PERILAKU BETON BERTULANG PASCA BAKAR (STUDI KASUS DI LABORATORIUM BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA)

Transkripsi

1 PERILAKU BETON BERTULANG PASCA BAKAR (STUDI KASUS DI LABORATORIUM BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA) TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : Frengky Alberto Nainggolan BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 ABSTRAK Jika pada sebuah gedung yang terbuat dari stuktur beton terbakar, maka daya layan dari struktur bangunan tersebut akan berkurang. Untuk mengetahui penurunan daya layan tersebut, maka dapat dilakukan investigasi terhadap beton bertulang tersebut berupa visual inspection untuk mendapat jenis kerusakan berupa spalling, crazing, dan cracking;non-destructive test dengan pengambilan data hammer test; dan destructive test dengan pengambilan sampel core drill dan pengambilan sampel tulangan beton. Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui kelayakan struktur gedung laboratorium Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam di Universitas Sumatera Utara Medan yang telah terbakar. Kelayakan struktur gedung dianalisa menggunakan SAP 2000 v.14, hasilnya kemudian dibandingkan dengan perhitungan manual terhadap momen sisa, gaya geser sisa dan kuat tekan sisa dari struktur gedung. Dari hasil perhitungan didapat penurunan momen sisa balok maksimum sebesar 33,32% (dari -454,7464KNm menjadi 303,2218 KNm). Semua balok masih aman terhadap gaya geser, dan semua kolom juga masih aman untuk menahan gaya aksial tekan. Jadi perkuatan hanya perlu dilakukan terhadap balok pada gedung FMIPA USU. Kata Kunci : Beton Pasca Bakar, non-destructive test, destructive test, SAP 2000, Kuat Tekan sisa

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan karunia Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan dan bapak M. Agung Putra Handana, ST. MT., sebagai Dosen Pembimbing dan Penguji yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Sanci Barus, MT., dan bapak Ir. Besman Surbakti, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

4 5. Bapak Ir. Sanci Barus, MT., sebagai Kepala Laboratorium Struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 8. Kepada Fery, Fany, dan juga Amos, serta keluarga penulis lainnya yang selalu mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliahku. 9. Kepada adikku Ruslan Juliana Pardosi, SE yang selalu membantu, memberi semangat serta doa dalam penyelesaian tulisan ini. 10. Sahabat-sahabat seperjuangan di Teknik Sipil USU, Jostar Maranatha Turnip, sesama rekan dalam pengerjaan tulisan ini, sahala, jimmi, wahyu, erin, grace, agriva, hasoloan, yesica, sumihar, maria, plani, abraham, edwin, dan suparta, terima kasih dukungan serta semangat dalam perkuliahan penulis dan pengerjaan tugas akhir ini. 11. Seluruh rekan-rekan seperjuangan stambuk 2009 dan Adik-adik 2012 yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya, Denny Simanjuntak, Desiman, Daniel, juga abang kost yang telah memberi dukungan serta semangat dalam perkuliahan penulis. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari

5 Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar besarnya bagi kita semua. Amin. Medan, Juni 2014 Frengky Alberto Nainggolan

6 DEDICATION TUGAS AKHIR INI SAYA DEDIKASIKAN KEPADA KE DUA ORANG TUA SAYA YANG TERKASIH BAPAK M. NAINGGOLAN & IBU S. SIHOMBING

7 DAFTAR ISI Abstrak... i Kata Pengantar... ii Dedication... v Daftar Isi... vi Daftar Tabel... x Daftar Gambar... xi Daftar Grafik... xiv Daftar Notasi dan Singkatan... xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Beton Sifat Beton Terhadap Temperatur Tinggi Baja Tulangan Sifat Baja Terhadap Temperatur Tinggi Beton Bertulang Sistem Struktur Gedung... 15

