KONSTRUKSI BAJA

A. PENDAHULUAN

Baja adalah material yang kuat. Material pada tower dan bangunan dengan bentang yang menakjubkan. Ringan jika dilihat dari dari proporsi dengan kekuatannya, cocok untuk konstruksi yang butuh pengerjaan cepat. Rangka bangunan yang sangat repetitif dan detail arsitektural yang memuaskan penglihatan dengan dengan keeleganan suatu struktur mekanik yang rapi. Diantara semua logam lain merupakan logam yang memiliki keunikan dan tidak mahal.

Bahan baja, sebagaimana kita ketahui dewasa ini, merupakan kreasi manusia modern. Pendahulu baja, yaitu besi cetak (cast iron, ditemukan di Cina pada abad ke IV sebelum masehi) dan besi tempa (wrought iron), telah banyak digunakan pada banyak gedung dan jembatan sejak pertengahan abad kedelapan belas sampai pertengahan abad kesembilan belas. Meskipun demikian, di Amerika Serikat, baja baru mulai dibuat pada tahun 1856. Penggunaan baja pada mulanya adalah sebagai konstruksi utama Jembatan Eads di St. Louis, Missouri, yang dimulai pembangunannya pada tahun 1868 dan selesai pada tahun 1874. Kemudian pada tahun 1884 diikuti dengan pembangunan gedung bertingkat sepuluh berstruktur baja (nantinya menjadi 12 tingkat), yaitu Home Insurance Company Building di Chicago.

Baja konstruksi adalah alloy steels (baja paduan), yang pada umumnya mengandung lebih dari 98% besi dan biasanya kurang dari 1% karbon). Salah satu keuntungan baja adalah keseragaman bahan dan sifat-sifatnya yang dapat diduga secara cukup tepat. Kestabilan dimensional, kemudahan pembuatan, dan cepatnya pelaksanaan juga merupakan hal-hal yang menguntungkan dari baja struktural ini.

GaGambar. Jenis-Jenis Konstruksi Baja

B. JENIS – JENIS BAJA

Dalam proses pembuatannya, baja dapat mempunyai bentuk tertentu dengan cara melewatkannya di dalam gilasan dalam kondisi panas-merah. Baja, sebagai material, tersedia dalam berbagai jenis mutu.

1. Profil W

Profil flens lebar mulai digunakan pada tahun 1830, pada saat rel besi tempa digiling di Inggris. Pada tahun 1949, Prancis mengembangkan bentuknya untuk digunakan sebagai elemen struktur lentur, bersamaan dengan berkembangnya penampang I besi tempa giling. Tujuannya, tentu saja, adalah untuk menghasilkan tahanan yang lebih besar terhadap lentur (momen inersia yang lebih besar) persatuan berat

penampang melintang.

Balok flens lebar merupakan temuan Henry Grey, seorang Inggris yang beremigrasi ke Amerika Serikat pada tahun 1870. la secara gemilang menemukan metode pembuatannya, tetapi tidak ada pabrik yang mampu melaksanakan pembuatan balok temuannya. Akhirnya di Eropa penemuan tersebut dapat diterima. Pada tahun 1902, di Differdange, pabrik baja milik Jerman di Luxemburg, produksi baja berprofil flens lebar dimulai. Tak lama kemudian, balok Grey menjadi sesuatu yang menarik bagi Charles Schwab, presiden Bethlehem Steel Company, dan pada tahun 1908, balok sayap lebar yang pertama kali dibuat di Amerika Serikat digiling di Bethlehem, Pennsylvania. Profil W digunakan terutama sebagai elemen struktur balok dan kolom.

2. Profil S

Profil S adalah balok standar Amerika. Profil ini mempunyai bidang flens dalam miring, web yang relatif lebih tebal, dan mempunyai tinggi inci penuh. Profil ini jarang digunakan dalam konstruksi, tetapi masih dapat digunakan, terutama' untuk beban terpusat sangat besar yang bekerja pada flens, seperti rel tunggal yang memikul crane gantung.

3. Profil HP

Profil S adalah balok standar Amerika. Profil ini mempunyai bidang flens dalam miring, web yang relatif lebih tebal, dan mempunyai tinggi inci penuh. Profil ini jarang digunakan dalam konstruksi, tetapi masih dapat digunakan, terutama' untuk beban terpusat sangat besar yang bekerja pada flens, seperti rel tunggal yang memikul crane gantung.

