E. JARAK PANDANG - simak-unwiku.ac.idsimak-unwiku.ac.id/files/Bagian 2-fix.pdf · jembatan KA...

I. PENDAHULUAN

A. Beberapa Contoh Bangunan Baja

Gambar 1. Kuda-kuda rangka batang

Gambar 1. Kuda-kuda (cold formed steel)Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

Gambar 3. Konstruksi gable

Gambar 4. Rangka gedung (portal)

Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto

Gambar 5. Konstruksi rangka gedung

Gambar 6. Konstruksi tribun stadion


Gambar 7. Konstruksi rangka jembatan

Gambar 8. Konstruksi jembatanpelengkung


Gambar 9. Konstruksi jembatan pelengkung

Gambar 10. Konstruksi jembatan gantung


Gambar 11. Konstruksi jembatan kabel

Gambar 12. Konstruksi jembatan KA


Gambar 12. Konstruksi jembatan pelat girder

Gambar 13. Konstruksi jembatan pelat girderStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto

Gambar 13. Konstruksi menara jaringan listrik

Gambar 14. Konstruksi tower seluler


B. Material Baja

Baja merupakan logam paduan, di mana logambesi merupakan unsur dasar dan beberapaelemen logam lainnya sebagai unsur tambahan.

Unsur logam yang ada pada material bajaterdiri dari :1) Besi (Fe) 98 % 2) Karbon (C) maksimal 1,7 % 3) Manganese (Mn) maksimal 1,65 %4) Silikon (Si) maksimal 0,6 %5) Tembaga (Cu) maksimal 0,6 %6) Phosfor (P) dan belerang (S)


Fungsi atau peran dari masing-masing unsur tambahanpembentuk baja tersebut adalah sebagai berikut :

1. Karbon (C)Bersifat menaikan tegangan tapi juga bersifatmenurunkan regangan, sehingga baja menjadibersifat getas (britle).

2. Phospor (P) dan belerang (S)Bersifat menurunkan keuletan (baja menjadi getasgetas)

3. Tembaga (Cu)Bersifat menaikan ketahanan terhadap karat (korosi)

4. Silikon (Si)Bersifat mengurangi gas pada leburan logam

5. Manganese (Mn)Bersifat menambah kekuatan baja


C. Jenis-jenis Material Baja

Baja yang digunakan untuk keperluan struktur dikelompokan menjadi4 yaitu (ASTM):

1. Baja Karbon (Carbon steel)Umumnya mempunyai tegangan leleh fy berkisar antara 210 280 Mpa.

2. Baja paduan rendah mutu tinggi (High strength low alloysteel/HSLA)Mempunyai tegangan leleh fy berkisar antara 280 490 Mpa.

3. Baja paduan rendah dengan perlakuan karbon panas (Heattreated carbon and high-strength low alloy steels)Mempunyai tegangan leleh 322 700 Mpa.

4. Baja struktural paduan rendah dengan perlakuan panas (Heat-treated constructional alloy steels )Mempunyai tegangan leleh 630 700 Mpa.


Baja karbon dibedakan menjadi :1. Baja karbon rendah

Baja ini disebut baja perkakas (mild steel) dengankandungan karbon sekitar 0,03% 0,35%.

2. Baja karbon mediumBaja ini mempunyai kandungan karbon sekitar0,35% - 0,50% dan merupakan baja yang seringdigunakan sebagai baja struktur (misalnya Bj 37atau St 37).

3. Baja karbon tinggiBaja ini mempunyai kandungan karbon sekitar0,55% - 1,70%.


D. Profil BajaSejarah profil baja struktur tidak terlepas dariperkembangan rancangan struktur di AmerikaSerikat.

Bentuk profil yang pertama kali dibuat diAmerika Serikat adalah profil siku (L) padatahun 1819.

Baja profil I pertama kali juga dibuat di ASpada tahun 1884 dan dikenal dengan istilahbalok S.


Pada tahun 1896, Association of American SteelManufacturers (sekarang American Iron andSteel Institute, AISI) membuat bentuk standarprofil berikut katalognya yang memuatdimensi, berat dan properti penampanglainnya.

Sekarang profil struktur baja telahdistandarisasi, meskipun dimensi eksaknyaagak berbeda sedikit tergantungprodusennya.


Baja stuktur dapat dibuat menjadi berbagaibentuk profil dan ukuran tanpa banyakmerubah sifat fisiknya.

Pada umumnya yang diinginkan darisuatu bentuk profil adalah nilai momeninersia yang besar selain luasnya.

Profil baja struktur biasanya dinamaiberdasarkan bentuk penampangnya,misalnya siku (L), I, C, T, Z, dan pelat.


Dari tahun ke tahun terjadi perubahandalam bentuk profil baja struktur.

Hal ini disebabkan karenaditemukannya bentuk profil yanglebih efisien.

Berbagai bentuk profil baja standarbisa dilihat pada Gambar 15.


Gambar 15. Berbagai bentuk profil dasar baja struktur


Secara umum profil baja standar dikenal dalam empatgolongan yaitu:

1) Profil baja produk Eropa Barat :

Belgia, Luksemburg, Jerman, Perancis, dan Nederland

2) Profil baja produk Eropa Tengah :

Austria, Hongaria, dan Ceko-Slowakia

3) Profil baja produk Inggris.

4) Profil baja produk Amerika :

Amerika Serikat dan Kanada

Di Indonesia biasanya digunakan profil standar Jermandan Amerika.


Beberapa profil baja standar Jerman diantaranya adalah:

1) Profil I dengan flens sempit dan flens lebar

2) Profil kanal

3) Profil siku sama kaki dan tidak sama kaki

4) Profil T

Profil I dengan flens sempit yaitu : profil I NP.

Profil I dengan flens lebar yaitu I DIE, I DIN, I DIR dan I DIL.

DIE singkatan dari Differdange Economique (ekonomis),

DIN singkatan dari Differdange Normal,

DIR singkatan dari Differdange Renforce (diperkuat), dan

DIL singkatan dari Differdange Leger (badan tipis).

Profil baja kanal dinyatakan dengan kode (sebutan) C NP.Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

Gambar 16. Profil I NP

Gambar 17. Profil C NP


Profil Baja Standar Amerika diantaranya :

1) Wide Flange Shapes

2) Structural Tees

Wide Flange Shapes adalah profil I dengan flens lebardinyatakan dengan tanda WF.

Wide flange ditemukan oleh Henry Grey sehinggaprofil ini sering disebut balok-balok Grey.

Structural Tees adalah baja T yang bentuknya miripdengan baja T standar Jerman.


Sementara jenis profil baja yang biasa dipakai di Indonesia sesuai kebutuhankonstruksi adalah sbb :

1) Wide Flange (WF)

WF biasa digunakan untuk : balok, kolom, tiang pancang, top & bottomchord member pada truss, composite beam atau column, kantileverkanopi, dll.

Istilah lain : IWF, WF, H-Beam, UB, UC, balok H, balok I, balok W.

Gambar 18. Profil WFStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

2) UNP

Penggunaan UNP hampir sama dengan WF,kecuali untuk kolom jarang digunakan karenarelatif lebih mudah mengalami tekuk.

Istilah lain : Kanal U, U-channel, Profil U

Gambar 19. Profil UNPStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

3) Equal Angle (Hot Rolled)

Biasa digunakan untuk : member pada truss, bracing, balok, dan struktur ringanya.

Istilah lain : profil siku, profil L, L - shape.

Gambar 20. Profil LStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

4. Unequal Angle (Hot Rolled)

Penggunaan dan istilah lain hampir samadengan Equal Angle.

Gambar 21. Profil LStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto

5. Lipped Channel

Biasa digunakan untuk : purlin (balok dudukan penutup atap), girts(elemen yang memegang penutup dinding misalnya metal sheet,dll), member pada truss, rangka komponen arsitektural.

Istilah lain : balok purlin, kanal C, C-channel, profil C.

Gambar 21. Profil lipped channel


6. Equal Angle (Cold Formed)

Biasa digunakan untuk : bracing struktur ringan (kecil), rangkakomponen arsitektural, support komponen-komponen ME.

