Pengenalan Struktur Baja

Screenshot_2016-11-11-16-55-08-1.png
Baja struktural

Sebelum kita berbicara baja sebagai material struktur bangunan, berdasarkan unsur pembentuknya baja merupakan logam paduan, artinya paduan antara unsur besi (Fe) sebagai unsur dasar dengan beberapa elemen lainnya termasuk karbon (C). Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai kelasnya. Semakin tinggi kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility). Elemen lain yang sering ada dalam baja adalah karbon, mangan, fosfor, sulfur, silikon, dan sebagian kecil oksigen, nitrogen dan aluminium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya; mangan, nikel, krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan niobium (wikipedia.org)

Dalam perencanaan bangunan, baik bangunan gedung, bangunan transportasi (jalan, jembatan, bandara dan pelabuhan) maupun bangunan air (dam, irigasi dll) konstruksinya dianggap layak apabila memenuhi tiga kriteria yaitu layak dari aspek keamanan, aspek kenyamanan dan layak dari sisi ekonomi. Ketiga aspek ini penting, namun yang paling penting dari ketiganya adalah kelayakan dari sisi keamanan. Konstruksi akan dinyatakan aman apabila dari aspek kekuatan memenuhi syarat (handal).

Untuk mengetahui bahwa konstruksi atau bangunan itu handal yaitu dengan melakukan proses analisa struktur. Analisa struktur ini pula terdiri dari beberapa bagian yang tentunya tergantung pada bahan yang digunakan pada bagian struktur bangunan tersebut. Manakala bahan yang digunakan pada struktur utamanya (pondasi, sloef, kolom, balok, plat lantai dan plat atap) adalah beton, maka perlu dilakukan analisa struktur beton. Begitu pula manakala yang digunakan pada bagian struktur adalah bahan dari baja, maka perlu dilakukan analisa struktur baja. Demikian juga halnya pada struktur dengan bahan kayu. Kalau bahan strukturnya adalah perpaduan baja dan beton (komposit) maka yang harus dilakukan adalah analisa struktur dari keduanya.

Untuk konstruksi dengan bahan baja, ada beberapa metode analisa yang sering digunakan, metode tersebut antara lain; Metode elastis atau metode beban kerja (Allowable Stress Design/ASD).

Metode Elastis atau ASD

Di dalam metode ini, elemen struktur pada bangunan (pelat, balok, kolom, pondasi) harus direncanakan sedemikian rupa sehingga tegangan yang timbul akibat beban kerja atau layanan tidak melampaui tegangan ijin yang telah ditetapkan. Dengan demikian, tegangan (σ) yang diperhitungkan akibat beban kerja/layanan harus berada dalam batas elastis.

σmaks ≤  σijin.

Metode Plastis

Didalam metode ini, kondisi batas untuk kekuatan harus berupa pencapaian kekuatan plastis. Kondisi plastis itu sendiri diartikan sebagai kondisi dimana apabila suatu batang diberi beban pada bagian lain, akan mengalami lengkung dan tidak kembali pada kondisi semula (perubahan bentuk). Pada kondisi batas lengkung hingga mengalami patah (keruntuhan) akibat tekanan/beban tersebut dikatan sebagai batas plastis (C.G. Salmon, 1994).

Metode Faktor Daya Tahan dan Beban (LRFD)
Pendekatan umum berdasarkan faktor daya tahan dan beban, atau disebut dengan Load Resistance Factor Design (LRFD) ini adalah hasil penelitian dari Advisory Task Force yang dipimpin oleh T. V. Galambos. Pada metode ini diperhitungkan mengenai kekuatan nominal Mn penampang struktur yang dikalikan oleh faktor pengurangan kapasitas (under-capacity) ϕ, yaitu bilangan yang lebih kecil dar 1,0 untuk memperhitungkan ketidak-pastian dalam besarnya daya tahan (resistance uncertainties). Selain itu diperhitungkan juga faktor gaya dalam ultimit Mu dengan kelebihan beban (overload) γ (bilangan yang lebih besar dari 1,0) untuk menghitung ketidak-pastian dalam analisa struktur dalam menahan beban mati (dead load), beban hidup (live load), beban angin (wind load), dan beban akibat gempa (earthquake effect). Formula untuk metode LRFD ini disajikan dalam persama berikut:

ϕ.Mn ≥  γ.Mu

Dari persamaan menunjukkan bahwa, syarat struktur suatu konstruksi dengan material baja manakala tahanan nominal dikali faktor reduksi kapasitas baja harus lebih besar atau minimal sama dengan beban yang bekerja dikalikan dengan faktor over load.

Kapasitas atau ketahanan suatu struktur dengan berbahan baja ditentukan oleh bentuk profil, luas penampang profil serta mutu baja yang digunakan. Mutu baja itu sendiri merupakan kualitas baja yang didasarkan pada sifat-sifat mekanis baja tersebut. Sifat mekanis baja yang jadi tolok ukur adalah tegangan tarik (ƒu) dan tegangan leleh minimum (ƒy). Selain itu sifat mekanis lain dari baja adalah modulus elastisitas (E), modulus geser, angka poisson dan koefisien muai (α). Adanya perbedaan sifat mekanis baja tersebut dipengaruhi oleh komposisi senyawa kimia logam yang membentuknya yakni persentase karbon C yang dipadukan dengan besi (ferrit) F.

Sekian!

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.