Pengaruh Korosi Tulangan Balok Beton Bertulang Terhadap Kuat Lentur Berbasis Waktu Dengan Menggunakan Software LUSAS

Transkripsi

1 Tugas Akhir Pengaruh Korosi Tulangan Balok Beton Bertulang Terhadap Kuat Lentur Berbasis Waktu Dengan Menggunakan Software LUSAS Agus Apriyanto

2 Latar Belakang Gagalnya elemen struktur beton bertulang pada daerah agresif akibat korosi Korosi mengakibatkan pengurangan luasan tulangan Melihat seberapa besar pengaruh korosi terhadap pengurangan luasan yang mengurangi kemampuan layan dari elemen struktur beton bertulang

3 Rumusan Masalah Permasalahan Utama Berapa besar pengaruh korosi baja tulangan pada balok beton bertulang terhadap kuat lentur berbasis waktu? Rincian Permasalahan Apa saja hal-hal yang terkait langsung korosi tulangan baja pada balok beton bertulang? Berapa besar pengaruh korosi terhadap pengurangan luasan tulangan baja? Berapa besar kapasitas maksimum beban yang mampu dipikul oleh balok beton bertulang yang tulangan bajanya mengalami korosi sampai batas lendutan ijin? Bagaimana pengaruh momen nominal pada balok beton bertulang yang tulangan bajanya mengalami korosi?

4 Tujuan Penulisan Tujuan Utama Mengetahui besarnya pengaruh korosi pada baja tulangan balok beton bertulang terhadap kuat lentur berbasis waktu. Detail Tujuan Mengetahui hal-hal yang terkait langsung korosi tulangan baja pada balok beton bertulang. Mengetahui besarnya pengaruh korosi terhadap pengurangan luasan tulangan baja. Mengetahui kapasitas maksimum beban yang mampu dipikul oleh balok beton bertulang yang tulangan bajanya mengalami korosi sampai batas lendutan ijin. Mengetahui pengaruh momen lentur pada balok beton bertulang yang tulangan bajanya mengalami korosi.

5 Batasan Masalah Besarnya tingkat korosi diasumsikan sebagai korosi seragam yang dihitung berdasarkan perumusan empiris i corr w 27 1 c cov er 1,64 A/ cm 2 Perhitungan kapasistas beban akibat pengaruh korosi dihitung menggunakan program LUSAS berbasis elemen hingga. Tulangan sengkang balok dianggap tidak ada.

6 Batasan Masalah Dimensi balok yang digunakan 3300 mm x 300 mm x 150 mm. Pengaruh korosi disini hanya mempengaruhi pengurangan luasan tulangan baja. Asumsi kondisi lingkungan dengan kelembaban 80% dan suhu 20 C.

7 Korosi Tulangan Baja Pada Beton Bertulang Baja memiliki lapisan pasif baja yang berfungsi untuk melindungi baja dari korosi. Sifat beton alkali dengan ph sekitar Secara mikro, beton merupakan material yang berpori dengan diameter kecil berukuran 3 nm 2 μm. Ukuran tersebut masih memungkinkan senyawa-senyawa disekitar beton untuk berinfiltrasi kedalam beton dengan cara berdifusi.

8 Korosi Tulangan Baja Pada Beton Bertulang Beton beraksi dengan air Beton tidak kedap dan terkelupas Karat Penambahan volume

9 Korosi Tulangan Baja Pada Beton Bertulang Faktor yang mempengaruhi Korosi Kehilangan alkanitas akibat Karbonasi dan Klorida. Retak karena memikul beban. Rasio air semen Kuat tarik beton yang rendah

10 Korosi Tulangan Baja Pada Beton Bertulang Insiasi proses masuknya Cl - ke dalam beton Propagasi zat agresif Cl - mampu menembus lapisan palindung pasif

11 Korosi Tulangan Baja Pada Beton Bertulang

12 Korosi Tulangan Baja Pada Beton Bertulang i corr w 27 1 c cov er 1,64 0, 29 Stewart & Mullard, 2006 A / cm 2 i corr T i corr 1 t T 1tahun 1 0,85 t T 1

13 Korosi Tulangan Baja Pada Beton Bertulang A. S. Sudjono (2005) Waktu yang dibutuhkan ion Cl - untuk berinfiltrasi dari permukaan beton sampai permukaan baja tulangan adalah komponen yang menentukan waktu layan bangunan beton yang dihitung berdasarkan kerusakan akibat korosi baja tulangan. Kecepatan reaksi korosi baja tulangan sangat ditentukan oleh difusi gas O 2 dari permukaan beton sampai ke lokasi sekitar permukaan baja tulangan.

14 Metode Elemen Hingga Metode elemen hingga didasarkan pada pemikiran bahwa solusi perkiraan untuk masalah teknik yang rumit dapat dicapai dengan membagi masalah tersebut menjadi bagian yang lebih kecil

15 Metode Elemen Hingga Ide Metode Elemen Hingga Kondisi batas dan Nilai Awal

16 Metode Elemen Hingga Keuntungan Metode Elemen Hingga Dapat diaplikasikan pada segala macam masalah. Tidak ada batasan geometri. Struktur yang dianalisa bisa saja memiliki banyak bentuk. Tidak ada batasan pada kondisi batas (boundary condition) dan pembebanan. Tidak ada batasan dalam jenis material, bahkan untuk kombinasi beberapa material (komposit). Memungkinkan kombinasi antara elemen yang berbeda prilaku. Model struktur elemen hingga bisa semirip mungkin dengan struktur sesungguhnya. Pendekatan semakin baik dengan meningkatkan jumlah elemen.

