Topic 5 : Steel
Dalam industri pembinaan di Malaysia, keluli merupakan salah
satu bahan struktur utama yang dikawal selia secara ketat di bawah Lembaga
Pembangunan Industri Pembinaan (CIDB) dan spesifikasi Jabatan Kerja Raya (JKR)
Seksyen J.
Bahan ini menjadi pilihan utama kerana kekuatannya yang
tinggi, kepantasan pemasangan, dan kebolehpercayaan prestasinya.
Ciri-ciri keluli dalam kerja pembinaan boleh dibahagikan
kepada empat kategori utama:
1. Ciri-Ciri Mekanikal & Struktur (Sifat Asas Bahan)
Mengikut piawaian MS EN 1993 (Eurocode 3) yang diguna
pakai di Malaysia, keluli struktur mempunyai nilai reka bentuk yang seragam:
- Kekuatan
Alah (Yield Strength - \(f_{y}\)): Nilai had di mana keluli mula
berubah bentuk secara kekal. Bagi gred tempatan yang biasa:
- Gred
S275: Mempunyai kekuatan alah 275 MPa (sesuai untuk gudang,
kilang, dan kediaman).
- Gred
S355: Mempunyai kekuatan alah 355 MPa (digunakan untuk
struktur berat seperti jambatan dan bangunan tinggi).
- Kemuluran
(Ductility): Keluli boleh meregang dan melentur di bawah bebanan
lampau sebelum ia putus. Sifat ini sangat penting untuk keselamatan
struktur bagi memberi amaran awal (lenturan visual) sebelum berlaku
sebarang kegagalan.
·
Kekakuan
(Stiffness): Modulus Keanjalan (Modulus of Elasticity, E) keluli adalah
sangat tinggi, iaitu 210,000 MPa, menjadikannya
sangat rintang terhadap lendutan (deflection).
Ciri-Ciri Fizikal
- Ketumpatan
Tinggi: Keluli mempunyai ketumpatan sekitar 7,850 kg/m³.
Walaupun berat, nisbah kekuatan-ke-berat (strength-to-weight ratio)
keluli adalah jauh lebih tinggi berbanding konkrit, membolehkan struktur
yang lebih langsing pembinaannya.
- Pekali
Pemuaian Termal (α): Nilainya adalah 12 × 10⁻⁶ per °C.
Ciri ini penting dalam reka bentuk jambatan atau bangunan panjang di
Malaysia bagi menyediakan ruang pemuaian (expansion joint) yang
mencukupi akibat cuaca panas.
Ciri-Ciri Kerja di
Tapak Bina (Execution Properties)
- Keterkimpalan (Weldability): Keluli struktur mudah disambung secara kimpalan di kilang. Di
tapak bina, kerja kimpalan kritikal mesti dilakukan oleh Tukang Kimpal
Bertauliah (CWI) dan diperiksa menggunakan Ujian Tanpa Musnah (NDT).
- Kemudahan Penyambungan Bol (Bolting): Komponen keluli boleh ditebuk
lubang dan disambung dengan cepat menggunakan bol berkekuatan tinggi (High-Strength
Friction Grip). Ini mempercepatkan tempoh pembinaan berbanding
struktur konkrit konvensional.
- Keseragaman Gred: Setiap kumpulan keluli yang dihantar ke tapak bina wajib
disertakan dengan Sijil Ujian Kilang (Mill Test Certificate - MTC)
bagi membuktikan ketulenan gred dan komposisi kimianya mematuhi Akta 520
(CIDB).
Ciri Perlindungan & Ketahanan Persekitaran
Memandangkan Malaysia mempunyai iklim tropika dengan
kelembapan tinggi, keluli pembinaan mesti dirawat untuk menangani dua kelemahan
utamanya:
- Kerintangan
Kakisan (Karat): Keluli karbon biasa mudah berkarat. Oleh itu,
spesifikasi JKR mewajibkan keluli disembur pasir (blasting ke tahap
Sa 2.5) dan disalut sistem cat epoksi pelbagai lapisan, atau melalui
proses Galvanisasi Celupan Panas (Hot-Dip Galvanizing - MS ISO 1461)
terutamanya untuk struktur luar.
- Kerintangan
Terhadap Api: Keluli akan kehilangan hampir 50% kekuatannya apabila
mencapai suhu 550°C semasa kebakaran. Dalam kerja pembinaan, keluli
mesti dilindungi dengan Cat Intumescent (cat yang mengembang
menjadi lapisan penebat haba) atau dilapisi dengan papan kalis api bagi
memberikan masa evakuasi yang cukup.
Kelebihan Struktur Keluli
- Nisbah
Kekuatan-ke-Berat yang Tinggi: Keluli jauh lebih kuat daripada konkrit
bagi saiz keratan rentas yang sama. Ini membolehkan pembinaan bangunan
yang lebih ringan, saiz asas (foundation) yang lebih kecil, dan
ruang rentang yang lebih luas tanpa tiang (seperti dalam pembinaan gudang
atau hangar).
- Kepantasan
Pemasangan (Prefabrication): Komponen keluli dipotong, ditebuk, dan
dikimpang siap-siap di kilang mengikut spesifikasi sebelum dihantar ke
tapak bina. Di tapak, pekerja hanya perlu melakukan kerja penyambungan
menggunakan bol berkekuatan tinggi (HSFG). Ini memendekkan tempoh projek
secara drastik.
- Kemuluran
Tinggi (High Ductility): Di bawah bebanan melampau atau gegaran,
keluli akan melentur secara plastik terlebih dahulu sebelum gagal atau
putus. Sifat ini memberikan amaran visual awal yang sangat penting
untuk keselamatan penghuni sebelum struktur runtuh sepenuhnya.
- Kualiti
Bahan yang Seragam: Tidak seperti konkrit yang kualitinya boleh
terjejas akibat bancuhan di tapak bina, keluli dihasilkan di kilang dengan
kawalan kualiti yang ketat. Setiap kelompok disahkan melalui Sijil
Ujian Kilang (Mill Test Certificate - MTC) yang mematuhi standard MS
EN 1993.
- 100%
Boleh Dikitar Semula: Keluli merupakan bahan mesra alam (hijau) yang
boleh dilebur dan diguna semula tanpa menjejaskan sifat mekanikal asalnya.
Kekurangan Struktur Keluli
- Kos
Permulaan Bahan yang Tinggi: Kos membeli profil keluli struktur
(seperti I-beam, UC, UB) secara amnya adalah lebih mahal berbanding kos
bahan mentah untuk struktur konkrit bertulang konvensional.
- Mudah
Mengalami Kakisan (Karat): Keluli karbon sangat sensitif terhadap
kelembapan tinggi dan udara masin di Malaysia (terutamanya di kawasan
pesisir pantai). Jika tidak dilindungi dengan Galvanisasi Celupan Panas
(MS ISO 1461) atau sistem cat epoksi pelbagai lapisan, karat akan
mengurangkan ketebalan keluli dan melemahkan kapasiti galas bebannya.
- Kerintangan
Api yang Rendah: Walaupun keluli tidak terbakar, ia merupakan pengalir
haba yang cepat. Pada suhu sekitar 550°C semasa kebakaran, keluli
kehilangan kira-kira 50% daripada kekuatan alahnya, menyebabkan risiko
struktur melentur dan runtuh dengan cepat. Oleh itu, ia wajib
disalut dengan cat intumescent atau ditutup dengan plasterboard kalis api.
- Risiko
Pelencongan Sisi (Buckling): Kerana keluli sangat kuat, jurutera
sering mereka bentuk ahli struktur yang nipis dan langsing. Walau
bagaimanapun, ahli yang langsing ini sangat terdedah kepada kegagalan
tekuan/pelencongan (buckling) di bawah beban mampatan sebelum bahan
itu sendiri mencapai had kekuatan alahnya.
- Keperluan
Tenaga Kerja Mahir: Kerja-kerja pemasangan di tapak bina memerlukan
kepakaran tinggi. Kerja kimpalan struktur kritikal hanya boleh dilakukan
oleh Tukang Kimpal Bertauliah (Certified Welder) dan memerlukan
ujian kualiti yang mahal seperti Ujian Ultrasonik (NDT).
Jenis Sistem Rangka Struktur Keluli
Sistem rangka ini dipilih berdasarkan fungsi bangunan,
keluasan ruang tanpa tiang (clear span), dan ketinggian struktur: [1, 2]
Panduan Sambungan Struktur Keluli | Jenis, Reka Bentuk ...
Struktur Kerangka Keluli: Reka Bentuk Kekuatan Tinggi ...
Warehouse Steel Structure - BRD New Material Malaysia Sdn. Bhd.
Steel Structural Framing Systems | Portal Frames Steel
Manufacturer ...
Mezzanine Floor Construction Selangor, Steel Fabrication Works
KL ...
Portal Frame Light Steel Structure Church Building - Warehouse
...
Warehouse Steel Structure - BRD New Material Malaysia Sdn. Bhd.
Steel Structure – Typical Portal Frame Components A steel
portal ...
What is a Portal Frame Structure?
Steel Structure – Typical Portal Frame Components A steel
portal ...
- Buy Product on BRD New Material Malaysia Sdn. Bhd.
The Specification Of Portal Steel Frame Buildings
1. Struktur Rangka Portal (Portal Frames)
- Ciri-ciri:
Sistem rangka paling popular di Malaysia untuk bangunan industri satu
tingkat. Ia menggunakan tiang dan rasuk tegar yang membentuk bumbung
berbentuk "A" atau condong tanpa memerlukan tiang sokongan di
tengah.
- Kegunaan:
Kilang, gudang logistik, hangar pesawat, dan dewan komuniti. [1, 2,
3, 4]
. Struktur Rangka Bangunan Bertingkat (Multi-Story Steel
Frames)
- Ciri-ciri:
Terdiri daripada grid tiang (columns) menegak dan rasuk (beams)
melintang yang membentuk rangka "skeleton" bangunan. Ia biasanya
digabungkan dengan lantai konkrit pratuang (composite slab).
- Kegunaan:
Menara pejabat tinggi, kompleks membeli-belah, dan bangunan komersial di
kawasan bandar. [1, 2, 3, 4, 5]
3. Struktur Kekuda (Truss Structures)
- Ciri-ciri:
Rangka kerja tegar yang dibina daripada unit-unit segi tiga. Komponen di
dalam kekuda hanya menanggung daya paksi sama ada tegangan (tension)
atau mampatan (compression) tanpa daya lenturan, menjadikannya
sangat ringan tetapi mampu merentang jarak jauh.
- Kegunaan:
Rangka bumbung stadium, terminal lapangan terbang, jambatan, dan bumbung
stesen minyak. [1,
2, 3, 4]
4. Struktur Rangka Ruang (Space Frames)
- Ciri-ciri:
Struktur kekisi tiga dimensi (3D) yang menyambungkan tiub-tiub keluli pada
satu titik simpangan (nod/pin). Ia mempunyai kekakuan (rigidity)
yang sangat tinggi dan boleh merentang melebihi 100 meter tanpa sebarang
tiang dalaman.
- Kegunaan:
Kubah dewan besar, bumbung stadium tertutup, dan kanopi seni bina moden. [1, 2]
B. Jenis Keratan Rentas Keluli (Profil Komponen)
Bagi membina sistem rangka di atas, jurutera di Malaysia
menggunakan pelbagai bentuk profil keluli tergelek panas (hot-rolled)
mahupun bentukan sejuk (cold-formed) mengikut kesesuaian mekanikal: [1, 2]
Keluli
struktur - Wikipedia Bahasa Melayu, ensiklopedia bebas
“Types of Metal Profiles and Structural Sections”
Types of
Steel Sections: A Complete Guide
Steel Beams Basics - I Beam & Wide Flange H Beam
Common structural steel sections and profiles used in
engineering
Different Steel Shapes::Fundamentals::Knowledgebase::SAFAS
2,673
Beam Cross Section Royalty-Free Images, Stock Photos ...
Beam Shapes (Beam Profile) For Projects – What Should I Use?
Common structural steel sections and their applications
Rolled Steel Section - an overview | ScienceDirect Topics
Structural
Steel I Beams- Everything You Ever Wanted To Know ...
|
Bentuk Profil |
Nama Teknikal (Malaysia) |
Sifat & Peranan Mekanikal |
Aplikasi Utama |
|
H-Beam / UC |
Universal Column |
Mempunyai flan (flange) yang lebar dan seimbang,
memberikan kestabilan tinggi untuk menahan beban mampatan menegak. |
Digunakan sebagai Tiang Utama bangunan. |
|
I-Beam / UB |
Universal Beam |
Profil tinggi menyerupai huruf "I". Reka bentuk
ini memaksimumkan momen inersia bagi menahan daya lenturan melintang. |
Digunakan sebagai Rasuk Lantai (Floor Beams)
atau rafter. |
|
Channel / C-Section |
Purlin / Lip Channel |
Profil berbentuk "C" atau "U". Ringan,
mudah dipasang secara berlapis atau dilekatkan pada permukaan rata. |
Digunakan sebagai Gulung-gulung (Purlin) bumbung
atau sokongan dinding. |
|
Angle / L-Shape |
Equal / Unequal Angle |
Keratan rentas berbentuk "L". Berfungsi sebagai
pengikat sekunder untuk menahan daya ricih dan tarikan. |
Digunakan sebagai Rembatan (Bracing) dan komponen
kekuda kecil. |
|
Hollow Section (HSS) |
Circular / Rectangular Hollow |
Tiub berbentuk bulat (CHS), segi empat sama (SHS), atau
tepat (RHS). Sangat rintang terhadap daya kilasan (torsion). |
Tiang estetik arkitek, tiang lampu, pagar, dan struktur
rangka ruang. |
|
Plat Keluli |
Steel Plate / Gusset Plate |
Kepingan keluli padu tebal. Digunakan untuk menyatukan
komponen rasuk dan tiang menggunakan bol atau kimpalan. |
Plat tapak tiang (base plate) dan sambungan
penyambung (gusset plate). |
Dalam industri pembinaan di Malaysia, aplikasi struktur
keluli sangat luas dan merangkumi pelbagai jenis projek infrastruktur serta
bangunan. Penggunaannya diklasifikasikan sebagai salah satu komponen utama
dalam Sistem Binaan Berindustri (IBS) yang digalakkan oleh CIDB kerana
meminimumkan pembaziran dan mempercepatkan tempoh projek.
