This document provides an overview of steel material properties and characteristics. It begins with a brief history of steel use in construction from the late 18th century. It then defines steel as an alloy of iron and carbon, and classifies steel types as carbon steel, low alloy steel, and light steel based on their chemical compositions. Key mechanical properties of steel discussed include modulus of elasticity, shear modulus, and Poisson's ratio. The behaviors of steel under tension loading and at high temperatures are also summarized.
2. ❑ Memahami Unsur-unsur Penyusun
Material Baja
❑ Memahami Sifat-sifat Mekanik Dan
Perilaku Material Baja
Sesudah mempelajari bab ini, Mahasiswa diharapkan dapat:
Tujuan Pembelajaran
4. SEJARAH PENGGUNAAN MATERIAL BAJA
HISTORY OF STEEL MATERIAL
End of
18th
Century Early 19th
Century
Arch Bridge CoalBrookdale
The First Bridge Made Using Cast Iron. Crossing the
Severn River along 30 m
https://www.matiere-tp.com/the-iron-bridge/
5. DEFINITION
OF STEEL
Baja adalah logam campuran yang tediri
dari besi (Fe) dan karbon (C). Baja berbeda
dengan besi (Fe), alumunium (Al), seng(Zn),
tembagga (Cu), dan titanium (Ti) yang
merupakan logam murni.
“
”
Dalam senyawa antara besi dan karbon tersebut besi menjadi
unsur yang lebih dominan dibanding karbon.
6. 1. Baja Karbon
2. Baja Paduan Rendah Kekuatan Tinggi
3. Baja Ringan
classification of steel according to its chemical composition
CLASSIFICATION
OF
STEEL
7. BAJA
KARBON
Baja karbon merupakan baja yang mengandung
unsur bukan hanya besi (Fe) dengan persentase
maksimum karbon(C)1,7%,mangan(Mn)1,65
%,silikon(Si)0,6% dan tembaga (Cu) 0,6 %. Karbon
dan mangan adalah unsur utama untuk menaikkan
kekuatan besi murni
9. BAJA PADUAN
RENDAH KEKUATAN
TINGGI
(LOW ALLOY STEEL)
SEDANGKAN BAJA PADUAN RENDAH KEKUATAN TINGGI
DIPEROLEH DARI BAJA KARBON DENGAN MENAMBAH
UNSUR PADUAN SEPERTI CHROM, COLUMBIUM,
TEMBAGA, MANGAN MOLYBDENUM, NIKEL, FOSFOR,
VANADIUM ATAU ZIRCONIMUM AGAR BEBERAPA SIFAT
MEKANISNYA LEBIH BAIK.
Jika baja karbon mendapatkan kekuatan dengan menaikkan kandungan karbon
11. TERDAPAT DUA METODE
PEMBUATAN PENAMPANG PROFIL
BAJA YAITU METODE HOT-ROLLED
(GILING PANAS) SERTA METODE
COLDFORM (BENTUKAN DINGIN)
“
”
12. HOT ROLLED
Baja canai panas adalah baja yang
telah ditekan rol pada suhu yang
sangat tinggi — lebih dari 1.700˚F.
Hal ini membuat baja lebih mudah
dibentuk
“
”
16. COLD
FORM
BAJA CANAI DINGIN (COLD ROLLED) PADA
DASARNYA ADALAH BAJA CANAI PANAS
YANG TELAH MELALUI PROSES LEBIH
LANJUT. SETELAH BAJA CANAI PANAS
DIDINGINKAN, KEMUDIAN DIGULUNG
KEMBALI PADA SUHU KAMAR UNTUK
MENCAPAI DIMENSI YANG LEBIH TEPAT DAN
KUALITAS PERMUKAAN YANG LEBIH BAIK
“
”
17. https://www.reliance-foundry.com/blog/hot-vs-cold-rolled-steel#gref
Pengerjaan dingin pada baja canai dingin
menyebabkan perubahan daktilitas jika
digunakan pada temperature atmosfer
karena proses pembebanannya di luar
elastic range.
HOT ROLLED
COLD
FORM
Apabila suatu pelat baja dibuat bentuk
struktur dengan cold forming pada
temperature atmosfir maka akan terjadi
inelastic deformation (Residual Strain)
pada pembengkokan
27. DALAM PERENCANAAN STRUKTUR BAJA,
SNI 03-1729-2002 MENGAMBIL BEBERAPA
SIFAT MEKANIK DARI MATERIAL BAJA
YANG SAMA DIANTARANYA:
SIFAT NILAI
MODULUS ELASTISITAS (E) 200.000 Mpa
MODULUS GESER (G) 80.000 Mpa
RASIO POISSON 0,30
28. MODULUS
ELASTISITAS
Modulus elastisitas atau modulus young adalah
konstanta yang merupakan perbandingan antara
Tegangan dan Regangan, dinotasikan dengan simbol E.
