Beton Bertulang, Cat, Perekat dan Dempul

1. Beton Bertulang, Cat, Perekat dan Dempul Pertemuan ke 15: BAHAN BANGUNAN KOMPOSIT Ir. Sri Utami, S., MT.

2. Beton dan Beton Bertulang • Beton adalah campuran pasir, kerikil atau batu pecah, semen, dan air. • Bahan lain (admixtures) dapat ditambahkan pada campuran beton untuk meningkatkan workability, durability, dan waktu pengerasan. • Beton mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, dan kekuatan tarik yang rendah. • Beton dapat retak karena adanya tegangan tarik akibat beban, susut yang tertahan, atau perubahan temperatur. • Beton bertulang adalah kombinasi dari beton dan baja, dimana baja tulangan memberikan kekuatan tarik yang tidak dimiliki beton. Baja tulangan juga dapat memberikan tambahan kekuatan tekan pada struktur beton.

3. Towers CN Tower, 1975

4. Cantilever Ganter Bridge, 1980, Swiss

5. Water Building Dutch Sea Barrier

6. Komponen Struktur Beton Bertulang

7. Keuntungan Penggunaan Beton Bertulang untuk Material Struktur • Mempunyai kekuatan tekan yang tinggi dibandingkan kebanyakan material lain. • Cukup tahan terhadap api dan air. • Sangat kaku. • Pemeliharaan yang mudah. • Umur bangunan yang panjang. • Mudah diproduksi, terbuat dari bahan-bahan yang tersedia lokal (batu pecah/kerikil, pasir, dan air), dan sebagian kecil semen dan baja tulangan yang dapat didatangkan dari tempat lain. • Dapat digunakan untuk berbagai bentuk elemen struktur (balok, kolom, pelat, cangkang, dll). • Ekonomis, terutama untuk struktur pondasi, basement, pier, dll. • Tidak memerlukan tenaga kerja dilatih khusus.

8. Kerugian Penggunaan Beton Bertulang untuk Material Struktur • Mempunyai kekuatan tarik yang rendah sehingga memerlukan baja tulangan untuk menahan tarik. • Memerlukan cetakan/bekisting serta formwork sampai beton mengeras, yang biayanya bisa cukup tinggi. • Struktur umumnya berat karena kekuatan yang rendah per unit berat. • Struktur umumnya berdimensi besar karena kekuatan yang rendah per unit volume. • Properties dan karakteristik beton bervariasi sesuai dengan proporsi campuran dan proses mixing. • Berubah volumenya sejalan dengan waktu (adanya susut dan rangkak).

9. Mekanisme Struktur Beton dan Beton Bertulang • Retak terjadi pada beton karena tidak kuat memikul tegangan tarik • Baja tulangan tarik diberikan untuk memikul tegangan tarik pada struktur beton bertulang

10. Perencanaan Struktur • Tujuan Disain: Struktur harus memenuhi kriteria berikut, • Sesuai dengan fungsi/kebutuhan • Ekonomis • Layak secara struktural • Pemeliharaan mudah • Proses Disain: • Definisi kebutuhan dan prioritas • Pengembangan konsep sistem struktur • Disain elemen-elemen struktur

11. Struktur Beton Bertulang

12. Properties Beton Bertulang • Kekuatan tekan • Modulus Elastisitas • Rasio Poisson • Susut (Shrinkage) • Rangkak (Creep) • Kekuatan tarik • Kekuatan geser

13. Material Beton • Hubungan regangan vs waktu

14. Material Beton • Hubungan tegangan-regangan

15. Material Beton • Hubungan kekuatan vs waktu

16. Kekuatan Tekan (fc’) • Tipikal kurva tegangan-regangan beton

17. Kekuatan Tekan (fc’) • Ditentukan berdasarkan tes benda uji silinder beton (ukuran 15 x 30 cm) usia 28 hari • Dipengaruhi oleh: • Perbandingan air/semen (water/cement ratio) • Tipe semen • Admixtures/bahan tambahan • Agregat • Kelembaban pada waktu beton mengeras • Temperatur pada waktu beton mengeras • Umur beton • Kecepatan pembebanan

18. Kekuatan Tarik • Kekuatan tarik (modulus of rupture): fr = 6M/(bh2) • Kekuatan tarik – split test (tensile flexural strength) ft = 2P/(ld)

19. Susut (Shrinkage) • Pada saat adukan beton mengeras, sebagian dari air akan menguap. Akibatnya beton akan menyusut dan retak. • Retak dapat mengurangi kekuatan elemen struktur, dan dapat menyebabkan baja tulangan terbuka sehingga rawan terhadap korosi. • Susut berlangsung pada waktu yang lama, tetapi 90% terjadi pada tahun pertama. • Semakin luas permukaan beton yang terbuka, semakin tinggi tingkat susut yang terjadi. • Untuk mengurangi susut: • Gunakan air secukupnya pada campuran beton • Permukaan beton harus terus dibasahi selama pengeringan berlangsung (curing) • Pengecoran elemen besar (plat, dinding, dll) dilangsungkan secara bertahap • Gunakan sambungan struktur untuk mengontrol lokasi retak • Gunakan tulangan susut • Gunakan agregat yang padat dan tidak berongga (porous)

20. Rangkak (Creep) • Pada saat mengalami beban, beton akan terus berdeformasi sejalan dengan waktu. Deformasi tambahan ini disebut dengan rangkak atau plastic flow. • Pada saat struktur dibebani, deformasi elastis akan langsung terjadi pada struktur, • Jika beban terus bekerja, deformasi akan terus bertambah, hingga deformasi akhir dapat mencapai dua atau tiga kali deformasi elastis. • Jika beban dipindahkan, struktur akan kehilangan deformasi elastisnya, tetapi hanya sebagian kecil dari deformasi tambahan/rangkak yang akan hilang. • Sekitar 75% dari rangkak terjadi pada tahun pertama.

21. Beton normal vs Beton ringan

22. Baja Tulangan • Terdiri dari tulangan polos dan tulangan ulir • Umumnya kekuatan tarik baja: • Tulangan polos: fy = 240 MPa • Tulangan ulir: fy = 400 Mpa

23. Kurva Tegangan-Regangan Baja Tulangan

24. Ukuran Baja Tulangan

25. Keruntuhan Balok Beton Bertulang • Tension failure • tulangan leleh sebelum beton hancur • balok bersifat under-reinforced • Compression failure • beton hancur sebelum tulangan leleh • balok bersifat over-reinforced • Balanced failure • beton hancur dan tulangan leleh secara bersamaan • balok bersifat balanced-reinforced

26. Tulangan Transversal/Geser • Memikul sebagian gaya geser pada balok • Menahan retak geser pada balok • Meningkatkan kekuatan dan daktilitas balok

27. Tulangan Transversal (Stirrup)

29. Persyaratan Sambungan Lewatan

30. Tulangan Transversal Balok (Confinement/Kekangan)

31. Contoh Sengkang Tertutup yang Dipasang Bertumpuk

32. Definisi …. & Tujuan …. Cat adalah suatu cairan yang dipakai untuk melapisi permukaan suatu bahan. Dengan tujuan : memperindah (decorative), memperkuat (reinforcing) atau melindungi (protective) bahan tersebut.

33. Lapisan itu bernama cat …. Setelah dikenakan pada permukaan dan mengering, cat akan membentuk lapisan tipis yang melekat kuat dan padat pada permukaan tersebut. Pelekatan cat ke permukaan dapat dilakukan dengan banyak cara: diusapkan (wiping), dilumurkan, dikuas, disemprotkan (spray), dicelupkan (dipping) atau dengan cara yang lain.

34. Bahan Baku Cat …. • Resin (Binder) • Pigment dan Extender (Filler) • Solvent • Additive

35. All About R E S I N … • Resin pada dasarnya adalah polymer dimana pada temperatur ruang bentuknya cair, bersifat lengket dan kental. • Resin berfungsi merekatkan komponen-komponen yang ada dan melekatkan keseluruhan bahan pada permukaan suatu bahan (membentuk film).

36. Macam-macam Resin … • Berdasarkan mekanisme mengering atau mengerasnya (pembentukan film). • Berdasarkan sifat film yang terbentuk.

37. Resinberdasarkan pembentukan lapisan film • PENGUAPAN SOLVENT • REAKSI DENGAN UDARA • REAKSI POLYMERISASI

38. PENGUAPAN SOLVENT • Mengering atau mengerasnya resin terjadi karena penguapan solvent yang ada. Bahan yang padat akan tertinggal dan menempel merata pada seluruh permukaan bahan yang dicat. Selama solventnya masih ada maka resin ini belum mengeras. Untuk mempercepat proses menguapnya solvent, biasanya dibantu dengan pemanasan. • Resin jenis ini secara alamiah polymer-nya sudah cukup besar sehingga film yang terbentuk sekalipun tidak terjadi reaksi kimia sudah cukup kuat dan padat. • Kecepatan mongering, kualitas rata dan kilap dari permukaan film sangat dipengaruhi oleh pemilihan jenis dan komposisi solventnya. • Contoh resin jenis ini adalah Nitro Cellulosa (NC), Cellolose Acetate Butyrate (CAB), Chlorinated Rubber, Acrylic Co-polymer, dll

39. REAKSI DENGAN UDARA • Mengering atau mengeras karena ada reaksi kimia antara komponen udara (oksigen atau air) dengan resin tersebut membentuk molekul-molekul baru yang lebih besar dan saling berikatan satu sama lain. • Ciri utama cat yang mempergunakan Resin jenis ini adalah akan mudah mengeras pada permukaannya (atau mengulit), bila kena udara (terbuka kalengnya cukup lama).

40. REAKSI POLYMERISASI • Campuran akan mengeras atau mengering karena terjadi reaksi kimia antara dua resin yang ada dalam campuran cat, reaksi ini sering disebut reaksi polymerisasi. • Reaksi polymerisasi (baik kondensasi maupun addisi) dapat berlangsung karena adanya katalis, tanpa katalis (non katalis), panas atau radiasi UV. • Hasil reaksinya adalah sebuah campuran polymer yang mempunyai berat molekul jauh lebih besar dan mempunyai ikatan tiga demensi (crosslink) yang jauh lebih kuat dibanding reaksi yang dijelaskan sebelumnya.

41. Resinberdasarkan pembentukan sifat film • THERMOPLASTIC Film yang terbentuk dapat dikembalikan ke sifat semula dengan melarutkan ke dalam solvent • THERMOSETTING Film tidak bisa dikembalikan ke komponen asal, karena sudah membentuk ikatan tiga demensi yang kokoh dan kuat

42. PIGMENT , All in One… • Pigment dan dyestuff adalah bagian dari colorant. Dyestuff bersifat larut dalam solvent, sedang pigment tidak. • Pigment merupakan padatan halus (bubuk) yang ditambahkan ke dalam cat. • Fungsi berikut: Optic, Protective, Reinforcing

44. Macam PIGMENT … • ORGANIK Pigment yang terbentuk dari senyawa-senyawa organic (karbon) mis:Fast Red 2R - Pigment Red 21, Lithol Rubine BK (Carmine 6B) - Pigment Red 57:1 (15850:1), Phthalocyanine Blue dsb

45. Macam PIGMENT … • ANORGANIK Terbentuk dari mineral-mineral atau garam-garaman logam yang terbentuk secara alami (bahan galian) ataupun dari hasil reaksi kimia di pabrik. Pada jenis ini dikenal true pigment (atau disebut sebagai pigment saja) dan extender atau filler. mis: true pigmen (mis:middle chrome-pigment yellow 34), extender (mis: kaolin clay), metallik (mis: bronze powder)

46. SOLVENT • Solvent adalah cairan (biasanya mudah menguap) yang berperan melarutkan atau mendispersi komponen-komponen pembentuk film (resin, pigment dan/atau additive) yang akan menguap terbuang ke lingkungan selama proses pengeringan.  • Dengan penambahan jenis solvent yang tepat dan dengan takaran pas, maka cat bisa dikuas, dispray atau dilumurkan dengan mudah pada obyek yang akan dicat. • Komposisi solvent yang tepat juga memberi pengaruh optimal pula pada mekanisme penguapan dari solvent-solvent yang ada, sehingga akan membentuk film yang maksimal karakteristiknya, baik textur permukaannya, sifat kilapnya maupun kecepatan keringnya.

47. SOLVENT Pembagiannya … • struktur kimia Hidrocarbon, Oksigenated Solvent • karakteristik fisikanya

48. ADDITIVEfungsinya …. • MEMPERCEPAT ATAU MEMPERMUDAH PROSES : wetting agent, dispersing agent • MENGURANGI AKIBAT JELEK SELAMA PENYIMPANAN : anti skinning agent, thickening agent, anti settling agent

49. ADDITIVEfungsinya …. • MENGURANGI AKIBAT JELEK SELAMA PEMAKAIAN : anti sagging, levelling agent, anti flooding & floating, anti foaming • MEMPERBAIKI ATAU MERUBAH  SIFAT FILM : anti static agent, dryer, katalis, plasticizer, anti fouling agent, matting agent, anti fungus

50. Proses Pembuatan Cat …. Persiapan Produksi Tanpa Pigment, Extender, Filler Dengan Pigment, Extender, Filler Penyelesaian