Analisis Bahan Penyusun Suatu Bangunan

Fly Over Pasopati

Pada tugas kali ini saya akan mencoba untuk menganalisa jenis material penyusun suatu bangunan. Saya memilih untuk menganalisa jenis material pada fly over Pasopati, yang berlokasi di Jalan Layang Pasopati, Bandung.

Saya menganalisa bahwa secara umum, bangunan ini dirancang dengan material penyusunumum yaitu baja dan beton. Setelah melakukan identifikasi, dapat saya simpulkan proporsi material yang ada pada bangunan tersebut adalah sebagai berikut.Beton 50%(digunakan pada pilar dan jalan raya)

Baja 40% (digunakan pada pilar dan cable stayed jembatan)

Bata 10% (digunakan pada sekitaran pondasi/pilar)

Saya akan membahas 2 material yang paling banyak digunakan dalam membangun fly over ini, yaitu beton dan baja.

1. Beton
Beton merupakan salah satu bahan konstruksi yang telah umum digunakan untuk bangunan gedung, jembatan, jalan, dan lain-lain. Beton merupakan satu kesatuan yang homogen. Beton ini didapatkan dengan cara mencampur agregat halus (pasir), agregat kasar (kerikil), atau jenis agregat lain dan air, dengan semen portland atau semen hidrolik yang lain, kadang-kadang dengan bahan tambahan (aditif) yang bersifat kimiawi ataupun fisikal pada perbandingan tertentu, sampai menjadi satu kesatuan yang homogen. Campuran tersebut akan mengeras seperti batuan. Pengerasan terjadi karena peristiwa reaksi kimia antara semen dengan air.
Beton yang sudah mengeras dapat juga dikatakan sebagai batuan tiruan, dengan rongga- rongga antara butiran yang besar (agregat kasar atau batu pecah), dan diisi oleh batuan kecil (agregat halus atau pasir), dan pori-pori antara agregat halus diisi oleh semen dan air (pasta semen). Pasta semen juga berfungsi sebagai perekat atau pengikat dalam proses pengerasan, sehingga butiran-butiran agregat saling terekat dengan kuat sehingga terbentuklah suatu kesatuan yang padat dan tahan lama. Membuat beton sebenarnya tidaklah sederhana hanya sekedar mencampurkan bahan­bahan dasarnya untuk membentuk campuran yang plastis sebagaimana sering terlihat pada pembuatan bangunan sederhana. Tetapi jika ingin membuat beton yang baik, dalam arti memenuhi persyaratan yang lebih ketat karena tuntutan yang lebih tinggi, maka harus diperhitungkan dengan seksama cara­cara memperoleh adukan beton segar yang baik dan menghasilkan beton keras yang baik pula. Beton segar yang baik ialah beton segar yang dapat diaduk, dapat diangkut, dapat dituang, dapat dipadatkan, tidak ada kecenderungan untuk terjadi pemisahan kerikil dari adukan maupun pemisahan air dan semen dari adukan. Beton keras yang baik adalah beton yang kuat, tahan lama, kedap air, tahan aus, dan kembang susutnya kecil. (Tjokrodimulyo 1996:2)
Adapun kriteria-kriteria yang diperlukan untuk menghasilkan beton yang baik, yaitu saat keadaan basah dan mengeras. Pada saat keadaan basah, konsistensi campuran harus diperhatikan sehingga adukan beton dapat dipadatkan dengan mudah. Selain itu, adukan yang cukup kohesif diperlukan untuk ditempatkan sehingga tidak terjadi segregasi (pemisahan kerikil yang berakibat beton menjadi tidak homogen saat mengeras). Di sisi lain, kriteria yang harus diperhatikan pada saat beton sudah mengeras, yaitu kekuatan tekan beton dan durabilitas beton harus sesuai yang diyaratkan.

Kelebihan dan Kekurangan Beton

Beton memiliki kelebihan dan kekurangan antara lain sebagai berikut,

Kelebihan Beton :

• Beton mampu menahan gaya tekan dengan baik, serta mempunyai sifat tahan terhadap korosi dan pembusukan oleh kondisi lingkungan.
• Beton segar dapat dengan mudah dicetak sesuai dengan keinginan. Cetakan dapat pula dipakai berulang kali sehingga lebih ekonomis.
• Beton segar dapat disemprotkan pada permukaan beton lama yang retak maupun dapat diisikan kedalam retakan beton dalam proses perbaikan.
• Beton segar dapat dipompakan sehingga memungkinkan untuk dituang pada tempat-tempat yang posisinya sulit.
• Beton tahan aus dan tahan bakar, sehingga perawatannya lebih murah.