4. Profil C dan MC

Profil C dan MC adalah kanal standar Amerika dan kanal macam-macam. Contoh-contoh notasinya adalah C15 x 50 dan MC 18 x 58 di mana angka pertama menunjukkan tingginya (dalam inci) dan angka kedua menunjukkan beratnya (dalam pound per ft). Seperti halnya profil M, profil MC ini umumnya kurang tersedia di pasaran karena hanya dibuat oleh produsen baja tertentu.

Profil kanal mempunyai karakteristik flens pendek, yang mempunyai kemiringan permukaan dalam (sekitar) 16 2/3% atau 1: 6, dan tingginya dalam inci penuh. Aplikasinya biasanya sebagai penampang tersusun, bracing, tie, ataupun elemen dari bukaan rangka (frame openings).

5. Profil L

Siku dinyatakan dengan huruf L, panjang kakinya, dan tebalnya. Profil ini dapat mempunyai kaki siku sama ataupun tidak. Untuk siku berkaki tidak sama, kaki yang lebih panjang disebut terlebih dulu. Sebagai contoh, L9 x 4 x'fi menunjukkan siku yang satu kakinya mempunyai panjang 9 in., kaki lainnya 4 in., dan kedua kaki itu

mempunyai tebal 'fi inci. Perhatikan bahwa notasi ini tidak memberikan berat per satuan panjang, tidak seperti pada profil-profil lain yang telah disebutkan di atas. Beratnya (dalam pound per ft) dicantumkan dalam tabel saja. Profil siku umumnya digunakan secara tunggal dan ganda sebagai batang bracing dan, batang tarik. Profil ini juga dapat digunakan sebagai braket dan batang penghubung antara balok dengan tumpuannya. Rangka batang ringan dan join baja web terbuka dapat juga menggunakan siku ini sebagai bagian dari sistem penghubungnya.

6. Profil T

T struktural adalah profil yang diperoleh dengan membelah web profil W, M, atau S. T disebut dengan WT, MT, atau ST, bergantung pada profil yang dibelah tadi. Sebagai contoh, WT 18 x 105 (tinggi 18 inci, berat 105 lb/ft) didapat dari W36 x 210. Ini dapat dibuktikan_dengan mengecek dimensi profil T dan profil W tersebut. T digunakan terutama untuk balok khusus dan sebagai komponen dalam sisteni hubungan dan rangka batang.

Selain profil-profil yang telah disebutkan di atas, pipa baja struktural juga tersedia sebagai berikut :

Pada AISCM dicantumkan dimensi dan sifat-sifat untuk pipa segiempat, bujursangkar, dan bulat yang umum digunakan. Pipa bulat, atau pipa, tersedia dalam tiga ukuran berat dengan tebal dindingnya sebagai faktor yang mempengaruhi. Berdasarkan AISCM, Bagian 1, "Dimensi Pipa," penampang pipa yang beratnya standar dan mempunyai diameter luar nominal 4 inci disebut dengan Pipa 4 Std. Penampang yang sama, dengan berat kuat ekstra dan kuat ekstra dobel, disebut sebagai berturut-turut Pipa 4 X-Strong dan Pipa 4 XXStrong. Lihat bahwa ada berbagai tebal dinding. Contoh-contoh notasi pipa baja struktural adalah TS5 x 5 x'/a untuk pipa bujursangkar yang tebal dinding '/a inci TS 12 x 8 x h untuk pipa segiempat dengan tebal dinding '/a inci. Pipa sangat baik digunakan sebagai batang tekan meskipun pada hubungannya memerlukan pengelasan, Penggunaan yang paling umum adalah sebagai batang tekan ataupun tarik, tetapi untuk situasi tertentu dapat digunakan sebagai balok maupun kolom. Elemen struktural yang berupa pipa lebih mudah dibersitikan dan dirawat daripada flens lebar.

Baja tulanganSebagai baja tulangan beton diartikan baja batang dengan panjangnya ±12.0 m dan penampang lintangnya berbentuk lingkaran atau hampir lingkaran. Supaya pengikatan antara baja tulangan dan beton menjadi erat dan kuat, baja tulangan sebaiknya memiliki permukaan yang berigi (bukan polos dan licin) beranekaragam sebagai berikut.

