PENGARUH KUAT BETON TERBADAP STRUKTUR BETON BERTULANG PASCA KEBAKARAN

Pengaruh Kuat Beton Terhadap Slruktur Beton Bertulang Pasca Kebakaran (Mulyo Harris I!radono)

PENGARUH KUAT BETON TERBADAP STRUKTUR BETON BERTULANG PASCA KEBAKARAN Mulyo Harris Pradono Laboratorium Uji Konstruksi, BPP TeknologiPU~PIPTEK, Serpong, Tangerang 15314,Indonesia E-mail: [email protected], [email protected]

ABSTRAK PENGARUH KUA T BETON TERHADAP STRUKTUR BETON BERTULANG P ASCA KEBAKARAN. Dalam kasus struktur beton bertulang yang terbakar, pengarnh penurunan kekuatan material beton daD baja terhadap kekuatan struktur perin dikaji agar usaha-usaha perbaikan dapat dilaksanakan seefisien mungkin. Seberapajauh penurunan kekuatan struktur beton bertulang akibat penurunan kekuatan material akan dihitung daD dibahas dalam makalah ini. Pada studi kasus sebuah gedung beton bertulang yang terbakar barn-barn ini, setelah dilakukan pengukuran kekuatan material (dengan cara uji tak rusak, tidak dibahas dalam makalah ini), dilakukan perhitungan untuk mendapatkan kekuatan sisa struktur pasca kebakaran. Didapatkan bahwa untuk struktur balok beton bertulang, penurunan kekuatan momen negatif pOOadaerah dekat tumpuan OOalahsebesar 6% yang diakibatkan seluruhnya oleh penurunan kekuatan beton. Sedangkan penurunan kekuatan momen positifpada daerah tengah bentang cukup besar yaitu 30%, yang diakibatkan hampir seluruhnya oleh penurunan kekuatan baja tulangan. Kekuatan geser balok juga berkurang sebesar 31% yang juga diakibatkan sebagian besar oleh penurunan kekuatan sengkang baja (tulangan geser). Hal ini menunjukkan bahwa pada balok beton bertulang yang terbakar, kekuatan sisanya lebih ditentukan oleh material baja, bukan oleh material beton. Sedangkan untuk kolom, material beton menentukan kekuatan tekan aksialnya. Akan tetapi beban yang terjadi pada kolom tidak hanya beban aksial, sehingga kekuatan baja menjadi penting dalam kolom seperti halnya dalam balok di atas.

ABSTRACT THE INFLUENCE OF CONCRETE STRENGTH ON AN AFTER-BURNT -UP REINFORCED CONCRETE STRUCTURES. In an after burnt up building, the influence of concrete and steel strength degradation to the strength of reinforced concrete structure needs to be assessed. This paper discusses the residual strength of the structure resulted from the strength degradation of its material. In a case study from an actual after burnt up building, it has been carried out a material strength data collecting (by non-destructive tests, not studied in this paper), then a thorough calculation was carried out to study the structure residual strength. The calculations show that the moment-strength degradation of a reinforced concrete beam is about 6% at the support area. This strength degradation is caused mainly by concrete strength degradation. On the other hand, the moment-strength degradation is about 30% in the middle of the span and this is caused mainly by the strength degradation of reinforcing steels. Moreover, the shear strength oCthe beam decreases at about 31% because mainly oCthe strength degradation of hoops. This shows that in an after burnt up reinforced concrete beam, the residual strength is influenced mainly by the reinforcing steels (including hoops), not by the concrete. On the other hand, the concrete strength degradation influences colUmn residual strength in resisting axial force. Although in reality, columns carry moment load as well. Therefore in resisting moment load, steel strength is important in a column as in a beam. Kala kunci: Beton, Kebakaran, Struktur beton, Beton bertulang

PENDAHULUAN Penelitian terhadap pengaruh suhu tinggi terhadap baja clan beton sudah banyak dilakukan oleh beberapa peneliti, diantaranya Gustaferro [I] clan Partowiyatmo [2]. HasH penelitian ini memberikan banyak masukan bagi pereneana untuk mendesain sebuah struktur beton bertulang yang tahan terhadap kebakaran (Gustaferro [I] ). Penulis sebagai peneliti clan penguji struktur beton bertulang, baru-baru ini mempunyai togas untuk menghitung kekuatan sisa

suatu struktur beton bertulang pasea kebakaran. Oleh schab itu dalam makalah ini penuHs ingin memberikan pengalamannya dalam menghitung kekuatan sisa suatu struktur beton bertulang pasea kebakaran. Karena struktur beton bertulang memiliki kasus yang beragam, penuHs hanya membatasi kasus komponen struktur yaitu balok clankolom beton bertulang. Struktur beton bertulang terdiri dari dua material penyusun, yaitu beton clan baja. Pengaruh kekuatan masing-masing material penyusun struktur betan

209

Prosiding Pertemuan IImiah IImu Pengetahuan daan Teknologi Bahan '99 Serpong, 19-20 Oktober 1999

bertulang terhadap kekuatan struktur akan dipaparkan dalam makalah ini. Hal ini penting mengingat pada struktur bertulang pasea kebakaran, tidak seluruh material penyusun mengalami degradasi kekuatan, eontohnya pada baja yang tertanam dalam beton lebih dari 4 em (hasil pengalaman penulis). Sementara orang beranggapan, bahwa karena beton mendominasi hampir seluruh struktur beton bertulang, maka kekuatannya akan sangat ditentukan oleh kekuatan beton. Hal ini temyata tidak selalu benar untuk kasus beton bertulang pasea kebakaran clanhal ini akan dibahas dalam makalah ini. Pada suatu kolom beton bertulang, penurunan kekuatanbeton memang sangatmempengaruhikekuatan kolom. Namun hal ini hanya berlaku untuk beban aksial saja (beban sejajar sumbu kolom). Apabila beban berupa momen pada kolom (seperti pada saat terjadi gempa) maka kekuatan baja clanbeton menjadi sangat penting. ltu sebabnya mengapa pada kolom juga diberikan baja tulangan. Sedangkan pada balok beton bertulang, kekuatan baja clanbeton adalah mutlak: Hal ini disebabkan balok menerima beban momen, di mana untuk menahan beban momen tersebut diperlukan kopel gaya tekan clantarik antara beton clan baja. Beton menahan beban tekan, sedangkan baja menahan beban tarik.

METODA

A./y

(2)

a = 0,85f;b

b.

f

: kuat tekan beton [MPa], : kuat tarik tulangan [MPa], A: : luas tulangan tarik [mm2],serta b, d(dalam mm). perhitungan kuat geser batas balok (3)(4):

v h = A,Jyd +~.JO,lf; s 6

xb"d

(3)

di mana:

~ S e.

~

I

,

! Penam ! --t8-~1~-~1~---' I

I

! pang! ! balok

!

! beton

!

I

I I I I I

I I I I

!

I

I I I I ,I

~.

d

lid

I I I I I I I

T

! - - - - - - - - - --~

- - _n_-

Gambar J. Idealisasi gaya-gaya pada penampang lintang balok beton

~

hII'

,

~i ,

,-.::::1:::::J:::::t::::

Penam pang balok beton

d

L

>

- - - -.-

- - --. - -- -- -- -.. ~ -- -- -- -0 -0 -- -- ----

~ Gambar 1. Penampang lintang dan memanjang balok beton .- - - -- -. - - - - -..

!

~ I

- - - - -. - - - - -..

~ sf

~ l-

ilAg

... ~

- - - - -- - -- _..8. -- - - - -- - - - 2'..~

Gambar 3. Penampang kolom

di mana untuk penampang kolom: Ag : Luas bruto kolom [mm2] A", : Luas tulangan longitudinal [mm2]

STUDI KASUS

Vb = V, + VI!

AI'"

b

IE

~

Oalam menghitung kekuatan sisa suatu struktur beton bertulang pasea kebakaran, digunakan rumusrumus sebagai berikut: a. Perhitungan momen lentur batas balok [3, 4]: (1) M //.//e1( = 0, 85 f.I!'ab ( d -La2 )

di mana:

ISSN 1411-2213

: luas melintang sengkang : kuat tekan beton : kuat tarik tulangan :jarak sengkang

[mm2] [MPa] [MPa] [rom]

Perhitungan kekuatan tekan kolom (asumsi kolom pendek) [3, 4]:

Pu = O,8SJ;;CAg -Ast)+ /yAst

(4)

Pada studi kasus ini akan dianalisis balok clan kolom pada sebuah gedung berlantai tiga yang terbakar barn-barnini.Pada lokasiyang ditinjau,kerusakan akibat kebakaran sudah eukup parah, sehingga menjadi obyek yang menarik untuk dianalisis kekuatan sisa komponen struktumya. a. Asumsi dalam perhitungan Kekuatan material beton yang terbakar dianggap mendekati DOl. Berdasarkan investigasi lapangan, kedalaman beton yang terbakar ini rata-rata 30 rom. Diasumsikan bahwa kekuatan material beton terbakar

Pengaruh Kuat Beton Terhadap Struktur Beton Benulang Pasco Kebakaran (Mulyo Ha";s Pradono) kolom

kolom

dekat tumpuan dihitung pactaTabell. Jadi penurunan kekuatan maIDen di daerah tumpuan balok beton bertulang akibat terbakar:

., Balok (menerus)

Milo-Mil - 249030-234970x100%=6%

Balok 8400nin II Balok (menerus)

-

Milo

249030

(menerl/s)

C.Kekuatan Momen PositifBalok Kekuatan maIDen positif balok pacta daerah tengah bentang balok dihitung pacta Tabel 2. Jadi penurunan kekuatan maIDen di tengah bentang balok beton bertulang akibat terbakar:

IIkolom

Balok (menerus) kOIt

i

I

t< I

):I

8400mmm

Milo -Mil

m Gambar

Alllo

4. Denah lokasi investigasi

sampai kedalaman 30 mm adalah nol. Tulangan yang terbakar, berdasarkan investigasi lapangan, rata-rata memiliki kuat tarik 70% don 60% dari kuat tarik tak terbakar, masing-masinguntuktulangan longitudinaldan sengkang Denah lokasiyang ditinjauadalahsebagaiberikut, terdiri daTi4 kolom dan 4 balok yang merupakan bagian dari struktur gedung beton bertulang.

= 26447G-185340xlOO'Io=30 264470

? ' "."-Ii-. .

!

.

pang

~": balok beton

Gambar

I'

! !

!

!

[

C

--~--

: I

'd

Id

I-- -.

-

J ---~==-=]~-_.

!<--b

)!

~

daerah

[

.r

- --.,-- --- - - - - ------.

"""-~

: Penam:

b. Kekuatan Momen NegatifBalok Momen negatif terjadi pacta balok di daerah tumpuan. Kekuatan momen negatif balok pactadaerah Perhitungan

'

...~ .'

I

Tabell.

_

. "

.'"""' --A S

I

beton terbakar1'c '" nol kedalaman '" 30 mm

5. Idealisasi gaya-gaya pada penampang balok tumpuan

kekuatan maIDen negatif pada daerah dekat tumpuan

ata mm t= 130 mm MuO

= 249030

N.m

Iv = 240 MPa

d=690mm t,1'c ,Iv sarna dengan kondisi s~belum terbakar*

Tabell.

Mu

=234970

N.m

Perhitungan kekuatan momen positif pada daerah tengah bentong balok ata mm

t= 130mm

b=320 mm b",=6t+b=

1I00mm

MuO = 264470 N.m

d= 736 mm f,. = 240 MPa

1'c= 18 MPa

mm b",=6t+b=

1040mm

Iv = 70%x240 MPa Q, t, d./'c , danlv sarna dengan kondisi sebelum terbakar

Mu = 185340 N.m

Prosiding Pertenwan I/miah I/nw Pengetahuan daan Teknologi Bahan'99 Serpong, 19-10 Oktober1999 I I

bm

I

;<

)(

.------

I I I I I

balok

I

beton

I

'I

A

I

I I I I I

t "'0';':---' .--_!.._-.;.

:< . b

,,

I

d

II

--1

-. -. ---..

: : ..I

~ ,I

490mm

I I

I

., I

J

---

:. .

.1I

, : A.II = 5089mm2 .,j8 "~ ,

,1

-:--~

): ,'

I

i ~..-'..- -. ---..

i.,

a,fi -If-- II'

pang

I

,I,

---:Jt-

ISSN 1411-1113

--. ---~~..

___8

;WUmm

~

beton terbakarf'c'" Dol kedalaman ... 30 mm

Gamba, 6. Idealisasi gaya-gaya pada penarnpang balok tengah batang

d. Kekuatan Geser Balok Kekuatan geser balok pada daerah dekat tumpuan dihitung pada Tabel3. Jadi penurunan kuat geser balok beton bertulang akibat terbakar: V"O-V" = 400,57-275,74 V"O 400,57

Tabel 3. Perhitungan tumpuan balok

kekuatan

Gambar

8. Penarnpang

kolom yang terbakar

e. Kekuatan Kolom Kekuatan kolom dalam menerima beban aksial dihitung pada Tabel4. Jadi penurunan kuat tekan kolom beton bertulang akibat terbakar:

xIO0%=31%

p',o-P" = 4817,03-3972,47x100%=17% Puo 4817,03

geser pada daerah dekat

Tabe! 4. perhitungan kekuatan kolom dalarn menerima beban aksial

Aksial

mm f'c = 18 MPa

V'dJ=400,57kN

1; = 240 MPa s=200mm

PuO= 481,03

kN

b", = 320 mm

d= 736mm

mm 'dJ

data lain sarna dengan di atas

b",=260mm ,

aran

-.

DISKUSI

.----.-----. i As

I I I I Id >

,t!_- Jo:1::::1:::::J:::::~::::

II

Penam' pang balok

I

~ i<

L

I

-I beton,

,

Pu= 3972,47 kN

,I

~iII'_b.

b w-->i

n- -<-nn------.---n

r-. no_.

~

beton terbakar f'c ... Dol kedalaman ... 30 mm

Gamba, 7. Penampang lintang daD memanjang balok beton yang dianalisis

Oi dalam makalah ini tidak dibahas mengenai mekanisme penurunan kekuatan beton daD baja akibat kebakaran. Yang dibahas adalah pengaruh penurunan kekuatan beton daDbaja terhadap kekuatan baIok daD kolom beton bertulang, dengan eara perhitungan. Oari basil diatas dapat didiskusikan hal-hal sebagai berikut. Pada struktur beton bertulang pasea kebakaran dengan pengaruh kebakaran sedalam 30 mm dari permukaan beton: a. Kekuatan roomeDbalok pada daerah tumpuan turun 6%. Penurunan kekuatan diakibatkan oleh pengurangan kekuatan beton sebesar 100%sedalam 30 mm di daerah tumpuan.

Pengaruh KuaJ Beton Terhadap Struktur Beton Benulang Pasca Kebakara~ (Mulyo .Harril Pradono)

b.

c.

d.

Kekuatan momen balok pada daerah tengah bentang turun 30%. Penurunan kekuatan diakibatkan oleh pengurangan kekuatan baja tulangan sebesar 30%.

Kekuatan geser balok turun 31%. Penurunan kekuatan diakibatkan utamanya oleh pengurangan kekuatan baja sengkang sebesar 40%. Kekuatan tekan kolom turun 17%. Penurunan kekuatan diakibatkan utamanya oleh pengurangan kekuatan beton sebesar 100% sedalam 30 mm. Namun perlu diingat di sini bahwa beban yang dihitung adalah beban aksial. Pada kasus kolom menerima beban momen, maka kekuatan baja menjadi

e.

penting. Dimensi dianggap bisa mempengaruhi basil dari studi kasus di atas. Pada kolom clanbalok yang Icbm besar, pengaruh rusaknya beton akibat kebakaran sedalam30 romdengansendirinyaakanmenjadikeeil.

KESIMPULAN Dari basil diskusi, dapat disimpulkanbahwa pada struktur beton bertulang pasta kebakaran pada studi kasus di atas: a. Untuk suatu balok beton bertulang, kekuatannya lebih ditentukan oleh kekuatan baja daripada kekuatan beton. b. Untuk suatu kolom beton bertulang, kekuatannya lebih dipengaruhi oleh kekuatan beton daripada kekuatan baja. Akan tetapi hat ini hanya berlaku untuk beban aksialpada kolom.Untukbeban momen pada kolom, kasusnya sarna dengan balok.

DAn AR rUSTAKA [I]. H. GUSTAFERRO, "TahanApi (Fire Relistance)", Buku Pegangan tentang Teknik Beton, Editor M. Fintel, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 1987.

[2]. PARTOWIYATMO,

Ermittlung

des

Schadigungsgrades von Verbundworkstoffen nach Warmeeingwirkung, Dissertation, zur Erlangung des

Grades Doktor-Ingenieur genehmigte, Vom FachbereighProduktionstechnikder Universitat Bremen, 19%.

[3]. Departemen Pekerjaan Umum, Tata Cora Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SK SNI T-/5-/99/-03, Yayasan LPMB, Bandung, 1991. [4]. E.G. NAWY,Reinforced Concrete, A Fundamental Approach, Prentice-HallInc.,New York, 1985. [5]. Departemen Pekerjaan Umum, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah don Gedung, SKB/ - /.3.53./987, UDC:624.042, Yayasan Badan Penerbit PU, 1987.

Ke Daftar Isi