Sifat Mekanik Beton

Beton merupakan material komposit yang terbuat dari/ terdiri atas kumpulan agregat (halus dan kasar) yang saling terikat secara kimiawi oleh produk hidrasi semen portland. Postingan ini menjelaskan materi mengenai sifat mekanik beton, modulus elastisitas beton, susut beton, rangkak beton, pengaruh temperature, regangan total pada beton dan tulangan baja.

Sifat Mekanik Beton

Material Beton

Bahan dasar beton, yaitu pasta semen dan agregat, merupakan bahan yang mempunyai sifat tegangan-regangan yang linear dan getas dalam menahan gaya tekanan. Material yang getas cenderung mengalami retak tarik yang tegaak lurus terhadap arah regangan tarik maksimum. Pada saat menahan beban uniaksial tekanan, beton biasanya mengalami retak-retak yang pararel terhadap arah tegangan tekanan maksimum.

Namun pada kenyataannya, pada saat silinder beton dites tekan uniaksial, keruntuhan yang terjadi cenderung membentuk pola kerucut. Hal ini disebabkan oleh adanya fng dibebani. Friksi yang berkembang pada permukaan beton yang dibebani. Friksi ini terjadi antara permukaan beton dan permukaan platen beton dari mesin uji tekan.

Walaupun beton terbuat dari bahan yang bersifat linear elastik, namun kenyatannya hubungan tegangan-regangannya bersifat non-linear. Hal ini disesbabkan oleh adanya retak-retak yang terbentuk antara bidang agregat dan pasta semen, retak ini disebut retak lekatan (bond cracks). Retak ini dapat terjadi sebelum beton dibebani dan umumnya disebabkan oleh susut pada beton (akibat perubahan suhu dan kelembaban). Perilaku beton pada saat digunakan beban uniaksial tekanan dapat digambarkan sebagai berikut.

Pada saat beban tekanan mencapai 30-40% f’c, perilaku tegangan regangan beton pada dasarnya masih linear. Retak-retak lekatan (bond cracks) yang sebelum pembebanan sudah terbentuk, akan tetapn stabil, dan tidak berubah selama tegangan tekanan yang bekerja masih dibawah 30% f’c (kekuatan batas beton).

Pada saat beban tekanan melebihi 30-40 % f’c , retak-retak lekanan mulai mengembang,. pada saat ini, mulai terjadi deviasi pada hubungan tegangan-regangan dari konsisi linear.

Pada saat tegangan mencapai 75-90% kekuatan batas, retak-retak lekatan tersebut merambat ke mortar sehingga terbentuk pola retak yang kontinyu. Jika terus terjadi pada kondisi seperti ini maka hubungan tegangan-regangan beton semakin menyimpang dari kondisi linear.

Hubungan tegangan-regangan beton tersebut dapat digambarkan melalui persamaan berikut, yaitu:

Perilaku beton pada saat dikenakan beban uniakxial tarik agak sedikit berbeda dengan perilakunya dalam menahan beban uniaxial tekan. Hubungan tegangan-regangan tarik beton umumnya bersifat inear sampai terjadi retak yang biasanya langsung diikuti oleh keruntuhan benda. Kekuatan tarik beton adalah jauh lebih kecil daripada kekuatan tekanannya, yaitu f1=10% f’.

Dalam S-SNI, hubungan kuat tariklangsung, fcr terhadap kuat tekanan beton f’c, adalah sebagai berikut:

Sedangankan hubungan moduluskeruntuhan lentur, fr, terhadap kuat tekanan beton, f’c, ada 2 jenis, yaitu:

Untuk perhitungan defleksi (pers.Untuk perhitungan defleksi (pers. 3.2-10 pada butir 3.2.5.2)

Untuk perhitungan kekuatan geser balok prategang (pers. 3.4-12 pada butir 3.4.4.2)

Modulus Elastisitas Beton

Berdasarkan SK-SNI butir 3.1.5, modulus elastis beton dapat ditentukan berdasarkan:

Dimana Wc= 1500-2500 kg/m3

Untuk beton normal, modulus elastisisitas diambil sebagai berikut:

Modulus ealstisitas ini didefinisikan sebagai slope dari garis lurus yang ditarik, dari kondisi tegangan nol ke kondisi tegangan tekan 0, 45 f’c pada kurva tegangan-regangan beton.

Untuk perhitungan tegangan-regangan degan menggunakan persamaan σc-ɛc yang dijelaskan sebelumnya, modulus yang digunakan adalah modulus tangent awal, yaitu:

Susust, Rangkak dan Pengaruh Temperatur

Susut

Susut adalah pemendekan beton selama proses pengeradan dan pengeringan pada temperatur konstan. Besar susut meningkat seiring dengan bertambahnya waktu.

Susut dipengaruhi oleh:

- Rasio volume terhadap luas permukaan beton

- Ada tidaknya tulangan pada beton

- Komposisi beton

- Humiditas lingkungan, dll.

