Kelebihan Baja Sebagai Bahan Bangunan
• Kekuatan tinggi
• Kemudahan pemasangan
Semua bagian-bagian dari konstruksi baja bisa dipersiapkan di workshop, sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan di lapangan ialah erection structure
• Keseragaman
Sifat-sifat dari baja, baik sebagai bahan bangunan maupun dalan bentuk struktur terkendali dengan baik, sehingga para perencana dapat mengharapkan elemen-elemen dari konstruksi baja bisa bersifat sesuai dengan yang diduga dalam perencanaan
• Duktilitas
Sifat dari baja yang dapat mengalami deformasi yang besar dibawah pengaruh tegangan tarik yang tinggi tanpa hancur atau putus disebut sifat duktilitas. Sifat ini membuat baja mampu mencegah terjadinya keruntuhan bangunan secara tiba-tiba.
• Dapat di las
Dalam keadaan panas (leleh) dapat digabungkan satu dengan yang lain
a. Komponen-komponen strukturnya bisa digunakan lagi untuk keperluan lainnya
b. Komponen-komponen yang sudah tidak dapat digunakan masih mempunyai nilai ekonomis sebagai besi tua
c. Struktur yang dihasilkan bersifat permanen dengan cara pemeliharaan yang tidak terlalu sukar
d. Kekerasan : Dapat melawan masuknya benda lain kedalam.
Kekurangan Baja Sebagai Bahan Bangunan
• Mudah berkarat
Diperlukan pemeliharaan berkala. Pemakaian wheathering Steel (baja yang lebih tahan karat : chromium 0,3 %– 1,25%, mananase 0,6%-1,5%, copper 0,25%-0,4%) akan lebih mengurangi biaya pemeliharaan.
• Ketahanan kebakaran rendah
Walaupun baja bahan yang tidak dapat terbakar, tetapi bila terjadi kebakaran, temperatur tinggi yang bisa terjadi akan mereduksi kekuatan baja secara drastis. Disamping itu baja juga penghantar panas yang baik, baja yang tidak dilengkapi dengan fire proofing dapat mengalirkan panas yang tinggi dari daerah yang terbakar kebagian lain dan dapat membakar elemen-elemen lain yang bersentuhan dengannya.
• Struktur yang langsing berbahaya terhadap tekuk
Struktur dari baja biasanya lebih langsing daripada bahan yang lain sehingga bahaya tekuk sangat besar.
• Kelelahan / fatique
Beban bolak-balik menyebabkan kelelahan pada baja sehingga kekuatannya akan menurun
Jenis-Jenis Baja
•Baja merupakan campuran dari beberapa unsur :
Besi (Fe) : + 98 %
Karbon (C) : max 1,7 % (tegangan naik, regangan kurang)
Manganese (Mn) : max 1,65 % (kekuatan)
Silikon (Si) : max 0,6 % (mengurangi gas)
Tembaga (Cu) : max 0,6 % (ketahanan terhadap karat)
Phosfor (P) dan belerang (S) (kurang keuletan)
•Sifat baja bergantung kepada kadar carbon, semakin bertambah kadar carbonnya maka tegangannya akan naik tetapi regangannya semakin menurun sehingga baja bersifat keras tetapi getas.
