BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Baja Baja m merupakan erupakan elemenn pe penting ent ntin ingg di ddalam allam a dunia konst konstruksi tru ruksi saat ini. Baja
memiliki megurangi struktur. memili likki kekuatan ya yang ng ttinggi i ggi sehingga dapat m in egur eg uraangi ukuran st stru r ktur. Baja juga memiliki tinggi ju uga mem mil ilik ikii sifat s fat elastis si elas el asti tis dan daktilitas yang cukup cu ting ti nggi gi sehingga sehinggga dapat menerima pengerjaan meneri rima ma ttegangan egan ngan tarik yang cukup besar. Kemudahan peng ngerjaan n kkonstruksinya onst on strukssin i ya dan kemudahan dengan yang lainnya, da an ke kemuda dahan penyambungan antar elemen yang satu denga an yan angg lainnya a, menggunakan me meng n gunnakan alat sambung las atau baut, menjadi pertimbangan ttersendiri erseend ndir irii baja melalui proses sering digunakan dalam pekerjaan konstruksi. Pembuatan baja me elalui pros ses ggi las panas panas mengakibatkan baja mudah dibentuk menjadi penampang-penampang penampang--penam mpangg gilas yangg diinginkan, diinginkan, juga jug ugaa menjadi menj me njad adii salah satu kkeunggulan eung eu nggu gula lann material baja. a. ((Setiawan, Setiaw wan an,, 2008). 220 08). Baja merupakan bahan campuran dari besi (Fe), 1,7% karbo karbon on (C (C), ), 00,6% ,6% ,6 silikon tembaga (Cu). Menurut Salmon si sili liko kon (Si), (S Si) i), 1,65% 1,65 65% % mangan mang ma ngan (Mn), (Mn Mn)), dan dan 00,6% ,6% ,6 % temb bag agaa (C (Cu) u). M enurut Sa alm lmon on dan Johnson dapat diklasifikasikan Johnso sonn (1992) ( 992) (1 2) bbaja aja untuk struktur aj strukt ktur u dengan denga gan tempa panas da dapa pat dik kla lasifikasikan paduan menjadi baja karbon (carbon steel), steeel), baja pa aduan rendah berkekuatan tinggi (high strenght low alloy steel), dan bajaa paduan (alloy (alloy steel). Baja karbon sendiri dapat diklasifikasikan menjadi 4 kategori be bberdasarkan rdaasarkan persentase kandungan karbonnya, yaitu : a. Baja karbon rendah, memiliki kandungan karbon kurang dari 0,15%. b. Baja karbon lunak, memiliki kandungan karbon 0,15% - 0,29% 5
6
c. Baja karbon sedang, memiliki kandungan karbon 0,30 - 0,59%. d. Baja karbon tinggi, memiliki kandungan karbon 0,60 - 1,70%.
Baja karbon n yyang ang biasanya digunakan dalam struktural stru st ruktural bangunan adalah Salmon baja karbonn lunak. Menurut S a mo al monn da dan Johnson (1992) 2) semakin tinggi kandungan kekerasannya kandun ngan karbon ppada adaa bbaja ad aja akan semakin meningkatkan meni me ning ngka katkan kekeras san a nya tetapi akan mengurangi kelembutannya keliatannnya ak kan mengu gura rang ngii kelemb mbuutannya atau sifat keliatann nnny nya (ductility), (duc ucti tili lity ty)), sehingga sehing gga g lebih sulit bila bila dilas. dil ilas. Keliatan Keliatan adalah kemampuan untuk berdeformasi berdeform masi secara seccar araa nyata ny ba bbaik ik dalam tegangan kegagalan da ala lam tega angan maupun dalam kompresi sebelum terjadi keg gag a alan an ((Bowles, Bowless, 1985). 19 1985 85). diklasifikasikan Berdasarkan SNI 03-1729-2002, mutu material baja dik kla l sifika k sika kann putusnya menjadi 5 kelas mutu, berdasarkan tegangan leleh (fy) dan tegangan pu utusnya ya (fu), (fu)), sebagai sebaga gaii berikut : Tabel 2.11 Sifat Sifa fatt Mekanis Baja
Jenis Jeni Je niss Ba Baja ja
Tega Tegangan g nggan Putus Minimum Mini Mi nimu mum m f (M fu ((MPa) Pa) a)
Tega Tegangan g nggan Leleh Minimum Mi nimu imum m fy (MPa) (MP (M Pa)
