BAB III

PEMBAHASAN

3.1. Tahap-Tahap Dalam Uji Tarik Baja

Tahap-tahap dalam Uji Tarik Baja adalah sebagai berikut:

1) buatlah benda uji untuk setiap contoh dengan bentuk dan dimensi yang sesuai

dengan ketentuan;

2) setiap contoh dibuat 2 (dua) benda uji untuk pengujian ganda;

3) setiap benda uji dilengkapi dengan nomort benda uji, nomor contoh serta

dimensinya;

4) pasang benda uji dengan cara menjepit bagian h dari benda uji padat alat penjepit

mesin tarik; sumbu alat penjepit harus berimpit dengan sumbu benda uji.

5) Tarik benda uji dengan penambahan beban sebesar 10 MPa/detik sampai benda

uji itu putus; catat dan amatilah;

6) Besarnya perpanjangan yang terjadi sertiap penambahan yang terjadi beban 10

MPa; Jika benda uji merupakn baja lunak, maka harus dicatat besarnya gaya tarik

pada batas ulur, Py; Gaya tarik maksimum, Pmaks

7) buatlah grafik antara gaya tarik yang bekerja dengan perpanjangan;

(1) untuk baja lunak lihat Gambar 3.1.

Buat garis DE//AB untuk menentukan besarnya perpanjangan e =AE.

Garis AFG = batas ulur.

Gambar 3.1. Grafik Gaya Tarik Perpanjangan Untuk Baja Lunak

(2) untuk baja keras, lihat gambar 3-2;

Tentukan bagian garis lurus AC, kemudian tarik garis DE//AC.

AE = nilai pepanjangan, mm

Hitung nilai perpanjangan putus

tentukan titk F sejauh;

Tarik garis FB//DE, sehingga besarnya Py bias diketahui.

Gambar 3.2. Grafik Gaya Tarik Perpanjangan Untuk Baja Keras

Ukur diameter bagian benda uji yang putus (Du) dan panjang setelah putus

(lu), lihat Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Penampang Bagian Yang Putus

3.2. Sistem Pengujian

Sistim pengujian menurut SNI-07-2529-1991 adalah;

1. pengujian kuat tarik baja beton untuk setiap contoh dilakukan secara ganda

(duplo) demikian untuk setiap contoh harus disiapkan 2 (dua) buah benda uji;

2. penaatan data pengujian harus menggunakan formulir laboratorium yang berisi:

(1) identitas benda uji dan contoh;

(2) teknisi penguji;

(3) tanggal pengujian;

(4) penanggung jaeab pengujian;

(5) pencatatan pengujian;

(6) nama laboratorium dan instansi penguji.

3. hasil pengujian harus ditanda tangani oleh penaggung jawab.

3.3. Laporan Uji Kuat Tarik Baja

Laporan uji kuat tarik baja beton perlu mencantumkan data sebagai berikut:

1. identitas contoh :

(1) nomor contoh;

(2) jenis contoh ;

(3) asal pabrik dan proyek yang akan menggunakan.

2. laboratorium/ instansi yang melakukan pengujian:

(1) nama teknisi yang melakukan pengujian;

(2) nama jabatan yang bertanggung jawab terhadap hasil pengujian.

3. hasil pengujian;

4. rekomendasi dan saran-saran.

Gambar 3.4. Laporan Uji Tarik Baja

3.4. Hukum Hooke

Secara grafis modulus elastisitas bahan E adalah tg , sehingga Hukum Hooke

untuk beban uniaksial:

E = atau = E

Berhubung regangan tidak berdimensi maka satuan modulus elastisitas sama

saja dengan satuan tegangan. Hukum Hooke hanya berlaku sampai batas

proporsional bahan dengan kata lain hukum Hooke hanya berlaku pada saat bahan

dalam kondisi elastis.

Disamping terjadinya deformasi dalam arah gaya yang bekerja, ternyata terjadi

pula deformasi pada arah tegak lurus gaya yang bekerja, yaitu perpanjangan dan

perpendekan dalam arah lateral (melintang). Apabila sebatang baja ditarik maka

dalam arah aksial maka akan terjadi perpanjangan dalam arah aksial, dan

perpendekan dalam arah lateral. Demikian pula sebaliknya apabila sebatang baja

ditekan dalam arah aksial maka akan terjadi perpendekan dalam arah aksial, dan

perpanjangan dalam arah lateral. Hal ini disebabkan oleh efek Poisson (nu), tanda

negatip artinya perpendekan dan sebaliknya perpanjangan untuk tanda positip.