•Adanya phospor (P) dan belerang (S) juga menyebabkan berkurangnya keuletan (getas)
•Tembaga (Cu) mempunyai pengaruh baik terhadap ketahanan korosi
•Silikon (Si) digunakan untuk mengurangi gas pada leburan logam
•Manganese (Mn) juga menambah kekuatan baja
•Baja yang biasa digunakan untuk keperluan struktur adalah dari jenis :
1.Baja Karbon (fy = 210 – 250 MPa)
Baja karbon rendah : sekitar 0,15 %
Baja karbon sedang : 0.15 % - 0,29 % (umum untuk struktur bangunan misalnya BJ 37)
Baja karbon medium : 0,3 % - 0,5 %
Baja karbon tinggi : 0,6 % - 1,7 %
Baja karbon memiliki titik peralihan leleh yang tegas, peningkatan kadar karbon akan meningkatkan kuat leleh tapi mengurangi daktilitas dan menyulitkan proses pengelasan
2.Baja Mutu Tinggi (fy = 275 – 480 MPa)
•Menunjukkan titik peralihan leleh yang tegas
•Didapat dengan menambahkan unsur aloi (chromium, nickel, vanadium, dll) kedalam baja karbon untuk mendapatkan bentuk mikrostruktur yang lebih halus
3.Baja Aloi (fy = 550 – 760 MPa)
•Tidak menunjukkan titik peralihan leleh yang tegas
•Titik peralihan leleh ditentukan menggunakan metode tangen 2 ‰ atau metode regangan 5 ‰
Sifat Mekanis Baja
•Menurut SNI 03-1729-2002, sifat mekanis baja struktural adalah
Perilaku Baja pada Suhu Tinggi
•Bila suhu mencapai 900C, hubungan tegangan-regangan baja menjadi tidak lagi proporsional dan peralihan kuat leleh menjadi tidak tegas
•Modulus elastisitas E, kuat leleh fy, dan kuat tari fu, tereduksi dengan sangat nyata
•Reduksi tersebut sangat besar pada rentang suhu 4300C – 5400C
•Pada suhu sekitar 2600C – 3200C, baja memperlihatkan sifat rangkak
Keruntuhan Getas
•Meskipun umumnya keruntuhan baja bersifat daktail, namun dalam beberapa kondisi baja dapat mengalami keruntuhan secara getas.
•Keruntuhan getas adalah jenis keruntuhan yang terjadi tanpa didahului oleh deformasi plastis dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat
•Keruntuhan getas dipengaruhi oleh suhu, kecepatan pembebanan, tingkat tegangan, tebal pelat, dan geometri detailing.
•Pada suhu normal, keruntuhan getas berpotensi untuk terjadi bila keadaan tegangan cenderung bersifat multiaksial
•Karena perubahan geometri yang tiba-tiba sering menimbulkan keadaan tegangan multiaksial, konfigurasi dan perubahan penampang harus dibuat sehalus mungkin untuk menghindari terjadinya keruntuhan getas.
Hal-hal berikut ini perlu diperhatikan dalam mengantisipasi keruntuhan getas :
1.Temperatur rendah meningkatkan resiko keruntuhan getas
2.Keruntuhan getas terjadi karena tegangan tarik
3.Pelat baja tebal meningkatkan resiko
4.Geometri tiga dimensi meningkatakan resiko
5.Adanya cacat baja meningkatkan resiko
6.Kecepatan pembebanan yang tinggi meningkatkan resiko
7.Sambungan las menimbulkan resiko
Sobekan Lamelar
•Sobekan lamelar adalah jenis keruntuhan getas yang terjadi pada bidang gilas akibat gaya tarik yang bekerja tegak lurus ketebalan elemen pelat profil
•Karena regangan yang diakibatkan oleh beban layan biasanya <ey maka beban layan biasanya tidak perlu diperhatikan sebagai penyebab sobekan lamelar
•Dalam sambungan las yang terkekang, regangan akibat susut logam las dalam arah tegak lurus ketebalan sering terjadi secara lokal dan lebih besar daripada ey
•Hal ini yang sering menyebabkan terjadinya sobekan lamelar
•Sebagai akibat proses gilas baja panas, profil baja memiliki sifat yang berbeda-beda dalam arah gilas, transfersal, dan ketebalan
•Pada daerah elastis, sifat-sifat baja dalam arah gilas dan arah transfersal hampir sama ( tahanan dalam arah transfersal sedikit lebih kecil daripada tahanan dalam arah gilas)
•Namun, daktilitas dalam arah ketebalan jauh lebih kecil daripada dalam arah gilas
•Bila proses pembebanan adalah sedemikian sehingga diperlukan redistribusi, maka daktilitas yang terbatas tidak dapat mengakomodasi redistribusi yang diperlukan, bahkan yang terjadi dapat berupa sobekan lamelar.