17 Metode Elemen Hingga dan LUSAS Metode Elemen Hingga LUSAS Klasifikasi Masalah Pemodelan Diskrit Pemodelan Running Hasil Analisa

18 Software LUSAS Geometry Atrributes Loadcases Meshing Utilities Control

19 Metodelogi Start Studi Literatur Pengambilan data A A Pemodelan pengaruh Korosi pada balok beton Bertulang menggunakan LUSAS Analisa hasil pemodelan Dengan perubahan Pengaruh korosi Finish

20 Data Material dan Konfigurasi Balok Mutu beton (f c) w/c : 0,5 : 35 MPa Poisson s Ratio Beton : 0,2 Mutu baja (fy) : 400 MPa Poisson s Ratio Baja : 0,3 Diameter Tulangan : 2#22 Selimut Beton : 25 mm Dimensi Balok : 3300 mm x 150 mm x 300 mm

21 Analisa Tingkat Korosi Corrosion Rate Steel Area Corrosion Rate (μa/cm 2 ) Steel Area (%) Year Year

22 Pemodelan LUSAS Geometry Pembagian Group Definisi Model Runnning Perletakkan Pembebanan

23 Load Capacity Balok Load Capacity Load (N) Displacement (mm) tahun 5 tahun 10 tahun 15 tahun 20 tahun 25 tahun 30 tahun 35 tahun 40 tahun 45 tahun 50 tahun 55 tahun 60 tahun 65 tahun 70 tahun 75 tahun 80 tahun 85 tahun 90 tahun 95 tahun 100 tahun

24 Retak Pada Balok Lendutan -9,167 mm Lendutan -13,7505 mm Jumlah retak 74 Jumlah retak 116 Jumlah retak 82 Jumlah retak 138 Jumlah retak 82 Jumlah retak 136

25 Stress Concrete Stress Concrete (MPa) Stress Concrete (MPa) Load (N)

26 Stress Bar Stress Bar (MPa) Stress Bar (MPa) Stress Bar (MPa) Linear (Stres s Bar (MPa) ) Load (N)

27 Momen Nominal Balok Persentase (%) Tahun Corrosion Rate (μa/cm 2 ) Steel Area (%) Momen Nominal (%) Corrosio n Rate

28 Kesimpulan Faktor-faktor yang mempengaruhi tingkat korosi tulangan baja pada balok beton beton bertulang adalah: Kehilangan alkanitas baja akibat Karbonasi dan kadar Klorida dalam beton (0,15 dari berat beton). Beban lebih yang menyebabkan retak. Kualitas beton dengan f c min = 35 Mpa dan w/c maksimum = 0,4. Tebal selimut beton. Untuk tebal selimut beton minimum disarankan 75 mm untuk daerah agresif. Akibat faktor-faktor diatas tidak dipenuhi, maka akan terjadi korosi tulangan baja yang dimulai pada tahun ke 4 dengan waktu insiasi 3 tahun.

29 Kesimpulan Dengan perumusan Stewart & Mullard dengan laju korosi didapat laju korosi pada tahun ke 4 2,861 μa/cm 2 dan menurun sampai 0,725 μa/cm 2 pada tahun ke 100 dengan asumsi kondisi lingkungan dengan tingkat kelembaban 80% dan suhu 20 C. Pengurangan luasan tulangan akibat korosi sampai seratus tahun hanya menyisakan tulangan sebesar 70,038% untuk tulangan #22. Kapasitas balok dalam memikul beban sampai batas lendutan ijin yang awalnya N menurun sebesar N (81,555%) pada tahun ke 100.

30 Kesimpulan Pada saat balok melendut sampai batas lendutan ijin - 9,167 mm jumlah retak pada balok pada tahun ke 0 sebanyak 76 dengan beban N dan pada tahun berikutnya jumlah retak pada balok lebih banyak dengan beban yang lebih kecil. Begitu juga pada saat balok melendut 1,5 kali lendutan ijin -13,7505 mm, jumlah retak pada balok sebanyak 116 dengan beban N dan pada tahun berikutnya jumlah retak pada balok bertambah dengan beban menurun.

31 Kesimpulan Pada analisa tegangan material balok beton bertulang, pengaruh yang signifikan akibat korosi terjadi pada tulangan baja karena tengan baja pada tahun ke 100 mengalami kenaikan menjadi 319,934 MPa dengan beban N yang awalnya 273,66 MPa dengan beban N. Momen nominal balok mengalami penurunan akibat korosi tulangan baja yang awalnya N.mm menjadi N.mm (73,067%) pada tahun ke 100.

32 Saran Agar dilakukan penelitian mengenai hubungan kualitas tulangan dengan pengaruh korosi pada berbagai kondisi lingkungan agar memperkecil pengurangan luasan tulangan sehingga dicapai pengurangan luasan tulangan tidak lebih dari 25% selama 100 tahun. Diharapkan pada saat merancang elemen struktur beton bertulang agar memperhatikan mutu (f c min = 35 MPa) dan selimut beton (cover min = 75 mm) sehingga tingkat korosi dapat diminimalisir.

33 TERIMA KASIH Agus Apriyanto