MAKALAH TEKNOLOGI BAHAN KONSTRUKSI DIAGRAM TEGANGAN DAN REGANGAN BAJA DAN BETON Semester Genap Tahun Akademik 2013/2014 Disusun oleh : Risky Triwijaya (130214926/TS)

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTA 2014

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur saya hanturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan rahmat-Nya, Sata dapat menyusun dan menyelesaikan makalah Teknologi dan Bahan Kontruksi ini.Dalam kesempatan ini saya saja juga ingin meyampaikan terimakasih kepada pihak-pihak yang membantu kami dalam penyusunan makalah ini, antara lain kepada :

1. Ibu Anggun Tri Atmajayanti, S.T.,M.Eng. selaku dosen perkuliahan Teknologi dan Bahan Konstruksi.2. Orang tua dan teman-teman yang telah mendukung kami baik secara moril maupun financial.

Saya menyadari sepenuhnya, bahwa penulisan makalah ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu saya bersedia menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca yang saya harapkan demi kesempurnaan makalah ini.

Akhir kata semoga makalah Teknologi dan Bahan Konstruksi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membaca makalah ini.

Yogyakarta, 18 July 2014

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................1KATA PENGANTAR ..............................................................................................2DAFTAR ISI ............................................................................................................3BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................41.1. Latar Belakang ......................................................................................41.2. Rumusan Masalah .............................................................................................41.3. Tujuan.................................................................................................4BAB II PEMBAHASAN.......................................................................................5A .Baja.............................................5B Penjelasan diagram tegangan regangan pada baja..5C. Beton...7D. Penjelasan diagram tegangan regangan pada beton...11BAB III KESIMPULAN.......153.1.Kesimpulan..........................................................................................................15DAFTAR PUSTAKA16

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kalau kita akan mendesain sebuah struktur bangunan yang direncanakan dengan menggunakan konstruksi beton bertulang, tentunya kita tidak asing lagi dengan beberapa parameter seperti fc, fs, fy, fu, s, y, c, Ec dan Es. Parameter-Parameter tersebut adalah parameter yang berkenaan dengan tegangan, regangan dan elastisitas beton dan baja.Dalam desain beton bertulang, parameter-parameter ini memegang peranan penting dalam perhitungan, karena nilainya dijadikan acuan dalam analisa perhitungan selama proses

1.2 Rumusan Masalah1. Apa yang di maksud dengan Tegangan dan Regangan ?2. Bagaimana membuat diagram tegangan dan regangan pada beton dan baja?

1.3 Tujuan1. Untuk mengetahui apa yang di maksud dengan Tegangan dan Regangan.2. Untuk memahami diagram Tegangan dan Regangan pada baja dan beton

BAB II PEMBAHASAN

A. BajaBaja struktur adalah suatu jenis baja yang berdasarkan pertimbangan ekonomi, kekuatan dan sifatnya, cocok untuk pemikul beban. Baja struktur banyak dipakai untuk kolom serta balok bangunan bertingkat, sistem penyangga atap, hangar, jembatan, menara antena, penahan tanah, pondasi tiang pancang, dan lain lain. B. Penjelasan diagram Tegangan dan Regangan baja

Proportional LimitTitik O hingga A dinamakan daerah proporsional limit. Pada area ini regangan yang terbentuk proporsional dengan tegangan yang bekerja.Definisi: tegangan yang membentuk kurva tegangan regangan mulai terdeviasi dari garis lurus.

Elastic LimitTitik A hingga B dinamakan daerah elastic limit. Pada area ini material akan kembali kebentuk semula ketika tegangan dihilangkan.Definisi: tegangan yang bekerja pada material tanpa menyebabkan deformasi permanen. Yield PointJika material terus diberikan tegangan hingga di atas titik B, keadaan plastis akan tercapai, dan pada titik ini ketika beban dihilangkan material tidak akan bisa kembali ke bentuk semula. Diatas titik B, regangan yang terjadi akan bertambah dengan cepat, sedangkan pertambahan tegangannya kecil hingga tercapai titik C, dan terjadi penurunan kecil tegangan pada titik D, segera setelah proses peluluhan berhenti. Sehingga ada dua titik luluh, yaitu titik C (titik luluh atas) dan titik D (titik luluh bawah). Tegangan yang bekerja pada titik luluh ini dinamakan tegangan luluh (yield stress) Ultimate stressTitik E dinamakan titik Ultimate stress, yaitu titik dimana tegangan maksimum terjadi, yang didefinisikan sebagai beban terbesar dibagi dengan luas area mula-mula (origin) dari bahan. Breaking stressSetelah spesimen mencapai titik ultimate, akan terjadi proses necking, yaitu pengecilan luas penampang area. Tegangan kemudian terus berkurang hingga spesimen patah pada titik F.

