## Kecepatan Runtuh Balok Beton Bertulang oleh Temperature Tinggi dalam Variasi Mutu Beton
B.Army 1) , Syaiful Amri 2) , Jajang Atmaja 3)
1), 2), 3) Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Padang Kampus Unand Limau Manis Padang

## INTISARI
Kombinasi  beban  statik  dan  temperatur  tinggi    mempercepat  terjadinya  keruntuhan struktur beton yang sedang terbakar, kecepatan runtuh ditentukan oleh  besarnya beban yang bekerja,  temperatur  dan durasi kebakaran serta  mutu beton
Specimen  adalah  balok  beton  bertulang    dimensi    100x150  x1000  mm.  jumlahnya  8 balok.  Masing-masing  balok  diberi  satu  tulangan  tarik  D=12mm,    tulangan  tarik  tersebut dibubut  dibagian  tengahnya  sepanjang  10  cm    hingga  diameter  8  mm,  tujuan  agar memberikan konsentrasi tegangan.
Pengujian  specimen  dibagi  2  yaitu:  2  balok  diuji  pada  temperatur  ruang  untuk mendapatkan  P cr sebagai  beban  bagi    6  balok  yang  diuji  pada  temperatur  tinggi.  Untuk melihat  kecepatan  runtuh  balok  pada  pengujian  temperatur  tinggi,  digunakan  tiga  variasi pembebanan  yaitu:  100%  P cr ,  80%  P cr dan  60%  P cr ,  sedangkan  selimut  beton  (concrete cover) (d’): d’=20 mm
Pelaksanaan pengujian  balok  pada  temperatur tinggi,  balok dibakar dalam furnace untuk  mutu  20  MPa  sambil  dibebani:  100%Pcr,  80%Pcr,  dan  60%Pcr  langsung  direkam datalogger  data-data  lama  pembebanan,  perubahan  suhu,    defleksi  Demikian  juga  untuk mutu beton fc=45 MPa.
Hasil  pengujian  balok  pada  temperatur  tinggi  menunjukan  bahwa:  semakin  besar beban  P cr yang  bekerja  maka  kecepatan  runtuh  balok  beton  bertulang  semakin  tinggi. Semakin  tinggi  mutu  beton  maka  kecepatan  runtuhnya  juga  semakin  tinggi.      Sebanyak  2 balok beton bertulang diuji pada suhu ruang memberikan P cr masing masing sebagai berikut: untuk mutu beton fc=20 MPa dan dengan cover beton 20cm maka P cr = 824 kg kondisi crack, dan  Pcr’=2870  MPa  kondisi  ultimate,  Untuk  mutu  beton  fc’=45  MPa  dan  dengan  cover beton 20mm maka Pcr=1394 MPa kondisi crack, dan Pcr=3164 MPa kondisi ultimate
Kata kunci: Beban temperatur, kecepatan runtuh, mutu beton

