Profil Struktur Baja

Baja struktur adalah suatu jenis baja yang berdasarkan pertimbangan ekonomi, kekuatan dan sifatnya, cocok untuk pemikul beban. Baja struktur banyak dipakai untuk kolom serta balok bangunan bertingkat, sistem penyangga atap, hangar, jembatan, menara antena, penahan tanah, pondasi tiang pancang, dan lain lain.

Beberapa keuntungan dari baja sebagai bahan struktur adalah sebagai berikut :

• Baja mempunyai kekuatan cukup tinggi serta merata, menurut Kozai Club (1983) kekuatan baja terhadap tarik ataupun tekan tidak banyak berbeda dan bervariasi dari 300 Mpa sampai 2000 Mpa. Kekuatan yang tinggi ini mengakibatkan struktur yang terbuat dari baja pada umumnya mempunyai ukuran tampang yang relatif kecil jika dibandingkan dengan struktur dari bahan lain. Oleh karena itu struktur cukup ringan sekalipun berat jenis baja tinggi. Akibat lebih lanjut adalah pemakaian pondasi yang lebih hemat.
• Baja adalah hasil produksi pabrik dengan peralatan mesin-mesin yang cukup canggih dengan jumlah tenaga manusia relatif tidak banyak, sehingga pengawasan mudah dilaksanakan dengan saksama dan mutu dapat dipertanggung jawabkan.
• Pada umumnya struktur baja dapat dibongkar untuk kemudian dapat dipasang lagi, sehingga elemen struktur baja dapat dipakai berulang ulang dalam berbagai bentuk struktur.

Sudah barang tentu baja sebagai bahan struktur juga mempunyai beberapa kelemahan atau kekurangan, antara lain dapat disebutkan sebagai berikut,

• Struktur dari baja memerlukan pemeliharaan secara tetap yang membutuhkan pembiayaan yang tidak sedikit
• Kekuatan baja dipengaruhi oleh temperatur. Pada  temperatur tinggi kekuatan baja sangat berkurang sehingga pada saat kebakaran bangunan dapat runtuh sekalipun tegangan yang terjadi mungkin saja masih rendah.
• Karena kekuatan baja cukup tinggi maka banyak dijumpai batang batang struktur yang langsing, oleh karena itu bahaya tekuk (Buckling) mudah terjadi.

Agar perancangan struktur dapat optimal, sehingga hasil rancangan cukup aman dan ekonomis, maka sifat-sifat mekanika bahan struktur perlu diketahui dengan baik. Untuk memahami sifat-sifat baja struktur kiranya perlu dipelajari diagram tegangan-regangan. Diagram ini menyajikan informasi yang penting pada baja dalam berbagai tegangan. Cara perencanaan struktur baja yang memuaskan baru dapat dikembangkan setelah hubungan tegangan – regangan diketahui dengan baik. Untuk pembuatan diagram tegangan – regangan perlu diadakan pengujian bahan.

Pengujian tarik spesimen baja dapat dilakukan memakai Universal Testing Machine (UTM). Dengan mesin ini spesimen ditarik dengan gaya yang berubah ubah, dari nol diperbesar sedikit demi sedikit sampai batang putus. Pada saat spesimen ditarik, besar gaya atau tegangan dan perubahan panjang batang atau regangan dimonitor. Pada UTM yang mutakhir hasil monitor ini dapat disimpan dalam disk atau disajikan dalam bentuk diagram tegangan regangan lewat plotter.

Tampak bahwa hubungan tegangan – regangan pada 0A linier, sedang di atas A diagram tidak linier lagi, sehingga titik A disebut sebagai batas sebanding (Proporsional Limit). Tegangan yang terjadi pada titik A ini disebut tegangan batas sebanding σ_p. Sedikit di atas A terjadi titik batas elastis bahan. Hal ini berarti bahwa batang yang dibebani sedemikian sehingga tegangan yang timbul tidak melampaui σ_e, Panjangnya akan kembali ke panjang semula jika beban dihilangkan. Pada umumnya tegangan σ_p dan σ_e relatif cukup dekat sehingga seringkali kedua tegangan tersebut dianggap sama yaitu sebesar σ_e.

