Pengujian Tekan (Tugas Kuliah)

Kemarin dapat tugas mata kuliah Ilmu Bahan, suruh buat paper tentang sifat mekanik bahan, dan dalam tugas ini adalah sifat Kuat Tekan Bahan. Nah, karena kemarin kata temen2 sekelas tu susah nyari referensi di web, ane sempetin buat ngetik ulang tugas untuk Ane upload disini. Semoga bisa memudahkan para penerus2 kelas, serta bermanfaat buat semua. Aamiin.. :D


>>Pengujian Tekan pada Material

Uji tekan adalah cara untuk mengetahui sifat mekanik suatu bahan. Dalam hal ini adalah kuat tekan bahan.

Kekuatan tekan material adalah gaya per satuan luas yang dapat menahan kompresi dan ketika batas kuat tekan tercapai, maka bahan akan terdeformasi atau mengalami perubahan bentuk. Pada uji tekan umumnya kekuatan tekan lebih tinggi dari kekuatan tarik. Peralatan yang digunakan untuk percobaan ini hampir sama dengan yang digunakan dalam uji tarik yang
lebih sering dilakukan pengukuran. Namun, bukan menerapkan beban tarik, melainkan beban tekan. Spesimen (bahan uji) biasanya berbentuk silinder atau balok.

>>Prosedur Kerja Pengujian Tekan

Tes ini dilakukan untuk mempelajari sifat mekanik dari suatu material saat diberikan tekanan yang relative kecil. Biasanya dilakukan pada material yang diaplikasikan pada struktur yang mengalami beban tekan. Seperti beton dan baja.

Pada tes ini, material diberikan beban tekan hingga mengalami deformasi atau patah. Hasil yang didapat dari pengujian ini adalah kurva antara beban yang diberikan dengan deformasi yang dialami oleh benda uji. Yang kemudian dapat diolah menjadi nilai compression strength, strain, stress serta modulus young.

Untuk ukuran sampel yang digunakan, jika pada plastic murni, sampel yang digunakan adalah jenis silinder dengan diameter 12,7 mm dan tinggi 25,4 mm atau berbentuk balok dengan panjang sisinya adalah 12,7 mm dan tinggi 25,4 mm. Namun jika pada jenis material lain, seperti beton atau bahan logamu, kuran yang digunakan adalah sesuai dengan standart yang dubuat oleh masing-masing Negara.

Berikut adalah prosedur pengujian tekan pada material:

1. Ukur dan catat panjang, lebar serta tinggi sampel yang akan di uji.
2. Letakkan sample pada permukaan mesin uji tekan, pastikan sampel dalam kondisi lurus, tidak miring, serta berada tepat ditengah area pembebanan.
3. Atur permukaan alat penekan pada mesin hingga bersentuhan dengan permukaan sampel.
4. Berikan beban tekan pada material hingga material mengalami deformasi atau hingga patah.
5. Catat setiap perubahan yang terjadi pada sampel pada saat pengujian. 

Dari pengujian diatas, prinsip kerja yang dilakukan adalah specimen diberikan beban sedikit demi sedikit secara teratur, hingga specimen mengalami deformasi atau patah. Pada praktiknya, hampir sama dengan prinsip kerja pengujian tarik yang kebanyakan dilakukan, dimana semakin besar tegangan(stress) yang diberikan, maka semakin besar pula regangan(strain) yang ditimbulkan. Dengan kata lain, berbanding lurus antara keduanya.

Penyimpangan antara teori dan praktik.

Dalam kenyataannya, stress nyata berbeda dengan stress pada teori. Oleh karena itu perhitungan kuat tekan material dari persamaan yang diberikan tidak akan menghasilkan hasil yang akurat.

Perbedaan nilai-nilai itu dapat diringkas sebagai berikut:
Pada pengujian kompresi, spesimen akan memendek dari ukuran awal. Hasil pengujian cenderung menyebar ke arah lateral dan karenanya meningkatkan luas penampang.
Namun dalam tes kompresi, spesimen dijepit pada bagian tepi untuk menghindari gaya gesekan antara specimen dan meja kerja. Gaya gesek tersebut bisa menggalkan pengujian karena hasil uji bisa terdeformasi secara tidak wajar. Hal ini menghasilkan nilai sedikit tidak akurat dari percobaan yang dilakukan.

>>Perhitungan Pada Pengujian Tekan

Pada pengujian tekan, berdasarkan ASTM D695 bisa didapatkan nilai-nilai sebagai berikut:

a. Compressive streght
Merupakan nilai kekuatan tekan maximum yang dapat diterima oleh area penampang terkecil sampel selama pengujian dalam satuan MPa (Mega Pascal).



keterangan:
σ : Compressive streght
F : Beban tekan (N)
A : Luas penampang terkecil specimen (mm)

b. Compressive strain
Yaitu nilai regangan material komposit dalam satuan mm. Nilai regangan didapat dengan cara membagi pengurangan panjang akhir specimen dengan panjang awal specimen sebelum pengujian

keterangan. (mm)
Deformasi (mm)

Macam-macam Deformasi dalam Pengujian Kompresi.

1. "Buckling” (pelekukan), ketika L / D > 5. 
2. “Shearing” (pergeseran), ketika L / D > 2,5.
3. “Double Barelling”, ketika L / D > 2,0.
4. “Barelling”, ketika L / D < 2,0
5. “homogenous compression”(kompresi homogeny), ketika L / D < 2,0. 
6. “Compressive instability “(Kompresi tidak stabil) karena terjadi pelunakan material.

Berikut adalah bahan-bahan yang biasanya dilakukan uji kompresi.

• Beton
• Logam 
• Plastik 
• Keramik 
• Komposit

>>Diagram dan Analisa

Dari diagram diatas, dapat dilihat bahwa terdapat hubungan antara tegangan dan regangan yang dihasilkan oleh kuat tekan. Hal ini ditunjukkan oleh titik merah pada ujung linear. Dalam diagram ini juga menunjukkan adanya daerah yang masih mengacu pada hokum Hooke. Pada daerah ini benda masih akan kembali ke bentuk semula jika beban dihilangkan. Atau biasa disebut dengan deformasi elastic. Setelah melalui daerah ini, maka bahan uji akan melewati titik luluh, dimana benda tidak akan kembali ke bentuk semula meski beban telah dihilangkan, karena benda sudah berperilaku plastis. Selanjutnya karena pemberian beban yg terus menerus, beban akan mengalami penyusutan dan lama-kelamaan akan mengalami kerusakan. Hal ini bisa dilihat dari diagram yang linear dan terputus pada titik puncak.

>>Contoh Kasus Uji Tekan

Sebuah potongan aluminium memiliki panjang awal 305 mm. dilakukan uji tekan dengan beban sebesar 276 MPa. Jika terjadi deformasi elastic, hitung perubahan panjang yang terjadi pada logam tersebut!

Penyelesaian:
Diketahui: 305 mm.


Ditanya: Berapa besar

Jawab: maka

=


>>Prinsip Kerja Tekanan Oleh Efek Thermal

Grafik: Hubungan antara perubahan thermal dengan perubahan kuat tekan pada mortar

Pada mortar biasa, penurunan kuat tekan akibat kenaikan suhu dari 30ºC ke 400ºC bisa mencapai 35%. Pada grafik diatas terjadi suatu fenomena yang cukup menarik, yaitu pada tiap kenaikan temperature, terjadi penurunan nilai kuat tekan pada mortar.

Mortar adalah material komposit yang terdiri dari pasta semen dan agregat. Pada suhu tinggi pada masing-masing unsure pembentuk mortar secara sendiri-sendiri terjadi reaksi fisika dan reaksi kimia yang komplek. Reaksi tersebut secara interaktif menimbulkan perubahan sifat mekanik pada mortar.

Pada mortar terdapat zona terlemah yang disebut zona transisi, yakni daerah interface antara pasta semen dan agregat. Berdasarkan analisa struktur mikro, nampak bahwa pada zona ini lebih banyak terdapat pori-pori dari pada daerah yg lain.

Selama mortar dipanaskan, porositas akan meningkat, sebagai akibat reaksi fisis dan kimia. Terjadi dekomposisi dan transformasi pada mortar. Selain itu, terjadi perbedaan dilatasi termal antara pasta semen dan agregat.

Dengan adanya perbedaan dilatasi termal tersebut, maka dialur zona transisi akan terjadi tegangan tarik. Bila tegangan tarik lebih besar dari daya lekat, maka yang terjadi adalah keretakan pada zona tersebut.

Selain itu, adanya reaksi dehidrasi, dekomposisi dan transformasi pada mortar, maka mortar akan mengalami disintegrasi, porositas dan keretakan. Hal ini mengakibatkan penurunan kekuatan mortar, termasuk kuat tekan mortar.