## A. LATAR BELAKANG
Beton  mutu  tinggi  sangat  rentan terhadap temperatur tinggi, beberapa peneliti  sudah  banyak  mengungkapnya, umumnya  temperatur  tinggi  mengurangi kekakuan,  modulus  elastisitas,  kapasitas beton
Crozier  (1998),  beton  mutu  tinggi mempunyai  daya  tahan  lebih  rendah terhadap suhu tinggi,  kuat  tekan beton  pada suhu  400 0 C,  600 0 C  dan  800 0 C  berkurang 35%, 60% dan 80%.  Kapasitas lentur balok berkurang  pada  suhu  diatas  650 0 C  . Triwiyono  (2001),  menyatakan  pada  suhu (700-900) 0 C  terjadi  proses  kalsinasi  pada
beton  yaitu CaCO 3 menjadi  CaCO dan CO 2 yang  mengakibatkan  retak  sehingga  kuat tekan  beton  tinggal  ±  10%-20%  dan tegangan leleh baja turun pada suhu  500 0 C turun menjadi 50%. Surahman (1998), tebal selimut dan durasi kebakaran mempengaruhi suhu  mencapai  tulangan.  Priyosulistyo (2000),  beton  mutu  tinggi  menunjukan perilaku  kurang  baik  oleh  pengaruh  panas, semakin impermeable beton semakin mudah terjadi  pengelupasan  oleh  panas  karena  uap air  tidak  mudah  mengalir  melalui  pori kedalam  daerah  yang  lebih  dingin.  Anwar (2000),  perubahan  modulus  elastisitas  tiap centimeter kedalaman core case balok beton bertulang temperatur 200 0 C, 400 0 C, 600 0 C dan  800 0 C  sebesar  97%,  90%,  74%  dan 65%.  Nielson  (2002),  kekakuan  dan kapasitas  balok  menurun  sejalan  dengan kenaikan temperatur.
Pada  penelitian  ini  pengambilan  data dilakukan  saat  balok  beton  sedang  dibakar. Penbebanan mengkombinasikan beban statik dan beban temperatur Hasil yang ingin dicapai  adalah  bagaimana  pengaruh  variasi selimut,  variasi  beban  dan  variasi  mutu beton  terhadap  kecepatan  runtuh  balok beton bertulangan tarik.

## B. TUJUAN PENELITIAN
1. Mengetahui  pengaruh  beban  lateral
100% P cr , 80% P cr , dan 60% P cr , pada kecepatan runtuh lentur balok beton
bertulang pada temperatur tinggi
2. Mengetahui  pengaruh  mutu  beton f c ’=20  MPa,  f c ’=45  MPa  terhadap kecepatan runtuh balok beton bertulang pada temperatur tinggi

## C. METODE  PENELITIAN

## I. Bahan dan Alat
Bahan:  air, semen, pasir  , split , tulangan D- 12mm, chemical  admixture ( sikament NN jenis superplastisizer)
Alat: peralatan pembetonan, cetakan specimen (100x150x1000)  mm,  mesin  uji tekan  beton, thermocouple , LVDT, burner , data logger , furnace dan mesin uji lentur II. Jumlah dan ukuran specimen
Ukuran balok beton specimen : 100x150x1000  mm  (Gb.1dan  Gb.2),  tiap balok  dengan  satu  tulangan  tarik    D-12 dibagian  tengah  dibubut  sepanjang  100mm dengan  diameter  8  mm,  Variasi specimen , jumlah dan spesifikasinya lihat Tabel 1.
f c ’ (MP a) Tebal selimut (mm) Pembebanan Jumlah (buah) Ketera ngan Jenis % Pcr 20 20 lentur 100, 80, 60 3 bakar 45 20 lentur 100, 80, 60 3 bakar 20 20 lentur - 1 refere nsi 45 20 lentur - 1
refere nsi
Tabel 1. Jumlah specimen dan spesifikasinya

## III. Persiapan Pengujian
1.  Tahap  persiapan  dan  pemeriksaan bahan
Baja  tulangan:  Tulangan  utama specimen panjang 1260 mm sebanyak 8 potong, bagian tengahnya dibubut hingga diameternya  8 mm sepanjang 100 mm,
tujuan agar tegangan yang terjadi terkonsentrasi pada daerah tersebut.
Agregat kasar: Pengujian meliputi: modulus halus, keausan, berat jenis, berat isi..
Agregat  halus:  Pengujian  meliputi  antara lain: berat jenis, gradasi, modulus halus.
Furnace :  Pemanasan  perdana  dengan  dua burner  dicapai  suhu  800 0 C  pada  menit  ke- 22    dan  suhu  1200 0 C  pada  menit  ke-87. Hasil  pengamatan  pemanasan furnace dan standar pemanasan ASTM Gb. 3
Gb.3. Pemanasan furnace dan standar pemanasan ASTM w aktu vs suhu 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 50 100 150 waktu (menit) su h u (C ) pemanasan furnace standar pemanasan ASTM 100 15 0 1000 Gb. 1. Specimen Gb. 2. Pot X-X P P beton deking 20 mm

