DEWI ANGGRAINI

09512021

BAJA

PENGGUNAAN BAJA DALAM DUNIA ARSITEKTUR ANTARA LAIN:

1. Sebagai kerangka pada suatu strukrur bangunan

2. Sebagai kerangka pada konstruksi jembatan.

SEJARAH STRUKTUR BAJA

Penggunaan logam sebagai bahan struktural diawali dengan besi tuang untuk bentang lengkungan (arch) sepanjang 100 ft (30 m) yang dibangun di Inggris pada tahun 1777 – 1779. Dalam kurun waktu 1780 – 1820,. Dibangun lagi sejumlah jembatan dari besi tuang, kebanyakan berbentuk lengkungan dengan balok – balok utama dari potongan – potongan besi tuang indivudual yang membentuk batang – batang atau kerangka (truss) konstruksi. Besi tuang juga digunakan sebagai rantai penghubung pada jembatan – jembatan suspensi sampai sekitar tahun 1840.

Setelah tahun 1840, besi tempa mulai mengganti besi tuang dengan contoh pertamanya yang penting adalah Brittania Bridge diatas selat Menai di Wales yang dibangun pada 1846 – 1850. Jembatan ini menggunakan gelagar – gelagar tubular yang membentang sepanjang 230 – 460 – 460 – 230 ft (70 – 140 – 140 – 70 m) dari pelat dan profil siku besi tempa.

Proses canai (rolling) dari berbagai profil mulai berkembang pada saat besi tuang dan besi tempa telah semakin banyak digunakan. Batang – batang mulai dicanai pada skala industrial sekitar tahun 1780. Perencanaan rel dimulai sekitar 1820 dan diperluas sampai pada bentuk –I menjelang tahun 1870-an.

Perkembangan proses Bessemer (1855) dan pengenalan alur dasar pada konverter Bessemer (1870) serta tungku siemens-martin semakin memperluas penggunaan produk – produk besi sebagai bahan bangunan. Sejak tahun 1890, baja telah mengganti kedudukan besi tempa sebagai bahan bangunan logam yang terutama. Dewasa ini (1990-an), baja telah memiliki tegangan leleh dari24 000 sampai dengan 100 000 pounds per square inch, psi (165 sampai 690 MPa), dan telah tersedia untuk berbagai keperluan struktural.

Berikut ini adalah awal mula ditemukannya Baja. • Besi ditemukan digunakan pertama kali pada sekitar 1500 SM • Tahun 1100 SM, Bangsa hittites yang merahasiakan pembuatan tersebut selama 400 tahun dikuasai

oleh bangsa asia barat, pada tahun tersebbut proses peleburan besi mulai diketahui secara luas. • Tahun 1000 SM, bangsa yunani, mesir, jews, roma, carhaginians dan asiria juga mempelajari

peleburan dan menggunakan besi dalam kehidupannya. • Tahun 800 SM, India berhasil membuat besi setelah di invansi oleh bangsa arya. • Tahun 700 – 600 SM, Cina belajar membuat besi. • Tahun 400 – 500 SM, baja sudah ditemukan penggunaannya di eropa. • Tahun 250 SM bangsa India menemukan cara membuat baja • Tahun 1000 M, baja dengan campuran unsur lain ditemukan pertama kali pada 1000 M pada kekaisaran fatim yang disebut dengan baja damascus• 1300 M, rahasia pembuatan baja damaskus hilang. • 1700 M, baja kembali diteliti penggunaan dan pembuatannya di eropa.

Sifat – sifat utama baja untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bangunan :

• Keteguhan (solidity) artinya mempunyai ketahanan terhadap tarikan, tekanan atau lentur

• Elastisitas (elasticity) artinya kemampuan / kesanggupan untuk dalam batas –batas pembebanan tertentu, sesudahnya pem- bebanan ditiadakan kembali kepada bentuk semula.