Keruntuhan Lelah (Fatigue)
•Tegangan tarik yang bersifat siklis dapat menyebabkan keruntuhan meskipun kuat leleh baja tidak pernah tercapai
•Gejala tersebut dinamakan keruntuhan lelah (fatigue)
•Keruntuhan atau keretakan yang terjadi bersifat progresif hingga mencapai keadaan instabilitas
•Keruntuhan lelah dipengaruhi oleh beberapa faktor :
1.Jumlah siklus pembebanan
2.Taraf tegangan tarik yang terjadi (dibandingkan dengan kuat leleh)
3.Ukuran cacat-cacat dalam material baja
•Dalam hal keruntuhan lelah, tegangan yang terjadi pada saat layan merupakan pertimbangan utama, sedangkan mutu baja tidak memegang peranan penting
•Pengaruh beban mati juga tidak cukup sensitif
•Namun geometri penampang dan kehalusan penyelesaian detailing memberikan pengaruh yang dominan
a. Komponen-komponen strukturnya bisa digunakan lagi untuk keperluan lainnya
b. Komponen-komponen yang sudah tidak dapat digunakan masih mempunyai nilai ekonomis sebagai besi tua
c. Struktur yang dihasilkan bersifat permanen dengan cara pemeliharaan yang tidak terlalu sukar
d. Kekerasan : Dapat melawan masuknya benda lain kedalam.
Kekurangan Baja Sebagai Bahan Bangunan
• Mudah berkarat
Diperlukan pemeliharaan berkala. Pemakaian wheathering Steel (baja yang lebih tahan karat : chromium 0,3 %– 1,25%, mananase 0,6%-1,5%, copper 0,25%-0,4%) akan lebih mengurangi biaya pemeliharaan.
• Ketahanan kebakaran rendah
Walaupun baja bahan yang tidak dapat terbakar, tetapi bila terjadi kebakaran, temperatur tinggi yang bisa terjadi akan mereduksi kekuatan baja secara drastis. Disamping itu baja juga penghantar panas yang baik, baja yang tidak dilengkapi dengan fire proofing dapat mengalirkan panas yang tinggi dari daerah yang terbakar kebagian lain dan dapat membakar elemen-elemen lain yang bersentuhan dengannya.
• Struktur yang langsing berbahaya terhadap tekuk
Struktur dari baja biasanya lebih langsing daripada bahan yang lain sehingga bahaya tekuk sangat besar.
• Kelelahan / fatique
Beban bolak-balik menyebabkan kelelahan pada baja sehingga kekuatannya akan menurun
Jenis-Jenis Baja
•Baja merupakan campuran dari beberapa unsur :
Besi (Fe) : + 98 %
Karbon (C) : max 1,7 % (tegangan naik, regangan kurang)
Manganese (Mn) : max 1,65 % (kekuatan)
Silikon (Si) : max 0,6 % (mengurangi gas)
Tembaga (Cu) : max 0,6 % (ketahanan terhadap karat)
Phosfor (P) dan belerang (S) (kurang keuletan)
•Sifat baja bergantung kepada kadar carbon, semakin bertambah kadar carbonnya maka tegangannya akan naik tetapi regangannya semakin menurun sehingga baja bersifat keras tetapi getas.
•Adanya phospor (P) dan belerang (S) juga menyebabkan berkurangnya keuletan (getas)
•Tembaga (Cu) mempunyai pengaruh baik terhadap ketahanan korosi
•Silikon (Si) digunakan untuk mengurangi gas pada leburan logam
•Manganese (Mn) juga menambah kekuatan baja
•Baja yang biasa digunakan untuk keperluan struktur adalah dari jenis :
1.Baja Karbon (fy = 210 – 250 MPa)
Baja karbon rendah : sekitar 0,15 %
Baja karbon sedang : 0.15 % - 0,29 % (umum untuk struktur bangunan misalnya BJ 37)
Baja karbon medium : 0,3 % - 0,5 %
Baja karbon tinggi : 0,6 % - 1,7 %
Baja karbon memiliki titik peralihan leleh yang tegas, peningkatan kadar karbon akan meningkatkan kuat leleh tapi mengurangi daktilitas dan menyulitkan proses pengelasan
2.Baja Mutu Tinggi (fy = 275 – 480 MPa)
•Menunjukkan titik peralihan leleh yang tegas
•Didapat dengan menambahkan unsur aloi (chromium, nickel, vanadium, dll) kedalam baja karbon untuk mendapatkan bentuk mikrostruktur yang lebih halus
3.Baja Aloi (fy = 550 – 760 MPa)
•Tidak menunjukkan titik peralihan leleh yang tegas
•Titik peralihan leleh ditentukan menggunakan metode tangen 2 ‰ atau metode regangan 5 ‰
Sifat Mekanis Baja
•Menurut SNI 03-1729-2002, sifat mekanis baja struktural adalah
Perilaku Baja pada Suhu Tinggi
•Bila suhu mencapai 900C, hubungan tegangan-regangan baja menjadi tidak lagi proporsional dan peralihan kuat leleh menjadi tidak tegas
•Modulus elastisitas E, kuat leleh fy, dan kuat tari fu, tereduksi dengan sangat nyata
•Reduksi tersebut sangat besar pada rentang suhu 4300C – 5400C
•Pada suhu sekitar 2600C – 3200C, baja memperlihatkan sifat rangkak
Keruntuhan Getas
•Meskipun umumnya keruntuhan baja bersifat daktail, namun dalam beberapa kondisi baja dapat mengalami keruntuhan secara getas.