## 2. Tahap pembuatan benda uji
Perencanaan campuran beton (mix design): sesuai dengan Tabel 2
Mutu Beton Air Semen Pasir Kerikil Sikament f.a.s MPa (1m 3 ) kg kg kg kg kg 20 175 365 644 1196 - 0.54 45 147 426 556 1298 5.325 0.35
3. Tahap pengujian Tahap  I : Pengujian  balok  pada  suhu ruang :  Balok  yang  diuji  pada  suhu  ruang sesuai  Tabel  1  ditandai  dengan  keterangan referensi, pengujian menghasilkan beban P cr yang  dijadikan  beban  statik  balok  pada
pengujian  bakar,  dengan  variasi  beban 100%,  80%  dan  60%  dari  P cr seperti  dalam Tabel  1  ditandai  dengan  keterangan  bakar. Setting up pengujian balok suhu ruang pada Gb. 4.
Gb. 4. Setting up pengujian balok pada suhu ruang
5 L 3 1 1 2 3 4 4 5 6 7 8 L 3 1 L 3 1 1. frame baja 2. silinder penyalur
beban
3. meja perata beban
4. pembagi beban
5. dudukan specimen
6. specimen
7. rigid floor
8. LVDT
9. Data logger 9

## Tabel 2. Persamaaan campuran beton
Tahap II. Pengujian balok pada temperatur tinggi Balok specimen dimasukan  dalam  ruang  bakar  (furnace), kedua  ujungnya  pada  sendi  dan roll , pengantar  pembaca  defleksi  ditempatkan pada  posisi  hingga  ujungnya  menyentuh balok,  penyalur  beban  diturunkan  hingga terletak  diatas  balok,  atur  posisi  keranjang beban  diatas  penyalur  beban,  tata  batubata dalam  keranjang  beban  sesuai  %P cr yang ditentukan,  pasang  LVDT  pada  ujung pengantar pembaca defleksi, dan hubungkan kabelnya  ke  data  logger,  masukan  ujung
kabel thermocouple kedalam  ruang  bakar dan ujung yang lain hubungkan dengan data logger, pasangkan noise burner pada lobang furnace (selang  bahan  bakarnya  dimasukan dalam  solar),  hubungkan  kabel power data logger sumber  daya,  kemudian data  logger di-set agar dapat membaca defleksi dan suhu pembakaran,  langkah  terakhir  hubungkan kabel power  burner pada  sumber  daya  dan bersamaan  itu  maka  pengujian  balok  sudah dimulai. Output pengujian  adalah:  defleksi, suhu dan waktu. Setting up pengujian pada Gb. 5.

## D. ANALISIS DATA

## 1. Uji tekan beton
Data  hasil  pengujian  silinder  adalah besar beban dan perpendekan silinder  yang diolah  menjadi  tegangan  dan  regangan kemudian  digambarkan  agar  dapat  terbaca
prilaku  tegangan  dan  regangan  beton  serta modulus elastisitas beton.

## 2. Kecepatan runtuh balok
Kecepatan  runtuh  balok  pada  temperatur tinggi  didekati  dengan  “gerak  lurus beraturan”
keterangan:
1. furnace,
2. burner,
3. sendi dan rol
4. specimen
5. tutup furnace
6. penyalur beban
7. beban statik
8. LVDT
9. pengantar pembaca
defleksi 10 data logger 11 thermocouple Gb. 5. Setting Up pengujian balok temperatur tinggi 12 11 10 2 7 1 2 6 1 0 9 3 3 5 6 9 8 7
Rekayasa Sipil Volume XIV Nomor 1, April 2017                                                   ISSN : 1858-3695
t V t  
dimana : t V =  kecepatan  runtuh  balok (mm/det),
 = kedalaman defleksi (mm)
t =  waktu (det)
Karena  pembebanan  maka  sumbu  balok yang sebelumnya lurus, selama pembebanan akan melendut atau terdeformasi.
Bergesernya  sumbu  balok  dari  kedudukan semula dihitung sebagai jarak atau kedalaman defleksi  Gb. 6.

