Baja adalah seluruh macam besi yang dengan tidak dikerjakan terlebih dahulu lagi, sudah dapat ditempa. Baja adalah bahan yang serba kesamaannya (homogenitasnya) tinggi, terdiri terutama dari Fe dalam bentuk kristal dan C. Pembuatannya dilakukan sebagai pembersihan dalam temperatur yang tinggi dari besi mentah yang didapat dari proses dapur tinggi. Baja adalah besi mentah tidak dapat ditempa.
Terdapat 3 Macam besi mentah :
- Besi mentah putih
- Besi mentah kelabu
- Besi mentah bentuk antara
Ikhtisar singkat dari Proses pembuatan baja :
- Proses Bessemer.
- Proses thomas.
- Proses Martin.
- Proses dengan dapur elektro.
- Proses dengan mempergunakan kui
- Proses aduk (proses puddle).
Sifat-sifat umum dari baja bangunan :Sifat-sifat umum dari baja yaitu teristimewa kekakuannya dalam berbagai macam keadaan pembebanan atau muatan terutama tergantung :
- Cara meleburnya.
- Macam dan banyaknya logam campuran
- Cara (proses) yang digunakan waktu pembuatannya.
- Dalam proses pembuatan baja maka logam campuran baja itu sebagian sudah ada dalam bahan mentah itu namun masih perlu ditambahkan pada waktu pembuatan baja seperti : C, Mn, Si termasuk bahan utama S dan P.
Sifat-sifat utama baja untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bangunan :
- Keteguhan (solidity) artinya mempunyai ketahanan terhadap tarikan, tekanan atau lentur
- Elastisitas (elasticity) artinya kemampuan / kesanggupan untuk dalam batas –batas pembebanan tertentu, sesudahnya pembebanan ditiadakan kembali kepada bentuk semula.
- Kekenyalan / keliatan (tenacity) artinya kemampuan/kesanggupan untuk dapat menerima perubahan perubahan bentuk yang besar tanpa menderita kerugian-kerugian berupa cacat atau kerusakan yang terlihat dari luar dan dalam untuk jangka waktu pendek
- Kemungkinan ditempa (maleability) sifat dalam keadaan merah pijar menjadi lembek dan plastis sehingga dapat dirubah bentuknya
- Kemungkinan dilas (weklability) artinya sifat dalam keadaan panas dapat digabungkan satu sama lain dengan memakai atau tidak memakai bahan tambahan, tampa merugikan sifat-sifat keteguhannya
- Kekerasan (hardness) Kekuatan melawan terhadap masuknya benda lain.
Dalam praktek hal penting yang berhubungan dengan sifat baja adalah :
- Penentuan syarat-syarat minimum harus dicantumkan dalam kontrak pemesanan, pembelian dan penyerahan bahan
- Garansi adanya sifat-sifat yang merata melalui dari pengetesan pada waktu bahan datang
- Tuntutan-tuntutan yang tinggi yang tidak diperlukan sebaiknya tidak dicantumkan karena tidak ekonomis
- Sifat-sifat baja harus selalu terjamin ada untuk kondisi pengerjaan dari baja misalnya pemotongan, pengeboran pengelasan.
- Sebaliknya pada saat pengerjaan baja maka dijaga sedemikian rupa sehingga sifat-sifat baja tidak hilang
- Bentuk-bentuk bagian dari konstruksi bangunan dan sambungan-sambungan tidak mengakibatkan sifat-sifat baja menjadi berubah.
Baja bangunan terbagi menjadi dua bagian :
- Baja wals (gilling) tidak dengan campuran logam.
- Baja wals dengan campuran logam
Baja Golongan 1
Yang termasuk dalam golongan 1 adalah baja St 37 yang lazim digunakan di Eropa dan Indonesia. Baja ini dibuat melalui proses thomas dan Martin. Angka 37 berarti bahwa minimum keteguhan putus tarik adalah 37 Kg/mm². Baja St 00 juga termasuk dalam golongan 1 dengan kwalitas perdagangan. Dipergunakan untuk konstruksi gedung-gedung yang kurang penting sehingga pengetesan tidak diperlukan cukup hanya melalui penglihatan.
