Perilaku Elastisitas Baja Beton

7/21/2019 Perilaku Elastisitas Baja Beton

1/7

PERILAKU ELASTISITAS BAJA BETON

PERILAKU ELASTISITAS

Pada umumnya bahan, termasuk beton, memiliki daerah awal pada diagram tcgangan-regangannya dimana

bahan berkelakuan secara elastis dan linier. Kemiringan diagram tegangan-regangan dalam daerah elastis linier

itulah yang dinamakan Modulus Elastisitas (E) atau Modulus Young.

Kajian tentang hubungan tegangan-regangan beton perlu diketahui untuk menurunkan persamaan analisis danperencanaan suatu bagian struktur. Kcmarnpuan bahan untuk menahan beban yang didukungnya dan perubahan

benluk yang terjadi pada bahan itu sangat tergantung pada sifat tegangan dan regangan tersebut.

Pada baja terjadi perubahan bentuk secara elastis pada pembebanan dibawah elastis, sehingga beban uji kembali

pada bentuk semula bila pembebanan ditiadakan. Beton berubah bentuk mengikuti regangan elastis dan

sebagian mengalami regangan plastis.

Bagian kurva ini (sampai sekitar 40 % fc ) pada umumnya untuk tujuan praktis dapat dianggap linier. Setelah

mendekati 70 % tegangan hancur, material banyak kehilangan kekakuannya sehingga kurva tidak linier lagi.

Modulus elastisitas yang besar menunjukkan kemampuan menahan tegangan yang cukup besar dalam kondisi

regangan yang masih kecil, artinya bahwa beton tersebut mempunyai kemampuan menahan tegangan (desak

terutama) yang cukup besar akibat beban-beban yang terjadi pada suatu regangan (kemungkinan terjadi retak)

yang kecil. Tolak ukur yang umum dari sifat elastisitas suatu bahan adalah modulus elastisitas, yang merupakan

perbandingan dari desakan yang diberikan dengan perubahan bentuk per satuan panjang, sebagai akibat dari

desakan yang diberikan.Modulus elastisitas ditentukan berdasarkan rekomendasi ASTM C-469, yaitu modulus

chord. Adapun perhitungan modulus elastisitas chord (chord modul)

EC adalah :

Ec = S2-S1/2-0.00005 (MPa) (2.2)

Dengan :Ec = modulus elastisitas

2 = regangan longitudinal akibat tegangan S2

S2 = tegangan sebesar 0.4 f c

S1 = tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal sebesar

0.00005 31

= (L/L)

Dengan:

L = penurunan arah longitudinal(mm) x 25,4.10-3L = tinggi beton (jarak antara dua strain gauge (mm))

25,4.10-3 = konversi satuan dial(dari inch ke mm)

Modulus elastisitas pada beton bervariasi. Ada beberapa hal yang mempengaruhi modulus elastisitas beton

antara lain sebagai berikut ini:

1. Kelembaban

Beton dengan kandungan air yang lebih tinggi merniliki modulus elastisitas yang juga lebih tinggi daripada

beton dengan spesifikasi yang sama.

2. Agregat

Nilai modulus dan proporsi volume agregat dalam campuran mempengaruhi modulus elastisitas beton. Semakin

tinggi modulus agregat dan semakin besar proporsi agregat dalam beton, semakin tinggi pula moduluselastisitas beton

terscbut.

3. Umur Beton

Modulus elastisitas beton meningkat seiring pertambahan umur beton seperti halnya kuat tekannya, namun


2/7

modulus elastisitas meningkat lebih cepat daripada kekuatannya.

4. Mix Design Beton

Jenis beton memberikan nilai E (modulus elastisitas) yang berbeda-beda pada

umur dan kekuatan yang sama.