• Kekenyalan / keliatan (tenacity) artinya kemampuan/kesanggupan untuk dapat menerima perubahan perubahan bentuk yang besar tanpa menderita kerugian- kerugian berupa cacat atau kerusakan yang terlihat dari luar dan dalam untuk jangka waktu pendek

• Kemungkinan ditempa - (maleability) sifat dalam keadaan merah pijar menjadi lembek dan plastis sehingga dapat dirubah bentuknya

• Kemungkinan dilas (weklability) artinya sifat dalam keadaan panas dapat digabungkan satu sama lain dengan memakai atau tidak memakai bahan tambahan, tampa merugikan sifat -sifat keteguhannya Kekerasan (hardness) Kekuatan melawan terhadap masuknya benda lain

Proses pembuatan bajaBaja diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat maupun cair, besi bekas (Skrap) dan beberapa paduan logam. Ada beberapa proses pembuatan baja antara lain :

1.proses konvertorterdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap kesamping.Sistem kerjaDipanaskan dengan kokas sampai ± 1500 0C,Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor)Kembali ditegakkan.Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor. Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya.

proses Bassemer (asam)lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau aksid asam (SiO2), Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, CaO tidak ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO2, SiO2 + CaO >> CaSiO3proses Thomas (basa)Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit [ kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah besi kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %. Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO),3 CaO + P2O5 Ca3(PO4)2 (terak cair)

2.proses Siemens Martin menggunakan sistem regenerator (± 3000 0C.) fungsi dari regenerator adalah :a.memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapurb.sebagai Fundamen/ landasan dapurc.menghemat pemakaian tempatBisa digunakan baik besi kelabu maupun putih, Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (SiO2),besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)

3.proses Basic Oxygen Furnacelogam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan)Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang bakar dengan kecepatan tinggi. (55 m3 (99,5 %O2) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400 kN/m2.ditambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S.Keuntungan dari BOF adalah:BOF menggunakan O2 murni tanpa Nitrogen Proses hanya lebih-kurang 50 menit.Tidak perlu tuyer di bagian bawahPhosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbonBiaya operasi murah

4.proses dapur listriktemperatur tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan induksi listrik.Keuntungan :Mudah mencapai temperatur tinggi dalam waktu singkat Temperatur dapat diatur Efisiensi termis dapur tinggi Cairan besi terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehingga kualitasnya baikKerugian akibat penguapan sangat kecil

5.proses dapur kopelmengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang.Prosespemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair.Bahan bakar(arang kayu dan kokas) dinyalakan selama ± 15 jam.kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan rendah hingga kokas mencapai 700 – 800 mm dari dasar tungku.besi kasar dan baja bekas kira-kira 10 – 15 % ton/jam dimasukkan.15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.Untuk membentuk terak dan menurunkan kadar P dan S ditambahkan batu kapur (CaCO3) dan akan terurai menjadi akan bereaksi dengan karbon:Gas CO yang dikeluarkan melalui cerobong, panasnya dapat dimanfaatkan untuk pembangkit mesin-mesin lain.

6.proses dapur CawanProses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi kasar dalam cawan,kemudian dapur ditutup rapat. Kemudian dimasukkan gas-gas panas yang memanaskan sekeliling cawan dan muatan dalam cawan akan mencair.Baja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan menambahkan unsur-unsur paduan yang diperlukan

Klasifikasi baja

1. Menurut komposisi kimianya: a.Baja karbon (carbon steel), dibagi menjadi tiga yaitu; Baja karbon rendah (low carbon steel) machine, machinery dan mild steel Baja karbon menengah (medium carbon steel) - Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.- Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.Baja karbon tinggi (high carbon steel) tool steel - Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Baja karbon tinggi (high carbon steel) tool steel - Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Baja Paduan dengan Sifat Khusus 1.Baja Tahan Karat (Stainless Steel) Sifatnya antara lain: • Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekan • Tahan temperature rendah maupun tinggi • Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil • Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus • Tahan terhadap oksidasi • Kuat dan dapat ditempa

Sifat Baja • Baja tahan panas (heat resistant steel) • Baja tanpa sisik (non scaling steel) • Electric steel • Magnetic steel • Non magnetic steel • Baja tahan pakai (wear resisting steel) • Baja tahan karat/korosi

Struktur Baja Struktur dapat dibagi menjadi tiga kategori umum :

a) Struktur Rangka (framed structure), dimana elemen – elemennya kemungkinan terdiri dari batang – batang tarik, balok, dan batang – batang yang mendapatkan beban lentur kombinasi dan beban aksial,

