Keteguhan Lengkung Le Konstruksi Komposit.

\ Gambar II.4

d. Keteguhan Lengkung Le

Keteguhan leng gaya-gaya yang berusa dibedakan menjadi 2 lengkung pukul. Kete menahan gaya yang m pukul adalah kekuata mendadak. Balok kayu yan berlebihan akan mele tegangan tekan dan pa Gambar II.5. Akibat t akan terjadi regangan y Batang kayu yang menerima gaya geser tegak l Lentur ngkung lentur adalah kekuatan atau daya ta usaha melengkungkan kayu tersebut. Keteguha 2 dua macam, yaitu keteguhan lengkung sta eteguhan lengkung statik menunjukkan kekua g mengenainya perlahan-lahan, sedangkan ke kuatan kayu dalam menahan gaya yang me yang terletak pada dua tumpuan atau lebih, bil elengkungmelentur. Pada bagian sisi atas ba n pada sisi bawah akan terjadi tegangan tarik bat tegangan tarik yang melampaui batas kemam n yang cukup berbahaya. 14 gak lurus arah serat tahan kayu terhadap uhan lengkung dapat statik dan keteguhan kekuatan kayu dalam keteguhan lengkung mengenainya secara bila menerima beban balok akan terjadi rik yang besar lihat ampuan kayu maka Universitas Sumatera Utara 15 P g a r is n e tr a l T e r te k a n T e r ta r ik Gambar II.5 Batang kayu yang menerima beban lengkung

e. Keteguhan Belah

Keteguhan belah adalah kemampuan kekuatan kayu dalam menahan gaya- gaya yang berusaha membelah kayu. Kayu lebih mudah membelah menurut arah sejajar serat kayu. Keadaan kayu juga mempengaruhi sifat pembelahan, misalnya kayu yang basah lebih mudah dibelah daripada kayu yang telah kering.

II.2.3 Tegangan Bahan Kayu

Istilah kekuatan atau tegangan pada bahan seperti kayu adalah kemampuan bahan untuk mendukung beban luar atau beban yang berusaha merubah bentuk dan ukuran bahan tersebut. Akibat beban luar yang bekerja ini menyebabkan timbulnya gaya – gaya dalam pada bahan yang berusaha menahan perubahan ukuran dan bentuk bahan. Gaya dalam ini disebut dengan tegangan yang dinyatakan dalam Pound ft 2 . Dibeberapa negara satuan tegangan ini mengacu ke sistem Internasional SI yaitu N mm 2 . Perubahan ukuran atau bentuk ini dikenal sebagai deformasi atau regangan. Jika tegangan yang bekerja kecil maka regangan atau deformasi yang terjadi juga Universitas Sumatera Utara 16 kecil dan jika tegangan yang bekerja besar maka deformasi yang terjadi juga besar. Jika kemudian tegangan dihilangkan maka bahan akan kembali kebentuk semula. Kemampuan bahan untuk kembali kebentuk semula tergantung pada besar sifat elastisitasnya. Jika tegangan yang diberikan melebihi daya dukung serat maka serat – serat akan putus dan terjadi kegagalan atau keruntuhan. Deformasi sebanding dengan besarnya beban yang bekerja sampai pada satu titik. Titik ini adalah Limit Proporsional. Setelah melewati titik ini besarnya deformasi akan bertambah lebih cepat dari besarnya beban yang diberikan . Hubungan antara beban dan deformasi ditunjukkan pada gambar II.6 berikut . Gambar II.6 Hubungan antara beban tekan dengan deformasi untuk tarikan dan tekanan Kayu memiliki beberapa tegangan, pada satu jenis tegangan nilainya besar dan untuk jenis tegangan yang lain nilainya kecil. Sebagai contoh tegangan tekan cenderung memperpendek kayu sedangkan tegangan tarik akan memperpanjang kayu. Beban Deformasi Tarikan Tekanan Limit Proporsional Limit Proporsional Universitas Sumatera Utara 17 Biasanya kayu akan menderita kombinasi dari beberapa tegangan yang terjadi secara bersamaan meski salah satu jenis tegangan lebih mendominasi. Kemampuan untuk melentur bebas dan kembali kebentuk semula tergantung kepada elastisitas, dan kemampuan untuk menahan terjadinya perubahan bentuk disebut dengan kekakuan. Modulus elastisitas adalah ukuran hubungan antara tegangan dan regangan dalam limit proporsional yang memberikan angka umum untuk menyatakan kekakuan atau elastis suatu bahan. Semakin besar modulus elastisitas kayu, maka kayu tersebut semakin kaku. Istilah getas digunakan untuk mendeskripsikan deformasi yang terjadi sebelum patah. Dapat diperhatikan bahwa sifat getas ini bukan menyatakan kelemahan. Sebagai contoh, besi tuang dan kapas adalah bahan yang getas, walaupun besarnya beban yang dibutuhkan untuk mengakibatkannya hancur sangat berbeda. Dalam mencari karakteristik kekuatan kayu ada dua cara yang dapat dilakukan. Pertama, dengan pengujian langsung di lapangan. Kedua, dengan penelitian. Karena pelaksanaan pengujian di lapangan memerlukan biaya yang besar maka pengujian dengan penelitian merupakan alternatif pemilihan. Pada penelitian ada 2 dua jenis pengujian yang dapat dilakukan. Pengujian dengan menggunakan sampel kecil dan pengujian kayu sebagai struktural. Pengujian dengan menggunakan sampel penting untuk tujuan komparatif, yang memberikan indikasi bahwa sifat-sifat kekuatan setiap jenis-jenis kayu berbeda. Karena pengujian dirancang untuk menghindari pengaruh kerusakan lain, sehingga hasilnya tidak menunjukkan beban aktual yang mampu diterima dan faktor yang