Regangan ε yang timbul saat spesimen putus, pada umumnya berkisar sekitar 150 – 200 kali regangan elastis ε_e. Di atas tegangan elastis σ_e, pada titik B baja mulai leleh tegangan di titik B baja disebut sebagai tegangan leleh σ_l. Pada saat leleh ini baja masih mempunyai kekuatan. Hal ini berati bahwa pada saat leleh, baja masih mampu menghasilkan gaya perlawanan. Bentuk kurva pada bagian leleh ini, mula-mula mendekati datar, berarti tidak ada tambahan tegangan sekalipun regangan tambahan. Hal ini berakhir pada saat terjadi pergeseran regangan (Strain Hardening) di titik C kurva naik ke atas lagi sampai dicapai kuat tarik (Tensile Strength) di titik D. Setelah itu, kurva turun dan spesimen retak (Fracture) di titik E. Diagram tegangan – regangan ini dibuat berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian bahan, dengan anggapan luas tampang spesimen tidak mengalami perubahan selama pembebanan. Menurut hukum Hooke suatu batang yang dibebani tarikan secara uniaksial, luas tampangnya akan mengecil. Sebelum titik C perubahan luas tampang itu cukup kecil, maka pengaruhnya dapat diabaikan tetapi setelah sampai pada fase pengerasan regangan, tetapi hukum Hooke tidak berlaku lagi, tampang mengalami penyempitan yang cukup besar. Kalau penyempitan itu diperhitungkan dalam penggambaran diagram, akan diperoleh kurva dengan garis putus putus. Besar regangan pada titik titik A, B, C, D, E, dipengaruhi oleh jenis baja yang diuji.

Berdasarkan besar tegangan leleh ASTM membagi baja dalam empat kelompok, dengan kisaran tegangan sebagai berikut :

1. Carbon steels, tegangan leleh 210 – 280 Mpa.
2. High Strength low –  alloy steels, tegangan leleh 280 – 490 Mpa.
3. Heat treated carbon and high – strength low alloy steels, tegangan leleh 322 – 700 Mpa.
4. Heat – treated constructional alloy steels, tegangan leleh 630 – 700 Mpa

Pemilihan Profil

Untuk konstruksi baja terdapat BJ. 00 dan BJ. 37 dalam bentuk batang-batang atau pelat-pelat. Bengkel konstruksi membeli bahan ini dari perdagangan baja, yang biasanya mempunyai sedikit banyak persediaan dari profil-profil dan pelat-pelat yang banyak terdapat di gudangnya. Kalau dari suatu jenis dibutuhkan jumlah banyak dan waktu penyerahan memberi kemungkinan ke arah itu, maka dengan perantaraan perdagangan baja tadi, penyerahan itu dilakukan langsung dari satu atau lebih pabrik canaian. Untuk konstruksi-konstruksi kecil dianjurkan untuk menggunakan daftar-daftar persediaan dari para pedagang, yang dalam waktu tertentu dikirimkan kepada bengkel-bengkel dan mereka yang berkepentingan, sedangkan konstruktor lebih baik membatasi diri dalam memilih profil, sampai pada jenis-jenis yang banyak terdapat. Pabrik-pabrik besar biasanya mempunyai banyak persediaan sendiri, yang dalam waktu-waktu tertentu ditambah, supaya dapat menutupi pekerjaan-pekerjaan kecil dan pesanan-pesanan cepat. Juga untuk perusahaan-perusahaan kecil dianjurkan, untuk memelihara daftar-daftar persediaannya sendiri dengan baik, supaya jangan sampai mengalami kejadian-kejadian yang tidak diinginkan.

Read More

Penyambungan Baja

Adapun menyambung baja itu dilakukan dengan 3 macam cara, yaitu:

a.   Sambungan las tempa.

Maksud dari sambungan las tempa ini adalah memanaskan kedua ujung pertemuan batang baja itu sampai panas putih pijar, kemudian didimpitkan dan ditempa dengan keras hingga bersatu. Umumnya besi atau baja jika dibakar dengan suhu 1300⁰C ia akan lunak dan cair. Dalam keadaan seperti inilah besi atau baja dapat ditempa.

Sambungan las tempa dapat dibedakan atas 3 macam cara, yaitu:

a.   Sambungan las tempa yang ujungnya dilantak.

Gambar 7 memperlihatkan kemungkinan cara menyambung batang baja bulat yang kedua ujung persambungan itu mulanya dipanaskan dan dilantak, kemudian dipanaskan lagi lalu ditempa keras. Ini dapat terjadi jika yang akan disambung itu ujung batang yang panjang dengan batang yang pendek, misalnya ujung uliran dengan mur.

b.  Sambungan las tempa yang ujungnya dipancung.

