SUSUT

II - 13

BAB IIMATERIALII.1. BETON

Beton, khususnya beton mutu tinggi adalah komponen utama dari semua elemen beton prategang. Sehingga, kekuatan dan daya tahan beton adalah dua kualitas utama yang paling penting di struktur beton prategang. Efek-efek dalam jangka panjang dapat dengan cepat mengurangi gaya-gaya prategang dan menyebabkan kegagalan yang tidak diharapkan. Oleh karena itu, perlu dilakukan berbagai upaya untuk menjamin dan mengontrol kualitas pada berbagai tahap produksi dan konstruksi serta perawatan. Gambar II.1 menunjukkan berbagai faktor yang mempengaruhi kualitas beton.

Gambar II.1. Sifat Utama Beton yang Baik

Secara umum, besaran-besaran mekanis beton dapat dikelompokkan menjadi dua kategori, yaitu :

1. Besaran sesaat atau jangka pendek, yaitu kuat tekan, kuat tarik, kuat lentur, geser dan kekakuan yang diukur dengan modulus elastisitas

2. Besaran jangka panjang, yaitu rangkak dan susut

II.1.1. Kuat Tekan

Berdasarkan ACI 363R-92, State of the Art Report on High Strength Concrete, karakteristik beton dibedakan menjadi dua, yaitu :a. Beton mutu normal (kuat tekan < 41 MPa)

b. Beton mutu tinggi (kuat tekan ( 41 MPa)

Besar kuat tekan beton tergantung pada jenis campuran, agregat, waktu dan kualitas perawatan. Umumnya kuat tekan yang digunakan dalam perencanaan adalah kuat tekan beton umur 28 hari yang diperoleh dari pengujian di laboratorium dengan menggunakan alat uji silinder berdimensi 6x12 (150 x 300 mm). Gambar II.2 menunjukkan grafik perilaku tegangan regangan akibat tekan uniaksial.

Gambar II.2. Hubungan Tegangan Regangan akibat Tekan Uniaksial

Besarnya kuat tekan dapat dihitung dengan menggunakan :

dimana :

: Kuat tekan beton untuk umur tertentu (MPa)

P : Beban tekan maksimum (N)

As: Luas penampang benda uji (mm2)

II.1.2. Kuat Tarik dan Kuat LenturSecara umum, nilai kuat tarik beton relatif kecil dan pendekatan yang digunakan untuk menentukan nilai kuat tarik () adalah 0,10 < < 0,20 . Metode yang paling umum digunakan dalam pengujian kuat tarik adalah metode splitting atau pembelahan silinder. Adapun ilustrasi pengujian tersebut seperti yang terlihat pada Gambar II.3.

Gambar II.3. Pengujian Splitting

Besarnya kuat tarik belah dapat dihitung dengan menggunakan :

dimana : fct: Kuat tarik belah benda uji (MPa)

P: Beban tekan maksimum (N)

l : Panjang benda uji (mm)

Ds: Diameter benda uji (mm)

Sedangkan, untuk komponen struktur yang mengalami lentur, nilai kuat lentur (modulus of rupture, ) digunakan dalam desain/analisis penampang. Besar kuat lentur diukur dengan menguji balok beton polos berpenampang bujur sangkar 6 dan panjang bentang 18. Adapun ilustrasi pengujian kuat lentur seperti terlihat pada Gambar II.4.

Gambar II.4. Pengujian Kuat Lentur

ACI 318 menentukan nilai modulus of rupture beton adalah

II.1.3. Modulus Elastisitas

Beton pada dasarnya bersifat non linier sehingga nilai modulus elastisitasnya hanyalah pendekatan. Gambar II.5 menunjukkan modulus tangent dan secant pada beton.

Gambar II.5. Modulus Tangent dan Secant pada BetonNilai modulus elastisitas beton selalu berubah tergantung pada kuat tekan dan umur beton. Umumnya yang diambil cukup mewakili nilai modulus elastisitas beton adalah modulus secant untuk 0.45 . Standar SNI-03 (pasal 10.5.1) menetapkan rumus berikut untuk menghitung modulus elastisitas beton Ec :

untuk 1500 < wc < 2500 kg/m3dimana : wc adalah densitas beton dalam kg/m3

adalah kuat tekan silinder dalam MPa.

dan untuk beton normal (wc 2400 kg/m3), nilai modulus elastisitas :

MPa

Sedangkan nilai regangan pada saat tegangan maksimum (o) bervariasi antara 0.0015 0.0030. Untuk beton dengan berat normal, nilai o ~ 0.0020.II.1.4. Hubungan Tegangan Regangan Pengetahuan mengenai hubungan tegangan regangan beton merupakan hal penting dalam mengembangkan analisis dan desain serta prosedur-prosedur dalam struktur beton. Pada Gambar II.6. menunjukkan kurva tegangan regangan yang diperoleh dari pengujian yang menggunakan benda uji beton silinder yang dibebani tekan uniaksial.