=

Pada keadaan ekstrem harga ada yang serendah 0,1 (pada beberapa jenis

beton) dan ada pula yang tinggi sebesar 0,5 (pada karet)

Sebuah balok yang sisinya a, b, dan c diberi tegangan tarik aksial pada masing-

masing sisinya. Tegangan normal yang terjadi dinyatakan oleh x, y, dan z seperti

terlihat pada Gambar 3.5.

Z

z x

Y

y y

X x z

Gambar 3.5. Tegangan Normal Triaksial

Tegangan dalam arah x sebesar x mengakibatkan regangan positip arah x sebesar

.

Tegangan dalam arah y sebesar y mengakibatkan regangan negatip arah x, sebesar

lateral = - aksial sehingga:

Tegangan dalam arah z sebesar z mengakibatkan regangan negatip arah x, sebesar

Sehingga regangan total arah x sebesar

Regangan-regangan dalam arah y dan arah z dapat pula diperoleh dengan jalan yang

sama, sehingga regangan-regangan dalam ketiga arah:

3.5. Contoh Perhitungan Tegangan Tarik

Contoh 1

100 kN

300 mm

100 kN

Penyelesaian

Regangan lateral/lintang =

Regangan aksial =

Poisson Rasio,

MPa

Modulus Elastisitas, E = MPa

Contoh 2

Py

Batang aluminium diameter 50 mm diberi gaya tarik sebesar 100 kN. Batang tersebut mengalami pertambahan panjang 0,219 mm untuk panjang ukur 300 mm, diameter batang berkurang sebesar 0,01215 mmHitung tetapan dan E

tebal pelat 10 mm

Px Px 100 mm

Py

200 mm

Pelat baja seperti tergambar memikul beban biaksial Px = 100 kN, dan Py = 300 kN,

beban bekerja secara merata pada penampang. E baja = 200 GPa, = 0,25

a. Hitunglah perubahan tebal pelat baja

b. Hitung perubahan volume pelat baja

Penyelesaian:

a. Perubahan tebal pelat:

MPa

MPa

mm

Maka pelat baja berkurang tebalnya sebesar 0,003125 mm

b. Perubahan volume pelat:

Perubahan volume persatuan volume = (x + y + z)

= 0,0003125 + 0,000625 – 0,0003125

= 0,000625

Perubahan volume = 0,000625.100.200.10 = 125 mm3

Volume pelat bertambah sebesar 125 mm3

3.6. Desain Terhadap Beban Fatik

Pada umumnya fatik bukanlah masalah yang dijumpai pada bangunan gedung

karena beban pada struktur tidak menimbulkan variasi tegangan yang terlalu besar.

Walaupun demikian fatik tetap dapat dijumpai pada bangunan, yaitu dalam hal adanya

keran (crane) atau vibrasi mesin. Jika batang baja mendapat beban fatik, maka retak

akan terjadi dan menyebar sehingga menyebabkan keruntuhan fatik. Retak ini

cenderung terjadi pada tempat dimana terjadi konsentrasi tegangan, misalnya pada

bagian lubang, sisi penampang yang tidak sempurna, atau pengelasan yang tidak baik.

Fatik juga lebih banyak terjadi pada batang tarik. Meskipun telah banyak uji fatik

dilakukan tetapi pemahaman perilaku fatik bagi perancang teknik masih belum ada.

Akibatnya, desain baja terhadap fatik hampir seluruhnya didasarkan pada hasil uji.

Satu metoda untuk uji fatik adalah metoda beban aksial, dimana batang mendapat

tegangan aksial bolak-balik dan hasilnya dinyatakan dalam kurva S-N. Dalam kurva ini,

tegangan maksimum (S) dinyatakan dalam sumbu vertikal dan jumlah pembebanan

berulang yang diperlukan untuk terjadi keruntuhan (N) dalam sumbu horisontal, seperti

diberikan dalam Gambar 3.6. Tentu saja nilai ini akan berlainan tergantung mutu baja

dan temperatur. Untuk mendapatkan kurva ini, benda uji dites pada tingkat tegangan

yang berbeda dan beban tersebut diberikan berulang sampai terjadi keruntuhan. Dalam

Gambar 3.6. terlihat bahwa fatik life suatu batang bertambah jika tegangan maksimum

berkurang. Kemudian, pada nilai tegangan rendah, umur fatik (fatigue life) semakin

besar.