harus digunakan untuk mendapatkan tegangan kerja yang aman. Pengujian kayu dengan bentuk struktural lebih mendekati kondisi penggunaan yang sebenarnya. Secara khusus Universitas Sumatera Utara 18 dianggap penting karena dapat mengamati kerusakan seperti pecah-pecah. Kelemahan pada pengujian ini adalah memerlukan biaya yang besar dan pekerjaannya sulit karena membutuhkan kayu dalam jumlah yang besar dan butuh waktu yang lebih lama. Selain itu, faktor pemilihan bahan dalam ukuran yang besar dengan kualitas yang seragam menjadi sangat penting dibandingkan dengan pemilihan sampel dalam ukuran kecil. Pengujian dengan menggunakan sampel kecil telah memiliki standar pengujian. Karena sifat kekuatan kayu sangat dipengaruhi oleh kandungan air, pengujian dapat dilakukan dalam kondisi terpisah. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan material kayu yang memiliki kandungan standar. Pengujian dilakukan pada bahan kering udara dengan kadar air yang diketahui dan angka-angka kekuatan tersebut dikoreksi terhadap kandungan air standar. Ketelitian dibutuhkan untuk mengeliminasi faktor-faktor yang dapat membuat variasi sifat kekuatan. Pengujian dengan sampel kecil dari jenis-jenis kayu yang berbeda-beda kini telah dilakukan, dan banyak batasan data yang diperoleh. Angka-angka yang diterbitkan untuk kayu yang berbeda-beda dapat dibandingkan dengan metode pengujian yang telah distandarkan. Angka-angka ini sendiri dapat dipakai dalam memperhitungkan tegangan kerja karena faktor koreksi telah diperhitungkan. Umumnya secara empiris hanya sedikit karakteristik kekuatan kayu yang diketahui. Sebagai contoh adalah kualitas kayu oak, kayu jati, dan kayu damar sebagai bahan struktur. Hasil pengujian berdasarkan nilai tegangan dan regangan dari kayu tersebut. Nilai tegangan diperoleh dari besarnya beban per luas penampang yang dibebani, dinyatakan dalam Nmm², atau : Universitas Sumatera Utara 19 Penampang Luas Beban Tegangan = σ Dan regangan didefinisikan sebagai deformasi per ukuran semula yaitu : Mula Mula Panjang Deformasi regangan − = ε Ada beberapa jenis tegangan yang dapat dialami oleh suatu material, yaitu tegangan tekan Compression Strength, tegangan tarik Tensile Strength, dan tegangan lentur Bending Strength. Pada tegangan tekan, material mengalami tekanan pada luasan tertentu yang menyebabkan timbulnya tegangan pada material dalam menahan tekanan tersebut sampai batas keruntuhan dan diambil sebagai nilai tegangan tekan. Demikian pula dengan tarikan, tegangan tarik timbul akibat adanya gaya dalam pada material yang berusaha menahan beban tarikan yang terjadi. Kemampuan maksimum material menahan tarikan adalah sebagai sebagai tegangan tarik lihat Gambar II.7. Gambar II.7 Tegangan tekan dan tegangan tarik T e k a n a n T e g . T e k a n T a r i k a n T e g . T a r i k Universitas Sumatera Utara 20 Tegangan yang bekerja : A P tr tk tr tk = σ Dimana : σ tr tk = Tegangan tekantarik yang terjadi kgcm² P tr tk = Beban tekan tarik yang terjadi kg A = Luas penampang yang menerima beban cm² Secara teoritis, semakin ringan kayu maka semakin kurang kekuatannya, demikian juga sebaliknya. Pada umumnya dapat dikatakan bahwa kayu-kayu yang berat sekali juga kuat sekali. Kekuatan, kekerasan dan sifat teknik lainnya adalah berbanding lurus dengan berat jenisnya. Tentunya hal ini tidak terlalu sesuai, karena susunan dari kayu tidak selalu sama.

