Sifat-Sifat Bahan Struktural [baja]

Sifat mekanis suatu bahan adalah kemampuan bahan tersebut memberikan perlawanan apabila diberikan beban pada bahan tersebut. Atau dapat dikatakan sifat mekanis adalah kekuatan bahan didalam memikul beban yang berasal dari luar. Sifat penting pada baja adalah kuat tarik.

Pada waktu terjadi regangan awal, dimana baja belum sampai berubah bentuknya dan bila beban yang menyebabkan regangan tadi dilepas, maka baja akan kembali ke bentuk semula. Regangan ini disebut dengan regangan elastis karena sifat bahan masih elastis. Perbandingan antara tegangan dengan regangan dalam keadaan elastis disebut dengan “Modulus Elastisitas/Modulus Young”. Ada 3 jenis tegangan yang terjadi pada baja, yaitu:

• Tegangan, dimana baja masih dalam keadaan elastis;
• Tegangan leleh, dimana baja mulai rusak/leleh; dan
• Tegangan plastis, tegangan maksimum baja, dimana baja mencapai kekuatan maksimum.

Kekerasan baja adalah ketahanan baja terhadap besarnya gaya yang dapat menembus permukaan baja. Ketangguhan baja adalah hubungan antara jumlah energi yang dapat diserap oleh baja sampai baja tersebut putus.

Baja mempunyai kekuatan yang tinggi dan sama kuat pada kekuatan tarik maupun tekan dan oleh karena itu baja adalah elemen struktur yang memiliki batasan sempurna yang akan menahan beban jenis tarik aksial, tekan aksial, dan lentur dengan fasilitas yang hampir sama. Semua bagian-bagian dari konstruksi baja bisa dipersiapkan di bengkel, sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan di lapangan ialah kegiatan pemasangan bagian-bagian konstruksi yang telah dipersiapkan. Sifat dari baja yang dapat mengalami deformasi yang besar di bawah pengaruh tegangan tarik yang tinggi tanpa hancur atau putus disebut sifat daktilitas.

Di samping itu keuntungan-keuntungan lain dari struktur baja, antara lain adalah:

• Proses pemasangan di lapangan berlangsung dengan cepat;
• Dapat di las;
• Komponen-komponen struktumya bisa digunakan lagi untuk keperluan lainnya;
• Komponen-komponen yang sudah tidak dapat digunakan lagi masih mempunyai nilai sebagai besi tua; dan
• Struktur yang dihasilkan bersifat permanen dengan cara pemeliharaan yang tidak terlalu sukar;

Selain keuntungan-keuntungan tersebut bahan baja juga mempunyai kelemahan-kelemahan sebagai berikut:

• Komponen-komponen struktur yang dibuat dari bahan baja perlu diusahakan supaya tahan api sesuai dengan peraturan yang berlaku untuk bahaya kebakaran;
• Diperlukannya suatu biaya pemeliharaan untuk mencegah baja dari bahaya karat; dan
• Akibat kemampuannya menahan tekukan pada batang-batang yang langsing, walaupun dapat menahan gaya-gaya aksial, tetapi tidak bisa mencegah terjadinya pergeseran horisontal.

Sifat-sifat mekanis lainnya baja struktural untuk maksud perencanaan ditetapkan sebagai berikut:

• Modulus elastisitas  : E = 200.000 MPa;
• Modulus geser        : G = 80.000 MPa;
• Nisbah poisson       : μ = 0,3; dan
• Koefisien pemuaian : á = 12 x 10 -6 / o C.

Penggilingan dengan pemanasan (hot-rolling) adalah proses pembentukan utama di mana bongkahan baja yang merah menyala secara besar-besaran digelindingkan di antara beberapa kelompok penggiling. Penampang melintang dari bongkahan yang ash biasanya dicetak dari baja yang baru dibuat dan biasanya berukuran sekitar 0,5 m x 0,5 m persegi, yang akibat proses penggilingan ukuran penampang melintang dikurangi menjadi lebih kecil dan menjadi bentuk yang tepat dan khusus.

Pembentukan dengan pendinginan (cold-forming) adalah metode lain yang digunakan untuk

membuat komponen-komponen baja dalam jumlah yang besar. Satu hal lain yang membedakan proses-proses tersebut adalah bahwa peralatan yang digunakan untuk proses pencetakan dengan pendinginan lebih sederhana dan dapat digunakan untuk menghasilkan penampang melintang yang bentuknya disesuaikan untuk penggunaan yang khusus. Beberapa keuntungan baja profil dingin antara lain:

• Lebih ringan;
• Kekuatan dan kakuan yang tinggi;
• Kemudahan pabrikasi dan produksi massal;
• Kecepatan dan kemudahan pendirian; dan
• Lebih ekonomis dalam pengangkutan dan pengelolaan.

Telah ada pelengkung yang dirancang secara khusus dan mempunyai bentang sangat panjang [misalnya bentang 300 ft (90 m) atau lebih]. Masalah utama dalam penggunaan baja untuk memperoleh permukaan berkelengkungan ganda adalah memuat bentuk dari elemen-elemen garis. Pada kubah,misalnya, baik pendekatan dengan rusuk atau geodesik adalah mungkin.

Baja adalah satu-satunya material yang dapat digunakan sebagai struktur kabel. Kolom baja struktural umumnya mempunyai perbandingan tebal-tinggi bervariasi antara 1 : 24 dan 1 : 9, yang tergantung pada beban dan tinggi kolom. Setiap struktur adalah gabungan dari bagian-bagian tersendiri atau batang-batang yang harus disambung bersama (biasanya di ujung batang) dengan beberapa cara.

Jenis-jenis sambungan struktur baja yang digunakan adalah pengelasan serta sambungan yang menggunakan alat penyambung berupa paku keling (rivet) dan baut.