Gambar II.6. Kurva Tegangan Regangan Tipikal untuk Beton

Bedasarkan Gambar II.6 dapat terlihat bahwa :

1. Semakin rendah kekuatan beton, semakin tinggi regangan gagalnya.

2. Panjang bagian yang semula relatif linier akan bertambah untuk kuat tekan beton yang semakin besar

3. Ada reduksi yang sangat nyata pada daktilitas untuk kekuatan yang meningkatII.1.5. SusutSusut adalah kontraksi akibat pengeringan dan perubahan kimiawi yang tergantung pada waktu dan keadaan kelembaban tetapi tidak pada tegangan. Gambar II.7 mengilustrasikan hubungan susut dengan waktu pada specimen yang tidak dibebani.

Gambar II.7. Kurva Susut-Waktu

Pada dasarnya, ada dua jenis susut, yaitu :

1. Susut plastis, terjadi selama beberapa jam pertama sesudah pengecoran beton segar di cetakan.

2. Susut pengeringan, terjadi sesudah beton mengering dan sebagian besar proses hidrasi kimiawi di pasta semen telah terjadi. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya susut pengeringan adalah :a. Agregat

Agregat beraksi menahan susut pasta semen, sehingga beton yang lebih banyak kandungan agregat akan lebih sedikit mengalami susut.

b. Rasio air semen.

Semakin tinggi rasio air semen, semakin tinggi pula efek susut

c. Ukuran elemen beton

Semakin besar volume elemen beton, semakin berkurang laju dan besar total susut. Akan tetapi, durasi waktu susut akan lebih lama karena membutuhkan waktu yang lebih banyak dalam pengeringan untuk mencapai daerah dalam.

d. Kondisi kelembaban sekitar

Semakin tinggi kelembaban, semakin kecil laju penyusutan.e. Penulangan

Beton bertulangan mengalami penyusutan lebih sedikit dibandingkan dengan beton polos (tidak bertulangan).f. Bahan tambahan

Efek ini bervariasi tergantung pada jenisnya, misal akselarator seperti kalsium klorida yang digunakan untuk mempercepat proses pengerasan beton, akan memperbesar susut.

g. Jenis semen

Semen yangcepat mengering akan susut lebih banyak dibandingkan dengan jenis-jenis lainnya, sedangkan semen pengkompensasi susut akan mengurangi retak susut apabila digunakan bersama tulangan pengekang.

h. Karbonasi

Susut karbonasi disebabkan oleh reaksi antara karbondioksida yang ada di atmosfir (udara) dengan yang ada di pasta semen. Banyaknya susut gabungan bergantung pada urutan proses karbonasi dan pengeringan. Apabila kedua fenomena tersebut bekerja secara simultan, maka susut yang terjadi akan lebih sedikit.

II.1.6. RangkakRangkak atau aliran material lateral adalah peningkatan regangan terhadap waktu akibat beban yang terus menerus bekerja. Deformasi awal akibat beban adalah regangan elastis, sedangkan regangan tambahan akibat beban yang sama yang terus menerus bekerja disebit regangan rangkak. Pada Gambar II.8 mengilustrasikan penambahan deformasi rangkak terhadap waktu.

Gambar II.8. Kurva Deformasi Rangkak - WaktuAdapun faktor-faktor yang mempengaruhi rangkak adalah

a. Sifat bahan dasar, seperti komposisi dan kehalusan semen, kualitas adukan dan kandungan mineral dalam agregat

b. Rasio air terhadap jumlah semen atau kadar air

c. Suhu pada proses pengerasan

d. Kelembaban selama penggunaan

e. Umur beton pada saat beban bekerja

f. Lama pembebanan

g. Nilai tegangan

h. Nilai perbandingan luas permukaan dan volume komponen strukturi. Nilai slumpII.2. Baja PrategangII.2.1. Jenis-jenis baja prategang

Baja mutu tinggi merupakan bahan yang umum untuk menghasilkan gaya prategang dan mensuplai gaya tarik pada beton prategang. Baja prategang dapat berbentuk kawat-kawat tunggal (wire), strands yang terdiri atas beberapa kawat yang dipuntir memebentuk elemen tunggal dan batang-batang bermutu tinggi (bar). Ada tiga jenis baja prategang yang umum digunakan, yaitu :a. Kawat-kawat (wire) relaksasi rendah atau stress-relieved tak berlapisanb. Strands relaksasi rendah atau stress-relieved strands tak berlapisan

c. Batang-batang baja mutu tinggi tak berlapisan (bars)

