MAKALAH SISTEM STRUKTUR KOMPOSIT DAN
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk manciptakan berbagai
produk yang terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu
bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan jerami pendek untuk menguatkan
batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang menggabungkan kayu, otot
binatang, sutera, dan pedang samurai Jepang yang terdiri dari banyak lapisan
oksida besi yang berat dan liat.
Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi
sifat-sifat yang luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim seperti
logam besi, keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi bahan
yang diperlukan untuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan,
perkapalan, kendaraan dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidang tersebut
membutuhkan density
yang
rendah, flexural,
dan tensile yang
tinggi, viskosity yang baik dan hentaman yang baik. Terminologi komposit
memunculkan beberapa permasalahan, satunya ialah komposit. Komposit selalu
dibentuk untuk meningkatkan kekuatan, ketahanan terhadap korosi, sifat-sifat
listrik, atau sekedar penampilannya. Menurut definisinya, komposit adalah
struktur yang di buat dari bahan-bahan yang berbeda-beda, ciri-cirinya pun tetap
terbawa setelah komponen terbentuk sepenuhnya.
Perkembangan dibidang teknologi dan sciences belakangan ini mendorong
material komposit banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi produk.
Secara global material komposit dikembangkan untuk menggantikan material
logam yang banyak digunakan sebelum berkembangnya material komposit
sebagai pembuat komponen-komponen.
Struktur komposit (Composite) merupakan struktur yang terdiri dari dua
material atau lebih dengan sifat bahan yang berbeda dan membentuk satu kesatuan
sehingga menghasilkan sifat gabungan yang lebih baik. Umumnya srtuktur
komposit berupa :
1. Kolom baja terbungkus beton / balok baja terbungkus beton (Gambar
1.a/d).
2. Kolom baja berisi beton/tiang pancang (Gambar 1.b/c).
3. Balok baja yang menahan slab beton (Gambar 1.e).
(a)
(b)
(d)
(c)
(e)
Gambar 1. Macam-macam Struktur Komposit
Perencanaan komposit mengasumsi bahwa baja dan beton bekerja sama
dalam memikul beban yang bekerja, sehingga akan menghasilkan desain
profil/elemen yang lebih ekonomis. Disamping itu struktur komposit juga
mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya adalah lebih kuat (stronger) dan
lebih kaku (stiffer) dari pada struktur non-komposit.
B. TUJUAN
Adapun tujuan beton komposit adalah sebagai berikut:
1.
Mengetahui bahan-bahan penyusun komposit.
2.
Mengetahui cara persiapan partikel penguat komposit.
3.
Mengetahui cara pembuatan komposit bermatrik polimer
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian Beton
Beton adalah campuran antara semen, agregat halus, agregat kasar, dan air,
dengan atau tanpa bahan campuran tambahan yang membentuk massa padat.
Dalam pengertian umum beton berarti campuran bahan bangunan berupa pasir
dan kerikil atau koral kemudian diikat semen bercampur air. Sifat beton berubah
karena sifat semen, agregat dan air, maupun perbandingan pencampurannya.
Untuk mendapatkan beton optimum pada penggunaan yang khas, perlu dipilih
bahan
yang
sesuai
dan
dicampur
secara
tepat.
Kebaikan dan keburukan beton dibandingkan dengan bahan bangunan lain adalah
sebagai berikut :
Kebaikan
1.
Beton
Harganya
relatif
murah
karena
menggunakan
bahan
lokal.
2. Mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, serta mempunyai sifat tahan
terhadap pengkaratan atau pembusukan oleh kondisi lingkungan.
3. Adukan beton mudah diangkut maupun dicetak dalam bentuk dan
ukuran
sesuai
keinginan.
4. Kuat tekan beton jika dikombinasikan dengan baja akan mampu
memikul
beban
yang
berat.
5. Adukan beton dapat disemprotkan di permukaan beton lama yang retak
maupun diisikan ke dalam retakan beton dalam proses perbaikan. Selain
itu
dapat
pula
dipompakan
ke
tempat
yang
posisinya
sulit.
6. Biaya perawatan yang cukup rendah karena termasuk tahan aus dan
tahan kebakaran.
Kekurangan Beton
1. Beton memiliki kuat tarik yang rendah sehingga mudah retak.
Oleh karena itu perlu diberi baja tulangan, atau tulangan kasa
(meshes).
2. Adukan beton menyusut saat pengeringan sehingga perlu dibuat
dilatasi (expansion joint) untuk stuktur yang panjang untuk
memberi tempat bagi susut pengerasan dan pengembangan beton.
3. Beton keras (beton) mengembang dan menyusut bila terjadi
perubahan suhu, sehingga perlu dibuat dilatasi untuk mencegah
terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu.
4. Beton sulit untuk kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat
dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat
merusak beton.
5. Beton bersifat getas (tidak daktail) sehingga harus dihitung dan di
detail secara seksama agar setelah dikomposisikan dengan baja
tulangan menjadi bersifat daktail, terutama pada struktur tahan
gempa.
B.
Sifat-Sifat Beton
Untuk keperluan perancangan dan pelaksanaan struktur beton, maka
pengetahuan tentang sifat-sifat adukan beton maupun sifat-sifat beton yang telah
mengeras perlu diketahui. Sifat-sifat tersebut antara lain :
1. Kuat Hancur
Beton dapat mencapai kuat hancur sampai 80 N/mm2 (12.000 lb/in2),
atau lebih tergantung pada perbandingan air-semen serta tingkat
pemadatannya. Kuat hancur dari beton dipengaruhi oleh sejumlah
faktor, selain oleh perbandingan air-semen dan tingkat pemadatannya.
Faktor-faktor penting lainnya yaitu :
a. Jenis semen dan kualitasnya, mempengaruhi kekuatan ratarata dan kuat batas beton.
b. Jenis
dan
lekak-lekuk
bidang
permukaan
agregat.
Kenyataan menunjukan bahwa penggunaan agregat akan
menghasilkan beton, dengan kuat desak maupun tarik yang
lebih besar dari penggunaan krikil halus dari sungai.
c. Effisiensi dari perawatan (curing). Kehilangan kekuatan
sampai 40% dapat terjadi bila pengeringan diadakan
sebelum waktunya. Perawatan adalah hal yang sangat
penting oada pekerjaan lapangan dan pembuatan benda uji.
d. Suhu , Pada umumnya kecepatan pengerasan beton
bertambah dengan bertambahnya suhu. Pada titik beku kuat
hancur beton akan tetap rendah untuk waktu yang lama.
e. Umur. Pada keadaan yang normal kekuatan beton akan
bertambah dengan umurnya. Kecepatan bertambahnya
kekuatan tergantung pada jenis semen.
f.
Durability (Keawetan) Merupakan kemampuan beton
untuk bertahan seperti kondisi yang direncanakan tanpa
terjadi korosi dalam jangka waktu yang direncanakan.
Dalam hal ini perlu pembatasan nialii faktor air semen
maksimum maupun pembatasan dosis semen minimum
yang digunakan sesuai dengan kondisi lingkungan.
2. Kuat Tarik
Kuat tarik beton berkisar seper-delapan belas kuat desak pada waktu
umurnya masih muda, dan berkisar seper-sepuluh sesudahnya.biasanya
tidak diperhitungkan di dalam perencanaan beton. Kuat tarik merupakan
bagian penting di dalam menahan retak-retak akibat perubahan kadar air
dan suhu. Pengujian kuat tarik diadakan untuk pembuatan beton
konstruksi jalan raya dan lapangan terbang.
3.
Modulus
Elastisitas
Modulus elastisitas beton adalah perbandingan antara kuat tekan beton
dengan regangan beton biasanya ditentukan pada 25-50% dari kuat tekan
beton.
4.
Rangkak
(Creep)
Merupakan salah satu sifat beton dimana beton mengalami deformasi
terus-menerus
menurut
waktu
dibawah
beban
yang
dipikul.
