Jurnal
aintis
ISSN: 1410-7783
Volume 12 Nomor 1, April 2011, 49-54
Pengaruh Temperatur Tinggi Terhadap Retak Beton The Effect of High Temperature at Concrete Crack Sri Hartati
Jurusan Teknik Sipil Universitas Islam Riau Jalan Kaharuddin Nasution 113 Pekanbaru 28284
[email protected]
Abstrak Kemampuan struktur beton bertulang secara drastis berkurang apabila terjadi kebakaran Hal ini tergantung oleh tipe dan kedalaman retak beton, tinggi rendahnya suhu dan lamanya beton terbakar. Semakin lebar retak yang timbul maka semakin besar penurunan kapasitas dari struktur secara keseluruhan karena perambatan panas pada baja tulangan semakin cepat sejalan dengan retak yang terjadi. Penelitian ini dilakukan dengan membuat sample beton silinder. Tulangan baja ditanamkan di tengah silinder. Dalam penelitian ini menggunakan beton normal 22,5 MPa. Beton silinder dipanaskan sampai 750 selama 1,5 jam dan diberi gaya tekan aksial. Rata-rata masing-masing beton adalah 1,61, 0,64, 0,55 dan 0,73 untuk 100%Pcr, 80%Pcr, 60%Pcr dan 40%Pcr pada kuat tekan beton 22,5 MPa. Lebar dari retak di atas untuk struktur dalam dan luar adalah 121,18% dan 168,10%. Kata-kata kunci : beton, retak, kebakaran, baja, leleh
Abstract Strength of structure decreased due to fire exposure. This strength was affected by type and depth of crack, heat variation and fire duration. The deeper the crack, the higher the reduction of strength of the structure as a whole, because the convection of heat arrived on the steel reinforcement faster than the conduction the steel yielded faster. This research was conducted by making specimens of concrete cylinder. The steel bar was anchored in the middle of the cross section of the later cylinders. In this research used concrete compressive strength 22,5 MPa. The concrete cylinder was heated in the electrical heater at various temperature up to 750 C for 1,5 hours and pulled axially to certain stresses during heating. The averages of 3 cracks of the concrete are 1,61, 0,64, 0,55 and 0,73 for 100%Pcr, 80%Pcr, 60%Pcr and 40%Pcr respectively for concrete compressive strength of 22,5 MPa. The crack widths are above allowable crack width for interior and exterior structures by 121,18% and 168,10% respectively. Keywords : concrete, crack, fire, steel, yield
I.
PENDAHULUAN Kemampuan struktur beton bertulang secara drastis berkurang apabila terjadi kebakaran. Hal ini akan berdampak langsung pada kemampuan layan dari struktur beton bertulang. Menurut Widjaja (1999), kenaikan temperatur di atas 200 C akan menimbulkan kerusakan beton, secara visual retak di permukaan mengalami penurunan tajam pada kuat tekan, kuat tarik, kuat lentur, kuat lekatan, hanya tinggal 50-60%, nilai ini akan bergeser ke 10-30% bila mencapai 1000 C. Retak yang terjadi pada beton, dapat mempercepat pencapaian temperatur pada
tulangan, hal ini dapat mempengaruhi tulangan baja yang peka terhadap panas. Semakin lebar retak yang timbul maka semakin besar penurunan kapasitas dari struktur secara keseluruhan karena perambatan panas pada baja tulangan semakin cepat sejalan dengan retak yang terjadi. Berdasarkan latar belakang di atas, dilakukan penelitian berupa pengujian tarik baja tulangan yang diselimuti beton dengan fokus penelitian pada pengaruh akibat retak yang J. Saintis, Vol.12. No.1, 2011: 49-54
terjadi serta memberikan usulan dalam perancangan struktur beton bertulang (balok) yang lebih aman terhadap temperatur tinggi, dengan beton mutu normal atau sedang. II. METODE PENELITIAN
Benda uji berupa silinder dengan penambahan tulangan ulir diameter 13 mm dan ditengah dengan diameter 10 mm. Jumlah, identifikasi dan gambar benda uji dapat dilihat pada gambar 1 dan tabel 1. Mutu beton yang digunakan yaitu 22,5 MPa.
