PENGARUH
PENINGKATAN
SUHU
PADA KEKAKUAN DAN KEKUATAN STRUKTUR
BETON
BERTULANG
f Pc Jf p
.. litakllll b
&./lIiVt:!»itas ,,,a oWe PariihYifiiilB I J. Merdeka 19
BANDUNG
Oleh DANU
TIRTA
GUNAWAN
UNIVERSITAS KATOLIK JL_ CIUMBULEUIT 94 NOPEMBER
PARAHYANGAN BANDUNG
1989
Kata Pengantar
Tujuan pokok penyelenggaraan perguruan tinggi adalah Tri Dharma yang meliputi pendidikan dan pengajaran, penelitian, dan pengabdian Semboyan Universitas Katolik Parahyangan adalah kepada m,asyarakat. BaJnllling HYaJlg l1rih GUlla S8.1ltyaya Bhakti, yang berarti : Berdaaarkan Ketuhanan Menuntut Ilmu Untuk Dibaktikan Kepada Masyarakat. Karena itu. seorang dosen wajib menulls karya ilmiah dan karya ilmiah tersebut periu dipublikasikan agar dapat dimanfaatkan oleh masyarakat, dan supaya terjadi pertukaran informasi ilmiah di antara insan perguruan tinggi yang meminati bidang yang sarna. Pertukaran informasi ilmiah sangat penting, karena akan membuka diskusi di antara para ahli dan pada gilirannya akan berguna untuk menyuslUl karya ilmiah baru dengan menghemat banyak tenaga, waktu dan dana. Tesis saudara Danu Tirta Gunawan yang berasal dari Program Teknik Sipil di Fakultas Pasea Sarjana Institut Teknologi Bandtmg dipublikasikan berikut ini dengan tujuan agar dapat mengawali terjadinya diskusi termaksud. Melalui simulasl dengan kurva pemanasan standar dl laboratorium diadakan suatu pendekatan mengenai pengaruhnya terhadap kekahllan dan kekuatan strtlktur beton bertulang. Semoga karya ilmiah ini dapat menambah khasanah ilmu tentang pengaruh peningkatan atUlU pada kekakuan dan kekuatan beton bertulang . oleh para penulis lain sebelumnya.
Parabyangan, \P"mban1,u Rektor I,
Ir. Suhartono Suailo
• I I
I
.
I
I
UCAPAN TERIf1A KASIH
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah. akhirnya selesailah tesis ini yang merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan Program Strata-2 di Jurusan 5i-· pil. Fakultas Pasca Sarjana, Institut Teknologi Bandung. Penulis mengucapkan banyak ter1ma kasih kepada Dr.lr. Adang Surahman, M.Sc. selaku pembimbing, dan para pengajar antara lain Ir. Mohamad Sahari Besari, M.Sc., Ph.D., Dr.lr. Ridwan Suhud, Dr.Ir.Dradjat Hoeda,janto, M.Eng., Dr.Ir. Amrinsyah Nasution. MSCE., dan Dr. Ir. Widiadnyana Meratl, atas saran-saran yang diberikan untuk melengkapi tesls ini. Juga kepada Ir. Suprapto, M.Sc. dan Ir. Samsu Trihadi dari Puslitbang Pemukiman, Jl. Turangga - Bandung. Ter1ma kasih yang sedalam-dalamnya juga patut penulis sampaikan kepada Universitas Katolik"Parahyangan dan Institut Teknologi Bandung, yang telah memberikan kesempatan dan biaya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Program Strata-2. Walaupun -tesis ini masih jauh dari sempurna~ penulis menyertakan harapan semoga masalah pengaruh. peningkatan suhu pada kekuatan dan kekakuan struktur beton bertulang dimasa mendatang akan mendapat lebih banyak perhatian. Saran dan kritik sangat penulis harapkan.
Bandung, Nopember 1989. Danu Tirta Gunawan
(*)
Penulis adalah dosell tetap
di
Jurusan Sipil Fakul tas
Teknik Uni versi tas Ka tol ik ParahYdllgan.
ABSTRAK
Beton adalah bahan dengan thermal conductivity rendah. Sehingga jika permukaan beton dlpanaskan~ penetrasi panas ke bagian dalam penampang berlangsung lambat. Aki-
batnya, suhu di berbagai titik pada penampang tidak sarna, tergantung pacta jarak antara titik tersebut kebidang kontak dengan panas, tingkat serta lama pemanasan. Perubahan sifat-sifat bahan dengan demikian tidak merata di seluruh penampang. sehingga penampang harus dipandang sebagai pe-
nampang komposit
yang tersusun atas lapisan-lapisan
de-
ngan sifat-sifat struktural yang berlainan. Perubahan sifat-sifat struktural bahan akibat suhu
tinggi diambil dari pustaka yang berhasil dihirnpun. Berdasarkan perubahan sifat-sifat bahan, dihitung perubahan kekakuan serta perubahan kekuatan penampang elemen balok dan kolom, untuk interval waktu pemanasan tertentu. Laju pemanasan diambil sesuai dengan kurva pemanasan
standard dari BS 476 : Part B : 1972.
Perhitungan pene-
trasi panas kedalam penampang dlkerjakan berdasarkan persamaan perambatan panas Fourier sesual kondisi batas penampang dengan menggunakan metoda beda hingga. Analisis membuktikan bahwa luas bidang kontak dengan panas menentukan kecepatan reduksi kekakuan elemen struktur~ sedangkan posisi bidang kontak dengan panas terhadap tulangan tarik menentukan kecepatan reduksi kekuatannya. 7
Kecepatan reduksi kekakuan yang berlainan pada
balok dan
kolo1p.. menyebabkan perubahan distribusi gaya-gaya dalam, dan perbedaan peningkatan deformasi struktur.
1
DAFTAR
ISI
Halaman
ABSTRAK
i
KAT A PENGANTAR
11
DAFTAR lSI
iii
DAFTAR NOTASI
vi"
DAFTAR GAMBAR
ix
DAFTAR TABEL
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
xv
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Permasalahan 1.3. Metodologi
2
1.4. Lingkup Bahasan
3
II. STUD I PUSTAKA
5
11.1. Kurva Pemanasan Standard 11.2. Pengaruh Peningkatan Suhu Pada Beton
6 9
1. Sifat-sifat Fisik
10
2. Sifat-sifat Mekanis
13
3. Slfat-sifat Thermal
16
11.3. Pengaruh Peningkatan Suhu Pad a Baja
18
11.4. Kekuatan Lekat (Bond Strength)
21
11.5. Sisa Kekuatan Baja Tulangan Dan Beton Setelah Kebakaran
22
1. Baja Tulangan
22
2. Beton
22
III. KECEPATAN PENETRASI PANAS KE DALAM PENAMPANG BETON
24
111.1. Persamaan Perambatan Panas FOURIER
111.2. Persamaan
Pen~trasi
Panas Secara Numerik
24
26
111.3. Persyaratan Stabilitas
33
111.4. Penetrasi Panas Ke Dalam Penampang Beton 1. Penampang Siku Empat 40x60 cm 2
34
2. Penampang Bujur Sangkar 4Qx40 cm 2
ill
35 38
IV. PENGARUH PENINGKATAN SUHU PADA KEKAKUAN ELEMEN STRUKTUR
40
IV.1. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kekakuan
40
IV.2. Prosedur Analisis
42
IV.3. perubahan Kekakuan Elemen Struktur Akibat Peningkatan Suhu 1. Penaropang Siku Eropat 40x60 cm 2
44
(tiga bidang kontak dengan panas) 2. Penampang Bujur Sangkar 40x40 cm 2 (satu bidang kontak dengan panas)
V. PENGARUH PENINGKATAN SUHU.PADA KEKUATAN PENAMPANG BETON BERTULANG V.1 . Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Ke:kuatan V.2. Prosedur Analisis Kekuatan Penampang Balok
44 50
58 58 61
1 • Balok l1enahan Homen Posltip
61
2. Balok
66
Menahan Momen Negatip
V.3. Prosedur Analisis Kekuatan Penampang Kolom 72 1 • Kolom Dipanaskan Pada Daerah Beton Tekan 72 2. Kolom Dipanaskan Pada Daerah Beton Tarik 80 VI. STUDI KA5US PADA STRUKTUR PORTAL
85
VI.1. Reaksi Tumpuan Dan Gaya-gaya Dalam
86
VI.2. Deformasi Portal
88
1. Deformasi Kolom
88
2. Deformasi Balek
89
3. Persamaan Kompatibili tas
93
VI.3. Perubahan Bentuk Garis Elastis
VII. PEMBAHASAN
93
94
Vll~1. Ketelitian Perhitungan Penetrasi Panas
1. Metoda Beda Hingga
94 94
2. Sifat-sifat Beton Oi Bawah Suhu Tinggi 94
3. Suhu Permukaan Beton
95
4~
95
Kelembaban Beton
5. Evaluasi Penyelesaian Perhitungan
VII.2. Pengaruh Peningkatan Suhu Pada Kekakuan Elemen 1~
Perhitungan Penetrasi Panas
i.v
96 98
98
