Profil Struktur Baja

Baja struktur adalah suatu jenis baja yang berdasarkan pertimbangan ekonomi, kekuatan dan sifatnya, cocok untuk pemikul beban. Baja struktur banyak dipakai untuk kolom serta balok bangunan bertingkat, sistem penyangga atap, hangar, jembatan, menara antena, penahan tanah, pondasi tiang pancang, dan lain lain.

Beberapa keuntungan dari baja sebagai bahan struktur adalah sebagai berikut :

• Baja mempunyai kekuatan cukup tinggi serta merata, menurut Kozai Club (1983) kekuatan baja terhadap tarik ataupun tekan tidak banyak berbeda dan bervariasi dari 300 Mpa sampai 2000 Mpa. Kekuatan yang tinggi ini mengakibatkan struktur yang terbuat dari baja pada umumnya mempunyai ukuran tampang yang relatif kecil jika dibandingkan dengan struktur dari bahan lain. Oleh karena itu struktur cukup ringan sekalipun berat jenis baja tinggi. Akibat lebih lanjut adalah pemakaian pondasi yang lebih hemat.
• Baja adalah hasil produksi pabrik dengan peralatan mesin-mesin yang cukup canggih dengan jumlah tenaga manusia relatif tidak banyak, sehingga pengawasan mudah dilaksanakan dengan saksama dan mutu dapat dipertanggung jawabkan.
• Pada umumnya struktur baja dapat dibongkar untuk kemudian dapat dipasang lagi, sehingga elemen struktur baja dapat dipakai berulang ulang dalam berbagai bentuk struktur.

Sudah barang tentu baja sebagai bahan struktur juga mempunyai beberapa kelemahan atau kekurangan, antara lain dapat disebutkan sebagai berikut,

• Struktur dari baja memerlukan pemeliharaan secara tetap yang membutuhkan pembiayaan yang tidak sedikit
• Kekuatan baja dipengaruhi oleh temperatur. Pada  temperatur tinggi kekuatan baja sangat berkurang sehingga pada saat kebakaran bangunan dapat runtuh sekalipun tegangan yang terjadi mungkin saja masih rendah.
• Karena kekuatan baja cukup tinggi maka banyak dijumpai batang batang struktur yang langsing, oleh karena itu bahaya tekuk (Buckling) mudah terjadi.

Agar perancangan struktur dapat optimal, sehingga hasil rancangan cukup aman dan ekonomis, maka sifat-sifat mekanika bahan struktur perlu diketahui dengan baik. Untuk memahami sifat-sifat baja struktur kiranya perlu dipelajari diagram tegangan-regangan. Diagram ini menyajikan informasi yang penting pada baja dalam berbagai tegangan. Cara perencanaan struktur baja yang memuaskan baru dapat dikembangkan setelah hubungan tegangan – regangan diketahui dengan baik. Untuk pembuatan diagram tegangan – regangan perlu diadakan pengujian bahan.
Pengujian tarik spesimen baja dapat dilakukan memakai Universal Testing Machine (UTM). Dengan mesin ini spesimen ditarik dengan gaya yang berubah ubah, dari nol diperbesar sedikit demi sedikit sampai batang putus. Pada saat spesimen ditarik, besar gaya atau tegangan dan perubahan panjang batang atau regangan dimonitor. Pada UTM yang mutakhir hasil monitor ini dapat disimpan dalam disk atau disajikan dalam bentuk diagram tegangan regangan lewat plotter.