Uji Tarik standard dilakukan untuk menentukan
modulus elastisitas suatu benda. Modulus elastisitas
digunakan untuk mengukur kekakuan (stiffness) bahan
terhadap respons pada beban yang bekerja.
“
”
29. MODULUS
GESER
“
”
Jika benda dikenakan beban aksial baik Tarik maupun
tekan, gaya geser sebanding dengan regangan geser
sepanjang batas proporsional tegangan belum tercapai.
Konstanta proporsional dikenal dengan modulus
kekakuan/ geser (modulus of rigidity) yang
dilambangkan dengan G
30. Perbandingan antara regangan aksial terhadap regangan lateral
yang dilambangkan dengan μ.
Untuk baja konstruksi Poisson’s Rationya 0,30
ANGKA
POISSON
μ =
𝑅𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑥 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙
𝑅𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑥 𝐴𝑥𝑖𝑎𝑙
31. Untuk mengertahui tegangan yang dialami oleh baja maka
dilakukan pengujiam berupa Uji Tarik. Setelah Uji Tarik dilakukan
maka akan diperoleh batas proporsional, batas elastis, tegangan
leleh, dan tegangan putus. Nilai- nilai dari Uji Tarik tersebut
menunjukkan sifat-sifat mekanis yang sangat berguna dalam
penerapan kekuatan bahan
AGAR DAPAT MEMAHAMI PERILAKU SUATU STRUKTUR
BAJA MAKA SEORANG AHLI STRUKTUR HARUS MEMAHAMI
SIFAT SIFAT BAJA
SIFAT
MEKANIK
BAJA
32.
33. ❑JIKA SUATU BENDA DITARIK MAKA BENDA
TERSEBUT AKAN MENGALAMI PERPANJANGAN
ATAU MULUR. TERDAPAT HUBUNGAN ANTARA
PERTAMBAHAN PANJANG DENGAN GAYA
YANG DIBERIKAN.
❑JIKA GAYA PERSATUAN LUAS DISEBUT
TEGANGAN DAN PERTAMBAHAN PANJANG
DISEBUT REGANGAN MAKA HUBUNGAN INI
DINYATAKAN DENGAN GRAFIK TEGANGAN
DAN REGANGAN
34.
35.
36.
37. Batas Proposional (Propotional Limit)
Dari titik asal O ke suatu titik yang disebut
batas proporsional masih merupakan garis
lurus. Pada daerah ini berlaku hukum hooke,
bahwa tegangan sebanding dengan
regangan, Kesebandingan ini tidak berlaku di
seluruh diagram . Kesebandingan ini berakhir
pasa batas proporsional.
38. BATAS ELASTIS (ELASTIC LIMIT)
Batas elastis merupakan batas tegangan dumana
bahan tidak kembali lagi ke bentuk semya apabila
beban dilepas tetapi akan terjadi deformasi tetap
yang disebut permanent set.
Untuk Banyak Material, nilai batas proporsioma;
dan batas elastic hamper sama.
Untuk membedakannya, batas elastic selalu
hamper lebih besat daripada batas proporsional
39. TITIK MULUR atau TEGANGAN
LELEH
Merupakan titik dimana bahan
memanjang mulur yanpa
pertambahan beban. Gejala leleh
atau mulur terjadi pada baja
struktur khususnya medium
carbon structural steel.
40. SEDANGKAN BERDASARKAN REGANGAN LELEH DAN
REGANGAN PUTUSNYA , SNI 03-1729-2002
MENGKLASIFIKASIKAN MUTU DARI MATERIAL BAJA MENJADI
5 KELAS MUTU YAITU:
Jenis
Baja
Tegangan Putus
Minimum (fu)
(Mpa)
Tegangan Leleh
Minimum (fy)
(Mpa)
Regangan
Minimum
BJ 34 340 210 22
BJ 37 370 240 20
BJ 41 410 250 18
BJ 50 500 290 16
BJ 55 550 410 13
41. Ada beberapa sifat mekanis lain yang dapat
menjelaskan bahan merespons beban yang bekerja
dan deformasi yang terjadi. Sifat- sifat tersebut
diantaranya:
❑KEKAKUAN (STIFFNESS)
❑KEKUATAN (STRENGTH)
❑ELASTISITAS (ELASTICITY)
❑KEULETAN (DUCTILITY)
❑KEGETASAN (BRITTLENESS)
❑KELUNAKAN (MALLEABILITY)
❑KETANGGUHAN (TOUGHNESS)
❑KELENTURAN (RESILIENCE)
42. KEKAKUAN (STIFFNESS)
Merupakan sifat bahan yang mampu renggang pada
tegangan tinggi tanpa diikuti regangan yang besar. Yang
artinya merupakan ketahanan benda terhadap deformasi.