Re ngan Regangan Regang an Minimum Mini Mi nimu mum m (%) (%)
BJ 34 34 BJ 37 37 BJ 41 BJ 50 BJ 55
3400 370 410 500 550
210 240 250 290 410
22 20 18 16 13
Beberapa sifat mekanik baja yang yanng digunakan dalam perencanaan struktur ya yaitu : Modulus Elastisitas, E
= 200.000 MPa
Modulus Geser, G
= 80.000 Mpa
7
Angka Poisson
= 0,30
Koefisien Muai Panjang, α
= 12 x 10-6 /oC
umum Secara umu um hasil pengujian kuat tarik bbaja ajaa di laboratorium akan aj seperti menghasilkan an hubungan antaraa tegangan teg egan anga gann da ddan n regangan seper rti pada gambar di bawah in ini :
Gambar 2.1 Grafik Hubungan Tegangan dan Tegangan pada Uji Tarikk Ba Baja ja (McCormac, 2008)
dapat dilihat dari yaitu Ada ti Ada tiga ga fase fasee yyang ang dap pat a dilih ihat dar ri gambarr ddii atas, atas at as,, ya yait ituu : fase fase elastis, regangan. fase plastis, dan fase pengerasann regangan n. Pada fase elastis, baja dikenai gaya penambahan panjang. tarik dan mengalami penambah han a panjang g. Gaya yang terjadi terus meningkat dengan penambahan secara signifikan bersamaan deng gan a pen nambahan panjang yang stabil, sehingga tertinggi membentuk garis linear. Nilai tertingg ggii dari diagram garis linear ini disebut batas sebanding. Pada fase ini baja yang sudah mengalami gaya tarik masih dapat kembali ke bentuk semula apabila gaya tersebut dilepas atau dihentikan. Batas saat baja masi dapat kembali ke bentuk semula ini dinamakan batas elastis. Nilai
8
dari batas elastis ini jarang benar-benar diukur dan sebagian besar dalam struktural baja nilai ini dianggap sama besarnya dengan batas sebanding. Regangan akan terus be tetapi bertambah teta tapi pi tegangan tidak akan mengalami signifikan kenaikan yang sign gnif ifiikan lagi. Tegangan ini dinamakan dinamaka kan tegangan luluh (yield stress). Regangan Rega gangan yang terjadi terjad adi setelah seete t la lahh melewati mele me lewati tegangan n luluh dan tidak mengalami tegangan mengal alaami kenaikann teg egan angan secara signifikan signifika k n la lagi gi iini ni merupakan n fase plastis. Pada tidak dalam bentuk bila Pa ada fasee in inii ba bbaja ja tid idak ak bisa kembali ke dal lam bentu uk semula semu se m la bil ila gaya dihentikan. dihent ntik ikan an. Setelah pengerasan Seteelah melewati fase plastis, lalu masuk pada fase peng ger e asan an rregangan. egangann. Pada fase penambahan Pa da fa ase ini tegangan mengalami kenaikan kembali diikutii pena namb mbah a an regangan sampai regang gan yang semakin besar. Tegangan akan terus naik sam mpai kkondisi ondi dissi maksimum, tersebut maksim mum, lalu akan turun secara signifikan hingga baja ters sebut pputus utuus (McCormac, 2008). (McC cCoormac, 2008) ). Menurut Oentoeng (1992) ada ada dua du macam bentuk profil baja berdasarkan berdasa sark rkan an cara ppembuatannya, ca e buatannya, yaitu : em Hott rolled profil dibentuk a Ho a. H roll lled d shapes, shhape pes, s, adalah adal ad alah profi fill ba baja ja yyang ang dibent an ntuk uk ddengan e gan cara bblok-blok en lokk-bl blok ok baja yang dalam disebut ya ang ppanas anas ddiproses iproses melalui rol-rol ip ro daalam pabrik, atau attau bbiasa iasa dis iseb ebut dengan pembentukan panas. b. Cold formed shapes, adalah pprofil rofil baja ja yang dibentuk dari pelat-pelat yang dalam sudah jadi, menjadi profil bajaa dala am temperatur atmosfir (dalam keadaan dingin). Profil macam ini ringan dan dingin) dan sering disebut sebagai light gage cold form steel.