C. Teori BetonBeton didefinisikan sebagai material komposit yang disusun oleh butiran agregat kasar, agregat halus sebagai pengisinya yang dikombinasikan dengan airdan semen sebagai pengikat, selanjutnya akan mengisi rongga yang ada dan akanmelekat sebagai satu kesatuan (Sydney Mindess, 2003). Tetapi belakangan inipengertian beton sudah semakin luas, beton adalah bahan yang terbuat dariberbagai macam tipe semen, agregat, dan juga bahan pozzolan, abu terbang, terakdapur tinggi, sulfur, serat dan lain-lain (Neville and Brooks, 1987). DPU-LPMBmendefinisikan tentang beton sebagai campuran antara semen portland atau semenhidrolik yang lainnya, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpabahan campuran tambahan yang membentuk massa padat (SNI 03-2847-2002).

Kuat Tekan BetonNilai kekuatan beton diketahui dengan melakukan pengujian kuat tekanterhadap benda uji pada umur 28 hari yang dibebani dengan gaya tekan sampaidengan hancur.Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan beton dari material penyusunnyaditentukan antara lain oleh:1. Faktor Air SemenPerbandingan antara air dengan semen atau yang disebut faktor air semen(FAS) adalah untuk menentukan jumlah air yang diperlukan dalam campur beton. Secara umum jika nilai FAS semakin tinggi maka mutu beton akan rendah,namun jika nilai FAS rendah tidak berarti mutu beton akan semakin tinggi. Airdalam pembuatan beton berfungsi untuk ; membasahi agregat (untuk penyerapanatau absorpsi), untuk memberikan kemudahan dalam pengerjaan beton(workability), dan untuk proses kimiawi semen (hidrasi semen).

2. Agregat Halus (Pasir)Syarat mutu SII.0052-80, Mutu dan Cara Uji Agregat Beton untuk agregathalus umumnya mempunyai MHB (Modulus Halus Butir) sekitar 1,5 sampai 3,8.Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai MHB sekitar 2,5 < MHB < 3,0umumnya menghasilkan beton mutu tinggi (Larrard, 1990). Gradasi yang baikdan teratur (continous) dari agregat halus akan menghasilkan beton yangmempunyai kekuatan tinggi dibandingkan dengan agregat yang bergradasi sela(gap) atau seragam. Kebersihan agregat juga akan sangat mempengaruhi mutubeton yang akan dibuat terutama dari zat-zat yang dapat merusak baik pada saatbeton segar maupun beton keras.3. Agregat KasarUkuran butir maksimum agregat kasar akan mempengaruhi mutu beton yangdibuat. Hasil penelitian Larrard (1990) menyebutkan bahwa butiran maksimumyang memberikan bukti nyata untuk membuat beton mutu tinggi tidak boleh lebihdari 15 mm. Namun demikian pemakaian butiran agregat sampai dengan 25 mmmasih memungkinkan diperolehnya beton mutu tinggi dalam proses produksinya.Menurut syarat mutu SII.0052-80, Mutu dan Cara Uji Agregat Beton untukagregat kasar umumnya mempunyai MHB (Modulus Halus Butir) sekitar 6,0sampai 7,1.Gradasi yang baik dan teratur (continous) dari agregat kasar akanmenghasilkan beton yang mempunyai kekuatan tinggi dibandingkan denganagregat yang bergradasi sela (gap) atau seragam. Kebersihan agregat juga akansangat mempengaruhi mutu beton yang akan dibuat terutama dari zat-zat yangdapat merusak baik pada saat beton segar maupun beton keras.4. Bahan TambahBahan tambah ialah bahan selain unsur pokok beton (air, semen, dan agregat)yang ditambahkan pada adukan beton, sebelum, segera, atau selama pengadukanbeton. Tujuannya ialah untuk mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktumasih dalam keadaan segar atau setelah mengeras, misalnya: mempercepatpengerasan, menambah encer adukan, menambah daktilitas, mengurangi retak-retak pengerasan.

5. Kontrol KualitasUntuk menghasilkan beton yang bermutu tinggi, faktor kontrol terhadapkualitas proses produksi beton pada saat pengambilan sampel, pengujian maupunproses penakaran sampai perawatan mutlak menjadi perhatian penting.Tegangan dan Regangan BetonTegangan didefinisikan sebagai tahanan terhadap gaya-gaya luar.ntensitas gaya yaitu gaya per satuan luas disebut tegangan dan diberi notasi hurufYunani (sigma). Gaya P yang bekerja tegak-lurus (normal) pada penampangmelintang a-a ini secara aktual merupakan resultan distribusi gaya-gaya yangbekerja pada penampang melintang dengan arah normal.P Tarika(a)aPbeton. Tujuannya ialah untuk mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktumasih dalam keadaan segar atau setelah mengeras, misalnya: mempercepatpengerasan, menambah encer adukan, menambah daktilitas, mengurangi retak-retak pengerasan.

