Translate

Selasa, 04 Desember 2012

Bahan Baja


Pengenalan Bahan Baja.

         Sampai Sekitar tahun 1960 sebagian besar bangunan di USA memakai baja kontruksi Carbon Steel yang menurut ASTM( Amerika Society For Testing Materials) ditandai dengan A7 yang mempunyai Yield Stress 33 ksi (1 ksi =1000 psi),Selain itu masih ada baja kontruksi lainnya,seperti Low-Alloy (A242) yang tahan terhadap karat dan baja yang mudah di las yaitu A373.Namun demikian baja-baja yang disebut terakhir jarang di pakai untuk bangunan gedung.biasanya baja tersebut  dipakai untuk jembatan.Para perencana biasanya mengkehendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strenght) dari pada menambah ukuran bahan.

Carbon Steel.
Carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen yang prosentase maksimum selain bajanya sebagia berikut :
1.      1,70% Carbon
2.      1,65% Manganese
3.      0,60% Silicon
4.      0.60% Copper
Carbon dan Manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan tegangan(strength) dari bahan murni.
Baja dikategorikan berdasarkan material,ialah dari Ingot Iron ( Baja bongkah ) tanpa Carbon sama sekali, sampai Cost Iron ( baja tuang ) yang mempunyai karbon sekurang-kurangnya 1,70%.
Baja ini dibagi menjadi 4 kategori ( berdasarkan Carbon yang dikandung) :
·         Low Carbon ( Mengandung Carbon Kurang dari 0,15%)
·         Mild Carbon ( Mengandung Carbon 0,15% - 0,29%)
·         Medium Carbon ( Mengandung Carbon 0,30% - 0,59% )
·         High Carbon ( mengandung Carbon 0,60% - 1,70% )

Perbandingan Antara A36 Dengan Bj 37.
Dapat dilihat Pada tabel 1 halaman 6 PPBBI,Besarnya tegangan leleh untuk Bj 37 = 2400 kg/cm2.Debandingkan dengan tegangan leleh A36 yang terletak di antara 2200-2500 kg/cm2,tampak bahwa harga 1 Bj 37 terletak dalam range tegangan leleh A36,sehingga A36 dan Bj 37 ≈ sama.
Perlu diketahui bahwa yang di maksud dengan baja A36 ialah bahwa baja tersebut 0 mempunyai tegangan leleh σ1= 36 ksi,sedangkan  BJ 37 mempunyai tegangan ultimate σu = 37 kg/mm2 = 3700 kg/cm2.( σu= tegangan Ultimate).

DUCTILITY (DAKTILITAS).
Daktilitas didefinisikan  sebagai banyaknya permanent strain.Untuk baja A36,misalnya,mempunyai daktilitas sebanyak stain sampai batang patah.

COLD WORK.
Proses pembebenan di luar elastic range menyebabkan perubahan dalam daktilitasnya yang berguna,jika digunakan dalam temperatus atmosfir.

TOUGHNESS DAN RESILIENCE.
Toughness dan resilience adalah ukuran dari kemampuan baja untuk menghisap micanibal energy. Resilience : menunjukkan elastic energy absorption (tenaga penyerap elastis) dari bahan. Kadang-kadang ditunjukkan sebagai modulus of resilience. Resilience adalah banyaknya elastic energy yang dapat di serap oleh satu satuan volume dari bahan yang yang di bebani tarikan =luas daerah sress-strain diagram sampai yield stress.
            Notch touchness adalah suatu term yang di paki untuk melukiskan penahanan dari baja dan penyebaran crack pada dasar dari standar notch. Charpy v-notch test dapat di pakai secara luas untuk menentukan stanstition temperatur dari brittle ke ductil behavior (kelakuan ductile)

FRACTURE (RETAK).
Jika temperatur berkurang maka yield stress dan tensile strength dari baja konstruksi pada umumnyamenjadi naik, begitu juga sebaliknya. Biasanya pada temperatur di bawah dimana benda uji mengalami tensile stress (tegangan tarik), dapat mengakibatkan fracture by cleavage. Disini tampak hanya sedikit atau tidak ada sama sekali deformasi plastis.
Untuk  mengerti brittle fracture, orang harus melihat pada pengaruh dari stress concentrations disertai oleh com]nstrains (paksaan) yang mencegah plasticdistribution dari tegangannya. Lateral controlaction (pengerutan rateral) pada arah lebar dan tebal dari material yang bertegangan tinggi pada ujung notch, di tahan oleh pengerutan lateral yang lebih kecil dari material yang bertegangan lebih rendah.

FATIQUE (LELAH)
Banyak bagian-bagian konstruksi harus memikul beban berulang yang cepat. Pengalaman menunjukkan bahwa bagian-bagian konstruksi dan sambungan dapat hancur akibat fatique atau pertumbuhan crack yang tidak stabil. Umumnya kehancuran fatique bisa terjadi walaupun nominal clycic stress dalam bahan jauh lebih rendah dari pada elastic limit. Dulu orang beranggapan bahwa loading cycles ditandai oleh R dan maximum stress. Sekarang ternyata stress range adalah stress variable yang dominan yang menyebabkan crack growth.

