Pengenalan Teknologi Material Konstruksi Logam

Siklus Material : 

a. Mining : menggali konsetrat mineral

b. Smelting : menghasilkan pig iron

c. Forming : menghasilkan produk setengah jadi

d. Fabrication : menghasilkan produk jadi

e. Operasi dan Perawatan : peralatan/bangunan jangan segera rusak

f. Korosi : produk korosi akan kembali ke bumi atau didaur ulang

Produk setengah jadi

- Plate

- Sheet

- Tube and Pipe

- Profil

Wire and Wire Rope

Standar dan kode

- Material standard

- Product standard

- Design code

- Manufacturing codes

- Inspection codes

- Operations and maintenance

Standards:

US : ASME, ANSI, API, ASTM, AISI and SAE

Japan : JIS

Germany : DIN

France : AFNOR

UK : BS

LOGAM DAN PADUANNYA

Sifat fisik Material

- Titik cair

- Massa jenis

- Konduktivitas termal

- Konduktivitas listrik

- Koefisien muai

Sifat Mekanik Material

- Yield strength

- Tensile strength

- Elongation

- Hardness

- Harga Impact

- Fatigue limit

- Creep limit

- Ketahanan aus

Sifat kimia material

- Ketahanan korosi

Sifat teknologi material

- Castability

- Formability

- Weldability

- Hardennability

- Machinability

PENGUJIAN DAN PEMERIKSAAN

Pengujian Material

--- Pengujian mekanik :

- Uji tarik

- Uji lentur

- Uji geser

- Uji Tekan

- Uji keras

- Uji impact

- Uji fatigue

- Uji creep

- Uji aus

--- Pengujian Korosi

Pemeriksaan

- Pemeriksaan Material

- Pemeriksaan Komponen

Teknik Pemeriksaan

- Merusak : metalografi

- Tidak merusak : visual, dye penetrant, ultraonic, x-ray radiography, magnetic particle, eddy current, infra-red thermography

Kurva Tegangan Regangan

- Tegangan

σ = Pi/Ao (kg/mm2atauMPa)

- Regangan:

e = Perubahan panjang/panjang awal (%)

- Kekuatan tarik

σU = Pu/Ao (kg/mm2 atau MPa)

- Kekuatan luluh sering ditentukan dengan metoda offset

σy = Py/Ao (kg/mm2 atau MPa)

- Keuletan material 

   -- Regangan pada titik patah, ef

ef= (Lf-Lo)/Lo (%)

   -- Reduksi penampang, q

q = (Af-Ao)/Ao (%)

- Modulus elastisitas material

E = tan α

- Hukum Hooke

σ = E .e

PRAKTIKUM 3

Pada hari Jumat, 14 Oktober 2016, kami melakukan praktikum ke 3 yaitu membuat beton dari hasil rancangan mix design dari praktikum sebelumnya.

Berikut hasil rancangan concrete mix design : 

1.    Kategori jenis struktur = K-250

2.    Agregat kasar                = 30,958 kg

3.    Agregat halus                = 51,92 kg

4.    Semen                           = 17,4 kg

5.    Air                                 = 8,456 kg (ditambahkan 2kg saat pengerjaan)

Alat dan Bahan

- Agregat kasar, agregat halus, air, dan semen sesuai rancangan concrete mix design

- Mesin pengaduk (molen)

-  Alat uji slump (cetakan kerucut)

- Tongkat besi

- Penggaris

- Vibrator

- Bekisting

Pembuatan Beton

- Siapkan bekisting yang akan digunakan (diameter 15 cm & tinggi 30 cm) dalam keadaan bersih tanpa kotoran. Usahakan jangan ada celah antar keping bekisting.

- Setelah agregat halus, agregat kasar, air, dan semen ditimbang sesuai jumlah yang diperlukan, campur semua bahan ke dalam mesin aduk

- Campur semua bahan hingga teraduk rata, kemudian tes nilai slump dengan uji slump

- Setelah mengukur dan mendapatkan nilai slump, masukan bahan beton ke dalam bekisting yang sudah dipersiapkan. Saat dimasukan, sekali sekali campuran diaduk menggunakan vibrator untuk mengurangi udara yang terdapat di campuran beton dan meratakan adukan beton di dalam bekisting. Kemudian, ratakan bagian atasnya.

