226138 4 1.9 40000 509.29462699 4.3 2.5 43000 547.49172410 4.4 3 44000 560.224089611 4.6 3.7 46000 585.68882112 4.7 4.4 47000 598.421186713 4.8 5 48000 611.153552314 4.9 6 49000 623.88591815 4.9 7.8 49000 623.885918

Kelompok 5


0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

100

200

300

400

500

600

700

baja ulir 10

regangan

tegangan

e. Baja 5

Diameter = 13 mm

NO

Beban (1000kg)


1 0.5 0.4 5000 37.69033622 2 0.9 20000 150.76134483 3 1.2 30000 226.14201724 5 1.8 50000 376.9033625 6 1.9 60000 452.28403446 6.3 2 63000 474.89823617 6.5 2.1 65000 489.97437068 6.7 2.4 67000 505.05050519 6.8 2.8 68000 512.588572310 7 3 70000 527.664706811 8 4.5 80000 603.045379212 8.3 5.1 83000 625.659580913 8.3 8 83000 625.6595809

Kelompok 5


0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

100

200

300

400

500

600

700

baja ulir 13

regangan

tegangan

f. Baja 6

Diameter = 16 mm

NO

Beban (2500kg)


1 0.1 0 2500 12.440286622 0.7 1 17500 87.082006373 1.7 2 42500 211.48487264 3 2.8 75000 373.20859875 4.2 3.4 105000 522.49203826 4.4 3.9 110000 547.37261157 4.6 4.2 115000 572.25318478 4.9 5 122500 609.57404469 5 5.7 125000 622.014331210 5.1 6.4 127500 634.4546178

Kelompok 5


0 1 2 3 4 5 6 70

100

200

300

400

500

600

700

baja ulir 16

regangan

tegangan

Kelompok 5


BAB VI

CONTOH PERHITUNGAN

A. Beberapa Contoh Persamaan

Persamaan yang digunakan :

Diameter aktual adalah diameter baja ulir yang ditentukan

berdasarkan parameter berupa volume dan massa dari

benda tersebut dengan asumsi nilai massa jenis yang telah

diketahui.

Dakt = 12,74√ massapanjang

Persamaan ini diturunkan berdasarkan persamaan masa

jenis benda dengan nilai massa jenis baja sebesar 7850

kg/m3.

Tegangan, σ adalah beban yang dibaca pada Load Cell

dibagi luas penampang.

= PA0

Keterangan :

P: beban yang bekerja pada baja (kg)

Ao : luas penampang semula (mm2)

Regangan, ε adalah pertambahan panjang dibagi panjang

awal benda uji.

= ΔLL0

Keterangan :

Kelompok 5


ΔL : pertambahan panjang (mm)

L0 : panjang awal benda uji (mm)

Tegangan leleh, σy adalah besarnya gaya tarik yang bekerja

pada saat benda uji mengalami leleh pertama dibagi luas

penampang.

σy = Py

A0

Keterangan :

Py : beban yang bekerja pada saat benda uji mengalami

leleh pertama (kg)


Tegangan maksimum / ultimate, σmax adalah tegangan tarik

maksimum yang didapat dari beban maksimum dibagi luas

penampang semula.

σmax = Pmax

A0

Keterangan :

Pmaks : beban maksimum pada batang baja (kg)


Elongasi, A adalah perpanjangan panjang ukur setelah

batang uji putus dinyatakan dalam persen dari panjang ukur

semula.

A = L¿

L0

¿ x 100%

Keterangan :

Lu : panjang ukur setelah putus dalam (mm)

L0 : panjang ukur semula dalam (mm)

Kelompok 5


B. Perhitungan Data Aktual

1.) Baja Polos D-8:

Diameter aktual :

D=7,95mm

Luas penampang Baja Polos D-8 :

A=π D2

4=

π (7,95)2

4=49,64 mm ²

Perpanjangan:

∆ L (% )=L−L0

L0

=130−100100

× 100 %=30 %

2) Baja Polos D-10:

Diameter : D=9,7 mm

Luas penampang Baja Polos D-10:

A=π D2

4=

π (9,7)2

4=73,9 mm ²

Perpanjangan:

∆ L (% )=L−L0

L0

=128−100100

× 100 %=28 %

3) Baja Polos D-12:

Diameter aktual : D=11,78 mm

Luas penampang Baja Polos D-12:

A=π D2

4=

π (11,78)2

4=108,988 mm ²

Perpanjangan

Kelompok 5


∆ L (% )=L−L0

L0

=126−100100

×100 %=26 %

4.) Baja Ulir 10:

Diameter aktual :

D=9,77 ×√ BeratPanjang

=9,77 ×√ 236401

=7,49 mm

Luas penampang Baja Ulir 10:

A=π D2

4=

π (9,77)2

4=74,93 mm ²

Perpanjangan:

∆ L (% )=L−L0

L0

=122−100100

× 100 %=22%

5.) Baja Ulir 13

Diameter aktual :


=12,6 ×√ 390400

=12,44 mm


A=π D2

4=

π (12,6)2

4=124,63 mm ²

Perpanjangan:

∆ L (% )=L−L0

L0

=125−100100

× 100 %=25 %

6.) Baja Ulir -16

Diameter aktual :


=15,6 ×√ 593395

=19,114 mm

Kelompok 5

DATA HASIL PENGUJIAN TARIK BAJA TULANGAN

1. polos 7,95 8 50,27 100 130 30%2. polos 9,7 10 78,54 100 128 28%3. polos 11,78 12 113,00 100 126 26%4. ulir 9,77 10 78,54 100 122 22%5. ulir 12,6 13 132,66 100 125 25%6. ulir 15,6 16 200,96 100 119 19%

No TestIdentifikasi Benda Uji

Diameter Aktual (mm)

Diameter Nominal

(mm)

Luas Penampang

Nominal (mm)

Panjang Awal (mm)

Panjang Akhir (mm)

Perpanjangan (%)

1. 1550 30,84 2225 44,27 4,982. 2400 30,56 3500 44,56 5,843. 4300 38,05 6500 57,52 7,154. 3800 48,38 4900 62,39 236 401 6,685. 6400 48,24 8300 62,57 390 400 8,336. 10750 53,49 12875 64,07 593 395 13,17

Kekuatan Luluh

(kg/m2)

Beban Maks (kg)

Kekuatan Tarik

(kg/mm2)

Berat (kg/m3)

Panjang (mm)

Diameter Akhir (mm)

Beban Luluh (kg)

No Test



A=π D2

4=

π (15,6)2

4=191,134 mm ²

Perpanjangan:

∆ L (% )=L−L0

L0

=119−100100

×100 %=19 %

C. Perhitungan Data Menurut Grafik (Grafik Terlampir)

Kelompok 5

Keterangan:

kekuatan tarik () =

Beban maksLuas Penampang Nominal

kekuatan luluh () =

Beban Luluh Luas Penampang Nominal


1.) Baja Polos D8: (Skala 1 : 500)

Beban Saat Leleh [Wy]

Wy = 3,1 x 500 = 1550 kg

Tegangan Leleh Nominal [y]

y =

WyA =

155049,64 = 31,22 kg/mm2

Beban Maksimum [Wult]

Wult = 4,5 x 500 = 2225 kg

Kekuatan Tarik Nominal [ult]

ult =

W ult

A =

222549,64 = 44,82 kg/mm2

Modulus Elastisitas [E]

E =

σε = =

222549,64 = 52,03 kg/mm2

(dari grafik yaitu nilai regangan saat tegangan mencapai beban luluh)

2.) Baja Polos D10: (Skala 1 : 1000)


Wy = 2,5 x 1000 = 2500 kg


y =

WyA =

250073,9 = 33,82 kg/mm2

Kelompok 5



Wult = 3,5 x 1000 = 3500 kg


ult =

W ult

A =

350073,9 = 47,36 kg/mm2


E =

σε = =

33 , 828 = 42,275 kg/mm2


3.) Baja Polos D-12 : Skala (1:1000)


Wy = 4,3 x 1000 = 4300 kg


y =

WyA =

4300108,988 = 39,45 kg/mm2


Wult = 6,5 x 1000 = 6500 kg


ult =

W ult

A =

6500108,988 = 59,64 kg/mm2


E =

σε = =

39 ,4511 = 35,86 kg/mm2


Kelompok 5


4.) Baja Ulir 10 (Skala 1 : 1000)