Gambar 8 dan 9 memperlihatkan kemungkinan sambungan las tempa yang kedua ujungnya terlebih dahulu dipanaskan dan dipancung serong seperti sendok, kemudian dipanaskan lagi dan ditempa keras hingga bersatu.

c.     Sambungan las tempa yang ujungnya dibuat seperti mulut ikan

Gambar 10 dan 11 memperlihatkan kemungkinan sambungan las yang kedua ujung persambungannya dibuat terlebih dahulu berpasangan seperti mulut ikan. Kemudian pasangan itu dipanaskan sampai mulai lumer dan keduanya ditempa keras hingga bersatu.

Dalam hal mengelas ini harus diingat bahwa sedikit saja terdapat kotoran yang melekat pada bidang singgung ketika mengelas, maka la situ tidak dapat dipercayai kekuatannya.

Selain dari pada menyambung ujung dua batang baja secara las tempa, dapat pula dilakukan pembentukan atau pembengkokan suatu batang baja menjadi kegunaan tertentu. Misalnya seperti gambar 12, sebatang baja yang ditebalkan dahulu sisi sebelah luarnya sebelum dibengkokkan siku. Kemudian dipanaskan sampai putih pijar dan ditempa atau dibengkokkan hingga terjadilah baja siku yang sisi dalamnya bundar dan sisi luarnya cukup tebal, tidak menipis. Adakalanya sebatang baja siku seperti gambar 13, dibengkokkan siku lagi dengan jalan memanaskan. Sisi luar siku2nya akan membulat dan menipis sedangkan sisi dalam sikunya akan bergombak kesamping atas dan bawah. Hal ini jika tiada merusak atau mengganggu kepada kekuatan konstruksi, biasanya dibiarkan saja, karena menimbulkan suatu pemandangan atau hiasan yang logis.   

 

b.   Sambungan paku keling.

Selain dari pada sambungan las tempa, ada lagi macam sambungan baja lainnya, yaitu sambungan paku keling. Baik sambungan las tempa maupun sambungan paku keeling, keduanya adalah pekerjaan tetap, artinya sambungan yang tidak akan dibongkar – pasang. Sambungan paku keling ini baik sekali dipakai pada pekerjaan pelat yang besar – besar, misalnya untuk dinding – dinding ketel uap, dinding2 kapal, dsbnya.

Pembuatan paku keeling, dipress dari baja lumer. Bentuknya dibuat berbeda-beda yaitu berkepala bulat (gambar 14), berkepala setengah persing (gbr. 15), berkepala persing seluruhnya (gbr. 16), berkepala kerucut terpotong (gbr. 17) dan berkepala kerucut (gbr. 18).

Adapun kegunaan paku keling ini ada 2 macam, yaitu untuk menjepit pelat sambungan dan untuk penahan gaya yang terdapat antara kedua pelat. Pelat yang akan disambung dengan pekerjaan kelingan itu dapat dilakukan atas 2 macam cara, yaitu sambungan pelat berbidang geser satu (gbr.19) dan sambungan pelat berbidang geser dua (gbr. 20)

Yang dimaksud dengan sambungan pelat berbidang geser satu ialah kalau pergeseran pelat terjadi atas satu penampang tangkai paku.

Dan yang dimaksud dengan sambungan pelat berbidang geser 2 ialah kalau pergeseran pelat terjadi atas dua penampang tangkai paku.

Jarak antara tengah2 paku yang berdekatan menurut arah gaya, hendaklah diatur sedemikian rupa sehingga pelat2 sambungan tidak banyak berlobang yang mengakibatkan pelat jadi lemah. Untuk itu diambil paling kecil 3 d dan paling besar 8 d, yang mana d adalah diameter paku. Lihat gambar 21.

Begitupun jarak tengah2 paku dengan tepi pelat menurut arah gaya, ditetapkan pula 1 – 3 d, sedang jarak tengah – tengah paku ke pinggir pelat sekurangnya 1,5 d (lihat gbr. 22). Cara menempatkan paku pada sambungan dapat pula diatur menurut 2 sistem, yaitu sistem umpang satu (gbr 21 dan 22).

Hendaklah dijaga supaya kedalam sambungan jangan sampai air meresap, karena ini dapat menyebabkan karat pada paku dan lama kelamaan paku bisa putus. Disamping itu pelat tambahan pada sambungan jangan pula mempunyai kantong air, yaitu rongga2 yang dapat dimasuki air. Kalau dihendaki sambungan itu tidak dapat dilalui uap dan gas. Dapat kiranya jarak paku diperkecil, asal kekuatan pelat cukup mengizinkan. Sebuah paku keeling dibedakan atas: kepala, tamgkai, dan kepala penutup. (lihat gbr. 23). Kepala penutup ini terjadi setelah paku itu dikelingkan kepelat sambungan. Mengeling itu dapat dilakukan dengan tangan dan dapat pula dengan mesin (palu pistol). Panjang tangkai paku untuk pekerjaan tangan diambil 4 kali diameter paku, sedang panjang tangkai paku untuk pekerjaan mesin diambil 4,5 atau 5 kali diameternya.

