[Praktikum beton pekan ke -6] Kelompok 1 – Rizki Jatmika Zamzam Rifai – 15516007

Kamis, 9 November 2016, kami melakukan  praktikum untuk keenam kalinya. Topik kita kali ini berbeda dengan topik sebelum-sebelumnya tentang pembahasan beton. Topik kita kali ini yaitu tentang baja lebih tepatnya  melakukan uji tarik baja. Kebetulan kelompok kami mendapat benda uji berupa baja polos berdiameter 12 mm. Berikut rincian kegiatan di lab :

Tujuan

1)     Menentukan hubungan tegangan dan regangan

2)     Menentukan tegangan leleh baja

3)     Menentukan tegangan tarik baja

4)     Menentukan perpanjangan dan pengurangan luas area penampang

5)     Menentukan modulus elastis baja

6)     Menentukan tegangan runtuh baja

Alat dan Bahan

Alat

a)     Jangka sorong, untuk mengukur diameter penampang

b)    Uji Universal Testing Machine (UTM), berfungsi untuk memberi dan mengontrol laju pembebanan

c)     LVDT, untuk mencatat defleksi/perpanjangan

d)    Load Cell, untuk mengubah beban UTM dari analog menjadi digital

e)     Data Logger, untuk alat pencatat data dari Load Cell dan LVDT

f)     Strain Gauge, untuk mengukur regangan

 Bahan

Pada praktikum ini benda uji yang akan diuji sebanyak 4 buah untuk masing-masing jenis tulangan. Tiga benda uji yang dites mempunyai luas penampang yang berbeda-beda (diameter tulangan polos 8, 10, 12 dan diameter tulangan ulir 10, 13, 16). Benda uji yang ke-4 adalah baja tulangan polos 8 dan baja tulangan ulir 10 yang dibuat lebih panjang dari ukuran benda uji lainnya.

Pada salah satu benda uji tulangan polos dengan diameter 12 dipasang strain gauge yang berfungsi untuk mencatat tegangan dan regangan. Hasil tegangan dan regangan yang diperoleh dari strain gauge ini akan dibandingkan dengan tegangan dan regangan yang diperoleh dengan cara di atas.

Prosedur Percobaan

1)    Persiapkan benda uji

a)     Beri nomer/nama setiap benda uji

b)    Ukur diameter dan panjang dari masing-masing benda uji

2)    Persiapkan alat

a)     Cek semua alat yang akan digunakan

b)    Lakukan kalibrasi alat

3)    Pemasangan benda uji ke mesin UTM (sumbu alat penjepit harus berhimpit dengan sumbu benda       uji) dan pemasangan alat ukur

4)    Pelaksanaan pengujian

a)     Tarik benda uji dengan pertambahan beban yang konstan sampai benda uji putus.  Catat dan amatilah besarnya perpanjangan yang terjadi setiap penambahan beban.

b)    Amati secara visual perilaku benda uji.

c)     Setelah putus, ukur diameter penampang pada daerah putus dan ukurlah panjang akhir dari benda uji.

Hasil Pengamatan dan Perhitungan

Uji Tarik ini dilakukan dengan cara pembebanan dari 0 hingga terus meningkat sampai baja mengalami kegagalan (fracture). Pada dasarnya, baja merupakan material elastis yang dapat kembali kebentuk atau panjang asalnya ketika ditarik. Namun terbatas hingga kuat tarik tertentu.

Setelah laju pembebanan melewati kekuatan tersebut, baja menjadi plastis. Titik perubahan dari elastis ke plastis inilah yang disebut titik leleh dan dapat diketahui tegangan lelehnya. Setelah mencapai fase plastis, baja akan mengalami kegagalan di suatu titik saat pembebanan melebihi kuat tarik ultimate. Saat di titik inilah dapat dicari tegangan runtuh.

