ANALISIS PERILAKU MEKANIS DAN FISIS BETON PASCA BAKAR
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
YULIA CORSIKA M. S. 08 0404 114
SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS PERILAKU MEKANIS DAN FISIS BETON PASCA BAKAR
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
YULIA CORSIKA M. S. 08 0404 114
SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013 i Universitas Sumatera Utara Utara Universitas Sumatera
ANALISIS ISIS PERILAKU MEKANIS DAN FISIS BETON PASCA BAKAR TUGAS AKHIR Disu isusun untuk melengkapi persyaratan Dalam memperol eroleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik knik Departemen en Teknik Sipil di Universitas Sumatera Utara
Oleh : YULIA CORSIKA M. S. 08 0404 114
Disetujui Oleh : Ketua Departemen Teknik Sipil
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19561224 198103 1 002
Dosen Pembimbing
Rahmi Karolina, ST, MT NIP. 19820318 200812 2 001
Dosen Penguji
Dosen Pengu Penguji
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
Ir. Syahrizal, rizal, M.T
NIP. 19561224 198103 8103 1 002
NIP.19611231 198111 1 001
BIDANG STUDI STRUKTUR BID DEP DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVE NIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013 ii Universitas Sumatera Utara
SURAT PERNYATAAN Melalui surat ini, mahasiswa yang tersebut di bawah ini : Nama
: YULIA CORSIKA M. S.
NIM
: 08 0404 114
Fakultas/Departemen : Teknik / Teknik Sipil Judul Tugas Akhir
: Analisis Perilaku Mekanis Dan Fisis Beton Pasca Bakar
Dosen Pembimbing
: Rahmi Karolina, S.T., M.T.
menyatakan bahwa tugas akhir ini merupakan karya tulis yang orisinil (asli),dimana dalam hal ini segenap gagasan, sudut pandang dan analisa perhitungan tentang Perubahan Perilaku Mekanis Dan Fisis Beton Pasca Bakar telah dituangkan. Dengan demikian, dilihat dari permasalahan serta tujuan yang hendak dicapai melalui penulisan tugas akhir ini, maka dapat dikatakan bahwa tugas akhir ini adalah merupakan karya sendiri yang asli dan bukan hasil jiplakan baik sebagian maupun keseluruhan dari skripsi atau tugas akhir orang lain, kecuali kutipan yang saya cantumkan sumbernya sesuai dengan kaedah penulisan karya ilmiah.
Medan, Maret 2013 Penulis,
YULIA CORSIKA M. S. NIM. 08 0404 114 iii Universitas Sumatera Utara Utara Universitas Sumatera
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya-Nya kepada saya sehingga penelitian dan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul “ANALISIS PERILAKU MEKANIS DAN FISIS BETON PASCA BAKAR”. Sungguh suatu hal yang luar biasa dimana akhirnya tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktu yang diharapkan. Saya menyadari dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting, yaitu : 1.
Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, atas kesempatan dan waktu yang telah diberikan kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan studi Strata-I di Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan baik.
2.
Ibu Rahmi Karolina, S.T., M.T. selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
3.
Bapak Prof. DR. Ing. Johannes Tarigan dan Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada Penulis terhadap Tugas Akhir ini. iv Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
4.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Ir. Syahrizal, M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6.
Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7.
Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.
8.
Buat keluargaku, terutama kepada kedua orang tuaku, ayahanda Ir. Rufinus Simangunsong dan ibunda Betty Berliana Sihombing, S.E., yang telah memberikan motivasi, semangat dan nasehat.
9.
Buat seluruh asisten Laboratorium Teknologi Beton dan Bahan Rekayasa Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
10. Buat Pak Sunaryo selaku dosen pembimbing di Bengkel Mesin Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan arahan. 11. Buat Pak Amran selaku teknisi di Bengkel Mesin Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian. 12. Buat adik-adik 2011, Hendrik, Windy, Hudson , Steven , Vince, Meidi, Ivandy, dan Michael yang banyak membantu dalam pengerjaan di labaroatorium. 13. Buat teman-teman mahasiswa/i 2008 yang banyak membantu semasa perkuliahan, abang dan kakak senior, dan adik-adik junior yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
v Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
14. Dan segenap pihak yang belum Penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu Penulis dari segi apapun, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Saya menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan, untuk itu saya mengharapkan masukan dan saran dari dosen pembimbing, dosen pembanding, serta semua pihak demi kesempurnaan tugas akhir ini. Saya berharap semoga hasil penelitian ini nantinya dapat bermanfaat bagi kita khususnya dan bagi pengembangan penelitian selanjutnya.