II.2.4 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis

Pemilihan secara mekanis untuk mendapatkan modulus elastisitas lentur harus dilakukan dengan mengikuti standar pemilahan mekanis yang baku. Berdasarkan modulus elastis lentur yang diperoleh secara mekanis, kuat acuan lainnya dapat diambil mengikuti tabel II.1. Kuat acuan yang berbeda dengan Tabel II.1 dapat digunakan apabila ada pembuktian secara eksperimental yang mengikuti standar- standar eksperimen yang baku. Universitas Sumatera Utara 21 Tabel II.1 : Nilai kuat acuan MPa berdasarkan Aatas pemilahan secara mekanis pada kadar air 15 berdasarkan PKKI NI - 5 2002 Kode Mutu E w F b F t F c F v F c┴ E26 E25 E24 E23 E22 E21 E20 E19 E18 E17 E16 E15 E14 E13 E12 E11 E10 25000 24000 23000 22000 21000 20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 14000 13000 12000 11000 66 62 59 56 54 56 47 44 42 38 35 32 30 27 23 20 18 60 58 56 53 50 47 44 42 39 36 33 31 28 25 22 19 17 46 45 45 43 41 40 39 37 35 34 33 31 30 28 27 25 24 6,6 6,5 6,4 6,2 6,1 5,9 5,8 5,6 5,4 5,4 5,2 5,1 4,9 4,8 4,6 4,5 4,3 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 11 10 9 Dimana : Ew = Modulus elastis lentur Fb = Kuat lentur Ft = Kuat tarik sejajar serat Fc = Kuat tekan sejajar serat Fv = Kuat Geser Fc┴ = Kuat tekan tegak lurus Universitas Sumatera Utara 22