Dimensi Baja Spesimen Uji

Menghitung Diameter dan Luas Penampang Aktual:

Diameter aktual untuk baja ulir dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Baja yang digunakan memiliki massa jenis sebagai berikut ρ_baja = 7,85 x 10^-3 gram/cm³ sehingga

Maka, persamaan untuk diameter aktual baja menjadi sebagai berikut:

Kemudian luas penampang nominal didapatkan melalui perhitungan dengan cara sebagai berikut:

Data Awal Diameter dan Panjang Baja

No.	Identifikasi Benda Uji	Diameter Aktual (mm)	Diameter Nominal (mm)	Berat (gram)	Panjang awal (mm)
1	Ulir 10	9.58	10	229	400
2	Ulir 13	12.25	13	400	398
3	Ulir 16	15.48	16	590	395
4	Polos 8	7.63	8	157	443
5	Polos 10 pendek	9.83	10	223	378
6	Polos 10 panjang	9.94	10	347	590
7	Polos 12	11.61	12	338	401
8	Polos 12 s	11.71	12	341	400

Data  Perpanjang Baja

No.	Identifikasi Benda Uji	Panjang Awal (mm)	Panjang Akhir (mm)	Perpanjangan  (%)
1	Ulir 10	400	430	7.5
2	Ulir 13	398	445	11.80905
3	Ulir 16	395	442	11.89873
4	Polos 8	443	482	8.803612
5	Polos 10 pendek	378	427	12.96296
6	Polos 10 panjang	590	645	9.322034
7	Polos 12	401	445	10.97257
8	Polos 12 s	400	452	13

Menghitung Perpanjangan:

Data perpanjangan didapatkan melalui perhitungan melalui persamaan berikut:

Contoh perhitungan perpanjangan menggunakan contoh data baja tulangan no.1 adalah sebagai

berikut:

                                

Pengujian Baja

Baja Ulir

Ulir 10			Ulir 13			Ulir 16
Deformasi Alat	Beban (kg)	σ  (N/mm2)	Deformasi Alat	Beban (kg)	σ  (N/mm2)	Deformasi Alat	Beban (kg)	σ  (N/mm2)
0.5	300	40.31266	0.5	400	30.61814	0.5	500	25.75199153
0.7	400	53.75022	0.8	600	45.92721	0.8	1000	51.50398305
0.9	550	73.90655	1	800	61.23628	1	1750	90.13197034
1	700	94.06288	1.3	1100	84.19989	1.3	3500	180.2639407
1.2	880	118.2505	1.5	1500	114.818	1.5	4250	218.891928
1.4	1000	134.3755	1.8	2400	183.7088	1.8	6750	347.6518856
1.6	1300	174.6882	2	3100	237.2906	2	7250	373.4038771
1.8	1600	215.0009	2.3	4750	363.5904	2.3	7300	375.9790763
2	2100	282.1886	2.5	5300	405.6904	2.5	7500	386.2798729
2.2	2500	335.9389	2.8	5350	409.5176	2.8	7875	405.5938665
2.4	2900	389.6891	3.5	6000	459.2721	6	10625	547.2298199
2.6	3300	443.4393	3.8	6400	489.8902	6.3	10750	553.6678178
2.8	3330	447.4706	4	6410	490.6557	6.5	10750	553.6678178
3	3330	447.4706	4.3	6700	512.8538	6.8	10800	556.2430169
3.2	3380	454.1893	4.5	6800	520.5084	7	10825	557.5306165
3.4	3500	470.3144	4.8	7000	535.8175	7.3	10875	560.1058157
3.6	3500	470.3144	5	7100	543.472	7.5	10950	563.9686144
3.8	3580	481.0645	5.3	7250	554.9538	7.8	11000	566.5438136
4	3670	493.1583	5.5	7320	560.312	8	11025	567.8314131
4.5	3850	517.3459	9.3	7930	607.0046	9.5	11275	580.7074089
5	4000	537.5022	9.5	7940	607.7701	9.8	11275	580.7074089
5.5	4150	557.6585	9.8	7960	609.301	10	11275	580.7074089
6	4180	561.6898	10	7970	610.0664	10.3	11275	580.7074089
6.5	4200	564.3773	10.3	7980	610.8319	10.5	11275	580.7074089
7	4200	564.3773	10.5	7980	610.8319	10.8	11125	572.9818114
7.5	4200	564.3773	10.8	7980	610.8319	11	11000	566.5438136
8	4100	550.9397	11	7800	597.0537	11.3	10000	515.0398305
8.4	3100	416.5642	11.3	7300	558.7811	11.5	9500	489.287839
8.5	0	0	11.5	0	0	11.8	0	0

Grafik baja ulir diameter 10

Grafik baja ulir diameter 13

Grafik baja ulir diameter 16

Analisis Grafik

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa semakin besar diameter maka semakin besar beban yang mampu diterima, dan semakin panjang baja, semakin besar juga beban yang mampu diterima.

Baja Polos

Tegangan Baja Polos

Polos 8			Polos 10 pendek			Polos 10 Panjang
Deformasi Alat	Beban (kg)	σ (N/mm2)	Deformasi Alat	Beban (kg)	σ  (N/mm2)	Deformasi Alat	Beban (kg)	σ  (N/mm2)
0.5	570	122.1693	0.5	700	90.39142	0.5	700	88.40187277
0.7	750	160.749	0.7	1000	129.1306	0.7	900	113.6595507
0.9	950	203.6154	0.9	1200	154.9567	0.9	1100	138.9172286
1	1000	214.3321	1	1300	167.8698	1	1200	151.5460676
1.2	1350	289.3483	1.2	1600	206.609	1.2	1500	189.4325845
1.4	1850	396.5143	1.4	2100	271.1743	1.4	2200	277.8344573
1.6	1925	412.5892	1.6	2700	348.6526	1.6	2800	353.6074911
1.8	1950	417.9475	1.8	3000	387.3918	1.8	2900	366.2363301
2	1975	423.3058	2	3050	393.8483	2	3000	378.865169
2.2	2000	428.6641	2.2	3050	393.8483	2.2	3020	381.3909368
2.4	2050	439.3807	2.4	3100	400.3049	2.4	3040	383.9167046
2.6	2100	450.0973	2.6	3150	406.7614	2.6	3050	385.1795885
2.8	2175	466.1722	2.8	3150	406.7614	2.8	3100	391.494008
3	2225	476.8888	3	3250	419.6744	3	3200	404.122847
3.2	2300	492.9637	3.2	3300	426.131	3.2	3300	416.7516859
3.4	2350	503.6803	3.4	3400	439.044	3.4	3400	429.3805249
3.6	2390	512.2536	3.6	3500	451.9571	3.6	3480	439.4835961
3.8	2425	519.7552	3.8	3550	458.4136	7.5	4180	527.8854689
4	2450	525.1135	4	3600	464.8701	8	4200	530.4112366
4.5	2550	546.5467	7.5	4100	529.4354	8.5	4200	530.4112366
5	2575	551.905	8	4100	529.4354	9	4200	530.4112366
5.5	2610	559.4067	8.5	4100	529.4354	9.5	4210	531.6741205
7	2675	573.3382	9	4100	529.4354	10	4220	532.9370044
7.5	2675	573.3382	9.5	4070	525.5615	10.5	4210	531.6741205
8	2675	573.3382	10	4040	521.6876	11	4200	530.4112366
8.5	2675	573.3382	10.5	4010	517.8137	11.5	4180	527.8854689
9	2665	571.1949	11	4000	516.5224	12	4000	505.1535587
9.5	2450	525.1135	11.5	3700	477.7832	12.5	3100	391.494008
9.8	0	0	12	0	0	12.6	0	0