Medan, Maret 2013
Penulis (YULIA CORSIKA M. S.)
vi Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. ii LEMBAR KEASLIAN PENULISAN ...............................................................iii KATA PENGANTAR ........................................................................................ iv DAFTAR ISI ..................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiii DAFTAR NOTASI ........................................................................................... xiv ABSTRAK......................................................................................................... xv BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Peumusan Masalah ........................................................................... 7 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 7 1.4 Pembatasan Masalah ........................................................................ 8 1.5 Metodologi ...................................................................................... 8 1.6 Lokasi Penelitian ............................................................................. 9 1.7 Sistematika Penulisan .................................................................... 13 BAB II
Tinjauan Pustaka ............................................................................ 15 2.1 Beton ........................................................................................... 15 2.1.1 Adukan Beton .................................................................... 19 2.1.2 Kinerja dan Mutu Beton ..................................................... 20 vii Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
2.2 Agregat ....................................................................................... 23 2.2.1 Kekuatan Agregat .............................................................. 26 2.2.2 Faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Agregat ................. 27 2.3 Semen ......................................................................................... 28 2.3.1 Semen Portland .................................................................. 30 2.3.2 Faktor Air Semen (FAS) .................................................... 32 2.4 Air .............................................................................................. 32 2.5 Kebakaran Pada Bangunan ......................................................... 34 2.5.1 Defenisi Kebakaran ........................................................... 34 2.5.2 Ketahanan Beton terhadap Kebakaran ................................ 36 2.5.3 Pengaruh Temperatur Tinggi Terhadap Beton .................... 37 2.5.4 Identifikasi Kebakaran Terhadap Struktur Beton ................. 38 2.6 Jenis-Jenis Pengujian Beton Pasca Bakar .................................... 40 2.7 Kuat Tekan Beton ....................................................................... 40 2.8 Porositas Beton ........................................................................... 47 2.9 Hasil-Hasil Penelitian Yang Mendukung .................................... 49 BAB III Metodologi Penelitian ...................................................................... 52 3.1 Alat Dan Bahan ........................................................................... 52 3.1.1 Peralatan ........................................................................... 52 3.1.2 Bahan-bahan ....................................................................... 52 3.2 Lokasi Penelitian ......................................................................... 53 3.3 DasarPenelitian ........................................................................... 53 3.4 Metodologi Penelitian .................................................................. 55 3.4.1 Diagram Alir Penelitian ..................................................... 55 viii Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
3.4.2 Prosedur Pembuatan Benda Uji Beton ................................ 56 3.4.2.1 Prosedur Pembuatan Beton Uji Kuat Tekan ........... 56 3.4.2.2 Prosedur Pengujian Kuat Tekan Beton ................... 58 3.4.2.3 Prosedur Pembuatan Benda Uji Porositas ............... 59 3.4.2.4 Prosedur Pengujian Porositas ................................. 61 3.3 Pengujian Sempel ........................................................................ 62 3.3.1 Sifat Mekanik .................................................................... 62 3.3.1.1 Kuat Tekan ............................................................ 62 3.3.2 Sifat Fisis ........................................................................... 63 3.3.2.1 Pengujian Porositas ................................................ 63 BAB IV Hasil Dan Pembahasan ................................................................... 64 4.1 Analisa Data ................................................................................ 64 4.1.1 Pengujian Kuat Tekan Beton .............................................. 64 4.1.2 Pengujian Porositas Beton .................................................. 73 4.1.3 Pengamatan Warna dan Kondisi Visual Beton ................... 80 4.2 Analisis Statistik Deskriptif ......................................................... 81 4.2.1 Pengaruh Perubahan Temperatur Terhadap Kuat Tekan ...... 82 4.2.1.1 Regresi Linier ....................................................... 82 4.2.1.2 Regresi Polinomial ................................................ 84 4.2.2 Pengaruh Perubahan WaktuTerhadap Kuat Tekan............... 86 4.2.2.1 Regresi Linier ....................................................... 86 4.2.2.2 Regresi Polinomial ................................................ 88 4.2.3 Pengaruh Perubahan TemperaturTerhadap Porositas ........... 90 ix Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
4.2.3.1 Regresi Linier ....................................................... 90 4.2.3.2 Regresi Polinomial ................................................ 92 4.2.4 Pengaruh Perubahan WaktuTerhadap Porositas................... 94 4.2.4.1 Regresi Linier ....................................................... 94 4.2.4.2 Regresi Polinomial ................................................ 96 BAB V
Kesimpulan Dan Saran ................................................................... 99 5.1 Kesimpulan ................................................................................. 99 5.2 Saran ......................................................................................... 100
Daftar Pustaka ............................................................................................... xvi Lampiran ..................................................................................................... xviii
x Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.1
Jumlah Benda Uji ......................................................................... 11
Tabel 2.1
Kelas dan Mutu Beton .................................................................. 21
Tabel 2.2
Pembagian Beton Menurut Penggunaannya .................................. 23
Tabel 2.3
Syarat Mutu Kekuatan Agregat Sesuai SII.0052-08 ...................... 28
Tabel 2.4
Batas Maksimum Ion Klorida ....................................................... 28
Tabel 2.5
Perbandingan kuat tekan beton pada berbagai umur ....................... 31
Tabel 3.1
Komposisi Adukan Beton Rencana Untuk 30 Buah ....................... 32 Sampel Kubus
Tabel 4.1
Beton Normal Tanpa Pembakaran.................................................. 64
Tabel 4.2
Data Kuat Tekan Beton dengan Pembakaran dan waktu .................... 65
penahanan 2 jam Tabel 4.3
Data Kuat Tekan Beton dengan Pembakaran dan waktu .................... 65
penahanan 4 jam Tabel 4.4
Data Kuat Tekan Beton dengan Pembakaran dan waktu .................... 66
penahanan 6 jam Tabel 4.5
Temperatur vs Kuat Tekan ............................................................. 67
Tabel 4.6
Waktu vs Kokoh Tekan ................................................................ 68
Tabel 4.7
Beton Normal Tanpa Pembakaran ................................................. 73
Tabel 4.8
Data Porositas Beton dengan Pembakaran dan waktu .................... 74 penahanan 2 jam
Tabel 4.9
Data Porositas Beton dengan Pembakaran dan waktu .................... 75 penahanan 4 jam xi Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10
Data Porositas Beton dengan Pembakaran dan waktu .................... 75 penahanan 6 jam
Tabel 4.11
Temperatur vs Porositas................................................................. 76
Tabel 4.12
Waktu Penahanan vs Porositas ....................................................... 77
Tabel 4.13
Pengamatan Warna dan Kondisi Visual Beton .................................... 80 pada Temperatur Tinggi
xii Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 22 Gambar 2.1 Kerucut Abrams ............................................................................. 42 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 55 Gambar 4.1 Grafik Temperatur (oC) –vs- Kuat Tekan (kg/cm2) .......................... 68 Gambar 4.2 Grafik Waktu Penahanan (Jam) –vs- Kuat Tekan (kg/cm2) .............. 70 Gambar 4.3 Grafik Temperatur (oC) –vs- Porositas (%) ...................................... 77 Gambar 4.4 Grafik Waktu Penahanan (Jam) –vs- Porositas (%) .......................... 79 Gambar 4.5. Regresi Linier Grafik Temperatur vs Kuat Tekan .......................... 82 Gambar 4.6. Regresi Polinomial Grafik Temperatur vs Kuat Tekan................... 84 Gambar 4.7. Regresi Linier Grafik Waktu vs Kuat Tekan .................................. 86 Gambar 4.8. Regresi Polinomial Grafik Waktu vs Kuat Tekan .......................... 88 Gambar 4.9. Regresi Linear Grafik Temperatur vs Porositas ............................. 90 Gambar 4.10. Regresi Polinomial Grafik Temperatur vs Porositas...................... 92 Gambar 4.11. Regresi Linear Grafik Waktu Penahanan vs Porositas .................. 94 Gambar 4.12. Regresi Polinomial Grafik Waktu Penahanan vs Porositas............ 96
xiii Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
P
adalah beban tekan maksimum, kg
ρ
adalah berat jenis (BJ), gr/cm3
σ
adalah tegangan yang terjadi, kg/cm2
A
adalah luas penampang yang menerima beban, cm2
m
adalah massa, kg
mb adalah massa basah sampel setelah direndam, gr mk adalah massa kering sampel, gr fas adalah faktor air semen fc’ adalah kuat tekan beton, kg/cm2 F
adalah gaya tekan, N
Vb adalah volume benda uji, cm3 p
adalah porositas, %
xiv Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Terjadinya perubahan temperatur yang cukup tinggi, seperti yang pada peristiwa kebakaran akan membawa dampak pada struktur beton. Gejala yang umum timbul ialah permukaan struktur retak, terjadi kerusakan/keruntuhan, dan perubahan warna pada struktur beton. Hal tersebut akan mempengaruhi kualitas/kekuatan struktur beton sehingga menyebabkan kekuatan beton menurun dan penggunaan struktur bangunan tersebut menjadi tidak maksimal. Penurunan kekuatan struktur beton tersebut ditentukan oleh durasi kebakaran dan ketinggian suhu api yang diterima bangunan pada saat terbakar. Penelitian ini dilakukan terhadap beton K300 dengan sampel berupa kubus 15 cm x 15 cm x 15 cm. Pembakaran benda uji dilakukan dengan menggunakan mesin furnace. Pembakaran dilakukan pada suhu 250⁰C, 500⁰C, 750⁰C, dan 1000⁰C dengan variasi waktu penahanan suhu selama 2 jam, 4 jam, dan 6 jam. Setelah itu, proses pembakaran dihentikan lalu direndam ke dalam air selama ± 4 menit, kemudian didiamkan selama 24 jam dengan temperatur ruangan. Jenis pengujian yang dilakukan adalah uji kuat tekan dan uji porositas. Dari hasil penelitian diperoleh pada temperatur 250 oC penurunan sebesar 4,44%-7,41%, pada temperatur 500 oC penurunan sebesar 12,59%-22,96 %, pada temperatur 750 oC penurunan sebesar 56,44%-66,22%, dan pada temperatur 1000 o C penurunan sebesar 76,74%-100%. . . Pada waktu penahanan selama 2 jam terjadi penurunan sebesar 4,44%76,74%, pada waktu penahanan selama 4 jam terjadi penurunan sebesar 6,67%93,70 %, dan pada waktu penahanan selama 6 jam terjadi penurunan sebesar 7,41%-100%. Porositas beton megalami kenaikan seiring dengan kenaikan temperatur dan bertambahnya durasi pembakaran, Pada temperatur 250 oC terjadi peningkatan porositas sebesar 8,09%-9,57%, pada temperatur 500 oC peningkatan sebesar 11,79%-15,50 %, pada temperatur 750 oC peningkatan sebesar 16,98%18,46%, dan pada temperatur 1000 oC porositas bertambah sebesar 19,20%26,61% dari porositas beton normal. Pada waktu penahanan selama 2 jam terjadi peningkatan porositas sebesar 8,09%-19,20%, pada waktu penahanan selama 4 jam terjadi peningkatan sebesar 8,83%-22,16%, dan pada waktu penahanan selama 6 jam porositas bertambah sebesar 9,57%-26,61% dari porositas beton normal . Dari penelitian ini terlihat bahwa kenaikan temperatur memberi dampak yang lebih besar terhadap meningkatnya porositas beton dan penurunan kuat tekan beton jika dibandingkan dengan kenaikan durasi pembakaran. Melalui penelitian ini dihasilkan persamaan regresi yang dapat digunakan untuk menghitung kuat tekan sisa pada temperatur pembakaran yang lain.
Kata kunci : kebakaran, kuat tekan, porositas, furnace, temperatur, durasi.
xv Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