Gambar 1. Model benda uji
Tabel 1.Jumlah benda uji No
Benda Uji
Jumlah
Cara Pengujian
1 2 3 4
BRB 100 BRB 80 BRB 60 BRB 40
3 Bh 3 Bh 3 Bh 3 Bh
Tarik diiringi dengan pemanasan Tarik diiringi dengan pemanasan Tarik diiringi dengan pemanasan Tarik diiringi dengan pemanasan
Material Dalam penelitian digunakan mutu beton dengan kuat tekan rata-rata 22,5 MPa pada umur 28 hari. Kuat leleh baja tulangan adalah 408, 9 MPa. Prosedur Penelitian Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kuat tekan beton, modulus elastisitas statik dan dinamik beton serta regangan akibat gaya dan temperatur. Pengujian regangan akibat gaya dan temperatur dilakukan dengan memberikan gaya yang besarnya berdasarkan prosentase dari beban retak beton (Pcr) yaitu 100% Pcr, 80% Pcr, 60% Pcr dan 40% Pcr. Pada saat tegangan awal dikerjakan data-data berupa pertambahan panjang dan temperatur pada permukaan beton dan baja direkam/dicatat melalui data logger, selama 90 menit. III. HASIL PENELITIAN Retak beton
50
Berdasarkan hasil pengujian ternyata lebar retak rata-rata untuk benda uji 0,88 mm. Lebar retak ini mengalami kenaikan jika dibandingkan dengan lebar retak yang diijinkan untuk struktur interior dan struktur eksterior sebesar 121,18% dan 168,10%.
Pengaruh Tempertaur Tinggi (Sri Hartati)
Tabel 2. Lebar retak beton pasca pemanasan Suhu L. Retak Beban No. Kode Beton (0C) (mm) (kg) 1 BRB 100 673.23 1.61 700 2 BRB 80 610.03 0.64 560 3 BRB 60 609.80 0.55 420 4 BRB 40 637.00 0.73 280
T E M P E R A T U R
(oC)
Temperatur Permukaan Beton Pertambahan Panjang Baja
700 680 660 640 620 600 580 0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
LEBAR RETAK (mm)
Gambar 2. Hubungan temperatur permukaan beton dan lebar retak
Dari gambar 3 dapat dilihat bahwa untuk kondisi waktu dan temperatur yang sama ternyata baja belum mencapai titik lelehnya, pengecualia terjadi pada tegangan awal sebesar 100% Pcr , hal ini dikarenakan adanya pengaruh retak akibat tegangan awal yang mempercepat proses masuknya panas sehingga baja mencapai titik lelehnya. J. Saintis, Vol.12. No.1, 2011: 49-54
IV. PEMBAHASAN
Dari tabel 3 dapat dilihat bahwa retak yang terjadi akibat beban luar sangat berpengaruh terhadap pertambahan panjang baja. Hal ini menunjukkan jika benda uji dengan beban di bawah beban retaknya (100% Pcr), pertambahan panjang baja akan cenderung lebih kecil. Pertambahan panjang baja pada benda uji 80% Pcr, 60% Pcr, 40% Pcr untuk mutu beton 22,5 MPa mengalami pertambahan panjang berturut-turut sebesar 12,90%, 9,70%, 8,36% dari benda uji dengan beban 100% Pcr.
No. 1 2 3 4
Tabel 3.Hubungan lebar retak dan pertambahan panjang L. Beban Kode Retak (mm) (mm) (%) (kg) BRB 100 1.61 5.50 100.00 700 BRB 80 0.64 0.71 12.90 560 BRB 60 0.55 0.53 9.70 420 BRB 40 0.73 0.46 8.36 280
2.00
100% Pcr 80% Pcr 60% Pcr 40% Pcr
1.80
Pertambahan Panjang (mm)
Lebar Retak dan Pertambahan Baja Tulangan
dan
1.60 1.40 1.20
fc'=22,5 MPa
1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0
200
400
600
800
Tem peratur Perm ukaan Beton ( OC)
Gambar 3.Hubungan temperatur permukaan beton dan
pertambahan panjang baja
Temperatur Baja dan Pertambahan Panjang Baja Benda uji BRB 100 mengalami pertambahan panjang dan regangan paling besar bila dibandingan dengan benda uji lain pada mutu beton yang sama. Semakin kecil gaya yang menyebabkan retak maka pertambahan panjang dan regangan akan semakin kecil, bila dibandingkan terhadap benda uji dengan beban sebesar beban retak (100% Pcr) mengalami penurunan sebesar 91,64% untuk benda uji BRB 40 (40% Pcr).