II.2.5 Kuat Acuan Berdasarkan Pemilihan Secara Visual

Pemilahan secara visual harus mengikuti standar pemilahan secara visual yang baku. Apabila pemeriksaan visual dilakukan berdasarkan atas pengukuran berat jenis, maka kuat acuan untuk kayu berserat lurus tanpa cacat dapat dihitung dengan menggunakan langkah-langkah sebagai berikut : a. Kerapatan ρ pada kondisi basah berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi kadar airnya lebih kecil dari 30 dihitung dengan mengikuti prosedur baku. Gunakan satuan kgm³ untuk ρ. b. Kadar air, m m 30, diukur dengan prosedur baku. c. Hitung berat jenis pada m G m dengan rumus : d. G m = ρ [1000 1 + m100] e. Hitung berat jenis dasar G b dengan rumus : f. G b = G m [1 + 0,265 a G m ] dengan a = 30 – m 30 g. Hitung berat jenis pada kadar air 15 G 15 dengan rumus : G 15 = G b 1 – 0,133 G b h. Hitung estimasi kuat acuan, dengan modulus elastisitas lentur Ew = 16500 G 0.7 , dimana G : Berat jenis kayu pada kadar air 15 = G 15 . Untuk kayu dengan serat tidak lurus danatau mempunyai cacat kayu, estimasi nilai modulus elastis lentur acuan pada point f harus direduksi dengan mengikuti ketentuan pada SNI Standar Nasional Indonesia 03-3527-1994 UDC Universal Decimal Classification 691.11 tentang “Mutu Kayu Bangunan“ yaitu dengan mengalikan estimasi nilai modulus elastis lentur acuan dari Tabel II.1 tersebut dengan Universitas Sumatera Utara 23 nilai rasio tahanan yang ada pada Tabel II.2 yang bergantung pada kelas mutu kayu . Kelas mutu kayu ditetapkan dengan mengacu pada Tabel II.3. Tabel II.2 : Nilai rasio tahanan Kelas Mutu Nilai Rasio Tahanan A B C 0,80 0,63 0,50 Tabel II.3 : Cacat maksimum untuk setiap kelas mutu kayu Macam Cacat Kelas Mutu A Kelas Mutu B Kelas Mutu C Mata kayu : Terletak di muka lebar Terletak di muka sempit Retak Pingul Arah serat Saluran Damar Gubal Lubang serangga Cacat lain lapuk, hati rapuh, retak melintang 16 lebar kayu 18 lebar kayu 15 tebal kayu 110 tebal atau lebar kayu 1:13 15 tebal kayu eksudasi tidak diperkenan Diperkenankan Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasai dan tidak ada tanda- tanda serangga hidup Tidak diperkenankan 14 lebar kayu 16 lebar kayu 16 tebal kayu 16 tebal atau lebar kayu 1:9 25 tebal kayu Diperkenankan Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasai dan tidak ada tanda- tanda serangga hidup Tidak diperkenankan 12 lebar kayu 14 lebar kayu 12 tebal kayu 14 tebal atau lebar kayu 1:6 12 tebal kayu Diperkenankan Diperkenankan asal terpencar dan ukuran dibatasai dan tidak ada tanda-tanda serangga hidup Tidak diperkenankan Universitas Sumatera Utara 24

II.3 Beton

Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk masa padat. SK SNI 03-2847-2002 Sesuai tingkat mutu beton yang hendak dicapai, komposisi bahan susun beton harus ditentukan. Banyak metoda yang dapat digunakan untuk menentukan komposisi bahan susun beton, agar beton yang dihasilkan memberikan kelecakan dan konsistensi yang memungkinkan beton mudah dikerjakan, ketahanan terhadap kondisi lingkungan kedap air, tidak korosif, tahan kebakaran dan lain–lain serta memenuhi kekuatan yang direncanakan Istimawan, 1994. Kuat tekan beton relatif tinggi dibanding dengan kuat tariknya, yaitu kuat tarik beton antara 9–15 kuat tekannya. Selain itu, beton merupakan bahan yang bersifat getas Kadir, 2000. Modulus elastisitas beton berubah-ubah tergantung kepada umur beton, sifat- sifat dari agregat dan semen, kecepatan pembebanan, jenis dan ukuran dari benda uji. Selanjutnya, karena beton memperlihatkan deformasi yang tetap permanent sekalipun dengan bahan yang kecil, maka dikenal beberapa macam definisi untuk modulus elastisitas. Untuk penetapan modulus elastisitas beton, penerapannya digunakan rumus – rumus empiris yang menyertakan besaran berat disamping kuat tekan beton. SK SNI 03 – 2847 – 2002 memberikan nilai modulus elastisitas beton tersebut, yaitu untuk beton ringan dan beton normal. Universitas Sumatera Utara 25 Kekuatan beton tergantung dari banyak faktor, seperti: a. Proporsi campuran, b. Kondisi temperatur dan kelembaban dari tempat dimana campuran ditempatkan dan mengeras, c. Jumlah air yang relatif terhadap semen serta cara pengolahannya. Faktor air semen fas sangat mempengaruhi kekuatan beton, fas merupakan perbandingan antara berat air dengan semen dalam adukan beton. Secara umum diketahui bahwa semakin rendah perbandingan air–semen, kuat tekan beton semakin tinggi. Rasio air tertentu diperlukan untuk memberikan aksi kimiawi didalam pengerasan beton. Kelebihan air meningkatkan kemampuan pengerjaan, akan tetapi menurunkan kekuatan. Sebagai bahan konstruksi beton juga memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan beton sebagai bahan konstruksi adalah: a. kekuatan lawan tekan yang tinggi, b. dampak terhadap iklim kecil tidak membutuhkan perawatan yang khusus dapat dibentuk sesuai dengan perencanaan yang diinginkan. Kekurangannya antara lain: a. kekuatan terhadap tarik yang relative rendah, b. relative mahal dalam hal pengadaan, c. daya tahan terhadap api rendah. Universitas Sumatera Utara 26

