Laporan praktikum uji tarik Baja

MEKANIKA BAHAN LAPORAN UJI PRAKTIKUM BAJA

Disusun oleh: KELOMPOK 1 Bahar Ardianto

5113412028

Theodorus Pandu

5113412034

Dana Maryam K

5113412040

Fitriyaningsih

5113412014

Elisabet Endah

5113412037

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL SEMARANG 2013 PRAKTIKUM BAJA

LAPORAN Diajukan kepada Dosen Pengajar Mekanika Bahan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Tugas Mekanika Bahan

Disusun oleh: KELOMPOK 1 Bahar Ardianto

5113412028

Theodorus Pandu

5113412034

Dana Maryam K

5113412040

Fitriyaningsih

5113412014

Elisabet Endah

5113412037

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL SEMARANG 2013

A. LATAR BELAKANG

Baja adalah logam paduan antara besi (Fe) dan karbon ( C ) , dimana besi sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsure paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara 0,2% hingga 1,7% berat sesuai gradenya. Dalam proses pembuatan baja akan terdapat unrur - unsure lain selain karbon yang akan tertinggal di dalam baja seperti mangan (Mn) , silicon(Si), kromium (Cr), Vanadium(V), dan unsure lainnya. Dalam hal aplikasi, baja sering digunakan sebagai bahan baku untuk alat – alat perkakas, alat – alat pertanian, komponen – komponen otomotif, kebutuhan rumah tangga , transformer listrik dan untuk proses manufaktur lainnya seperti proses pembuatan lembaran besi, proses ekstrusi, dan lain lain. Baja merupakan bahan garapan yang mudah diubah wujudnya dan harga relatif rendah, oleh karena itu baja paling banyak pemakaiannya. Berbagai jenis baja berbeda menurut : kekuatan, kekerasan, kekenyalan, mampu keras, mampu las, mampu bentuk dingin dan panas,serta daya tahan karat (korosi) dan lain-lain. Baja kontruksi mencakup 90 % dari seluruh pembuatan baja, baja kontruksi digunakan untuk pembuatan baja batang, baja profil. Untuk segala jenis kontruksi (jembatan, menara, bangunan tinggi), baja beton (dituang, ditempa, dikempa). Baja kontruksi juga digunakan pada temperatur tinggi. Pada umumnya semua logam tidak kehilangan tegangan serta kekakuannya dan bahkan memiliki kenaikan keuletan dengan kenaikan temperature ruang pun juga perubahan bentuk.

Kadar Karbon pada Baja 1

Baja sangat lunak (deed steel)

kandungan karbon ≤ 0,10%

2

Baja lunak (low carbon steel)

kandungan karbon 0,10%- 0,25%

3

Baja sedang (medium carbon steel )

kandungan karbon 0,25%-0,70%

4

Baja kera (high carbon steel)

kandungan karbon 0,70%-1,50%

Perubahan bentuk dari material dikenal dengan istilah deformasi. Deformasi yang terjadi pada material ini biasanya dinyatakan dalam bentuk tegangan – regangan. Pengujian tegangan – regangan ( stress - strain ) ini lebih dikenal dengan uji tarik. Dengan menarik suatu bahan sampai putus maka dapat diketahui bagaimana suatu bahan tersebut bereaksi terhadap gaya tarik dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang.

B. Maksud dan Tujuan. Maksud: 

Sebagai panduan dalam praktikum pengujian tegangan leleh/luluh (yield stress) dan regangan baja.



Mengetahui langkah kerja praktikum pengujian tegangan leleh/luluh (yield stress) dan regangan baja.

Tujuan: 

Agar Mahasiswa dapat memahami tentang cara pengujian serta memahami data yang dihasilkan seperti: batas leleh, kuat tarik, tegangan leleh, batas sebanding, modulus elastisitas, batas regangan, serta kualitas bahan.



Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik bahan. Untuk mendapatkan hasil pengujian yang akurat diperlukan ukuran standardbenda uji sesuai dengan standart.

C. Manfaat Penelitian Percobaan ini bermanfaat untuk menentukan tegangan leleh/luluh (yield stress) dan regangan baja melalui pengujian dengan menggunakan rumus tegangan dan regangan, sebagai berikut :



𝐹 𝐴0



Sedangkan untuk menghitung regangan tarik (ε) dapat menggunakan rumus seperti dibawah ini : 𝑅𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝜀 =

∆𝑙 × 100% 𝑙0

Keterangan : F = Gaya (KN) Ao = Luas Penampang Awal (mm2) Lo = Panjang Awal (mm) ΔL = Perpanjangan (mm)

D. Alat dan Bahan a. Alat a) Mesin manometer. b) Dial Indicator (Mitutoyo) dengan ketelitian 0,01 mm. c) Alat ukur (Jangka sorong) d) Penggaris. e) Alat perekam (Handphone dan Kamera digital). b. Bahan a) Batang logam baja persegi panjang.

b) Baut baja dan kuningan. c) Mur baja dan kuningan, serta ring per kuningan.

E. Langkah Kerja a. Mengetahui mutu baja a) Siapkan alat dan bahan. b) Sediakan batang logam baja persegi panjang.Ukur dimensi nya. c) Menyalakan stop kontak, buka pengunci , masukkan baja, dan atur pengaturan model sesuai sampel baja. d) Menyalakan mesin manometer arah posisi tekan. e) Pastikan hingga baja patah. f) Rekap hasil pengujian. b. Mengetahui tegangan dan regangan baja a) Sediakan sampel yaitu dua baja yang disambung dengan baut kuningan. b) Ukur dimensi baja dengan jangka sorong. c) Siapkan mesin manometer dan dial indicator (Mitutoyo) dengan ketelitian 0,01 mm. d) Menyalakan stop kontak, buka pengunci, masukkan baja, dan atur pengaturan model sesuai sampel. e) Menyalakan mesin manometer arah posisi tekan, dan pastikan kedua ujung batang uji standart sudah terklem pada mesin uji tarik, kemudian batang uji standart tersebut ditarik ujung atasnya secara terus-menerus. f) Tunggu sampai baut kuningan tersebut patah. g) Rekap hasil pengujian. h) Ulangi lagi percobaan b) sampai dengan g) dengan mengganti sampel yaitu menggunakan baut baja.

F. Data Praktikum Data praktikum untuk mengetahui mutu baja. Keterangan : Lt

: 304,3 mm

Lo

: 134,5 mm

Do

: 23,3 mm

h

: 3,4 mm

D

: 43,3 mm

Lj

: 169,79 mm

m

: 6,305 mm

A

: 5023,05 mm2

Data praktikum untuk mengetahui tegangan dan regangan baja. D1’

D2’ D

D1” Lj

L’

D2” L’’’

L’’ Lt

Data Pengukuran pada gambar : Lt

:2350mm

Lj

:830mm

L’

:200mm

D

:430mm

L’’

:400mm

D1’

:100mm

L’’’

:13330mm

D1’’

:330mm

D2’

:330mm

D2’’

:100mm

Keterangan gambar: Lt

: panjang total benda uji (mm)

m

: panjang bebas benda uji (mm)

Lo

: panjang ukur awal benda uji (mm)

ho

: diameter dari baut (terkecil) (mm)

Do

: diameter awal benda uji (terkecil)

h’

: diameter dari baut (terbesar)

(mm)

(mm)

D

: diameter contoh asli (mm)

Lj

: panjang bagian benda uji yang

L’

: jarak dari baut ke ujung sambungan baja lain (terkecil)

terjepit mesin tarik (mm)

(mm)

G. Hasil Pengujian Hasil Pengujian dan Hitungan a. Hasil pengujian mutu baja Pembacaan No. Dial (mm)

∆L

 (%)

Gaya Tarik (P) (ton)

Gaya tarik (P) (kg)

σ kg/cm2

0 500 800 1000 1300 1500

0 631.154 1009.846 1262.307 1641.000 1893.461

0

0.000

2.

0 20

0.2

0.149

0 0.5

3.

40

0.4

0.297

0.8

4.

60

0.6

0.446

1

5.

80

0.8

0.595

1.3

6.

100

1

0.743

1.5

1.

7.

120

1.2

0.892

1.6

8.

140

1.4

1.041

1.75

9.

160

1.6

1.190

2

10.

180

1.8

1.338

2.2

11.

200

2

1.487

2.3

12.

220

2.2

1.636

2.4

13.

240

2.4

1.784

2.45

14.

260

2.6

1.933

2.5

15.

280

2.8

2.082

2.5

16.

300

3

2.230

2.5

17.

