Karakteristik dari Sifat Mekanik Beton

 Karakteristik dari Sifat Mekanik Beton

1.      Pengertian Dasar Mengenai Beton

      a.       Kurva Tegangan-Regangan,

  b.      Karakteristik dari Sifat Mekanik Beton

•  Kuat tekan beton : Kemampuan beton untuk menerima gaya tekan per satuan luas dan dinyatakan dengan Mpa. Kuat tekan beton (f’c) dilakukan dengan melakukan uji silinder beton dengan ukuran diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Pada umur 28 hari dengan tingkat pembebanan tertentu. Selama periode 28 hari silinder beton ini biasanya ditempatkan dalam sebuah ruangan dengan temperatur tetap dan kelembapan 100%.

• Modulus elastisitas beton : Perbandingan antara tegangan dan regangan beton. Beton tidak memiliki modulus elastisitas yang pasti. Nilainya bervariasi tergantung dari kekuatan beton, umur beton, jenis pembebanan, dan karakteristik dan perbandingan semen dan agregat. Peraturan ACI menyebutkan bahwa rumus untuk menghitung modulus elastisitas beton yang memiliki berat beton (wc) berkisar dari 1500-2500.

         Dimana :

         wc : berat beton (Kg/m3)

         fc’  : mutu beton (Mpa)

         Ec : modulus elastisitas (Mpa)

Dan untuk beton dengan berat normal beton yang berkisar 2320Kg/m3

• Kuat tarik beton : Kuat tarik beton bervariasi antara 8% sampai 15% dari kuat tekannya. Alasan utama dari kuat tarik yang kecil ini adalah kenyataan bahwa beton dipenuhi oleh retak-retak halus. Retak-retak ini tidak berpengaruh besar bila beton menerima beban tekan karena beban tekan menyebabkan retak menutup sehingga memungkinkan terjadinya penyaluran tekanan. Jelas ini tidak terjadi bila balok menerima beban tarik. Meskipun biasanya diabaikan dalam perhitungan desain, kuat tarik tetap merupakan sifat penting yang mempengaruhi ukuran beton dan seberapa besar retak yang terjadi. Selain itu, kuat tarik dari batang beton diketahui selalu akan mengurangi jumlah lendutan. (Karena kuat tarik beton tidak besar, hanya sedikit usaha yang dilakukan untuk menghitung modulus elastisitas tarik dari beton.

• Poisson’s ration : Ketika sebuah beton menerima beban tekan, silinder tersebut tidak hanya berkurang tingginya tetapi juga mengalami ekspansi (pemuaian) dalam arah lateral. Perbandingan ekspansi lateral dengan pendekatan longitudinal ini disebut sebagai Perbandingan Poisson (Poisson’s ratio). Nilainya bervariasi mulai dari 0,11 untuk beton mutu tinggi dan 0,21 untuk beton mutu rendah, dengan nilai rata-rata 0,16. Sepertinya tidak ada hubungan langsung antara nilai perbandingan ini dengan nilai-nilai, seperti perbandingan air-semen, lamanya perawatan, ukuran agregat, dan sebagainya.

• Shringkage pada beton : Susut adalah perubahan volume yang tidak berhubungan dengan beban atau berkurangnya volume elemen beton jika terjadi kehilangan uap air karena penguapan. Proses susut pada beton akan menimbulkan deformasi yang umumnya akan bersifat menambah deformasi rangkak.

•  Creep pada beton : Rangkak (creep) adalah penambahan regangan terhadap waktu akibat adanya beban yang bekerja. Rangkak timbul dengan intensitas yang semakin berkurang setelah selang waktu tertentu dan kemudian berakhir setelah beberapa tahun.

c. Perbedaan High Strength Concrete dan High Performance Concrete

• High strength concrete : 

1. Tidak mengandung bahan-bahan daur ulang, 
2. Beton mutu tinggi didefinisikan sebagai betonyang memiliki kuat tekan tertentu untukdesain dari  41 MPa atau lebih.

