LAPORAN PRAKTIKUM PROPERTI MATERIAL PEMERIKSAAN KEKUATAN TARIK BAJA BETON
KELOMPOK 13 Harry Rialdi (1006773875) (1006773875) Pratiwie Azsmi (1006660932) Rezhi Dika Indra (1006660951) Dandi Jiwo Lazuardy (1006680751) Kristian Anton (1006680846) Intan Septiani (1006760494)
Tang anggal Pr Praktikum Asisten Pr Praktikum Tanggal Disetujui Nilai P a ra f
: 12 12 November 20 2011 : Ga Gabby Ri Rizkiyana ana Kh Khalawi awi : : :
LABORATORIUM BAHAN DEPARTEMEN SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2011
A. TUJUAN Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan kekuatan tarik baja beton. Kekuatan tarik baja beton adalah gaya tarik tiap satuan luas penampang yang menyebabkan baja beton putus. B. LANDASAN TEORI Baja diproduksi oleh campuran besi (Fe) dan karbon (C) di rasio spesifik tertentu, di mana persentase dari karbon berkisar antara 0.2% hingga 2.14% dari berat total. Selain dari karbon, material campuran yang biasa digunakan dalam pembuatan baja antara lain termasuk kromium (Cr), mangan (Mn), vanadium (V), dan wolfram (W). Dari materialmaterial tersebut, karbon adalah bahan yang paling efektif, dan setiap dari material campuran tersebut membantu pembentukan sifat mekanis dari baja. Dalam suatu konstruksi bangunan baja biasanya digunakan sebagai tulangan beton, kerangka atap bangunan, kerangka dinding, dan sebagainya. Physical Properties
Sifat fisis dari sebuah baja bergantung pada komposisi dari bahan-bahan dan proses memproduksinya. Walaupun begitu, sifat fisis dari baja sangat berbeda dengan sifat-sifat yang dimiliki oleh bahan pembuatnya (besi dan karbon). Salah satu dari sifat fisis baja yang paling berbeda adalah kemampuannya kembali ke suhu rendah secara cepat dari pemanasan dengan temperatur yang tinggi, setelah direndam dalam minyak atau air. Sifat fisis dari baja antara lain adalah strength yang tinggi, berat yang rendah, durability, ductility, resistansi terhadap korosi. Baja memiliki strength yang tinggi meskipun beratnya cukup ringan. Faktanya, baja memiliki rasio weight/strength yang paling rendah dibandingkan material bangunan lainnya yang tersedia. Yang dimaksud dari ductility adalah kemampuan baja untuk berubah bentuk secara permanen jika diberikan gaya sedemikian rupa hingga terbentuk yang benar-benar berbeda dari bentuk awal. Mechanical Properties
Strenght adalah ukuran ketahanan dari suatu material apabila diberikan beban/gaya terhadapnya. Berdasarkan gayanya, jenis-jenis strength adalah : - Compressive strength (kekuatan tekan) - Flexural strength (kekuatan lentur) - Shear strength (kekuatan geser) - Tensile strength (kekuatan tarik) Campuran dan proses pemanasan yang berbeda dari produksi sebuah baja menghasilkan nilai strength yang berbeda pula. Pengujian yang dilakukan untuk menguji properti mekanis dari sebuah baja harus akurat untuk menentukan kekuatan dari baja tersebut dan untuk memastikan bahwa baja yang akan digunakan untuk kebutuhan konstruksi telah sesuai standar yang ada
Dalam praktikum kali ini dilakukan pengujian tarik terhadap baja. Pengujian tarik adalah sebuah metode untuk mengevaluasi bagaimana respon baja apabila diberikan gaya terhadapnya, dimana hasilnya akan diungkapkan melalui hubungan antara tegangan ( stress) dan regangan ( strain ) dari baja. Nilai dari tegangan (stress), biasanya diberi lambang Ϭ (tao), dihasilkan dari membagi nilai total gaya yang diberikan (F) terhadap luas penampang dimana gaya diberikan (A). Ϭ
= F/A
