Download - Materi Pengantar Struktur Bangunan Baja Ok 1
-
7/25/2019 Materi Pengantar Struktur Bangunan Baja Ok 1
1/41
Bab I
PENGANTAR STRUKTUR BANGUNAN BAJA
A. Kompetensi Dasar dan Indikator
Kompetensi Dasar : Menguraikan struktur bangunan dari baja
Indikator :1. Mengidentifikasi karakteristik baja sebagai
material struktur bahan bangunan
2. Membedakan berbagai tipe struktur baja3. Menjabarkan tahapan-tahapan yang harus
dipertimbangkan dalam perenanaan struktur
baja
!. Merini beban-beban yang bekerja pada struktur
". Mendefinisikan metode #$D%
&. Mendefinisikan Metode #$D'
(. Mendefinisikan metode )*+D
B. Deskripsi Singkat
,ab ini berisi pengetahuan dasar struktur baja yang meliputi sifat
karakteristik dan tipe-tipe baja strtuktur tahapan-tahapan dalam perenanaan
struktur baja maam-maam beban pada struktur baja serta metode-metode
dalam perenanaan struktur baja. 'engetahuan hal-hal tersebut sangat diperlukan
untuk pedoman dan langkah aal agar dapat membuat perenanaan struktur baja.
C. ateri
A. Si!at ateria" Ba#a Str$kt$r
%. Si!at ekanika Ba#a
$ifat mekanika baja struktur dapat dilihat dari hubungan tegangan-
regangan ditunjukkan melalui grafik /egangan-*egangan ,aja yang diperoleh
dari hasil uji tarikspesimenbaja. 'engujian dilakukan dengan memberikan beban
0ii
-
7/25/2019 Materi Pengantar Struktur Bangunan Baja Ok 1
2/41
tarik pada spesimen dengan gaya yang berubah dari nol kemudian terus
diperbesar sedikit demi sedikit sampaispesimenputus.
aya dari pembebanan kemudian dinyatakan sebagai nilai tegangan
dengan ara membagi gaya atau beban dengan luas penampang spesimen.
$edangkan pertambahan panjang spesimen akibat pembebanan tarik dibagi
dengan panjang aalspesimenakan mendapatkan nilai regangan untuk tiap-tiap
nilai tegangan. 'ada saat spesimen ditarik besar gaya atau tegangan dan
perubahan panjang batang atau regangan dimonitor dan diatat baik seara
manual maupun otomatis tergantung dari alat uji tarik yang dipergunakan.
)angkah selanjutnya data tegangan dan regangan yang diperoleh tersebut
diplotkan dalam bentuk diagram tegangan regangan dimana sumbu 0ertikal
menunjukkan besarnya tegangan dan sumbu horiontal menunjukkan besarnya
regangan yang terjadi untuk tiap perubahan tegangan. ambar diagram /egangan-
*egangan baja tipikal dapat dilihat pada ambar 1. 1
$umber: http://www.me.udel.edu/karlsson/meeg215/meeg215.html.
ambar 1. 1Diagram /egangan *egangan ,aja
Diagram tersebut dimulai dengan garis lurus dari pusat sumbu ke titik
# yang berarti baha hubungan antara tegangan dan regangan pada daerah aal
ini adalah linear dan proporsional. $etelah meleati titik # proporsionalitas
antara tegangan dan regangan tidak ada lagi sehingga titik # disebut sebagai batas
0iii
,
#
4
D
%
+
-
7/25/2019 Materi Pengantar Struktur Bangunan Baja Ok 1
3/41
proporsional. Di daerah antara titik dan titik # bahan disebut berada dalam
kondisi elastis yaitu kondisi dimana bahan mengalami kenaikan regangan dan
tegangan yang sebanding. 'ada kondisi ini jika beban dihilangkan bahan akan
kembali ke ukurannya semula.
$etelah tegangan meleati batas proporsional regangan mulai meningkat
lebih epat untuk setiap kenaikan tegangan. Dengan demikian kemiringan kur0a
tegangan-regangan berangsur-angsur semakin keil sampai akhirnya menjadi
horiontal dimulai dari titik ,. Mulai titik ini terjadi perpanjangan yang ukup
besar meskipun tidak terdapat penambahan beban. Kondisi ini disebut kondisi
leleh bahan dan titik , disebut sebagai titik leleh. /egangan yang terjadi pada
titik leleh disebut tegangan leleh atauyield stress5fy6. Di daerah antara titik , dan
titik 4 bahan berada dalam kondisi plastis sempurna yang berarti bahan
mengalami deformasi tanpa adanya pertambahan beban.