8 2.4.1 Balok Flowchart Analisis Balok Kolom Kolom Dengan Beban Sentris dan Eksentris Jenis dan Klasifikasi Kerusakan Gedung Pasca Bakar BAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Diagram Alir Penelitian Tahap dan Estimasi Kekuatan Sisa Beton Pascabakar Tahap Pengambilan Sampel Estimasi Kekuatan Sisa Beton Pascabakar Pengujian Sampel Pengujian Kuat Tekan Beton Sampel Core Drill Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja Analisis Struktur Beton Bertulang Menggunakan SAP 2000 v Analisis Kolom dengan Software PCA Col BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN Pendahuluan Hasil Penelitian Gambaran Visual Kerusakan Struktur Evaluasi Bahan-bahan yang Terbakar Kuat Tekan Sisa Beton Hasil Hammer Test Hasil Pengujian terhadap Sampel Core Drill... 63

9 Kuat Tarik Sisa Baja Tulangan Pembahasan Penelitian Pemodelan Struktur Menggunakan SAP Analisa Perhitungan Hasil Data SAP 2000 Lantai Analisa Perhitungan Hasil Data SAP 2000 Lantai Analisa Perhitungan Hasil Data SAP 2000 Lantai Analisa Perhitungan Manual Setelah Kebakaran Perhitungan Momen Tahanan Balok Memanjang Lantai 3 (9,3 m) Tumpuan Lapangan Perhitungan Momen Tahanan Balok Memanjang Lantai 3 (7,3 m) Tumpuan Lapangan Perhitungan Gaya Geser Tahanan Balok Utama Lantai 3 (90x40 cm 2 ) Tumpuan Lapangan Perhitungan Kapasitas Beban Aksial dan Momen Kolom Lantai 3 (50cm x 80cm) Perhitungan Momen Tahanan Balok Memanjang Lantai 2 (9,3 m) Tumpuan Lapangan Perhitungan Momen Tahanan Balok Memanjang Lantai 2 (7,3 m) Tumpuan Lapangan... 86

10 Perhitungan Gaya Geser Tahanan Balok Utama Lantai 2 (90x40 cm 2 ) Tumpuan Lapangan Perhitungan Kapasitas Beban Aksial dan Momen Kolom Lantai 2 (50cm x 80cm) Perhitungan Momen Tahanan Balok Memanjang Lantai 1 (9,3 m) Tumpuan Lapangan Perhitungan Momen Tahanan Balok Memanjang Lantai 1 (7,3 m) Tumpuan Lapangan Perhitungan Gaya Geser Tahanan Balok Utama Lantai 1 (90x40 cm 2 ) Tumpuan Lapangan Perhitungan Kapasitas Beban Aksial dan Momen Kolom Lantai 1 (50cm x 80cm) BABV KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Daftar Pustaka Lampiran

11 DAFTAR TABEL No. Judul Hal 2.1 Perubahan Secara Kimia dan Kekuatan Beton Akibat Pemanasan Tegangan Leleh dan Dasar baja Tinggi (h) Minimal Balok Non Pratekan atau Pelat Satu Arah Bila Lendutan Tidak Dihitung Faktor Pengali C Faktor Pengali C Titik Leleh Beberapa Bahan yang Ditemukan di FMIPA USU Perkiraan Suhu Bakar Berdasarkan Kondisi Fisik/permukaan Beton Hasil Hammer Test Kolom lantai Hasil Hammer Test Balok lantai Hasil Pengujian Sampel Core Drill Hasil Pengujian Sampel Tulangan Baja Pasca Bakar Data Ukuran Sloof, Balok, dan Kolom yang Digunakan dalam SAP Hasil Perhitungan Momen Sisa Setelah Terbakar Hasil Perhitungan Gaya Geser Sisa Setelah Terbakar 103

12 DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 1.1 Lokasi Kebakaran Gedung Fakultas MIPA Tampak Samping Sisi Utara Gedung Fakultas MIPA Tampak Samping Sisi Selatan Gedung Fakultas MIPA Gambar variasi letak garis netral Gambar Distribusi Regangan-Tegangan pada Balok Tulangan Tunggal Flowchart Perencanaan Balok Tunggal Bentuk kolom Bagan Alir Diagram Penelitian Contoh Gambar Kerusakan Spalling Contoh Gambar Kerusakan Crazing Contoh Gambar Kerusakan Cracking Alat Hammer Test Alat Core Drill Alat Gerinda Alat Uji Kuat Tekan Beton Alat Uji Tarik Tulangan Baja Menginput Material Beton Menginput Material Tulangan 47

