Halo semuanya, selamat datang kembali di Cerita Anak Teknik. Saya Samuel, dan hari ini saya akan bercerita tentang struktur baja. Pada struktur baja ini, kita mempunyai daftar cerita sebagai berikut. Pada video kali ini, saya akan membahas tentang pengantar, LRFD, dan juga material.
Pertama, apakah itu baja? Baja merupakan logam paduan yang terdiri dari besi yang dicampurkan dengan bahan-bahan lain, terutama karbon, untuk mendapatkan suatu bahan dengan kuat tarik yang tinggi. Lalu, apakah kelebihan dan kekurangan dari baja? Pertama kita lihat dulu kelebihan dari baja. Yang pertama itu memiliki kuat tarik yang tinggi.
Kedua, materialnya uniform. Tiga, sifat elastis material dapat diketahui dengan tepat. Yang keempat, memiliki daktilitas yang tinggi.
Lima, dapat dimanfaatkan berulang kali. Dan yang keenam, pengerjaan relatif cepat karena profil sudah dibentuk dari patik. Untuk kekurangannya, yang pertama adalah, berdasarkan profil yang dibentuk, baja itu lemah terhadap tekan, karena dipengaruhi oleh kelangsingan penampang, dan juga rentan terhadap tekuk. yang kedua bisa berkarat, tiga tidak tahan terhadap api, yang akan dibahas pada slide-slide selanjutnya.
Empat memiliki berat jenis yang tinggi, lima diputuhkan ketampilan yang cukup tinggi dalam melaksanakan sambungan las, dan yang keenam kurang tahan terhadap beban siklik. Untuk beban, berdasarkan peraturan pembebanan yang berlaku, Ada beban mati, yaitu beban yang bersifat tetap selama masa layan. Beban hidup, yaitu beban yang berubah-ubah besarnya dan lokasinya selama masa layan. Tiga ada beban angin, yaitu tekanan yang berasal dari gerakan angin ke bangunan.
Yang keempat ada beban gempa, yang berasal dari gerakan tanah, arah vertikal dan juga horizontal, yang dikombinasikan dengan perilaku dinamik struktur. Untuk kombinasi dan faktor beban berdasarkan peraturan pembebanan yang berlaku adalah sebagai berikut. Sekarang kita akan membahas jenis tahanan komponen. Tahanan komponen struktur dalam memikul gaya dapat mengikuti preferensi sebagai berikut. Yang pertama, tahanan tarik komponen.
Di sini dikatakan baik, karena keruntungan leleh bersifat taktile. Kedua, tahanan tekan komponen. Di sini dinyatakan kurang baik karena berpengaruh pada stabilitas, yang dapat menyebabkan tekuk lentur ataupun tekuk lokal.
Yang ketiga adalah tahanan lentur komponen. Di sini dinyatakan sedang karena juga mempengaruhi stabilitas bangunan, karena bisa menyebabkan tekuk torsi, tekuk lokal, ataupun tekuk lateral. Yang keempat ada tahanan geser komponen.
Di sini dinyatakan sedikit buruk, karena kegagalannya itu bersifat getas dan dapat menyebabkan tekuk lokal. Yang kelima adalah torsi, yang dinyatakan buruk, karena keruntuhannya bersifat getas dan juga dapat menyebabkan tekuk lokal. Sekarang kita masuk ke faktor tahanan.
Menurut perancangan metode LRFD, faktor tahanan adalah sebagai berikut. Untuk komponen struktur tarik, V-tension bernilai 0,9 untuk keadaan batas leleh, dan bernilai 0,75 pada keadaan batas fraktur. Komponen struktur tekan, V-compression bernilai 0,9. Untuk komponen struktur lentur, V-bending bernilai 0,9 untuk lentur, dan V-shear sama dengan 0,9 untuk geser.
Komponen last mengikuti nilai-nilai tersebut. Untuk alat pengencang, yaitu baut atau keling, V-nya bernilai 0,75. Sekarang kita masuk ke material. Bajak yang umum digunakan untuk keperluan struktur adalah dari jenis berikut. Yang pertama adalah bajak karbon, di mana tegangan lelehnya berkisar antara 210 sampai 250 MPa.