Kebanyakan konstruksi bangnan tipikal termasuk dalam kategori ini. Bangunan berlantai banyak biasanya terdiri dari balok dan kolom, baik yang terhubungkan secararigid atau hanya terhubung sederhana dengan penopang diagonal untuk menjaga stabilitas. Meskipun suatu bangunan berlantai banyak bersifat tiga dimensional, namun biasanya bangunan tersebut didesain sedemikian rupa sehingga lebih kaku pada salah satu arah ketimbang arah lainnya. Dengan demikian, bangunan tersebut dapat diperlakukan sebagai serangkaian rangka (frame) bidang. Meskipun demikian, bila perangkaan sedemikian rupa sehingga perilaku batang – batangnya pada salah satu bidang cukup mempengaruhi perilaku pada bidang lainnya, rangka tersebut harus diperlakukan sebagai rangka ruang tiga dimensi.

Bangunan – bangunan industrial dan bangunan – bangunan sau lantai tertentu, seperti gereja, sekolah, dan gelanggang, pada umumnya menggunakan struktur rangka baik secara keseluruhan maupun hanya sebagian saja. Khususnya sistem atap yang mungkin terdiri dari serangkaian kerangka datar, kerangka ruang, sebuah kubah atau mungkin pula bagian dari suatu rangka datar

tau rangka kaku satu lantai dengan pelana. Jembatan pun kebanyakan merupakan struktur rangka, seperti balok dan gelagar pelat atau kerangka yang biasanya menerus.

b) Struktur Tipe Cangkang (shell type structure), dimana tegangan aksial lebih dominan,

Dalam tipe struktur ini, selain melayani fungi bangunan, kubah juga bertindak sebagaipenahan beban. Salah satu tipe yang umum dimana tegangan utamanya berupa tarikan adalah bejanayang digunakan untuk menyimpan cairan (baik untuk temperatur tinggi maupun rendah), diantaranyayang paling terkenal adalah tanki air. Bejana penyimpanan, tanki dan badan kapal merupakan contoh –contoh lainnya. Pada banyak struktur dengan tipe cangkang, dapat digunakan pula suatu strukturrangka yang dikombinasikan dengan cangkang.

Pada dinding – dinding dan atap datar, sementara berfungsi bersama dengan sebuah kerangka kerja, elemen – elemen “kulit”nya dapat bersifat tekan. Conto pada badan pesawat terbang. Struktur tipe cangkang biasanya didesain oleh seorang spesialis.

c) Struktur Tipe Suspensi (suspension type structure), dimana tarikan aksial lebih mendominasi sistem pendukung utamanya.

Pada struktur dengan tipe suspensi, kabel tarikmerupakan elemen – elemen utama. Biasanya subsistem dari struktur ini terdiri dari struktur kerangka, seperti misalnya rangka pengaku pada jembatan gantung. Karena elemen tarik ini terbukti paling efisien dalam menahan beban, struktur dengan konsep ini semakin banyak dipergunakan.

Telah dibangun pula banyak struktur khusus dengan berbagai kombinasi dari tipe rangka, cangkang, dan suspensi. Meskipun demikian, seorang desainer spesialis dalam tipe struktur cangkang ini pun pada dasarnya harus juga memahami desain dan perilaku struktur rangka.

CONTOH KARYA YANG MENGGUNAKAN BAHAN BAJA

• STADION SARANG BURUNG ATAU STADION NASIONAL

Stadion yang dibentuk dari rangkai baja ini dirancang oleh perusahaan Swiss: Herzog de Meuron, dan arsitek Cina, Li Xinggang untuk kapasitas 91 ribu tempat duduk. Stadion sudah lama mengikuti desain berkelanjutan dari salah satu keajaiban dunia, Romawi Coliseum.

THE OCTAVIO FRIAS DE OLIVEIRA BRIDGE (BRAZIL)

The Octavio Frias de Oliveira Bridge memiliki kontur yang unik, desain 2 melengkung geladak jembatan salib satu sama lain melalui mendukung berbentuk X. Membelah Pinheiros si Sao Paulo, Brazil. Jembatan ini resmi di buka pada Mei 2008, memiliki panjang 138 meter (450 kaki), dan menghubungkan ke Pinheiros Marjinal Jornalista Roberto Marinho Avenue. Serangkaian 144 kabel

baja digunakan untuk mendukung struktur. Puncak tiang memiliki tinggi 452 meter.