dunia teknik sipil: seputar teknologi bahan baja

1.1. Pengantar

Baja diproduksi dengan cara melebur biji besi yang diperoleh dari tambang dalam tanur tinggi atau melebur kembali baja scraps dalam tanur pengolahan baja dengan bahan dasar biji besi atau besi tua ditambah arang kayu, kokas, oksigen dan bahan imbuh diolah dalam tanur temperatur tinggi. Arang kayu akan bertindak sebagai bahan bakar dan sekaligus bahan reduksi, sesudah bereaksi dengan udara panas yang dihembuskan lewat pemanas udara. Disini pemanasan diperoleh dengan pembakaran gas buang dari tanur.

Baja merupakan bahan bangunan yang paling ideal, karena ekonomis, kuat dan fleksibel. Baja sangat sesuai untuk aplikasi elemen struktural bangunan (kolom, balok, rangka, hanggar, gelagar jembatan, menara, penahan tanah, tiang pancang dll). Ada beberapa keuntungan menggunakan baja sebagai bahan bangunan yaitu:

v Dengan homogenitas yang tinggi dan kekuatan yang merata (300 MPa – 2000 Mpa), maka penampang menjadi kecil dengan bobot yang ringan.

v Pemakaian bisa berulang, dengan pengerjaan yang relatif mudah dengan kemungkinan perlemahan akibat sambungan = nol (bila menggunakan las).

v Mempunyai sifat leleh (plastis) sehingga dapat meningkatkan load bearing capacity.

v Mempunyai sifat elastis sehingga deformasi dapat kembali ke bentuk semula pada batas pembebanan tertentu

v Dalam hal ini perlu diingat bahwa ada kelemahan penggunaan baja sebagai bahan bangunan, yaitu: biaya perawatan lebih tinggi, rawan kebakaran dan tekuk karena dimensi yang cenderung langsing.

1.2 Proses Pembuatan Baja :

BUTIR-BUTIR BESI

Dalam dapur dengan

Temperatur tinggi

BESI KASAR

pembersihan

a. Proses Bessemer

b. Proses Thomas

c. Proses Martin

d. dengan dapur elektro

B A J A

e. dll

Macam-macam Baja

BJ.34 BJ.52

BJ.37 BJ.50

BJ.41 BJ.44

1.3 Sifat-Sifat Baja Yang Menguntungkan

v Dapat menahan : Tarik, Tekan dan Lentur

v Kekuatan Tinggi

v Kemudahan Pemasangan

v Keseragaman

v Daktilitas

1.4 Keuntungan Lain

v Dapat dilas

v Komponen-komponen strukturnya bisa dugunakan lagi untuk keperluan lainnya

v Pemeliharaannya tidak terlalu sukar

Elastisitas Tarik, Tekan dan Lentur

1.5 Kelemahan Dari Baja

v Tidak tahan api

v Karat / Korosi

v Tidak dapat mencegah pergeseran horizontal

1.6 Bentuk-Bentuk Tampang Baja

Batangan Dan Pelat

Pipa Sheet Piles

Siku-siku Kanal I

H Rel

a. Penampang I, mempunyai banyak variasi perbandingan tinggi, lebar dan tebal badan dan tebal sayap. Profil I dengan sayap lebar disebut WF dengan keunggulan:

- kekuatan lentur cukup besar meskipun jarak antar sayap kecil.

- permukaan luar dan dalam yang sejajar memudahkan penyambungan

Dengan demikian WF banyak digunakan pada balok, kolom, gelagar jembatan, dan perkuatan bangunan bawah tanah. Selain WF ada juga tampang H dimana tebal badan dan sayap sama dengan keunggulan tambahan yaitu:

- kekuatan tekan sangat besar dan mudah dipancang

- kekakuan dan kekuatan lentur yang tinggi memberi ketahanan terhadap benturan dan gaya horizontal. Profil H cocok untuk pondasi tiang.

b. Penampang siku, terdiri dari jenis sama kaki dan tidak sama kaki dengan tebal sayap umumnya sama. Jenis ini banyak digunakan pada struktur rangka karena mudah dirangkai dalam bentuk yang bervariasi.

c. Tampang kanal, biasanya mempunyai sayap dengan permukaan luar dan dalam tidak sejajar dan dapat digabung menjadi tampang I atau boks. Profil ini juga banyak dipakai sebagai struktur rangka dan gording.

d. Jeruji, diproduksi dalam bentuk bujur sangkar, segi enam, bulat polos dan bulat deform. Biasanya digunakan sebagai tulagan pada beton.

e. Sheet piles, dibuat untuk penahan tanah.

f. Pipa lingkaran, merupakan bentuk dengan momen inersia sama dalam segala arah, sehingga ideal digunakan sebagai tiang atau tiang pancang. Bentuk ini sulit untuk disambung dengan bentuk profil lain.

1.7 Korosi dan Pencegahannya

Korosi terjadi bila ada perubahan bentuk dari logam menjadi oksida dalam lingkungan induktif akibat adanya air yang mengandung oksigen. Bila permukaan baja gilas mengandung air maka akan terjadi reaksi yang mengubah biji besi yang berpotensi korosi rendah menjadi ferro hidroksida yang larut dalam air. Larutan ini bercampur dengan oksigen menjadi ferri hidroksida (karat). Keadaan lingkungan dengan kandungan air dan oksigen yang berfluktuasi mempengaruhi kecepatan dan perkembangan korosi. Proses korosi tidak akan terjadi bila tidak terdapat air dan oksigen. Kerugian akibat korosi sangat besar karena dapat merubah karakter dan geometri elemen struktur baja.

Beberapa metode pencegahan korosi adalah:

a) Pencegahan primer, dengan menambahkan elemen logam tertentu untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi misalnya stainless steel dan weathering steel.

b) Metode sekunder, dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :

1) Coating, untuk mengisolasi permukaan baja terhadap air yang mengandung oksigen dengan memberikan lapisan sementara (minyak, paselin, cata anti karat) dan permanen berupa lapisan logam lain seperti zink, timah, tembaga atau dengan cara disepuh.

2) Electric protection, dengan menggunakan perlindungan katoda atau anoda untuk komponen yang tidak dapat direparasi (tiang pancang).

1.8 Perlindungan Terhadap Api

Perlindungan terhadap api sangat penting karena kekuatan baja sangat menurun bila berada dalam temperatur tinggi. Ada dua metode yang umum digunakan yaitu dengan memberikan selimut berupa beton ringan dan dengan memberikan penyemprotan lapisan tahan api dengan dua metode:

a) Penyemprotan kering, dengan cara menyemprotkan bahan kering seperti asbestos atau rockwool dengan bahan perekat cair dari nosel yang berbeda dengan uadara bertekanan tinggi.

b) Penyemprotan basah dimana bahan semprot dan perekat diberikan dalam bentuk emulsi / campuran.

Gambar 4. Perlindungan baja terhadap api