•Keruntuhan getas adalah jenis keruntuhan yang terjadi tanpa didahului oleh deformasi plastis dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat
•Keruntuhan getas dipengaruhi oleh suhu, kecepatan pembebanan, tingkat tegangan, tebal pelat, dan geometri detailing.
•Pada suhu normal, keruntuhan getas berpotensi untuk terjadi bila keadaan tegangan cenderung bersifat multiaksial
•Karena perubahan geometri yang tiba-tiba sering menimbulkan keadaan tegangan multiaksial, konfigurasi dan perubahan penampang harus dibuat sehalus mungkin untuk menghindari terjadinya keruntuhan getas.
Hal-hal berikut ini perlu diperhatikan dalam mengantisipasi keruntuhan getas :
1.Temperatur rendah meningkatkan resiko keruntuhan getas
2.Keruntuhan getas terjadi karena tegangan tarik
3.Pelat baja tebal meningkatkan resiko
4.Geometri tiga dimensi meningkatakan resiko
5.Adanya cacat baja meningkatkan resiko
6.Kecepatan pembebanan yang tinggi meningkatkan resiko
7.Sambungan las menimbulkan resiko
Sobekan Lamelar
•Sobekan lamelar adalah jenis keruntuhan getas yang terjadi pada bidang gilas akibat gaya tarik yang bekerja tegak lurus ketebalan elemen pelat profil
•Karena regangan yang diakibatkan oleh beban layan biasanya <ey maka beban layan biasanya tidak perlu diperhatikan sebagai penyebab sobekan lamelar
•Dalam sambungan las yang terkekang, regangan akibat susut logam las dalam arah tegak lurus ketebalan sering terjadi secara lokal dan lebih besar daripada ey
•Hal ini yang sering menyebabkan terjadinya sobekan lamelar
•Sebagai akibat proses gilas baja panas, profil baja memiliki sifat yang berbeda-beda dalam arah gilas, transfersal, dan ketebalan
•Pada daerah elastis, sifat-sifat baja dalam arah gilas dan arah transfersal hampir sama ( tahanan dalam arah transfersal sedikit lebih kecil daripada tahanan dalam arah gilas)
•Namun, daktilitas dalam arah ketebalan jauh lebih kecil daripada dalam arah gilas
•Bila proses pembebanan adalah sedemikian sehingga diperlukan redistribusi, maka daktilitas yang terbatas tidak dapat mengakomodasi redistribusi yang diperlukan, bahkan yang terjadi dapat berupa sobekan lamelar.
Keruntuhan Lelah (Fatigue)
•Tegangan tarik yang bersifat siklis dapat menyebabkan keruntuhan meskipun kuat leleh baja tidak pernah tercapai
•Gejala tersebut dinamakan keruntuhan lelah (fatigue)
•Keruntuhan atau keretakan yang terjadi bersifat progresif hingga mencapai keadaan instabilitas
•Keruntuhan lelah dipengaruhi oleh beberapa faktor :
1.Jumlah siklus pembebanan
2.Taraf tegangan tarik yang terjadi (dibandingkan dengan kuat leleh)
3.Ukuran cacat-cacat dalam material baja
•Dalam hal keruntuhan lelah, tegangan yang terjadi pada saat layan merupakan pertimbangan utama, sedangkan mutu baja tidak memegang peranan penting
•Pengaruh beban mati juga tidak cukup sensitif
•Namun geometri penampang dan kehalusan penyelesaian detailing memberikan pengaruh yang dominan