Kekakuan bahan merupakan fungsi dari modulus
elastisitas . Sebuah benda dengan material baja yang
memiliki E sebesar 200000 Mpa akan mengalami
deformasi yang lebih kecil dibandingkan dengan kayu
yang memiliki E lebih tendah yaitu 7000 Mpa atau kurang
43. KEKUATAN (STRENGTH)
Merupakan sifat bahan yang
ditentukan oleh tegangan paling
besar material mampu renggang
sebelum gagal/rusak. Hal ini
didefinisikan oleh batas proporsional,
tegangan leleh atau tegangan putus.
45. KEULETAN (DUCTILITY)
Keuletan merupakan sifat bahan yang mampu mengalami deformasi
terhadap beban Tarik sebelum benar-benar putus. Atau dapat
didefinisikan sebagai kemampuan untuk menyerap energi
Material yang ulet adalah material yang dapat ditarik menjadi kawat
tipis panjang dengan gaya Tarik tanpa mengalami kerusakan.
Nilai daktilitas dari berbagai material baja berbeda-beda. Baja mutu
tinggi memiliki daktilitas yang lebih rendah. Rendahnya daktilitas
membuat material baja menjadi lebih sensitf terhadap adanya
tegangan sisa yang terjadi selam proses pembuatan di pabrik
46. KERUNTUHAN
GETAS
JENIS KERUNTUHAN BERBAHAYA
YANG TERJADI TANPA DEFORMASI
PLASTIS LEBIH DAHULU DAN
DALAM WAKTU YANG SANGAT
SINGKAT
MATERIAL GETAS TIDAK MEMILIKI
TITIK PUTUS ATAU PROSES
PENGECILAN PENAMPANG ATAU
NECKING
47. PERILAKU BAJA PADA
TEMPERATUR TINGGI
Pada Temperatur 93 C kurva tegangan dan regangan akan berubah.
Baja dengan kandungan karbon yang cukup seperti BJ37 menunjukkan
perilaku strain aging pada temperature 150-370 C. Hal ini ditunjukkan
dengan adanya kenaikan dari tegangan leleh dan tegangan tariknya
namun starain aging mengurangi daktilitas baja
Modulus elastisitas baja tereduksi secara cepat pada temperature
diatas 540 C. Ketika temperature mencapai 260-320 C baja mengalami
deformasi seiring dengan pertambahan waktu di bawah beban yang di
kerjakan. Fenomena ini disebut rangkak (creep) yang biasanya
dijumpai pada material beton. Pada temperature normal fenomena ini
tidak dijumpai pada material baja
48.
49.
50. SOBEKAN LAMELAR
SOBEKAN LAMELA (LAMELAR TEARING)
MERUPAKAN SALAH SATU BENTUK PATAH GETAS.
DALAM KASUS INI,BAHAN DASAR PADA SAMBUNGAN
LAS YANG SANGAT DIKEKANG (RESTRAINED)
PECAH (SOBEK) AKIBAT REGANGAN“SEPANJANG
KETEBALAN” YANG TIMBUL KARENA PENYUSUTAN
LOGAM LAS.
51. KERUNTUHAN LELAH
PEMBEBANAN DAN PENGHILANGAN BEBAN YANG BERLANGSUNG SECARA
BERULANG-ULANG, WALAUPUN BELUM MELAMPAUI TITIK LELEH DAPAT
MENGAKIBATKAN KERUNTUHAN, DISEBUT KELELAHAN (FATIGUE).
KERUNTUHAN INI DAPAT TERJADI WALAUPUN SEMUA KONDISI BAJANYA
IDEAL. SEBAGAI CONTOH, JEMBATAN JALAN RAYA BIASANYA
DIPERKIRAKAN MENGALAMI LEBIH DARI 100.000 SIKLUS
PEMBEBANAN SEHINGGA KELELAHAN(FATIGUE) PERLU DITINJAU DALAM
PERENCANAANNYA. PADA GEDUNG, KARENA SIKLUS PEMBEBANANNYA
RENDAH, MAKA KELELAHANNYA TIDAK PERLU DITINJAU. SIKLUS
PEMBEBANAN PADA GEDUNG UMUMNYA BERASAL DARI MUATAN HIDUP
LANTAI, HUJAN, ANGIN DAN GEMPA.