Curing / Perawatan Beton

Setelah didiamkan selama 1 hari, bekisting dilepaskan dari beton yang sudah mengeras. Selanjutnya, beton diletakkan di dalam bak curing dan direndam dalam air. Beton ini akan terus direndam hingga proses capping akan dilakukan. Curing diperlukan untuk mengurangi cracking akibat hidrasi.

Capping

Sebelum dilakukan uji tekan beton, kita harus melakukan proses capping pada beton. Hal ini diperlukan agar distribusi beban aksial merata ke seluruh bidang tekan silinder saat dilakukan pengujian. Capping beton dilakukan 1 hari sebelum uji kuat tekan beton dengan bahan belerang.

Dasar Teknologi Baja

Bahan utama pembuatan baja yaitu bijih besi. Bijih besi ini biasanya adalah besi oksida seperti hematit, magnetit, dan limonit. besi oksida yang paling sering digunakan yaitu hematit karena kadar besinya tinggi dan kadar kotornya rendah.

Proses Pembuatan Baja

1. Reduksi langsung

proses ini membutuhkan 2 bahan utama yaitu gas alam dan bijih besi. Gas alam yang biasa digunakan adalah metana. Metana ini digunakan sebagai reduktor.

2. Blast Furnace

Bahan baku dalam proses ini adakah kokas, bijih besi, batu kapur dan udara. Batu kapur digunakan sebagai pengikat kotoran pada besi cair.

Konversi Besi ke Baja

1. Besi kasar cair, baja bekas/ steel crap, oksigen, batu kapur, dan unsur paduan dimasukkan ke dalam BOF (Basic Oxygen Furnace) atau BOF (Basic Oxygen Steelmaking). batu kapur berfungsi untuk mengikat kotoran menjadi terak dan penambahan oksigen berfungsi untuk mengurangi kadar karbon.

2. Untuk membuat baja dengan mutu yang tinggi, selanjutnya dilakukan tahap EAF (Electric Arc Furnace). Tahap ini hanya menggunakan cold scrap metal.

3. untuk mendapatkan mutu baja yang diinginkan, baja memerlukan perawatan ekstra  dengan mengurangi kadar hidrogen dan sulfur.

4. Baja dituangkan dengan cara membentuk balok baja atau menjadi slab/billet dwngan proses cor kontinu (continuous casting). 

Proses Pembuatan Produk Baja Setengah Jadi

1. Hot Rolling : ingot, billet dan slab dirol panas menjadi fla product(pelat) dan long Product (besi beton, batang kawat)

2. Cold Rolling : pelat diubah mnjadi lembaan dan dilanjutkandengan proses pemanasan(annealing).

3. Hot Forging : membuat komponen uang berukuran besar dengan tempa panas.

4. Hot Tube Fiercing : melakukan hot tube piercing ada billet yang dipanaskan. Pengecilan diameter pipa berdinding tebal dilakukan dengan proseshot tube rolling. unruk membuat pipa dengan diameter lebih kecil menggunakan tahap cold tubr drawing. 

5. Pembuatan Weld Pipe : dilakukan dengan 2 cara
           a.    Longitudinal Welded Pipe (Electric Resistance Welding Pipe)

Bahan bakunya berasal dari pelat baja hasil hot rolling. Proses pembentukannya dilakukan dengan roll forming bertahap. pengelasan menggunakan las tahanan listrik atau erw (electic resistance welding)

b.    Spiral Welded Pipe (Submerged Arc Welding Pipe)

Bahan baku pelat baja hasil hot rolling dibentuk menjadi pipa dengan alur spiral. Dengan satu lebat pelat dapat diperoleh pipa dengan berbagai diameter, tergantung pada cetakan dan sudut pemasukan pelat. Proses pengelasan menggunakan saw (submerged arc welding)

Klasifikasi dan Standard
Jenis baja dikelompokkan sebagai berikut

a. Baja Karbon (Plain Carbon Steel)

    - Low carbon steel (C < 0,25%)
    - Medium carbon steel (0,25% < C < 0,5%)
    - High carbon steel (C > 0,5%)

b. Baja Paduan (Alloy Steel)

    - Low alloy steel (E unsur-unsur paduan < 8%)
    - High alloy steel (E unsur-unsur paduan > 8%)

Standard dalam Perdagangan/Industri Baja

    - AISI : American Iron & Steel Institute

    - SAE : Society of Automotive Engineers

    - ASME : American Society of Mechanical Engineers

    - ASTM : American Society for Testing and Materials

    - DIN : Deutsche Industrie Normen

    - JIS : Japanese Industrial Standard

Klasifikasi/Standard Baja dibuat bedasarkan

a. Proses pembuatan/bentuk produk

b. Kekuatan

c. Komposisi kimia

d. Nomor standard tanpa pola tertentu

PRAKTIKUM 2

Pada hari Jumat, 7 Oktober 2016 kami melakukan praktikum Bahan Bangunan Laut kedua di Lab Rekayasa Struktur. Kali ini, kami mengolah data yang kami daptkan dari hasil praktikum pertama untuk menentukan rancangan beton(mix design).

Tujuan

Menentukan campuran beton yang memenuhi persyaratan kelecakan, kekuatan, dan durabilitas berdasarkan data yang telah diperoleh.

Faktor dan langkah perancangan proporsi Campuran Beton (mix design)

Step 1: Pemilihan nilai slump

Tabel 1: Nilai slump yang disarankan untuk berbagai jenis pengerjaan konstruksi jika nilai slump tidak ditentukan dalam spesifikasi

Jenis Konstruksi	Slump (mm)
	Maksimum	Minimum
Dinding pondasi, footing, dinding basemen	75	25
Dinding dan balok	100	25
Kolom	100	25
Perkerasan dan lantai	75	25
Beton dalam jumlah besar (dam)	50	25

 

Step 2: Pemilihan ukuran maksimum agregat kasar

Dasar pemilihan ukuran maksimum agregat biasanya dikaitkan dengan dimensi struktur. Ukuran maksimum agregat harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1.    1/5 jarak terkecil antara 2 tepi bekisting

2.    1/3 tebal pelat

3.    3/4 jarak bersih selimut beton

4.    2/3 jarak bersih antar tulang

Step 3: Estimasi kebutuhan air pencampur dan kandungan udara

Penentuan ukuran agregat maksimum bertujuan untuk menentukan ukuran agregat kasar agar beton tidak mengalami segregasi pada saat pembuatannya. Selain itu, hal ini juga berguna agar agregat bisa bergerak pada saat penuangan beton hasil campuran ke bekisting sehingga agregat tidak menumpuk di satu bagian.Jumlah air yang dibutuhkan untuk menghasilkan slump tertentu bergantung pada ukuran maksimum agregat, gradasi agregat, kan kebutuhan kandungan udara.

Pemilihan ukuran agregat kasar maksimum harus memenuhi beberapa syarat yaitu:

• 1/5 jarak terkecil antara 2 tepi bekisting
• 1/3 tebal plat
• 3/4 jarak bersih selimut beton
• 2/3 jarak bersih antar tulangan

Tabel 2: Kebutuhan air pencampuran dan udara untuk berbagai nilai slump dan ukuran maksimum agregat

Jenis Beton	Slump (mm)	Air (kg/m3)
		10 mm	12,5 mm	20 mm	25 mm	40 mm	50 mm	75 mm
Tanpa penambahan udara	25 – 50	205	200	185	180	160	155	140
	75 - 100	225	215	200	190	175	170	155
	150 - 175	240	230	210	200	185	175	170
	Udara yang tersekap (%)	3	2,5	2	1,5	1	0,5	0,3
Dengan penambahan udara	25 - 100	180	175	165	160	150	140	135
	75 - 100	200	190	180	175	160	155	150
	150 - 175	215	205	190	180	170	165	160
	Udara yang disarankan (%)	8	7	6	5	4,5	4	3,5

Step 4: Pemilihan nilai perbandingan air semen

Hubungin rasio air semen dan kuat tekan beton sangat berpengaruh pada pencampuran beton ini. Untuk mencari kuat tekan, gunakan rumus fm. Biasanya pada kondisi lapangan karena itu adalah kondisi terburuk.

