Sebelum membahas hitung-hitungan (analisis) struktur beton, kamu mesti paham dulu deh mengenai sifat mekanis beton. Kok wajib? Karena nilai-nilai yang ada pada sifat mekanis ini bakal kamu masukkan ke dalam analisisnya. Ini wajib ya. Kalo belum paham atau bahkan belum pernah dengar, analisis kamu 99,9% bisa salah. Karena segitu pentingnya, coba deh baca artikel ini.
Kuat Tekan (Sifat Mekanis Beton)
Sifat mekanis beton yang pertama wajib diketahui adalah kuat tekannya. Kuat tekan beton didefinisikan sebagai besarnya beban per satuan luas yang mampu dipikul oleh beton sesaat sebelum mengalami kehancuran. Karena kekuatan yang diandalkan dari beton adalah kuat tekannya, maka kuat tekan digunakan untuk menyatakan mutunya. Pada awalnya, berdasarkan PBI 1971 N.I.-2 (Peraturan Beton Bertulang Indonesia) kuat tekan dinyatakan dengan istilah K (kuat tekan karakteristik) dimana satuannya kg/cm2. Lalu dimulai tahun 2002, melalui SNI 03-2847-2002 diterbitkan istilah baru untuk menyatakan mutu (kuat tekan) beton, yaitu f’c dimana satuannya MPa. Namun, hingga saat ini penggunaan istilah mutu beton karakteristik (mutu K) masih dominan digunakan di lapangan. Sebagai contoh, hampir keseluruhan pemasok beton ready mix masih menggunakan istilah K. Mutu K dan mutu f’c bisa dikonversikan dengan menggunakan persamaan.
Baca juga: Konversi Mutu Beton
Berdasarkan kuat tekannya, mutu (kuat tekan) beton diklasifikasikan menjadi 3 macam:
- Mutu beton dengan f’c < 10 MPa. Beton jenis ini digunakan untuk elemen nonstruktural (tidak mampu menahan beban besar) seperti kolom praktis, kursi taman dan sejenisnya. Kolom praktis merupakan kolom yang digunakan untuk mengikat sambungan dinding agar tidak terjadi retak saat gaya lateral (seperti gempa) bekerja. Kolom ini wajib dipasang di setiap sudut dinding.
- Mutu beton dengan f’c 10 MPa sampai dengan 20 MPa. Beton ini digunakan sebagai elemen struktural (mampu menahan beban besar) seperti kolom utama, balok, pondasi dan sejenisnya. Dengan mutu ini, beban-beban besar dapat dipikul.
- Mutu beton dengan f’c > 20 MPa. Beton jenis ini digunakan untuk struktur tahan gempa. Jadi, untuk struktur yang dipersiapkan untuk menahan gaya gempa, seharusnya menggunakan beton dengan mutu diatas 20 MPa, mulai dari struktur atas (pelat atap) hingga struktur bawah (pondasi). Dengan kata lain, mutu beton untuk elemen struktural wajib menggunakan mutu diatas 20 MPa. Hal ini disbebabkan posisi Indonesia yang sebagian besar wilayahnya berada pada tepi lempeng bumi.
Tegangan-Regangan (Sifat Mekanis Beton)
Beton bertulang dirancang dengan memperhitungkan tegangan dan regangannya pada saat beban melampaui batas maksimumnya. Pada saat beban yang bekerja melampaui kuat tekannya (f’c), tegangan pada beton bernilai 85% dari kuat tekannya (0,85.f’c) dan regangannya bernilai 0,003 (regangan maksimum sebelum mengalami keruntuhan). Nilai ini nantinya akan berpengaruh pada analisis elemen struktur. Misalnya pada balok, regangan maksimum yang diiizinkan hanya 0,003. Jika saat proses desain balok beton bertulang didapatkan nilainya melebihi 0,003, maka perlu dilakukan perubahan seperti penambahan dimensi balok. Untuk penjelasan lebih lengkap mengenai tegangan-regangan beton dapat dibaca disini.
Baca juga: Kurva Tegangan-Regangan Beton
Kuat Tarik (Sifat Mekanis Beton)
Nilai kuat tarik beton merupakan sifat mekanis beton yang tidak digunakan dalam analisis strukur, karena gaya tarik akan dialihkan ke material baja yang kuat tariknya tinggi. Kuat tarik beton (f_{sp}) dapat dikorelasikan dengan kuat tekannya (f'c). Secara umum nilai kuat tarik beton hanya berkisar antara 7-11% dari kuat tekannya, dimana nilai rata-ratanya adalah 10%. Berdasarkan kondisis tersebut, dapat disimpulkan bahwa nilai kuat tarik beton berbanding terbalik dengan kuat tekannya. Semakin besar kuat tekan beton, maka kuat tariknya akan semakin kecil. Kuat tarik beton dapat dihitung dengan persamaan:
f_{sp}=\dfrac{2P}{\pi LD}
Dimana,
f_{sp} = kuat \hspace{1mm}tarik\hspace{1mm}beton\hspace{1mm}(MPa)\\ P = beban\hspace{1mm}maksimum\hspace{1mm}pengujian\hspace{1mm}(N)\\ L = panjang\hspace{1mm}benda\hspace{1mm} uji \hspace{1mm}(mm)\\ D = diameter \hspace{1mm}benda \hspace{1mm}uji\hspace{1mm} (mm)\\
Baca juga: Sifat Mekanis (Karakteristik) Baja