Kekurangan Beton :

• Beton dianggap tidak mampu menahan gaya tarik, sehingga mudah retak. Oleh karena itu perlu di beri baja tulangan sebagai penahan gaya tarik.
• Beton keras menyusut dan mengembang bila terjadi perubahan suhu, sehingga perlu dibuat dilatasi (expansion joint) untuk mencegah terjadinya retakan-retakan akibat terjadinya perubahan suhu.
• Untuk mendapatkan beton kedap air secara sempurna, harus dilakukan dengan pengerjaan yang teliti.
• Beton bersifat getas (tidak daktail) sehingga harus dihitung dan diteliti secara seksama agar setelah dikompositkan dengan baja tulangan menjadi bersifat daktail, terutama pada struktur tahan gempa.

Sifat dan Karakteristik Beton

Beton memiliki sifat-sifat mekanik yang didapat dalam jangka pendek maupun jangka panjang.

Berikut beberapa sifat mekanik beton, yaitu:

·       Kekuatan tekan

Kekuatan tekan beton dijadikan acuan dalam perencanaan campuran beton. Kekuatan tekan ditentukan berdasarkan tes benda uji silinder beton berukuran 15 x 30 cm yang berumur 28 hari. Kekuatan tekan beton dipengaruhi perbandingan air-semen, tipe semen, admixture, agregat, kelembapan selama curing, temperatur selama curing, umur beton, dan kecepatan pembebanan. 

·        Modulus Elistisitas

Modulus elistisitas beton adalah konstanta elastis dari material beton yang besarnya dapat ditentukan dari kurva hubungan tegangan-regangan yang merupakan kemiringan atau tangen dari kurva tersebut. Modulus elistisitas yang tinggi berarti kekakuan beton tersebut tinggi, sedangkan modulus elastisitas yang rendah berarti beton tersebut bersifat lebih daktail. Modulus elastisitas beton bervariasi antara 20.000 sampai 30.000 MPa, tergantung dari kuat tekannya. Modulus elastisitas juga dipengaruhi oleh karakteristik bahan penyusunnya terutama modulus elastisitas dari agregat kasarnya.

·       Kekuatan tarik

Kekuatan tarik beton bervariasi antara 8% sampai 15% dari kekuatan tekannya.

·         Susut (Shrinkage)

Susut merupakan penurunan volume pada beton yang tidak berhubungan dengan beban. Tingkat susut pada beton berbanding lurus dengan perbandingan air-semennya dan berbanding terbalik dengan ukuran agregat kasarnya. Susut terjadi pada waktu yang lama, tapi kemungkinan besar terjadi pada tahun pertama. Besarnya susut tergantung kepada komposisi beton. Pembasahan permukaan beton selama proses pengeringan (curing) dapat mengurangi susut.

·         Rangkak (Creep)

Rangkak merupakan peningkatan regangan dengan bertambahnya waktu pada kondisi tegangan yang konstan. Rangkak terjadi dalam jangka panjang yang kemungkinan besar terjadi pada tahun pertama.

Pada saat beton masih basah, beton memiliki beberapa sifat dan karakteristik tertentu, sebagai berikut:

·         Workabilitas

Merupakan ukuran kemudahan suatu adukan beton ditempatkan pada cetakannya. Faktor-faktor yang harus dipikirkan pada pemilihan workabilitas adalah, sebagai berikut:

o   Bentuk dan ukuran elemen struktural.

o   Jarak penulangan.

o   Detail lainnya yang berhubungan dengan pengecoran dan pemadatan.

Kemudahan pengerjaan beton dapat dilihat dari nilai slumpnya. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi workabilitas, yaitu kandungan air, ukuran agregat dan gradasinya, perbandingan semen dan agregat, kandungan admixture, dan kehalusan semen.

·         Konsistensi

Konsistensi adalah ukuran kekenyalan suatu adukan beton. Metode yang biasanya dipakai untuk mengukur konsistensi adalah pengujian slump.

·         Slump

Slump adalah perbedaan ketinggian adukan beton pada cetakan yang berbentuk kerucut terpancung dan ketinggian adukan beton setelah dilepaskan dari cetakan kerucut tersebut. Slump biasanya digunakan sebagai ukuran workabilitas, tapi hubungan ini tidak mutlak.

·         Segregasi

Segregasi didefinisikan sebagai pemisahan komponen-komponen dari campuran beton yang heterogen, sehingga distribusinya tidak merata lagi. Penyebab utama segregasi adalah perbedaan ukuran partikel dan spesifik gravity dari komponen campuran beton. Segregasi sampai tingkat tertentu dapat dikontrol dengan pemilihan gradasi yang sesuai. Campuran beton yang tidak mudah mengalami segregasi dikatakan sebagai campuran yang kohesif. Kemudahan pengerjaan adukan beton, sedikit banyak ditentukan oleh tingkat segregasinya, campuran beton dengan tingkat segregasi tinggi tidak mungkin bisa dipadatkan.

·         Bleeding

Bleeding merupakan suatu bentuk segregasidimana sebagian air campuran naik ke permukaan beton yang baru dicor. Akibat yang merugikan dari bleeding adalah timbulnya zona lekatan yang lemah antara agregat kasar dengan mortar semen disebabkan sebagian air yang naik ke permukaan terperangkap pada sisi bagian bawah dari agregat kasar atau tulangan.

Adapun saat beton telah mengeras, beton memiliki beberapa sifat dan karakteristik sebagai berikut:

·         Permeabilitas

Permeabilitas merupakan properti beton yang sukar diukur, tapi memegang peranan penting untuk durabilitas beton di lingkungan yang korosif. Permeabilitas pada beton dapat didefinisikan sebagai kemudahan transport dari zat cair atau cairan (baik yang mengandung gas-gas atau ion-ion agresif maupun yang tidak) ke dalam beton. Permeabilitas dipengaruhi oleh struktur pori beton dan struktur zona transisi yaitu zona antara agregat kasar dan pasta semen (interface zone). Ukuran jumlah total volume pori beton dinyatakan dengan porositas, beton dengan porositas yang tinggi belum tentu memiliki permeabilitas yang tinggi. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi permeabilitas adalah perbandingan air semen, ukuran agregat, dan praktek pengerjaan beton. Permeabilitas dapat diminimalkan dengan pembuatan mix desain dengan perbandingan air semen yang rendah, penggunaan agregat yang memiliki karakteristik permukaan yang mempunyai daya ikat yang baik, serta praktek pengerjaan beton yang baik.

·         Curing

Agar kuat tekan rencana tercapai, agar beton memiliki permeabilitas yang rendah dan agar beton durabel maka harus dilakukan metoda curing yang sesuai. Curing adalah proses perawatan beton setelah beton mencapai final setting. Curing dilakukan agar proses hidrasi tidak mengalami gangguan dengan cara menjaga beton tetap lembab dalam durasi waktu tertentu.

·         Konsolidasi

Konsolodasi atau pemadatan adalah proses eliminasi gelembung udara yang terperangkap dalam beton segar. Konsolidasi dilakukan segera setelah beton dituang ke dalam cetakan, sebelum initial setting. Untuk volume pengecoran yang besar, pemadatan dilakukan dengan bantuan alat penggetar. Penggetaran ini dilakukan untuk mendapatkan distribusi bahan yang homogen.

2. Baja

Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan beberapa elemen lainnya, termasuk karbon. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Elemen berikut ini selalu ada dalam baja: karbon, mangan, fosfor, sulfur, silikon, dan sebagian kecil oksigen, nitrogen dan aluminium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya: mangan, nikel, krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan niobium. Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Baja karbon ini dikenal sebagai baja hitam karena berwarna hitam, banyak digunakan untuk peralatan pertanian misalnya sabit dan cangkul.

Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility). Meskipun baja sebelumnya telah diproduksi oleh pandai besi selama ribuan tahun, penggunaannya menjadi semakin bertambah ketika metode produksi yang lebih efisien ditemukan pada abad ke-17. Dengan penemuan proses Bessemer di pertengahan abad ke-19, baja menjadi material produksi massal yang membuat harga produksinya menjadi lebih murah. Saat ini, baja merupakan salah satu material paling umum di dunia, dengan produksi lebih dari 1,3 miliar ton tiap tahunnya. Baja merupakan komponen utama pada bangunan, infrastruktur, kapal, mobil, mesin, perkakas, dan senjata. Baja modern secara umum diklasifikasikan berdasarkan kualitasnya oleh beberapa lembaga-lembaga standar.

 Uji Tarik Baja

Pengujian tarik yaitu pengujian yang bertujuan untuk mendapatkan gambaran tentang sifat-sifat dan keadaan dari suatu logam. sifat-sifat  mekanik  dari  material tersebut seperti  Modulus  Young,  tegangan  leleh,  dan  kuat  tarik.  Selain  itu,  uji  tarik  ini  dapat digunakan untuk mengamati proses perubahan geometri (deformasi) pada material baja akibat gaya tarik, yang ditunjukkan oleh peristiwa elongasi dan kontraksi penampang. Pada uji tarik, benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah secara kontinyu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan terhadap perpanjangan yang dialami benda uji.

a.       Tegangan/Stress (σ)

Tegangan yang dipergunakan pada kurva adalah tegangan membujur rata-rata dari pengujian tarik yang diperoleh dengan membagi beban dengan luas awal penampang melintang benda uji.

b.      Regangan/Strain (ε)

Regangan (ε) adalah perbandingan pertambahan panjang dengan panjang awal benda uji. Regangan yang digunakan untuk kurva tegangan regangan rekayasa adalah regangan linier rata-rata,yang diperoleh dengan membagi perpanjangan panjang ukur (gage length) benda uji,ΔL,dengan panjang awalnya, L₀.

c.       Modulus Young (E)

Modulus Young, disebut juga dengan modulus tarik adalah ukuran kekakuan suatu bahan elastis yang merupakan ciri dari suatu bahan, makin  besar  nilai  Modulus  Young,  maka  makin  tidak  elastic  suatu  bahan.  Modulus Young  dapat  dinyatakan  dengan  kemiringan  garis  (daerah  elastis)  pada  kurva tegangan-regangan.

d.      Tegangan Leleh/Yield Stress (σ_y)

Tegangan  leleh  adalah  besarnya  gaya  tarik  yang  bekerja  pada  saat  benda  uji mengalami leleh pertama dibagi dengan luas penampang.

Nilai regangan leleh bisa didapatkan dengan cara menarik garis offset 0.2% terhadap kondisi elastis pada kurva tegangan-regangan.

e.       Kuat Tarik/Ultimate Stress (σ_maks)

Kekuatan tarik adalah tegangan maksimum yang bisa ditahan oleh sebuah bahan ketika diregangkan atau ditarik, sebelum bahan tersebut patah. Kekuatan tarik adalah kebalikan dari kekuatan tekan, dan nilainya bisa berbeda. Kuat tarik adalah tegangan tarik maksimum yang didapat dari gaya maksimum dibagi dengan luas penampang semula dari benda uji

Nilai regangan ultimate bisa didapatkan dengan cara menarik garis tegak lurus sumbu vertical pada  kurva  tegangan-regangan  ketika  kondisi  sesaat  sebelum  terjadinya necking

Walaupun struktur fly over sebagian besar hanya terdiri dari beton dan baja, namun dalam proses pembuatan beton dan baja itu sendiri tidaklah sederhana. Diperlukan kajian yang mendalam mengenai karakteristik beton yang diperlukan. Demikian pula dengan baja, selain sebagai struktur pada pilar, baja juga digunakan sebagai cable stayed pada jembatan layang sehingga jembatan tetap kokoh. Dalam pembuatan cable stayed ini juga tidak sembarangan dan memiliki beberapa metode tertentu, disesuaikan dengan kondisi rancangan kekuatan jembatan layang itu sendiri.

Demikian tulisan ini saya buat, semoga bermanfaat.

Pustaka :
http://eprints.undip.ac.id/34345/6/2178_CHAPTER_II.pdf

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28303/4/Chapter%20II.pdf

http://eprints.polsri.ac.id/1194/3/BAB%20II.pdf