II.3.1. Bahan- Bahan Penyusun Beton

II.3.1.1 Semen Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar, sedangkan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras hardened concrete. Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran agregat. Semen Portland adalah suatu bahan pengikat hidrolis hydraulic binder yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya. Semen Portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII.0013-81 atau Standar Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986, dan harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standar tersebut PB.1982:3.2-8. Semen yang digunakan untuk pekerjaan beton harus disesuaikan dengan rencana kekuatan dan spesifikasi teknik yang diberikan Tri Mulyono, 2004. Menurut SNI 03-2847-2002, semen portland diklasifikasikan dalam lima jenis, yaitu : 1. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk Universitas Sumatera Utara 27 bangunan-bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. 2. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif garam-garam sulfat dan saluran air buangan atau bangunan yang berhubungan langsung dengan rawa. 3. Tipe III, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan awal yang tinggi dalam fase permulaan setelah pengikatan terjadi. Semen jenis ini digunakan pada daerah yang bertemperatur rendah, terutama pada daerah yang mempunyai musim dingin winter season. 4. Tipe IV, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas hidrasi yang rendah. Digunakan untuk pekerjaan-pekarjaan yang besar dan masif, umpamanya untuk pekerjaan bendung, pondasi berukuran besar atau pekerjaan besar lainnya. 5. Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut, air buangan industri, bangunan yang terkena pengaruh gas atau uap kimia yang agresif serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi. Universitas Sumatera Utara 28 II.3.1.2 Agregat Agregat ialah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton. Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya sangat tinggi, yaitu berkisar 60 - 70 dari volume beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar sehingga karakteristik dan sifat agregat memiliki pengaruh langsung terhadap sifat-sifat beton. Dalam SNI 03-2847-2002 agregat didefinisikan sebagai material granuler, misalnya pasir, kerikil, batu pecah dan kerak tungku besi yang dipakai bersama–sama dengan media pengikat untuk membentuk semen hidrolik atau adukan. Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat buatan pecahan. Secara umum agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu agregat kasar dan agregat halus. 1. Agregat Halus Agregat halus pasir adalah mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton yang memiliki ukuran butiran kurang dari 5 mm atau lolos saringan no.4 dan tertahan pada saringan no.200. Agregat halus pasir berasal dari hasil disintegrasi alami dari batuan alam atau pasir buatan yang dihasilkan dari alat pemecah batu stone crusher. 2. Agregat Kasar Agregat kasar kerikilbatu pecah berasal dari disintegrasi alami dari batuan alam atau berupa batu pecah yang dihasilkan oleh alat pemecah batu stone crusher, dengan ukuran butiran lebih dari 5 mm atau tertahan pada saringan no.4. Universitas Sumatera Utara 29 Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih kecil dari 40 mm. Agregat yang ukurannya lebih besar dari 40 mm digunakan untuk pekerjaan sipil lainnya, misalnya untuk pekerjaan jalan, tanggul-tanggul penahan tanah, bronjong atau bendungan dan lainnya. Agregat halus biasanya dinamakan pasir dan agregat kasar dinamakan kerikil, kricak, batu pecah atau split. II.3.1.3 Air Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang penting. Di dalam campuran beton, air mempunyai dua buah fungsi, yang pertama, untuk memungkinkan reaksi kimia yang menyebabkan pengikatan dan berlangsungnya pengerasan, dan yang kedua, sebagai bahan pelumas antar butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Kandungan air yang rendah menyebabkan beton sulit dikerjakan tidak mudah mengalir, dan kandungan air yang tinggi menyebabkan kekuatan beton akan rendah serta betonnya porous. Selain itu kelebihan air akan bersama-sama dengan semen bergerak kepermukaan adukan beton segar yang baru dituang bleeding, kemudian menjadi buih dan membentuk lapisan tipis yang dikenal dengan laitance selaput tipis. Selaput tipis ini akan mengurangi daya lekat antara lapisan beton dan merupakan bidang sambung yang lemah. Apabila ada kebocoran cetakan, air bersama- sama semen juga dapat keluar, sehingga terjadilah sarang-sarang kerikil. Selain dari jumlah air, kualitas air juga harus dipertahankan. Karena kotoran yang ada di dalamnya dapat menyebabkan kekuatan beton dan daya tahannya berkurang. Pengaruh pada beton diantaranya pada lamanya waktu ikatan awal adukan beton serta kekuatan betonnya setelah mengeras. Universitas Sumatera Utara 30 Air yang digunakan sebagai campuran harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton. Air yang memenuhi persyaratan sebagai air minum memenuhi syarat pula untuk bahan campuran beton, tetapi tidak berarti air pencampur beton harus memenuhi standar persyaratan air minum. Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut : a. Tidak mengandung lumpur benda melayang lainnya lebih dari 2 gramliter, b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton asam, zat organik, dan sebagainya lebih dari 15 gramliter, c. Tidak mengandung klorida Cl lebih dari 0,5 gramliter, d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gramliter.