Gambar 2.1. Tegangan normal (normal stress) pada batangDengan mengasumsikan bahwa tegangan terbagi rata di seluruhpenampang, kita dapat melihat bahwa resultannya harus sama dengan intensitas dikalikan dengan luas penampang A.

Gambar 2.2 Arah tegangan normal (normal stress) dan pola retak pada silinder

Dengan demikian didapatkan rumus :dimana : = tegangan (N/mm2)P = gaya aksial (N)A = luas penampang (mm2)Persamaan ini memberikan intensitas tegangan merata pada batangprismatis yang dibebani secara aksial dengan penampang sembarang. Apabilabatang ini ditarik dengan gaya P, maka tegangannya adalah tegangan tarik (tensilestress); apabila gayanya mempunyai arah sebaliknya, sehingga menyebabkanbatang tersebut mengalami tekan, maka terjadi tegangan tekan (compressivestress). Karena tegangan ini mempunyai arah yang tegak lurus permukaanpotongan, maka disebut tegangan normal (normal stress). Jadi, tegangan normaldapat berupa tegangan tarik dan tegangan tekan (Gere & Timoshenko, 1997).Jika suatu benda ditarik atau ditekan, gaya P yang diterima bendamengakibatkan adanya ketegangan antarpartikel dalam material yang besarnyaberbanding lurus. Perubahan tegangan partikel ini menyebabkan adanyapergeseran struktur material regangan atau himpitan yang besarnya jugaberbanding lurus. Karena adanya pergeseran, maka terjadilah deformasi bentukmaterial misalnya perubahan panjang menjadi L + L (atau L - L). Dimana Ladalah panjang awal benda dan L adalah perubahan panjang yang terjadi. Rasioperbandingan antara L terhadap L inilah yang disebut strain (regangan) dandilambangkan dengan (epsilon). Dengan demikian didapatkan rumus :dimana : = regangan/ strain (m/m atau )L = panjang benda mula-mula (m)L = perubahan panjang benda (m)

Gambar 2.3. Regangan (strain)Jika batang tersebut mengalami tarik, maka regangannya disebut regangantarik (tensile strain), yang menunjukkan perpanjangan bahan. Jika batang tersebutmengalami tekan, maka regangannya adalah regangan tekan (compressive strain)dan batang tersebut memendek. Regangan tarik bertanda positif dan regangantekan bertanda negatif. Regangan () disebut regangan normal karena regangan iniberkaitan dengan tegangan normal (Gere & Timoshenko, 1997).Kurva Tegangan-Regangan BetonSebagaimana beban aksial yang bertambah bertahap, pertambahan panjangterhadap panjang gage diukur pada setiap pertambahan beban dan ini dilanjukansampai terjadi kerusakan (fracture) pada spesimen. Dengan mengetahui luaspenampang awal spesimen, maka tegangan normal, yang dinyatakan dengan ,dapat diperoleh untuk setiap nilai beban aksial dengan menggunakan hubungandimana P menyatakan beban aksial dalam (Newton) dan A menyatakan luaspenampang awal (mm2). Dengan memasangkan pasangan nilai tegangan normal() dan regangan normal (), data percobaan dapat digambarkan denganmemperlakukan kuantitas-kuantitas ini sebagai absis dan ordinat. Gambar yangdiperoleh adalah diagram atau kurva tegangan-regangan.Berdasarkan Sidney Mindess, J.Francis Young dan David Darwin (2003)kurva stress-strain tipikal untuk agregat, pasta semen, mortar dan beton sebagai, berikut :

Gambar 2.4. Kurva stress-strain tipikal untuk agregat, pasta semen, mortar dan beton (Sumber : Concrete, Sidney Mindess, 2003)

Beton adalah suatu material heterogen yang sangat kompleks dimanareaksi terhadap tegangan tidak hanya tergantung dari reaksi komponen individutetapi juga interaksi antar komponen. Kompleksitas interaksi diilustrasikan dalamgambar 2.4. dimana ditunjukkan kurva tegangan-regangan tertekan untuk beton dan mortar, pasta semen dan agregat kasar. Agregat kasar adalah suatu material getas elastis linier, dengan kekuatan signifikan diatas beton. Pasta semen mempunyai nilai modulus elastisitas rendah, tetapi kuat tekan lebih tinggi dibandingkan dengan mortar atau beton. Penambahan agregat halus ke pasta semen menjadi mortar mengakibatkan suatu peningkatan modulus elastisitas, tetapi mereduksi kekuatan. Penambahan agregat kasar ke mortar, dalam ilustrasi diatas, hanya sedikit mempengaruhi modulus elastisitas, tetapi mengakibatkan penambahan reduksi kuat tekan. Secara keseluruhan, perilaku beton adalah serupa dengan unsur pokok mortar, sedangkan perilaku mortar dan beton secarasignifikan berbeda dari perilaku baik pasta semen atau agregat.

