Tag: Audit Struktur Beton

Masa guna elemen struktur beton bertulang diartikan bahwa elemen struktur beton bertulang sudah tidak mampu menahan beban berulang.

Beban berulang dapat menyebabkan kelelahan (fatigue) pada struktur beton bertulang dimulai dari retak mikro, kemudian jika dibiarkan akan terjadi perambatan retak dan akhirnya mengalami keruntuhan bila keadaan batas lelah (fatigue limit state) terlampaui.

Tahapan kerusakan ini disebut Mekanisme kerusakan akibat kelelahan (fatigue Mechanism).

Dalam konteks struktur eksisting, batas masa guna jarang ditentukan oleh kapasitas ultimit statik, melainkan oleh akumulasi siklus tegangan harian. Struktur dapat terlihat masih berfungsi normal, namun secara teknis telah memasuki zona risiko kegagalan kelelahan akibat pembebanan berulang yang tidak lagi sesuai asumsi desain awal.

Kelelahan Struktur Beton

1. Retak Mikro: Kegagalan kelelahan dimulai dengan pembentukan celah kecil yang umumnya terlihat pada permukaan luar
2. Perambatan Retak: berawal dari terjadinya retak pada permukaan luar, kemudian secara perlahan merambat ke dalam material dengan arah yang kira-kira tegak lurus terhadap sumbu tarik utama. Hal tersebut menyebabkan melemahnya kekuatan material.
3. Patah: Retak akibat kelelahan sedikit demi sedikit masuk lebih dalam setiap siklus tegangan yang terlihat dari permukaan sebagai garis riak berganda sampai akhirnya patah.

Urutan mekanisme ini penting dalam assessment struktur eksisting karena kegagalan kelelahan bersifat progresif namun tidak linier. Pada fase perambatan retak, penurunan kapasitas bisa berlangsung tanpa perubahan visual signifikan, sehingga inspeksi visual saja tidak cukup sebagai dasar keputusan keselamatan.

Kelelahan (fatigue) merupakan fenomena terjadinya kerusakan material karena pembebanan yang berulang.

Secara umum apabila pada suatu material dikenakan tegangan berulang, maka material tersebut akan patah pada tegangan yang jauh lebih rendah dibandingkan tegangan yang dibutuhkan untuk mematahkannya pada beban statik.

Kerusakan tipe ini disebut fatigue failures yang biasanya timbul pada daerah dimana terjadi konsentrasi tegangan, kondisi permukaan dan ketidaksempurnaan dari tinjauan metalurgi.

Bagi struktur beton bertulang, kondisi ini berarti bahwa elemen yang secara perhitungan statik masih aman dapat tetap mengalami kegagalan apabila rentang tegangan dan jumlah siklus kerja tidak dikendalikan. Inilah alasan utama mengapa evaluasi kelelahan menjadi krusial pada struktur dengan beban dinamis, berulang, atau getaran.

Proses kerusakan dimulai dari pembebanan berulang pada material selama waktu tertentu sehingga terbentuk regangan plastis pada daerah konsentrasi tegangan.

Proses kerusakan dimulai dari pembebanan berulang pada material selama waktu tertentu sehingga terbentuk regangan plastis pada daerah konsentrasi tegangan.

Regangan plastis ini akan memicu terbentuknya inisiasi retak. Tegangan tarik kemudian akan memicu inisiasi retak untuk tumbuh dan merambat sampai terjadinya kerusakan. Dalam dunia perekayasaan, kelelahan material merupakan penyebab utama (sekitar 90%) kegagalan pada struktur.

Implikasi praktisnya adalah bahwa kegagalan kelelahan sering terjadi secara mendadak setelah panjang retak mencapai nilai kritis, tanpa tanda peringatan yang dapat diandalkan. Risiko ini menjadikan kelelahan sebagai mekanisme kegagalan yang harus dikendalikan melalui evaluasi teknis, bukan asumsi visual.

Lebar retak pada pembebanan berulang untuk pelat beton bertulang dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti :

1. rasio tegangan baja;
2. selimut beton;
3. rasio tulangan;
4. frekuensi beban;
5. kedalaman retak; dan
6. lebar retak awal beban statik.

Untuk memprediksi lebar retak maksimum pada pembebanan berulang, sejumlah persamaan dikembangkan berdasarkan pendekatan mekanika retakan.

Lebar retak yang berlebihan akan menyebabkan kekuatan struktur berkurang secara signifikan. Masalah retak pada pelat beton bertulang dapat terjadi dengan berbagai penyebab antara lain :

1. akibat beban yang bekerja melebihi beban rencana,
2. adanya aksi tambahan yang belum diperhitungkan membebani sistem struktur

Lebar retak yang melampaui batas pada struktur beton dapat menimbulkan bahaya korosi pada tulangan baja. Bila proses korosi dibiarkan dapat mengurangi kekuatan tulangan yang selanjutnya struktur akan mengalami keruntuhan.

Pengaruh beban berulang pada beban kerja, working load, sangat penting untuk beberapa struktur, terutama bila struktur berada dilingkungan yang korosif, yang mana dapat mengakibatkan kekuatan lekat antara baja tulangan dan beton berkurang sehingga lebar retak akan bertambah besar, selain itu juga kekuatan adhesi antara baja tulangan dan beton sekelilingnya menjadi hilang dan tegangan lekat hanya ditimbulkan oleh aksi mekanik saja.

Untuk menghindasi kerusakan tiba-tiba pada tingkat tegangan di bawah tegangan leleh maka perlu memasukkan faktor ketahanan lelah dalam perencanaan elemen struktur.

Dengan mengetahui kekuatan lelah maka dapat diprediksi umur lelah elemen struktur. Dalam perencanaan dengan metode kekuatan batas, lebar retak merupakan salah satu dari persyaratan kemampuan layan yang perlu diperhitungkan.

Didalam memprediksi umur lelah, terdapat tiga pendekatan yaitu :

1. pendekatan tegangan (stress approach) atau metode umur-tegangan (stress life method),
2. pendekatan regangan (strain approach) atau istilah lain metode umur-regangan (strain-life method) dan
3. pendekatan mekanika patahan (fracture mechanics).

Pada tahun 1907, Van Ornum melakukan tes pada prisma 5” x 5” x 12” berumur 1 (satu) bulan dan 1 (satu) tahun. Beban yang diulang bervariasi dari hampir nol hingga maksimum, dan diterapkan pada frekuensi 2 sampai 4 cpm. Sebagian dari data dengan kurva perkiraan dari tesnya (tahun 1903), ditunjukkan pada Gambar berikut:

Kemungkinan mode kegagalan geser pada balok dengan perkuatan geser diperlihatkan pada gambar berikut:

Baik beton maupun tulangan menunjukkan fenomena kelelahan di bawah pembebanan yang berulang. Dalam kelelahan beton bertulang dapat menyebabkan kegagalan tekan, lentur, geser atau ikatan antara beton dan tulangan.

Rentang tegangan yang dapat dipertahankan oleh tulangan tanpa kegagalan kelelahan tergantung pada tegangan minimum.

Tulangan ulir memiliki kekuatan kelelahan lebih kecil dibandingkan tulangan polos. Tulangan dengan las memiliki kekuatan lelah aksial 50% lebih rendah dibandingkan tulangan menerus. Korosi dapat mengurangi kekuatan lelah hingga 35% [4].

Kondisi kelelahan struktur beton bertulang harus diperhitungkan baik dalam disain struktur baru terlebih lagi dalam assessment struktur eksisting.

[1] Moore H.F. and Kommers J.B. (1927), “The Fatigue of Metals.” McGraw-Hill, Ch. XI,pp. 251-289

[2] Olsson, K. and Pettersson, J. (2010), “Fatigue Assessment Methods for Reinforced Concrete Bridges in Eurocode: Comparative Study of design Methods of Railway Bridges,” M.S. Thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, Chalmers University of Technologgy, Goteborg, Sweden.

[3] Tilly, G.P. (1979), “Fatigue of steel reinforcement bars in concrete: A review,” Fatigue of Engineering Materials and Structures Vol. 2, pp. 251-268.

[4] Ahsan, R (2016), “Fatigue in Concrete Structures”, BSRM Seminar on Fatigue Properties of Constructional Steel.

Review Kelelahan Struktur Beton Bertulang

Pada struktur beton bertulang yang menerima beban berulang—seperti jembatan, pelat lantai industri, dermaga, atau struktur dengan getaran—risiko kelelahan sering tidak terlihat dari pemeriksaan visual biasa. Retak mikro, perambatan retak, hingga penurunan kapasitas bisa terjadi jauh sebelum tanda kerusakan besar muncul.

PT Hesa Laras Cemerlang melakukan evaluasi teknis kelelahan struktur dengan meninjau pola pembebanan berulang, kondisi retak, kapasitas tulangan, serta relevansi asumsi desain terhadap kondisi aktual di lapangan. Fokusnya bukan sekadar memenuhi angka, tetapi memahami risiko kegagalan yang mungkin terjadi jika struktur terus dioperasikan.

Hasil kajian diarahkan untuk membantu pengambilan keputusan teknis—apakah struktur masih layak digunakan, perlu pembatasan operasional, atau harus disiapkan strategi perkuatan dan mitigasi risiko secara terukur.

PT Hesa Laras Cemerlang

Komplek Rukan Mutiara Faza RB 1
Jl. Condet Raya No. 27, Pasar Rebo, Jakarta Timur, Indonesia

• ✉️ Email: kontak@hesa.co.id
• ☎️ Telepon: (021) 8404531
• 📱 Hotline: 081291442210 / 08118889409

📱 Konsultasi Audit Struktur