FACTOR ELASTIC STRESS CONCENTRATION.
Untuk pelat yang lebarnya tak berhingga dengan lubang bulat dan memikul beban uniaxial uniform tension, pelat itu mempunyai stress concentration factor = 3. bila lebar berkurang, pertambahan factor stress concentration menjadi sangat berarti. Satu-satunya cara mengetahui fatique streng adalah menyelenggarakan fatique test.data hasil test dinyatakan dalam diagram  S-N
S = applied stress
N = number of cycles to faylure

TEGANGAN RUANG
Dalam kenanyakan struktur desain, yielding dalam struktur yan sebenarnya tidak seprti yang benar-benar yang terlihat dalam percobaan tarikan, di tinjau dalam keadaan ruang, tegangan idealnya di hitung dengan persamaan berikut:

MODULUS OF ELASTICITY-SHEAR (MODULUS GELINCIR)
Pembebanan dalam geser urni menghasilkan stress strain curve dengan bagian garis lurus dan kemiringannya menunnjukkan mudulus elastisitasnya.

BENTUK BAJA PROFIL I
Ada 2 bentuk profil baja menurut cara pembuatannya yaitu :
  1. Hot Roller Shaped, di bentuk dengan carablok-blok baja yang panas di proses melalui rol-rol dalam pabrik. Baja ini sebelum batabg di bebani sudah ada residual stress yang berasal dari pabrik.
  2. Cold formed Shaped, di bentuk dari pelat-pelat yang sudah jadi. Tebal nya tidak kurang dari 3/16 inch, profil semacam ini ringan dan sering di sebut Light Gage Form Steel.
BATANG TARIK
  • Batang tarik adalah batang yang menerima beban tarik.
  • Desain batang tarik adalah desain paling sederhana dari structural engineering.
  • Desain di dasarkan atas ijin tegangan tarik, dimana tegangan tidak boleh melampaui tegangan ijin.
  • Apabila ada lubang maka luas penampang melimtangnya adalah luas netto (luas netto-luas lubang)
KEKUATAN BATANG TARIK
Meskipun stabilitas bukan merupakan suatu kriteria untuk mendesain batang tarik, namun perlu dibatasi panjangnya untuk menjaga batang agar tidak terlalu flexibel. Terlebih batang akan bergetar bila menahan gaya-gaya angin, rangka terbuka atau bila harus  menahan alat-alat bergetar seperti fans atau compresors. Untuk menanggulangi persoalan d atas maka perlu di adakan kriteria kekuatan.

PENGARUH  PENEMPATAN LUBANG TERHADAP LUAS NETTO.
  • Menurut AISC: luas netto efektif akibat lubangtidak boleh melebihi 85% dari luas penampang bruto.
  • Menurut PPBBI: Tegangan rata-rata pada batang tarik yang berlubang tidak boleh leih besar dari 0,75 x tegangan dasar (75% α) dan luas lubang ≤ 15% luas penampang bruto.
ALAT SAMBUNG
Pada konstruksi baja  di pakai beberapa macam alat  sambung yaitu:
  1. Paku keling.
  2. Baut (baut sekrup hitam)
  3. High Strength Bolt (baut mutu tinggi)
  4. Las
Berdasarkan penemuan terbaru, sambungan dengan baut biasa sebenarnya tidak dapt dianggap rigid (kaku), sambungan di katakan rigid apabila menggunakan HSB atau LAS. Paku keling sebenarnya dapat mebuat sambungan menjadi cukup kaku karna mempunyai shear resistance, tapi shear resistance pada paku keling ini timbul karena adanya proses pendinginan pada pemasangan. Tp sayangnya shear resistance tidak dapat di atur.

KERUSAKAN SAMBUNGAN
Rusaknya sambungan di sebabkan oleh:
  1. pembebanan terlalu besar pada geseran di bidang geser sehingga paku menjadi patah  akibat geseran.
  2. Tekanan terlalu besar pada dinding lubang atau di sebut tekanan tumpu, sehingga dinding lubang rusak karena adanya tekanan tumpu (tekanan dinding lubang).

Contoh soal :
Tentukan baut memikul geser jika diketahui data sbb :
            Baut diameter 22 mm type A325
            No = 17,3 ton (dari tabel)
            n = misalkan 1 (jumlah bidang geser = 1)
            F = gesekan = 0.35

Jawab :
Ng =       . 1. 17,3
              = 4,325 ton
Jika dipakai baut hitam diameter 20 mm
Jumlah bidang geser = 1
Ng = ¼ π. (2,2)2. 960
      = 3647 kg = 3,647 ton

1 komentar: