PENGERTIAN BAJA

Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan beberapa elemen lainnya, termasuk karbon. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Elemen berikut ini selalu ada dalam baja: karbon, mangan, fosfor, sulfur, silikon, dan sebagian kecil oksigen, nitrogen dan aluminium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya: mangan, nikel, krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan niobium.^[1] Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Baja karbon ini dikenal sebagai baja hitam karena berwarna hitam, banyak digunakan untuk peralatan pertanian misalnya sabit dan cangkul. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility). Meskipun baja sebelumnya telah diproduksi oleh pandai besi selama ribuan tahun, penggunaannya menjadi semakin bertambah ketika metode produksi yang lebih efisien ditemukan pada abad ke-17. Dengan penemuan proses Bessemer di pertengahan abad ke-19, baja menjadi material produksi massal yang membuat harga produksinya menjadi lebih murah. Saat ini, baja merupakan salah satu material paling umum di dunia, dengan produksi lebih dari 1,3 miliar ton tiap tahunnya. Baja merupakan komponen utama pada bangunan, infrastruktur, kapal, mobil, mesin, perkakas, dan senjata. Baja modern secara umum diklasifikasikan berdasarkan kualitasnya oleh beberapa lembaga-lembaga standar. Baja merupakan salah satu material struktur selain beton yang sudah sangat  banyak diaplikasikan dalam kebutuhan konstruksi bangunan. Dalam mendesain struktur baja dipergunakan dua filosofi desain yaitu : desain tegangan kerja, yang diacu oleh American Institute of Steel Construction (AISC) sebagai Allowable Stress Design (ASD) yang telah menjadi filosofi utama selama 100 tahun terakhir.dan desain keadaan batas yang diacu oleh AISC sebagai Load and Resistance Factor Design (LRFD). Selama kurang lebih 20 tahun ini, desain struktural telah bergeser menuju prosedur desain yang lebih rasional dan berdasarkan pada probabilitas yang disebut sebagai desain “keadaan batas” (limit sates).  Metoda keadaan batas meliputi metode-metode yang umumnya disebut sebagai “desain kekuatan ultimit” (ultimate strength design), “desain kekuatan” (strength design), “desain plastik” (plastic design), “desain faktor beban” (load factor design), “desain batas” (limit design), dan sekarang “desain faktor resistensi dan beban (LRFD).Struktur dan batang-batang struktur harus memiliki kekuatan dan ketahanan yang cukup, sehingga dapat berfungsi selama umur layanan. Desain harus menyediakan cadangan kekuatan yang diperlukan untuk menanggung beban layanan, terutama terhadap kemungkinan kelebihan beban. Kelebihan beban dapat terjadi akibat perubahan fungsi struktur, terlalu rendahnya taksiran atas efek-efek beban karena penyederhanaan yang berlebihan dalam analisis srtukturalnya, atau akibat variasi-variasi dalam prosedur konstruksinya. Disamping itu harus ada cadangan terhadap kemungkinan mutu kekuatan material yang lebih rendah. Penyimpangan dalam dimensi batang, meskipun dalam batas toleransi yang masih dapat diterima, dapat mengakibatkan suatu batang memiliki kekuatan yang lebih rendah ketimbang yang telah diperhitungkan. Material (baja untuk elemen batang, baut dan las) mungkin saja memiliki kekuatan yang lebih kecil daripada yang digunakan dalam perhitungan desain. Suatu profil baja mungkin saja memiliki tegangan leleh dibawah harga minimum yang dispesifikasikan namun masih berada dalam batas-batas yang secara statistik masih dapat diterima.Apapun filosofinya, desain struktural harus memberikan keamanan yang cukup, baik terhadap kemungkinan kelebihan beban (overload) atau kekurangan kekuatan (understrength). Selama tiga puluh tahun terakhir ini, telah berkembang studi mengenai unsur-unsur yang menentukan keamanan struktural. Dorongan yang utama berasal dari keinginan untuk menyelidiki kemungkinan terjadinya “kegagalan” pada batang, penyambung, atau sistem dengan menggunakan berbagai metode probabilitas.Namun istilah “keadaan batas” lebih disukai ketimbang “kegagalan”. Keadaan batas berarti “kondisi-kondisi dimana suatu struktur berhenti memenuhi fungsi yang diharapkan darinya”. Keadaan batas pada umumnya dibagi menjadi dua kategori yaitu pertama kekuatan (strength) : merupakan fenomena-fenomena prilaku pada saat mencapai kekuatan daktail maksimum, tekukan, fatig, retakan, dan geseran, kedua kemampuan layanan (serviceability), menyangkut penggunaan bangunan, misalnya karena adanya defleksi, vibrasi, deformasi permanen dan rekahan.

Beban-beban yang bekerja maupun resistensi struktur terhadap beban merupakan variabel-variabel yang harus diperhitungkan. Pada umumnya hampir mustahil untuk melakukan analisis menyeluruh terhadap semua ketidakpastian yang mungkin akan mempengaruhi pencapaian “keadaan batas”.Secara umum persamaan untuk persyaratan keamanan dapat ditulis sebagai berikut :

fRn > SgiQi

dimana :

fR_n = resistensi (kekuatan) dari komponen atau sistem. Harga nominal R_n dikalikan dengan faktor resistensi (reduksi kekuatan) f, untuk menda-patkan kekuatan desain, disebut kekuatan / resistensi yang dapat digunakan. Rn dapat berupa Momen Nominal M_n, atau Aksial Nominal N_n.

 Sg_iQ_i =  beban yang diharapkan akan ditanggung. Q_i merupakan berbagai efek  beban seperti beban mati, beban hidup, beban gempa dan sebagainya dikalikan dengan faktor-faktor kelebihan beban g_i untuk mendapatkan Sg_iQ_i dari beban-beban terfaktor. Juga dapat diartikan seagai gaya-gaya dalam M_u dan N_u akibat pembebanan yang ada.