Bajak karbon ini juga dibagi kembali menjadi bajak karbur rendah, di mana kandungan karbonnya itu hanya 0,15%. Sedang dimana kandungan karbonnya 0,15 sampai 0,29%. Ini umum digunakan untuk bangunan, misalnya baja tipe BJ37.
Kemudian baja karbon medium. yang mengandung 0,3-0,5% karbon, dan baja karbon tinggi yang mengandung 0,6-1,7% karbon. Kemudian kita masuk ke baja mutu tinggi, di mana tegangan lelehnya berkisar antara 275-480 MPa.
Di sini sifatnya memiliki titik peralihan leleh yang tegas, dan diperoleh dengan menambahkan unsur aloi untuk bentuk mikrostruktur yang lebih halus. Dan terakhir kita mempunyai baja alloy, di mana tegangan lelehnya berkisar antara 550 sampai 760 MPa. Baja tipe ini memiliki titik peralihan leleh yang tidak tegas, dan titik peralihan lelehnya ditentukan dengan metode tangan 0,2% atau menggunakan metode regangan 0,5%. Nah disini saya akan memberikan kurva tegangan-regangan dari masing-masing tipe baja. Yang pertama ada contohnya adalah baja karbon BJ37, yang memiliki tegangan leleh 240 MPa.
Yang kemudian, kita mempunyai baja mutu tinggi dengan tegangan leleh 350 MPa. Di sini dapat dilihat bahwa regangan yang terjadi lebih kecil daripada regangan dari baja karbon BJ37, yang menunjukkan daktilitasnya pun berkurang. Yang terakhir, kita mempunyai baja aloi. di mana tegangan lelehnya adalah 700 MPa, dan dapat dilihat bahwa baja ini memiliki nilai daktilitas yang paling kecil, namun mempunyai tegangan leleh yang paling tinggi. Baja yang umum digunakan untuk baut adalah baut mutu standar dengan tegangan ultimate baut adalah 415 MPa, dan baut mutu tinggi dengan tegangan ultimate baut berkisar antara 725 sampai 825 MPa.
Untuk tegangan lelehnya berkisar antara 550 sampai 650 MPa. Awad las yang umum digunakan dalam pengalasan struktur adalah E60XX, dengan tegangan leleh las adalah 345 MPa, dan ultimate-nya adalah 415 MPa. Dan juga ada tipe E70XX, yang memiliki tegangan leleh 415 MPa, dan memiliki tegangan ultimate 500 MPa.
Untuk baja yang memiliki tegangan leleh di atas 450 MPa, biasanya tidak memiliki daerah plastis yang benar-benar data. Sehingga ketidaktastian ini membuat baja tegangan leleh di atas 450 MPa ini tidak boleh digunakan dalam perencanaan plastis. Sekarang kita akan membicarakan tentang kriteria kegagalan.
Yang pertama adalah... teori tegangan geser maksimum atau teori Tresca. Kelelehan terjadi ketika tegangan geser maksimum adalah sama dengan tegangan geser pada kelelehan di uji uniaksial, di mana kita memiliki sigma 1 sama dengan sigma yield, dan sigma 2 dan sigma 3 sama dengan 0. Sigma 1, 2, 3 ini merupakan prinsipal stresses saat leleh pada uji tarik.
Kita mempunyai Tegangan geser maksimum sama tegangan geser releh. Kita lihat untuk diagram more, kita memiliki sigma 1 dan sigma 2 sama dengan sigma 3 sama dengan 0. Nah, kita dapatkan persamaan bahwa sigma 1 dikurangi oleh sigma 2 sama dengan sigma yield. Sekarang kita masuk ke teori energi distorsi maksimum atau teori Huber von Mises-Hemke.
Kelelehan terjadi ketika energi distorsi maksimum itu sama dengan energi distorsi pada kelelehan di uji uniaksial. Di sini kita juga memiliki nilai sigma 1,2,3 yang merupakan prinsipal stresses saat leleh pada uji tarik. Di sini dilihat untuk energi distorsi maksimum sama dengan energi distorsi pada kelelehan.