Istilah lain : hampir sama dengan Equal Angle hot rolled.

Gambar 22. Profil equal angle (cold formed)


7. Unequal Angle (Cold Formed)

Pengunaan dan istilah lain hampir sama dengan EqualAngle (Cold Formed).

Gambar 22. Profil unequal angle (cold formed)


8. RHS (Rectangular Hollow Section) cold formed

Pengunaan : komponen rangka arsitektural (ceiling, partisi gipsum, dll), rangka dan support ornamen-ornamen non struktural.

Istilah lain : besi hollow (istilah pasar), profil persegi.

Gambar 23. Profil rectangular hollow section cold formedStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

9. SHS (Square Hollow Section) cold formed

Pengunaan dan istilah lain hampir sama denganRectangular Hollow Section cold formed.

Gambar 23. Profil square hollow section cold formed


10. Steel Pipe

Penggunaan : bracing (horizontal dan vertikal), secondary beam (biasanya pada rangka atap), kolom arsitektural, support komponen arsitektural (biasanya eksposed, karena bentuknya yang silinder mempunyai nilai artistik)

Istilah lain : steel tube, pipa.

Gambar 24. Profil steel pipe


11. T-Beam (Hot Rolled)

Pengunaan : balok lantai, balok kantilever (kanopi).Istilah lain : balok T.

Gambar 25. Profil T-Beam (Hot Rolled)


12. King Cross dan Quen Cross

Profil ini memiliki kuat aksial yang cukup tinggi pada arah X dan arah Y.

Maka profil ini paling baik digunakan untuk struktur kolom padabangunan.

Gambar 25. Profil King Cross Gambar 26. Profil Quin Cross


13. Honey Comb

Honey Comb adalah profil I yang di potong sedemikian rupa,sehingga kekuatannya meningkat pada satu arah.

Profil ini banyak digunakan sebagai gelagar jembatan danlain-lain.

Gambar 27. Profil Honey CombStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

14. Cell Form

Sama seperti pada profil honey com profil ini kekuatannya meningkatpada satu arah.

Profil ini sering digunakan untuk balok-balok pada atap dengan bentangyang cukup panjang.

Profil ini juga sering digunakan untuk struktur-struktur yang lain, adakalanya ekspose (diperlihatkan).

Gambar 27. Profil Cell CombStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

E. Hubungan Tegangan-Regangan Baja Struktur Jika baja struktur diberikan gaya tarik, akan terjadi perpanjangan yangsebanding dengan gaya yang diberikan.

Titik tertinggi pada bagian linier dari kurva tegangan-regangan adalahbatas proporsional.

Tegangan terbesar yang dapat ditahan oleh material tanpa terjadideformasi permanen disebut batas elastis.

Untuk material struktur batas elastis sama dengan batasproporsional.

Tegangan konstan yang disertai perpanjangan atau regangan disebut titikleleh.

Titik ini merupakan nilai yang penting untuk material baja karenaperencanaan dengan metoda elastis didasarkan pada nilai teganganini.

Di atas titik leleh akan terjadi pertambahan regangan tanpapenambahan tegangan.


Regangan yang terjadi sebelum titik leleh disebutregangan elastis, sedangkan regangan setelah titikleleh disebut regangan plastis yang besarnya sekitar10 sampai dengan 15 kali dari regangan elastis.

Setelah regangan plastis, terdapat daerah yangdinamakan strain hardening yaitu daerah dimanadiperlukan tegangan untuk terjadinya tambahanregangan.

Kurva akan terus naik sampai mencapai teganganmaksimum dan selanjutnya akan terjadipengurangan luas penampang yang diikuti dengankeruntuhan.


Gambar 26. Diagram stress vs strain


F. Mutu Baja Struktur dan Material Properties

Berdasarkan SNI 03-1729-2002 (Tata CaraPerencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung)mutu baja struktur dibagi menjadi 5 (Tabel 1).