Polos 12 s			Polos 12
Deformasi Alat	Beban (kg)	σ  (N/mm2)	Deformasi Alat	Beban (kg)	σ  (N/mm2)
0.5	500	45.4980107	0.5	700	64.79922
0.7	800	72.79681712	0.7	1500	138.8555
0.9	900	81.89641926	0.9	1800	166.6266
1	1250	113.7450268	1	2200	203.6547
1.2	1900	172.8924407	1.2	3300	305.482
1.4	2800	254.7888599	1.4	3950	365.6528
1.6	3900	354.8844835	1.6	4000	370.2813
1.8	4080	371.2637673	1.8	4140	383.2411
2	4180	380.3633695	2	4200	388.7953
2.2	4300	391.282892	2.2	4240	392.4981
2.4	4300	391.282892	2.4	4300	398.0524
2.6	4350	395.8326931	2.6	4500	416.5664
5.5	5700	518.677322	2.8	4600	425.8235
6	5800	527.7769241	3	4750	439.709
6.5	5900	536.8765263	3.2	4900	453.5946
7	6000	545.9761284	3.4	5000	462.8516
7.5	6050	550.5259295	3.6	5100	472.1086
8	6100	555.0757306	3.8	5200	481.3657
8.5	6150	559.6255316	4	5300	490.6227
9	6190	563.2653725	4.5	5500	509.1367
9.5	6200	564.1753327	5	5680	525.7994
10	6200	564.1753327	7.5	6030	558.199
10.5	6240	567.8151736	8	6100	564.6789
11	6240	567.8151736	8.5	6130	567.456
11.5	6220	565.9952531	9	6150	569.3075
12	6220	565.9952531	9.5	6150	569.3075
12.5	6200	564.1753327	10	6150	569.3075
13	6000	545.9761284	10.5	5700	527.6508
13.5	0	0	11	0	0

Beban (kg)	Regangan
	Bacaan (µE)	Sebenarnya (mm)
300	216	0.216
400	369	0.369
600	422	0.422
800	568	0.568
1000	647	0.647
1200	757	0.757
1400	833	0.833
1600	925	0.925
1800	1001	1.001
2000	1088	1.088
2200	1173	1.173
2400	1255	1.255
2600	1352	1.352
2800	1448	1.448
3000	1526	1.526
3200	1610	1.61
3400	1689	1.689
3600	1756	1.756
3800	1825	1.825
4000	1802	1.802
4200	1764	1.764
4400	1764	1.764
4600	3229	3.229
4800	2517	2.517
5000	2460	2.46
5200	2379	2.379
5400	2328	2.328
5600	2103	2.103

Grafik tegangan-regangan strain gauge

Grafik baja polos diameter 8

Grafik baja polos diameter 10 pendek

Grafik baja polos diameter 10 panjang

Grafik baja polos diameter 12

Grafik baja polos diameter 12 s

Analisis Grafik

            Dari Grafik diatas dapat dilihat bahwa semakin besar diameter maka semakin besar beban yang mampu diterima.

Sifat Mekanik Baja

Tegangan Leleh

Pada kondisi awal dimana beban bekerja, perpanjangan (deformasi) akan hilang jika beban dihilangkan. Namun, jika beban terus ditingkatkan sehingga tegangan terus bertambah, maka pada suatu titik atau batas tertentu, perpanjangannya tidak bisa hilang seluruhnya alias terjadi regangan permanen.

Titik dimana mulai terjadi perpanjangan (deformasi) secara permanen adalah titik leleh atau titik luluh, sedangkan regangan yang terjadi saat titik ini terjadi disebut sebagai regangan leleh atau regangan luluh dan tegangan yang mengakibatkannya disebut tegangan leleh atau tegangan luluh (yield stress).

Saat titik leleh ini tercapai, maka hubungan tegangan-regangan sudah tidak linear lagi, perpanjangan dari benda sudah tidak elastis lagi, tapi sudah plastis atau inelastis, sedikit saja tegangannya dinaikan, maka perpanjangan akan menjadi berkali-kali lipat jika dibandingkan saat deformasinya masih elastis. Dan seandainya tegangan terus ditambah, maka pada suatu titik tertentu perpanjangan akan mencapai batasnya.