320

3.2

2.379

2.5

18

340

3.4

2.528

2.5

19

360

3.6

2.677

2.6

20

380

3.8

2.825

2.61

21

400

4

2.974

2.7

22

420

4.2

3.123

2.9

23

440

4.4

3.271

3

24

460

4.6

3.420

3.1

25

480

4.8

3.569

3.1

26

500

5

3.717

3.2

27

520

5.2

3.866

3.4

28

540

5.4

4.015

3.45

29

560

5.6

4.164

3.5

30

580

5.8

4.312

3.63

31

600

6

4.461

3.7

32

620

6.2

4.610

3.8

33

640

6.4

4.758

3.9

34

660

6.6

4.907

3.95

35

680

6.8

5.056

3.95

36

700

7

5.204

3.96

37

720

7.2

5.353

4

38

740

7.4

5.502

4.1

39

760

7.6

5.651

4.1

40

780

7.8

5.799

4.2

41

800

8

5.948

4.3

42

820

8.2

6.097

4.31

43

840

8.4

6.245

4.4

44

860

8.6

6.394

4.52

45

880

8.8

6.543

4.55

46

900

9

6.691

4.56

47

920

9.2

6.840

4.66

48

940

9.4

6.989

4.67

49

960

9.6

7.138

4.68

50

980

9.8

7.286

4.68

1600 1750 2000 2200 2300 2400 2450 2500 2500 2500 2500 2500 2600 2610 2700 2900 3000 3100 3100 3200 3400 3450 3500 3630 3700 3800 3900 3950 3950 3960 4000 4100 4100 4200 4300 4310 4400 4520 4550 4560 4660 4670 4680 4680

2019.692 2209.038 2524.615 2777.076 2903.307 3029.538 3092.653 3155.769 3155.769 3155.769 3155.769 3155.769 3281.999 3294.623 3408.230 3660.692 3786.922 3913.153 3913.153 4039.384 4291.845 4354.961 4418.076 4582.176 4670.538 4796.768 4922.999 4986.115 4986.115 4998.738 5049.230 5175.461 5175.461 5301.691 5427.922 5440.545 5554.153 5705.630 5743.499 5756.122 5882.353 5894.976 5907.599 5907.599

51

1000

10

7.435

4.68

52

1020

10.2

7.584

4.69

53

1040

10.4

7.732

4.7

54

1060

10.6

7.881

4.7

55

1080

10.8

8.030

4.7

56

1100

11

8.178

4.71

57

1120

11.2

8.327

4.71

58

1140

11.4

8.476

4.71

59

1160

11.6

8.625

4.75

60

1180

11.8

8.773

4.75

61

1200

12

8.922

4.75

62

1220

12.2

9.071

4.79

63

1240

12.4

9.219

4.79

64

1260

12.6

9.368

4.79

65

1280

12.8

9.517

4.79

66

1300

13

9.665

4.8

67

1320

13.2

9.814

4.8

68

1340

13.4

9.963

4.8

69

1360

13.6

10.112

4.8

70

1380

13.8

10.260

4.75

71

1400

14

10.409

4.7

72

1420

14.2

10.558

4.7

73

1440

14.4

10.706

4.7

74

1460

14.6

10.855

75

1480

14.8

11.004

76

1500

15

11.152

77

1520

15.2

11.301

78

1540

15.4

11.450

79

1560

15.6

11.599

80

1580

15.8

11.747

81

1600

16

11.896

82

1620

16.2

12.045

83

1640

16.4

12.193

84

1660

16.6

12.342

85

1680

16.8

12.491

86

1700

17

12.639

87

1720

17.2

12.788

88

1740

17.4

12.937

89

1760

17.6

13.086

90

1780

17.8

13.234

91

1800

18

13.383

92

1820

18.2

13.532

93

1840

18.4

13.680

94

1860

18.6

13.829

4.65 4.65 4.63 4.6 4.59 4.5 4.5 4.35 4.2 4.15 4 3.9 3.9 3.75 3.65 3.64 3.6 3.55 3.4 3.35 3.3

4680 4690 4700 4700 4700 4710 4710 4710 4750 4750 4750 4790 4790 4790 4790 4800 4800 4800 4800 4750 4700 4700 4700 4650 4650 4630 4600 4590 4500 4500 4350 4200 4150 4000 3900 3900 3750 3650 3640 3600 3550 3400 3350 3300