5. Susut (Shrinkage)
Merupakan perubahan volume yang tidak berhubungan dengnan
pembebanan.
6.
Kelecakan
(Workability)
Workability adalah sifat-sifat adukan beton atau mortar yang ditentukan
oleh kemudahan dalam pencampuran, pengangkutan, pengecoran,
pemadatan, dan finishing. Atau workability adalah besarnya kerja yang
dibutuhkan untuk menghasilkan kompaksi penuh.
C.
Pengertian Komposit
Menurut definisi, komposit adalah struktur yang dibuat dari bahan-bahan
yang berbeda-beda, ciri-cirinya pun tetap terbawa setelah komponen terbentuk
sepenuhnya. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua
atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat
mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.
Komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan berbedabeda, serta mengikuti situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan dua
atau lebih bahan merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk menerangkan
definisi komposit. Walaupun demikian definisi ini terlalu umum, karena komposit
ini merangkumi semua bahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat,
logam alloy, keramik, kopolimer, plastik berpengisi atau apa saja campuran dua
bahan atau lebih untuk mendapatkan suatu bahan yang baru.
Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan
jenis (modulus Young/density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam.
Beberapa lamina komposit dapat ditumpuk dengan arah orientasi serat yang
berbeda, gabungan lamina ini disebut sebagai laminat.
Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:
1. Penguat(reinforcement), yang mempunyai sifat kurang elastis tetapi leb
serta lebih kuat.
2. Matriks, umumnya lebih elastis tetapi mempunyai kekuatan dan kekakuan
yang lebih rendah.
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang
digunakannya, yaitu :
1. Fibrous Composites (Komposit Serat). Merupakan jenis komposit yang
hanya terdiri dari satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat
(fiber). Serat (fiber) yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon
fibers, aramid fibers(poly aramide), dan sebagainya.
2. Laminated Composites (Komposit Laminat). Merupakan jenis komposit
yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan
setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.
3. Particulalate Composites (Komposit Partikel). Merupakan komposit
yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan
terdistribusi secara merata dalam matriksnya.
Sehingga komposit dapat disimpulkan adalah sebagai dua macam atau lebih
material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam sekala makroskopis (dapat
terlihat langsung oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna.
Komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu :
1. Matriks,
berfungsi
pelindung filler (pengisi)
untuk
perekat
atau
dari kerusakan eksternal.
2. Filler (pengisi), berfungsi sebagai Penguat dari matriks
pengikat
dan
D.
Sistem Struktur Beton
Sistem Struktur komposit terbentuk dengan adanya interaksi antara
komponen-kornponen struktur baja dan beton yang masing-masing karakteristik
dasar materialnya dimanfaatkan secara optimal.
Karakteristik-karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur baja adalah:
-
kekuatan yang tinggi
-
modulus elastisitas yang tinggi
-
daktilitas yang tinggiatan komposit bermatrik polimer
Karakteristik-karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur beton
adalah:
-
sifat ketahanan yang baik terhadap api
-
mudah dibentuk
-
rnurah
Elemen-elemen struktur komposit:
-
Kolom komposit
-
Balok komposit
-
Pelat komposit
Prinsip-prinsip dasar perencanaan:
E.
-
Distribusi tegangan plastik pad a daerah momen positif balok
-
Distribusi tegangan plastik pada daerah momen negatif balok
-
Distribusi tegangan elastik ~ distribusi linear
Perencanaan Balok Komposit
Ada dua tipe balok komposit, yaitu:
1. Balok komposit dengan penghubung geser
2. Balok baja yang diberi selubung beton
Aksi komposit terbentuk dengan adanya transfer geser antara pelat beton
dan balok baja yang dapat terjadi
melalui:
a. Mekanisme interlocking antara penghubung geser mekanis dan pelat
beton.
b. Mekanisme lekatan dan friksi disepanjang pennukaan atas profil baja yang
terkekang didalam beton dan mekanisme tahanan geser pada bidang
antara pelat beton dan selubung beton disekitar profil baja.
5. Bahan Komposit Partikel
Dalam struktur komposit, bahan komposit partikel tersusun dari partikel–
partikel yang disebut bahan komposit partikel (particulate composite). Bahan
komposit partikel umunya digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit
keramik (ceramic matrik composites). Bahan komposit partikel lebih lemah
dibanding bahan komposit serat. Bahan komposit partikel mempunyai keunggulan
ketahanan terhadap kekurangan air, tidak muda retak dan mempunyai daya
pengikat dengan matrik yang baik.
6. Bahan Komposit Serat
Bahan komposit serat terdiri dari serat–serta yang terikat oleh matrik yang
saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat
panjang (continous fiber) dan serat pendek (short fiber dan whisker). Penggunaan
bahan komposit serat sangat efesien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu
bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya
sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat.
Continuous atau uni-directional, mempunyai serat panjang dan lurus,
membentuk lamina diatara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan.
Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarnakan
kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya.
7. Bahan - bahan Pembentuk Komposit
Bahan pembuat fiberglass pada umumnya terdiri dari 11 macam bahan, 6
macam sebagai bahan utama dan 5 macam sebagai bahan finishing. Sebagai bahan
utama yaitu erosil, pigmen, resin, katalis, talk, mat, sedangkan sebagai
bahan finishingantara lain : aseton, PVA, mirror, cobalt, dempul dan lain
sebagainya (Luthfi, 2012).
8. Karakteristik Material Komposit
1. Sifat – sifat Material Komposit
Dalam
pembuatan
sebuah
material
komposit,
suatu
pengkombinasian optimum dari sifat-sifat bahan penyusunnya untuk
mendapatkan sifat-sifat tunggal sangat diharapkan. Beberapa material
komposit polymer diperkuat serbuk yang memiliki kombinasi sifat-sifat
yang ringan, kaku, kuat dan mempunyai nilai kekerasan yang cukup
tinggi. Disamping itu juga sifat dari material komposit dipengaruhi oleh
beberapa faktor yaitu material yang digunakan sebagai bentuk komponen
dalam komposit, bentuk geometri dari unsur-unsur pokok dan akibat
struktur dari sistem komposit, cara dimana bentuk satu mempengaruhi
bentuk lainnya
Menurut Agarwal dan Broutman, yaitu menyatakan bahwa bahan
komposit mmpunyai ciri-ciri yang berbeda dan komposisi untuk
menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan cirri tertentu yang
berbeda dari sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu konstituen
asal masi kekal dan dihubungkan melalui suatu antara muka.
Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen
yang terdiri dari fasa yang tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar
selalu terdiri dari serat atau bahan pengukuh, manakalah yang
berterusannya terdiri dari matriks.
2. Jenis – jenis Material Komposit
a. Material Komposit Serat
Material komposit serat yaitu komposit yang terdiri dari serat
dan bahan dasar yang diproduksi secara fabrikasi, misalnya serat +
resin sebagai bahan perekat, sebagai contoh adalah FRP (Fiber
Reinforce Plastic) plastik diperkuat dengan serat dan banyak
digunakan, yang sering disebut fiber glass.
b. Komposit Lapis (Laminated Composite)
Komposit lapis yaitu komposit yang terdiri dari lapisan dan
bahan penguat, contohnya polywood, laminated glass yang sering
digunakan sebagai bahan bangunan dan kelengkapannya.
c. Komposit Partikel (Particulate Composite)
Komposit partikel yaitu komposit yang terdiri dari partikel dan
bahan penguat seperti butiran (batu dan pasir) yang diperkuat dengan
semen yang sering kita jumpai sebagai betin.
3. Kelebihan Material Komposit
Material komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding
dengan bahan konvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada
umumnya dapat dilihat dari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat
mekanikal dan fisikal dan biaya.
Bahan komposit partikel merupakan jenis dari bahan komposit
dimana bahan penguatnya adalah terdiri dari partikel-partikel. Secara
definisi partikel itu sendiri adalah bukan serat, sebab partikel itu tidak
mempunyai ukuran panjang. Sedangkan pada bahan komposit ukuran dari
bahan penguat menentukan kemampuan bahan komposit menahan gaya
dari luar.