•  High performance concrete : 

1. Biasanya mengandung bahan-bahan daur ulang. 
2. Beton kinerja tinggi (HPC) telah didefinisikansebagai beton yang memiliki workability yangtinggi, kekuatan tinggi, dan daya tahan tinggi.

 d.      Kelebihan dan Kekurangan dari Material Beton

•  Kelebihan :
• Beton memiliki kuat tekan yang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan  kebanyakan bahan lain.
• Beton mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap api dan air, bahkan merupakan bahan struktur terbaik untuk bangunan yang banyak bersentuhan dengan air. Pada peristiwa kebakaran dengan intensitas rata-rata, batang-batang struktur dengan ketebalan penutup beton yang memadai sebagai pelindung tulangan hanya mengalami kerusakan pada permukaannya saja tanpa mengalami keruntuhan.
• Dibandingkan dengan bahan lain, beton memiliki usia layan yang sangat panjang. Dalam kondisi-kondisi normal, struktur beton bertulang dapat digunakan sampai kapan pun tanpa kehilangan kemampuannya untuk menahan beban. Ini dapat dijelaskan dari kenyataannya bahwa kekuatan beton tidak berkurang dengan berjalannya waktu bahkan semakin lama semakin bertambah dalam hitungan tahun, karena lamanya proses pemadatan pasta semen.
• Beton biasanya merupakan satu-satunya bahan yang ekonomis untuk pondasi tapak, dinding basement, tiang tumpuan jembatan, dan bangunan-bangunan semacam itu.
• Salah satu ciri khas beton adalah kemampuannya untuk dicetak menjadi bentuk yang sangat beragam, mulai dari pelat, balok, dan kolom yang sederhana sampai atap kubah dan cangkang besar.
• Di sebagian besar daerah, beton terbuat dari bahan-bahan lokal yang murah (pasir, kerikil, dan air) dan relatif hanya membutuhkan sedikit  semen dan tulangan baja, yang mungkin saja harus didatangkan dari daerah lain.
• Keahlian buruh yang dibutuhkan untuk membangun konstruksi beton bertulang lebih rendah bila dibandingkan dengan bahan lain seperti struktur baja.
 

• Kekurangan :
• Beton mempunyai kuat tarik yang rendah sehingga mudah retak, oleh karena itu diperlukan baja tulangan untuk menahannya.
• Beton segar mengerut saat pengeringan dan beton keras mengembang jika basah sehingga dilatasi (construction joint) perlu diadakan pada beton yang berdimensi besar untuk memberi tempat bagi susut pengerasan dan pengembangan beton.
•  Beton dapat mengembang dan menyusut bila terjadi perubahan suhu, sehingga perlu dibuat dilatasi untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu.
• Beton sulit untuk kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa garam dapat merusak beton.
• Beton bersifat getas sehingga harus dihitung dan didetail secara seksama agar setelah dikombinasikan dengan baja tulangan menjadi bersifat daktail.

2. Tipe Keruntuhan pada Beton Bertulang :

a.       Compression Failure (Keruntuhan Tekan) : 

• Keruntuhan tekan terjadi bila presentasi baja tulangan suatu penampang balok relatif besar (balok perkuatan berlebihan, overrinforced beams), sehingga tegangan di serat beton lebih dulu mencapai kapasitas maksimumnya sebelum tegangan leleh maksimum tulangan baja tercapai. Pada tahap ini, regangan baja tulangan , dan regangan beton . Keruntuhan terjadi di daerah tekan beton, terjadi secara tiba-tiba dan disertai ledakan bunyi ledakan beton hancur, dan sebulumnya tidak ada tanda-tanda berupa defleksi yang besar.

b.      Tension Failure (Keruntuhan Tarik)

• Keruntuhan tarik akan terjadi bila presentase baja tulangan suatu penampang balok relative kecil (balok perkuatan kurang, underreinforced beams) sehingga tulangan akan lebih dahulu mencapai tegangan lelehnya sebelum tegangan tekan beton mencapai maksimum. Pada tahap ini, regangan baja tulangan , dan regangan beton  dan akan terus berlanjut hingga . Tanda-tanda keruntuhan ini adalah timbulnya retak-retak pada daerah tarik.

c.       Balance Failure (Keruntuhan Seimbang)

• Keruntuhan seimbang terjadi apabila beton maupun baja tulangan mencapai regangan dan tegangan maksumumnya secara bersama, keruntuhan ini terjadi secara serentak.

Dari ketiga tipe keruntuhan di atas, keruntuhan tarik (tension failure) digunakan dalam mendesain beton bertulang, dengan dasar faktor keselamatan.