Kelelahan dan Rangkak

Kelelahan dan Rangkak 

Pada jembatan-jembatan jalan raya dan beberapa struktur lainnya, baik baja maupun beton mengalami sejumlah besar fluktuasi tegangan. Dibawah kondisi-kondisi seperti itu, baja, seperti juga beton juga mengalami kelelahan.

Pada kelelahan logam, setelah dikenakan sejumlah tegangan berulang, terbentuk satu atau lebih retak mikrokospis. Retak retak leleh ini terjadi pada titik-titik konsentrasi tegangan atau diskontinuitas-diskontinuitas lainnya dan berangsur-angsur akan bertambah jumlahnya dengan bertambahnya jumlah dari fluktuasi tegangan.



Terjadinya retak mengurangi luas penampang batang yang tidak mengalami retak sampai menjadi kecil sekali untuk dapat memikul gaya yang bekerja. Pada titik ini batang tersebut akan mengalami keruntuhan secara tiba-tiba.

Untuk baja tulangan telah dibuktikan bahwa kekuatan lelah, yaitu, suatu besaran tegangan dimana dapat diberikan suatu fluktuasi tegangan yang besar-nya berkisar antara fmai^ dan fmjn sebanyak dua juta kali atau lebih tanpa menyebabkan terjadinya keruntuhan, secara praktis tidak tergantung pada mutu baja.

Juga telah dibuktikan bahwa daerah tegangan, yaitu, selisih tegangan maksimum dan tegangan minimum fr = fmaks - fmin, yang dapat ditahan tanpa terjadinya keruntuhan leleh tergantung besamya f^. Lebih lanjut dapat dikemukakan bahwa, pada batang bersirip tingkat konsentrasi tegangan pada daerah dimana terjadi pertemuan antara rusuk dengan badan silinder utama dari tulangan cenderung untuk mengurangi daerah tegangan sama Konsentrasi tegangan ini tergantung pada perbandingan r/h, dimana r adalah jari-jari sirip atau rusuk dan h adalah tingginya.

Jari-jari r adalah jari-jari transisi yang diukur permukaan tulangan ke sirip tersebut; besarnya jari-jari tersebut merupakan suatu besaran yang tidak pasti yang berubah-ubah dengan terjadinya keausan pada saat tulangan tersebut di roll.



Berdasarkan percobaan-percobaan yang telah dilakukan (Referensi 1.14a), telah dikembangkan ramus berikut ini untuk dipakai dalam perencanaan:

Apabila tulangan baja mengalami keadaan yang dapat membuat terjadinya proses kelelahan, konsentrasi- konsentrasi tegangan seperti pengelasan atau bengkokan yang tajam haras dihindari karena dapat merugikan kekuatan lelahnya.

Untuk baja penguat pada tegangan kerja dan temperatur normal rangkak tidak menimbulkan persoalan, tetapi untuk baja prategang dalam kondisi kerja (yaitu, dalam Apabila tulangan baja mengalami keadaan yang dapat membuat terjadinya proses kelelahan, konsentrasi- konsentrasi tegangan seperti pengelasan atau bengkokan yang tajam haras dihindari karena dapat merugikan kekuatan lelahnya.

Untuk baja penguat pada tegangan kerja dan temperatur normal rangkak tidak menimbulkan persoalan, tetapi untuk baja prategang dalam kondisi kerja (yaitu, dalam keadaan mendapatkan tegangan dari gaya prategang awal dan dari beban yang bekerja pada struktur) rangkak memperlihatkan pengaruhnya ang sama seperti pada beton.

Secara umum rangkak didefinisikan sebagai pertambahan regangan pada besar tegangan yang tetap, tetapi bagi baja prategang peristiwa tersebut lebih sesuai untuk dijelaskan dengan memakai istilah relaksasi tegangan, yaitu pengurangan tegangan untuk suatu harga tegangan yang tetap. Singkatnya, apabila suatu panjang tertentu dari baja prategang berkekuatan tinggi diberikan tegangan sebesar suatu bagian tertentu dari tegangan lelehnya (katakanlah 80 sampai 90 persen) dan dijaga pada suatu besar regangan yang tetap (yaitu, diantara bagian engsel yang dapat digerakan), tegangan baja fs secara berangsur-angsur akan berkurang dari harga awalnya fsi. Pada tulangan-tulangan beton prategang relaksasi tegangan ini menjadi penting dalam hubungannya dengan distribusi tegangan dalam dan besarnya kekuatan yang teqadi beberapa saat setelah dikeqakannya gaya prategang awal.

Besarnya relaksasi tersebut bervariasi, tergantung dari jenis dan mutu baja. Namun demikian, suatu cara perhitungan yang baik dapat diperoleh dari suatu persamaan yang diturunkan berdasarkan lebih dari 400 percobaan relaksasi selama 9 tahun lamanya (Referensi 1.25):

dimana fs adalah tegangan baja t setelah bekerjanya tegangan awal fsi dan log t mempunyai bilangan pokok 10. Dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan awal relatif terhadap tegangan leleh fy semakin besar pula besarniya relaksasi tersebut. Dengan demikian, tidak akan terjadi relaksasi tegangan apabila fsi kurang dari 55 persen fy.

Informasi tambahan mengenai sifat-sifat baja penguat atau tulangan baja prategang yang ada dipasaran dapat ditemukan pada referensi 1.27. Selesai sudah uraian bab 1. Kembali ke awal Beton, Beton Bertulang, Beton Prategang.