5907.599 5920.222 5932.845 5932.845 5932.845 5945.468 5945.468 5945.468 5995.961 5995.961 5995.961 6046.453 6046.453 6046.453 6046.453 6059.076 6059.076 6059.076 6059.076 5995.961 5932.845 5932.845 5932.845 5869.730 5869.730 5844.484 5806.614 5793.991 5680.384 5680.384 5491.038 5301.691 5238.576 5049.230 4922.999 4922.999 4733.653 4607.422 4594.799 4544.307 4481.192 4291.845 4228.730 4165.615

95

1880

18.8

13.978

96

1900

19

14.126

97

1920

19.2

14.275

98

1940

19.4

14.424

99

1960

19.6

14.572

100

1980

19.8

14.721

3.3 3.25 3.23 3.18 3.15 3.1

3300 3250 3230 3180 3150 3100

4165.615 4102.499 4077.253 4014.138 3976.269 3913.153

7000 6000

tegangan (ton)

5000 4000

fy 3000

Series1

2000 1000

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96

0 Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Uji Tarik Baja

Perhitungan baja: a). ∆L

= Pem.dial x 0,01 mm = 20 x 0,01 mm = 0,2 mm

b). Regangan ( ε)

=

=

x 100%

= 2,08 % c). Luas penampang (A) = = 23,3 x 3,4 = 79,22 mm2 = 0,7922 cm2

d). Tegangan tarik maks (fu)

= =

000 0

= 6059,075991 Kg/cm2

e). Tegangan tarik leleh (fy)

= =

000 0

= 31,55768745 Mpa f). Tegangan ijin (σ)

=

= = 21,0384583 Mpa a. Hasil pengujian dua baja dengan disambung Baut Kuningan. No.

Pembacaan Dial (mm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

ΔL

Regangan (mm)

Gaya tarik (ton)

Tegangan (kg/cm2)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8

0 0.000083333 0.00016667 0.00020833 0.000225 0.00025 0.00025 0.00025 0.00026667 0.00024167 0.00016667 0.00015833 0.000125 0.000091667 0.00008.3333

0 0.1 0.2 0.25 0.27 0.3 0.3 0.3 0.32 0.29 0.2 0.19 0.15 0.11 0.1

0 0.18 0.36 0.45 0.48 0.54 0.54 0.54 0.57 0.52 0.36 0.34 0.27 0.20 0.18

 Grafik pengujian dua baja yang di sambung Baut Kuningan. 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

Perhitungan: 1). ∆L

= Pem.dial x 0,01 mm = 160 x 0,01 mm = 1.6 mm

2). Regangan ( ε)

=

=

x 100%

= 10 % 3). Luas penampang pelat (Abruto) = D x h = 43 x 3,4 =146,2mm2 = 1,462 cm2 4). Reduksi lubang baut dalam 1 pot. = d x h x 2 = 16  3,4  2 = 108,8 mm2 = 1,088 cm2 5). Luas penampang pelat (Anetto)

= Abruto – (d x h x 2) = 1,462-1,088 = 0,374cm2

6). Anetto

= 85% x Abruto = 0,85 x 1,462 = 1,2427 cm2

7). Tegangan tarik

= σ x 0,75 = 2103,84583 x 0,75 = 1577,88437 kg/cm2 =157,7884373mpa

8). Kapasitas tarik pelat berlubang

= σ tarik x Anetto = 1577,88437 x 0,374 = 590,128754 kg

i). S1≥2d, Teg.Tumpu

= σ x 1,5 = 1577,88437 x 1,5 = 2366,82656 kg/cm2

j). 1,5 d ≤ s1˂ 2d, Teg, Tumpu

= σ x 1,2 =1577,88437x1,2 =1893,46124kg/cm2

k). Kapasitas tumpu perbaut

= d x h x σ tumpu

= 12  3,4  2366,82656 = 96566,5236kg = πr2

l). Luas penampang baut (A)

= 3,14 x 1,22 = 4,5216mm2 = 0,45216 cm2

m). σ geser max perbaut (τ)

= =

0 0

= 571.428571 kg/cm2 n). Luas penampang geser pelat (Ak) = πr2 = 3,14 x 1,22 = 4,5216mm2 = 0,45216 cm2 o). Tegangan geser tumpuan pelat

= =

3,2  1000 0,45216

= 707,714084 Kg/cm2

b. Hasil pengujian dua baja dengan disambung Baut Baja. No.

0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10 11 12 13

Pembacaan

Gaya tarik

Dial (mm)

(ton)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 200 220 240 260 280

0 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.29 0.3 0.3 0.31 0.32 0.33 0.39 0.4

ΔL

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6

Regangan

Tegangan

(mm)

(kg/cm2)

0 0.00016667 0.00018333 0.0002 0.00021667 0.00023333 0.00024167 0.00025 0.00025 0.00025833 0.00026667 0.000275 0.000325 0.00033333

0 0.357142857 0.392857143 0.428571429 0.464285714 0.5 0.517857143 0.535714286 0.535714286 0.553571429 0.571428571 0.589285714 0.696428571 0.714285714

14 15 16 17

300 320 340 360

0.41 0.42 0.4 0.2

2.8 3 3.2 0.2

0.00034167 0.00035 0.00033333 0.00025

0.732142857 0.75 0.714285714 0.535714286

 Grafik pengujian dua baja yang di sambung Baut Baja.

Hubungan Tegangan dan Regangan

Perhitungan : a). ∆L

= Pembacaan Dial x 0,01 mm = 300 x 0,01 mm = 3mm

b). Regangan (  )

L = d 3mm 100 % = 16mm = 18,75 %

c). Luas penampang pelat (Abruto) = D x h = 43x3,4 = 146,2mm2 = 1,462cm2 d). Reduksi lubang baut dalam 1 pot. = d h  2 = 12 x 3,4 x 2 = 81,6mm2 = 0, 816cm2

0.000333333

0.00035

0.000341667

0.000333333

0.000325

0.000275

0.000266667

0.000258333

0.00025

0.00025

0.000241667

0.000233333

0.000216667

0.0002

0.000183333

0.000166667

0

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

e). Luas penampang pelat (Anetto) = Abruto-Reduksi lubang baut dalam 1 Potongan = 1,462-0,816 = 0,646 cm2 f). Anetto = 85% x Abruto = 0,85 x 1,462 = 1,2427 cm2 g). 𝜎 tarik = 𝜎  0,75 = 2103,84583 x 0,75 = 1577,88437kg/cm2 =157,7884373mpa h). Kapasitas tarik pelat berlubang = tarik  Anetto = 1577,88437 x 1,2427 = 1960,83691 kg i).Untuk s1 ≥ 2d, Teg.Tumpu = 𝜎  1,5 = 1577,884373 x 1,5 = 2366,82656 kg/cm2 j). Untuk 1,5d ≤ s1 < 2d, Teg.Tumpu = 𝜎  1,2 = 1577,884373x 1,2 = 1893,461248 kg/cm2 k). Kapasitas tumpu per baut = d  h  tegangantumpu = 6 x 3,4 x 2366,82656 = 48283,26182 kg l). Luas penampang baut (A) = 𝜋𝑟

2

= (3,14 x 32)x2 = 56 mm2 = 0,56 cm2

m). Tegangan geser maks per baut (𝜏) = =

P max A 0 0

= 750.00 kg/cm2

n). Luas penampang geser pelat (Ab) = 𝜋𝑟2 = 3,14 x 4,52 = 63,585 mm2 = 0,63585 cm2 o). Tegangan geser tumpuan pelat = P max Ab =

750 0,63585

= 1179,52347 Kg/cm2

H. Kesimpulan Dari hasil praktikum di dapat hasil sebagai berikut :  Mutu Baja :  a) Regangan (  ) = 2,082 %  b) Tegangan tarik leleh (fy) = 315,577 MPa  c) Tegangan tarik maksimal (fu) = 6059,076Kg/cm2  d) Tegangan ijin (σ) = 210,384583 MPa  Baut Kuningan a) Regangan (  ) = 10% b) Tegangan geser maks per baut (𝜏) = 571.428571 kg/cm2 c) Tegangan geser tumpuan pelat =707,714084 Kg/cm2 d) Luas penampang pelat (Abruto) = 1,462 cm2 e) Reduksi lubang baut dalam 1 pot. = 1,088 cm2 f) Luas penampang pelat (Anetto) = 0,374cm2 g) Anetto = 1,2427 cm2 h) 𝜎 tarik = 157,7884373 Mpa i) Kapasitas tarik pelat berlubang = 590,128754 kg j) Untuk s1 >= 2d, Teg.Tumpu =2366,82656 kg/cm 2 k) Untuk 1,5d =