II.3.2. Sifat – Sifat Beton

Dalam pengerjaan beton segar, sifat yang sangat penting harus diperhatikan adalah kelecakan. Kelecakan adalah kemudahan pengerjaan beton, dimana pada penuangan placing dan memadatkan compacting tidak menyebabkan munculnya efek negatif berupa pemisahan segregation dan pendarahan bleeding. Istilah kelecakan workability dapat didefinisikan dari tiga sifat sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara 31 a. Kompaktibilitas yaitu kemudahan dimana beton dapat dipadatkan dan mengeluarkan rongga – rongga udara, b. Mobilitas yaitu kemudahan dimana beton dapat mengalir ke dalam cetakan dan membungkus tulangan, c. Stabilitas yaitu kemampuan beton untuk tetap menjadi massa homogen tanpa pemisahan selama dikerjakan. Pada adukan yang tidak stabil, air dapat terpisah dari benda padat, kemudian naik ke permukaan. Fenomena ini disebut pendarahan bleeding. Sebaliknya, agregat kasar bisa terpisah dari mortar. Sedangkan fenomena ini disebut pemisahan segregation. II.3.2.1. Kuat Tekan Karena beton mempunyai sifat yang kuat terhadap tekan dan mempunyai sifat yang relatif rendah terhadap tarik maka pada umumnya beton hanya diperhitungkan mempunyai kerja yang baik di daerah tekan pada penampangnya dan hubungan regangan-regangan yang timbul karena pengaruh pengaruh gaya tekan tersebut digunakan sebagai dasar pertimbangan. Nilai dari kuat tekan beton diwakili oleh tegangan tekan maksimum fc’ dengan satuan Nmm2 atau MPa Mega Pascal. Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara nilai ± 10 – 65 MPa. Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton dengan kuat tekan berkisar 17 – 30 MPa [Dipohusodo, 1999]. Universitas Sumatera Utara 32 Nilai dari kuat tekan beton ditentukan dari tegangan tekan tertinggi fc’ yang dicapai benda uji umur 28 hari akibat beban tekan selama percobaan. Dengan demikian, seperti tampak pada gambar, harap dicatat bahwa tegangan fc’ bukanlah tegangan yang timbul pada saat benda uji hancur melainkan tegangan maksimum pada saat regangan beton εb mencapai nilai ± 0,002. Kurva-kurva pada Gambar II.8 memperlihatkan hasil percobaan kuat tekan benda uji beton berumur 28 hari untuk berbagai macam adukan rencana. Gambar II.8 Diagram Tegangan-Regangan Batang Tulangan Baja Terhadap Kuat Tekan Beton [Dipohusodo, 1999] Secara umum kemiringan kurva regangan-regangan pada tahap awal menggambarkan nilai modulus elastis suatu bahan. Dengan mengamati bermacam kurva tegangan-regangan kuat beton berbeda, tampak bahwa umumnya kuat tekan maksimum tercapai pada saat nilai satuan regangan tekan ε’ mencapai ± 0,002. Selanjutnya nilai tegangan fc’ akan turun dengan bertambahnya nilai regangan Universitas Sumatera Utara 33 sampai benda uji hancur pada nilai ε’ mencapai 0,003 – 0,005. Beton kuat tinggi lebih getas dan akan hancur pada nilai regangan maksimum yang lebih rendah dibandingkan dengan beton kuat rendah. Pada SK SNI 03-2847-2002 pasal 12.2.3 menetapkan bahwa regangan kerja maksimum yang diperhitungkan di serat tepi beton tekan terluar adalah 0,003-0,0035 sebagai batas hancur. Regangan maksimum tersebut boleh jadi tidak konservatif untuk beton mutu tinggi dengan nilai fc’ antara 55-80 Mpa. Kuat tekan dari beton dipengaruhi oleh sejumlah faktor, selain oleh perbandingan air – semen dan tingkat pemadatannya. Faktor – faktor penting lainnya, yaitu : 1. Jenis semen dan kualitasnya, mempengaruhi kekuatan rata – rata dan kuat batas beton, 2. Perawatan curing, kehilangan kekuatan sampai 40 dapat terjadi bila pengeringan diadakan sebelum waktunya, 3. Suhu, pada umumnya kecepatan pengerasan beton bertambah dengan bertambahnya suhu. Pada titik beku kuat hancur akan tetap rendah untuk waktu yang lama, 4. Umur, pada keadaan yang normal kekuatan beton bertambah dengan umurnya. Kecepatan bertambahnya kekuatan tergantung pada jenis semen. Misalnya dengan kadar alumina yang tinggi menghasilkan beton yang kuat hancurnya pada 24 jam sama dengan Semen Portland biasa pada umur 28 hari. pengerasan berlangsung terus secara lambat sampai beberapa tahun. Universitas Sumatera Utara 34 II.3.2.2 Modulus Elastisitas Beton Sesuai dengan SK SNI 03-2847-2002 pasal 10.5.1 digunakan rumus modulus elastisitas beton sebagai berikut : 0043 , 50 , 1 fc w E c c = dimana, Ec = modulus elastisitas beton tekan MPa c w = berat isi beton kgm 3 fc’ = kuat tekan beton MPa Rumus empiris tersebut hanya berlaku untuk beton dengan berat isi berkisar antara 1500 dan 2500 kgm3. Untuk beton kepadatan normal dengan berat isi ± 23 kNm3 dapat digunakan nilai : 700 . 4 fc E c = Pada umumnya nilai kuat maksimum untuk mutu beton tertentu akan berkurang pada tingkat pembebanan yang lebih lamban atau slower rates of strain. Nilai kuat beton beragam sesuai dengan umurnya dan biasanya nilai kuat beton ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari setelah pengecoran. Umumnya pada umur 7 hari kuat beton mencapai 70 dan pada umur 14 hari mencapai 85 - 90 dari kuat beton umur 28 hari. Pada kondisi pembebanan tekan tertentu beton menunjukkan suatu fenomena yang disebut rangkak creep. Universitas Sumatera Utara 35 II.3.2.3. Kekuatan Tarik Kekuatan tarik beton seringkali diukur berdasarkan modulus tarik modulus of rupture, yaitu tegangan tarik lentur dari beton silinder 6 inci. Nilai ini sedikit lebih besar dari nilai tarik sesungguhnya. Tetapi saat ini lebih sering ditentukan oleh kekuatan belah silinder beton. Dalam SK SNI 03-2847-2002 ditetapkan bahwa besarnya modulus tarik mengikuti rumus : c f Fr 70 , = untuk beton normal Dengan Ec dan f’c dalam Mpa. Harga ini harus dikalikan faktor 0,75 untuk beton ringan total dan 0,85 untuk beton ringan berpasir. Dari berbagai hasil percobaan terlihat bahwa kekuatan tarik beton sangat kecil dibandingkan kekuatan tekannya, sehingga dalam analisis atau desain kekuatan tarik beton diabaikan, dan beton dianggap hanya dapat menahan gaya tekan. Gaya tarik yang timbul seluruhnya ditahan oleh baja tulangan.

II.4 Konstruksi Komposit.