Sehingga, energi distorsi maksimum sama dengan persamaan seperti berikut. Kita substitusikan nilai sigma 1, 2, 3 ke dalam persamaannya, dan kita dapatkan hasil sebagai berikut. Persamaan ini merupakan tegangan ekvivalen von Mises. Sekarang kita akan memplotkan teori kriteria kegagalan yang sudah kita bahas.
Pertama kita memiliki teori kegagalan Tresca, yang berbentuk seperti demikian. Dan kemudian kita plotkan untuk teori kegagalan dari konmises. Dalam grafik ini, kita memiliki beberapa informasi. Yang pertama, kita memiliki kondisi tegangan hidrostatis, di mana kondisi tegangan tersebut adalah kondisi tegangan ketika benda dimasukkan ke dalam suatu cairan.
Dan kita juga mempunyai kondisi tegangan murni, di mana nilai maksimumnya merupakan 45 derajat dari sumber bendatar, di mana untuk Tresca memiliki nilai 0,5, dan untuk von Wieses memiliki nilai 0,58. Di sini dapat dilihat bahwa teori kriteria kegagalan von Wieses lebih menggambarkan kondisi tegangan elemen ketika mengalami kelelehan. Namun kriteria kegagalan Tresca juga tetap dapat digunakan dengan lebih konservatif.
Selanjutnya ada teori leleh energi distorsi untuk tegangan bidang. Tegangan geser maksimum untuk keadaan biaksial dapat ditulis sebagai berikut. Kita gambarkan diagram more dan didapatkan bahwa jari-jari lingkaran diagram more merupakan tegangan geser maksimum.
Untuk keadaan berikut ini akan berlaku seperti demikian, di mana tegangan geser maksimum menjadi sigma 1 tambah sigma 1 yang dibagi 2. maka tegangan geser maksimum pun sama dengan sigma 1. Di sini didapatkan tegangan ekrivalen sama dengan 3 sigma 1 kuadrat, yang berarti sama dengan 3 tegangan geser maksimum kuadrat yang sama dengan tegangan leleh kuadrat. Di sini didapatkan tegangan geser untuk kondisi batas sama dengan seper akar 3 dikalikan dengan fy, dimana dapat kita simplifikasi menjadi sekitar 0,6 kali fy. Sekarang kita akan masuk ke perilaku baja pada suhu tinggi. Bila mencapai 90°C, hubungan tegangan-regangan baja menjadi tidak lagi proporsional, dan peralihan kuat leleh menjadi tidak tegas.
Modulus elastisitas, atau disebut E, kuat leleh, atau disebut FY, dan kuat tarik, atau FU, reduksi dengan signifikan. Reduksi akan bernilai besar pada rentang suhu 430°C sampai 540°C. Pada suhu sekitar 260°C sampai 320°C, baja memperlihatkan sifat rangka. Berikut merupakan grafik rasio kuat laleh dan rasio modulus elastisitas terhadap temperatur baja. Grafik merah merupakan rasio kuat laleh baja.
Dan grafik hijau merupakan rasio modulus elastisitas, di mana kita bisa lihat ketika temperatur semakin tinggi, maka rasionya pun semakin mengecil. Sekarang kita masuk ke pengerjaan dingin dan juga penguatan regangan. Pengerjaan dingin terhadap baja akan menghasilkan regangan yang permanen.
Terjadinya regangan permanen akan mengurangi daktilitas baja. Daktilitas baja atau mu, Didefinisikan sebagai perbandingan antara regangan fraktur atau epsilon F terhadap regangan leleh, epsilon Y. Di sini ada contoh grafik tegangan-regangan dari waktu tipe baja, dan dapat kita lihat pembagian daerah-daerah dari grafik tersebut, di mana ada daerah elastis, plastis, dan juga daerah penguatan regangan. Contoh ketika waktu baja telah ditarik, melewati daerah elastisnya, masuk ke daerah plastis.
Ketika beban dihilangkan, maka baja tersebut tidak kembali ke regangan yang awal, namun memiliki regangan permanen. Di sini untuk gradien kurva elastisnya tetap sama, karena nilai modulus elastisitas baja tetap tidak berubah. Sekarang kita masuk ke strain aging.