Gambar II.9. Diagram Tegangan Rengan Baja Prategang

Kawat-kawat (wire) stress relieved adalah kawat-kawat tunggal yang ditarik dalam kondisi dingin sesuai dengan standar ASTM 421. Maksud dari penarikan tersebut adalah untuk meningkatkan kekuatan lelehnya. Sedangkan, untuk proses pembuatan stress-relieved strand mengikuti standar ASTM A416. Strand terbuat dari tujuh kawat dengan memuntir enam diantaranya pada pitch sebesar 12-16 kali diameter di sekeliling kawat lurus yang sedikit lebih besar. Pelepasan tegangan (stress-relieved) yang bertujuan untuk meningkatkan daktilitas, dilakukan setelah kawat-kawat dijalin menjadi strand. Gambar II.10 menunjukkan diagram alir proses produksi strand

Gambar II.10. Diagram Alir Proses Produksi Strand

II.2.2. Relaksasi Baja

Relaksasi baja dalam baja prategang adalah kehilangan prategang apabila kawat-kawat atau strands mengalami regangan yang pada dasarnya konstan. Hal ini identik rangkak pada beton, dengan perbedaan bahwa rangkak adalah perubahan regangan, sedangkan relaksasi baja adalah kehilangan tegangan pada baja. II.3. Tulangan Baja

Secara umum, tipe tulangan baja untuk elemen non prategang adalah :

1. Batang ulir (hot rolled)

2. Jaring kawat las

Gambar II.11. Tipe Tulangan Baja Non Prategang

Gambar II.12. Tanda-tanda pada Tulangan Baja Standar

Maksud dari penggunaan baja tulangan, yaitu :

1. Meningkatkan kuat lentur ultimate

2. Memberikan ketahanan geser

3. Mencegah bursting dan spalling pada zona angkur

Berdasarkan grade yang ditentukan sesuai dengan Standard Spesification for Deformed and Plain-Billet Stell Bars ASTM A615, jenis tulangan baja ada 3 jenis, yaitu :

1. Grade 60

fy = 400 MPa. Ukuran diameter tulangan : D10 sampai D56. Umumnya digunakan pada bangunan dan jembatan

2. Grade 40

fy = 280 MPa. Diameter tulangan : D10 sampai D19. Bersifat lebih daktail

3. Grade 75

fy = 525 MPa. Diameter tulangan : D19 sampai D56

Adapun bentuk kurva hubungan tegangan regangan untuk berbagai jenis tulangan seperti terlihat pada Gambar II.13.

Gambar II.13. Kurva Hubungan Tegangan Regangan Untuk Berbagai Jenis Tulangana. Benda uji splitting

b. Distribusi tegangan

horisontal

c. Benda uji setelah

pengetesan

fc

Strain, (

Intial tangent modulus

Secant modulus

(o

(u

0.45 fc

PAGE Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMBRia Catur Yulianti ST.MT

BETON PRATEGANG

_1242418459.unknown

_1242418698.unknown

_1244147040.vsdTipe semen yang sesuai :Rendah C3A, MgO, Na2O, K2O dan tidak mengandung kapur

Ketahanan terhadap cuaca dan bahan kimia

Tipe semen yang sesuaiRasio w/c rendahPengeringan yang tepatKetahanan agregat terhadap bahan alkaliZat tambahan yang sesuaiDigunakan superplasticizer atau polymer sebagai zat tambahanUdara yang masuk

Beton Ideal

Ketahanan terhadap hal-hal kurang baik

Rasio w/c rendahPengeringan yang tepatKepadatan, beton yang homogenKekuatan tinggiAgregat yang tahan pakaiTekstur permukaan yang baik

Kualitas pasta bagusRasio w/c rendahKadar semen yang optimalBunyi agregat, penyebaran dan getaranKadar udara rendah

Ukuran agregat besarPenyebaran yang efisienSlump minimumKadar semen minimumOperasi pemasangan otomatis yang optimalZat tambahan dan udara yang masukJaminan kualitas dan kontrol

Kekuatan

Nilai ekonomis

Kontrol proporsi

Kontrol bahan kimia dan kualitas

Kontrol penempatan dan pengeringan

Kontrol perawatan

_1253179988.unknown

_1244163727.unknown

_1243552396.unknown

_1243591476.unknown

_1242423632.unknown

_1242418503.unknown

_1230668423.unknown

_1242407157.unknown

_1200739692.unknown