Mengenai besar diameter paku keling umumnya diambil 1,5 – 2 kali tebal pelat yang paling tipis atau dengan rumus d= 1,5 – 2 D, yang mana d ialah diameter paku dan D ialah tebal pelat sambungan yang paling tipis.  

MENGELING

Mengeling itu ialah pekerjaan membuat kepala tutup dari ujung tangkai paku keling. Pekerjaan itu dapat dilakukan dengan tangan ataupun dengan mesin. Mengeling dengan mesin dilakukan dengan palu pistol yang digerakkan oleh udara tekanan hidrolis. Cara ini baik sekali karena tekanan kepada masing-masing tangkai paku dapat diatur sama dan hasilnya pun akan sama baik pula. Masing-masing lobang paku pada pelat sambungan digurdi ½ mm atau 1 mm lebih besar dari ukuran tangkai paku. Ini perlu sekali mengingat pemuaian tangkai paku oleh panas. Lobang2 paku itu dipersing sedikit (gbr.24) karena batas antara kepala dengan tangkai paku keling  itu agak sedikit bundar.

Lobang yang akan dikeling itu terlebih dahulu dicocokkan dengan tangkai pakunya. Kemudian lobang pelat atas bawah diperiksa apakah telah berimpit betul2. Jika tidak gunakanlah pelengkang tirus atau dengan jalan memukulkan paku baja kedalamnya. Paku yang akan dikeling itu hendaklah dipanaskan dulu didapur tempa atau lebih baik didapur minyak dan dapur gas (gbr. 25). Setelah panas putih pijar, paku itu diambil dengan alat penjepit dan kerak besinya dibuang. Secepat mungkin hendaklah paku itu dimasukkan kedalam lubang plat yang akan dikeling. Kalau paku itu telah agak dingin baru dikeling hasilnya tidak akan rapat seperti (gbr. 26).

Sewaktu mengeling, hendaklah kepala penutup ditahan dibawah dengan dollic, yaitu alat penahan yang berlekuk, sesuai dengan bentuk kepala paku. Setelah itu paku ditekan kuat kebawah dan sekeliling lobang plat dipukul agar bidang singgung paku dengan lobangnya segera merapat. Tangkai paku yang panjang muncul keatas, ditekan dengan pembentuk kemudian dipukul keras (gbr. 27).

Kalau terlampau kuat memukul kepala penutup atau pembentuk mungkin plat akan tersayat seperti gambar. 28.

Pegangan tangan diwaktu membentuk kepala penutup hendaklah demikian rupa tepatnya. Sebab kalau meleset letak kepala penutup nantinya akan tempang (gbr.29). Hal ini selalu menghendaki kebiasaan.

Supaya sambungan keling itu rapat betul, tak dapat dilalui oleh air atau gas, maka pinggir sambungan dilas atau dipakal. Maksud dari pemakalan ini ialah memahat bidang sisi miring sambungan dengan pahat pakal, agar bidang itu tertutup mati. Pemakalan hendaklah dilakukan agak keatas sedikit, supaya plat bawah tidak tergores. Paku keling yang penampang (d)nya kecil dari 10 mm, dengan mudah dapat dikeling dingin.

c.   Sambungan baut mur.

Tidaklah semua sambungan baik dikerjakan dengan sambungan las atau paku keling. Sewaktu – waktu kita akan mempergunakan sambungan baut mur. Sambungan las atau paku keling hanya berlaku untuk konstruksi yang tetap yang tidak akan dibongkar pasang. Sedang sambungan baut mur berlaku untuk:

a.       Konstruksi yang harus dapat dibongkar pasang.

b.      Pekerjaan keling yang baik tak dapat dilakukan.

c.       Pekerjaan baja tuang yang harus disambung.

Pekerjaan keling tak baik dilakukan kalau tebal plat sambungan lebih dari 4 d. Kalau dilakukan juga, maka pada waktu tangkai paku yang panjang tadi menjadi dingin, terjadilah tegangan kerut yang berbahaya. Berkemungkinan sekali dalam hal ini kepala paku jadi putus. Pada pekerjaaan semacam ini lebih baik dipakai baut mur. Sebuah baut mur dibedakan atas kepala, tangkai, dan mur. Kepala dan murnya berbentuk segi 6 beraturan (lihat gbr. 31)

Kepala padat baut harus dilantak, sehingga dia melekat dengan tangkai mur.

Read More