Regangan ( strain ), biasanya diberi lambang З (epsilon), adalah persentase rasio dari perubahan ukuran (∆l / ∆h) dari baja setelah diberikan gaya terhadap ukuran awal (l0 / h0). Зlat = ∆h / h0 [perubahan lateral / ukuran lateral awal], disebut sebagai regangan lateral (lateral strain), dimana pada saat gaya diberikan, perubahan ukuran terjadi tegak lurus terhadap arah gaya, selain daripada perubahan ukuran yang searah dengan arah gaya. Dengan itu : Зax = ∆l / l0 [perubahan axial / ukuran axial awal], disebut sebagai regangan axial. Rasio dari regangan lasial terhadap regangan aksial (Зlat / Зax) disebut sebagai Poisson’s Ratio (ρ). Nilai dari ρ inilah yang merupakan inti dari sifat mekanis suatu baja. Pengujian tarik baja dilakukan untuk menentukan titik leleh, titik maksimum, dan titik putus dari suatu baja. Umumnya baja yang mengalami gaya penarikan dengan gaya yang meningkat secara linear terhadap waktu akan mengalami beberapa fase yang bisa diamati, yaitu fase linear elastis, dan fase plastis dimana baja akan mencapai titik maksimum dan akan putus. Secara umum, perilaku baja, bahkan material-material lain yang ideal dalam menerima gaya tarik adalah berupa perilaku dari baja ringan, atau dengan kata lain baja yang memiliki kandungan karbon dibawah 0.25%.
Secara grafik perilaku baja yang ideal apabila diberikan gaya tarik adalah seperti grafik di atas. Di mana A merupakan titik batas linear elastis, dimana selanjutnya dia akan memasuki fase plastis. Titik B merupakan titik leleh, dimana setelah itu baja akan mengalami penurunan kekuatan sementara kemudian kembali naik lagi hingga mencapai titik C yang merupakan titik kekuatan maksimum, lalu mengalami penurunan kekuatan kembali hingga mencapai titik D yaitu titik dimana baja tersebut putus. Selanjutnya setelah melakukan pengujian tarik terhadap baja juga dilakukan pengujian tekuk. Pengujian tekuk ini dilakukan untuk menentukan kekuatan lentur dari baja. Dalam penentuan kualitas baja, di Indonesia memiliki sebuah perangkat standar yang mengklasifikasi baja dari segi kualitasnya yang terdapat pada Standar Nasional Indonesia (SNI) dalam bidang konstruksi.
C. PERALATAN
Mesin uji tarik, yang harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut: 1. Mesin uji tarik harus dapat menarik batang percobaan dengan kecepatan merata dan dapat diatur, sehingga kecepatan naiknya tegangan tidak melebihi 1 kg/mm2 tiap detik. 2. Ketelitian pembacaan sebaiknya sampai 1/10 dikali beban maksimum menurut skala penunjuk beban pada mesin uji tarik. Alat ukur geser Alat pemotong baja Alat penggores batang percobaan Mesin bubut apabila diperlukan
D. BAHAN
Bentuk dan ukuran benda uji: Benda uji disebut batang percobaan proporsional, disingkat dp. yang dimaksud dengan batang percobaan proporsional adalah batang percobaan dengan perbandingan yang sama antara panjang ukur L 0 dan luas penampang S 0. Panjang ukur L0 dinyatakan dengan rumus: L0 = k SS0 Dimana: L0 = panjang ukur semula S0 = luas penampang terkecil semula Besar nilai k adalah sebagai berikut: Untuk batang percobaan proporsional dp5, k = 5.65 sehingga panjang L 0 = 5.65 SS0 atau L0 = 5d Untuk batang percobaan proporsional dp10, k = 11.3 sehingga panjang ukur L0 = 11.3 SS0 atau L0 = 10d
Apabila luas penampang benda uji tidak melebihi kapasitas mesin tarik, benda uji dapat langsung diuji tanpa merubah bentuk serta ukuran asalnya, sesuai dengan gambar no. 1a dan daftar no. 1. Apabila luas penampang benda uji melebihi kapasitas mesin tarik, benda uji itu harus dirubah bentuk serta ukurannya dengan mesin bubut, sesuai dengan gambar no. 1b dan daftar no. 2.