Wy = 3,8 x 1000 = 3800 kg


y =

WyA =

380074,93 = 50,714 kg/mm2


Wult = 4,9 x 1000 = 4900 kg


ult =

W ult

A =

490074,93 = 65,39 kg/mm2


E =

σε = =

380074,93 = 46,10 kg/mm2


5.) Baja Ulir 13


Wy = 6,4 x 1000 = 6400 kg


y =

WyA =

6400124,63 = 51,35 kg/mm2


Wult = 8,3 x 1000 = 8300 kg


Kelompok 5


ult =

W ult

A =

8300124,63 = 66,59 kg/mm2


E =

σε = =

51 ,352

= 25,675 kg/mm2


6.) Baja Ulir 16 (skala 1: 2500)


Wy = 4,3 x 2500 = 10750 kg


y =

WyA =

10750191,134 = 56,24 kg/mm2


Wult = 5,15 x 2500 = 12875 kg


ult =

W ult

A =

12875191,134 = 67,36 kg/mm2


E =

σε = =

56 ,243,5 = 16,06 kg/mm2


Kelompok 5


BAB VII

ANALISIS

Analisis Uji Tarik Baja

Faktor-Faktor Kesalahan:

1. Uji Penarikan Baja dengan UTM

Saat Uji tarik baja dilakukan dengan UTM (Universal Testing Machine), baja

diposisikan vertikal dengan dijepit alat penjepit pada UTM. Alat penjepit

menjepit baja pada ujung-ujung batang baja. Saat penarikan dimulai, masing-

masing ujung baja akan tertarik pada arah yang berlawanan oleh penjepit. Pada

proses ini besar kemungkinan terjadi selip antara penjepit dengan batang baja,

sehingga regangan yang dihasilkan tidak presisi. Hal ini akan besar pengaruhnya

pada baja polos.

Kelompok 5


2. Pembacaan Grafik

Pembacaan grafik dilakukan secara manual melalui perkiraan visualisasi.

Sehingga besar kemungkinan titik-titik antara tegangan dan regangan yang

didapat tidak presisi dan memiliki galat yang besar.

3. Mutu baja

Secara teoritis mutu beton pada setiap baja harus sama, namun dari hasil

perhitungan yang kami lakukan didapat modulus elastisitas yag berbeda-beda.

Dari analisis kami, ada kemungkinan mutu beton pada setiap baja yang diuji tidak

sama.

BAB VIII

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapatkan bahwa dengan uji tarik

baja dapat dilihat sifat dan prilaku baja terhadap gaya tarikan, dimana didapatkan grafik

perbandingan tegangan dan regangannya. Dari pengamatan hasil uji tarik baja ini pula,

dapat diketahui bahwa baja merupakan bahan konstruksi yang bersifat daktil yang mana

mampu mengalami deformasi jika mendapat gaya tarik. Namun semakin baik mutu baja,

baja tersebut akan semakin bersifat getas. Baja akan bersifat elastis sampai batas

tegangan lelehnya yang kemudian bersifat plastis jika beban telah melebihi tegangan

lelehnya itu. Ketika bersifat plastis, baja mengalami regangan yang cukup besar walau

dengan sedikit tegangan, hingga mencapai suatu nilai tegangan maksimum yang

mengakibatkan baja berdeformasi untuk beberapa saat hingga akhirnya putus atau fraktur.

o Baja 1 memiliki tegangan leleh 30,84 kg/mm2 dan tegangan kekuatan tarik 44,27

kg/mm2 .

Kelompok 5



kg/mm2.. Baja 2 ini memenuhi spesifikasi


kg/mm2


kg/mm2


kg/mm2


kg/mm2

o Baja 6 paling kuat lebih kuat daripada baja yang lain karena tegangan leleh dan

kekuatan tarik baja 6 paling besar .

o Baja 5 lebih daktil daripada baja lainnya karena daktilitas baja 5 lebih besar (εf baja 5

> εf baja yang lain

o Semua baja memenuhi spesifikasi BJTS-40 ( Indonesia ).

Kelompok 5

Draft Laporan Baja

Documents

Transcript of Draft Laporan Baja