C. PEMBUATAN BAJA

Proses pembuatan besi cor, besi dan baja

Logam Campuran

D. PERLINDUNGAN BAJA DARI API

Kebakaran bangunan tidak cukup panas untuk melelehkan baja, tapi mampu membuat baja lemah dan mengalami gagal struktur. Kekuatan struktural baja berkurang sampai setengahnya pada temperatur tinggi ( diatas 1000ºF ). Oleh karean itu dibuat suatu peraturan bahwa struktur baja yang diekspose hanya boleh digunakan pada bangunan maksimal berlantai 3, dengan pertimbangan evakuasi bangunan dapat dilakukan dengan cepat dan keruntuhan bangunan tersebut tidak merusak bangunan disekitarnya. Untuk penggunaan baja pada bangunan tinggi diharuskan memlindungi baja dengan material tahan api sehingga baja dapat terlidung lebih lama dari panas agar tidak kehilangan kekuatan strukturnya sampai bangunan selesai dievakuasi.

Perubahan Struktur Logam

E. APLIKASI BAJA PADA BANGUNAN

a. Aplikasi Baja Pada Kolom

Sebuah batang yang ditempatkan secara tegak atau konstruksi batang, yang digunakan untuk menunjang sebuah balok, gelagar atau rasuk, disebut kolom. Dalam golongan ini termasuk juga kolom dibangunan dengan beberapa tingkatan, dimana gaya mendatar atau komponen gaya diambil oleh bagian-bagian yang lain.

Dalam hal ini, pada umumnya terdapat dua bentuk konstruksi:1. bangunan, dimana kolom itu diteruskan sejauh mungkin dan balok-balok menyandar pada kolom

itu, sedangkan pada sambungan tidak diusahakan untuk mendapatkan sedikit banyak kekakuan dan

2. bangunan, dimana rencana tingkatan bergantung dengan tidak teratur dan kolom itu pada setiap lantai diputuskan, sedangkan balok-lantai menerus.

Oleh karena itu, pada kolom ini kita selalu akan berusaha, supaya balok mur menyambung pada badan kolom, seperti di gambar Jarak luar pusat yang kecil dari pembebanan, yang dapat terjadi juga pada pelaksanaan ini, dalam perhitungan kolom seringkali diabaikan.

Sebuah kolom, yang dibebani oleh gelagar . yang disambungkan dengan kolom itu dengan gaya tegak dan gaya mendatar, sedangkan pada tinggi kolom itu masih bekerja gaya mendatar yang lain, umpama karena beban angin pada tembok muka samping, kecuali suatu gaya tekan mendapat suatu gaya melintang dan suatu momen lengkung yang penting.

Kalau pada bangunan-bangunan yang tinggi dengan banyak tingkatan dan kolom itu disambung dengan balok-lantai dengan menggunakan sudut-sudut yang kaku, maka terjadilah suatu pekerjaan bingkai yang statis tak tertentu. Juga di sini kolomkolom itu dibebani dengan suatu gaya dalam arah sumbu batang, suatu gaya melintang dan suatu momen lengkung.

b. Aplikasi Baja Pada Atap

Rasuk kap atau dengan singkat rasuk, yaitu konstruksi datar secara tegak, yang tegak-lurus pada arah sumbu dari pekerjaan bangunan itu mendukung kap atap yang sebenarnya.ada rasuk lengkung yang kecil, rasuk itu dapat terdiri dari satu balok profil, biasanya dikonstruir sebagai pekerjaan vak.

Gordeng, yaitu gelagar yang sejajar dengan sumbu konstruksi-kap, sedangkan ia mendukung bidang atap. Untuk itu dipakai balok kayu; balok profil atau gelagar pekerjaan vak.

Separ atau sepur, yaitu balok yang dipasang terletak pada gordeng tegak lurus pada sumbumemanjang dari konstruksi atap, kalau ini diperlukan untuk menempatkan penutupan atap yang sebenarnya. Untuk separ dipakai batang profil

atau balok kayu. Di atas sepur ini terletaklah mistar-genting, yang pada konstruksi baja dapat dibuat dari baja sudut .

Sambungan memanjang atau sambuttgan angin, yang dibentuk oleh batang-batang yang dipasang sudut-menyudut atau bersilang di bidang yang dibentuk oleh pinggiran atas dari dua buah rasuk yang susul-menyusul dan digunakan untuh mengkakukan bidang atap mengingat gaya yang dapat bekerja di atau sepanjang bidang ini. Kalau panjangnya hubungan ini (overkapping) kecil, maka sambungan ini hanya ditempatkan di bidang akhir, kalau panjang itu lebih besar juga di satu atau lebih bidang-antara. Kecuali berat sendiri dan berat bagian-bagian konstruksi yang terletak di atasnya, bagian-bagian sebuah konstruksi kap masih harus mengambil, beban yang jika ada, disebabkan oleh salju, oleh angin atau oleh satu atau lebih dari satu orang yang ada di atap.

