LAPORAN

PENELITIAN MANDIRI

KEKUATAN TEKAN KOLOM PENDEK

PASCA PEMBAKARAN

Nama Peneliti :

Anak Agung Gede Sutapa, ST., MT.

Ni Nyoman Rosita

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik

Universitas Udayana

2016

i

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana perubahan kekuatan

tekan aksial kolom pendek (Po) dan kekuatan beton (f’c) pada kolom pendek

setelah mengalami pembakaran dengan temperatur maksimum ±800ºC. Selain itu

tanda-tanda perubahan fisik pasca beton mengalami kebakaran juga akan diteliti,

untuk mengetahui indikasi terjadinya perubahan kekuatan pada kolom pasca

dibakar.

Benda uji yang digunakan adalah kolom berukuran 100mm x 100 mm x

300mm dengan penulangan 4D10. Perlakuan terhadap benda uji dibedakan

menjadi dua yaitu tidak mengalami pembakaran dan mengalami pembakaran.

Pembakaran benda uji dilakukan dengan menggunakan tungku pembakaran

keramik BPPT (Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi). Pembakaran

dimulai pada temperatur tungku 31ºC sampai mencapai temperatur maksimum

±800ºC yang dicapai pada menit ke 180. Temperatur tersebut kemudian

dipertahankan selama 20 menit, sehingga proses pembakaran berlangsung selama

200 menit. Setelah itu proses pembakaran dihentikan dengan menutup saluran

regulator tekanan gas

Hasil pengujian kuat tekan aksial kolom (Po) menunjukkan kolom

mengalami penurunan kekuatan setelah dibakar. Persentase penurunan kuat tekan

aksial kolom (Po) sebesar 46,91%. Penurunan kuat tekan beton (fc’) yaitu sebesar

50,08% dan menurunnya tegangan leleh baja (fy) yaitu sebesar 0,9532%.

Penurunan kuat tekan aksial kolom lebih cenderung diakibatkan karena penurunan

yang besar pada kuat tekan beton (fc’). Berdasarkan pengamatan perubahan sifat-

sifat fisik kolom yang dilakukan, maka diperoleh hasil penurunan berat satuan

rata-rata sebesar 9,026%, warna kolom setelah dibakar cenderung menuju ke putih

kekuning-kuningan Pembakaran pada kolom tidak menyebabkan pengelupasan

pada beton. Perambatan panas dengan temperatur tinggi terjadi pada kedalaman

7- 9 mm dan retak yang timbul setelah dibakar yaitu retak dengan lebar 0,2-0,3

(mm) sebesar 22,22% dan retak dengan lebar 0,35-0,5 (mm) sebesar 77,78%.

Adapun pola keruntuhan akibat uji desak pada kolom setelah dibakar sebagian

besar mengikuti pola retak yang timbul akibat pembakaran.

Kata kunci : kekuatan kolom pendek, pasca pembakaran, kuat tekan aksial kolom,

kuat tekan beton, tegangan leleh baja, sifat-sifat fisis beton.

ii

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena

atas berkat dan rahmat-Nyalah penelitian dengan judul ” Kekuatan Tekan

Kolom Pendek Pasca Pembakaran” dapat diselesaikan dengan baik.

Tim peneliti mengucapkan terima kasih kepada Bapak Rektor

Universitas Udayana, Bapak Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana dan

Bapak Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana, yang

telah memfasilitasi penelitian ini.

Penelitian ini masih jauh dari sempurna dan oleh karena itu diharapkan

masukan-masukan dari semua pihak untuk pengembangan dan penyempurnaan

penelitian ini. Segala saran dan kritik yang bermanfaat sangat diharapkan untuk

kesempurnaan penelitian ini.

Denpasar, Juni 2016

Tim Peneliti

iii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ................................................................................................................... i

UCAPAN TERIMA KASIH ...................................................................................... ii

DAFTAR ISI................................................................................................................. iii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... v

DAFTAR TABEL ........................................................................................................ vi

DAFTAR ISTILAH ..................................................................................................... vii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 3

1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 3

1.5 Batasan Penelitian ...................................................................................... 3

1.6 Hipotesa .................................................................................................... 4

BAB II. KAJIAN PUSTAKA ...................................................................................... 5

2.1 Kolom ........................................................................................................ 7

2.2 Kekuatan Tekan Beton ............................................................................... 5

2.3 Baja Tulangan ............................................................................................ 9

2.4 Pengaruh Suhu pada Beton Bertulang ....................................................... 11

2.5 Sifat-sifat beton pada suhu tinggi .............................................................. 11

2.6 Jenis kerusakan beton akibat kebakaran .................................................... 12

2.7 Tata Cara Pembakaran Beton ..................................................................... 20

2.8 Penelitian Sebelumnya ............................................................................... 20

BAB III. RANCANGAN KEGIATAN ...................................................................... 19

3.1 Benda Uji .................................................................................................. 20

3.2 Bahan-Bahan untuk Penelitian ................................................................... 20

3.3 Pemeriksaan Material................................................................................. 21

3.4 Pembuatan Benda Uji ................................................................................ 22

3.5 Pengukuran Nilai Slump ............................................................................ 23

3.6 Pencetakan Benda Uji ................................................................................ 24

3.7 Pembukaan Benda Uji dari Cetakan .......................................................... 24

3.8 Perawatan Benda Uji.................................................................................. 24

3.9 Pembakaran Benda Uji .............................................................................. 25

3.10 Pengamatan Beton Pasca Bakar ................................................................. 25

3.11 Pengujian Kuat Tekan Beton ..................................................................... 25

3.12 Pengujian Kuat Tarik Tilangan .................................................................. 27

3.13 Kerangka Penelitian ................................................................................... 27

BAB IV. PEMBAHASAN ........................................................................................... 30

4.1 Pemeriksaan Material Pembentuk Beton ................................................... 30

4.1.1 Pemeriksaan Agregat ........................................................................ 30

4.1.2 Pemeriksaan Semen .......................................................................... 30

4.2 Komposisi Campuran Beton ...................................................................... 30

4.3 Pengujian Nilai Slump ............................................................................... 31

4.4 Pembakaran Beton ..................................................................................... 31

4.5 Hasil Pemeriksaan Sifat Fisik Beton Pasca Bakar ..................................... 35

iv

4.5.1 Hasil pemeriksaan berat satuan ......................................................... 35

4.5.2 Hasil pengamatan perubahan warna ................................................. 36

4.5.3 Hasil pemeriksaan lebar retak ........................................................... 37

4.5.4 Hasil pengamatan pengelupasan (spalling) ....................................... 38

4.5.5 Hasil pemeriksaan penetrasi panas ................................................... 39

4.6 Pengujian Baja Tulangan ........................................................................... 41

4.6.1 Hasil pengujian tarik baja ................................................................. 41

4.7 Pengujian beton .......................................................................................... 44

4.7.1 Pengujian kuat tekan beton standar .................................................. 44

4.7.2 Pengujian kuat tekan aksial kolom ................................................... 44

4.8 Hubungan antara Kuat Desak Kolom Pendek (Po),

Kuat Tekan Beton (fc’) dan Tegangan Leleh Baja (fy) ............................ 49

BAB V. PENUTUP........................................................................................... 54

5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 54

5.2 Saran .......................................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 55

LAMPIRAN

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kondisi tekan konsentris (Mn=0) ..........................................................6

Gambar 2.2 Pengujian kuat tekan beton ...................................................................8

Gambar 2.3 Diagram tegangan-regangan baja ..........................................................9

Gambar 2.4 Perubahan warna beton .........................................................................14

Gambar 2.5 Respon warna Phenolpthalein ................................................................17

Gambar 3.1 Potongan melintang benda uji ...............................................................19

Gambar 3.2 Gradasi agregat halus zone II .................................................................21

Gambar 3.3 Gradasi agregat kasar diameter maksimum 20mm ................................22

Gambar 3.4 Cara pengukuran slump ........................................................................24

Gambar 3.5 Rencana pembakaran benda uji .............................................................25

Gambar 3.6 Pengujian kuat tekan kubus standar .......................................................26

Gambar 3.7 Pengujian kuat tekan kolom pendek ......................................................26

Gambar 3.8 Alat uji tarik baja ..................................................................................27

Gambar 3.9 Kerangka penelitian ...............................................................................29

Gambar 4.1 Tungku pembakaran ..............................................................................32

Gambar 4.2 Tata letak benda uji saat pembakaran ...................................................32

Gambar 4.3 Hubungan antara waktu dan temperatur tungku ...................................34

Gambar 4.4 Perubahan berat satuan beton pasca pembakaran .................................35

Gambar 4.5 Perubahan warna ...................................................................................37

Gambar 4.6 Perubahan warna beton .........................................................................37

Gambar 4.6 Pengukuran lebar retak pada beton .......................................................37

Gambar 4.7 Kedalaman penetrasi panas pada kolom pendek pasca bakar ...............40

Gambar 4.8 Kontur penetrasi panas ..........................................................................40

Gambar 4.9 Uji tarik tulangan kolom .......................................................................41

Gambar 4.10 Grafik tegangan regangan baja pada kolom tidak dibakar .....................42

Gambar 4.11 Grafik tegangan regangan baja pada kolom dibakar ..............................42

Gambar 4.12 Grafik penurunan tegangan leleh baja ...................................................43

Gambar 4.13 Grafik penurunan kuat tekan aksial kolom ............................................46

Gambar 4.14 Terkelupasnya selimut beton akibat uji desak kolom pendek ...............47

Gambar 4.15 Perilaku tulangan kolom pendek setelah uji desak ...............................47

Gambar 4.16 Perilaku kolom bersengkang menurut Chu-Kia Wang ..........................48

Gambar 4.17 Pola keruntuhan kolom pendek pasca bakar ..........................................49

Gambar 4.18 Grafik Po, fc’, fy rata-rata pada benda uji kolom

yang tidak dibakar dan yang dibakar ....................................................51

Gambar 4.19 Lekatan agregat dan pasta semen pada kolom yang tidak dibakar ........52

Gambar 4.20 Lekatan agregat dan pasta semen pada kolom yang dibakar .................52

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Empat senyawa utama dari semen portlans .............................................15

Tabel 3.1 Rencana benda uji benda uji kolom untuk

uji kuat desak kolom serta perubahan fisik beton ....................................25

Tabel 4.1 Sifat-sifat Agregat ............................................................................. ......30

Tabel 4.2 Hasil pengukuran nilai slump beton ........................................................31

Tabel 4.3 Kenaikan temperatur tungku pada pembakaran beton .............................33

Tabel 4.4 Berat satuan rata-rata kolom dan persentase penurunan ..........................35

Tabel 4.5 Perubahan warna beton ............................................................................36

Tabel 4.6 Pemeriksaan lebar retak ...........................................................................38

Tabel 4.7 Pengamatan spalling ................................................................................38

Tabel 4.8 Pemeriksaan penetrasi panas ....................................................................39

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Tarik Baja ......................................................................41

Tabel 4.10 Tegangan leleh baja tulangan dalam kolom .............................................43

Tabel 4.11 Kuat tekan beton kubus standar ...............................................................44

Tabel 4.12 Hasil pengujian kuat desak kolom ...........................................................45

Tabel 4.13 Kuat tekan beton (fc’) ..............................................................................50

Tabel 4.14 Kuat tekan beton (fc’) pada kolom ..........................................................51

vii

DAFTAR ISTILAH

A = luas tekan bidang benda uji / luas penampang (mm2).

Ag = luas kotor penampang melintang kolom (mm2)

As1 = luas total penampang tulangan memanjang pada sisi 1(mm2)

As2 = luas total penampang tulangan memanjang pada sisi 2 (mm2)

Ast = luas total penampang tulangan memanjang (mm2)

Cc = gaya pada beton (N)

Cs1 = gaya pada baja tulangan pada sisi 1 (N)

Cs2 = gaya pada baja tulangan pada sisi 2 (N)

D = diameter tulangan (mm)

f’c = kuat tekan beton yang disyaratkan (N/mm2)

fc = kuat tekan beton yang diperoleh dari benda uji (MPa).

fcr = kuat tekan rata-rata (MPa).

fy = tegangan leleh baja (N/mm2)

L = panjang batang setelah penarikan (m)

Lo = panjang batang mula-mula (m)

n = jumlah benda uji.

Pn = kuat beban aksial tekan nominal (N)

Po = kuat beban aksial tekan nominal tanpa eksentrisitas (N)

Pn maks = kuat beban aksial tekan nominal maksimum tanpa eksentrisitas

P = beban maksimum yang diberikan (N)

ø = diameter sengkang (mm)

∑V = jumlah gaya-gaya vertikal

ε = regangan (%)

= tegangan (N/m2)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Akhir-akhir ini kasus kebakaran gedung cenderung meningkat dengan skala

yang cukup besar. Beberapa kasus besar bangunan yang terbakar di Bali adalah

terbakarnya Pasar Kumbasari tahun 2 Mei 2007 dan Pasar Badung tahun 1975,

tahun 2000 dan tahun 2016. Tidak sedikit kerugian yang dialami oleh para

pedagang. Kondisi eksisting Pasar Badung saat ini sebagai bangunan tidak

terawat. Elemen kolom dan balok pasca bakar masih berdiri tegak dimana beton

tersebut terlihat berwarna kehitaman karena terbakar api. Sebagian besar beton

masih terselimut penuh, hanya sebagian kecil elemen balok, plat dan kolom

dengan selimut beton telah terkelupas. Kerusakan – kerusakan yang ada pada

elemen tersebut akan semakin memprihatinkan bila tidak segera dilakukan

perbaikan. Pada elemen balok dan kolom tersebut telah terjadi deformasi, terbukti

dengan terkelupasnya selimut beton. Menjadi pertanyaan seberapa besar

perubahan terhadap kekuatan struktur apabila gedung tersebut difungsikan

kembali.

Umur pakai suatu gedung tidaklah mesti berakhir dengan bangunan yang

terbengkalai dan tak terawat, melainkan masih dapat dipakai apabila pada gedung

tersebut diperbaiki dengan teknologi rehabilitasi yang tepat. Hal ini akan

diperoleh jika survey atau investigasi yang dilakukan di lapangan dapat

menggambarkan kondisi riil yang sebenarnya. Keakuratan data dan informasi

yang ada di lapangan akan sangat menentukan.

Beton merupakan material yang tidak dapat dipisahkan dari komponen

struktur suatu bangunan. Salah satu kelebihan yang dimiliki beton adalah

memiliki ketahanan yang tinggi terhadap api. Pada peristiwa kebakaran dengan

intensitas rata-rata 400ºC, batang-batang struktur dengan ketebalan penutup beton

yang memadai sebagai pelindung tulangan hanya mengalami kerusakan pada

permukaannya saja tanpa mengalami keruntuhan (McCormac, 2000).

2

Berdasarkan hasil penelitian yang pernah dilakukan, beton setelah

mengalami pembakaran pada temperatur ± 800ºC menerima perambatan panas

dengan suhu tinggi berkisar antara 6-8 mm dari kulit terluar beton dan semakin ke

dalam inti beton, perambatan panas akan semakin berkurang. Hasilnya, kuat tekan

beton berkurang sampai 68,119% (Saba, 2007).

Kolom menempati posisi penting di dalam sistem struktur bangunan.

Penurunan sebesar itu sangat mengkhawatirkan apabila terjadi pada kolom pasca

mengalami kebakaran karena kolom dominan menerima beban tekan serta

pemakaiannya selalu dihubungkan dengan elemen struktur yang lain yaitu balok

sebagai satu kesatuan. Kolom berfungsi menahan gaya-gaya yang berkerja pada

balok dan meneruskannya ke pondasi. Pada kolom pendek dengan beban sentris,

besarnya beban aksial yang terjadi dipengaruhi oleh kekuatan dari beton dan baja

tulangan. Oleh karena itu lebih mudah untuk memprediksi kekuatan aksial tekan

atau beban maksimum yang mampu dipikul kolom dengan mengetahui besarnya

kekuatan beton dan baja tulangan.

Berdasarkan uraian di atas maka akan dilakukan suatu penelitian yang akan

meneliti bagaimana kekuatan kolom pendek pasca kebakaran yang dihubungkan

dengan perubahan sifat-sifat fisis beton yang terjadi antara lain pengelupasan

(spalling), retak (crack), perubahan warna (colour change), dan berapa dalam

penetrasi panas yang dialami oleh beton.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini

adalah:

1. Bagaimana pengaruh kebakaran dengan temperatur maksimum ±800ºC yang

dicapai pada menit ke 180 terhadap kekuatan tekan aksial kolom pendek.

2. Bagaimana perubahan fisik yang terjadi pada beton, antara lain retak (crack),

pengelupasan (spalling), perubahan warna (colour changing) dan kedalaman

penetrasi panas.

3

1.3 Tujuan Penelitian

Dari permasalahan yang ada, maka yang menjadi tujuan penelitian ini antara

lain :

1. Untuk mengetahui pengaruh kebakaran dengan temperatur maksimum ±800ºC

yang dicapai pada menit ke 180 terhadap kekuatan tekan aksial kolom

pendek.

2. Untuk mengetahui perubahan fisik yang terjadi pada beton, antara lain retak

(crack), pengelupasan (spalling), perubahan warna (colour changing) dan

seberapa dalam penetrasi panas yang dialami oleh beton.

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan akan bermanfaat untuk :

1. Memberikan informasi kepada pembaca mengenai pengaruh pembakaran

dengan temperatur maksimum ±800ºC yang dicapai pada menit ke 180

terhadap kekuatan kolom pendek yaitu kuat tekan aksial kolom (Po) dan

kekuatan beton (f’c) pada kolom pendek.

2. Memberikan informasi kepada pembaca mengenai tanda-tanda perubahan

kekuatan pada kolom pendek pasca pembakaran dengan melihat perubahan

fisik yang terjadi pada beton, antara lain retak (crack), pengelupasan

(spalling), perubahan warna (colour changing) dan seberapa dalam

penetrasi panas yang dialami oleh beton.

1.5 Batasan Masalah

Untuk mencapai tujuan dari penelitian ini maka dilakukan pembatasan dan

asumsi sebagai berikut ini :

1. Tebal selimut beton yang digunakan dalam penelitian ini adalah 2,5 cm.

2. Tulangan utama menggunakan baja tulangan polos berdiameter 8,8 mm.

3. Suhu pembakaran ditargetkan mencapai + 800 ºC dimana beton mencapai

dehidrasi sempurna (Smith, 1994). Temperatur tersebut merupakan suhu

rata-rata terjadinya kebakaran di Indonesia (Suroso, 2000).

4

4. Total durasi pembakaran adalah 180 menit (3 jam) disesuaikan dengan

persyaratan pengujian sifat ketahanan api pada SNI 03-1736-2000 dan

kemampuan tungku itu sendiri.

5. Beton dibakar setelah beton berumur 28 hari pada tungku pembakar yang

dilengkapi dengan Thermokoppel.

6. Pengujian kuat tekan dilakukan setelah beton berumur 28 hari pada masing-

masing benda uji setelah mengalami perlakuan masing-masing.

7. Penelitian ini akan meneliti perubahan sifat-sifat fisik beton pasca

kebakaran, antara lain retak (crack), pengelupasan (spalling), perubahan

warna (colour changing) dan seberapa dalam penetrasi panas yang dialami

oleh beton.

8. Penelitian ini tidak meneliti reaksi kimia yang terjadi.

1.5 Hipotesa

Pada penelitian yang dilakukan Saba (2007), beton setelah mengalami

pembakaran pada temperatur ± 800ºC menerima perambatan panas dengan suhu

tinggi berkisar antara 6-8 mm dari kulit terluar beton dan semakin ke dalam inti

beton, perambatan panas akan semakin berkurang. Perambatan panas yang tidak

merata akan merusak lekatan antar agregat dan pasta. Oleh karena itu, kuat tekan

beton berkurang sampai 68,119% (Saba, 2007).

Sedangkan menurut penelitian yang dilakukan Suroso (2001), baja tulangan

berdiameter 10 mm pada beton bertulang yang mengalami pembakaran akan

menurun kuat lelehnya sekitar 18,54%. Kuat leleh baja tidak menurun drastis,

dengan demikian dapat dikatakan bahwa baja masih mampu memberikan

kontribusi kekuatan pada struktur beton bertulang.

Dengan melihat hasil penelitian sebelumnya maka hipotesa tentang kekuatan

kolom pasca mengalami kebakaran yaitu Po pada kolom pasca bakar akan

mengalami penurunan seiring dengan menurunnya kualitas beton (fc’) yang

terbakar, tetapi penurunan Po yang terjadi tidak sebesar penurunan fc’ karena baja

tulangan masih mampu memberikan kontribusi kekuatan dalam menahan beban

yang bekerja pada kolom.

5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1. Kekuatan Kolom Pendek

Sebagai bagian dari kerangka bangunan kolom menempati posisi penting

di dalam sistem struktur bangunan. Kegagalan kolom akan berakibat langsung

pada runtuhnya komponen struktur yang lain yang berhubungan dengannya atau

merupakan batas runtuh total keseluruhan struktur bangunan. Pada umumnya

kegagalan atau keruntuhan komponen struktur tekan tidak diawali dengan tanda

peringatan yang jelas (bersifat mendadak). Oleh karena itu dalam merencanakan

struktur kolom harus memperhitungkan secara cermat dengan memberikan

cadangan kekuatan lebih tinggi daripada komponen struktur lainnya.

Kolom dikatakan sebagai kolom pendek apabila bagian tinggi minimal

tiga kali dimensi lateral yang paling kecil atau dengan kata lain hb3

1 . Kekuatan

kolom pendek dapat dilihat dari besarnya kuat tekan aksial nominal yang mampu

ditopang oleh kolom pendek. Secara teoritis kuat tekan aksial nominal untuk

kondisi pembebanan tanpa eksentrisitas/tekan konsentris, dapat dinyatakan dalam

rumus 2.1 sebagai berikut:

Ast.fyAst)(Agcf'0,85Po (Pers. 2.1)

Dimana:

Po = kuat beban aksial tekan nominal tanpa eksentrisitas

Ag = luas kotor penampang melintang kolom (mm2)

Ast = luas total penampang tulangan memanjang (mm2)

fy = tegangan leleh baja (N/mm2)

f’c = kuat tekan beton (N/mm2)

6

Rumus 2.1 diatas diperoleh dari penjabaran gaya-gaya akibat kondisi tekan

konsentris pada kolom. Kondisi tekan konsentris adalah kondisi dimana beban

aksial tepat bekerja pada pusat plastis (e = 0), sehingga Mn = 0. Analisa

penampang pada kolom dengan kondisi tekan konsentris dapat dijabarkan sebagai

berikut.