Kurva tegangan-regangan pada Gambar 2.5. dibawah menampilkan hasil yang dicapai dari hasil uji tekan terhadap sejumlah silinder uji beton standar berumur 28 hari dengan kekuatan beragam. Dari kurva tersebut dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu : semakin tinggi mutu beton, maka modulus elastisitasnya akan semakin besar sehingga beton dengan kekuatan lebih tinggi bersifat lebih getas (brittle); sedangkan beton dengan kekuatan lebih rendah lebih ductile (ulet) daripada beton berkekuatan lebih tinggi, artinya beton tersebut akan mengalami regangan yang lebih besar sebelum mengalami kegagalan (failure).

Gambar 2.5. Contoh kurva tegangan-regangan pada beton dengan berbagai variasi kuat tekan

Rasio Poisson (Poissons Ratio)Ketika sebuah silinder beton menerima beban tekan atau beban tarik, silinder tersebut tidak hanya berkurang atau bertambah tingginya tetapi juga mengalami ekspansi (pemuaian) dalam arah lateral yaitu kontraksi tegak lurus arah beban. Regangan lateral disetiap titik pada setiap titik pada suatu batang sebanding dengan regangan aksial di titik tersebut jika bahannya elastis linear. Bahan yang mempunyai besaran sama dalam semua arah (aksial, lateral dan di antaranya) disebut isotropik. Jika besarannya berbeda, maka disebut anisotropik.

Gambar 2.6. Regangan longitudinal dan lateralket. gambar,L = Panjang Benda Mula-mula (m)L = Perubahan Panjang Benda (m)d0 = Diameter Penampang Mula-mula (m)d = Perubahan Diameter Penampang (m)Sebagaimana gambar di atas, setiap batang yang ditarik (atau ditekan) selain mengalami perpanjangan (atau pemendekan), juga mengalami penyusutan (atau perluasan) pada permukaan penampangnya. Keduanya dapat disebut sebagai regangan. Oleh karenanya, dibuatlah kesepakatan bahwa :a. Regangan yang arahnya segaris dengan arah gerak gaya disebut regangan Longitudinal. Dengan rumus :

b. Regangan yang arahnya tegak lurus terhadap arah gerak gaya disebut regangan Lateral. Dengan rumus :

Besarnya nilai perbandingan antara regangan lateral ( ) terhadap regangan longitudinal ( ) pada suatu bahan/ material adalah tetap (konstan). Nilai perbandingan inilah yang disebut dengan Rasio Poisson dan dilambangkan dengan (nu).

Nilai rasio poisson untuk beton berkisar antara 0,15 - 0,25. Apabila regangan di suatu bahan menjadi besar, rasio poissonnya berubah (Gere, Timoshenko, 1997)

Modulus Elastisitas BetonModulus elastisitas atau modulus Young merupakan hubungan linier antara tegangan dan regangan untuk suatu batang yang mengalami tarik atau tekan. Semakin besar harga modulus ini maka semakin kecil regangan elastis yang terjadi pada suatu tingkat pembebanan tertentu, atau dapat dikatakan material tersebut semakin kaku (stiff). Pada grafik tegangan-regangan (Gambar 2.4.), modulus kekakuan tersebut dapat dihitung dari slope kemiringan garis elastis yang linier, diberikan oleh:

atau E = tan dimana adalah tegangan aksial searah sumbu benda uji, adalah regangan aksial, adalah sudut yang dibentuk oleh daerah elastis kurva tegangan-regangan dan E adalah konstanta proporsionalitas yang dikenal dengan modulus elastisitas bahan tersebut. Modulus elastisitas suatu material ditentukan oleh energi ikat antar atom-atom, sehingga besarnya nilai modulus ini tidak dapat dirubah oleh suatu proses tanpa merubah struktur bahan. Modulus elastisitas adalah kemiringan kurva tegangan-regangan di dalam daerah elastis linier pada sekitar 40% beban puncak (ultimate load) (Gere & Timoshenko, 1997).

KESIMPULAN Jadi kesimpulannya adalah Tegangan (Stress) Tegangan adalah Perbandingan antara gaya tarik yang bekerja terhadap luas penampang benda . Tegangan dinotasikan dengan (sigma), satunnya Nm-2. SedangkanRegangan (Strain)Regangan adalah Perbandingan antara pertambahan panjang L terhadap panjang mula-mula(Lo)Regangan dinotasikan dengan e dan tidak mempunyai satuan.

DAFTAR PUSTAKAhttp://taufikhurohman.blogspot.com/2012/12/profil-struktur-baja.htmlhttp://eprints.undip.ac.id/34309/5/2118_chapter_II.pdf