9
Struktur baja dapat dibagi menjadi tiga kategori umum, yaitu : (a) struktur rangka (framed structure), di mana elemen-elemennya kemungkinan terdiri dari batang-batang tarik, balok, da dann batang-batang batang-battan angg yang mendapatkan beban lentur kombinasi dan beban beba bann aksial; (b) struktur tipe cangkang ng (shell-type ( hell-type structure), di (s dominan; suspensi mana tegangan teganga gan aksial lebih dom min nan n; da dann (c (c) st sstruktur ruktur tipe susp spensi (suspensionmendominasi type structure), str tructure), di mana man ana tarikan aksial lebih ih m endo en dom minasi sistem m pendukung utamanya Johnson, ut tamanya ((Salmon Salm Sa lmoon dan Jo Joh hnson, 1992). struktur terjadi akibat Pada str Pada ruk uktur baja terdapat dua jenis batang yang te erj rjadii ak kib ibat at ppengaruh engaaruh pembebanan Batang pe emb mbeb ebanan an pada struktur, yaitu batang tarik dan batang tekan. B atan ng ta tarik pada padda umumnya um umum u ny ya berwujud penahan tarik pada kerangka, silangan (diagonal (diago gonall bracing) brac br acing) atap pada bberbagai erbagai tipe struktur, penumpu langsung pada kabel pada sistem ata tapp gantung, penggantung gga ntunng, dan sebagai kabel utama pada jembatan gantung serta pengga antungg yangg mendukung rayanya (Salmon Johnson, mend nduk ukung jalan raya yany nyaa (S (Sal almo m n dan Johnso sonn, 11992). 992) 99 2)..
Gambar 2.2 Beb Beberapa contoh ber e apa co ontoh tipe batang tarik (Salmon dan d n JJohnson, da ohnson, 1992)
Batang tekan merupakan batang yang terkena gaya aksial tekan, seperti kolom (column), penyangga (stanchion), tiang (post), dan penopang (strut). Karena kekuatan batang tekan merupakan fungsi dari bentuk penampang
10
lintangnya (radius girasi), pada umumnya luas penampangnya disebarkan sepraktis mungkin. Batang-batang ini jarang hanya memikul gaya aksial tekan saja. Apabila pembebanan ddisusun isusun sedemikian sed dem emik i ian rupa sehingga perlawanan rotasional ujung dapat dap apat diabaikan, dan lentur dianggap diangga gapp dapat diabaikan bila dibandingkan an dengan gaya tekan an llangsungnya, angs an gsun ungn gnya ya,, ba bbatang tang tersebutt dapat d pat secara aman da sebagai konsentrik (Salmon sebaga ai kolom yang dibebani dib ibeb ebaani secara konsentri ik (S (Sal almo monn dan Johnson, 1992).
Gambar Beberapa contoh tipe Gamb Ga mbar 2.33 B eberapa cont eb ntoh oh ti ipe batang bata tang ng tekan (Salmon Johnson, (S Salmo lmonn dan d n Jo da John hnso son, 1992).
Menurut Oentoeng batang Oent Oe ntoe oengg (1992) (1992) ada ada du duaa macam bata tang ng ttekan e an yaitu : ek Batang a. Bata tang ng ttekan ekan ek an yang merupakann batangg dari suatu rangka ka bbatang. atan at angg. Batang ini panjang dibebani gaya tekan aksial searah seearah panjan ng batangnya. Umumnya dalam suatu merupakan rangka batang, batang-batang ttepi epi atas m erupakan batang tekan. tekan b. Kolom, yang merupakan batang g tek kan tegak yang bekerja untuk menahan balok-balok loteng, rangka atap atap, lintasan crane dalam bangunan balok balok loteng bang nan pabrik dan sebagainya yang untuk seterusnya akan melimpahkan semua beban tersebut ke pondasi.
11
Martinez-Saucedo dan Packer (2006) melakukan penelitian tentang pipa baja dengan sambungan las dengan pelat sambung (gusset plate). Pipa baja yang menggunakan sudah dipasang dengan pelatt sa sambung meng nggu gunakan las, kemudian diberi gaya terjadi tarik sampai mengalami menga gala lami kerusakan. Kerusakan yang ter erja jadi berupa sobekan pada sambungan profil profil pipa dengan ppelat elat el at sambung. sam ambu bung ng.. Kerusakan inii di ddisebut sebut shear-lag. Shear-lag diabaikan Shear-l -lagg dapat diaba baik ikan n apabila nilai rasio pperbandingan erba er band ndiingan Lw/w > 0,7. Secara le lebih ebih mudah muda dahh untuk untu un tuk mendesain mend ndesain suatu join yang akan ak kan n terkena terkenaa bbeban eban eb an tekan aataupun taupun tarik,, uuntuk ntuk nt uk amannya ama mannya panjang las (Lw) harus lebih besar sam sama ama de deng dengan ngan an ddari ari ni nnilai lai hasil 2008) ha asi sill kali ka diameter dia iameter pipa dikalikan dengan 1,3 (Wardenier dkk., 200 008)
2.2
Baja Profil Pipa Pipa adalah benda silinder yang berlubang dan digunakan digunaakan uuntuk ntukk
memindahkan yang memi mind ndahkan zat hasil hasi ha sill pemrosesan pemr pe mros o esan seperti ti cairan, cai aira rann, ggas, as, uap, zat ppadat adat yan angg dicairkan sangat ddi cairkan maupun serbuk halus. Material Mat a er eria ial yang digunakan sebagai pipa sa sang ngaat banyak tembaga, ba bany nyak ak diantaranya adalah beton cor, timbal, kuningan (brass), temb bag aga,, pplastik, last la stik, aluminium, paduan. Material paling al alum uminium, besi besii tuang, tuan ang, g, baja baj aja karbon, karb rbon on,, da dann ba baja ja padua an. M ateriiall yang palin at ingg uumum mum digunakan karbon. dapat diproduksi diguna naka kan adalah adal alah ah pipa baja karbo bon. Pipaa baja karbon da dapa pat dipr p od oduk uksi dengan karakteristiknya berbagai metode dengan karak kteristiknyaa masing-masing meliputi kekuatan, ketebalan dinding, ketahanan kkorosi orosi dann batasan suhu serta tekanan. Proses pembuatan pipa baja yang sering digunakan d gunnakan adalah seamless, but-welded, dan di 2009). spiral-welded pipe manufacturing (Sirawan, (Sirrawan 2009) Pipa baja seamless dibuat dari baja silinder pejal, kemudian pada bagian tengahnya ditusuk dan dilubangi pada temperatur yang sangat tinggi dalam
12
kondisi hampir meleleh (pengerjaan panas), sehingga dalam pembentukannya logam ini tidak akan mengeras dan dapat dihasilkan permukaan pipa yang halus sambungan. karena tidak terdapat sambun nga gann.
2.3
Sambungan Jeniss S ambungan padaa Baja Baj aa Baja B aja di dalam m pekerjaan peke pe k rjaan struktur biasany biasanya nyaa te ters tersusun rsusun tidak hanya han a ya dengan
sa satu atu elemen eleme menn sa saja saja, ja, teta tetapi api terdiri dari beberapa elemen. ele leme m n. Elemen Ele leme men baja ddisusun isusun membentuk rangka atap ataupun kuda-kuda. memb mben entu tukk rang ngkka atau truss, digunakan menjadi rangka ata tapp ataupu punn ku kuda-k kud u a. Pembentukannya Pe emb mben entuka kannya tersebut memerlukan adanya sambungan antar el elemen en bbaja. aja. sambungan yang digunakan pada struktur baja yaitu sa sambungan Je Jenis samb bun unga gann las (weldedd connection) dan sambungan menggunakan baut (bolt connection). connectionn). ) Sambu ungan ini berfungsi untuk menyatukan elemen-elemen baja sehingga ddapat apaat Sambungan membentuk dengan bentuk memb mbeentuk sesuai den enga gann be bent ntuk u struktur ya yang ng ddiinginkan. iing ii ngin inka k n.