Dimana semakin panjang ukuran serat maka semakin kuat bahan
menahan beban dari luar, begitu juga dengan sebaliknya. Bahan komposit
partikel pada umumnya lemah dan fracture-toughness-nya lebih rendah
dibandingkan dengan serat panjang, namun disisi lain bahan ini
mempunyai keunggulan dalam ketahanan terhadap aus.
Pada bahan komposit keramik (Ceramix Matrix Composite),
partikel ini umumnya digunakan sebagai pengisi dan penguat, sedangkan
keramik digunakan sebagai matrik. Dengan menggunakan mekanisme
penguatan tertentu partikel ini berguna untuk mencegah perambatan retak,
sehingga fracture-toughness-nya baik. Partikel-partikel dari bahan logam
yang keras seperti
tungsten,
chorium dan molybdenum juga biasa
dicampur dengan logam lunak seperti aluminium, tembaga atau perak
yang berfungsi sebagai matrik.
4. Kegunaan Material Komposit
Penggunaan material komposit sangat luas, yaitu untuk :
a. Angkasa luar = Komponen kapal terbang, Komponen
Helikopter, Komponen satelit.
b. Kesehatan = Kaki palsu, Sambungan sendi pada pinggang
c. Marine atau Kelautan = Kapal layar, Kayak
d. Industri
Pertahanan
=
Komponen
jet
tempur,
Peluru,
Komponen kapal selam
e. Industri Pembinaan = Jembatan, Terowongan, Rumah, Tanks.
f. Olah raga dan rekreasi = Sepeda, Stik golf, Raket tenis, Sepatu
olah raga
g. Automobile = Komponen mesin, Komponen kereta
h. Angkasa luar = Komponen kapal terbang, Komponen
Helikopter, Komponen satelit.
9. Definisi Bahan Komposit
Perkataan komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan
berbeda-beda mengikut situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan
dua atau lebih bahan merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk
menerangkan definesi komposit.
Walaupun demikian defenisi ini terlalu umum karena komposit ini
merangkumi semua bahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat,
logam alloy, keramik, kopolimer, plastik berpengisi atau apa saja campuran dua
bahan atau lebih untuk mendapatkan suatu bahan yang baru.
Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa tahap seperti yang
telah digariskan oleh Schwartz :
1. Tahap/Peringkat Atas
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda
bolehlah
dikatakan
sebagai
bahan
komposit.
Ini
termasuk alloy polimer dan keramik. Bahan-bahan yang terdiri dari
unsur asal saja yang tidak termasuk dalam peringkat ini.
2. Tahap/Peringkat Mikrostruktur
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul atau fasa
merupakan suatu komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang
secara tradisional dikenal sebagai komposit seperti kebanyakan bahan
logam. Contoh besi keluli yang merupakan alloymultifusi yang terdiri
dari karbon dan besi.
3. Tahap/Peringkat Makrostruktur
merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi
mendapatkan suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen
gabungan masih tetap dalam bentuk asal, dimana dapat ditandai secara
fisik dan melihatkan kesan antara muka antara satu sama lain.
Kroschwitz dan rekan telah menyatakan bahwa komposit adalah bahan
yang terbentuk apabila dua atau lebih komponen yang berlainan digabungkan.
Rosato dan Di Matitia pula menyatakan bahwa plastik dan bahan-bahan penguat
yang biasanya dalam bentuk serat, dimana ada serat pendek, panjang, anyaman
pabrik atau lainnya. Selain itu ada juga yang menyatakan bahwa bahan komposit
adalah kombinasi bahan tambah yang berbentuk serat, butiran atau cuhisker
seperti pengisi serbuk logam, serat kaca, karbon, aramid (kevlar), keramik, dan
serat logam dalam julat panjang yang berbeda-beda didalam matriks.
Definisi yang lebih bermakna yaitu menurut Agarwal dan Broutman, yaitu
menyartakan bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda untuk dan
komposisi untuk menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri
tertentu yang berbeda dari sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu
konstituen asal masih kekal dan dihubungkan melalui suatu antara muka.
Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti secara fisikal.
Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yang
terdiri dari dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalunya
terdiri dari serat atau bahan pengukuh, manakala yang berterusannya terdiri dari
matriks.
10. Sifat-sifat Mekanikal dan Fisikal
Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan
penting dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit. Gabungan
matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang mempunyai kekuatan dan
kekakuan yang lebih tinggi dari bahan konvensional seperti keluli.
Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah berbanding
dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting dalam
konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan
spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk
komposit yang dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam.
Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam industri
pembuatan seperti automobile dan angkasa lepas. Ini karena berhubungan dengan
penghematan bahan bakar. Dalam industri angkasa lepas terdapat kecendrungan
untuk menggantikan komponen yang diperbuat dari logam dengan komposit
karena telah terbukti komposit mempunyai rintangan terhadap fatigue yang baik
terutamanya komposit yang menggunakan serat karbon.
1.
Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisa
yang lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari. Kecendrungan
komponen logam untuk mengalami kakisan menyebabkan biaya
pembuatan yang tinggi.Bahan komposit sebaiknya mempunyai rintangan
terhadap kakisan yang baik.
2.
Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility (berdaya
guna) yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik
yang dapat dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matriks dan serat
yang digunakan. Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat
dengan matriks untuk menghasilkan komposit hybrid (lisa, 2015).
11. Tipe Komposit Serat
Untuk memperoleh komposit yang kuat, harus dapat menempatkan serat
dengan benar. Berdasarkan penempatanya terdapat beberapa tipe serat pada
komposit yaitu :
1. Continuous Fiber Composite
Continuous atau uni-directional, mempunyai serat panjang dan lurus,
membentuk lamina diatara matriknya. Jenis komposit ini paling sering
digunakan. Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan.
Hal ini dikarnakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya.
2. Woven Fiber Composite (bi-dirtectional)
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena
susunan seratnya juga mengikat serat antar lapisan. Akan tetapi susunan
serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan
kekakuan akan melemah.
3.
Discontinuous Fiber Composite
Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.
Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 :
a. Discontinuous fiber
b. Off-axis aligned discontinuous fiber
c. Randomly oriented discontinuous fiber
4. Hybrid
Fiber Composite
Hybrid Fiber Composite merupakan komposit gabungan antara serat tipe
serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat mengganti
kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.
12. Bahan - Bahan Pembentuk Komposit
Bahan pembuat fiberglass pada umumnya terdiri dari 11 macam bahan, 6
macam sebagai bahan utama dan 5 macam sebagai bahan finishing. Sebagai bahan
utama yaitu erosil, pigmen, resin, katalis, talk, mat, sedangkan sebagai
bahan finishing antara lain : aseton, PVA, mirror, cobalt, dan dempul.
1. Aerosil
Bahan ini berbentuk bubuk sangat halus seperti bedak bayi berwarna
putih. Berfungsi sebagai perekat mat agar fiber glass menjadi kuat dan
tidak mudah patah/pecah.
2. Pigment
Pigmen adalah zat pewarna sebagai pencampur saat bahan fiber
glass dicampur. Pemilihan warna disesuaikan dengan selera pembuatnya.
Pada umumnya pemilihan warna untuk mempermudah proses akhir saat
pengecatan.
3. Resin
Bahan ini berujud cairan kental seperti lem, berkelir hitam atau bening.
Berfungsi untuk mencairkan atau melarutkan sekaligus juga mengeraskan
semua bahan yang akan dicampur. Biasanya bahan ini dijual dalam literan
atau dikemas dalam kaleng.
4. Katalis
Zat ini berwarna bening dan berfungsi sebagai pengencer. Zat kimia ini
biasanya dijual bersamaan dengan resin, dan dalam bentuk pasta.
Perbandingannya adalah resin 1 liter dan katalisnya 1/40 liter.
5. Talk
Sesual dengan namanya bahan ini berupa bubuk berwarna putih seperti
sagu. Berfungsi sebagal campuran adonan fibercglass agar keras dan agak
lentur.
6. Mat
Bahan ini berupa anyaman mirip kain dan terdiri dari beberapa model, dari
model anyaman halus sampai dengan anyaman yang kasar atau besar dan
jarang-jarang. Berfungsi sebagai pelapis campuran adonan dasar
fiberglass, sehingga sewaktu unsur kimia tersebut bersenyawa dan
mengeras,
mat
berfungsi
sebagai
pengikatnya.
Akibatnya fiber
glass menjadi kuat dan tidak getas.
7. Aseton
Pada umumnya cairan ini berwarna bening, fungsinya seperti katalis yaitu
untuk mencairkan resin. Zat ini digunakan apabila adonan terlalu kental
yang akan mengakibatkan pembentukan fiberglass menjadi sulit dan lama
keringnya.
8. PVA
Bahan ini berupa cairan kimia berkelir biru menyerupai spiritus. Berfungsi
untuk melapis antara master mal atau cetakan dengan bahan fiber glass.
Tujuannya adalah agar kedua bahan tersebut tidak saling menempel,
sehingga fiberglasshasil cetakan dapat dilepas dengan mudah dari master
mal atau cetakannya.
9. Mirror
Sesuai namanya, manfäatnya hampir sama dengan PVA, yaitu
menimbulkan efek licin. Bahan ini berwujud pasta dan mempunyai warna
bermacam macam.
10. Cobalt
Cairan kimia ini berwarna kebiru-biruan. Berfungsi sebagai bahan aktif
pencampur katalis agar cepat kering, terutama apabila kualitas katalisnya
kurang baik dan terlalu encer. Bahan ini dapat dikategorikan sebagai bahan
penyempurna, sebab tidak semua bengkel menggunakannya. Hal ini
tergantung
pada
kebutuhan
pembuat
dan
kualitas
resin
yang
digunakannya. Perbandingannya adalah 1 tetes cobalt dicampur dengan 3
liter katalis. Apabila perbandingan cobalt terlalu banyak, dapat
menimbulkan api.
11. Dempul fiberglass
Setelah hasil cetakan terbentuk dan dilakukan pengamplasan, permukaan
yang tidak rata dan berpori-pori perlu dilakukan pendempulan. Tujuannya
agar permukaan fiberglass hasil cetakan menjadi lebih halus dan rata
sehingga siap dilakukan pengerjaan lebih lanjut (Yusuf, 2014).
13. Propertis Material Komposit
Kemajuan kini telah mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap
bahan
komposit.
Perkembangan
bidang sciences
dan
teknologi
mulai
menyulitkan bahan konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan
aplikasi baru. Bidang angkasa lepas, perkapalan, automobile dan industri
pengangkutan merupakan contoh aplikasi yang memerlukan bahan-bahan yang
berdensity rendah, tahan karat, kuat, kokoh dan tegar.
Dalam kebanyakan bahan konvensional seperti keluli, walaupun kuat ia
mempunyai density yang tinggi dan rapuh. Sifat maupun karakteristik dari
komposit ditentukan oleh :
a.
Material yang menjadi penyusun komposit
b.
Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material
penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara
proporsional.
c.
Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun
d.
Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik
komposit.
e.
Interaksi antar penyusun
f.
Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit
14. Faktor Ikatan fiber-matriks
Komposit berpenguat serat banyak diaplikasikan pada alat-alat yang
membutuhkan material yang mempunyai perpaduan dua sifat dasar yaitu kuat
namun
juga
ringan.
Komposit
serat
yang
baik
harus
mampu
menyerap matriks yang memudahkan terjadi antara dua fase. Selain itu komposit
serat juga harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi,
karena serat dan matriks berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian
tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matriks dan serat.
Hal yang mempengaruhi ikatan antara serat dan matriks adalah void, yaitu
adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat
menyebabkan matrik tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila
komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke
daerah void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut. Peningkatan
volume filler akan
mengurangi deformability (khususnya
pada
permukaan)
dari matriks sehingga menurunkan keuletannya.
Matrik dan penguat di pilih sehingga komposit yang terbentuk mempunyai
sifat-sifat yang dapat menetralisir kekurangan dari masing-masing komponen
penyusun. Contohnya fiber mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi
dibawah beban tarik tetapi mempunyai kekuatan bending dan tekan yang rendah.
Matrik dapat dipilih yang mempunyai kekuatan tekan dan bending yang tinggi
sehingga dapat menutupi kekurangan dari fiber. Material komposit terdiri dari dua
atau lebih material yang tidak sejenis dimana satu material membentuk matrik
untuk mengikat material lain. Komposit merupakan kombinasi paling sedikit dua
material yang berbeda secara kimia dan ada permukaan antara dua material.
Tujuan pembuatannya adalah agar didapatkan sesuatu sifat yang baru yang
tidak bisa didapat dengan hanya menggunakan salah satu dari material
pembentuk. Komposit mempuyai sifat-sifat sebagai berikut:
1.
Modulus tinggi, kekuatan tinggi, struktur yang kaku bisa di
desain dengan densiti yang rendah.
2.
Kemampuan untuk dirancang sesuai arah beban.
3.
Tahan lingkungan dan korosi.
4.
Memperbaiki sifat damping terhadap getaran.
5.
Mudah dibuat untuk bentuk yang rumit dengan ongkos yang
rendah dibandingkan
6.
fabrikasi logam paduan.
Pengurangan waktu dan ongkos produksi untuk alat dan
produksi.
7.
Meningkatkan keamanan struktur karena penyerapan energi.
BAB III
PENUTUP
1.
KESIMPULAN
Beton adalah campuran semen, agregat halus, agregat kasar dan air
dengan atau tanpa bahan campuran tambahan yang membentuk
massa padat.
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua
atau lebih material yang berbeda dari material pembentuknya.
Beton Komposit adalah campuran antara komponen-komponen
struktur baja dan beton yang masing-masing karakteristik dasar
materialnya dimanfaatkan secara optimal.
2.
SARAN
Dalam pembangunan proyek besar lebih baik menggunakan beton
komposit karena akan lebih kuat dari bahan lain, dan lebih tahan
lama.
Jika pembangunan sederhana cukup menggunakan bahan beton
biasa atau menggunakan bahan yang lebih ramah lingkungan
seperti kayu agar biayanya lebih terjangkau.
DAFTAR PUSTAKA
Hull,D, “An Introduction to Composite Material”, Cambridge University
Press, Cambridge, 1985
Reinhard, T.J, Linda, L.C,”Engineer Materials Handbook Composite”
Vol.1 ASM International, Ohio.1987.
Kroschwitz, J.I, Grestle< F.P, “Encyclopedia of Polymer Science and
Engineering”, 2 nd ed ., John Wiley and Sons Inc., New York, 1987
MAKALAH STRUKTUR BETON
DAN BETON KOMPOSIT
Disusun Oleh :
1.
Veno Pratama
(112015084)
2.
Indah Sari
(112015086)
3.
Annisa Prasetia
(112015087)
4.
Kurnia Ramdhan P (112015088)
5.
Roufur Rohim
(112015097)
6.
Siska Primadani
(112015104)
7.
Akma Reza
(112015111)
8.
Yogi Candra S
(112015113)
9.
Rahmad Khoidir
(112015114)
Dosen Pembimbing : Ir. Masri A Rivai, M.T
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN SIPIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
PALEMBANG
2016
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan
makalah Struktur Beton ini dengan judul “ Struktur Beton dan Beton Komposit”.
Makalah ini disusun dalam rangka memenuhi tugas mata kuliah Struktur Beton.
Kami menyadari bahwa dalam menyusun makalah ini masih memiliki
kekurangan dan masih jauh dari kata sempurna, untuk itu kami sangat
mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun guna sempurnanya
makalah ini. Kami berharap semoga makalah yang kami buat bermanfat bagi kita
semua dan bagi pembaca pada umumnya.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk manciptakan berbagai
produk yang terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu
bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan jerami pendek untuk menguatkan
batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang menggabungkan kayu, otot
binatang, sutera, dan pedang samurai Jepang yang terdiri dari banyak lapisan
oksida besi yang berat dan liat.
Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi
sifat-sifat yang luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim seperti
logam besi, keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi bahan
yang diperlukan untuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan,
perkapalan, kendaraan dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidang tersebut
membutuhkan density
yang
rendah, flexural,
dan tensile yang
tinggi, viskosity yang baik dan hentaman yang baik. Terminologi komposit
memunculkan beberapa permasalahan, satunya ialah komposit. Komposit selalu
dibentuk untuk meningkatkan kekuatan, ketahanan terhadap korosi, sifat-sifat
listrik, atau sekedar penampilannya. Menurut definisinya, komposit adalah
struktur yang di buat dari bahan-bahan yang berbeda-beda, ciri-cirinya pun tetap
terbawa setelah komponen terbentuk sepenuhnya.
Perkembangan dibidang teknologi dan sciences belakangan ini mendorong
material komposit banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi produk.
Secara global material komposit dikembangkan untuk menggantikan material
logam yang banyak digunakan sebelum berkembangnya material komposit
sebagai pembuat komponen-komponen.
Struktur komposit (Composite) merupakan struktur yang terdiri dari dua
material atau lebih dengan sifat bahan yang berbeda dan membentuk satu kesatuan
sehingga menghasilkan sifat gabungan yang lebih baik. Umumnya srtuktur
komposit berupa :
1. Kolom baja terbungkus beton / balok baja terbungkus beton (Gambar
1.a/d).
2. Kolom baja berisi beton/tiang pancang (Gambar 1.b/c).
3. Balok baja yang menahan slab beton (Gambar 1.e).
(a)
(b)
(d)
(c)
(e)
Gambar 1. Macam-macam Struktur Komposit
Perencanaan komposit mengasumsi bahwa baja dan beton bekerja sama
dalam memikul beban yang bekerja, sehingga akan menghasilkan desain
profil/elemen yang lebih ekonomis. Disamping itu struktur komposit juga
mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya adalah lebih kuat (stronger) dan
lebih kaku (stiffer) dari pada struktur non-komposit.
B. TUJUAN
Adapun tujuan beton komposit adalah sebagai berikut:
1.
Mengetahui bahan-bahan penyusun komposit.
2.
Mengetahui cara persiapan partikel penguat komposit.
3.
Mengetahui cara pembuatan komposit bermatrik polimer
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian Beton
Beton adalah campuran antara semen, agregat halus, agregat kasar, dan air,
dengan atau tanpa bahan campuran tambahan yang membentuk massa padat.
Dalam pengertian umum beton berarti campuran bahan bangunan berupa pasir
dan kerikil atau koral kemudian diikat semen bercampur air. Sifat beton berubah
karena sifat semen, agregat dan air, maupun perbandingan pencampurannya.
Untuk mendapatkan beton optimum pada penggunaan yang khas, perlu dipilih
bahan
yang
sesuai
dan
dicampur
secara
tepat.
Kebaikan dan keburukan beton dibandingkan dengan bahan bangunan lain adalah
sebagai berikut :
Kebaikan
1.
Beton
Harganya
relatif
murah
karena
menggunakan
bahan
lokal.
2. Mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, serta mempunyai sifat tahan
terhadap pengkaratan atau pembusukan oleh kondisi lingkungan.
3. Adukan beton mudah diangkut maupun dicetak dalam bentuk dan
ukuran
sesuai
keinginan.
4. Kuat tekan beton jika dikombinasikan dengan baja akan mampu
memikul
beban
yang
berat.
5. Adukan beton dapat disemprotkan di permukaan beton lama yang retak
maupun diisikan ke dalam retakan beton dalam proses perbaikan. Selain
itu
dapat
pula
dipompakan
ke
tempat
yang
posisinya
sulit.
6. Biaya perawatan yang cukup rendah karena termasuk tahan aus dan
tahan kebakaran.
Kekurangan Beton
1. Beton memiliki kuat tarik yang rendah sehingga mudah retak.
Oleh karena itu perlu diberi baja tulangan, atau tulangan kasa
(meshes).
2. Adukan beton menyusut saat pengeringan sehingga perlu dibuat
dilatasi (expansion joint) untuk stuktur yang panjang untuk
memberi tempat bagi susut pengerasan dan pengembangan beton.
3. Beton keras (beton) mengembang dan menyusut bila terjadi
perubahan suhu, sehingga perlu dibuat dilatasi untuk mencegah
terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu.
4. Beton sulit untuk kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat
dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat
merusak beton.
5. Beton bersifat getas (tidak daktail) sehingga harus dihitung dan di
detail secara seksama agar setelah dikomposisikan dengan baja
tulangan menjadi bersifat daktail, terutama pada struktur tahan
gempa.
B.
Sifat-Sifat Beton
Untuk keperluan perancangan dan pelaksanaan struktur beton, maka
pengetahuan tentang sifat-sifat adukan beton maupun sifat-sifat beton yang telah
mengeras perlu diketahui. Sifat-sifat tersebut antara lain :
1. Kuat Hancur
Beton dapat mencapai kuat hancur sampai 80 N/mm2 (12.000 lb/in2),
atau lebih tergantung pada perbandingan air-semen serta tingkat
pemadatannya. Kuat hancur dari beton dipengaruhi oleh sejumlah
faktor, selain oleh perbandingan air-semen dan tingkat pemadatannya.
Faktor-faktor penting lainnya yaitu :
a. Jenis semen dan kualitasnya, mempengaruhi kekuatan ratarata dan kuat batas beton.
b. Jenis
dan
lekak-lekuk
bidang
permukaan
agregat.
Kenyataan menunjukan bahwa penggunaan agregat akan
menghasilkan beton, dengan kuat desak maupun tarik yang
lebih besar dari penggunaan krikil halus dari sungai.
c. Effisiensi dari perawatan (curing). Kehilangan kekuatan
sampai 40% dapat terjadi bila pengeringan diadakan
sebelum waktunya. Perawatan adalah hal yang sangat
penting oada pekerjaan lapangan dan pembuatan benda uji.
d. Suhu , Pada umumnya kecepatan pengerasan beton
bertambah dengan bertambahnya suhu. Pada titik beku kuat
hancur beton akan tetap rendah untuk waktu yang lama.
e. Umur. Pada keadaan yang normal kekuatan beton akan
bertambah dengan umurnya. Kecepatan bertambahnya
kekuatan tergantung pada jenis semen.
f.
Durability (Keawetan) Merupakan kemampuan beton
untuk bertahan seperti kondisi yang direncanakan tanpa
terjadi korosi dalam jangka waktu yang direncanakan.
Dalam hal ini perlu pembatasan nialii faktor air semen
maksimum maupun pembatasan dosis semen minimum
yang digunakan sesuai dengan kondisi lingkungan.
2. Kuat Tarik
Kuat tarik beton berkisar seper-delapan belas kuat desak pada waktu
umurnya masih muda, dan berkisar seper-sepuluh sesudahnya.biasanya
tidak diperhitungkan di dalam perencanaan beton. Kuat tarik merupakan
bagian penting di dalam menahan retak-retak akibat perubahan kadar air
dan suhu. Pengujian kuat tarik diadakan untuk pembuatan beton
konstruksi jalan raya dan lapangan terbang.
3.
Modulus
Elastisitas
Modulus elastisitas beton adalah perbandingan antara kuat tekan beton
dengan regangan beton biasanya ditentukan pada 25-50% dari kuat tekan
beton.
4.
Rangkak
(Creep)
Merupakan salah satu sifat beton dimana beton mengalami deformasi
terus-menerus
menurut
waktu
dibawah
beban
yang
dipikul.
5. Susut (Shrinkage)
Merupakan perubahan volume yang tidak berhubungan dengnan
pembebanan.
6.
Kelecakan
(Workability)
Workability adalah sifat-sifat adukan beton atau mortar yang ditentukan
oleh kemudahan dalam pencampuran, pengangkutan, pengecoran,
pemadatan, dan finishing. Atau workability adalah besarnya kerja yang
dibutuhkan untuk menghasilkan kompaksi penuh.
C.
Pengertian Komposit
Menurut definisi, komposit adalah struktur yang dibuat dari bahan-bahan
yang berbeda-beda, ciri-cirinya pun tetap terbawa setelah komponen terbentuk
sepenuhnya. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua
atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat
mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.
Komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan berbedabeda, serta mengikuti situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan dua
atau lebih bahan merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk menerangkan
definisi komposit. Walaupun demikian definisi ini terlalu umum, karena komposit
ini merangkumi semua bahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat,
logam alloy, keramik, kopolimer, plastik berpengisi atau apa saja campuran dua
bahan atau lebih untuk mendapatkan suatu bahan yang baru.
Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan
jenis (modulus Young/density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam.
Beberapa lamina komposit dapat ditumpuk dengan arah orientasi serat yang
berbeda, gabungan lamina ini disebut sebagai laminat.
Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:
1. Penguat(reinforcement), yang mempunyai sifat kurang elastis tetapi leb
serta lebih kuat.
2. Matriks, umumnya lebih elastis tetapi mempunyai kekuatan dan kekakuan
yang lebih rendah.
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang
digunakannya, yaitu :
1. Fibrous Composites (Komposit Serat). Merupakan jenis komposit yang
hanya terdiri dari satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat
(fiber). Serat (fiber) yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon
fibers, aramid fibers(poly aramide), dan sebagainya.
2. Laminated Composites (Komposit Laminat). Merupakan jenis komposit
yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan
setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.
3. Particulalate Composites (Komposit Partikel). Merupakan komposit
yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan
terdistribusi secara merata dalam matriksnya.
Sehingga komposit dapat disimpulkan adalah sebagai dua macam atau lebih
material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam sekala makroskopis (dapat
terlihat langsung oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna.
Komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu :
1. Matriks,
berfungsi
pelindung filler (pengisi)
untuk
perekat
atau
dari kerusakan eksternal.
2. Filler (pengisi), berfungsi sebagai Penguat dari matriks
pengikat
dan
D.
Sistem Struktur Beton
Sistem Struktur komposit terbentuk dengan adanya interaksi antara
komponen-kornponen struktur baja dan beton yang masing-masing karakteristik
dasar materialnya dimanfaatkan secara optimal.
Karakteristik-karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur baja adalah:
-
kekuatan yang tinggi
-
modulus elastisitas yang tinggi
-
daktilitas yang tinggiatan komposit bermatrik polimer
Karakteristik-karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur beton
adalah:
-
sifat ketahanan yang baik terhadap api
-
mudah dibentuk
-
rnurah
Elemen-elemen struktur komposit:
-
Kolom komposit
-
Balok komposit
-
Pelat komposit
Prinsip-prinsip dasar perencanaan:
E.
-
Distribusi tegangan plastik pad a daerah momen positif balok
-
Distribusi tegangan plastik pada daerah momen negatif balok
-
Distribusi tegangan elastik ~ distribusi linear
Perencanaan Balok Komposit
Ada dua tipe balok komposit, yaitu:
1. Balok komposit dengan penghubung geser
2. Balok baja yang diberi selubung beton
Aksi komposit terbentuk dengan adanya transfer geser antara pelat beton
dan balok baja yang dapat terjadi
melalui:
a. Mekanisme interlocking antara penghubung geser mekanis dan pelat
beton.
b. Mekanisme lekatan dan friksi disepanjang pennukaan atas profil baja yang
terkekang didalam beton dan mekanisme tahanan geser pada bidang
antara pelat beton dan selubung beton disekitar profil baja.
5. Bahan Komposit Partikel
Dalam struktur komposit, bahan komposit partikel tersusun dari partikel–
partikel yang disebut bahan komposit partikel (particulate composite). Bahan
komposit partikel umunya digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit
keramik (ceramic matrik composites). Bahan komposit partikel lebih lemah
dibanding bahan komposit serat. Bahan komposit partikel mempunyai keunggulan
ketahanan terhadap kekurangan air, tidak muda retak dan mempunyai daya
pengikat dengan matrik yang baik.
6. Bahan Komposit Serat
Bahan komposit serat terdiri dari serat–serta yang terikat oleh matrik yang
saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat
panjang (continous fiber) dan serat pendek (short fiber dan whisker). Penggunaan
bahan komposit serat sangat efesien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu
bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya
sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat.
Continuous atau uni-directional, mempunyai serat panjang dan lurus,
membentuk lamina diatara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan.
Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarnakan
kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya.
7. Bahan - bahan Pembentuk Komposit
Bahan pembuat fiberglass pada umumnya terdiri dari 11 macam bahan, 6
macam sebagai bahan utama dan 5 macam sebagai bahan finishing. Sebagai bahan
utama yaitu erosil, pigmen, resin, katalis, talk, mat, sedangkan sebagai
bahan finishingantara lain : aseton, PVA, mirror, cobalt, dempul dan lain
sebagainya (Luthfi, 2012).
8. Karakteristik Material Komposit
1. Sifat – sifat Material Komposit
Dalam
pembuatan
sebuah
material
komposit,
suatu
pengkombinasian optimum dari sifat-sifat bahan penyusunnya untuk
mendapatkan sifat-sifat tunggal sangat diharapkan. Beberapa material
komposit polymer diperkuat serbuk yang memiliki kombinasi sifat-sifat
yang ringan, kaku, kuat dan mempunyai nilai kekerasan yang cukup
tinggi. Disamping itu juga sifat dari material komposit dipengaruhi oleh
beberapa faktor yaitu material yang digunakan sebagai bentuk komponen
dalam komposit, bentuk geometri dari unsur-unsur pokok dan akibat
struktur dari sistem komposit, cara dimana bentuk satu mempengaruhi
bentuk lainnya
Menurut Agarwal dan Broutman, yaitu menyatakan bahwa bahan
komposit mmpunyai ciri-ciri yang berbeda dan komposisi untuk
menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan cirri tertentu yang
berbeda dari sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu konstituen
asal masi kekal dan dihubungkan melalui suatu antara muka.
Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen
yang terdiri dari fasa yang tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar
selalu terdiri dari serat atau bahan pengukuh, manakalah yang
berterusannya terdiri dari matriks.
2. Jenis – jenis Material Komposit
a. Material Komposit Serat
Material komposit serat yaitu komposit yang terdiri dari serat
dan bahan dasar yang diproduksi secara fabrikasi, misalnya serat +
resin sebagai bahan perekat, sebagai contoh adalah FRP (Fiber
Reinforce Plastic) plastik diperkuat dengan serat dan banyak
digunakan, yang sering disebut fiber glass.
b. Komposit Lapis (Laminated Composite)
Komposit lapis yaitu komposit yang terdiri dari lapisan dan
bahan penguat, contohnya polywood, laminated glass yang sering
digunakan sebagai bahan bangunan dan kelengkapannya.
c. Komposit Partikel (Particulate Composite)
Komposit partikel yaitu komposit yang terdiri dari partikel dan
bahan penguat seperti butiran (batu dan pasir) yang diperkuat dengan
semen yang sering kita jumpai sebagai betin.
3. Kelebihan Material Komposit
Material komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding
dengan bahan konvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada
umumnya dapat dilihat dari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat
mekanikal dan fisikal dan biaya.
Bahan komposit partikel merupakan jenis dari bahan komposit
dimana bahan penguatnya adalah terdiri dari partikel-partikel. Secara
definisi partikel itu sendiri adalah bukan serat, sebab partikel itu tidak
mempunyai ukuran panjang. Sedangkan pada bahan komposit ukuran dari
bahan penguat menentukan kemampuan bahan komposit menahan gaya
dari luar.