Adapun Rumus 2.1 diatas diperoleh dari penjabaran sebagai berikut:

fy Ast. Ast)-(Ag fc' . 0,85

Ast . fc' . 0,85 - Ag . fc' . 0,85 fy .Ast

Ast . fc' . 0,85 - b . a . fc' . 0,85 fy . As2 fy . As1

Cc Cs2 Cs1Pn

0 Cs2- Cc Cs1 -Pn

0V

Pn

Gambar 2.1 Analisa Penampang pada Kolom dengan

Kondisi tekan konsentris ( Mn = 0 )

Ast = As1 + As2 As2As1

pusat plastis b

h

d' d'kk

Pn

a=h

0,85 fc'

CcCs2Cs1

b

-

7

Beban Pn kondisi tekan konsentris disebut dengan Po. Maka diperolehlah

rumus Po (kuat beban aksial tekan nominal tanpa eksentrisitas) seperti yang

tertera pada Rumus 2.1.

Eksentrisitas beban dapat terjadi akibat timbulnya momen yang antara lain

disebabkan oleh kekangan pada ujung-ujung kolom yang dicetak secara monolit

dengan komponen lain, pelaksanaan pemasangan yang kurang sempurna, atau

penggunaan mutu bahan yang tidak sempurna, atau penggunaan mutu bahan yang

tidak merata.

Oleh karena itu, untuk memperhitungkan adanya eksentrisitas minimum,

maka kekuatan nominal kolom direduksi sebesar 20% untuk kolom berpengikat

sengkang. Adapun persamaan kuat beban aksial nominal maksimum tanpa

eksentrusutas (Pn maks) dapat dilihat pada rumus 2.2 sebagai berikut:

Ast.fyAst)(Agcf'0,850,80

Po.0,80maksPn

(Pers. 2.2)

Dimana:

Pn maks = kuat beban aksial tekan nominal maksimum tanpa

eksentrisitas

Po = kuat beban aksial tekan nominal tanpa eksentrisitas

Ag = luas kotor penampang melintang kolom (mm2)

Ast = luas total penampang tulangan memanjang (mm2)

fy = tegangan leleh baja (N/mm2)

f’c = kuat tekan beton (N/mm2)

2.2. Kuat Tekan Beton

Nilai kuat tekan beton relatif tinggi dibandingkan dengan kuat tariknya,

dan beton merupakan bahan bersifat getas. Nilai kuat tariknya berkisar 9% - 15 %

saja dari kuat tekannya. Kuat tekan beton yang disyaratkan dalam perencanaan

perhitungan struktur beton adalah kuat tekan beton yang didapat dari benda uji

berbentuk silinder dengan diameter 150mm dan tinggi 300mm pada umur beton

28 hari dengan kemungkinan 5% adanya kekuatan tekan beton yang tidak

8

A

P fc

memenuhi syarat (SNI 03-1974-1990 dalam Kurniawan, 2007). Untuk benda uji

yang tidak berbentuk silinder, maka hasil nilai kuat tekan benda uji dikonversikan

ke nilai kuat tekan benda uji silinder. Besarnya nilai konversi kuat tekan adalah

0,83 dari nilai kuat tekan benda uji yang diperoleh.

P

Kubus 15x15x15 cm

Gambar 2.2 Pengujian kuat tekan beton

Kuat tekan beton dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :

(Pers. 2.3)

n

fc

fcr

n

i

(Pers. 2.4)

Dimana :

fc = Kuat tekan beton yang diperoleh dari benda uji (MPa).

P = Beban maksimum yang diberikan (N).

A = Luas tekan bidang benda uji (mm2).

fcr = Kuat tekan rata-rata (MPa).

n = Jumlah benda uji.

Benda uji

beton kubus

9

2.3. Baja Tulangan

Sifat fisik batang tulangan baja yang paling penting untuk digunakan

dalam perhitungan perencanaan struktur beton bertulang adalah tegangan leleh

(fy) dan modulus elastisitasnya (Es). Tegangan leleh (titik leleh) baja ditentukan

melalui prosedur pengujian standar sesuai SNI 0136-84 dengan ketentuan bahwa

tegangan leleh adalah tegangan baja pada saat meningkatnya regangan tidak

disertai lagi dengan meningkatnya tegangannya. Sedangkan modulus

elastisitasnya ditentukan berdasarkan kemiringan awal kurva tegangan-regangan

di daerah elastis dimana antara mutu baja yang satu dengan yang lainnya tidak

banyak bervariasi. Ketentuan SK SNI T-15-1991-03 dalam Wangsadinata, 1971

menetapkan bahwa modulus elastisitas baja adalah 200.000 MPa.

Menurut sifatnya, deformasi yang timbul pada logam ada dua macam

yaitu:

1. Deformasi elastis yaitu deformasi yang dapat hilang dengan sendirinya apabila

tegangan penyebabnya ditiadakan.

2. Deformasi plastis yaitu suatu bentuk deformasi yang akan tetap ada meskipun

penyebabnya ditiadakan.

Uji tarik pada batang baja tulangan memberikan hasil seperti yang

digambarkan pada diagram tegangan regangan seperti Gambar 2.3.

O

fs

fy A

B C

D

E

Ey Es

Gambar 2.3 Diagram tegangan-regangan baja

Bagian pertama dari diagram tegangan regangan (OA) adalah berupa garis

lurus (linier). Ini berarti bahwa tegangan meningkat berbanding lurus dengan

10

regangan. Bagian lurus ini dalam diagram disebut garis modulus. Tegangan

tertinggi dimana masih ada perbandingan tegangan dan regangan disebut batas

proporsional. Jika perubahan-perubahan pertambahan panjang akibat deformasi

tersebut dinyatakan dalam prosentase terhadap keadaan awal (dalam keadaan

deformasi elastis), maka akan kita kenal istilah “strain” (regangan) dengan notasi

ε. Adapun rumus perhitungan regangan dapat dilihat pada rumus 2.5 sebagai

berikut :

Lo

LoL)(Regangan

(Pers. 2.5)

Dimana :

ΔL = L - Lo

L = panjang batang setelah penarikan (m)

Lo = panjang batang mula-mula (m)

ε = regangan

Sedangkan tegangan (stress) didefinidikan sebagai besarnya beban tarik

(tension load) yang bekerja pada setiap satuan luas penampang.

A

P )(Tegangan (Pers. 2.6)

Dimana :

P = beban gaya tarik (N)

A = luas penampang (m2)

= tegangan (N/m2)

Diagram selanjutnya adalah bagian horizontal (BC) yang dikenal sebagai

batas leleh dimana regangan bertambah sedangkan tegangan konstan. Tegangan

ini disebut tegangan leleh baja (fy). Batas dari deformasi plastis adalah deformasi

dimana tegangan baja mulai memeperlihatkan suatu gejala pelumeran (meleleh)

yaitu di kala regangan bertambah, tegangan mendadak sedikit menurun dan

kemudian sedikit naik kembali (bisa dianggap konstan). Tegangan dimana baja

mulai leleh inilah disebut tegangan leleh (fy). Setelah terjadi pelelehan, baja akan

mengalami penguatan (strain hardening) di titik C sehingga kurva naik lagi dan

melewati titik maksimum (tegangan ultimate) di titik D, kemudian turun ke suatu

nilai tegangan yang lebih rendah dimana batang baja akan mulai putus di titik E.

11

Pada daerah dari titik B sampai dengan E, deformasi yang terjadi tidak lagi elastis

melainkan plastis.

2.4. Pengaruh Suhu pada Beton Bertulang

Kerusakan beton bertulang dapat disebabkan oleh banyak faktor, salah

satunya adalah karena pengaruh temperatur yang tinggi. Penelitian tingkat

kerusakan pada beton bertulang akibat kebakaran dapat dibagi atas beberapa

langkah pokok yaitu pengukuran kualitatif dan kuantitatif, serta penentuan

kerusakan struktur akibat api.

Sebagai indikasi awal, warna beton yang berubah akibat pemanasan dapat

dipakai sebagai petunjuk temperatur maksimum yang terjadi dan lama api

ekivalen. Untuk baja tulangan, umumnya kekuatannya akan pulih kembali setelah

dingin jika mengalami kenaikan suhu tidak melebihi 600 derajat Celcius. Diatas

itu, dipastikan akan terjadi penurunan permanen dari kuat leleh baja, sehingga

pengukuran suhu yang dicapai elemen struktur beton bertulang saat terjadi

kebakaran menjadi suatu hal yang sangat penting

Pada temperatur tinggi, pemuaian besi beton akan lebih besar dari

betonnya sendiri. tetapi, pada konstruksi beton, pemuaian akan tertahan sampai

suatu taraf tertentu karena adanya lekatan antara besi beton dengan beton. Pada

temperatur lebih tinggi dapat menyebabkan terjadinya retak dan pecah-pecah di

sekeliling tulangan. Kadang-kadang, gejala demikian dapat diikuti tertekuknya

batang baja tulangan (Alexander Purba, 2000).

2.5. Sifat-sifat beton pada suhu tinggi

Pengaruh pemanasan sampai pada temperatur ±200ºC sebenarnya

menguntungkan terhadap beton, karena akan menyebabkan penguapan air

(dehidrasi) dan penetrasi ke dalam rongga-rongga beton lebih dalam, sehingga

memperbaiki sifat lekatan antar partikel-partikel C-S-H. Penelitian Wijaya (dalam

Priyosulistyo, 2000) menunjukkan bahwa kuat tekan beton benda uji silinder

yang dipanaskan dalam tungku pada temperatur 200ºC meningkat sekitar 10-15%

dibandingkan dengan beton normal yang tanpa dipanaskan. Warna beton yang

dipanaskan pada temperatur ini umumnya berwarna hitam gelap, selanjutnya jika

12

panas dinaikkan lagi, kekuatan beton cenderung menurun. Pada suhu antara

400ºC-600ºC, penurunan kuat tekan hingga mencapai 50% dari kaut tekan

sebelumnya. Penurunan ini disebabkan karena adanya proses dekomposisi unsur

C-S-H yang terurai menjadi kapur bebas CaO serta SiO2 yang tidak memiliki

kekuatan sama sekali. Karena unsur C-S-H merupakan unsur utama yang

menopang kekuatan beton, maka pengurangan C-S-H yang jumlahnya cukup

banyak akan sangat mengurangi kekuatan beton. Jika suhu dinaikkan sampai

mencapai 1000ºC terjadilah proses karbonisasi yaitu terbentuknya Calsium

Carbonat (CaCO3) yang berwarna keputih-putihan sehingga merubah warna

permukaan beton menjadi lebih terang. Disamping itu pada temperatur ini terjadi

penurunan lekatan antara batuan dan pasta semen, yang ditandai oleh retak-retak

dan kerapuhan beton.

2.6. Jenis kerusakan beton akibat kebakaran

Jenis kerusakan yang terjadi pada beton perlu diketahui, untuk

menentukan metode perbaikan apa yang paling sesuai, disamping memperhatikan

tujuan yang ingin dicapai dalam perbaikannya.

1. Retak-retak (cracking)

Menurut Smith (dalam Adi, 2005) suhu yang tinggi dapat menyebabkan

dehidrasi pada beton. Dehidrasi mulai muncul pada suhu 400oC dan terjadi

dehidrasi sempurna pada suhu 800oC, reaksi ini bersifat ireversibel atau tidak

dapat terjadi reaksi balik. Suhu pada pasta semen menyebabkan terjadinya

dehidrasi atau menguapnya air C-S-H terdekomposisi menjadi CaO + H2O (↑) +

SiO2. Senyawa CaO tersebut jika bereaksi kembali dengan air akan menjadi

senyawa hidroksida (Ca(OH)2) dan akan terjadi penambahan volume sehingga

memicu terjadinya retak. Menguapnya air juga akan menimbulkan retak kecil atau

microcrack.