13 3.12 Mendefinisikan Penampang Memodelkan Penampang Pemodelan Respon Spektrum Gempa ke dalam SAP Pendefinisian jenis-jenis beban yang dimasukkan dalam SAP Kombinasi Pembebanan Proses Pembebanan Beban Bata pada Frame Bangunan Tampilan Beban yang Akan di-run Tampilan Informasi Awal PCA Col Memasukkan data fc dan fy Tampilan Memasukkan Data Ukuran Kolom Tampilan Memasukkan Data Tulangan dan Tebal Selimut Beton Tampilan Memasukkan Data Gaya yang Akan Ditinjau Tampilan Hasil Analisis Software PCA Col Denah Eksisting Gedung Lantai 3 FMIPA USU Kondisi Visual Struktur Balok di Gedung Lantai 3 FMIPA USU Botol Kaca Terbakar Pelapis Polimer Karet Beberapa kerusakan yang kemungkinan tidak hasil dari akibat kebakaran Pemodelan struktur ke dalam SAP Hasil Investigasi Kolom Lantai 3 Menggunakan Software PCA Col Hasil Investigasi Kolom Lantai 2 Menggunakan Software PCA Col 91

14 4.9 Hasil Investigasi Kolom Lantai 1 Menggunakan Software PCA Col 100

15 DAFTAR GRAFIK No. Judul Hal 2.1 Diagram hubungan antara Tegangan dan Regangan beton Penurunan Kuat Tekan Beton pada berbagai temperatur hubungan antara Tegangan dan Regangan Tarik Baja Tulangan Diagram Beberapa Sifat Baja terhadap Kenaikan Suhu Respon Spektrum Gempa Wilayah III 49

16 DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN LAMBANG α u1 Sudut Antara Tegangan dan Regangan Tarik Baja Tulangan Angka Yang Menunjukkan Pergerakan Arah-1 Diameter Batang Tulangan σ ρ, ρ A Ag As, As Ast b ρ b σ c ε c C 0 Tegangan Dasar Rasio Tulangan Luas Permukaan Penampang Benda Uji Luas Penampang Kolom Luasan Tulangan Perlu Luas Tulangan pada Kolom Lebar Balok Rasio Tulangan Balanced Tegangan Tekan Beton Regangan Tekan Beton Faktor Pengali Yang Berhubungan Dengan Arah Pengambilan Benda Uji Beton Inti C 1 Faktor Pengali Yang Berhubungan Dengan Rasio Panjang Sesudah Diberi Lapisan C 2 ε cu Faktor Pengali Karena Adanya Kandungan Tulangan Besi Regangan Batas d Tinggi Balok dikurangi d d Jarak dari Tulangan Perlu ke Permukaan Beton DL Beban Mati

17 E c E s f c fc c f y h Modulus Elastisitas Beton Modulus Elastisitas Baja Tulangan Kuat Tekan Beton Kuat Tekan Beton Inti Yang Dikoreksi Kuat Tarik Tulangan Tinggi Balok h Jarak Terpendek Antara Sumbu Batang Tulangan Dengan Benda Uji (beton inti) I L Faktor Keutamaan Gedung Panjang Bentang Struktur L L 0 LL Mu,Mr M nb ö P Pu, Pn, Pr P nb R m Rx,Ry s u u2 Perpendekan/Perpanjangan Beton Tinggi Awal Benda Uji Beban Hidup Momen Perlu, Momen Sisa Momen Kolom Kondisi Balanced Diameter Rata-rata Benda Uji (beton inti) Besar Beban Tekan Gaya Aksial Perlu, Gaya Aksial Nominal, Gaya Aksial Sisa Gaya Aksial Tekan Kolom Kondisi Balanced Faktor Reduksi Kekuatan Bangunan Beban Gempa Arah X dan Y Jarak Sengkang Tegangan Ultimate Angka Yang Menunjukkan Pergerakan Arah-2

18 Vu, Vs, Vc, Vr Gaya Geser Perlu, Gaya Geser yang Dipikul Tulangan Beton, Gaya Geser yang Dipikul Beton, Gaya Geser Sisa W c y Berat Beton Normal Tegangan Leleh Y p Φ Beban Tarik Faktor reduksi kolom