Fisika teknik

Elastisitas bahan konstruksi

Fadly Fauzie Firdausi_____________20090110034__Teknik Sipil A_______________________________

Januari 2010

Elastisitas Bahan Konstruksi

Pemahaman dasar elastisitas

Elastisitas aadalah kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan

Hukum Hooke untuk benda non Pegas

F = kΔL

F

ΔL

F =gaya, N

ΔL= perubahan panjang, m

K = konstanta, N/m

Ketika suatu benda bersifat elastic diberikan gaya maka akan timbul tegangan dan regangan

Elastisitas

Tegangan Regangan

Tegangan=Gaya / luas σ = F atau P A A Dengan satuan N/m2 atau Pa

Regangan= perubahan panjang /panjang awal

ε = ΔL atau ΔV Lo Vo Dengan tanpa satuan atau tak berdimensi

Hubungan Tegangan dan Regangan menghasilkan

Modulus elastisitas E atau Modulus Young Y

Elastisitas =tegangan /regangan

E = σ/ ε

Fisika teknik

Elastisitas bahan konstruksi

Fadly Fauzie Firdausi_____________20090110034__Teknik Sipil A_______________________________

Januari 2010

Nilai tangens α tersebut disebut Modulus Young atau Modulus Elastisitas atau Modulus Elastik, yang biasanya disimbolkan dengan huruf E.

Daerah elastic berupa garis linear titik awal sampai pada titik batas elastic(yield point) Terjadi deformasi sementara

Daerah plastis berupa garis lengkung dari titik batas elastic sampai sebelum titik patah Terjadi deformasi permanen. Apabila terus diberikan gaya maka akan terjadi tegangan maksimum(ultimate tensile strength) dan akhirnya patah(fatigue).

Macam deformasi : Deformasi disebabkan tarikan(2 gaya menjauhi kedua ujung benda), hasilnya terjadi perubahan bentuk panjang, dipengaruhi modulus Young “Y” Y = F Lo

AΔL

Deformasi disebabkan tekanan ( 2 gaya mendekati kedua ujung benda), hasilnya terjadi perubahan bentuk volume, dipengaruhi oleh modulus Bulk B = VoΔP ΔV Deformasi disebabkan tegangan geser ( 2 gaya berlawanan arah, melintasi sisi yang berlawanan), hasilnya perubahan bentuk miring, dipengaruhi oleh modulus geser S = F Lo = F

AΔL A

Angka Poisson adalah perbandingan dari pengurangan panjang(regangan) secara tegak lurus arah pembebanan terhadap regangan memanjang. ν=- εy/ εx=- εz/ εx (minus karena mampatan)

Fisika teknik

Elastisitas bahan konstruksi

Fadly Fauzie Firdausi_____________20090110034__Teknik Sipil A_______________________________

Januari 2010

Bahan- Bahan Konstruksi

Karet Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E= 0,1 GPa

Nisbah Poisson : μ = 0,5

Kayu Kayu yang berat jenisnya tinggi mempunyai modulus elastisitas dan kekuatan yang tinggi.

Sebagai contoh kayu jenis pinus memiliki modulus elastisitas 45x109 Pa. Kayu bersifat anistropis

dengan kekuatan yang berbeda pada berbagai arah. Tinjauan kekuatan meliputi arah

aksial(arah sejajar serat), arah radial, dan arah tangensial(arah garis singgung). Kekuatan arah

tangensial dan aksial tidak terlalu berbeda besar . Sifat mekanis kayu ditinjau arah sejajar

serat(aksial) dan arah tegak lurus serat ( arah tangensial dan radial).

Sifat

mekanika

kayu

Kelas kuat

I II III IV V

Berat Jenis >0,9 0,9-0,6 0,6-0,4 0,4-0,3 <0,3

Modulus

Elastisitas

(GPa)

>12,5 10-12,5 8-10 6-8 <6

Kuat lentur

mutlak (Mpa)

>110 110-72,5 72,5-50 50-36 <36

Kuat tekan

mutlak (MPa)

>65 65-42,5 42,5-30 30-21,5 <21,5

Tarik//serat 15 10 7,5 5 -

Tekan//serat 13 8,5 6 4,5 -

Tekan tegak

lurus serat

4 2,5 1,5 1 -

Tegangan izin

(MPa)

Fisika teknik

Elastisitas bahan konstruksi

Fadly Fauzie Firdausi_____________20090110034__Teknik Sipil A_______________________________

Januari 2010

Plastik Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E= 1-5 GPa

Batu Bata Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E= ?

Beton Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E= 24 GPa

Nisbah Poisson : μ = 0,15

Batu alam Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E= 41 Gpa

Nisbah Poisson : μ = o,1

Granit Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E= 45 GPa

Kaca Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E= 70-80 GPa

Nisbah Poisson : μ = 0,24

Marmer Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E= 50 GPa

Alumunium Sifat elastic :

Fisika teknik

Elastisitas bahan konstruksi

Fadly Fauzie Firdausi_____________20090110034__Teknik Sipil A_______________________________

Januari 2010

Modulus elastisitas : E= 70 GPa

Modulus geser : S = 25 GPa

Yield point : Y = 35-550 Mpa

Nisbah Poisson : μ = 0,31-0,34

Tembaga Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E = 100-150GPa

Modulus geser : S = 35 GPa

Yield point : Y = 76-1100 MPa

Nisbah Poisson : μ =0,33-0,35

Besi Sifat elastic :

Modulus elastisitas : E= 100 GPa

Modulus geser : S = 40 GPa

Baja maka berarti mutu bajanya semakin kuat atau tegangan lelehnya semakin besar, tetapi peregangannya semakin kecil, ini berarti semakin tinggi mutu baja sifatnya semakin getas(mudah patah). Sifat-sifat mekanis lainnya yang perlu diketahui adalah sebagai berikut: Modulus Elastis : E = 200.000 MPa Modulus Geser : S = 80.000 MPa Yield point : Y = 205-1725 MPa Nisbah Poisson : μ = 0,30 Koefisien pemuaian : α = 12 x 106 / Co

Keuntungan :

Mempunyai ketahanan terhadap tarik yang tinggi

Disamping mempunyai ketahanan gaya tarik, juga tahan terhadap gaya desak

Berat Struktur secara keseluruhan lebih ringan dibandingkan beton

Pondasi bangunan lebih ringan

Dimensi lebih ramping

Mudah didaur ulang

Fisika teknik

Elastisitas bahan konstruksi

Fadly Fauzie Firdausi_____________20090110034__Teknik Sipil A_______________________________

Januari 2010

Kerugian:

Mudah karatan

Membutuhkan biaya perawatan yang mahan dan menerus selama umur struktur

Tidak tahan terhadap panas tinggi (kebakaran)

Bentuk tampang terbatas (sesuai pabrik)

Penyambungan membutuhkan alat sambung dan peralatan

serta tenaga khusus.