Tabel 3: Hubungan rasio air – semen dan kuat tekan beton

Kuat tekan beton umur 28 hari (MPa)	Rasio Air Semen
	Tanpa Penambahan Udara	Dengan Penambahan Udara
48	0,33	-
40	0,41	0,32
35	0,48	0,40
28	0,57	0,48
20	0,68	0,59
14	0,82	0,74

Nilai kuat tekan beton yang digunakan adalah nilai kuat tekan beton rata – rata yang dibutuhkan, yaitu:

fm = fc’ + 1,34 sd

fm = nilai kuat tekan beton rata-rata

fc’ = nilai kuat tekan karakteristik

sd = standar deviasi

Tabel 4: Klasifikasi standar deviasi untuk berbagai kondisi pengerjaan

Kondisi Pengerjaan	Standar Deviasi (MPa)
	Lapangan	Laboratorium
Sempurna	< 3	< 1,5
Sangat baik	3 – 3,5	1,5 – 1,75
Baik	3,5 – 4	1,75 – 2
Cukup	4 - 5	2 – 2,5
Kurang baik	> 5	> 2,5

Harga rasio air semen tersebut biasanya dibatasi oleh harga maksimum yang diperbolehkan untuk kondisi exposure (lingkungan) tertentu.

Step 5: Perhitungan kandungan semen

Berat semen yang digunakan adalah sama dengan jumlah berat air pencampur (step 3) dibagi dengan rasio air semen (step 4).

Step 6: Estimasi kandungan agregat kasar

Tabel 5: Volume agregat kasar per satuan volume beton untuk beton slump 75-100 mm

Ukuran maksimum agregat kasar (mm)	Volume agregat kasar per satuan volume beton untuk berbagai nilai modulus kehalusan pasir
	2,40	2,60	2,80	3,00
10	0,50	0,48	0,46	0,44
12,5	0,59	0,57	0,55	0,53
20	0,66	0,64	0,62	0,60
25	0,71	0,69	0,67	0,65
40	0,75	0,73	0,71	0,69
50	0,78	0,76	0,74	0,72
75	0,82	0,80	0,78	0,76
150	0,87	0,85	0,83	0,81

Tabel 6: Faktor koreksi untuk nilai slump yang berbeda

Slump (mm)	Faktor koreksi untuk berbagai ukuran maksimum agregat
	10 mm	12,5 mm	20 mm	25 mm	40 mm
25 – 50	1,08	1,06	1,04	1,06	1,09
75 – 100	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
150 - 175	0,97	0,98	1,00	1,00	1,00

Berat agregat kasar = massa AK / volume AK x Faktor koreksi

Step 7: Estimasi kandungan agregat halus

Jumlah pasir yang dibutuhkan dapat dihitung dengan 2 cara, yaitu:

1.    Cara perhitungan berat (weight method)

2.    Cara perhitungan volume absolut (absolut volume method)

Tabel 7: Estimasi awal untuk berat jenis beton segar

Ukuran maksimum agregat (mm)	Estimasi awal berat jenis beton (kg/m3)
	Tanpa penambahan udara	Dengan penambahan udara
10	2285	2190
12,5	2315	2235
20	2355	2280
25	2375	2315
40	2420	2335
50	2445	2375
75	2465	2400
150	2502	2435

Berat agregat halus = berat beton segar-berat agregat kasar-air-semen

Step 8: Koreksi kandungan air pada agregat

Tanpa adanya koreksi kadar air, harga rasio air semen yang diperoleh bisa berbeda dari yang seharusnya. karena perhitungan sebelumnya dalam kondisi saturated maka, kandungan air pada agregat harus dikoreksi

Berat AK = Berat AK x (1+%koreksi daya serap air)

Berat AH = Berat AH x (1+%koreksi daya serap air)

Step 9: Trial mix

Koreksi berat air = Berat beton segar - berat AK koreksi - berat AH koreksi- semen

Kemudian simpulkan jumlah dari tiap tiap bahan yang diperlukan untuk membuat campran beton