Dimana semakin panjang ukuran serat maka semakin kuat bahan
menahan beban dari luar, begitu juga dengan sebaliknya. Bahan komposit
partikel pada umumnya lemah dan fracture-toughness-nya lebih rendah
dibandingkan dengan serat panjang, namun disisi lain bahan ini
mempunyai keunggulan dalam ketahanan terhadap aus.
Pada bahan komposit keramik (Ceramix Matrix Composite),
partikel ini umumnya digunakan sebagai pengisi dan penguat, sedangkan
keramik digunakan sebagai matrik. Dengan menggunakan mekanisme
penguatan tertentu partikel ini berguna untuk mencegah perambatan retak,
sehingga fracture-toughness-nya baik. Partikel-partikel dari bahan logam
yang keras seperti
tungsten,
chorium dan molybdenum juga biasa
dicampur dengan logam lunak seperti aluminium, tembaga atau perak
yang berfungsi sebagai matrik.
4. Kegunaan Material Komposit
Penggunaan material komposit sangat luas, yaitu untuk :
a. Angkasa luar = Komponen kapal terbang, Komponen
Helikopter, Komponen satelit.
b. Kesehatan = Kaki palsu, Sambungan sendi pada pinggang
c. Marine atau Kelautan = Kapal layar, Kayak
d. Industri
Pertahanan
=
Komponen
jet
tempur,
Peluru,
Komponen kapal selam
e. Industri Pembinaan = Jembatan, Terowongan, Rumah, Tanks.
f. Olah raga dan rekreasi = Sepeda, Stik golf, Raket tenis, Sepatu
olah raga
g. Automobile = Komponen mesin, Komponen kereta
h. Angkasa luar = Komponen kapal terbang, Komponen
Helikopter, Komponen satelit.
9. Definisi Bahan Komposit
Perkataan komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan
berbeda-beda mengikut situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan
dua atau lebih bahan merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk
menerangkan definesi komposit.
Walaupun demikian defenisi ini terlalu umum karena komposit ini
merangkumi semua bahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat,
logam alloy, keramik, kopolimer, plastik berpengisi atau apa saja campuran dua
bahan atau lebih untuk mendapatkan suatu bahan yang baru.
Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa tahap seperti yang
telah digariskan oleh Schwartz :
1. Tahap/Peringkat Atas
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda
bolehlah
dikatakan
sebagai
bahan
komposit.
Ini
termasuk alloy polimer dan keramik. Bahan-bahan yang terdiri dari
unsur asal saja yang tidak termasuk dalam peringkat ini.
2. Tahap/Peringkat Mikrostruktur
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul atau fasa
merupakan suatu komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang
secara tradisional dikenal sebagai komposit seperti kebanyakan bahan
logam. Contoh besi keluli yang merupakan alloymultifusi yang terdiri
dari karbon dan besi.
3. Tahap/Peringkat Makrostruktur
merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi
mendapatkan suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen
gabungan masih tetap dalam bentuk asal, dimana dapat ditandai secara
fisik dan melihatkan kesan antara muka antara satu sama lain.
Kroschwitz dan rekan telah menyatakan bahwa komposit adalah bahan
yang terbentuk apabila dua atau lebih komponen yang berlainan digabungkan.
Rosato dan Di Matitia pula menyatakan bahwa plastik dan bahan-bahan penguat
yang biasanya dalam bentuk serat, dimana ada serat pendek, panjang, anyaman
pabrik atau lainnya. Selain itu ada juga yang menyatakan bahwa bahan komposit
adalah kombinasi bahan tambah yang berbentuk serat, butiran atau cuhisker
seperti pengisi serbuk logam, serat kaca, karbon, aramid (kevlar), keramik, dan
serat logam dalam julat panjang yang berbeda-beda didalam matriks.
Definisi yang lebih bermakna yaitu menurut Agarwal dan Broutman, yaitu
menyartakan bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda untuk dan
komposisi untuk menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri
tertentu yang berbeda dari sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu
konstituen asal masih kekal dan dihubungkan melalui suatu antara muka.
Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti secara fisikal.
Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yang
terdiri dari dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalunya
terdiri dari serat atau bahan pengukuh, manakala yang berterusannya terdiri dari
matriks.
10. Sifat-sifat Mekanikal dan Fisikal
Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan
penting dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit. Gabungan
matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang mempunyai kekuatan dan
kekakuan yang lebih tinggi dari bahan konvensional seperti keluli.
Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah berbanding
dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting dalam
konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan
spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk
komposit yang dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam.
Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam industri
pembuatan seperti automobile dan angkasa lepas. Ini karena berhubungan dengan
penghematan bahan bakar. Dalam industri angkasa lepas terdapat kecendrungan
untuk menggantikan komponen yang diperbuat dari logam dengan komposit
karena telah terbukti komposit mempunyai rintangan terhadap fatigue yang baik
terutamanya komposit yang menggunakan serat karbon.
1.
Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisa
yang lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari. Kecendrungan
komponen logam untuk mengalami kakisan menyebabkan biaya
pembuatan yang tinggi.Bahan komposit sebaiknya mempunyai rintangan
terhadap kakisan yang baik.
2.
Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility (berdaya
guna) yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik
yang dapat dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matriks dan serat
yang digunakan. Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat
dengan matriks untuk menghasilkan komposit hybrid (lisa, 2015).
11. Tipe Komposit Serat
Untuk memperoleh komposit yang kuat, harus dapat menempatkan serat
dengan benar. Berdasarkan penempatanya terdapat beberapa tipe serat pada
komposit yaitu :
1. Continuous Fiber Composite
Continuous atau uni-directional, mempunyai serat panjang dan lurus,
membentuk lamina diatara matriknya. Jenis komposit ini paling sering
digunakan. Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan.
Hal ini dikarnakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya.
2. Woven Fiber Composite (bi-dirtectional)
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena
susunan seratnya juga mengikat serat antar lapisan. Akan tetapi susunan
serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan
kekakuan akan melemah.
3.
Discontinuous Fiber Composite
Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.
Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 :
a. Discontinuous fiber
b. Off-axis aligned discontinuous fiber
c. Randomly oriented discontinuous fiber
4. Hybrid
Fiber Composite
Hybrid Fiber Composite merupakan komposit gabungan antara serat tipe
serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat mengganti
kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.
12. Bahan - Bahan Pembentuk Komposit
Bahan pembuat fiberglass pada umumnya terdiri dari 11 macam bahan, 6
macam sebagai bahan utama dan 5 macam sebagai bahan finishing. Sebagai bahan
utama yaitu erosil, pigmen, resin, katalis, talk, mat, sedangkan sebagai
bahan finishing antara lain : aseton, PVA, mirror, cobalt, dan dempul.
1. Aerosil
Bahan ini berbentuk bubuk sangat halus seperti bedak bayi berwarna
putih. Berfungsi sebagai perekat mat agar fiber glass menjadi kuat dan
tidak mudah patah/pecah.
2. Pigment
Pigmen adalah zat pewarna sebagai pencampur saat bahan fiber
glass dicampur. Pemilihan warna disesuaikan dengan selera pembuatnya.
Pada umumnya pemilihan warna untuk mempermudah proses akhir saat
pengecatan.
3. Resin
Bahan ini berujud cairan kental seperti lem, berkelir hitam atau bening.
Berfungsi untuk mencairkan atau melarutkan sekaligus juga mengeraskan
semua bahan yang akan dicampur. Biasanya bahan ini dijual dalam literan
atau dikemas dalam kaleng.
4. Katalis
Zat ini berwarna bening dan berfungsi sebagai pengencer. Zat kimia ini
biasanya dijual bersamaan dengan resin, dan dalam bentuk pasta.
Perbandingannya adalah resin 1 liter dan katalisnya 1/40 liter.
5. Talk
Sesual dengan namanya bahan ini berupa bubuk berwarna putih seperti
sagu. Berfungsi sebagal campuran adonan fibercglass agar keras dan agak
lentur.
