BAJA

1.1.            Pengertian Baja Sebagai Bahan Struktur

Baja adalah suatu jenis bahan bangunan yang berdasarkan pertimbangan ekonomi, sifat, dan kekuatannya, cocok untuk pemikul beban. Oleh karena itu baja banyak dipakai sebagai bahan struktur, misalnya untuk rangka utama bangunan bertingkat sebagai kolom dan balok, sistem penyangga atap dengan bentangan panjang seperti gedung olahraga, hanggar, menara antena, jembatan, penahan tanah, fondasi tiang pancang, bangunan pelabuhan, struktur lepas pantai, dinding perkuatan pada reklamasi pantai, tangki-tangki minyak, pipa penyaluran minyak, air, atau gas.

1.1.1.      Keunggulan Baja Sebagai Bahan Struktur

Beberapa keunggulan baja sebagai bahan struktur dapat diuraikan sebagai berikut. Batang struktur dari baja mempunyai ukuran tampang yang lebih kecil daripada batang struktur dengan bahan lain, karena kekuatan baja jauh lebih tinggi daripada beton maupun kayu. Kekuatan yang tinggi ini terdistribusi secara merata. The Kozai Club (1983) menyatakan kekuatan baja bervariasi dari 300 Mpa sampai 2000 Mpa. Kekuatan yang tinggi ini mengakibatkan struktur yang terbuat dari baja lebih ringan daripada struktur dengan bahan lain. Dengan demikian kebutuhan fondasi juga lebih kecil. Selain itu baja mempunyai sifat mudah dibentuk. Struktur dari baja dapat dibongkar untuk kemudian dipasang kembali, sehingga elemen struktur baja dapat dipakai berulang-ulang dalam berbagai bentuk.

Fabrikasi struktur baja dapat dilakukan di bengkel-bengkel maupun pabrik dengan mesin-mesin yang cukup terkendali memakai komputer, sehingga akurasi dan kecepatan produksi yang baik dapat dicapai. Pengangkutan elemen-elemen struktur baja dari bengkel ke lokasi pembangunan mudah dilakukan. Sangat jarang dijumpai kerusakan elemen struktur baja sebagai akibat pengangkutan. Dua hal ini memberi keuntungan waktu pelaksanaan bangunan menjadi singkat. Waktu pelaksanaan yang singkat ini secara teknis sangat diperlukan dalam pembangunan struktur lepas pantai serta pelabuhan, sedang pada bangunan gedung yang komersial dari sudut pandang ekonomi cukup menguntungkan, karena bangunan yang dibuat dapat segera menghasilkan uang.

Penyambungan elemen struktur baja dapat dilakukan secara permanen memakai las, .tanpa lubang-lubang perlemahan, sehinggga kekuatan sambungan tidak banyak berubah dari kekuatan batang aslinya. Sekalipun kalau ditinjau dari tegangan residu, sebagai akibat pendinginan yang tidak bersamaan serta pengerjaan secara dingin, sebenarnya pada baja tersebut timbul tegangan residu. Pekerjaan las yang kurang baik dapat mengakibatkan tegangan residu yang cukup besar yaitu sekitar 45% dari tegangan leleh baja. Hal ini berarti bahwa sebelum dibebani, elemen struktur sudah mempunyai tegangan, sehingga kemampuan untuk memikul beban menjadi berkurang.

1.1.1.      Kelemahan Baja Sebagai Bahan Struktur

Baja sebagai bahan struktur juga mempunyai beberapa kelemahan. Salah satu kelemahan baja adalah kemungkinan terjadinya korosi, yang memperlemah struktur, mengurangi keindahan bangunan, dan memerlukan beaya perawatan cukup besar secara periodik. Matsushima dan Tamada (1989) menyatakan bahwa pemeliharaan jembatan dengan pengecatan setiap 5 tahun akan memakan biaya 10 persen dari harga bangunan. Hal ini berarti bahwa biaya 50 tahun pemeliharaan akan sama dengan biaya pembuatan jembatan baru.

Kekuatan baja sangat dipengaruhi oleh temperatur. Pada temperatur tinggi kekuatan baja sangat rendah, sehingga pada saat terjadi kebakaran bangunan dapat runtuh sekalipun tegangan yang terjadi hanya rendah. Kendala berikutnya, karena kekuatan baja sangat tinggi maka banyak dijumpai batang-batang struktur yang langsing. Oleh karena itu bahaya tekuk (buckling) mudah terjadi.

1.2.            Sifat Metalurgi Baja

Baja yang biasa dipakai untuk struktur rangka (frame) bangunan adalah baja karbon (carbon steel) dengan kuat tarik sekitar 400 Mpa, sedang baja dengan kuat tarik lebih dari 500 MPa sampai 1000 MPa disebut dengan baja kekuatan tinggi (high strength steel). Baja kekuatan tinggi dengan kekuatan 500—600 MPa dibuat dengan paduan yang tepat ke dalam baja. Baja kekuatan tinggi dengan kuat tarik 600 MPa atau lebih, dibuat dengan bahan paduan disertai perlakuan panas (heat treatment).

Dalam banyak hal, fabrikasi struktur baja dilakukan dengan las, agar tidak terjadi perlemahan akibat lubang baut. Oleh karena itu baja struktural tidak hanya dituntut berkekuatan tinggi, tetapi juga harus dapat dilas. Sayangnya semakin tinggi kekuatan baja, semakin sulit pengelasan dilakukan.

Beberapa pengaruh komponen baja terhadap sifat mekanis dan kemudahan pengelasan dapat diuraikan sebagai berikut:

·         Karbon (C) adalah komponen kimia pokok yang menentukan sifat baja. Semakin tinggi kadar karbon di dalam baja, semakin tinggi kuat tarik serta tegangan leleh, tetapi koefisien muai bahan turun, dan baja semaikn getas. Karbon mempunyai pengaruh yang paling dominan terhadap sifat mampu las. Semakin tinggi kadar karbon menjadikan sifat mampu las turun.

·         Mangan (Mn) menaikkan kekuatan dan kekerasan baja dan sedikit menurunkan koefisien muai bahan, dan melawan terhadap kegetasan yang ditimbulkan oleh sulfur.

·         Silikon (Si) meningkatkan tegangan leleh, tetapi mengakibatkan kegetasan jika kadar terlalu tinggi (2% atau lebih).

·         Pospor (P) dan sulfur (S) meningkatkan kegetasan baja sesuai dengan peningkatan kadarnya. Keduanya cenderung memisah keluar (segregate) dari baja

Faktor utama pada kemudahan pengelasan adalah nilai ekivalensi karbon Ceq dari komponen kimia dalam baja. Baja berkekuatan tinggi cenderung mempunyai nilai ekivalensi karbon tinggi. Jika Ceq melampaui batas tertentu (Ceq=0,39—0,43), merosotnya sifat mampu las dapat diatasi dengan pra pemanasan pada daerah yang akan dilas. Ekivalensi karbon dapat dihitung dengan persamaan berikut, dengan satuan persen berat:

1.3.             Bentuk Bentuk Baja di Pasaran

Bahan baja yang dipergunakan untuk bangunan berupa baja batangan dan plat. Penampang dari bahan baja biasanya disebut profil. Dalam perdagangan baik profil maupun panjang batang sudah memiliki standarisasi. Mengingat terbatasnya panjang batang yaitu maksimal 18 meter, maka untuk keperluan batang konstruksi yang lebih dari itu perlu dibuatkan sambungan. Selain untuk menambah panjang konstruksi, sambungan diperlukan pula untuk menyatukan bagian-bagian konstruksi yang harus disatukan.

Macam-macam profil yang terdapat di pasaran antara lain sebagai berikut :

1.      Profil baja tunggal

·         Baja siku-siku sama kaki

·         Baja siku tidak sama kaki (baja T)

·         Baja siku tidak sama kaki (baja L)

·         Baja I

·         Baja Canal

2.      Profil  Gabungan

·         Dua baja L sama kaki

·         Dua baja L tidak sama kaki

·         Dua baja I

3.      Profil susun

·         Dua baja I atau lebih

Gambar 1.1. Macam Macam Baja Profil

1.4.             Macam Macam Bentuk Kuda Kuda Baja

1.        Pratt Truss

       Kemiringan atap = tg , dimana h = tinggi kuda-kuda

       L = bentang kuda-kuda

2.        Hows Truss

3.        Pink Truss

4.        Modified Pink Truss

5.        Mansarde Truss

6.        Modified Pratt Truss

7.        Crescent Truss

1.5.             Jenis Jenis Alat Penyambung Baja

a.         Baut

Pemakaian baut diperlukan bila:

1.         Tidak cukup tempat untuk pekerjaan paku keling

2.         Jumlah plat yang akan disambung > 5d (d diameter baut)

3.         Dipergunakan untuk pegangan sementara

4.         Konstruksi dapat dibongkar pasang

b.        Paku Keling

Sambungan paku keling dipergunakan pada konstruksi yang tetap. Jumlah tebal pelat yang akan disambung tidak boleh > 6 d (diameter paku keling). Beberapa bentuk kepala paku keeling yaitu paku yang dipergunakan pada tiap pertemuan minimal menggunakan 2 paku dan maksimal 5 paku dalam satu baris. Penempatan paku pada plat ialah: jarak dari tepi plat el.

c.         Las lumer

Ada 2 macam las lumer menurut bentuknya, yaitu:

1.         Las tumpul

2.         Las sudut

Berdasarkan pembagian fungsi dari masing-masing bagian konstruksi kuda-kuda, dalam penyelesaian perencanaan perhitungan dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu :

1.      Perhitungan dimensi gording

2.      Perhitungan dimensi batang tarik ( trackstang )

3.      Perhitungan dimensi ikatan angin

4.      Perhitungan dimensi kuda-kuda

5.      Perhitungan kontruksi perletakan

6.      Penggambaran