Kerusakan beton dapat pula disebabkan oleh perbedaan angka muai antara

agregat dan pasta semen. Perbedaan ini menyebabkan lekatan antar batuan dan

pasta semen menjadi berkurang banyak. Pada temperatur kamar, angka muai

batuan pada umumnya lebih rendah dari pada pasta-semen. Sampai pada

13

temperatur 200oC pasta-semen menyusut sedang batuan mengembang. Perbedaan

ini dapat menimbulkan retak-retak pada beton.

Berikut ini adalah jenis-jenis retak berdasarkan lebar retak :

a. Retak kecil dengan lebar retak kurang dari 0,5mm.

b. Retak sedang dengan lebar retak antara 0,5mm sampai dengan 1,2mm.

c. Retak besar dengan lebar retak lebih dari 1,2mm.

2. Pengelupasan (spalling)

Spalling pada beton yang terbakar memiliki pengertian pecahnya atau

lepasnya lapisan atau bagian permukaan beton setelah mengalami proses

pemanasan. Spalling dapat dibedakan menjadi :

a. Spalling yang bersifat destruktif

b. Spalling yang bersifat non-destruktif

Dalam kelompok yang destruktif akan terjadi pecahan besar yang bisa

menyebabkan perubahan kualitas beton.

Kelompok yang bersifat non-destruktif dapat membantu menambah

indikasi kualitas beton, kualitas agregat, dan tingkat pengaruh kebakaran. Dalam

kelompok ini termasuk :

a. Pecahnya agregat besar dan komponen kecil beton turut lepas (ketebalan

spaling sekitar 15-25 mm)

b. Terlepasnya sebagian komponen-komponen beton setebal 5-15 mm

c. ”kulit” beton mengelupas setebal sekitar 0,5-3 mm

Spalling (a) terjadi karena pemuaian yang tidak sama antara agregat kasar

dengan pasta beton. Pasta semen memiliki koefisien pemuaian yang bervariasi

antara 11 x 10-6

– 20 x 10-6

per oC dan lebih tinggi dari koefisien agregat. Selain

itu dapat terjadi karena meningkatnya tekanan udara/uap air dalam pori-pori

beton. Untuk spalling (b) umumnya terjadi pada beton kualitas tinggi dengan

agregat kasar yang relatif berukuran kecil. Spalling (c) umumnya karena pasta

beton lapisan terluar memiliki karakteristik yang relatif lemah.

3. Perubahan warna (colour change)

Perubahan warna pada beton dapat disebabkan oleh batuan sedimen dan

metamorph yang mengalami perubahan susunan akibat temperatur tinggi.

14

Temperatur tinggi juga menyebabkan terjadinya proses karbonisasi yaitu

terbentuknya Calsium Carbonat (CaCO3) yang berwarna keputih-putihan

sehingga merubah warna permukaan beton menjadi lebih terang (Rochman,

2006).

Perubahan warna pada beton biasanya digunakan sebagai indikasi awal

berapa temperatur tertinggi yang terjadi pada saat kebakaran. Sukarni (2008)

melakukan penelitian tentang perubahan warna pada beton pasca dibakar dengan

membandingkan beton dari masing-masing temperatur pembakaran dengan beton

tanpa pembakaran, hasil pengamatannya menunjukkan bahwa terjadi perubahan

dari warna beton normal (keabu-abuan) menjadi pink, putih keabuan sampai putih

kekuningan.

Abu-abu Pink Putih keabuan Putih kekuningan

Gambar 2.4 Perubahan warna berdasarkan temperatur pembakaran

Menurut Sukarni (2008), pada pemeriksaan warna beton pasca dibakar, untuk

pembakaran dengan temperatur 200oC sebagian benda uji berubah warna menjadi

pink dan sisanya tidak terjadi perubahan warna dari beton normal (warna tetap

abu-abu), untuk pembakaran dengan temperatur 400oC terdapat beton dengan

warna pink dan putih keabu-abuan, sedangkan untuk yang telah dibakar dengan

temperatur 600oC terdapat beton dengan warna putih keabu-abuan dan putih

kekuning-kuningan, dan untuk beton yang telah dibakar dengan temperatur 800oC

warna beton menjadi putih keabu-abuan.

4. Penetrasi Panas

Pengujian penetrasi panas penting dilakukan untuk mengetahui seberapa

dalam pengaruh panas yang terjadi pada beton yang telah dibakar, pengujian ini

juga bisa dijadikan sebagai salah satu indikator dalam menentukan temperatur

maksimum yang pernah di alami beton. Pemeriksaan ini dilakukan dengan cara

membelah beton secara vertikal pada bagian tengah benda uji, kemudian

dilakukan Phenolphatelein test (PP-test). Test ini menggunakan larutan

800˚C 600˚C 400oC 200

oC 25˚C

15

Phenolphatelein 5% yang merupakan salah satu indikator kimia yang lazim

digunakan untuk mengetahui sifat asam atau basa suatu material. Mekanisme

perubahan sifat beton pasca dibakar akan dijelaskan sebagai berikut:

Pembakaran adalah suatu runutan reaksi kimia antara suatu bahan bakar

dan suatu oksidan, disertai dengan produksi panas yang kadang disertai cahaya

dalam bentuk pendar atau api. Dalam suatu reaksi pembakaran lengkap, suatu

senyawa bereaksi dengan zat pengoksidasi, dan produknya adalah senyawa dari

tiap elemen dalam bahan bakar dengan zat pengoksidasi.

Reaksi pembakaran

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + panas

Senyawa karbon dioksida (CO2) akan sangat berpengaruh terhadap proses

karbonisasi pada beton pasca pembakaran, sebelumnya akan dibahas mengenai

semen terlebih dahulu.

Semen Portland memiliki beberapa senyawa kimia yang masing-masing

memiliki sifat sendiri-sendiri. Empat senyawa kimia utama dari semen Portland

antara lain: Trikalsium Silikat (C3S), Dikalsium Silikat (C2S), Trikalsium

Aluminat (C3A), Tetrakalsium Aluminoferrit C4AF). Keempat senyawa utama ini

disebut Komposisi Bogue. Selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Empat senyawa utama dari semen portland

Nama Oksida Rumus Rumus Oksida

Notasi Kadar

Utama Empiris Pendek rata-rata (%)

Trikalsium Silikat Ca3SiO5 3CaO.SiO2 C3S 50

Dikalsium Silikat Ca2SiO4 2CaO.SiO2 C2S 25

Trikalsium Ca3Al2O6 3CaO.Al2O3 C3A 12

Aluminat

Tetrakalsium 2Ca2AlFeO5 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 8

Aluminoferrit

Kalsium Sulfat

Dihidrat CaSO4.2H2O CŜH2 3,5

(Gypsum)

Notasi pendek C = CaO, S = SiO2, A = Al2O3, F = Fe2O3, H = H2O, Ŝ = SO42-

(Sumber Nugraha dan Antoni, 2007)

16

Pada saat air ditambahkan ke dalam campuran semen, proses kimiawai

yang disebut hidrasi akan berlangsung. Senyawa kimia di dalam semen akan

bereaksi dengan air dan membentuk komponen baru. Kalsium silikat akan

terhidrasi menjadi gel kalsium silikat hidrat (gel tobermorite) dan kalsium

hidroksida. Gel kalsium silikat hidrat, sering disingkat gel C-S-H, memiliki

komposisi yang bervariasi berbentuk rongga sebanyak 70% dari semen. Kalsium

hidroksida yang dihasilkan akan membuat sifa basa kuat (pH=12,5). Ini

menyebabkan semen sensitif terhadap asam dan akan mencegah tibulnya karat

pada besi baja.

Reaksi hidrasi

2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

Trikalsium silikat gel tobermorite kalsium hidroksida

2(2CaO.SiO2) + 4H2O → 3CaO.2SiO2.2H2O + Ca(OH)2

Dikalsium silikat gel tobermorite kalsium hidroksida

Hasil hidrasi dari komponen semen akan membentuk gel kalsium silikat dan

kalsium hidroksida yang biasanya menentukan sifat kebasaan suatu beton.

Kalsium hidroksida merupakan unsur yang tidak terlalu stabil dalam beton dan

biasanya akan bereaksi dengan komponen lain untuk membentuk struktur yang

lebih stabil. Misalnya, reaksi dengan material pozzoland, yang akan menghasilkan

gel kalsium silikat yang meningkatkan kekuatan beton.

Pada beton biasa, kalsium hidroksida ini akan ada di dalam beton. Ketika

beton berada di dalam lingkungan yang mengandung gas karbon dioksida (seperti

pada saat pembakaran yang menghasilkan produk berupa CO2), gas ini akan

masuk ke dalam beton dan akan bereaksi dengan kalsium hidroksida sehingga

membentuk kalsium karbonat dan melepaskan air.

Reaksi karbonisasi dalam beton

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + 2 H2O

Kalsium karbonat

17

Dengan terjadinya reaksi karbonisasi atau neutralization, pH beton yang

sebelumnya berkisar 12,5 akan turun menjadi lebih kecil dari 9. beton menjadi

seperti dinetralkan. Reaksi karbonisasi ini akan menjadi masalah pada tulangan

beton karena derajat perlindungan korosi pada tulangan menjadi berkurang.

Dengan pH yang tinggi, biasanya permukaan tulangan akan diselaputi oleh suatu

lapisan pasif (passive layer) yang akan mencegah terjadinya korosi pada tulangan.

Dengan turunnya pH beton maka lapisan ini akan hilang dan korosi dapat mulai

terjadi. Produk korosi ini akan menyebabkan retak pada beton dan kemampuan

struktur menjadi menurun (Nugraha dan Antoni, 2007).

Berdasarkan uraian reaksi karbonisasi di atas, maka dapat dikatakan

bahwa pengaruh pembakaran terhadap perubahan karakteristik beton hanya

sedalam lapisan beton yang mampu ditembus oleh gas karbon dioksida (CO2)

sehingga hanya sedalam itulah terjadi reaksi karbonisasi yang mengubah pH beton

menjadi lebih kecil dari 9.

Untuk mengetahui sifat asam atau basa pada beton digunakan larutan

Phenolphthalein sebagai indikator kimia. Untuk membuat indikator, setiap 1 gram

Phenolphthalein dilarutkan ke dalam 50 ml (atau dapat juga 100 ml) alkohol

murni. Respon warna dapat diketahui dengan cara mengolesi/meneteskan larutan

Phenolphthalein pada material yang akan diuji. Berikut ini respon warna yang

terjadi untuk mengetahui asam-basa indikator kimia Phenolphthalein (Clark,

2002):

Gambar 2.5 Respon warna Phenolphthalein

18

Dari gambar diatas, dapat dilihat perubahan warna yang terjadi pada

indikator. Pada larutan Phenolphthalein, perubahan warna terjadi pada pH 8,3-10

yang menunjukkan asam lemah-basa lemah. Menurut Clark (2002), pada asam

kuat berada pada pH dibawah 8,3-10 yang dapat dilihat dengan tidak terjadinya

perubahan warna, sedangkan basa kuat berada di atas pH tersebut yang dapat

dilihat dengan adanya perubahan warna menjadi warna pink. Atau dengan kata

lain, beton dapat dikatakan bersifat basa apabila saat diolesi/ditetesi larutan

Phenolphthalein beton menjadi berwarna pink, dan bersifat asam apabila tidak

terjadi perubahan warna.

19

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Benda Uji

Untuk menjawab tujuan penelitian maka dalam penelitian ini digunakan

benda uji berupa kolom pendek dengan dimensi 100 mm x 100 mm x 300 mm

memenuhi ketentuan dimana lebar kolom minimal hb3

1 .

Rasio luas tulangan terhadap beton ditetapkan ρg = 0,03 atau Ast = 300 mm2.

Dipasang 4D10 = 314 mm2. Potongan melintang benda uji kolom dapat dilihat

pada Gambar 3.1 sebagai berikut :

Gambar 3.1 Potongan melintang benda uji

Pengujian kuat desak kolom dilakukan pada kolom yang tidak dibakar dan

kolom yang dibakar. Rencana jumlah benda uji dapat dilihat pada Tabel 3.1.

4D10Ø5-125

Ø5-125

Sengkang

4D10Tulangan utama

20

Tabel 3.1. Rencana benda uji kolom untuk uji kuat desak kolom serta

perubahan fisik beton

Ulangan Perlakuan

I II

1 1 1

2 1 1

3 1 1

4 1 1

5 1 1

6 1 1

7 1 1

8 1 1

9 1 1

Sub total 9 9

Total 18

Keterangan :

Perlakuan I : Benda uji kolom yang tidak dibakar

Perlakuan II : Benda uji kolom yang dibakar dengan pembakaran selama 3

jam hingga suhu maksimum + 800 ºC

Selain benda uji kolom, dibuat juga benda uji kubus standar sebanyak satu

buah di setiap ulangan. Kuat tekan rencana beton pada umur beton 28 hari adalah

30 Mpa. Untuk kekuatan tarik baja diperoleh dari hasil uji tarik baja tulangan

yang diambil dari dalam kolom yang tidak dibakar dan kolom yang dibakar.

Jumlah benda uji untuk uji tarik baja adalah 2 buah yaitu 1 dari kolom yang tidak

dibakar dan 1 buah dari kolom yang dibakar.

3.2 Bahan-Bahan untuk Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

1. Agregat kasar menggunakan kerikil Karangasem.

2. Semen menggunakan Semen Portland tipe 1 merk Gresik.

21

3. Agregat halus menggunakan pasir Karangasem.

4. Air yang digunakan air PDAM di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik,

Universitas Udayana, Kampus bukit Jimbaran.

5. Baja Tulangan menggunakan baja tulangan polos berdiameter 10 mm.

3.3 Pemeriksaan Material

Pemeriksaan terhadap material yang akan dilakukan meliputi :

- Berat jenis ( specific grafity) dan penyerapan air (absorption)

- Berat satuan (unit weight)

- Kadar lumpur (mud content)

- Kadar air (surface moisture content)

- Gradasi butiran (sieve analysis)

- Keausan

-

Gradasi agregat halus akan didesain menggunakan zone II. Sedangkan untuk

agregat kasar dirancang dengan diameter maksimum 20 mm.

Batas Gradasi Pasir (Sedang) No. 2

0

10

30

59

90

100 100 100

0 08

35

55

75

90

100

05

19

47

72.5

87.595

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0.15 0.3 0.6 1.2 2.4 4.8 9.6

Ukuran Mata Ayakan (mm)

% L

olo

s A

yakan

Batas Atas Batas Bawah Gradasi Terpakai

Gambar 3.2 Gradasi agregat halus zone II

22

Batas Gradasi Agregat Kasar Ukuran Maksimum 20 mm

0

10

60

100 100

0 0

30

95100

05

45

97.5 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 4.8 9.6 19 38

Ukuran Mata Ayakan (mm)

% L

olo

s A

ya

ka

n

Batas Atas Batas Bawah Gradasi Terpakai

Gambar 3.3 Gradasi agregat kasar diameter maksimum 20mm

3.4 Pembuatan Benda Uji

Benda uji yang digunakan berupa kolom pendek dengan penampang 100 x

100 mm dan tinggi 300 mm dan benda uji berupa beton kubus berdimensi 150

mm x 150 mm x 150 mm. Proporsi campuran menggunakan mix design dengan

kuat tekan yang disyaratkan 30 Mpa.

Langkah-langkah pembutan benda uji kolom pendek berdimensi 150 mm

dan tinggi 300 mm adalah sebagai berikut :

Penyiapan bahan-bahan yang akan digunakan.

Masukkan agregat kasar (kerikil) dan agregat halus (pasir) ke

dalam alat pengaduk beton (molen) sesuai dengan kebutuhan.

Tambahkan semen ke dalam adukan sesuai dengan kebutuhan dan

terus diaduk.

Tuangkan air sesuai kebutuhan pada campuran dan diaduk sampai

merata dalam molen.

Setelah bahan-bahan beton tercampur merata, mesin molen

dihentikan.

23

Penempatan tulangan yang telah dirangkai pada bekisting.

Penempatan tulangan diatur sedemikian hingga mendapatkan jarak

beton decking yang sudah direncanakan.

Penuangan campuran beton ke dalam bekisting kolom pendek yang

sudah dipasangi tulangan.

Langkah-langkah pembuatan benda beton kubus berdimensi 150mm x

150mm x 150mm adalah sebagai berikut :

Penyiapan bahan-bahan yang akan digunakan.

Masukkan agregat kasar (kerikil) dan agregat halus (pasir) ke

dalam alat pengaduk beton (molen) sesuai dengan kebutuhan.

Tambahkan semen ke dalam adukan sesuai dengan kebutuhan dan

terus diaduk.

Tuangkan air sesuai kebutuhan pada campuran dan diaduk sampai

merata dalam molen.

3.5 Pengukuran Nilai Slump

Pengukuran slump dilakukan untuk setiap campuran beton dan sebelum

campuran beton dicetak. Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui kekentalan

dari adukan beton yang selanjutnya dapat menggambarkan workability dari

campuran tersebut.

Langkah-langkah pengukuran slump adalah sebagai berikut:

1. Kerucut Abrams dan pelat baja dibersihkan kemudian dilembabkan dengan

air.

2. Letakkan kerucut Abrams di atas pelat baja.

3. Adukan beton dituangkan ke dalam kerucut Abrams sebanyak 3 lapis dan

masing-masing lapis dirojok secara merata sebanyak 25 kali.

4. Masing-masing lapis adalah sepertiga dari tinggi kerucut Abrams.

5. Kemudian kerucut diangkat perlahan-lahan secara vertikal dan letakkan

kerucut disamping adukan beton. Penurunan adukan beton kemudian diukur.

24

Nilai slump

Kerucut Abrams

20 cm

h = 30 cm

1/3 h

1/3 h

1/3 h

Gambar 3.4 Cara pengukuran slump

3.6 Pencetakan Benda Uji

Sebelum melakukan pencetakan terlebih dahulu dipersiapkan bekisting

kolom pendek dengan dimensi 100mm x 100mm x 300mm. Setelah bekisting

siap, baja tulangan yang telah dirangkai dimasukkan ke dalam bekisting dan diatur

posisinya sedemikian hingga kolom pendek memiliki jarak beton decking sebesar

25 mm. Kemudian campuran adukan beton siap di masukkan pada cetakan.

3.7 Pembukaan Benda Uji dari Cetakan

Pembukaan benda uji dari cetakan dilakukan setelah umur 1 hari. Benda

uji tersebut kemudian diberikan tanda sesuai dengan perlakuannya.

3.8 Perawatan Benda Uji

Perawatan benda uji pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan

karung goni basah. Cara ini dilakukan agar hidrasi yang terjadi berjalan dengan

sempurna tanpa adanya kehilangan air akibat penguapan. Jika beton terlalu cepat

mengering, maka dapat terjadi retak pada permukaan sehingga kekuatan beton

akan berkurang.

25

3.9 Pembakaran Benda Uji

Pembakaran benda uji dilakukan dengan menggunakan tungku

pembakaran keramik. Beton setelah umur 28 hari dibakar dengan temperatur

maksimum yang ditargetkan mencapai ±800oC pada menit ke 180 dan

dipertahankan temperaturnya selama 20 menit. Setelah melewati waktu tersebut,

tungku pembakar dimatikan sehingga suhu akan menurun. Grafik rencana

pembakaran benda uji dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.5 Rencana pembakaran benda uji

3.10 Pengamatan Beton Setelah Dibakar

Setelah benda uji kolom pendek dibakar, maka dilakukan pengamatan

terhadap perubahan-perubahan fisik beton pada benda uji kolom pendek yang

meliputi perubahan berat satuan, warna, retak, pengelupasan (spalling). Untuk

pemeriksaan penetrasi panas dilakukan setelah pengujian kuat tekan beton.

3.11 Pengujian Kuat Tekan Beton

Pengujian kuat tekan benda uji kolom pendek dan benda uji beton silinder

tanpa pembakaran dan dengan pembakaran dilakukan bersamaan dengan

menggunakan mesin desak.

100

25

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 60 120 180 200

Waktu (menit)

Suhu (°C)

26

Langkah-langkah pengujian kuat tekan beton :

1. Letakkan benda uji pada mesin desak dengan tekanan pada bidang yang rata

dari benda uji.

2. Jalankan mesin desak dengan kecepatan penambahan beban yang konstan,

kemudian catat besarnya beban maksimum yang dapat diterima pada

masing-masing benda uji.

Gambar 3.6 Pengujian kuat tekan beton kubus standar

Gambar 3.7 Pengujian kuat tekan kolom pendek

mesin

desak

mesin desak

Benda uji kubus

150 mm x 150 mm

x 150 mm

Benda uji kolom

pendek

100mm x 100mm x

300mm

Benda uji

kolom pendek

Benda uji

beton kubus

27

3.12 Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan

Setelah beton dibakar, baja tulangan yang ada di dalam beton diambil

dengan cara menghancurkan beton secara hati-hati dengan menggunakan palu.

Hal ini dimaksudkan agar baja tidak rusak. Kemudian baja yang sudah

dikeluarkan dibersihkan dari sisa-sisa beton yang masih merekat. Pada pengujian

tarik baja ini digunakan Universal Testing Material (UTM) merk Shimtsu, type

UMH-330, kapasitas 30 ton (Gambar 3.10). Hasil yang akan diperoleh dari

pengujian tarik baja adalah tegangan dan regangan dari baja tulangan dan grafik

tegangan regangannya.

Gambar 3.8 Alat Uji tarik Baja

3.13 Kerangka Penelitian

28

Mulai

Persiapan alat dan material

Pemerikasaan bahan

Semen

Berat satuan

Agregat Halus

Berat jenis &

penyerapan

air

Berat satuan

Gradasi

Butiran

Kadar lumpur

Kadar air

Agregat Kasar

Berat jenis &

penyerapan

air

Berat satuan

Gradasi

Butiran

Kadar lumpur

Kadar air

Baja Tulangan

Pemeriksaan

kondisi

permukaan

tulangan

Pembuatan campuran beton

berdasarkan mix design

Pengukuran nilai slump

Pemotongan baja tulangan

Pencetakan benda uji kolom pendek beton bertulang 10x10x30cm

dan beton kubus standar berdimensi 15x15x15cm

Benda uji dibuka cetakannya setelah umur beton 1 hari (24 jam)

Perawatan benda uji selama 28 hari

1

Pengujian kuat tarik baja tulangan

polos tanpa pembakaran

29

1

Pembakaran benda uji kolom pendek

pada 800oC yang dicapai

pada menit ke 180.

Pengamatan sifat-sifat

fisik beton pada benda

uji kolom pendek pasca

pembakaran yang

meliputi perubahan

warna, retak serta

spalling yang terjadi

Pengujian kuat tekan

benda uji kolom pendek

dan beton kubus yang

tidak dibakar

Pengujian kuat tekan

pada benda uji kolom

pendek pasca kebakaran

Pengamatan terhadap

penetrasi panas yang

terjadi pada beton kolom

pendek pasca kebakaran

Data dan analisis data

Kesimpulan

Selesai

Pengujian kuat

tarik baja

Pembuatan sampel

uji tarik baja

Pengambilan baja

tulangan di dalam

benda uji kolom

pendek pasca

kebakaran

Gambar 3.9 Kerangka penelitian

30

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pemeriksaan Material Pembentuk Beton

Data yang diperoleh dari hasil pemeriksaan laboratorium, dihitung dan

dianalisis kemudian dibandingkan sesuai dengan syarat-syarat material yang

dipakai dalam campuran beton.

4.1.1. Pemeriksaan agregat

Hasil pemeriksaan agregat halus dan agregat kasar dijabarkan sebagai

berikut :

Tabel 4.1 Sifat-sifat Agregat

Sifat-sifat Material Satuan Agregat Halus Agregat Kasar

Berat Jenis SSD gr/cm3

1,976 2,254

Penyerapan % 1,833 2,678

Kadar Lumpur % 2,75 1,2

Kadar Air % 5,492 0,5

Modulus Kehalusan (FM) - 3,74 7,28

Keausan % - 36,5

4.1.2. Pemeriksaan semen

Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen Gresik tipe 1.

Pemeriksaan yang dilakukan hanya berupa pemeriksaan berat satuan semen. Dari

hasil pemeriksaan diperoleh berat satuan semen adalah 1,271 gr/lt.

4.2. Komposisi Campuran Beton

Komposisi campuran beton menggunakan perhitungan campuran mix

desain sesuai metode SNI 03-2834-2000 mengenai Tata Cara Pembuatan Rencana

Campuran Beton Normal. Kuat tekan rencana beton pada umur beton 28 hari

31

adalah 30 Mpa. Dari perhitungan mix design, dapat diketahui komposisi bahan-

bahan untuk tiap 1m3 beton sebagai berikut :

Air : 213 kg/m3

Semen Portland : 427 kg/m3

Pasir : 564 kg/m3

Kerikil : 842 kg/m3

4.3. Pengujian Nilai Slump

Pengukuran nilai slump dimaksudkan untuk mengetahui tingkat

kekentalan dari campuran beton yang dapat menggambarkan kemudahan

pengerjaan (workability). Hasil pengujian nilai slump dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Hasil pengukuran nilai slump benda uji kolom

Ulangan Nilai Slump (cm)

Tidak dibakar Dibakar

1 14,5 14,5

2 14,5 14,5

3 14,5 14,5

4 10,5 10,5

5 10,5 10,5

6 10,5 10,5

7 13,5 13,5

8 13,5 13,5

9 13,5 13,5

4.4. Pembakaran Beton

Pembakaran benda uji dilakukan dengan menggunakan tungku pembakaran

keramik BPPT. Adapun tata letak benda uji dalam tungku pembakaran dapat

dilihat pada Gambar 4.2 berikut ini:

32

Gambar 4.1 Tungku pembakaran

Ara

h A

pi

BAGIAN BAWAH

(Benda uji kelompok lain)

Ara

h A

pi

Gas

Ara

h A

pi

BAGIAN ATAS

(Benda uji kolom pendek)

Ara

h A

pi

Gas

2

3

4

5 10

6

7

8

9

1

Pyrometer

2

3

4

5 10

6

7

8

9

1

Gambar 4.2 Tata letak benda uji saat pembakaran

Alat penyembur api

dari belakang Dinding tungku

Lubang

semburan

api

Alat penyembur

api dari depan

Benda uji kolom

33

Pembakaran dimulai dari temperatur ruangan (±31oC) sampai mencapai

temperatur maksimum yang ditargetkan ± 8000C pada menit ke 180. Temperatur

tersebut kemudian dipertahankan selama 20 menit sehingga proses pembakaran

berlangsung selama 200 menit. Setelah itu proses pembakaran dihentikan dengan

menutup saluran regulator tekanan gas.

Pengaturan kenaikan temperatur dilakukan dengan kontrol pada regulator

tekanan gas. Pencatatan kenaikan temperatur dilakukan setiap 10 menit dengan

menggunakan pyrometer/thermocouple digital. Pengamatan penurunan temperatur

setelah pembakaran dilakukan selama 1 jam. Hasil pengamatan kenaikan

temperatur pada tungku pembakaran ditampilkan dalam Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Kenaikan temperatur tungku pada pembakaran beton

Waktu

(menit)

Temperatur

Tungku (0C)

0 31

10 116

20 138

30 156

40 190

50 240

60 310

70 330

80 364

90 411

100 444

110 497

120 545

130 584

140 626

150 664

160 710

34

170 756

180 800

190 801

200 801

210 589

220 520

230 475

240 442

250 418

260 397

Data dari hasil pengamatan kenaikan temperatur tungku pembakaran pada

Tabel 4.3. kemudian diplot dalam suatu sistem diagram garis seperti Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Hubungan antara waktu dan temperatur tungku

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

Waktu (menit)

kenaikan temperatur realisasi

Tem

per

atu

r C

)

35

4.5. Hasil Pemeriksaan Sifat Fisik Beton Pasca Bakar

Pengamatan terhadap sifat beton menggunakan visual inspection yang

mendasarkan pada perubahan secara fisik permukaan beton meliputi perubahan

warna, jenis retak serta pengelupasan (spalling) pada beton pasca pembakaran.

Selain pengamatan secara visual juga dilakukan pengamatan menggunakan

phenolphthalein test (PP test) yang merupakan salah satu indikator kimia yang

lazim digunakan untuk mengetahui sifat asam atau basa suatu material, melalui

respon warna material yang diuji akibat diolesi/ditetesi phenolphthalein tersebut.

4.5.1 Hasil pemeriksaan berat satuan

Pemeriksaan berat satuan dilakukan dengan cara menimbang masing-

masing benda uji sebelum pembakaran dan setelah pembakaran. Hasil pengujian

berat satuan rata-rata dari benda uji kolom dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.4 Berat satuan rata-rata kolom dan persentase penurunan

Benda Uji Berat Satuan Rata-rata

(kg/ m3)

Penurunan (%)

Tidak Dibakar 2318,519

9,026

Dibakar 2109,259

Gambar 4.4. Perubahan berat satuan beton pasca pembakaran

100 90.974

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Sis

a B

erat

Sat

uan

(%

)

kolom tidak dibakar kolom dibakar

36

Berdasarkan hasil yang didapat, penurunan berat satuan rata-rata yang

terjadi pada kolom setelah mengalami pembakaran adalah sebesar 9,026%.

Penurunan ini disebabkan adanya dehidrasi pada beton, dimana pada temperatur

800 ºC beton mengalami dehidrasi sempurna. Semakin lama durasi pembakaran,

maka penetrasi panas semakin masuk ke dalam beton, sehingga penguapan air

semakin besar dan menyebabkan berat satuan semakin berkurang.

4.5.2 Hasil pengamatan perubahan warna

Pengamatan perubahan warna dilakukan dengan melihat warna beton pada

kolom setelah dibakar. Data perubahan warna beton pada kolom setelah dibakar

ditampilkan dalam Tabel 4.5.

Tabel 4.5. Perubahan warna beton

Ulangan

Warna Dominan

Pink Putih Keabu-

abuan

Putih Kekuning-

kuningan

1 - - √ 2 - - √ 3 - - √ 4 - - √ 5 - - √ 6 - - √ 7 - - √ 8 - - √ 9 - √ -

% - 11,11 88,89

Dari Tabel 4.5. dapat dilihat bahwa terjadi perubahan warna akibat

pembakaran. Persentase perubahan warna putih keabu-abuan dan putih kekuning-

kuningan pada benda uji sebesar 11,11% dan 88,89%.

Dalam penelitian ini, warna beton setelah dibakar cenderung menuju ke

putih kekuning-kuningan. Perubahan ini disebabkan oleh adanya proses karbonasi

yaitu terbentuknya calsium carbonat (CaCO3) yang merubah warna permukaan

beton menjadi lebih terang (keputih-putihan) dan permukaan yang terkena

paparan api warnanya cenderung putih kekuning-kuningan.

37

a

b

c

Gambar 4.5. Perubahan warna beton

a. Warna beton tanpa pembakaran

b. Warna beton putih keabu-abuan

c. Warna beton putih kekuning-kuningan

4.5.3. Hasil pemeriksaan lebar retak

Pengamatan lebar retak dilakukan dengan cara menempelkan garis dengan

berbagai ukuran pada retak yang terjadi. Garis-garis tersebut kemudian

dicocokkan dengan lebar retak pada beton sehingga dapat diperkiraan lebar retak

pada beton tersebut.

Gambar 4.6. Pengukuran lebar retak pada beton

38

Tabel 4.6. Pemeriksaan lebar retak

Ulangan Lebar Retak (mm)

0,05-0,15 mm 0,2-0,3 mm 0,35-0,5 mm

1 - - √

2 - - √

3 - √ -

4 - - √

5 - - √

6 - - √

7 - √ -

8 - - √

9 - - √

% 0 22,22 77,78

Dari Tabel 4.6. didapat bahwa pada pembakaran kolom pendek selama 3

jam, persentase lebar retak 0,2-0,3 (mm) dan 0,35-0,5 (mm) berturut-turut sebesar

22,22% dan 77,78%. Retak-retak pada beton disebabkan oleh perbedaan angka

muai antara agregat dan pasta semen. Angka muai batuan umumnya lebih rendah

daripada pasta semen. Perbedaan ini menyebabkan lekatan antar batuan menjadi

berkurang banyak sehingga dapat menyebabkan retak-retak pada beton.

4.5.4. Hasil pengamatan pengelupasan (spalling)

Pengamatan spalling dilakukan setelah pembakaran. Dari pengamatan

tersebut didapat bahwa tidak ada beton yang mengalami pengelupasan.

Tabel 4.7. Pengamatan spalling

Ulangan Tidak ada spalling Spalling pada pasta

1 √ -

2 √ -

3 √ -

4 √ -

5 √ -

6 √ -

7 √ -

8 √ -

9 √ -

% 100 0

39

4.5.5 Hasil Pemeriksaan Penetrasi Panas

Pengamatan penetrasi panas dilakukan melalui Phenolpthtalein test. Test

ini menggunakan larutan Phenolphtalein 5% yang merupakan salah satu indikator

kimia. Pemeriksaan penetrasi panas dilakukan dengan cara mengoleskan larutan

Phenolphtalein 5% pada permukaan beton. Bagian beton yang terkena panas akan

berwarna netral, dan bagian yang tidak terkena panas akan berwarna pink. Hasil

pengamatan penetrasi panas ditampilkan dalam Tabel 4.8 berikut :

Tabel 4.8. Pemeriksaan penetrasi panas

Ulangan Penetrasi panas (mm)

4-6 mm 7-9 mm 10-12 mm

1 - √ -

2 - √ -

3 - √ -

4 - √ -

5 - √ -

6 - √ -

7 - √ -

8 √ - -

9 - √ -

% 11,11 88,89 0

Dari Tabel 4.7 didapat bahwa pada pembakaran kolom pendek berdurasi 3

jam persentase kedalaman penetrasi panas 4-6 (mm) dan 7-9 (mm) berturut-turut

sebesar 11,11% dan 88,89%.

40

a

b

c

Gambar 4.7. Kedalaman penetrasi panas pada kolom pendek pasca bakar

a. Beton kolom pendek tanpa pembakaran

b. Kedalaman penetrasi panas 4-6 mm pada kolom pendek dibakar

c. Kedalaman penetrasi panas 7-9 mm pada kolom pendek dibakar

Hasil pemeriksaan penetrasi panas menunjukkan bahwa perambatan panas

yang terjadi dengan suhu tinggi umumnya adalah 7- 9 mm. Semakin ke dalam inti

beton, temperatur panas akan semakin berkurang, sehingga baja tulangan yang

ada di dalamnya relatif tidak terkena panas yang berarti.

penetrasi panas

benda uji kolom pendek

pada pembakaran 3 jam

(7 - 9 mm)

benda uji kolom pendek

tanpa pembakaran

penetrasi panas

benda uji kolom pendek

pada pembakaran 3 jam

(7 - 9 mm)

benda uji kolom pendek

tanpa pembakaran

Gambar 4.8 Kontur penetrasi panas

Tidak dibakar Dibakar (penetrasi panas 7-9 mm)

7-9

m

m

4-6

m

m

41

4.6 Pengujian Baja Tulangan

4.6.1 Hasil pengujian tarik baja

Pengujian tarik baja diawali dengan pengambilan baja tulangan di dalam

kolom yang dibakar. Pengambilan baja pada kolom yang tidak dibakar tidak

diperlukan, karena langsung menggunakan sampel baja pada kondisi mula-mula.

Gambar 4.9 Uji tarik tulangan kolom

Hasil pengujian tarik baja yang diperoleh yaitu berupa data hasil pengujian tarik

baja yang ditampilkan dalam Tabel 4.8 dan grafik tegangan regangan baja yang

ditampilkan pada Gambar 4.15 dan Gambar 4.16.

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Tarik Baja

Benda Uji Kolom tidak dibakar Kolom dibakar

Luas penampang (mm2) 60,821 60,821

Beban Maksimum (kgf) 1780,5 1686

0,2% Tegangan leleh (kgf/ mm2) 22,772 23,972

Tegangan Leleh (kgf/ mm2) 22,451 22,237

Tegangan putus (kgf/ mm2) 29,274 27,721

Regangan (%) 6,896 7,154

42

Gambar 4.10 Grafik tegangan regangan baja pada kolom tidak dibakar

Gambar 4.11 Grafik tegangan regangan baja pada kolom dibakar

Analisa hasil pengujian yang dipakai dalam penelitian ini adalah hasil

tegangan leleh baja tulangan pada kolom yang dibakar dan yang tidak dibakar dan

43

dilanjutkan dengan analisa kecenderungan naik atau turunnya tegangan leleh baja

untuk tiap-tiap perlakuan yang dijabarkan dalam bentuk tabel sebagai berikut :

Tabel 4.10 Tegangan leleh baja tulangan dalam kolom

Perlakuan Tegangan leleh (MPa)

Yang tidak dibakar 224,51

Yang dibakar 222,37

Dari tabel tersebut diatas dapat dilihat bahwa tegangan leleh baja akan

turun jika mengalami pemanasan. Untuk lebih jelasnya apakah penurunan yang

terjadi sangat signifikan atau tidak dapat dilihat dalam bentuk lain yaitu berupa

grafik batang yang memperlihatkan persentase penurunan tegangan leleh baja

pada kolom yang dibakar terhadap kolom yang tidak dibakar.

Gambar 4.12 Grafik penurunan tegangan leleh baja

Dari grafik diatas jelas dapat dilihat bahwa penurunan yang terjadi pada

baja tulangan di dalam kolom yang dibakar adalah sebesar 0,9532%. Ini berarti

bahwa penurunan tegangan leleh baja yang terjadi sangat kecil (tidak signifikan).

Hal ini dikarenakan tebal selimut beton yang cukup sehingga dengan perambatan

panas yang terjadi sejauh 7-9 mm, baja tulangan relatif tidak terkena panas yang

berarti.

100 99.0468

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

kolom yang tidak dibakar kolom yang dibakar

% p

enu

run

an t

egan

gan

lel

eh b

aja

44

4.7 Pengujian Beton

4.7.1 Pengujian kuat tekan beton standar

Pengujian kuat tekan beton diketahui dari 9 buah benda uji kubus standar

berukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm dan dilakukan pengujian setelah umur 28 hari.

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah campuran yang akan dibuat

akan menghasilkan kualitas beton seperti perencanaan (mix design).

Uji kuat desak 9 buah kubus beton bertujuan mengetahui kuat tekan beton

(fc’) pada model, hasil uji disajikan pada Tabel 4.10.

Tabel 4.11 Kuat tekan beton kubus standar

Ulangan Kuat Tekan =A

P (MPa)

1 35,41

2 32,28

3 33,38

4 34,12

5 31,36

6 31,91

7 35,97

8 34,68

9 33,20

Kuat tekan rata-rata 33,59

Hasil uji tekan menunjukkan kuat tekan beton (fc’) adalah 33,59 Mpa

sedangkan kuat tekan rencana pada mix design adalah 30 MPa, sehingga

memenuhi kuat tekan beton sudah memenuhi rencana yang disyaratkan.

4.7.2 Pengujian kuat tekan aksial kolom

Sebelum melakukan pengujian kuat tekan aksial kolom dengan mesin

desak (Po uji), terlebih dahulu diperhitungkan besarnya kuat tekan aksial kolom

rencana (Po teoritis) dengan menggunakan rumus. Hal ini bertujuan untuk

45

mengetahui sesuai tidaknya kekuatan kolom dengan kapasitas mesin desak.

Adapun perhitungannya adalah sebagai berikut sebagai berikut:

Diketahui : fc’ = 33,59 MPa

fy = 224,51 Mpa

Ag = 100mm x 100mm = 10000 mm2

Ast = 2..4

1d = 2)8,8.(.

4

1 = 60,821 mm

2

Ast.fyAst)(Agcf'0,85Po teoritis

N39,297433821,06.51,242)821,06(1000059,33 . 0,85

Po teoritis didapatkan sebesar 297433,39 N atau sama dengan 297,43 KN

sedangkan kapasitas mesin desak adalah 1000 KN. Dengan demikian kekuatan

kolom tidak melebihi kapasitas kekuatan mesin desak, dan pengujian kuat desak

kolom dapat dilakukan.

Hasil pengujian kuat desak kolom menunjukkan bahwa terjadi penurunan

beban maksimum yang mampu dipikul oleh kolom yang. Hasil pengujian kuat

desak kolom selengkapnya ditampilkan dalam Tabel 4.11.

Tabel 4.12 Hasil pengujian kuat desak kolom

Ulangan Tidak dibakar (KN) Dibakar (KN)

1 240 110

2 210 115

3 215 115

4 210 120

5 205 115

6 215 110

7 215 115

8 215 115

9 215 115

Beban rata-rata 215,56 114,44

Penurunan (%) 46,91

Data fc’ diambil dari kuat tekan kubus standard

dan fy diambil dari tegangan leleh baja pada

kolom yang tidak dibakar.

46

Dari tabel diatas dapat diketahui besarnya Po uji pada kolom yang tidak

dibakar yaitu sebesar 215,56 KN. Dengan demikian terjadi penurunan Po uji

terhadap Po teoritis sebesar 27,53%. Perbedaan nilai antara Po uji dan Po teoritis

disebabkan karena pemadatan yang dilakukan pada benda uji kolom tidak

menggunakan mesin penggetar mengingat bekisting yang terbuat dari kayu dan

mudah lepas. Selain itu penyerapan air semen oleh bekisting sangat tinggi,

sehingga mempengaruhi kekuatan beton.

Hasil pengujian pada Tabel 4.11 menunjukkan bahwa penurunan kuat

desak kolom (kuat tekan aksial kolom) yang terjadi akibat pembakaran

mengakibatkan penurunan beban maksimum yang mampu dipikul, penurunan

yang terjadi adalah sebesar 46,91%. Besarnya penurunan yang terjadi dijabarkan

dalam grafik batang sebagai berikut:

Gambar 4.13 Grafik penurunan kuat tekan aksial kolom

Dari grafik diatas jelas terlihat penurunan Po yang besar pada kolom yang

dibakar. Penurunan Po yang besar juga dipengaruhi dari perilaku kolom saat

menerima beban dari mesin desak. Pada saat menerima beban dari mesin desak,

selimut beton mengalami keruntuhan lebih dulu sedangkan inti beton belum

mengalami keruntuhan. Hal ini terjadi karena inti beton masih diikat kuat oleh

tulangan. Tapi meskipun demikian, penurunan nilai kuat desak kolom akibat

pembakaran tetaplah besar. Hal ini terkait dengan penurunan lekatan antara

0

10 20

30

40

50 60

70

80

90 100

110 100

kolom tidak dibakar kolom dibakar

% p

enu

run

an k

uat

te

kan

ak

sial

ko

lom

(P

o)

53,09

47

agregat dan pasta semen pasca pembakaran. Jadi beton sudah mengalami

kerapuhan pasca beton dibakar, sehingga kemampuan dari beton tersebut untuk

menahan tegangan-tegangan yang terjadi akibat beban-beban yang bekerja

menjadi berkurang

Gambar 4.14 Terkelupasnya selimut beton akibat uji desak kolom pendek

a

b

Gambar 4.15 Perilaku tulangan kolom pendek setelah uji desak

a. Kolom pendek setelah uji kuat desak

b. Tulangan sedikit menekuk (kolom pendek dikupas)

Untuk mengetahui perilaku tulangan pada kolom setelah diberikan pembebanan

maka kolom dikupas selimut betonnya. Pada gambar 4.20b terlihat bahwa

tulangan sedikit menekuk. Peristiwa ini sesuai dengan penjelasan Chu-Kia Wang,

terkelupasnya selimut beton, sedangkan

inti beton masih tetap utuh karena diikat

oleh baja tulangan

Inti beton

48

1993, yaitu ”perilaku keruntuhan dari kolom berpengikat terjadi seketika seperti

halnya dengan silinder uji tekan. Tetapi pada kolom berpengikat sengkang,

tulangan memanjang menekuk diantara titik yang ditahan oleh pengikat lateral.

Sewaktu kolom dengan tulangan pengikat dibebani sampai runtuh, yang pertama

terjadi adalah mengelupasnya selimut beton, yang berakibat berpindahnya beban

ke inti beton dan tulangan memanjang. Hilangnya kekakuan dari tulangan

memanjang yang mulai meleleh atau menekuk ke luar, menimbulkan tegangan

tambahan pada inti beton. Sekali inti mencapai kekuatan runtuhnya, kolom secara

tiba-tiba runtuh. Urutan kejadian diatas umumnya terjadi dengan cepat, yang

dinamakan keruntuhan tiba-tiba”. Adapun perilaku keruntuhan kolom berpengikat

sengkang pasca uji kuat desak menurut Chu-Kia Wang disajikan dalam Gambar

berikut:

Gambar 4.16 Perilaku kolom bersengkang menurut Chu-Kia Wang

Adapun pola keruntuhan akibat uji desak pada kolom setelah dibakar

sebagian besar mengikuti pola retak yang timbul akibat pembakaran. Beban yang

besar yang bekerja pada kolom mengakibatkan retak yang ada semakin melebar

dan kemudian mengakibatkan keruntuhan pada kolom itu sendiri. Pola keruntuhan

sebagian besar adalah pola keruntuhan vertikal.

49

a

b

c

d

4.8 Hubungan antara Kuat Desak Kolom Pendek (Po), Kuat Tekan Beton

(fc) dan Tegangan Leleh Baja (fy)

Untuk menghitung besarnya nilai kuat tekan beton (fc’) pada kolom pendek

maka akan digunakan rumus sebagai berikut:

Ast.fyAst)(Agcf'0,85Po

sehingga

fc’ = Ast) - (Ag0,85

Ast) .(fy -Po

Dimana:

Po = kuat beban aksial tekan nominal tanpa eksentrisitas

Ag = luas kotor penampang melintang kolom (mm2)

Ast = luas total penampang tulangan memanjang (mm2)

fy = tegangan leleh baja (N/mm2)

f’c = kuat tekan beton (N/mm2)

Perhitungan mutu beton untuk benda uji kolom yang tidak dibakar adalah sebagai

berikut:

Benda uji 1 :

fc’ = Ast) - (Ag0,85

Ast) .(fy -Po

Gambar 4.17 Pola keruntuhan kolom pendek pasca bakar

a. Pola runtuh (dari depan)

b. Pola runtuh mengikuti retak

c. Pola runtuh mengikuti retak

d. Pola runtuh vertikal (dari belakang)

50

= 60,821) - (100000,85

60,821) . (224,51-2,4x10 5

= 26,79 Mpa

Perhitungan mutu beton untuk benda uji kolom yang dibakar adalah sebagai

berikut:

Benda uji 1 :

fc’ = Ast) - (Ag0,85

Ast) .(fy -Po

= 60,821) - (100000,85

60,821) . (222,37-1,1x10 5

= 11,40 MPa

Perhitungan mutu beton pada kolom yang tidak dibakar dan yang dibakar lainnya

dapat dilihat lebih lengkap pada Lampiran D. Hasil perhitungan nilai kuat tekan

beton (fc’) pada masing-masing benda uji kolom ditunjukkan pada Tabel 4.12.

Tabel 4.13 Kuat tekan beton (fc) pada kolom

Ulangan

Kuat tekan beton fc(MPa)

yang tidak dibakar yang dibakar

1 26,79 11,40

2 23,24 12,00

3 23,83 12,00

4 23,24 12,59

5 22,65 12,00

6 23,83 11,40

7 23,83 12,00

8 23,83 12,00

9 23,83 12,00

Kuat tekan rata-rata 23,90 11,93

Penurunan (%) 50,08

Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa kuat tekan beton rata-rata pada

kolom yang tidak dibakar adalah sebesar 23,90 Mpa sedangkan kuat tekan beton

rata-rata pada kolom yang dibakar adalah sebesar 11,93 Mpa. Sehingga penurunan

51

kuat tekan yang terjadi pada kolom akibat pembakaran adalah sebesar 50,08%.

Penurunan kuat tekan beton pada penelitian ini tidak sebesar pada penelitian Saba,

2007 yaitu sebesar 69,119%. Ini menunjukkan bahwa baja memberikan kontribusi

kekangan pada beton.

Hubungan antara Po, fc dan fy pada kolom yang tidak dibakar dan kolom

yang dibakar dapat dilihat pada Tabel 4.13 dan dijabarkan lebih jelas pada grafik

pada Gambar 4.23.

Tabel 4.14 Po, fc dan fy pada kolom

Benda Uji Po (kN) fc’ (Mpa) fy (Mpa)

yang tidak dibakar 215,56 23,90 224,51

yang dibakar 114,44 11,93 222,37

Penurunan (%) 46,91 50,08 0,9532

Gambar 4.18 Grafik Po, fc, fy rata-rata pada benda uji kolom yang

tidak dibakar dan yang dibakar

0

20

40

60

80

100

120

kolom yg

tdk dibakar

Pers

en

tas

e k

eku

ata

n s

isa

(%

)

Penurunan Po 46,91%

Penurunan Fc 50,08%

Penurunan fy 0,9532%

100

53,09

100 100 99,0468

49,92

kolom dibakar

kolom yg

tdk dibakar

kolom yg

tdk dibakar

kolom dibakar kolom dibakar

fc Po fy

52

Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa penurunan tegangan leleh pada

baja berdiameter 10 mm adalah sangat kecil (tidak signifikan), sedangkan pada

kuat tekan beton (fc) penurunannya sangat besar yaitu 50,08%. Penurunan kuat

tekan beton yang besar yaitu sebesar 50,08% mengakibatkan penurunan kuat

desak kolom pendek (Po) sampai sebesar 46,91%. Sehingga dapat disimpulkan

bahwa penurunan kekuatan tekan aksial kolom (Po) lebih cenderung dipengaruhi

oleh kekuatan tekan beton (fc’). Hal ini dikarenakan oleh baja tulangan yang tetap

memberikan kontribusi kekuatan yang maksimal dalam menahan beban yang

bekerja pada kolom karena baja tulangan dalam kolom relatif tidak terkena panas

yang berarti pada saat pembakaran.

Penurunan yang besar pada kuat tekan beton diakibatkan oleh perbedaan

angka muai dan perbedaan sifat pemuaian antara agregat dan pasta semen. Akibat

kenaikkan suhu agregat akan memuai, setelah suhu kembali normal ukuran

agregat akan kembali seperti semula. Sedangkan mortar akan menyusut sampai

dengan suhu normal. Perbedaan ini menyebabkan kerusakan pada interfacial zone

sehingga lekatan antar batuan menjadi berkurang banyak. Penurunan kuat tekan

beton pasca pembakaran juga disebabkan karena terjadinya dekomposisi ikatan

unsur C-S-H menjadi CaO + H2O(↑) + SiO2. Unsur C-S-H terurai menjadi kapur

bebas CaO serta SiO2 yang tidak memiliki kekuatan sama sekali. Karena unsur C-

S-H merupakan unsur utama yang menopang kekuatan beton, maka pengurangan

C-S-H yang jumlahnya cukup banyak akan sangat mengurangi kekuatan beton.

Gambar 4.19 Lekatan agregat dan

pasta semen pada kolom

yang tidak dibakar

Gambar 4.20 Lekatan agregat dan

pasta semen pada

kolom yang dibakar

53

Pada gambar 4.24 dapat diketahui bahwa kerusakan yang dialami beton

setelah dilakukan pengujian kuat desak terhadap kolom yang tidak dibakar terjadi

pada agregat dan pasta semen. Hal ini memperlihatkan bahwa untuk benda uji

dalam kondisi tanpa pembakaran lekatan antara agregat dan pasta semen masih

dalam keadaan baik. Sedangkan pada gambar 4.25 dapat dilihat bahwa kerusakan

yang dialami beton setelah dilakukan pengujian kuat desak terhadap kolom yang

dibakar terjadi pada ikatan antara agregat dan pasta semen. Hal ini membuktikan

terjadinya penurunan lekatan antara agregat dan pasta semen pasca pembakaran.

54

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pemeriksaan dan pembahasan yang telah dilakukan, maka dapat

ditarik kesimpulan bahwa pembakaran kolom dengan temperatur maksimum

±800ºC yang dicapai pada menit ke 180 dan suhu tersebut dipertahankan selama

20 menit adalah:

a. Kolom mengalami penurunan kekuatan setelah dibakar. Persentase penurunan

kuat tekan aksial kolom (Po) sampai sebesar 46,91%. Penurunan itu terjadi

karena menurunnya kuat tekan beton (fc’) yaitu sebesar 50,08% dan

menurunnya tegangan leleh baja (fy) yaitu sebesar 0,9532%. Penurunan kuat

tekan aksial kolom lebih cenderung diakibatkan karena penurunan yang besar

pada kuat tekan beton (fc’).

b. Berdasarkan pengamatan perubahan sifat-sifat fisik kolom yang dilakukan,

maka diperoleh hasil penurunan berat satuan rata-rata sebesar 9,026%, warna

kolom setelah dibakar cenderung menuju ke putih kekuning-kuningan, retak

yang timbul setelah dibakar yaitu retak dengan lebar 0,2-0,3 (mm) sebesar

22,22% dan retak dengan lebar 0,35-0,5 (mm) sebesar 77,78%. Pembakaran

pada kolom tidak menyebabkan pengelupasan pada beton. Perambatan panas

dengan suhu tinggi yang terjadi umumnya adalah 7- 9 mm.

c. Adapun pola keruntuhan akibat uji desak pada kolom setelah dibakar sebagian

besar mengikuti pola retak yang timbul akibat pembakaran. Pola keruntuhan

sebagian besar adalah pola keruntuhan vertikal.

5.2 Saran

Dari penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diberikan saran sebagai

berikut :

a. Ketelitian yang tinggi dalam pengecoran beton sangat diperlukan untuk

memperoleh mutu beton yang sesuai dengan rencana.

55

b. Bekisting yang terbuat dari kayu sebaiknya dilapisi seng atau logam lainnya

untuk menghindari penyerapan air semen dari campuran beton, sehingga mutu

beton dapat sesuai rencana.

c. Perlu dilakukan analisa lebih lanjut mengenai lekatan antar tulangan dan pasta

semen pada struktur beton bertulang yang mengalami kebakaran.

56

DAFTAR PUSTAKA

Anonimus. 2007. Analisa Beton menggunakan Indikator PP. Website:

http://kimiaundip.Wordpress.com/20/07/09/26/analisa-beton-menggunakan-

indikator-pp/.

Kurniawan, Y. 2007. Permeabilitas dan Kuat Tarik Belah Beton Normal dengan

Menggunakan Batu Kapur sebagai Agregat Kasar Alternatif. Tugas Akhir,

Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana.

Denpasar.

McCormac, J. C. 2000. Desain Beton Bertulang, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta

Mulyono, T. 2003. Teknologi Beton. ANDI. Jakarta.

Murdock, LJ, Brook, KM. 1999. Bahan dan Praktek Beton Edisi Keempat.

Erlangga. Jakarta.

Pamungkas, EA. 2008. Pengaruh Durasi Pembakaran Terhadap Kuat Tekan dan

Perubahan Fisik Beton. Tugas Akhir, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas

Teknik, Universitas Udayana. Denpasar.

Prasetya, Adi. 2005. Perilaku Kolom Pendek Akibat Temperatur Tinggi Dengan

Ketebalan Selimut Beton Yang Berbeda. Jurnal Teknik Sipil, Vol. 5, April,

pp. 124-135.

Purba, Alexander. 2000. Perbaikan Striktir Gedung Akibat Kebakaran. Majalah

Konstruksi, November-Desember.

Rochman, A. 2006. Gedung Pasca Bakar Estimasi Kekuatan Sisa dan Teknologi

Perbaikannya. Dinamika Teknik Sipil. Website : http ://

www.Google.com.

Saba, Awaluddin. 2007. Pengaruh Variasi Temperatus Tinggi Terhadap Kuat

Tekan Beton. Tugas Akhir, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik,

Universitas Udayana. Denpasar.

Suroso. 2001. Pengaruh Lamanya Pembakaran Dan Tebal Selimut Beton

Terhadap Penurunan kuat Leleh Baja Tulangan Polos Pada Beton

Bertulang Pasca Kebakaran. Tugas Akhir, Program Studi Teknik Sipil,

Fakultas Teknik, Universitas Udayana. Denpasar.

Wangsadinata, Wiratman. 1971. Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBBI).

Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik, Direktorat Jendral Cipta

Karya. Jakarta.

Wiragunawan, IGN. 2008. Pengaruh Durasi Pembakaran Terhadap Karakteristik

Beton Dengan Agregat Kasar Batu Kapur Kristalin. Tugas Akhir, Jurusan

Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. Denpasar.

57

LAMPIRAN

FOTO PELAKSANAAN

Gambar F.1 Batu pecah

Gambar F.2 Pasir

Gambar F.3 Semen portland

Gambar F.4 Pencampuran beton

Gambar F.5 Campuran beton

Gambar F.6 Pengukuran nilai slump

Gambar F.7 Pemadatan benda uji

Gambar F.8 Perawatan benda uji

Gambar F.9 Tata letak benda uji saat

pembakaran

Gambar F.10 Tungku pembakaran

Gambar F.11 Pemeriksaan lebar retak

Gambar F.12 Pengujian kuat desak

kolom pendek

Gambar F.13 Pengambilan baja

tulangan dari dalam kolom

Gambar F.14 Pengujian tarik baja