6. Mat
Bahan ini berupa anyaman mirip kain dan terdiri dari beberapa model, dari
model anyaman halus sampai dengan anyaman yang kasar atau besar dan
jarang-jarang. Berfungsi sebagai pelapis campuran adonan dasar
fiberglass, sehingga sewaktu unsur kimia tersebut bersenyawa dan
mengeras,
mat
berfungsi
sebagai
pengikatnya.
Akibatnya fiber
glass menjadi kuat dan tidak getas.
7. Aseton
Pada umumnya cairan ini berwarna bening, fungsinya seperti katalis yaitu
untuk mencairkan resin. Zat ini digunakan apabila adonan terlalu kental
yang akan mengakibatkan pembentukan fiberglass menjadi sulit dan lama
keringnya.
8. PVA
Bahan ini berupa cairan kimia berkelir biru menyerupai spiritus. Berfungsi
untuk melapis antara master mal atau cetakan dengan bahan fiber glass.
Tujuannya adalah agar kedua bahan tersebut tidak saling menempel,
sehingga fiberglasshasil cetakan dapat dilepas dengan mudah dari master
mal atau cetakannya.
9. Mirror
Sesuai namanya, manfäatnya hampir sama dengan PVA, yaitu
menimbulkan efek licin. Bahan ini berwujud pasta dan mempunyai warna
bermacam macam.
10. Cobalt
Cairan kimia ini berwarna kebiru-biruan. Berfungsi sebagai bahan aktif
pencampur katalis agar cepat kering, terutama apabila kualitas katalisnya
kurang baik dan terlalu encer. Bahan ini dapat dikategorikan sebagai bahan
penyempurna, sebab tidak semua bengkel menggunakannya. Hal ini
tergantung
pada
kebutuhan
pembuat
dan
kualitas
resin
yang
digunakannya. Perbandingannya adalah 1 tetes cobalt dicampur dengan 3
liter katalis. Apabila perbandingan cobalt terlalu banyak, dapat
menimbulkan api.
11. Dempul fiberglass
Setelah hasil cetakan terbentuk dan dilakukan pengamplasan, permukaan
yang tidak rata dan berpori-pori perlu dilakukan pendempulan. Tujuannya
agar permukaan fiberglass hasil cetakan menjadi lebih halus dan rata
sehingga siap dilakukan pengerjaan lebih lanjut (Yusuf, 2014).
13. Propertis Material Komposit
Kemajuan kini telah mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap
bahan
komposit.
Perkembangan
bidang sciences
dan
teknologi
mulai
menyulitkan bahan konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan
aplikasi baru. Bidang angkasa lepas, perkapalan, automobile dan industri
pengangkutan merupakan contoh aplikasi yang memerlukan bahan-bahan yang
berdensity rendah, tahan karat, kuat, kokoh dan tegar.
Dalam kebanyakan bahan konvensional seperti keluli, walaupun kuat ia
mempunyai density yang tinggi dan rapuh. Sifat maupun karakteristik dari
komposit ditentukan oleh :
a.
Material yang menjadi penyusun komposit
b.
Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material
penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara
proporsional.
c.
Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun
d.
Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik
komposit.
e.
Interaksi antar penyusun
f.
Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit
14. Faktor Ikatan fiber-matriks
Komposit berpenguat serat banyak diaplikasikan pada alat-alat yang
membutuhkan material yang mempunyai perpaduan dua sifat dasar yaitu kuat
namun
juga
ringan.
Komposit
serat
yang
baik
harus
mampu
menyerap matriks yang memudahkan terjadi antara dua fase. Selain itu komposit
serat juga harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi,
karena serat dan matriks berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian
tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matriks dan serat.
Hal yang mempengaruhi ikatan antara serat dan matriks adalah void, yaitu
adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat
menyebabkan matrik tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila
komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke
daerah void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut. Peningkatan
volume filler akan
mengurangi deformability (khususnya
pada
permukaan)
dari matriks sehingga menurunkan keuletannya.
Matrik dan penguat di pilih sehingga komposit yang terbentuk mempunyai
sifat-sifat yang dapat menetralisir kekurangan dari masing-masing komponen
penyusun. Contohnya fiber mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi
dibawah beban tarik tetapi mempunyai kekuatan bending dan tekan yang rendah.
Matrik dapat dipilih yang mempunyai kekuatan tekan dan bending yang tinggi
sehingga dapat menutupi kekurangan dari fiber. Material komposit terdiri dari dua
atau lebih material yang tidak sejenis dimana satu material membentuk matrik
untuk mengikat material lain. Komposit merupakan kombinasi paling sedikit dua
material yang berbeda secara kimia dan ada permukaan antara dua material.
Tujuan pembuatannya adalah agar didapatkan sesuatu sifat yang baru yang
tidak bisa didapat dengan hanya menggunakan salah satu dari material
pembentuk. Komposit mempuyai sifat-sifat sebagai berikut:
1.
Modulus tinggi, kekuatan tinggi, struktur yang kaku bisa di
desain dengan densiti yang rendah.
2.
Kemampuan untuk dirancang sesuai arah beban.
3.
Tahan lingkungan dan korosi.
4.
Memperbaiki sifat damping terhadap getaran.
5.
Mudah dibuat untuk bentuk yang rumit dengan ongkos yang
rendah dibandingkan
6.
fabrikasi logam paduan.
Pengurangan waktu dan ongkos produksi untuk alat dan
produksi.
7.
Meningkatkan keamanan struktur karena penyerapan energi.
BAB III
PENUTUP
1.
KESIMPULAN
Beton adalah campuran semen, agregat halus, agregat kasar dan air
dengan atau tanpa bahan campuran tambahan yang membentuk
massa padat.
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua
atau lebih material yang berbeda dari material pembentuknya.
Beton Komposit adalah campuran antara komponen-komponen
struktur baja dan beton yang masing-masing karakteristik dasar
materialnya dimanfaatkan secara optimal.
2.
SARAN
Dalam pembangunan proyek besar lebih baik menggunakan beton
komposit karena akan lebih kuat dari bahan lain, dan lebih tahan
lama.
Jika pembangunan sederhana cukup menggunakan bahan beton
biasa atau menggunakan bahan yang lebih ramah lingkungan
seperti kayu agar biayanya lebih terjangkau.
DAFTAR PUSTAKA
Hull,D, “An Introduction to Composite Material”, Cambridge University
Press, Cambridge, 1985
Reinhard, T.J, Linda, L.C,”Engineer Materials Handbook Composite”
Vol.1 ASM International, Ohio.1987.
Kroschwitz, J.I, Grestle< F.P, “Encyclopedia of Polymer Science and
Engineering”, 2 nd ed ., John Wiley and Sons Inc., New York, 1987
MAKALAH STRUKTUR BETON
DAN BETON KOMPOSIT
Disusun Oleh :
1.
Veno Pratama
(112015084)
2.
Indah Sari
(112015086)
3.
Annisa Prasetia
(112015087)
4.
Kurnia Ramdhan P (112015088)
5.
Roufur Rohim
(112015097)
6.
Siska Primadani
(112015104)
7.
Akma Reza
(112015111)
8.
Yogi Candra S
(112015113)
9.
Rahmad Khoidir
(112015114)
Dosen Pembimbing : Ir. Masri A Rivai, M.T
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN SIPIL
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
PALEMBANG
2016
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan
makalah Struktur Beton ini dengan judul “ Struktur Beton dan Beton Komposit”.
Makalah ini disusun dalam rangka memenuhi tugas mata kuliah Struktur Beton.
Kami menyadari bahwa dalam menyusun makalah ini masih memiliki
kekurangan dan masih jauh dari kata sempurna, untuk itu kami sangat
mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun guna sempurnanya
makalah ini. Kami berharap semoga makalah yang kami buat bermanfat bagi kita
semua dan bagi pembaca pada umumnya.