Angkur dapat gagal dengan berbagai cara jika beban yang bekerja melebihi resistansi angkur. Mode kegagalan dapat dibedakan berdasarkan arah beban, tarikan. Mode kegagalan dapat lebih lanjut dibedakan antara patahnya pengikat (kegagalan baja) dan kegagalan bahan dasar atau antarmuka antara angkur dan bahan dasar (kegagalan beton).

MODE KEGAGALAN BEBAN TARIK

Gambar 1: Jenis Kegagalan Angkur Akibat Gaya Tarik

Kegagalan baja angkur terjadi ketika tegangan tarik yang diinduksi oleh beban yang bekerja pada bagian penampang terkecil dari angkur melebihi batas ultimate baja.

Gambar 2: Kegagalan baja akibat beban tarik

 
Untuk meningkatkan ketahanan terhadap mode kegagalan ini, salah satu strategi berikut (atau kombinasi dari beberapa strategi) dapat diterapkan: 

1) meningkatkan jumlah angkur; 2) memilih baja dengan kekuatan yang lebih tinggi untuk angkur; atau 3) meningkatkan diameter angkur.

Kegagalan jebol kerucut (concrete cone) beton ditandai dengan pembentukan permukaan retak berbentuk kerucut yang berasal di zona transfer beban angkur dan menyebar ke arah permukaan beton dengan sudut sekitar 35°° antara retakan radial miring dan permukaan beton (gambar 2). Mode kegagalan ini juga dikenal sebagai pecahnya beton akibat beban tarik.

Gambar 3: Kegagalan kerucut beton terhadap beban tarik.

Untuk memperoleh resistansi kerucut beton yang lebih tinggi, salah satu strategi (atau kombinasi dari beberapa strategi) dapat diterapkan:
1) meningkatkan jarak antar angkur; 2) meningkatkan kedalaman penanaman angkur; 3) menggunakan bahan dasar dengan mutu kekuatan beton yang lebih tinggi.

Kegagalan cabut tarik (pull-out) terjadi ketika seluruh angkur ditarik keluar dari lubang bor tanpa kerusakan signifikan pada material dasar.

Gambar 4: Kegagalan cabut tarik terhadap beban tarik.

Untuk meningkatkan ketahanan tarik, salah satu strategi (atau kombinasi dari beberapa strategi) dapat diterapkan: 1) memilih angkur dengan ketahanan yang lebih tinggi; 2) meningkatkan diameter angkur; 3) meningkatkan jumlah angkur.

Kegagalan cabut tarik dan kerucut beton yang digabungkan hanya berlaku untuk angkur yang terikat. Kegagalan ini merupakan kombinasi antara kegagalan tarik keluar akibat hilangnya ikatan antara angkur dan beton, serta pembentukan kerucut beton dangkal dekat permukaan beton.

Gambar 5: Kegagalan cabut tarik & kerucut beton tergabung terhadap beban tarik.

Kegagalan retak pemisahan (splitting) beton disebabkan oleh tegangan lingkar di sekitar angkur yang berasal dari transfer beban lokal dan gaya ekspansi yang melebihi resistansi tarik beton. Mode kegagalan ini dapat terjadi selama pemasangan angkur jika jarak minimum, jarak tepi, atau ketebalan elemen tidak dijaga atau akibat beban di dekat tepi/dekat jarak.

Gambar 5: Kegagalan retak pemisahan (splitting) beton akibat beban tarik.

Kegagalan retak selama pemasangan dapat dihindari dengan mematuhi kondisi berikut sesuai dengan data teknis apda dokumen approval yang relevan: 1) jarak tepi minimum 2) jarak antar angkur minimum 3) ketebalan material dasar minimum.

Strategi efektif untuk meningkatkan ketahanan terhadap kegagalan retak akibat beban adalah: 1) meningkatkan jarak tepi dan jarak antar pengencang; 2) mengurangi kedalaman penanaman; dan 3) menerima bahwa retak pemisahan akan terjadi dan mengulang desain dengan mengasumsikan beton yang retak (cracked concrete) serta memperhitungkan penguatan yang cukup pada material dasar untuk membatasi lebar retak.

Kegagalan ledakan samping (side blow out) beton disebabkan oleh tekanan beban tinggi yang dihasilkan di area transfer beban angkur. Tekanan beban tinggi ini menyebabkan gaya ledakan melintang terhadap arah beban, menyebabkan beton pecah di permukaan samping anggota. Mode kegagalan ini dapat menjadi penentu dalam kondisi dekat tepi dan kedalaman penanaman yang besar, yang biasanya dapat dicapai dengan baut berujung, tetapi biasanya tidak dengan angkur pasang setelah konstruksi. Untuk menghindari kegagalan ini, jarak tepi perlu ditingkatkan.

Gambar 6: Kegagalan ledakan samping (side blow out) beton

MODE KEGAGALAN BEBAN GESER

Gambar 8: Jenis Kegagalan Angkur Akibat Gaya Geser

Kegagalan baja terjadi ketika tegangan tarik yang diinduksi oleh beban yang bekerja pada bagian penampang terkecil dari angkur melebihi resistansi ultimate baja. Jika beban geser diterapkan dengan lengan momen, resistansi berkurang akibat tegangan tarik tambahan yang timbul dari momen lentur yang dihasilkan.

Gambar 9: Kegagalan Baja Angkur Akibat Gaya Geser.

Untuk meningkatkan ketahanan terhadap mode kegagalan ini: 1) pilih bahan baja yang lebih tahan; 2) tingkatkan diameter angkur; 3) tingkatkan jumlah angkur.

Kegagalan pry-out beton umumnya terjadi pada kasus kedalaman penanaman angkur yang terbatas. Hal ini disebabkan oleh rotasi fastener dan gaya tarik yang dihasilkan pada baut angkur akibat deformasi lateral dan eksentrisitas antara gaya geser yang bekerja dan gaya resistansi hasilnya dalam beton. Kegagalan pry-out bergantung pada nilai resistansi untuk kegagalan cone break-out dan pull-out. Oleh karena itu, jika resistansi untuk mode kegagalan tersebut dapat ditingkatkan, resistansi terhadap pry-out juga akan lebih tinggi.

Gambar 10: Kegagalan Pry-out beton akibat gaya geser.

Gagal tepi beton terjadi di bawah beban geser ketika baut pengikat berada dekat dengan tepi dalam arah beban. Gagal ini ditandai dengan pembentukan permukaan patahan berbentuk kerucut yang berasal dari baut dan menyebar ke arah tepi beton dengan sudut sekitar 35. Mode kegagalan inijuga disebut sebagai pecahnya beton akibat beban geser.

Gambar 11: Kegagalan tepi beton akibat gaya geser.

Ketahanan terhadap mode kegagalan ini dapat ditingkatkan dengan: 1) meningkatkan jarak tepi untuk baris pertama angkur; 2) meningkatkan kedalaman penanaman angkur; 3) meningkatkan jarak antar angkur dalam kelompok; dan 4) meningkatkan diameter angkur.

KESIMPULAN

Kesimpulannya, angkur merupakan komponen kritis yang digunakan untuk menghubungkan elemen struktural dan non-struktural ke beton. Oleh karena itu, kegagalan baut ini dapat menyebabkan bahaya keselamatan yang serius. Memahami dan menangani mode kegagalan dengan benar sangat penting untuk keselamatan struktural, kinerja, dan kepatuhan. Desain baut yang sesuai dengan kode, didukung oleh jaminan kualitas untuk resistansi yang diperlukan terhadap kegagalan akibat tarikan dan geser, dapat membantu memastikan integritas struktural, mencegah bahaya keselamatan, dan menghindari perbaikan yang mahal serta waktu yang terbuang.

Untuk memulai desain angkur pasca-cor sesuai dengan standard desain beton Indonesia, SNI 2847:2019, kunjungi https://profisengineering.hilti.com/.