Baja Golongan 2
Keuntungan :
- Digunakan bila konstruksi memerlukan bahan yang ringan.
- Lebih tahan terhadap pertukaran beban.
- Menjadikan tegangan sekunder lebih kecil.
Kerugian :
- Harganya lebih tinggi.
- Sifatnya lebih getas.
- Mengerjakannya lebih sulit karena lebih keras.
- Jika digunakan jembatan menjadi tidak kaku atau lendutannya besar.
Pada dasarnya untuk kekuatan konstruksi persyaratan yang diperlukan adalah:
- syarat kekuatan
- syarat kekakuan
Dengan mengetahui kerugian dari type baja ini maka untuk konstruksi jembatan perlu adanya penyesuaian-penyesuaian sebagai berikut :
- Tinggi jembatan dibuat lebih untuk mengimbangi adanya lendutan yang besar
- Tegangan yang diizinkan tidak digunakan sepenuhnya sehingga perhitungan boros/ mahal.
Percobaan-percobaan dari baja bangunan adalah :
- Percobaan tarik
- Percobaan lentur
- Penetapan kekerasan menurut brinell
- Percobaan tarik pukul lentur
- Percobaan tarik pukul
Profil Baja
Ada 2 macam bentuk profil baja berdasarkan cara pembuatannya :
- Hot Rolled Shapes (mengandung residual stress).
- Cold Formed Shapes (light gage cold form steel).
Beberapa standar yang digunakan untuk perencanaan struktur baja yaitu :
- PPBBI : Penentuan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia
- AISC : American Institut of Steel Construction
- ASTM : America Society for Teding Material
- DIN : Denteh Industrial Narmen
- JIS : Japan Industrial Standard
Prosedur Design
Prosedur Design :
- Design fungsional
- Design kerangka baja
Design fungsional akan menjamin tercapainya yang dikehendaki seperti :
- Areal kerja yang lapang dan cukup
- Ventilasi dan pengkoordinasian udara yang tepat
- Transportasi yang memadai
- Pencahayaan
- Estetika
Design kerangka kerja adalah pemikiran susunan serta ukuran elemen-elemen struktur yang tepat, sehingga beban-beban bangunan bekerja aman.
Prosedur Design (Sambungan)
1. Perencanaan
- Penentuan fungsi-fungsi yang akan dilayani oleh struktur yang bersangkutan
- Menentukan kriteria-kriteria untuk mengukur apakah desain yang ditentukan optimum
2. Konfigurasi Struktur Pendahuluan
Susunan dari elemen-elemen yang akan melampaui fungsi-fungsi langkah 1
3. Pemilihan batang pendahuluan
Pemilihan ukuran batang yang memenuhi kriteria obyektif, seperti berat atau biaya minimum yang dilakukan atas dasar keputusan dari langkah 1,2,3
4. Penentuan bahan-bahan yang harus dipikul
- Beban mati
- Beban hidup
- Beban angin
- Beban gempa
- Beban lain-lain
5. Analisis
Analisa struktural dengan membuat model beban-beban dan kerangka kerja struktural untuk mendapatkan gaya internal dan defleksi yang dikehendaki
6. Evaluasi
Apakah semua persyaratan kekuatan dan kemampuan telah terpenuhi dan apakah hasilnya optimum
7. Redesain
Hasil evaluasi maka jika perlu dilakukan pengulangan pada bagian mana yang harus di redesain
Kriteria optimum desain struktur
- Biaya minimum
- Berat minimum
- Waktu konstruksi minimum
- Jumlah tenaga kerja minimum
- Efisiensi pengoperasian yang maksimum