FAKTOR EKONOMI

Pada awal peradaban manusia, bahan bangunan berasal dari material alam asli tanpa melalui proses pengolahanyang berarti. Dimana bahan alam seperti kayu, dedaunan, tanah, dan batu digunakan langsung sebagai bahan

utama pembuatan bangunan. Seiring dengan kemajuan teknologi dalam pengolahan material, saat ini diseluruh

belahan dunia sangat banyak dijumpai gedung-gedung tinggi pencakar langit, sangat tinggi bagaikan akan

melawan hukum alam gravitasi bahkan masing-masing negara berlomba-lomba membangun gedung yang

paling tinggi untuk membuktikan kemajuan, kecerdasan prestise dan kekayaannya.

Kenapa semua itu memungkinkan? Jawabannya karena adanya kemajuan teknologi bahan. Semua tidak terlepas

dari teknologi bahan yang semakin maju sehingga dimungkinkan dilakukannya rekayasa dan manipulasi

material yang berasal langsung dari alam untuk mendapatkan manfaat yang lebih optimal.

Material hasil rekayasa manusia yang paling populer sebagai bahan bangunan (untuk saat ni) adalah baja dan

beton. Kedua material ini meropakan komponen utama dari bangunan-bangunan di dunia apalagi untuk

bangunan tinggi.

Diantara kedua material tersebut mana yang lebih baik untuk bahan bagunan?, sebuah pertanyaan yang tidak

bisa diberikan jawaban secara mutlak, kedua jenis material tersebut memiliki keunggulan baik dilihat sifat-sifat

atau karakternya, sisi ekonomi sampai pada pertimbangan aspek lingkungannya.

KEAMANAN

Beton :Material beton merupakan material yang aman jika dikaitkan dengan bahaya benturan/ impak, api dan angin.

Hal ini berkaian dengan karakternya yang berat dan kaku, tanpa diperlukan suatu perlakukan khusus, beton

bahkan mempunyai ketahanan terhadap temperatur yang sangat tinggi tanpa kehilangan kemampuan integritasstrukturnya (Alfred G. Gerosa, president, of Concrete Alliance Inc., New York City.).

Selain itu, bangunan beton bertulang memiliki ketahanan yang cukup tinggi terhadap bahaya angin, sebuah

gedung yang dibangun dengan beton bertulang yang dicor ditempat (cast in place) mampu menahan angin

dengan kecepatan 200 mil /jam.

Dengan design yang baik, beton juga dapat memenuhi kriteria yang diharapkan untuk keperluan ketahanan

terhadap beban gempa misalnya untuk memenuhi faktor kekakuan dan daktilitas. Maka dapat dikatakan bahwa

berkaitan dengan bahaya gempa, faktor design lebih menentukan daripada faktor materialnya, disinilah peran

seorang structural engineer dalam merekayasa perilaku struktur terhadap beban

Baja :Laporan Standard Nasional dan Teknologi Amerika menyalahkan faktor kurangnya integritas struktur material

baja pada runtuhnya gedung WTC, dimana para ahli mengakui bahwa pada suhu yang tinggi, bahan baja

menjadi lembek dan meleleh sehingga kemampuan daya dukugnya menjadi berkurang sangat signifikan.

Sebenarnya dengan perlakuan khusus misalnya perlindungan baja dengan memberikan material tahan api,

kemampuan baja menahan panas bisa ditingkatkan.

Opini mengenai bahan baja ini tidak boleh didasarkan hanya pada peristiwa runtuhnya gedung WTC, banyak

penelitian yang membuktikan bahwa material baja tesebut bisa memberikan ketahanan yang cukup tinggi

terhadap bahaya api dan ledakan. Kondisi-kondisi yang lebih tahan dan kaku bisa saja dibuat dengan bahan baja

misalnya struktur rangka penahan yang sangat kuat tetapi karena pertimbangan ekonomi, dipilihlah kondisi

yang paling optimal sesuai dengan kebutuhannya. Seorang perencana dalam hal ini structural engineer akan

mempertimbangkan berbagai variabel untuk dipilih sesuai dengan kondisi struktur yang akandibuat.Keunggulan baja berkaitan dengan beban gempa, angin dan beban2 dinamis lainnya didapat dari sifat

materialnya yang sangat daktail (tidak getas), dimana baja mampu berdeformasi (melengkung) dengan besar

tanpa langsung runtuh, sehingga mampu menyerap energi dinamis dengan sangat baik.


3/7

HARGA

Beton :

Menurut Ed Alsamsam, (PCAs manager of buildings and special structures) Secara umum, harga material

beton di dunia adalah relatif stabil, dimana fluktuasi harga material penyusun beton tidak terlalu besar, bahkan

fluktuasi harga baja tulangan untuk beton pun tidak terlalu berpengaruh pada harga beton bertulang secara

signifikan. Terutama untuk skala proyek yang besar dan dalam jangka waktu panjang, prediksi rugi laba suatu

kontrak proyek lebih mudah diprediksi.

Perusahaan asuransi juga lebih diuntungkan mengingat faktor keamanan dan integritas struktur beton lebihterjamin, dilaporkan juga bahwa sebuah kontraktor /developer struktur bangunan beton betulang bisa berhemat

biaya asuransi sebesar 25% pertahun.

Baja :

Berita-berita didunia banyak menyoroti peningkatan harga baja, di Amerika dari November 2003 baja

mengalami peningkatan mencapai 50%. Tetapi secara nasional dilaporkan bahwa peningkatan harga baja tidak

bisa dituding sebagai faktor utama peningkatan biaya konstruksi karena secara umum proporsi baja yang

digunakan dalam konstruksi adalah kurang dari 20 %.

Perdebatan mengenai cost effectively antara material baja dan beton tetap saja berlangsung, mereka memiliki

argumentasi masing-masing.

WAKTU PELAKSANAAN

Beton :

Khusus untuk beton yang dicor ditempat (cast in place), waktu pelaksanaan konstruksi relatif lebih panjang,

mulai dari pembuatan peracah dan acuan beton/bekisting, pemberian tulangan, pengecoran dan perawatan beton

memerlukan waktu yang cukup panjang sampai umur beton yang cukup tercapai untuk dapat dilakukan

pembongkaran perancah/steger. Beberapa bahan aditif bisa ditambahkan untuk mempercepat proses

pengeringan beton.

Tetapi dewasa ini, permasalahan ini ditanggulagi dengan adanya metode beton precast, dimana pengecoranbeton bisa dilakukan ditempat lain secara simultan dengan persiapan pada lokasi akhirnya sehingga waktu dari

keseluruhan proses konstruksi bisa dikurangi, pada saatnya beton yang sudah dicetak tersebut ditransportasikan

ke lokasi akhirnya.

Baja :

Dilihat dari waktu pelaksanaan, pihak pembela bahan baja mengklaim bahwa struktur baja adalah pilihan

masa depan, dengan system pabrikasi off site mereka mengklaim bahwa waktu dan mutu bisa dijamin lebih

terkendali. Waktu konstruksi on site bisa dikurangi sehingga biaya bisa konstruksi bisa ditekan. Pendetailan

elemen2 struktur baja dapat direncanakan dengan lebih presisi, apalagi dengan kemajuan sarana pendukungnya

seperti software dan mesin-mesin pabrikasi.

FLEKSIBILITAS DESIGN

Beton :

Mengingat sifat beton yang mudah dibentuk, berbagai tampilan sesuai selera dan seni dapat dipenuhi. Berbagai

bentuk struktur bangunan beton bisa mengakomodasi keinginan para arsitek, sehingga banyak dijumpai sruktur

gedung atau bangunan lain dengan nilai estetis yang sangat tinggi.

Dengan design yang baik, kebutuhan pemanfaatan space yang terbatas juga dapat diakomodasi dengan

penggunaan struktur beton, contohnya perencanan oleh structural engineer yang inovatif, bisa mengurangi dan

mengoptimalkan dimensi elemen struktur seperti balok, kolom maupun pelat. Struktur dengan bentang-bentangpanjang masih bisa dibuat dengan material beton tanpa harus mengambil banyak ruang untuk elemen struktur

tersebut ,

Contoh-contoh penggunaan material beton pada struktur jembatan panjang, terowongan, gedung tinggi dengan flat slab, bahkan sampai

perkerasan jalan (perkerasan kaku) bisa dibuat dengan material beton yang sangat fleksibel dibentuk.


4/7

Baja :

Material baja memiliki nilai rasio perbandingan kekuatan terhadap berat yang paling tinggi diantara material

konstruksi saat ini, sehingga memungkinkan dibuat struktur yang sangat ramping dan ringan.Banyak struktur

dengan panjang bentang ,atau tinggi yang ekstrim bisa dibuat dengan bahan baja.

Dilihat dari fleksibilitas bentuk struktur yang dihasilkan, material baja memang relatif lebih sulit untuk

dibentuk, namun bagi kalangan arsitek tampilan material baja dengan keunggulan kekuatan dan finishingnya

yang beragam bisa dijadikan suatu karya seni yang fenomenal, menara-menara pencakar langit ataupun

jembatan baja dengan rangka atau kabel merupakan suatu karya yang menakjubkan.Penelitian dan teknologi kedua jenis material ini berjalan terus tanpa henti, bahkan bisa dikatakan bahwa

perkembangan mengenai ilmu dan teknologi kedua jenis bahan ini baru saja dimulai, berbagai inovasi dan

variasi berkembang terus dan barangkali tidak akan pernah berhenti. ambil contoh pada teknologi beton dengan

inovasi beton mutu tinggi, beton kedap air, beton ringan, dan lain-lain. Demikian juga halnya dengan baja,

berbagai teknologi semakin maju dan bervariasi misalnya penggunaan baja struktur mutu tinggi, kabel kabel

prategang, sampai baja ringan yang mulai sangat populer menggantikan material lain seperti kayu bahkan

beton.

Jadi pertanyaan mana yang lebih baik diantara keduanya tentu tidak relevan untuk diajukan. Masing-masing

memiliki kekurangan dan keunggulan, bahkan sering kali keduanya digunakan secara

bersamaan/dikombinasikan untuk saling melengkapi, menutupi kekurangan yang lain untuk memperoleh

keunggulannya saja sehingga didapat struktur yang optimal dari berbagai aspek pertimbangan.Keputusan pemilihan bahannya diserahkan kembali pada para pengguna, arsitek, structural engineer,

pemerintah dan semua yang terlibat didalamnya.

Kondisi beton

TAHAPAN KONDISI BETONTahap Plastis. Ketika bahan-bahan beton pertama kali dicampurkan, bentuknya menyerupai sebuah adonan.

Lunak, encer, sehingga dapat dituang dan dibentuk menjadi bermacam-macam bentuk. Tahapan ini dinamakan

kondisi plastis. Beton harus dalam kondisi plastis pada saat penuangan (pengecoran) dan pemadatan(kompaksi).

Karakteristik yang paling penting di kondisi plastis ini adalah workabilitydan cohesiveness.

Kaki kita akan tenggelam jika mencoba berdiri di atas beton yang masih dalam kondisi plastis.

Tahap Setting. Selanjutnya, beton akan mulai mengeras dan kaku. Ketika beton tidak lagi lunak, dan mulai

mengeras, kondisinya dinamakan setting. Setting terjadi setelah kompaksi (pemadatan) dan pemolesan akhir

(finishing). Beton yang basah seperti becek akan lebih mudah ditempatkan tetapi lebih sulit untuk dilakukan

finishing.

Jika kita menginjakkan kaki di atas beton yang sedang setting, kaki kita tidak akan tenggelam, tetapi jejak kaki

kita akan muncul di permukaan beton tersebut.

Tahap Pengerasan (hardening). Setelah melalui tahap setting, beton mulai mengeras dan mencapai

kekuatannya. Karakteristik yang ada pada tahap ini adalah kekuatan dan durabilitas (daya tahan).Kaki kita tidak akan meninggalkan jejak jika diinjakkan di atas beton yang sudah mengeras.

WORKABILITYWorkability adalah kemampuan untuk dilaksanakan atau dikerjakan, yang meliputi bagaimana beton itu mudah

untuk dibawa dan ditempatkan di mana-mana, mudah dikerjakan, mudah dipadatkan, dan mudah untuk

dilakukan finishing.

Beton yang cenderung kering alias kekurangan air tentu saja agak susah dibentuk, susah dipindahkan, bahkan

nantinya susah difinishing. Kalo tidak dibangun dengan benar, beton tersebut tidak akan kuat dan tahan lama.

Workability beton dapat diuji dengan melakukan slump test. Pengujian ini akan dibahas di bagian ke-3.

Apa saja yang mempengaruhi workability?

1.

Jumlah semen pasta (adukan semen). Semen pasta adalah campuran semen dan air. Semakin banyak

pasta semen yang dicampur dengan aggregat kasar dan halus, maka semakin besar workabilitynya.


5/7

2. Tingkat gradasi aggregat. Well-graded(tergradasi dengan baik), permukaan halus, dan bentuk

cenderung bulat cenderung meningkatkan workability dari campuran beton.

Untuk meningkatkan workability, dapat dilakukan dengan

Menambah pasta semen (air + semen)

Menggunakan well-graded aggregat

Menggunakan admixture

Warning!!Sebaiknya hindari peningkatan workability dengan menambahkan air saja, sebab dapat menurangi kekuatan

dan daya tahan beton.

KEKUATAN DAN DAYA TAHAN.Beton yang baik terbuat dari material yang kuat dan tahan lama secara alami. Maksudnya, jika material

pembentuk beton sudah kuat dan tahan, bisa dijamin beton yang dihasilkan juga lebih kuat. Ciri-cirinya beton

yang kuat dan memiliki daya tahan yang tinggi adalah: padat, kedap air (tidak berpori), tahan terhadap

perubahan suhu, dan tahan terhadap keausan dan pelapukan.Kekuatan dan daya tahan saling berhubungan. Semakin tinggi kekuatan (mutu) beton, semakin tinggi pula daya

tahannya.

Beton yang baik sangat penting untuk melindungi besi tulangan yang ada di dalam inti beton. Kekuatan beton

biasanya diukur dengan Uji Kekuatan Beton. Tentang pengujian ini juga akan dibahas di bagian ke-3.

Kekuatan dan daya tahan sangat ditentukan oleh:

1. Pemadatan. Pemadatan ini betujuan untuk menghilangkan udara yang ada di dalam beton. Tentu saja

pemadatan ini dilakukan ketika beton masih cair.

2. Pemeliharaan (Curing). Curing adalah membasahi beton yang sudah setting (keras) untuk beberapa

waktu tertentu. Tujuannya adalah untuk mengurangi penguapan air yang berlebihan, sehingga air yang

ada di dalam campuran beton dapat bereaksi secara optimal. Semakin lama proses curing, semakin

tinggi daya tahan beton yang dihasilkan.

3. Cuaca. Cuaca yang agak hangat dapat membuat beton mencapai kekuatan yang tinggi dalam waktu

yang tidak lama.

4. Tipe Semen. Tipe semen yang berbeda juga berpengaruh terhadap kekuatan dan daya tahan beton.

5. Rasio air terhadap semen, biasa disebut w/c ratio.Kebanyakan air atau kekuarangan semen dapat

mengakibatkan beton menjadi tidak kuat dan tentu saja tidak tahan lama. W/C ratio adalah

perbandingan BERAT air terhadap BERAT semen. Karena berat 1 liter air sama dengan 1 kg, maka

orang lebih banyak menggunakan perbandingan VOLUME air (dalam liter) terhadap BERAT semen

(dalam kg).

TeganganApabila kita perhatikan suatu penampang, umumnya gaya-gaya yang bekerja pada luasan sangat kecil

(infinitesimal areas) pada penampang tersebut bervariasi dalam besar maupun arah. Gaya dalam merupakan

resultan dari gaya-gaya pada luasan sangat kecil ini. Intensitas gaya menentukan kemampuan suatu material

terutama dalam memikul beban (kekuatan) disamping mempengaruhi sifat-sifat kekakuan maupun stabilitas.