Regangan susut aksial pada beton antara waktu ta sampai t dapat diperkirakan dari rumus berikut:

Dimana:

Pada persamaan ɛcs , diatas, ᵝs dapat dinyatakan sebagai berikut:

Dimana:

Rangkak

Pada saat beton dibebani akan terjadi regangan elastik (Lihat gsmbsr). Jika beban tetap bekerja dalam jangka waktu yang lama, akan terjadi regangan terus meningkat dengan bertambahnya waktu (Gambar 2-7).

Koefisien rangkak, ф, didefinisikan sebagai nilai rasio regangan rangkak terhadap regangan elastik, yaitu:

Besarnya koefisien rangkak tergantung pada:

- Rasio tegangan yang bekerja tehadap kekuatan beton

- Humuditas lingkungan

- Ukuran elemen struktur

- Komposisi beton

Jika tegangan σc yang bekerja pada beton pada waktu to tetap konstan sampai waktu t, maka regangan rangkak yang terjadi amtara t-to adalah:

Dimana:

Koefisien фo pada persamaan diatas diberikan oleh:

Dimana:

Sedangkan ᵝc (t1to) didefinisikan sebagai berikut:

Dimana:

Pemendekan total komponen struktur beton polos pada waktu t akibat regangan elastik 2 rangkak dengan tegangankonstan σc yang bekerja pada waktu to adalah:

Jika tegangan berubah secara perlahan dengan bertambahnya waktu, maka perhitungan regangan rangkak dapat dilakukan dengan menggunakan modulus efektif Ecaa (t1-to), yaitu:

Dimana X(t1-to) adalah koefisien penambahan umur, yaitu:

Pengaruh Temperatur

Koefisien pemuaian beton αc dipengaruhi oleh komposisi beton, kandunganmoisture dan umur beton. Nilai α beton sangat dipengaruhi oleh jenis agregat yang digunakan dalam campuran dan nilainya berkisar antara 6 x 10-6/0C (batu kapur) sampai 13 x 10-6/0C (batu kuorsa). Jika jenis agregat tidak diketahui, nilai αcdapat diambil sebesar 10 x 10-6/0C. Regangan akibat perubahan suhu dihitung sebagai berikut:

Regangan Total pada Beton

Regangan total pada saat t pada beton yang dibebani secara uniaxial denganbeton konstan σc(to) pada to adalah:

Tulangan Baja

Karena beton lemah dalam tarik, beton digunakan bersama-sama dengan tulangan atau kawat baja yang menahan tegangan tarik. Dalam SK-SNI, tulangan yang dapat digunakan pada elemen beton bertulang dibatasi hanya pada tulangan atau kawat baja saja. Belum ada peraturan yang mengatur penggunaan tulangan selain tulangan atau kawat baja tersebut pada beton bertulang.

Ada 2 jenis tulangan baja yang terdapat dipasaran, yaitu tulangan polos dan tulangan ulir. Tulangan polos biasanya mempunyai tegangan leleh minimum sebesar 240 Mpa sedangkan tegangan leleh minimum sebesar 400 Mpa.

Tabel Tulangan dan Ukurannya

Jenis	Diameter Nominal
D10	10 mm
D 13	13 mm
D16	16 mm
D19	19 mm
D22	22 mm
D25	25 mm
D28	28 mm
D32	32 mm
D36	36 mm

Catatan:

Diameter nominal tulangan ulir adalah sam adengan diameter polos yang mempunyai berat per satuan panjang sama dengan berat/sat. Panjang tulangan ulir.

Tulangan polos yang umum terdapat dipasaran adalah ф6, ф10,ф12, ф14, dan ф16. Sedangkan untuk tulangan ulir, hampir semua ukuran yang ada pada tabel diatas adalah pasaran.

Sifat tegangan-regangan tuiangan baja dapat diidealisasikan dalam bentuk tegangan-regangan bilinerar seperti tergambar di bawah ini.

Berdasarkan SK-SNI butir 3.1.5.2, modulus elastisitas tulangan non-pratekan E8 boleh diambil sebesar 200000 Mpa.

Koefisien thermal untuk tulangan baja umumnya adalah 11,5 x 10-6/oC. Namun untuk mempermudah nilai α baja terkadang diambil sama dengan nilai α beton, yaitu: α3 = 10x10-6/0C.

Selain tulangan baja tunggal , pada elemen-elemen struktur pelat atau dinding sering digunakan tulangan wire mesh (kawat jala) yang terdiri atas kumpulan kawat polos atau uliryang dilas satu sama lain sehingga membentuk pola grid.

Tulangan kawat jala ini umumnya mempunyai tegangan leleh minimum sebesar 500 Mpa. Ukuran diameter kawat yang tersedia dipasaran adalah ф4, ф5, ф6, ф7, ф8, ф9, ф10. Ukuran standarlembaran kawat jala umumnya adalah 5,4 m x2,1 m.

SITUS TEKNIK SIPIL

0 Response to "Sifat Mekanik Beton"

Post a Comment