BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Penyaluran Tegangan Lekatan
Salah satu dasar anggapan yang digunakan dalam perencanaan dan analisis struktur beton bertulang adalah lekatan batang baja tulangan dengan beton yang mengelilingi berlangsung sempurna tanpa terjadi penggelinciran. Ini berarti bahwa beban kerja tidak terjadi slip dari baja tulangan terhadap beton disekelilingnya. Berdasarkan atas anggapan tersebut, pada waktu komponen struktur beton bertulang bekerja menahan beban akan timbul tegangan lekat yang berupa (bond strength) pada permukaan singgung antara batang tulangan dengan beton.
Perkuatan pada beton dapat meningkatkan kekuatan tarik penampang bergantung pada keserasian (compatibility) antara kedua bahan tersebut untuk dapat bekerja sama memikul beban luar. Dalam keadaan terbebani, elemen penguat seperti baja tulangan harus mengalami regangan atau deformasi yang sama dengan sekelilingnya untuk mencegah terpisahnya kedua material. Kekuatan lekatan yang merupakan hasil dari berbagai parameter seperti adhesi antara beton dan permukaan tulangan baja dan tekanan beton, yang menyebabkan peningkatan tahanan terhadap gelincir, efek total ini disebut sebagai lekatan (bond). Kekuatan lekatan bergantung pada faktor-faktor utama sebagai berikut:
1. Adhesi gabungan antara elemen beton dan baja tulangan;
2. Efek Gripping (memegang) sebagai akibat dari susut pengeringan beton disekeliling tulangan dan saling geser antara tulangan dengan beton sekelilingnya;
3. Tahanan gesekan (friksi) terhadap gelincir dan saling kunci pada saat elemen penguat atau tulangan mengalami tegangan tarik;
4. Pengaruh kualitas beton, kekuatan tarik dan tekannya;
5. Pengaruh mekanis penjangkaran ujung tulangan, yaitu panjang penyaluran (development length), panjang lewatan (splicing), bengkokan tulangan (hooks) dan persilangan tulangan;
6. Diameter, bentuk dan jarak tulangan karena semuanya mempengaruhi pertumbuhan retak;
7. Kedalaman permukaan dari tulangan (licin, kasar, berulir).
Agar beton bertulang dapat berfungsi dengan baik sebagai bahan komposit dimana batang baja tulangan saling bekerja sama sepenuhnya dengan beton maka perlu diusahakan supaya terjadi penyaluran gaya yang baik dari suatu bahan kebahan yang lain. Untuk menjamin hal ini diperlukan adanya lekatan yang baik antara beton dengan tulangan baja. Agar batang tulangan baja dapat menyalurkan gaya sepenuhnya melalui ikatan, baja harus tertanam di dalam beton hingga kedalaman tertentu yang dinyatakan dengan panjang penyaluran. Jenis percobaan yang dapat menentukan kualitas lekatan elemen tulangan yaitu:
1. Percobaan Tarik Langsung (Pull – Out Test)
Percobaan ini memberikan perbandingan yang baik antara efisien lekatan berbagai jenis permukaan tulangan dan panjang penanaman. Akan tetapi, hasilnya belum memberikan tegangan lekat sesungguhnya pada struktur.
2. Hubungan Slip – Ikatan Lokal
Persamaan diferensial terhadap slip, dalam persamaan (2.1) baja penguat yang dimasukkan pada massa beton seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.2 Dalam potongan batang yang pendek, dx, perubahan dalam pergeseran relatif dari baja terhadap beton, d∆ adalah sama dengan perubahan dalam deformasi δs, dikurangi perubahan dalam deformasi beton, δc. dalam hal ini
d∆ = δs -δc ... (2.1) besaran deformasi untuk penguatan dan beton, bila kita mengasumsikan keadaan elastis diberikan oleh persamaan (2.2) dan (2.3)
δS δ = (σS ES) dx ... (2.2) C=( σc Ec)dx ... (2.3)
Gambar 2.2 Kuat Lekat Baja pada
Dimana s dan c adalah baja dan beton. Istilah yang digunakan dalam persamaan (2.1) adalah umum dan berlaku pada tingkat lokal. Dalam prakteknya, nilai δc adalah relatif dan dapat terabaikan terhadap δs karena bagian beton lebih besar dari bagian baja dan tekanan normal beton adalah lebih rendah. Oleh karena itu, persamaan kedua dalam persamaan (2.1) adalah
Beton Steel bar Concrete X Δ x dx db dx (σs+dσs)As
diabaikan dan seluruh slip diferensial pada level lokal attributed pada deformasi baja. Persamaan (2.1) direduksi menjadi (2.2):
d∆ - δs ... (2.4) Substitusikan persamaan 2.2 ke dalam persamaan 2.4 dan kemudian disusun kembali, sehingga diperoleh:
d∆ dx
=
σs
Es ... (2.5)
Bila kita mendiferensialkan kedua sisi persamaan di atas dengan mengacu kepada dx, maka persamaan berikut akan berlaku:
d2∆ d2x
= (
1 Es)
dσx dx ... (2.6)Pada sisi lain, tekanan ikatan dan tekanan baja (pada segmen dx) adalah berhubungan dari kondisi keseimbangan yang menyatakan:
(σs + dσx) As = σsAs + τxdx xπ x db Secara sederhana: dσs dx
=
τx�
πdb As�
... (2.7)Bila kita mensubstitusikan persamaan (2.7) ke dalam persamaan (2.6), maka diperoleh persamaan berikut:
d2∆
d2x
=τ�s(x)�x�
πdb
AsEs
�
... (2.8)Dimana ds adalah diameter, As adalah luas penampang, Es adalah modulus Young dari batang penguat dan s(x) adalah slip antara beton dan absiska baja x.
Persamaan (2.8) diketahui sebagai persamaan diferensial yang mendasar untuk ikatan antara penguatan baja dan beton. Persamaan ini digambarkan dalam bentuk sederhana seperti di atas atau dalam bentuk lain oleh berbagai penulis. Diasumsikan bahwa karakteristik ikatan batang penguat adalah dijelaskan secara analitik oleh hubungan ikatan t = t(s). Dimana σ dalah tegangan geser apa permuakan kontak antara bar dan beton yang slip.
3. Sifat Keruntuhan Lekatan.
Bila digunakan baja polos untuk penulangan, lekat dianggap sebagai suatu adhesi antara pasta beton dengan permukaan dari baja. Tegangan tarik yang relatif rendah di dalam penulangan bahkan akan timbul slip yang cukup untuk menghilangkan adhesi pada lokasi yang berdekatan langsung dengan retak di dalam beton, sehingga pergeseran relatif antara tulangan dan beton sekelilingnya hanya ditahan oleh gesekan disepanjang daerah slip.
Susut juga dapat menimbulkan seretan gesek terhadap batang tulangan, umumnya suatu tulangan polos yang dibentuk dengan cara penggilingan panas, dapat terlepas dari beton karena terbelah diarah memanjang bila terjadi perlawanan gesek yang cukup tinggi, atau dapat terlepas keluar dengan menimbulkan lubang bulat didalam beton.
4. Variasi Ke Dalam Penjangkaran Tulangan
Variasi kedalaman baja tulangan akan mempengaruhi tingkat kelekatan antara baja dan beton. Benda uji silinder diameter 15 - 30 cm merupakan benda uji beton dimana baja tulangan ditanamkan dapat dilihat pada Tabel 2.1:
Tabel 2.1 Variasi Jumlah Sampel
Variasi kedalaman Benda Uji Silinder Jumlah benda Uji
16 cm Ø 15 – 30 cm 5 (dengan Flay Ash)
16 cm Ø 15 – 30 cm 2 (tanpa Flay Ash)
5. Pengujian Kuat Lekat Tulangan
Benda uji ini berbentuk silinder diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Pengujian dilakukan pada umur 28 hari dengan jumlah benda uji sebanyak 5 buah. Letakkan benda uji (kepala tulangan) pada penarik mesin Pull Out Test, kemudian diberi beban perlahan-lahan sampai pembacaan dial tidak naik lagi, dan catat beban maksimum terjadi.
