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 |
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.
Catatan
Wwiremesh →
sering juga disebut kawat jaring
Tipe yang ada: MP →
jaring polos (W)
MPR →
jaring ulir (D)
0 komentar