50
2.00 1.60 1.40 1.20
100% Pcr 80% Pcr 60% Pcr 40% Pcr
0.0084
60% Pcr 40% Pcr fc'=22,5 MPa
Regangan
Pertam bahan Panjang (m m )
0.0105
100% Pcr 80% Pcr
1.80
1.00 0.80
f'c=22,5 MPa
0.0063
0.0042
0.60 0.40
0.0021
0.20 0.00 0
200
400
600
0.0000
800
0
Tem peratur Perm ukaan Baja ( OC)
100% Pcr
Pertambahan Panjang (mm)
40% Pcr
6.00
f c'=22,5 MPa
5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0
20
40
untuk 100% Pcr, 80% Pcr, 60% Pcr, 40% Pcr pada mutu beton 22,5 MPa. 2. Dari hasil pengujian ternyata benda uji benda uji BRB 100 (100% Pcr-22,5 MPa) mengalami keruntuhan (putus) pada suhu 714 oC. 3. Pengaruh tegangan awal dapat mempercepat proses pelelehan baja, sedangkan untuk tegangan yang relatif kecil di bawah beban retaknya pencapaian titik leleh baja relatif membutuhkan waktu yang lebih lama. VI. SARAN Perlu penelitian lanjutan pada beton mutu tinggi. Pembebanan sebaiknya berupa beban tetap agar pertambahan panjang akibat temperatur lebih nyata terlihat sehingga sesuai dengan kenyataan di lapangan. Perlu modifikasi furnace agar pembakaran dapat dalam dua dimensi sehingga benda uji berikutnya dapat memodelkan balok yang terlentur.
10.00
7.00
800
Gambar 5. Hubungan regangan dan temperatur permukaan baja
Pengaruh Tempertaur Tinggi (Sri Hartati)
80% Pcr 60% Pcr
600
Temperatur Permukaan Baja ( C)
Keruntuhan Baja Tulangan Dari gambar 6 dapat dilihat bahwa pengaruh besarnya tegangan awal yang (100% Pcr) mengakibatkan cepatnya baja mencapai titik leleh, hal ini berbeda bila dibandingkan dengan tegangan awal yang lebih kecil (di bawah 100% Pcr). Selain pengaruh dari tegangan awal, retak yang terjadi juga memberikan peranan yang cukup besar mempercepat masuknya panas ke dalam baja tulangan.
8.00
400
o
Gambar 4. Hubungan pertambahan panjang dan temperatur permukaan baja
9.00
200
60
80
100
VII. DAFTAR PUSTAKA Anwar,S.N.R., 2000, Analisis Material Beton Gambar 6. Hubungan waktu dan pertambahan Paska Bakar, Tesis Program Pasca panjang baja Sarjana UGM. Bendiyasa,I.M. 1991, Perpindahan Panas V. KESIMPULAN Konduksi, Kursus Singkat Teori, 1. Lebar retak beton pasca pemanasan Komputasi dan Eksperimentasi Dasar berturut turut 1,61, 0,64, 0,73 , 0,55 mm Wak tu (m e nit)
50
Proses Perpindahan Panas, PAUT UGM, Yogyakarta Castillo,C. dan Durrani,A.J., 1990, Effect of High Temperature on High-Strength Concrete, ACI Material Journal, V.87, no. 1,pp.47-53 Dipohusodo,I., 1994, Struktur Beton Bertulang, PT Gramedi Pustaka Utama, Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum, 1987, Panduan Pengujian Tahan Api Komponen Struktur Bangunan Untuk Pencegahan Bahaya Kebakaran Pada Bangunan Rumah dan Gedung, Yayasan Badan Penerbit PU Departemen Pekerjaan Umum, 1982, Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI, 1982), Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman Badan Penelitian dan Pengembangan PU, Bandung Neville, A.M. 1975, Properties of Concrete, The English Language Book Society & Pitman Publishing, London Nielsen,C.V. 2002, High Temperature Effects on Tensile Softening Behaviour of Concrete Symposium on Nordic Concrete Research, Helsingor Nawy,E.G. 1998, Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar, PT. Refika Aditama, Bandung Park,R., Paulay,T.,1975, Reinforced Concrte Structures , Jhon Wiley& Sons,Inc J. Saintis, Vol.12. No.1, 2011: 49-54
Sagita,N. 2004, Pengaruh Tegangan Awal Tulangan Tarik dan Temperatur Tinggi Pada Retak Beton, Tesis Program Pasca Sarjana UGM. Salmon,G.C. dan Jhonson,E.J.,1992, Steel Structure Design and Behavior, University of Wisconsin-Madison Tjokrodimuljo, K., Teknologi Beton, Nafiri.
50