Bila baja dibebani hingga mencapai daerah penguatan regangan, dan kemudian dibebaskan dari beban untuk beberapa lama, maka baja akan menunjukkan hubungan tegangan-tegangan yang sama sekali berbeda dari aslinya. Hal ini disebut baja telah mengalami strain aging. Baja yang mengalami strain aging ini akan memperlihatkan kuat leleh yang lebih tinggi, daerah tegangan konstan plastis yang lebih tinggi, kuat tarik, dan kuat fraktur yang lebih besar, namun daktilitasnya lebih kecil.
Ini saya kasih contoh untuk kurva tegangan-tegangan pada suatu baja. Ketika baja ditarik sampai ke daerah penguatan tegangan, kita dapat lihat di... Grafik yang warna hijau, dia akan kembali dahulu sesuai dengan gradient elastis yang pertama, kemudian dia memiliki tegangan leleh yang lebih tinggi. Jarak ini merupakan peningkatan kuat leleh akibat penguatan regangan, dan ini menunjukkan bahwa peningkatan tegangan terjadi akibat strain edging. Kita akan masuk ke keruntuhan getas.
Keruntuhan getas dipengaruhi oleh suhu, cepatan pembebanan, Ingkat tegangan, tebal pelat, dan juga geometri detailing. Pada suhu normal, keruntuhan getas berpotensi terjadi bila keadaan tegangan cenderung bersifat multiaksial. Berikut merupakan hal-hal yang perlu diperhatikan untuk menghindari keruntuhan getas.
Sekarang kita akan membahas tentang sobekan lamella. Bebekan lamelar adalah jenis keruntuhan getas yang terjadi pada bidang bilas, akibat adanya gaya tarik yang besar, pekerja tegak lurus, ketebalan elemen pelat profil. Karena regangan yang diakibatkan oleh beban layan biasanya kurang dari epsilon y, maka beban layan biasanya tidak perlu diperhatikan.
sebagai penyebab sobekan lamelar. Dalam sambungan las yang terkekang, regangan akibat susut logam las dalam arah tegak lurus ketebalan sering terjadi secara lokal, dan lebih besar daripada sigma Y. Hal ini yang sering menyebabkan terjadinya sobekan lamelar.
Bahkan saya punya baja yang saya hubungkan seperti berikut. Di sini garis-garis hitam merupakan arah gilas dari profil baja tersebut. Dan ketika kita tarik baja yang atas, maka dari baja yang bawah akan mengalami sopekan lamelar, karena terjadi gaya tarik yang tegak lurus terhadap arah gilas.
Selanjutnya, saya akan memberikan contoh tipe-tipe pengelasan yang baik. Untuk menjambungkan dua profil baja ini, pengelasan tipe ini akan memiliki dampak yang buruk, karena dapat menyebabkan sopekan lamelar. Maka, pengerjaan yang lebih baik, adalah seperti demikian. Gitu pula ketika kita ingin menyambung dua profil ini, maka cara alas seperti ini merupakan cara yang kurang baik, karena dapat menyebabkan adanya sobekan lamellar.
Maka cara alas yang lebih baik adalah seperti demikian. Sekarang kita akan masuk ke keruntuhan lelah. Tegangan tarik yang bersifat siklik dapat menyebabkan keruntuhan meskipun kuat lele baja tidak pernah tercapai. Kejala tersebut dinamakan keruntuhan lelah dan terjadi akibat tegangan tarik yang bersifat siklik. Keruntuhan atau keretakan yang terjadi bersifat progresif sehingga mencapai keadaan yang tidak stabil.
Keruntuhan lelah dipengaruhi oleh beberapa faktor. Yang pertama adalah jumlah siklus pembebanan. Yang kedua adalah taraf tegangan tarik yang terjadi jika dibandingkan terhadap kuat leleh.
Dan yang terakhir adalah ukuran cat-cat-cat-cat dalam material baja. Sekian merupakan cerita struktur baja pada hari ini. Saya mengucapkan terima kasih untuk semua yang telah menonton dan mendengarkan cerita pada hari ini.
Jangan lupa untuk terus mengikuti channel Cerita Anak Teknik dengan memberikan like, komen, dan juga subscribe. Terima kasih, saya mohon pamit, dan marilah kita menjadi lebih pintar setiap hari.