E. PROSEDUR Uji tarik besi beton 1. Menjepit kedua ujung benda uji pada pegangan h ( gambar 1.a dan 1.b ) pada alat penjepit mesin tarik. Sumbu alat penjepit harus berhimpit dengan sumbu benda uji. Menarik benda uji dengan kecepatan tarik 1 kg/mm2 tiap detik dan
2.
mengamati kenaikan benda dan kenaikan panjang yang terjadi sampai benda uji putus. Uji tekuk besi beton 1. Menjepit kedua ujung benda uji pada pegangan h ( gambar 1.a dan 1.b ) pada alat penjepit mesin tekuk. 2. Menjalankan mesin untuk melakukan uji tekuk pada besi beton.
F. DATA Test tarik baja: No .
1 2
Data Baja Tanggal Diameter Panjang Jenis (mm) (cm) 12-1110 32.9 Polos 2011 D1 = 6 12-1113 32.9 Ulir 2011 D1 = 8
Beban (kN) Leleh Maximum
Putu s
L0 L1 (mm) (mm)
Elongation (%)
27
41
15
50
68
36
48
77
40
50
71
42
Test tekuk baja: No .
Data Baja Tanggal Diameter Panjang (mm) (cm)
Jenis
Beban (ton)
Hasil Test Tekuk
1 2
12-112011 12-112011
10
32,9
Polos
0.8
13
32,9
Ulir
2
Tidak ada keretakan pada sisi luar tekukan Tidak ada keretakan pada sisi luar tekukan
G. PENGOLAHAN DATA
Luas Baja Polos 10 So
Baja Ulir 13
= ¼πd2
So = ¼πd2
= ¼π(10)2
= ¼π(13)2
= 78,54 mm 2
= 132,73 mm 2
Tegangan Leleh Baja Polos 10 σV
= Q / So
Baja Ulir 13 σV = Q / S o
= 27000 / 78,54
= 58000 / 132,73
= 343,77 N / mm 2
= 436,98 N / mm 2
Tegangan Maksimum Baja Polos 10 σu
= P / So
Baja Ulir 13 σu = P / So
= 41000 / 78,54
= 77000 / 132,73
= 522,03 N / mm 2
= 580,13 N / mm 2
Tegangan Putus Baja Polos 10 σf
= O / So
Baja Ulir 13 σf = O / So
= 15000 / 78,54
= 40000 / 132,73
= 190,99 N / mm 2
= 301,36 N / mm 2
Regangan Baja Polos 10 δ
Baja Ulir 13
=
δ =
=
=
= 36 %
= 42 %
Kontraksi Baja Polos 10 ψ= = = 64 % Baja Ulir 13 ψ = = = 62,13 %
Diameter (mm)
Tegangan (N/mm2)
Data Besi Panjang (cm)
Jenis
Leleh
Maksimum
Putus
Regangan
Konstraksi
10
32,9
Baja Polos
343,77
522,03
190,99
36%
64%
13
32,9
Baja Ulir
361,64
565,06
263,70
42%
62,13%
Penggolongan mutu baja :
No
1
Tegangan (N/mm2) Leleh
Maksimum
Putus
343,77
522,03
190,99
Penggolongan
Test Tekuk Dingin 180o
Keterangan
Do = 10 mm
Bj Tp 30 (Baja Polos)
Baik. Tak ada keretakan
Di = 6 mm Lo = 5 cm Li = 6,8 cm
2
436,98
580,13
301,36
Do = 13 mm
Bj Ts 40 (Baja Ulir)
Baik. Tak ada keretakan
Di = 8 mm Lo = 5 cm Li = 7,1 cm
PRAKTIKUM Properti Material Departemen Sipil
H. ANALISA 1. Analisa percobaan Percobaan ini bertujuan untuk bisa mengetahui mutu dari baja yang akan digunakan untuk keperluan konstruksi. Mutu dari baja akan diuji di laboratorium agar kelayakan pakai dari baja tersebut dapat diketahui. Pada praktikum ini dilakukan dua cara pengujian, yaitu uji tarik dan uji tekuk. Pengujian tekan tidak dapat dilakukan terhadap baja dikarenakan baja adalah salah satu material yang tidak dapat menahan tekanan axial. Pada praktimum ini, dilakukan pengujian kepada dua jenis baja. Jenis yang pertama adalah baja polos berbentuk silinder dengan diameter 10 mm dan panjang 36 cm. Selain mengetes baja polos, pengetesan juga dilakukan untuk baja ulir dengan diameter 16 mm dengan panjang 33 cm. Pengetesan ini menggunakan mesin tarik dan mesin tekuk baja. Pada mesin tarik, baja dijepit dan kemudian diberikan gaya untuk dapat menentukan tiga titik, titik leleh, titik maksimum, dan titik putusnya. Titiktitik ini dapat diketahui nilainya dengan mengamati pergerakan jarum pada mesin tarik baja. Titik leleh didapatkan ketika jarum berhenti sebentar pada suatu angka untuk pertama kalinya. Setelah itu, jarum akan kembali berputar sampai mencapai titik maksimumnya dan kemudian titik putusnya. Titik maksimum adalah nilai yang dapat ditahan oleh baja sebelum ia putus. Setelah mencapai titik maksimum, baja akan putus di suatu titik. Itulah yang dinamanakan sebagai titik putus. Sebelum dilakukan test tarik, baja akan diberi tanda. Tanda ini berjarak sebesar 5 cm dan akan digunakan sebagai panjang awal. Nanti setelah test ini selesai dilakukan panjangnya akan kembali dilihat untuk mengetahui berapa regangannya. Setelah didapatkan data-data tersebut, baja yang telah putus akan diukur kembali diameternya dan panjangnya. Jadi, akan dihasilkan data yang cukup untuk melakukan perhitungan.
PRAKTIKUM Properti Material Departemen Sipil Selain test tarik, akan dilakukan juga test tekuk. Test tekuk dilakukan dengan metode tekuk dingin 180 o. Ketika mesin dinyalakan, baja akan mendapatkan tekanan sehingga tertekuk. Setelah sampai 180o, maka baja akan diambil dan dilihat tampilan fisiknya apakah ada kerusakan yang berarti akibat test tekuk ini. Percobaan ini dilakukan kepada dua jenis baja yang berbeda, baja polos dan baja ulir untuk bisa membandingkan kualitas antara kedua jenis baja ini.
2. Analisa hasil Setelah praktikum ini dilakukan, akan didapatkan hasil seperti pada tabel di bagian pengolahan data. Dari perhitungan yang dihasilkan dari data pengamatan, tegangan leleh, maksimum, dan putus akan digunakan sebagai acuan dalam menentukan penggolongan baja. Kualitas dari baja ini juga akan ditentukan dari hasil test tekuk. Berdasarkan hasil, baja polos termasuk golongan jenis Bj Tp 30. Penggolongan ini dilihat dari tegangan leleh, maksimum, dan putus yang didapat dari perhitungan sebelumnya. Baja jenis ini memiliki ketahanan terhadap tarik yang kurang besar karena gaya yang dapat ditahan tak terlalu besar. Selain itu, setelah dilakukan test tekuk, baja dengan jenis polos akan tertekuk dengan baik.
Tak dihasilkan retakan
yang
menunjukkan kalau mutu baja ini tak bagus. Sehingga dapat dikatakan kalau baja polos ini memiliki ketahanan terhadap tarikan yang kurang kuat tetapi dapat tahan akan gaya tekuk. Setelah menguji baja dengan jenis polos, akan dilakukan pengujian terhadap jenis ulir juga. Dengan cara yang sama seperti pada pengetesan untuk baja polos, ternyata baja denga jenis ulir atau sirip ini dapat menahan gaya tarik yang lebih besar dari baja polos sebelumnya. Hal ini dapat dilihat dari penggolongan baja sirip yang diuji sebagai Bj Ts 40. Penggolongan mutu ini termasuk bagus dan salah satu jenis baja yang kuat. Test tekuk bagi baja ulir ini juga menghasilkan hasil yang
PRAKTIKUM Properti Material Departemen Sipil mendukung mutu dari baja ulir. Test tekuk diberikan 180 o, sama seperti pada baja polos, dan hasilnya adalah baja ulir tertekuk tanpa retakan. Hasil yang didapatkan bukan hanya mutu saja. Dihitung juga regangan dari masing-masing baja yag diuji. Untuk baja polos, regangan yang dihasilkan adalah sebesar 36%. Selain itu, untuk baja ulir, regangan sebesar 42%. Dari hasil ini juga dapat dikatakan kalau baja dengan jenis ulir memiliki ketahanan terhadap tarik yang lebih tinggi dari baja dengan jenis polos. Dari hasil yang ada, dapat dikatakan kalau baja ulir memiliki mutu yang lebih baik daripada baja polos. Hal ini dikarenakan oleh baja tulangan ulir memiliki bentuk permukaan yang tidak rata ( adanya tonjolan ) terhadap beton yang berfungsi sebagai penahan selip antar baja tulangan dengan beton dan meningkatkan kapasitas lekatannya yang menahan gaya tarik keluar. Selain itu baja tulangan ulir juga untuk merubah perilaku yang mengandalkan luas permukaan atas gesekan dan adhesi dan lebih mengandalkan ketahanannya dari tonjolan terhadap beton. Tegangan leleh baja tulangan ulir juga lebih besar akibat adanya tarikan pada permukaan baja tersebut sehingga menambah kekuatan baja itu sendiri.
3. Analisa kesalahan Pada percobaan ini, pengetesan dilakukan sebanyak sekali saja. Oleh karena itu, hasil yang didapatkan belum tentu akurat dan sesuai dengan yang sesungguhnya. Faktor-faktor yang memungkinkan terjadinya kesalahan dalam penggolongan dan penentuan mutu dari baja polos dan baja ulir adalah : -
Kesalahan pembacaan skala Dalam membaca skala, dimungkinkan terjadi kesalahan karena jarum pada alat berhenti hanya sebentar saja dan mata manusia yang terbatas bisa salah dalam membaca skala yang tertera.
PRAKTIKUM Properti Material Departemen Sipil Selain dalam membaca skala pada mesin tarik, dapat juga terjadi kesalahan dalam membaca skala jangka sorong ketika menandai Lo baja sepanjang 5 cm. Ketika ini terjadi maka pengukuran selanjutnya saat baja telah selesai ditarik akan mengalami kesalahan juga.
-
Kesalahan diameter baja Pada baja yang akan diuji, tertulis bahwa diameternya adalah 10 mm (untuk baja polos) dan 16 mm (bagi baja ulir). Akan tetapi setelah dihitung dengan menggunakan rumus yang ada, dihasilkan diameter yang berbeda. Diameter bagi baja polos adalah 9.56 mm dan diameter baja ulir adalah 15.55 mm. Pada perhitungan, digunakan diameter yang telah tertera di baja sehingga akan ada kesalahan yang dihasilkan. Kesalahan yang dilakukan dalam mengambil data akan menyebabkan perhitungan menjadi kurang akurat sehingga dalam penggolongan mutu, bisa terjadi kesalahan walaupun hanya berbeda sedikit saja.
A. Kesimpulan
Kondisi baja yang diuji : 1. Baja polos •
Tegangan leleh
= 343,77 N/mm2
•
Tegangan maksimum
= 522,03 N/mm 2
•
Tegangan putus
= 190,99 N/mm 2
•
Golongan
= BJTP 30
•
Kondisi setelah tes tekuk = baik, tidak ada keretakan
2. Baja ulir •
Tegangan leleh
= 436,98 N/mm2
PRAKTIKUM Properti Material Departemen Sipil
I.
•
Tegangan maksimum
= 580,13 N/mm 2
•
Tegangan putus
= 301,36 N/mm 2
•
Golongan
= BJTS 40
•
Kondisi setelah tes tekuk = baik, tidak ada keretakan
REFERENSI
Pedoman Praktikum Pemeriksaan Bahan Beton dan Mutu Beton. http://www.buzzle.com/articles/physical-properties-of-steel.html http://www.tatasteelconstruction.com/en/reference/teaching_resources/architectur al_studio_reference/technology/the_nature_of_steel/the_mechanical_properties_o f_steel/