Berikut adalah aplikasi utama struktur keluli dalam
kerja-kerja pembinaan tempatan:
1. Bangunan Perindustrian dan Pergudangan (Portal Frame)
Ini merupakan aplikasi struktur keluli yang paling meluas di
Malaysia.
- Gudang
Logistik & Kilang: Menggunakan sistem portal frame (rangka
portal) dengan rasuk Universal Beam (UB) dan tiang Universal
Column (UC). Struktur ini membolehkan ruang lantai yang sangat luas
tanpa tiang di tengah (clear span), memberikan ruang maksimum untuk
jentera dan stor penyimpanan.
- Hangar
Pesawat: Memerlukan bukaan pintu dan ruang bumbung yang sangat besar,
yang mana hanya boleh dicapai dengan cekap menggunakan struktur keluli
bertetulang atau space frame.
2. Bangunan Bertingkat Tinggi dan Komersial (Composite
Structures)
Bagi menara pejabat dan pusat beli-belah, keluli sering
digabungkan dengan konkrit untuk membentuk struktur komposit.
- Rangka
Utama (Skeleton): Tiang dan rasuk keluli bertindak sebagai tulang
belakang bangunan yang menanggung beban graviti dengan pantas semasa
pembinaan.
- Sistem
Lantai Komposit: Menggunakan kepingan metal decking (acuan
keluli bergelombang) yang diikat pada rasuk keluli menggunakan shear
stud (paku ricih), kemudian dituang konkrit di atasnya. Sistem ini
sangat ringan dan tidak memerlukan perancah (propping),
mempercepatkan pembinaan lantai ke lantai.
3. Infrastruktur Awam dan Pengangkutan
Struktur keluli memegang peranan kritikal dalam
menghubungkan rangkaian pengangkutan negara.
- Jambatan
dan Jejambat (Flyover): Jambatan rentang panjang (seperti jambatan
kereta api atau jejambat lebuh raya) menggunakan steel girders atau
struktur kekuda (truss) kerana keluli mempunyai kerintangan
lenturan yang amat tinggi berbanding konkrit konvensional.
- Hab
Pengangkutan: Bumbung terminal lapangan terbang (seperti KLIA/KLIA2)
dan stesen kereta api (LRT, MRT, KTM) menggunakan struktur tiub keluli (Hollow
Structural Sections) yang dibentuk secara estetik untuk mencipta ruang
legar yang luas dan ikonik.
4. Struktur Bumbung Rentang Panjang (Long-Span Roofs)
Keluli digunakan secara eksklusif apabila arkitek mahukan
bumbung yang ringan tetapi mampu menutup kawasan yang sangat luas.
- Stadium
dan Kompleks Sukan: Struktur bumbung stadium (seperti Stadium Nasional
Bukit Jalil) menggunakan kombinasi kekuda keluli (steel trusses)
dan rangka ruang (space frame) berongga untuk menahan beban angin
yang kuat tanpa memerlukan tiang sokongan di kawasan tempat duduk
penonton.
- Kanopi
Stesen Minyak: Rangka bumbung stesen minyak (Petronas, Shell, dll.)
dibina sepenuhnya menggunakan keluli kerana ia ringan, mudah dipasang
dalam masa beberapa hari, dan senang ditutup dengan bahan cladding.
5. Struktur Sokongan Sekunder dan Sementara
Selain rangka utama, keluli adalah bahan wajib untuk
kerja-kerja sokongan di tapak bina.
- Sistem
Penahan Tanah (Cofferdam & Sheet Piles): Dalam pembinaan asas
dalam atau ruang bawah tanah (basement), kepingan keluli (sheet
piles) dipantak ke dalam tanah untuk menahan runtuhan tanah dan
menghalang kemasukan air bawah tanah.
- Perancah
dan Acuan (Scaffolding & Formwork): Sistem perancah keluli modular
digunakan untuk menyokong pekerja dan acuan konkrit semasa kerja-kerja
struktur atas dijalankan.
Comments