BETON DALAM TEKNIK SIPIL

DESKRIPSI BETON

Dalam teknik sipil, struktur beton digunakan untuk bangunan pondasi, kolom, balok, pelat atau pelat cangkang. Dalam teknik sipil hidro, beton digunakan untuk bangunan air seperti bendung, bendungan, saluran, dan drainase perkotaan. Beton juga digunakan dalam teknik sipil transportasi untuk pekerjaan rigid pavement (lapis keras permukaan yang kaku), saluran samping, gorong-gorong, dan lainnya. Jadi, beton digunakan dalam semua aspek ilmu teknik sipil. Artinya, semua struktur dalam teknik sipil akan menggunakan beton, minimal dalam pekerjaan pondasi.

Struktur beton dapat didefinisikan sebagai bangunan beton yang terletak di atas permukaan tanah yang menggunakan tulangan atau tidak menggunakan tulangan.

Lalu bagaimana dengan beton itu sendiri ? Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunnya yang terdiri dari bahan semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambah (admixture/additive). Dan yang harus diketahui bahwa nilai kuat tekan beton dengan kuat tariknya tidak berbanding lurus. Dengan kata lain beton memiliki daya tekan yang sangat kuat, namun lemah terhadap daya tarik.

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN BETON

Dalam keadaan mengeras, beton bagaikan batu karang dengan kekuatan yang tinggi. Dalam keadaan segar, beton dapat diberi bentuk yang bermacam-macam, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni arsitektur maupun tujuan dekoratif. Beton juga akan memberikan hasil yang bagus jika pengolahan akhir dilakukan dengan cara khusus.

Secara umum kelebihan dan kekurangan beton adalah :

Kelebihan :

a. Dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi

b. Mampu memikul beban yang berat

c. Tahan terhadap temperatur yang tinggi

d. Biaya pemiliharaan yang kecil

Kekurangan :

a. Bentuk yang telah dibuat sulit untuk diubah

b. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi

c. Berat

d. Daya pantul suara yang besar

e. Lemah terhadap daya tarik

KINERJA BETON

Selain karena kemudahan dalam mendapatkan material penyusunnya, hal itu juga disebabkan oleh penggunaan tenaga yang cukup besar sehingga dapat mengurangi masalah penyediaan lapangan kerja. Selain itu, kekuatan tekan yang tinggi dan kemudahan pengerjaan, kelangsungan proses pengadaan beton pada proses produksinya juga merupakan hal yang perlu dipertimbangkan.

Sifat-sifat dan karakteristik material penyusun beton akan mempengaruhi kinerja dari beton yang dibuat. Kinerja beton ini harus disesuaikan dengan kategori bangunan yang akan dibuat. ASTM membagi bangunan menjadi tiga kategori yaitu : rumah tinggal, perumahan, dan struktur yang menggunakan beton mutu tinggi.

Menurut SNI T.15-1990-03 untuk penggunaan beton dengan kekuatan tekan tidak melebihi 10 MPa seperti rumah tinggal boleh menggunakan campuran 1 semen : 2 pasir : 3 batu pecah dengan slump untuk mengukur kemudahan pengerjaannya tidak lebih dari 100 mm. Sedangkan untuk pengerjaan beton dengan kekuatan tekan hingga 20 MPa boleh menggunakan penakaran volume, tetapi pengerjaan beton dengan kekuatan tekan lebih besar dari 20 MPa harus menggunakan campuran berat.

Tiga kinerja yang dibutuhkan dalam pembuatan beton adalah :

1. Memenuhi kriteria konstruksi yaitu dapat dengan mudah dikerjakan dan dibentuk serta mempunyai nilai ekonomis

2. Kekuatan tekan

3. Durabilitas atau keawetan

(Sumber Catatan : Buku "Teknologi Beton" karangan Ir. Tri Mulyono, MT. Penerbit Andi)

KIMIA DASAR (Bahan Batuan)

Semua bangunan sipil terletak di permukaan bumi atau di dalam bumi. Sehingga material bangunan banyak di ambil dari permukaan atau dalam bumi, yang disebut dengan mineral bumi. Bumi itu sendiri terdiri dari batuan (rock), tanah (Soil), dan air (air tanah) yang merupakan bagian dari mineral bumi.

Tujuan Mengenal Mineral Bumi

a. Untuk pembuatan suatu fisik bangunan

b. Untuk perencanaan struktur dan fondasi

c. Mempelajari deformasi atau gerakan dari (mineral) bumi

d. Mempelajari proses gerakan/sirkulasi air tanah

Jenis Batuan

Batuan Primer/Vulkanik/Beku/Ignous Rock

Batuan ini berasal dari pembekuan magma di dalam bumi yang berlangsung sangat lama pada temperatur tekanan tinggi dan dimuntahkan lewat letusan gunung berapi (lahar panas dan lahar dingin).Terbentuk dari bermacam-macam kristal, dimulai dari fase cair, berlapis, kemudian membeku.

Banyak jenis batuan beku yang mengandung unsur-unsur kimia, yang bermanfaat bagi bahan bangunan (SiO2 : silida oksida).

Sifat dari batuan beku umumnya sangat keras, tahan terhadap cuaca dan reaksi kimia, serta memeiliki berat jenis yang besar. Contohnya batu gunung, yaitu batuan efusif (batuan lelehan) dari muntahan gunung berapi (lahar dingin) yang kemudian membeku. Contoh lainnya adalah batu kali, kerikil, pasir yang memiliki warna kehitaman dan masih bersih dari unsur-unsur organik.

Batuan Sedimen/Sekunder/Endapan/Sedimentary Rock

Yaitu batuan primer yang sudah mengalami erosi karena hancur/pecah oleh pengaruh alam (air, angin, cuaca) kemudian terbawa aliran sungai, banjir atau terhempas angin lalu mengendap di dalam sungai (hilir) atau di dalam tanah.

Struktur batuan ini berlapis dan terbentuk dari proses fisik, kimia, dan biologis.

Jenis-jenis dari batuan sedimen di antaranya :

a. Batuan silika : pasir kuarsi

b. Batuan karbonat : batuan kapur

c. Batuan sedimen organik : minyak bumi, batu bara, aspal, dan lain-lain

d. Batuan vulkanik : abu gunung berapi, yang mengandung SiO2 untuk campuran semen

e. Batuan mineral lempung : kaolin, untuk bahan pembuatan porselin/keramik

f. Evaporit : gypsum

Batuan Metamorf/Ubahan/Metamorphic Rock

Batuan beku yang mengalanmi perubahan sifat fisik di bawah pengaruh temperatur atau tekanan yang sangat tinggi dan berlangsung lama sehingga membentuk sifat baru serta mengalami perubahan bentuk fisik.

Jenis-jenis dari batuan metamorf :

a. Gneis : terbentuk oleh rekristalisasi pada tekanan tinggi, contohnya batu granit.

b. Clyshale : seperti lempung, tapi sangat keras

c. Sabak

d Mika, dll.

KIMIA DASAR (Bahan Bangunan Teknik Sipil)

Bahan

Bahan cenderung selalu ingin melakukan perubahan atau yang disebut dengan deformasi. Deformasi bahan biasanya terjadi karena pengaruh cuaca, reaksi kimia, gaya, benturan dan gesekan, serta sifat dari bahan itu sendiri. Dari pengaruh-pengaruh di atas, dapat kita digolongkan ke dalam tiga proses. Yaitu proses perubahan lama, cepat, dan perubahan relatif. Yang termasuk dalam proses perubahan lama diantaranya adalah karena pengaruh cuaca dan reaksi kimia. Sedangkan perubahan cepat biasanya karena gaya. Dan yang termasuk ke dalam proses perubahan relatif adalah karena benturan dan gesekan serta sifat dari bahan.

Sifat Mekanik Bahan 

Yaitu mempelajari deformasi atau perubahan bahan akibat adanya gaya tarik (bahan bisa memanjang) dan gaya tekan (bahan dapat memendek).

Macam Deformasi

Ada dua macam deformasi atau perubahan bahan, yaitu deformasi elastis dan deformasi plastis.

Deformasi Elastis: Yaitu deformasi yang dapat hilang kalau gaya yang bekerja pada bahan ditiadakan, dengan catatan gaya yang bekerja masih kecil. Deformasi plastis itu sendiri dapat terjadi secara perpanjangan ikatan (bond lengthening), pelurusan ikatan (bond staightening), dan pelurusan komponen (unconing).

Deformasi Plastis: Yaitu deformasi yang tidak dapat hilang walaupun gaya yang bekerja pada bahan ditiadakan, karena gaya yang bekerja relatif besar. Ada tiga jenis deformasi plastis, yaitu: 

• Deformasi plastis biasa: terjadi secara slip, yaitu pergeseran sekelompok atom terhadap kelompok atom tetangganya. Apabila slip mudah terjadi, maka bahannya disebut liat (ductile). Sedangkan bila slip sulit terjadi, bahannya disebut getas (bittle). Slip dapat dipersulit dengan cara: (a) Dislokasi dalam bahan, (b) Sisipan atom-atom kecil tidak sejenis, (c) Atom-atom kecil (makin rapat jarak atom-atomnya, slip makin sulit terjadi), (d) Perusakan kristal, akibatnya terjadi ketidakteraturan susunan atom-atomnya sehingga slip sulit terjadi. 

• Deformasi akibat aliran plastik (creef : rayapan)

• Aliran kental (viscous flow) : biasanya terjadi pada bahan-bahan yang kenyal, contohnya aspal.

Tegangan dan Regangan

Tegangan (f,r) : perlawanan fisik dari bahan terhadap gaya yang bekerja padanya menjadi satu kesatuan di bahan.

f = gaya yang bekerja dibagi dengan luas tampang (f = P : L), dengan satuan :

ton/m^2

kg/cm^2

N/mm^2

kN/m^2

Regangan (E)*: yaitu perubahan atau deformasi dimensional/ukuran bahan skibat gaya yang bekerja padanya.

E = perubahan panjang dibagi dengan panjang awal

*) melambangkan SIGMA

ANALISIS STRUKTUR

Apabila kita lihatdari tipenya, contoh dari sebuah struktur di bidang ketekniksipilan di antaranya adalah bendungan, bangunan gedung, tower, jembatan, dan lain-lain. Struktur memiliki dua jenis yaitu PORTAL dan TRUSS. PORTAL merupakan elemen dari sebuah struktur yang berupa balok, kolom, plat lantai, dinding geser, dan sebagainya. Sedangkan TRUSS adalah sebuaah rangka batang, contohnya pada jembatan dan tower.

Pada sebuah struktur pasti terdapat beban. Beban itu sendiri dapat dibedakan berdasarkan jenis dan bentuknya. Berdasarkan jenisnya, beban dapat digolongkan menjadi beban hidup, beban mati, beban angin, dan beban gempa. Sedangkan bentuk dari sebuah beban yaitu beban terpusat, beban merata, segitiga, trapesium, dan kopel.

Selain itu, dalam struktur ada juga yang dissebut dengan tipe dukungan. Tipe dukungan ada tiga yaitu sendi, rol dan jepit. Untuk sendi terdapat dua reaksi, yaitu reaksi vertikal dan horizontal. Rol hanya memiliki satu reaksi, yaitu reaksi Vertikal atau horizontal saja. Lalu bagaimana dengan tipe dukungan jepit ? Tipe dukungan ini memiliki tiga reaksi, yaitu reaksi vertikal, horizontal dan momen (lenturan).