A. Sejarah Penggunaan Material Baja Pada abad ke-19 muncul material baru yang dinamakan dengan baja yang merupakan logam paduan antara besi dan karbon. Material baja mengandung kadar karbon yang lebih sedikit daripada besi tuang, dan mulai digunakan dalam konstruksi-konstruksi berat. Pembuatan baja dalam volume besar dilakukan pertama kali oleh Sir Henry Bessemer dari Inggris. B. Material Baja Baja yang akan digunakan dalam struktur dapat diklasifikasikan menjadi : - Baja Karbon. Baja karbon dibagi menjadi 3 kategori tergantung dari persentase kandungan karbonnya, yaitu : baja karbon rendah (C = 0,03-0,35%), baja karbon medium (C = 0,35-0,50%), dan baja karbon tinggi (C = 0,55-1,70%). - Baja Paduan Rendah Mutu Tinggi. Yang termasuk dalam kategori baja paduan rendah mutu tinggi (high-strength low-alloy/HSLA) mempunyai tegangan leleh berkisar antara 290-550 Mpa dengan tegangan putus (fu) antara 415-700 Mpa. - Baja Paduan Rendah (low alloy) dapat ditempa dan dipanaskan untuk memperoleh tegangan leleh antara 550-760 Mpa. Tegangan leleh dari baja paduan biasanya ditentukan sebagai tegangan yang terjadi saat timbul regangan permanen sebesar 0,2%, atau dapat ditentukan pula sebagai tegangan pada saat regangan mencapai 0,5%. C. Sifat-Sifat Mekanik Baja Model pengujian yang paling tepat untuk mendapatkan sifat-sifat mekanik dari material baja adalah dengan melakukan uji tarik terhadap suatu benda uji baja. Uji tekan tidak dapat memberikan data yang akurat terhadap sifat-sifat mekanik material baja, karena disebabkan beberapa hal antara lain adanya potensi tekuk pada benda uji yang mengakibatkan ketidakstabilan dari benda uji tersebut, selain itu perhitungan tegangan yang terjadi di dalam benda uji lebih mudah dilakukan untuk uji tarik daripada uji tekan. Dalam perencanaan struktur baja, SNI 03-1729-2002 mengambil beberapa sifat-sifat mekanik dari material baja yang sama yaitu: - Modulus Elastisitas, E = 200.000 Mpa - Modulus Geser, G = 80.000 Mpa - Angka poisson = 0,30 - Koefisien muai panjang, ct = 12.10 -6/ºC D. Keuletan Material Dalam perencanaan struktur baja, keuletan material (toughness) adalah ukuran dari suatu material untuk menahan terjadinya putus (fracture). Dalam uji tarik uniaksial, keuletan material dapat dihitung sebagai luas total dari kurva tegangan-regangan hingga titik putus benda uji (pada saat kurva tegangan-regangan berakhir). E. Tegangan Multiaksial - Kriteria Leleh Huber – Von Mises – Hencky Kriteria leleh untuk kondisi tegangan triaksial menurut Huber adalah: 1 σe 2 = [ ( σ 1−σ 2 )2 + ( σ 2−σ 3 )2 + ( σ 3−σ 1 )2 ] ≤ fy 2 2
-
Tegangan Geser Leleh
Titik leleh untuk kondisi geser murni, dapat ditentukan dari kurva tegangan-regangan dengan beban geser. Modulus geser (G), dirumuskan sebagai G =
E 2 ( 1+ μ )
F. Perilaku Baja Pada Temperatur Tinggi Pada temperatur sekitar 93ºC, kurva tegangan-regangan akan berubah menjaddi tak linear lagi, dan secara bersamaan titik leleh material tidak tampak dengan jelas. Modulus elastisitas, tegangan leleh dan tegangan tarik semuanya akan tereduksi seiring dengan naiknya temperatur material. G. Pengerjaan Dingin dan Penguatan Regangan Setelah regangan leleh ϵy =fy / Ey , pada leleh pertama terlampaui, dan benda uji dibebaskan, pembebanan kembali akan memberikan hubungan tegangan-regangan yang berbeda dari hubungan semula. Proses pembebanan di luar daerah elastis yang berakibat perubahan daktilitas bahan, dan dilakukan pada temperatur ruangan dikenal dengan istilah pengerjaan dingin (cold form). H. Keruntuhan Getas Keruntuhan getas adalah merupakan suatu keruntuhan yang terjadi secara tiba-tiba tanpa didahului deformasi plastis, terjadi dengan kecepatan yang sangat tinggi. Keruntuhan ini dipengaruhi oleh temperatur, kecepatan pembebanan, tingkat tegangan, tebal pelat, dan sistem pengerjaan. I. Sobekan Lamelar Sobekan lamelar merupakan keruntuhan getas yang terjadi pada bidang gilas akibat gaya tarik besar yang bekerja tegak lurus ketebalan elemen pelat profil. Karena regangan yang diakibatkan oleh beban layan biasanya lebih kecil dari regangan leleh, maka beban layan tak diperhatikan sebagai penyebab sobekan lamelar. J. Keruntuhan Lelah Pembebanan yang bersifat siklik (khususnya beban tarik) dapat menyebabkan keruntuhan, meskipun tegangan leleh baja tak pernah tercapai. Keruntuhan ini dinamakan keruntuhan lelah (fatigue failure). Keruntuhan lelah dipengaruhi oleh 3 faktor, yakni: - Jumlah siklus pembebanan - daerah tegangan layan (perbedaan antara tegangan maksimum dan minimum) - cacat-cacat dalam material tersebut, seperti retak-retak kecil