Komposit secara sederhana didefenisikan sebagai gabungan dari dua macam atau lebih bahan bangunan yang modulus elastisnya berbeda digabungkan sedemikian rupa, sehingga bekerja sama memikul beban yang bekerja sehingga kelebihan sifat masing–masing bahan yang membentuk komponen struktur komposit tersebut dapat dimanfaatkan secara maksimal. Bahan konstruksi yang dimaksud dalam tulisan ini adalah balok komposit kayu dengan beton. Komponen komposit kayu–beton adalah komposit yang Universitas Sumatera Utara 36 terbentuk dari bahan kayu dan beton bertulang, yang digabungkan menjadi satu kesatuan dengan perantara alat sambung geser, sehingga mampu bereaksi terhadap beban kerja sebagai satu kesatuan. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk menghemat penggunaan bahan bangunan, yaitu dengan cara menggabungkan kayu dan beton dalam satu kesatuan struktur komposit. Untuk tujuan ini, diperlukan alat sambung geser dengan memanfaatkan kelebihan sifat mekanik masing–masing bahan secara maksimal, akan didapat struktur gabungan yang lebih kuat dibandingkan dengan masing–masing bahan penyusunnya. Struktur komposit kayu – beton dapat juga dimanfaatkan untuk bangunan sederhana seperti rumah tinggal, rumah susun, kantor, gedung sekolah, jembatan sederhana dan lain–lain. Lapis beton merupakan sayap flens pada struktur komposit tersebut, berfungsi sebagai bagian yang menahan gaya desak, sedangkan kayu merupakan bagian badan yang dimanfaatkan untuk menahan gaya tarik. Kedua bahan tersebut merupakan satu kesatuan struktur komposit yang kaku. Kekakuan dan kelakuan struktur dinyatakan dalam hubungan antara beban dan lendutan yang terjadi. Angka kekakuan EI penampang komposit banyak ditentukan oleh faktor mutu bahan pembentuk komposit, kuat tekan beton serta modulus elastisitas kayu dan beton. Modular rasio n menyatakan perbandingan antara modulus elastisitas keduanya tergantung dari konfugarisi penampang lantai komposit, khususnya suatu lajur balok T komposit yang ditinjau. Apabila kita perbandingkan dengan beton, pelaksanaan dengan menggunakan balok-balok komposit mempunyai beberapa keuntungan disamping kerugian – kerugian tertentu: Universitas Sumatera Utara 37 Kerugian-kerugian: a. Diperlukan pemeliharaan maintenance yang periodik dimana kekuatan kayu akan berkurang, sejalan dengan lebih membasahnya keadaanpengaruh pergantian cuaca, b. Diperlukan pengawasan dan ketelitian yang tinggi dalam hal pekerjaan sambungan, pengecatan,dll. Keuntungan-keuntungan: a. Ukuran balok konstruksi menjadi lebih kecil, b. Berat konstruksi menjadi ringan, c. Sesuai dengan bentang-bentang pendek, untuk gelagar sederhana, d. Kekuatan memikul beban menjadi lebih besar. II.5 Balok Komposit Kayu Beton Komposit struktur lantai komposit dapat diasumsikan sebagai deretan balok T, dengan gaya tarik ditahan oleh kayu, gaya tekan ditahan oleh pelat beton dan gaya geser pada bidang kampuh kayu-beton ditahan oleh sejumlah konektor geser, yang dimensi, jenis dan jumlahnya ditentukan sesuai dengan nilai gaya geser yang bekerja pada bidang kontak. Komponen struktur lantai komposit diperhitungkan sebagai lantai satu arah. Struktur Lantai Komposit Kayu-Beton Tipe Balok T diperlihatkan pada Gambar II.9 berikut : Universitas Sumatera Utara 38 Gambar II.9. Penampang Lantai Komposit Kayu–Beton Tipe Balok T Penampang komposit kayu–beton seperti diperlihatkan pada Gambar II.9 diatas, b E merupakan lebar efektif, h adalah tinggi total penampang, t tebal beton, h W adalah tinggi kayu dan b W adalah lebar kayu. Menurut SK SNI 03-2847-2002 memberikan pembatasan lebar sayap efektif b E untuk balok T dan diambil nilai terkecil dari : 1 b E ≤ L4 2 b E ≤ b O 3 b E ≤ b w + 16 t dengan L adalah panjang bentang, b O adalah jarak pusat ke pusat antar balok, b W merupakan lebar kayu dan t adalah tinggi sayap beton, apabila tidak diketahui jarak antar balok b o , maka persamaan yang dipakai hanyalah persamaan 1 dan 3. Universitas Sumatera Utara 39

II.6 Penghubung Geser Shear Connector