Intensitas gaya dan arahnya yang bervariasi dari titik ke titik dinyatakan sebagai tegangan. Karena perbedaan

pengaruhnya terhadap material struktur, biasanya tegangan diuraikan menjadi komponen yang tegak lurus dan

sejajar dengan arah potongan suatu penampang

Tegangan Normal dan GeserTegangan normal (aksial): intensitas gaya pada suatu titik yang tegak lurus atau normal terhadap penampang,

yang didefinisikan sbb:


6/7

dimana F adalah gaya yang bekerja dalam arah tegak lurus atau normal terhadap penampang, dan A adalah luas

penampang

Tegangan geser: intensitas gaya pada suatu titik yang sejajar terhadap penampang, yang didefinisikan sbb:

dimana V adalah gaya yang bekerja dalam arah sejajar terhadap penampang, dan A adalah luas penampang

Besaran Penampang untuk TeganganUntuk analisis tegangan diperlukan beberapa besaran penampang yang diuraikan dibawah ini:

Luas:

Titik berat: Titik tangkap gaya berat pada benda. Titik ini didefinisikan sebagai berikut

Untuk penampang yang merupakan kombinasi beberapa penampang yang sudah diketahui titik beratnya:

Apabilaxatauydiukur dari suatu sumbu yang berimpit dengan sumbu berat , maka:

Besaran Penampang untuk Tegangan (2)

Statis momen:Statis momen terhadap suatu sumbu:

Untuk penampang yang sudah diketahu titik beratnya:

Momen inersia:

Momen inersia suatu benda adalah ukuran inersia rotasi benda tersebut. Momen inersia besar berarti benda

tidak mudah untuk dibuat berotasi pada sumbunya, walaupun tidak ada hambatan lain.

Momen Inersia Penampang Majemuk

Untuk penampang yang dibentuk dari beberapa penampang yang sudah diketahui karakteristiknya, momen

inersia merupakan penjumlahan momen inersia terhadap titik berat penampang gabungan.

dimana dI adalah jarak dari titik berat komponen penampang ke titik berat penampang gabungan.

Tegangan Normal Akibat Gaya AksialPada batang-batang yang menahan gaya aksial saja, tegangan yang bekerja pada potongan yang tegak lurus

terhadap sumbu batang adalah tegangan normal saja, tegangan geser tidak terjadi. Arah potongan ini juga

memberikan tegangan normal maksimum dibandingkan arah-arah potongan lainnya. Apabila potongan dibuat

cukup jauh dari ketidak teraturan (perubahan ukuran, sambungan), ternyata tegangan terdistribusi secara

seragam, sehingga untuk memenuhi keseimbangan besarnya tegangan menjadi:

Tegangan Geser Langsung Rata-rataTidak sama dengan kasus tegangan aksial, kenyataannya tegangan geser yang terjadi tidak terdistribusi

seragam. Persamaan diatas hanya pendekatan yang merupakan tegangan geser rata-rata. Tegangan geser (besar

dan distribusinya) yang berhubungan dengan gaya geser pada balok akan kita pelajari pada sub-bab selanjutnya.

Dengan asumsi tegangan terdistribusi merata pada penampang, diperoleh hubungan tegangan geser:


7/7

Regangan

Dari hasil pengamatan, diketahui bahwa suatu material yang mengalami tegangan pada saat yang sama juga

mengalami perubahan panjang/volume. Perubahan panjang/volume ini sering dinyatakan dalam regangan yang

didefinisikan sbb:

dimana adalah perubahan panjang yang dialami oleh bagian specimen sepanjang L.

Dalam kondisi pembebanan sehari-hari, sebagian besar material struktur menunjukkan perilaku yang memenuhihukum Hooke, dimana dinyatakan tegangan berbanding lurus dengan regangan (hubungan linear):

dimana E adalah suatu konstanta yang disebut modulus elastisitasatau modulus Young.

Documents

Perilaku Elastisitas Baja Beton