Tabel 1. Mutu baja struktur

Mutu baja Tegangan putus minimum fu (Mpa)

Tegangan leleh minimum fy (Mpa)

Regangan 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


Sifat mekanik baja yang diperlukan dalam perencanaanstruktur baja diantaranya (SNI 03-1739-2002) :

Modulus elastisitas, E = 200.000 Mpa

Modulus geser, G = 80.000 Mpa

Angka poison = 0,30

Koefisien muai panjang = 12 x 10-6/0C


G. Kelebihan dan Kekurangan Baja Sebagai Material Struktur1. Kelebihan Bajaa. Kekuatan Tinggi

Kekuatan yang tinggi dari baja per satuan berat mempunyaikonsekuensi bahwa beban mati (berat sendiri) akan kecil.

Hal ini sangat cocok untuk konstruksi jembatan bentang panjang,bangunan tinggi, dan bangunan dengan kondisi tanah yang buruk.

b. KeseragamanSifat baja tidak berubah banyak terhadap waktu, tidak sepertihalnya pada struktur beton bertulang dan kayu.

c. ElastisitasBaja berperilaku mendekati asumsi perancang teknik dibandingkandengan material lain karena baja mengikuti hukum Hooke hinggamencapai tegangan yang cukup tinggi.

Momen inersia untuk penampang baja dapat ditentukan denganpasti dibandingkan dengan penampang beton bertulang.


d. PermanenPortal baja yang mendapat perawatan baik akan berumur sangatpanjang, bahkan hasil penelitian menunjukkan bahwa padakondisi tertentu baja tidak memerlukan perawatan pengecatansama sekali.

e. DaktilitasDaktilitas didefinisikan sebagai sifat material untuk menahandeformasi yang besar tanpa keruntuhan terhadap beban tarik.

Suatu elemen baja yang diuji terhadap tarik akan mengalamipengurangan luas penampang dan akan terjadi perpanjangansebelum terjadi keruntuhan. Sebaliknya pada material keras dangetas (brittle) seperti beton akan hancur terhadap beban kejut.

Sifat daktil baja memungkinkan terjadinya leleh lokal pada titik-titik tersebut sehingga dapat mencegah keruntuhan prematur.

Keuntungan lain dari material daktil adalah jika mendapat bebanlebih maka akan terjadi defleksi yang cukup jelas sehingga dapatdigunakan sebagai tanda keruntuhan.


f. Liat (Toughness)

Toughness adalah kemampuan material untuk menyerap energidalam jumlah yang cukup besar sehingga baja dapat terusmemikul beban dengan deformasi yang cukup besar.

Ini merupakan sifat material yang bagus karena dengan sifatini elemen baja bisa menerima deformasi yang besar selamapabrikasi, pengangkutan, dan pelaksanaan tanpa menimbulkankehancuran.

g. Memungkinkan untuk dilakukan penambahan padastruktur yang sudah ada

Pada struktur baja yang sudah ada bisa dilakukan penambahanstruktur, seperti penambahan bentang dan lebar pada konstruksijembatan atau penambahan lokal (ruang) maupun ketinggianpada konstruksi gedung.


h. Kelebihan yang lain-lain

Kelebihan lain dari materia baja struktur adalahdiantaranya:

1) kemudahan penyambungan baik dengan baut, pakukeling maupun las

2) cepat dalam pemasangan,

3) dapat dibentuk menjadi profil yang diinginkan

4) kekuatan terhadap fatik (kelelahan)

5) kemungkinan untuk penggunaan kembali setelahpembongkaran

6) masih bernilai meskipun tidak digunakan kembalisebagai elemen struktur

7) adaptif terhadap prefabrikasi.


2. Kekurangan Baja

Coba sebutkan jan jelaskan kekurangan baja

sebagai material struktur (PR dikumpulkanminggu selanjutnya...!)


THE END


E. JARAK PANDANG - simak-unwiku.ac.idsimak-unwiku.ac.id/files/Bagian 2-fix.pdf · jembatan KA...

Documents

Transcript of E. JARAK PANDANG - simak-unwiku.ac.idsimak-unwiku.ac.id/files/Bagian 2-fix.pdf · jembatan KA...