3. Sifat Mekanis Utama Baja Struktural
Sifat mekanis adalah karakteristik fisis suatu material dalam merespons gaya yang bekerja padanya, baik berupa tarik, tekan, lentur, geser, maupun torsi. Dalam konteks baja struktural, sifat mekanis menjadi dasar penting dalam perencanaan kekuatan, keselamatan struktur, dan pemilihan jenis baja yang sesuai.
Perancang dan produsen baja wajib memenuhi parameter mekanis pada baja profil maupun baja tulangan agar material tersebut memenuhi syarat kelayakan dalam konstruksi. Berbagai standar—seperti ASTM A615, ASTM A36, dan A992—menetapkan batasan sifat mekanis ini secara ketat. Di Indonesia, SNI 2052:2024 mengatur baja tulangan, sedangkan SNI 7860:2020 mengatur baja profil.
3.1 Kuat Leleh (Yield Strength) dan Kuat Tarik Maksimum (Tensile Strength)
Baja tulangan menahan tegangan hingga batas kuat lelehnya (fy) sebelum mengalami deformasi plastis permanen. Setelah itu, baja terus menahan beban hingga mencapai kuat tarik maksimum (fu), yaitu batas tegangan tertinggi sebelum akhirnya patah.Nilai-nilai ini sangat penting dalam perencanaan struktur karena menentukan batas aman desain.
Nilai Kuat Leleh dan Kuat Tarik Maksimum Berdasarkan SNI 2052:2024
| Kelas Baja Tulangan | Kuat Leleh (fy) Min (MPa) | Kuat Tarik (fu) Min (MPa) | Rasio fu/fy Min |
|---|---|---|---|
| BjTP 280 | 280 | 350 | – |
| BjTS 280 | 280 | 350 | 1,25 |
| BjTS 420 | 420 | 525 | 1,25 |
| BjTS 520 | 520 | 650 | 1,25 |
| BjTS 550 | 550 | 687,5 | 1,25 |
| BjTS 690 | 690 | 805 | 1,17 |
Catatan: Nilai kuat leleh dan kuat tarik di atas merupakan nilai minimum yang harus dipenuhi sesuai dengan SNI 2052:2024. Rasio fu/fy menunjukkan tingkat daktilitas baja; semakin tinggi rasio ini, semakin baik kemampuan baja untuk mengalami deformasi plastis sebelum putus.
3.2 Daktilitas dan Regangan Minimum
Daktilitas adalah kemampuan baja untuk mengalami deformasi plastis yang signifikan sebelum patah. Dalam desain struktur tahan gempa, daktilitas menjadi parameter penting karena memungkinkan struktur menyerap energi gempa tanpa mengalami keruntuhan mendadak.
Regangan Minimum Berdasarkan SNI 2052:2024
SNI 2052:2024 menetapkan nilai regangan minimum (elongation) dalam pengujian tarik sepanjang 200 mm untuk masing-masing kelas baja tulangan sebagai berikut:
| Kelas Baja Tulangan | Diameter Nominal (mm) | Regangan Minimum (%) |
|---|---|---|
| BjTP 280 | ≤ 10 | 11 |
| ≥ 12 | 12 | |
| BjTS 280 | ≤ 10 | 11 |
| ≥ 13 | 12 | |
| BjTS 420 | ≤ 19 | 14 |
| 22–36 | 12 | |
| > 36 | 10 | |
| BjTS 520 | 6–16 | 14 |
| 19–25 | 12 | |
| 29–36 | 10 | |
| > 36 | 10 | |
| BjTS 550 | 6–36 | 12 |
| > 36 | 10 | |
| BjTS 690 | Semua diameter | 10 |
Catatan: Nilai regangan minimum menunjukkan kemampuan baja untuk meregang sebelum patah. Nilai yang lebih tinggi menunjukkan daktilitas yang lebih baik, yang penting untuk struktur yang dirancang untuk menahan beban dinamis seperti gempa.
3.3 Modulus Elastisitas (Young’s Modulus, E)
Modulus elastisitas menunjukkan kemampuan baja untuk menahan deformasi elastis. Ini adalah kemiringan kurva awal dari grafik tegangan-regangan.
- Nilai tipikal untuk semua baja struktural:
E = 200.000 MPa (200 GPa)
Implikasi desain: Para insinyur menggunakan nilai modulus elastisitas (E) untuk menghitung lendutan (deflection) dan mengevaluasi stabilitas batang tekan (buckling).
3.4 Toughness (Ketangguhan Material)
Toughness adalah kemampuan material untuk menyerap energi sebelum patah, mencakup kombinasi kekuatan dan daktilitas. Pengujiannya dapat melalui Charpy impact test, terutama untuk baja yang akan digunakan di iklim dingin.
- Baja profil berkualitas tinggi (seperti ASTM A992) memiliki nilai toughness lebih baik daripada baja umum.
- Baja tulangan tidak secara eksplisit diuji toughness-nya, tetapi diuji melalui bend test sebagai indikator ketangguhan lentur.
3.5 Pengaruh Komposisi Kimia dan Perlakuan
Faktor penentu beberapa sifat mekanis baja yaitu:
- Kandungan karbon: meningkatkan kekuatan tetapi menurunkan daktilitas.
- Unsur paduan (Mn, Cr, Mo, Ni): meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi.
- Perlakuan panas (quenching & tempering): digunakan pada baja tulangan kelas tinggi untuk meningkatkan kuat tarik tanpa mengurangi keuletan.
Sekarang kita lanjut membahas Klasifikasi dan Standar Baja Profil di Indonesia di halaman selanjutnya.