Ada suatu tegangan dimana umur fatik adalah tak terhingga. Tegangan ini disebut

batas daya tahan (endurance). Nilai ini sangat penting untuk suatu material yang

mendapat beban berulang jutaan kali, misalnya untuk mesin yang berrotasi. SNI 03-

1729-02 tidak membahas tentang beban perancangan terhadap beban fatik, tetapi

peraturan AISC-LRFD Appendix K memberikan metoda perancangan sederhana yang

memperhitungkan beban berulang. Dengan metoda ini, jumlah tegangan berulang,

rentang tegangan yang diharapkan (yaitu perbedaan antara tegangan maksimum dan

minimum), tipe dan lokasi batang diperhitungan dalam perancangan. Dengan informasi

ini, rentang tegangan ijin maksimum dapat dicari untuk beban kerja atau beban layan.

Tegangan maksimum dalam suatu batang yang dihitung berdasarkan LRFD tidak boleh

lebih besar dari tegangan nominal dalam batang tersebut, dan rentang tegangan

maksimumnya tidak boleh lebih dari rentang tegangan ijin dalam Appendix K.

Gambar 3.6. Tipikal Kurva S-N

Jika diperkirakan akan terjadi kurang dari 20.000 kali beban berulang pada

suatu batang, maka fatik tidak perlu ditinjau. Jika beban berulang lebih dari 20.000

kali, rentang tegangan ijin ditentukan dengan cara berikut.

1. Kondisi pembebanan dihitung dari Tabel A-K3.1 Appendix K peraturan LRFD.

Misalnya jika diperkirakan jumlah siklus beban kurang dari 100.000 (kurang

lebih 10 kali beban berulang selama 25 tahun) dan tidak lebih dari 500.000 kali

beban berulang, maka harus digunakan kondisi beban no. 2 dari tabel tersebut.

2. Tipe dan lokasi keruntuhan batang atau detail lainnya ditentukan dari Gambar A-

K3.1 Appendix K. Jika suatu batang tarik terdiri dari siku ganda yang dilas

‘fillet’ pada pelat, maka kasus ini dihitung seperti diilustrasikan dalam Contoh 17

(Las fillet akan dibahas dalam Bab 14. Dalam jenis las ini, batang dibuat

‘overlap’ dan dilas).

3. Dari Tabel A-K3.2 tegangan dikelompokkan ke dalam A, B, B’, C, D, E, atau F.

Misalnya, sambungan tarik dengan las fillet dalam Contoh 17, dikelompokkan

sebagai E.

4. Akhirnya dari Tabel A-K3.3 Appendix K, dengan rentang tegangan ijin

kelompok E dan kondisi beban no. 2 didapat Fsr

Contoh 4.6 memperlihatkan desain dua siku tarik yang mendapat beban

berulang dengan menggunakan Appendix K peraturan AISC LRFD. = 13 ksi (89,63

MPa).

3.7. Contoh Perhitungan Beban Fatik

Contoh 1

Suatu elemen baja 18 ft (5,5 m) terdiri dari siku ganda sama kaki dengan las

fillet pada sambungan. Gaya tarik akibat beban mati layan adalah 30 k (133,45 kN).

Juga diperkirakan akan terjadi beban berulang akibat beban hidup 250.000 kali dan

variasi tekan 12 k (53,38 kN) sampai dengan tarik 65 k (289,13 kN). Tentukan

dimensi siku dengan baja A36 dan peraturan LRFD. Solusi: Berdasarkan Appendix

K dan peraturan LRFD didapat nilai berikut.

Tabel A-K3.1 – kondisi beban no. 2

Gambar A-K3.1 – diberikan dalam Contoh 17

Tabel A-K3.2 – Kategori tegangan: E

Tabel A-K3.3 – Rentang tegangan ijin Fsr = 13 ksi (89,63 MPa)

Rentang beban terfaktor Pu

Tarik maksimum

Nu = (1,2)(30) + (1,6)(65) = 140 k (622,8 kN)

Tekan Nu = (1,4)(30) = 42 k (186,8 kN) Nu = (1,2)(30) + (1,6)(-12) = +16,8 k (74,7

kN) Jadi, masih dalam kondisi tarik.

Menentukan dimensi profil: