TEKNOLOGI BETON Sifat Fisik dan Mekanik

Transkripsi

1 TEKNOLOGI BETON Sifat Fiik dan Mekanik

2 Beton, ejak dulu dikenal ebagai material dengan kekuatan tekan yang memadai, mudah dibentuk, mudah diproduki ecara lokal, relatif kaku, dan ekonomi. Agar menghailkan beton yang euai dengan penggunaannya dan ketepatan pemilihan jeni bahannya, maka dibutuhkan pengetahuan tentang material/bahan beerta ifatnya. Sifat Fiika olume, Berat dan Hubungannya Sifat utama uatu benda adalah berat () dan volume (). olume benda terdiri dari volume bagian padat dan volume bagian tidak padat. Bagian tidak padat beraal dari volume rongga yang diebut pori-pori (void) baik yang terii air (pori terbuka) dan yang tidak terii air (pori tertutup). 2

3 olume Benda : v Poroita benar : P v.100% ov cv.100% Poroita tampak : P ov t.100% Derajat Kejenuhan : S w.100% v Rapat Maa (faktor mampat) : d.100% ov cv w a Berat Benda : Berat olume : w a w 3

4 v ov cv w a : volume pori : volume pori terbuka : volume pori tertutup : volume air : volume udara : volume butir/padat Berat olume Kering : a w d d : berat udara : berat air : berat butir/padat : berat butir kering Berat olume Jenuh (aturated) : Berat olume Jenuh Kering Muka (aturated urface dry/ssd) : Berat Jeni (pecific gravity) : Daya Serap Air : K G at d d / w.100% at d. w at at at v. w.100% 4

5 Kadar Air : w w.100% d.100% w d.100% Koefiien Pelunakan : perbandingan kekuatan bahan pada aat jenuh air terhadap kekuatan bahan pada aat kering, merupakan indikator ketahanan bahan terhadap air. bila nilai koefiien > 0,80 bahan tahan air (water proof). Peloloan (Permeability) Air dan Ga : parameter yang menyatakan kemampuan/kekedapan bahan untuk melewatkan air atau ga melalui atu atuan lua elapian bahan. Dipengaruhi oleh poroita, ukuran pori, kadar air bahan, beda tekanan dan ketebalan bahan. d 5

6 Berat benda merupakan berat bagian padat dan berat air yang mengii ebagian atau eluruh pori-pori, edang berat udara yang mengii ia ruang pori-pori dianggap nol. olume a v w Udara Air Berat a w Zat Padat Pori Terbuka Pori Tertutup 6

7 Penghantaran pana : jumlah pana (kcal/mjam o C) yang dialirkan melalui 1 m tebal lapian bahan elua 1 m 2 elama 1 jam pada etiap 1 o C. Kapaita pana : kemampuan bahan untuk menyerap pana oleh etiap berat bahan untuk menaikkan etiap 1 o C temperatur bahan. Ketahan bakar : kemampuan bahan untuk tidak menyala atau ulit menyala atau mudah menyala ketika dibakar. Ketahanan terhadap api (fire proof) : ketahanan bahan untuk melebur pada uatu tingkat uhu. Katagori ebagai bahan tahan api : tinggi jika tidak melebur pada uhu ampai 1580 o C edang jika melebur pada uhu 1350 o C 1580 o C dan rendah jika melebur pada uhu di bawah 1350 o C. Keawetan : keawetan bahan merupakan kemampuan untuk bertahan/tidak ruak akibat pengaruh kondii lingkungan (uhu, kelembaban, zat aam, atau zat lainnya atau juga rayap dan lain-lain). 7

8 Sifat Mekanik : adalah repon uatu benda terhadap gangguan berupa gaya dari luar. penting dalam bidang teknik ipil, dapat dibagi dalam dua katagori, yaitu tegangan (tre) : merupakan repon dalam bentuk gaya dalam, deformai yang merupakan repon berupa perubahan bentuk. Tegangan Tegangan Akial (Axial Stree) : adalah tegangan pada uatu elemen truktur dengan arah ejajar dengan umbu memanjang (akial) elemen b h P R = P P R b.h P A 8

9 Tegangan Lentur (Bending Stree) : adalah tegangan pada elemen truktur yang muncul/timbul akibat adanya lenturan/momen lentur, momen lentur diebabkan oleh beban-beban tegak luru umbu memanjang elemen yang bekerja, dimana erat ata mengalami tekan dan erat bawah mengalami tarik. D 1 T. 2 1 h 2. M M. h bh 2 bh b. bh 2 1 M.y I 9

10 Tegangan Geer/Lintang (Shear Stree) : tegangan yang bekerja umbu memanjang elemen. Umumnya tegangan geer terbear berada pada gari netral kemudian mengecil dan akhirnya nol pada erat tampang terjauh/tepi penampang. Tegangan Geer Puntir (Torional Stree) : tegangan yang timbul akibat terpuntirnya/terputarnya elemen terhadap umbu memanjang. T : Momen Tori r : Jari-jari : Inertia Polar 10

11 Deformai/Perubahan Bentuk Suatu bahan akan mengalami perubahan bentuk (deformai) akibat dikenai beban. Perubahan bentuk dapat berifat menetap atau ementara, karenanya mekanime deformai dibedakan dalam : Deformai Elati, merupakan jeni perubahan bentuk yang akan hilang (kembali kebentuk emula) ketika beban ditiadakan. Deformai Plati, merupakan jeni perubahan bentuk yang tetap ada mekipun udah tidak dibebani/beban dihilangkan Deformai pada uatu benda, yang jika dikaitkan dengan dimeni benda, diebut dengan regangan (train), diekpreikan dalam perbandingan perubahan dimeni terhadap dimeni awal dan menurut arahnya terbagi dalam jeni : regangan akial/tranveral/lateral, regangan geer (hear Strain) regangan rotai (Rotational Strain) 11

12 L b h d x y z L b h LbG h Bahan Iotropik : bahan yang mempunyai regangan yang ama untuk emua arah. x y z Kekuatan (Strength) : ukuran bearnya gaya yang dapat ditahan ampai aat bahan mengalami keruakan. Ketangguhan (Toughne) : bearnya energi yang dapat dierap oleh uatu benda ampai aat mengalami keruakan. Kekeraan (Hardne) : ketahanan benda terhadap penetrai pada permukaannya dipreentaikan dengan luaan daerah lekukan penetrai (Bilangan Kekeraan Brinell/BKB) atau Kedalaman Penetrai (Kekeraan Rockwell). 12

13 Keuletan (Ductility) : kemampuan uatu bahan untuk mengalami perubahan bentuk (ecara bolak balik) ambil mempertahankan ebagian kekuatannya. Relakai : peritiwa emakin berkurangnya (ecara bertahap) tegangan intern bahan pada aat menerima peregangan ecara tetap. Hiterea : peritiwa tertinggalnya repon regangan dari pada repon tegangan pada aat menerima pembebanan bolak-balik. Rayapan (Creep) : peritiwa bertambahnya regangan plati uatu bahan yang mengalami tegangan tetap yang bear dalam jangka waktu yang lama pada temperatur tertentu. Hubungan Tegangan dan Regangan Tegangan (tre) merupakan repon dalam bentuk gaya dalam dan deformai yang merupakan repon perubahan bentuk, terjadi akibat uatu benda dikenai beban. Hubungan antara tegangan dan regangan umumnya diajikan dalam bentuk grafik (diagram) yang dibentuk dari ekumpulan data hail uji laboratorium, baik uji tarik ataupun uji tekan. 13

14 Dari diagram tegangan-regangan, dapat diketahui perilaku mekanika yang dapat dijadikan ebagai parameter karakteritik yang berkaitan dengan kekuatan (menahan beban) dan ketahanan (menahan perubahan bentuk) uatu bahan. Diagram tegangan-regangan pengujian pembebanan tarik baja memiliki bagian-bagian yang lengkap, dapat menjelakan perilaku bahan berkenaan dengan interaki antara tegangan dengan regangan. Diagram ini terdiri dari egmen-egmen daerah elati, plati, perkuatan regangan dan kontraki luaan tampang, ehingga dapat menjelakan perilaku uatu bahan 14

15 Daerah Elati dan Bata Sebanding. Daerah elati (0 a) : daerah dimana akibat pertambahan beban, mengakibatkan pertambahan tegangan (σ) juga menyebabkan pertambahan regangan (ε), dimana hubungan σ dan ε linier (gari kurva relatif luru). Juga bila beban dikurangi berakibat tegangan berkurang dan ternyata regangan juga berkurang, ehingga membentuk kurva turun yang berakhir kembali dititik 0 bila beban dihilangkan ama ekali. Lintaan kurva turun ama dengan lintaan kurva naik bila beban ampai bata elati.. 15

16 Kemungkinan lain, kondii tegangan dan regangan bertambah ehingga membentuk kurva naik ampai titik 2, dan bila tegangan dan regangan berkurang, lintaan kurva turun tidak elintaan kurva naik dan tidak berakhir di titik 0, diebut elati ebagian/tidak empurna, kondii ini memberikan regangan-ia. Bahan dengan perilaku elati memberikan hubungan tegangan dan regangan yang linier diebut elati linear, jika hubungan terebut tidak linier maka diebut elati non-linier. Kebanyakkan bahan padat berifat elati linier. Hubungan linier antara tegangan dengan regangan ini angat penting, terutama untuk menentukan nilai Modulu Elatiita/Modulu Young (E) dan Modulu Kenyal. Nilai Modulu Elatiita tergantung kemiringan kurva tegangan-regangan pada daerah linier, dan menurut Hukum Hooke dinyatakan : E f atau f. E f P A L L 16

17 Tegangan dan regangan pada akhir dari gari linier diebut bata ebanding σ p dan ε p. Lua daerah dibawah gari ebanding (daerah diarir) diebut Modulu kenyal, ecara numeri dinyatakan Modulu kenyal = 1. 2 p. p Tegangan dan regangan pada akhir daerah elati diebut bata elati (σ e dan ε e ) yang terletak edikit diata bata ebanding, atau di awal kurva mulai melengkung. Seungguhnya bata elati ulit ditetapkan, dan umumnya bata ini didekati dengan membuat gari ejajar bagian kurva yang linier, yang memotong kurva dan ditarik dari regangan 0,2 % 17

18 Daerah Pelelehan atau Plati Sempurna Sedikit melewati bata elati terdapat uatu titik yang diebut titik/bata leleh (yield point), ebagai awal dari kondii dimana bahan mulai mengalami pertambahan regangan tanpa adanya pertambahan tegangan (daerah pelelehan atau plati empurna). Deformai bahan yang terjadi pada daerah ini merupakan regangan permanen atau menetap (plati). Daerah ini juga diawali oleh bagian kurva yang naik turun tak beraturan, kemudian akan mendatar (diebut yield plateau) dan berakhir pada titik dimana kurva akan menanjak kembali. Nilai tegangan pada gari mendatar diebut tegangan leleh (σ y ) yang digunakan dalam perhitungan analii dan perencanaan. Tetapi pada kurva dimana yield plateau tidak terlihat dengan jela, digunakan nilai lain, yaitu nilai σ 0,2 18

19 Daerah perkuatan Regangan (train hardening) & Kontraki Lua Tampang Daerah ini berupa kurva cembung dengan titik puncaknya adalah tegangan makimum (kuat ultimit) dan berakhir pada titik putu (benda uji tarik putu) dengan nilai tegangan diebut tegangan putu/patah (fracture). Setelah daerah pelelehan, tegangan meningkat yang diebut train hardening, kemudian diikuti terjadinya pengecilan penampang (kontraki luaan penampang), lalu benda uji (tarik) putu. Jika pada daerah kontraki luaan tampang, tegangan dihitung berdaarkan luaan tampang yang mengecil (bukan luaan tampang awal), maka kurva akan tergambar ebagai gari putu-putu. 19