$esudah mengalami regangan besar yang terjadi selama pelelehan di
daerah ,-4 baja mulai mengalami pengerasan regangan 5strain hardening6 yaitu
mengalami peningkatan resistensi terhadap deformasi lebih lanjut. 'erpanjangan
benda uji di daerah ini memerlukan penambahan beban tarik sehingga diagram
tegangan-regangan memiliki kemiringan yang positif dari 4 ke D. ,eban tersebut
pada akhirnya menapai harga maksimumnya dan tegangan pada saat itu 5titik D6
disebut tegangan ultimit. 'emberian beban tarik lebih lanjut akan disertai dengan
pengurangan tegangan yang terjadi dan akhirnya putus7patah di suatu titik 5titik
%6.
rafik /egangan-*egangan 4-D-% disebut sebagai grafik /egangan
*egangan *ekayasa 5Engineering stress-strain6. /egangan pada grafik ini
diperoleh dengan ara membagi beban yang bekerja dengan luas penampang aal
spesimen sedangkan nilai regangan diperoleh dengan membagi pertambahan
panjang yang terjadi dengan panjang aal spesimen. 'adahal pada kondisi riil
luas penampang dan panjang batang spesimen terus berubah dimana luas
penampang akan mengeil seiring dengan pertambahan panjang batang yang
mengalami tegangan tarik. leh karenanya tegangan akan terus meningkat
sampai terjadinya kegagalan atau putusnya spesimen. rafik yang
i8
-
7/25/2019 Materi Pengantar Struktur Bangunan Baja Ok 1
4/41
menggambarkan kondisi tegangan9regangan sesungguhnya berdasarkan luas
penampang aktual adalah grafik tegangan-regangan sebenarnya 5true stress-
strain6 seperti digambarkan pada grafik 4-+ pada ambar 1. 1.
/egangan luluh dan tegangan ultimit menunjukkan kekuatan dari bahan
tersebut. Kekuatan bahan adalah kapasitas bahan tersebut dalam menahan beban.
ambar 1. 2berikut menunjukkan diagram tegangan regangan baja untuk
berbagai tegangan leleh yang berbeda.
$umber: http://www.me.udel.edu/karlsson/meeg215/meeg215.html.
ambar 1. 2. Diagram /egangan-*egangan ,eberapa enis ,aja
Dari gambar tersebut tampak baha kemiringan garis hubungan antara
/egangan-*egangan pada kondisi elastis tidak dipengaruhi oleh tingkat tegangan
leleh yang terjadi. ,esarnya kemiringan tersebut menunjukkan nilai modulus
elastisitas bahan atau modulus young 5%6. Modulus elastisitas menunjukkan
kekakuan atau kekuatan bahan dalam menahan deformasi akibat beban yang
bekerja. ,ahan dengan modulus elastisitas lebih besar menunjukkan baha bahan
tersebut lebih kaku atau lebih mampu dalam menahan deformasi. ,esarnya
Modulus elastisitas untuk baja struktur menurut $;I
-
7/25/2019 Materi Pengantar Struktur Bangunan Baja Ok 1
5/41
*egangan yang digambarkan pada diagram tegangan-regangan di atas
adalah regangan yang terjadi searah sumbu memanjang7aksial bahan atau pada
arah pembebanan tarik. $esungguhnya regangan tidak hanya terjadi pada arah
sumbu memanjang bahan tetapi juga pada arah melintang7lateral bahan. *asio
antara regangan lateral dan regangan aksial bahan pada saat menerima beban
aksial disebut sebagai rasio 'oisson 5>6
ambar 1. 3. *egangan )ateral dan *egangan #ksial akibat beban aksial '
*asio 'oisson dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
dengan
>? rasio poisson
@A ? regangan lateral
@ ? regangan aksial
'ada suatu batang tarik berlaku nilai regangan aksial adalah positif 5batang
bertambah panjang6 dan regangan lateral negatif 5lebar batang berkurang6
sedangkan pada suatu batang tekan berlaku nilai regangan aksial adalah negatif
5batang memendek6 dan regangan lateral positif 5batang melebar6. ,esarnya rasio
poisson untuk baja struktur menurut $;I
-
7/25/2019 Materi Pengantar Struktur Bangunan Baja Ok 1
6/41
eser 56. Cubungan antara modulus geser dengan modulus elastisitas
ditunjukkan dengan persamaan berikut :
dengan
? modulus geser bahan
% ? modulus elastisitas bahan
> ? rasio poisson
Menurut sifat mekanisnya baja struktural yang umum dipakai di Indonesia
dirangkum dalam tabel $;I
-
7/25/2019 Materi Pengantar Struktur Bangunan Baja Ok 1
7/41
menyebabkan berkurangnya daktilitas baja serta menyulitkan dalam proses
pengelasan.
,aja mutu tinggi mempunyai kekuatan leleh 5fy6 berkisar antara 2(" M'a
9 !E< M'a. ,aja mutu tinggi ini diperoleh dengan jalan menambahkan unsur aloi
5hromium nikel 0anadium mangan tembaga fosfor dll.6 ke dalam baja karbon
untuk mendapatkan bentuk mikrostruktur yang lebih halus. $ama dengan yang
terjadi pada baja karbon baja mutu tinggi juga memiliki titik peralihan leleh yang
jelas. ,aja jenis ini digunakan dalam kondisi seperti tempaan atau kondisi normal
yakni kondisi dimana tidak digunakan perlakuan panas.
,aja aloi mempunyai kekuatan leleh 5fy6 berkisar antara ""< M'a 9 (&