Menghitung tegangan leleh:

Keterangan:

σy           = tegangan leleh

Py       = gaya leleh yang bekerja pada saat benda uji mengalami leleh pertama

A₀       = luas penampang semula benda uji

Data Tegangan Leleh Baja

No. Test	Identifikasi Benda Uji	Diameter Aktual (mm)	Luas Penampang Aktual (mm2)	Diameter Nominal (mm)	Luas Penampang Nominal (mm2)	Beban Leleh (kg)	Gaya leleh (kg/mm2)	Tegangan Leleh (N/mm2)
1	Ulir 10	9.636248	72.92993	10	78.53982	3300	45.24891	443.4393
2	Ulir 13	12.76758	128.0286	13	132.7323	5300	41.39698	405.6904
3	Ulir 16	15.56495	190.2766	16	201.0619	7250	38.10243644	373.4038771
4	Polos 8	7.63	45.72345	8	50.26548	1840	40.46064	396.5143
5	Polos 10 pendek	9.83	75.89216	10	78.53982	3050	40.1886	393.8483
6	Polos 10 panjang	9.94	77.60017	10	78.53982	3000	38.65971113	378.865169
7	Polos 12	11.61	105.8655	12	113.0973	3950	37.31151	365.6528
8	Polos 12 s	11.71	107.697	12	113.0973	4180	38.81258872	380.3633695

Tegangan Tarik

Tegangan adalah perbandingan antara gaya tarik atau tekan yang bekerja terhadap luas penampang benda. Gaya tarik didapatkan dari berat beban.

Menghitung tegangan tarik:

Keterangan:

σ         = tegangan tarik

Pmax    = gaya tarik yang bekerja pada saat benda uji mengalami leleh pertama

A₀       = luas penampang semula benda uji

Data TeganganTarik Baja

No. Test	Identifikasi Benda Uji	Diameter Aktual (mm)	Luas Penampang Aktual (mm2)	Diameter Nominal (mm)	Luas Penampang Nominal (mm2)	Beban maks (kg)	TeganganTarik (N/mm2)
1	Ulir 10	9.636248	72.92993	10	78.53982	4200	564.3773
2	Ulir 13	12.76758	128.0286	13	132.7323	7980	610.8319
3	Ulir 16	15.56495	190.2766	16	201.0619	11275	580.7074089
4	Polos 8	7.63	45.72345	8	50.26548	2675	573.3382
5	Polos 10 pendek	9.83	75.89216	10	78.53982	4100	529.4354
6	Polos 10 panjang	9.94	77.60017	10	78.53982	4220	532.9370044
7	Polos 12	11.61	105.8655	12	113.0973	6150	569.3075
8	Polos 12 s	11.71	107.697	12	113.0973	6240	567.8151736

Regangan Maksimum

Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang (ΔL) terhadap panjang mula-mula (L). Regangan dinotasikan dengan ε dan tidak mempunyai satuan.

ε   =   ΔL / L

Keterangan:

ΔL       = perubahan panjang / perpanjangan               [satuan panjang]               

L          = panjang awal (panjang semula)                    [satuan panjang]

           

Data Regangan Maksimum Baja

No.	Identifikasi Benda Uji	Diameter Aktual (mm)	Luas Penampang Aktual (mm2)	Diameter Nominal (mm)	Luas Penampang Nominal (mm2)	Regangan maks
1	Ulir 10	9.636248	72.92993	10	78.53982	0.01625
2	Ulir 13	12.76758	128.0286	13	132.7323	0.0258794
3	Ulir 16	15.56495	190.2766	16	201.0619	0.02227848
4	Polos 8	7.63	45.72345	8	50.26548	0.01467269
5	Polos 10 pendek	9.83	75.89216	10	78.53982	0.01984127
6	Polos 10 panjang	9.94	77.60017	10	78.53982	0.01694915
7	Polos 12	11.61	105.8655	12	113.0973	0.02244389
8	Polos 12 s	11.71	107.697	12	113.0973	0.02625

Modulus Elastisitas

           

Modulus Elastisitas adalah sebuah konstanta bahan yang memiliki nilai tertentu untuk bahan tertentu. Semakin kecil modulus elastisitas sebuah benda, maka akan semakin mudah bagi bahan untuk mengalami perpanjangan atau perpendekan. Begitu pula sebaliknya, Semakin besar modulus elastisitas sebuah benda, maka akan semakin sulit bagi bahan untuk mengalami perpanjangan atau perpendekan.