F. APLIKASI CONTOH BANGUNAN DENGAN KONSTRUKSI BAJA

Orangery, Prague Castle, Prague, 1999

Insinyur: Matthew Wells dari Techniker

Arsitek: Eva Jiricna ArchitectsIni merupakan desain yang dimenangkan oleh ekspatriat Ceko yang brilian Eva Jiricna bersama

insinyur struktur andal Matthew Wells dalam sebuah kompetisi internasional yang diadakan oleh Republik Ceko yang baru. Orangery adalah sebuah rumah kaca untuk para tukang kebun kastil yang juga digunakan oleh sang presiden, Vaclav Havel. Wells telah berkolaborasi pada seluruh proyek berteknologi tinggi rancangan Jiricina termasuk serangkaian tangga baja dan kaca yang adalah menggunakan sebuah

balok penopang (girder) sepertinya rapuh, namun memesona. Kubah silinder rumah kaca ini juga tampak rapuh dan terbuat dari kaca serta baja tahan karat (stainless steel), tetapi ini merupakan sebuah proyek besar, panjangnya mencapai 100 meter (328 kaki). Bangunan ini dibagi dalam tiga zona iklim yang terpisah untuk menyimpan tanaman selama musim dingin dan menumbuhkan beraneka ragam tanaman, dan memberikan arsitek tempat kerja bagi Havel. Empat buah rangka silano yang ada (termasuk di dinding ujung) adalah busur - busur berkonstruksi rangka batang (truss) yang berperan sebagai cincin pengaku menghadapi kemungkinan kulit yang tipis itu menekuk ke dalam. Pembagian menjadi tiga zona ini juga meminimalisasi tegangan tegangan yang terjadi pada bentuk kubah tersebut. Konservatorium tua tersebut menyandar pada sebuah dinding tua yang sarat dengan sejarah, tetapi tidak memiliki kekuatan struktural untuk membentuk bagian Orangery yang baru tersebut. Solusi dari Wells rangka ruang prisma segi empat yang ditempatkan tepat di atas dan di luar dinding tua itu dan disusun hampir di seluruh panjang dinding tersebut. Girder ini ditopang pada empat lokasi rangka silang sebagian dengan batang-batanr diagonal, yang menahan kemungkinan tekuk akibat tegangan dalam kubah kaca itu. Bagian belakang sisi panjang kubah tersebut, yang memang merupakan cangkang dengan rangka grid, didukung oleh girder ini dan di bagian depannya bertumpu pada balok sloof beton berlapis baja.

Cangkang dengan rangka-rangka grid pada dasarnya merupakan struktur bertegangan rendah. Pada bangunan ini, lapisan kedap airnya dibuat dari lembaran-lembaran besar kaca laminasi yang diperkuat. Lembaran kaca itu dibuat tanpa bingkai (frameless-dan proyek dihubungkan serta dikedapkan dergan menggunakan silikon hitam. Lembaran-lembaran kaca itu datar, tidak melengkung, dan ada delapan faset yang menvusuri panjang Orangery yang membentuk suatu potongan melintang berpenampang 'melingkar.' Faset terbawah dibingkai dengan rangka-rangka yang sangat berat dan berisi sirip-sirip kaca yang digunakan bersama lubang angin berbentuk seperti kupu-kupu di puncak kubah untuk mengontrol iingkungan dalam. Di sudut-sudut setiap lembaran kaca, di tempat pertemuan antar lembaran, terdapat sebuah fiting yang bentuknya seperti laba-laba, yang menjadi satu bagian dengan titik-titik yang menghubungkan masing-masing tabung baja tahan karat berdiameter 48 milimeter (2 inci) yang membentuk cangkang dengan tersebut. Celah antara lembaran-lembaran kaca diisi dengan silikon. Pengendali lingkungan meliputi lubang-lubang angin di puncak kubah dan di sepanjang bagian bawah depan kubah tersebut; dan serangkaian kerai gulung (roller blind) otomatis warna perak yang memberi naungan di musim panas dan isolasi di musim dingin.

TAR 354

STUDIO STRUKTUR DAN KONSTRUKSI III

Tugas 1“KONSTRUKSI BAJA”

Oleh :AGUNG PRATAMA

120160023 / VC

Dosen Pembimbing :ADY SAFYAN,S.T.,M.T.

MUHAMMAD IQBAL,S.T.,M.Sc.

UNIVERSITAS MALIKUSSALEHFAKULTAS TEKNIK

TEKNIK ARSITEKTUR2014/2015