Diagram tegangan-regangan baja struktur

Tampak bahwa hubungan tegangan – regangan pada 0A linier, sedang di atas A diagram tidak linier lagi, sehingga titik A disebut sebagai batas sebanding (Proporsional Limit). Tegangan yang terjadi pada titik A ini disebut tegangan batas sebanding σ_p. Sedikit di atas A terjadi titik batas elastis bahan. Hal ini berarti bahwa batang yang dibebani sedemikian sehingga tegangan yang timbul tidak melampaui σ_e, Panjangnya akan kembali ke panjang semula jika beban dihilangkan. Pada umumnya tegangan σ_p dan σ_e relatif cukup dekat sehingga seringkali kedua tegangan tersebut dianggap sama yaitu sebesar σ_e.
Regangan ε yang timbul saat spesimen putus, pada umumnya berkisar sekitar 150 – 200 kali regangan elastis ε_e. Di atas tegangan elastis σ_e, pada titik B baja mulai leleh tegangan di titik B baja disebut sebagai tegangan leleh σ_l. Pada saat leleh ini baja masih mempunyai kekuatan. Hal ini berati bahwa pada saat leleh, baja masih mampu menghasilkan gaya perlawanan. Bentuk kurva pada bagian leleh ini, mula-mula mendekati datar, berarti tidak ada tambahan tegangan sekalipun regangan tambahan. Hal ini berakhir pada saat terjadi pergeseran regangan (Strain Hardening) di titik C kurva naik ke atas lagi sampai dicapai kuat tarik (Tensile Strength) di titik D. Setelah itu, kurva turun dan spesimen retak (Fracture) di titik E. Diagram tegangan – regangan ini dibuat berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian bahan, dengan anggapan luas tampang spesimen tidak mengalami perubahan selama pembebanan. Menurut hukum Hooke suatu batang yang dibebani tarikan secara uniaksial, luas tampangnya akan mengecil. Sebelum titik C perubahan luas tampang itu cukup kecil, maka pengaruhnya dapat diabaikan tetapi setelah sampai pada fase pengerasan regangan, tetapi hukum Hooke tidak berlaku lagi, tampang mengalami penyempitan yang cukup besar. Kalau penyempitan itu diperhitungkan dalam penggambaran diagram, akan diperoleh kurva dengan garis putus putus. Besar regangan pada titik titik A, B, C, D, E, dipengaruhi oleh jenis baja yang diuji.

Diagram tegangan – regangan tipikal berbagai baja struktur

Berdasarkan besar tegangan leleh ASTM membagi baja dalam empat kelompok, dengan kisaran tegangan sebagai berikut :

1. Carbon steels, tegangan leleh 210 – 280 Mpa.
2. High Strength low –  alloy steels, tegangan leleh 280 – 490 Mpa.
3. Heat treated carbon and high – strength low alloy steels, tegangan leleh 322 – 700 Mpa.
4. Heat – treated constructional alloy steels, tegangan leleh 630 – 700 Mpa

Pemilihan Profil

Untuk konstruksi baja terdapat BJ. 00 dan BJ. 37 dalam bentuk batang-batang atau pelat-pelat. Bengkel konstruksi membeli bahan ini dari perdagangan baja, yang biasanya mempunyai sedikit banyak persediaan dari profil-profil dan pelat-pelat yang banyak terdapat di gudangnya. Kalau dari suatu jenis dibutuhkan jumlah banyak dan waktu penyerahan memberi kemungkinan ke arah itu, maka dengan perantaraan perdagangan baja tadi, penyerahan itu dilakukan langsung dari satu atau lebih pabrik canaian. Untuk konstruksi-konstruksi kecil dianjurkan untuk menggunakan daftar-daftar persediaan dari para pedagang, yang dalam waktu tertentu dikirimkan kepada bengkel-bengkel dan mereka yang berkepentingan, sedangkan konstruktor lebih baik membatasi diri dalam memilih profil, sampai pada jenis-jenis yang banyak terdapat. Pabrik-pabrik besar biasanya mempunyai banyak persediaan sendiri, yang dalam waktu-waktu tertentu ditambah, supaya dapat menutupi pekerjaan-pekerjaan kecil dan pesanan-pesanan cepat. Juga untuk perusahaan-perusahaan kecil dianjurkan, untuk memelihara daftar-daftar persediaannya sendiri dengan baik, supaya jangan sampai mengalami kejadian-kejadian yang tidak diinginkan.