Ketika diberi gaya tarik, baja akan meregang, dan mengakibatkan pertambahan panjang. Besarnya pertambahan yang terjadi pada setiap keadaan tergantung pada elastisitas bahannya dan seberapa besar gaya yang bekerja padanya Semakin elastis sebuah benda, maka semakin mudah benda tersebut untuk dipanjangkan atau dipendekkan. Semakin besar gaya yang bekerja pada suatu benda, maka semakin besar pula tegangan dan regangan yang terjadi pada benda itu, sehingga semakin besar pula pemanjangan atau pemendekan dari benda tersebut. Jika gaya yang bekerja berupa gaya tekan, maka benda akan mengalami pemendekan, sedangkan jika gaya yang bekerja berupa beban tarik, maka benda akan mengalami perpanjangan.

Oleh sebab itu, dapat disimpulkan bahwa regangan (ε) yang terjadi pada suatu benda berbanding lurus dengan tegangannya (σ) dan berbanding terbalik terhadap ke elastisitasannya. Ini dinyatakan dengan rumus:

Rumus ini dikenal sebagai hukum Hooke. Dalam rumus ini, (E) adalah parameter modulus elastisitas atau modulus young. Modulus ini adalah sebuah konstanta bahan yang memiliki nilai tertentu untuk bahan tertentu. Seperti yang diuraikan diatas, tiap bahan mempunyai modulus elastisitas (E) tersendiri yang memberi gambaran mengenai perilaku bahan itu bila mengalami beban tekan atau beban tarik. Bila nilai E semakin kecil, maka akan semakin mudah bagi bahan untuk mengalami perpanjangan atau perpendekan.

Menghitung modulus elatisitas:

Keterangan:

E= modulus elastisitas (N/mm²)

σ_max= tegangan tarik(N/mm²)

ε_max= regangan saat σ_max

No. Test	Identifikasi Benda Uji	Kuat leleh (kg/mm2)	Kuat tarik (kg/mm2)	Tegangan Leleh (N/mm2)	Tegangan Tarik (N/mm2)	Regangan maks	Modulus Elastisitas (N/mm2)
1	Ulir 10	45.24891	57.5895204	443.4393	564.3773	0.01625	34730.9
2	Ulir 13	41.39698	62.3297857	405.6904	610.8319	0.0258794	23603
3	Ulir 16	38.10243644	59.2558581	373.4038771	580.7074089	0.02227848	26065.8
4	Polos 8	40.46064	58.503898	396.5143	573.3382	0.01467269	39075.2
5	Polos 10 pendek	40.1886	54.0240204	393.8483	529.4354	0.01984127	26683.5
6	Polos 10 panjang	38.65971113	54.381327	378.865169	532.9370044	0.01694915	31443.3
7	Polos 12	37.31151	58.092602	365.6528	569.3075	0.02244389	25365.8
8	Polos 12 s	38.81258872	57.9403238	380.3633695	567.8151736	0.02625	21631.1

Analisis

Menggunakan UTM (Universal Testing Machine), setiap sampel baja diuji tarik. Pada dasarnya, baja memiliki sifat elastis namun terbatas hingga kuat tarik tertentu. Setelah laju pembebanan melewati kekuatan tersebut, baja menjadi plastis. Titik perubahan dari elastis ke plastis inilah yang disebut titik leleh dan dapat diketahui tegangan lelehnya. Setelah mencapai fase plastis, baja akan mengalami kegagalan di suatu titik saat pembebanan melebihi kuat tarik ultimate. Saat di titik inilah dapat dicari tegangan runtuh.

Berdasarkan grafik tegangan-regangan pada grafik diatas dapat disimpulkan bahwa di daerah elastis, kenaikan tegangan yang besar hanya menghasilkan regangan yang kecil. Setelah fase elastis, untuk kenaikan tegangan yang kecil didapat regangan yang siginifikan.