## E. HASIL DAN PEMBAHASAN

## a.Agregat Halus dan Agregat Kasar
Agregat halus: modulus halus pasir 2.848 %, kadar  air  1.687%,  berat  jenis  2.73  gr/cc. penyerapan  2.075  %,  kandungan  lumpur 0.85 %, berat satuan volume 1.61 t/m 3
Agregat  kasar:  modulus  halus  Batu  pecah 6.59 %, kadar lumpur 0.115 %, berat satuan volume  1.47  %,  gradasi  termasuk  zone  II, butiran  maksimum  20  mm  ,  berat  jenis 2.671 gr/cc, penyerapan air 1.72 % dan nilai keausan 20.4 %
b.B e t o n
Uji  tekan  silinder  beton  mutu rencana f c ’=20 MPa umur 35 hari kuat tekan adalah    34.38  MPa,  modulus  elastisitas 27558.2 MPa dengan berat jenis 2.387 t/m 3 . Mutu beton rencana  f c ’=45 MPa kuat tekan umur  28  hari  adalah    56.87  MPa  modulus elastisitas  3443.73  MPa  dengan  berat  jenis 2.434 t/m 3 .

## c. Pengujian Lentur Balok Suhu Ruang
Pengujian  dilakukan  dengan  dua beban  terpusat  yang  diletakan  pada  1/3 panjang  bentang  dari  perletakan  hasilnya pada Tabel 3
P P 4  3  2  1  
Gb. 6: defleksi balok
f c ’ (MPa) d’ (mm) Beban (kg) Crack Ultimit 100% 80% 60% 45 20 1394 1115.2 836.4 3164 20 20 824 659 494 2870
Dari Tabel 5 perbedaan P cr pada mutu beton f c ’=45  MPa  dengan  selimut  beton  20mm dan  40mm  adalah  12.69%,  sedangkan perbedaan  P ult nya  adalah  22.40%.  Juga perbedaan  P cr pada  mutu  beton  f c ’=20  MPa dengan  selimut  beton  20  mm  dan  40  mm adalah 12.87%, sedangkan perbedaan
P ult nya adalah 25.43%. Selimut beton sangat berpengaruh  terhadap  besarnya  P crack dan P ult. Semakin  tebal  selimut  beton  maka semakin  kecil  P crack dan  P ult .  Gb  7    adalah grafik  hasil  pengujian  balok  pada  suhu ruang, dapat
dikemukakan analisis bahwa kecepatan runtuh balok pada saat leleh terjadi pada
posisi transisi grafik dari linear menjadi lengkung, kecepatan runtuh balok pada saat leleh disajikan dalam Tabel 4.
fc' d' Kelelehan Beban defleksi waktu kecpt runtuh (MPa) (mm) (kg) (mm) (det) (mm/det) 20 20 2250 3.85 529 0.0073 45 20 2640 4.93 723 0.0068
Tabel 3. Pengujian balok pada suhu ruang
Gb. 7. Kurva beban dan defleksi balok f c =’45 MPa dan f c =20 MPa 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 5 10 15 20 25 defleksi (mm) b e b a n ( k g ) blk d'=20  mm fc'=20 MPa blk d'=40 mm fc'=20 MPa 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 10 20 30 defleksi (mm) b e b a n ( k g ) blk d=20mm fc'=45 MPa blk d'=40 mm fc'=45 MPa
Tabel 4. Kecepatan runtuh balok saat kelelehan suhu ruang
Rekayasa Sipil Volume XIV Nomor 1, April 2017                                                   ISSN : 1858-3695

## d. Pengujian Lentur Balok pada
Temperatur Tinggi

## 1. Suhu pembakaran benda uji
Dari  Tabel  5  terlihat  bahwa  rata-rata  suhu balok sampai defleksi 16 mm diatas 1100 0 C
tapi  ada  satu  balok  yang  suhunya  dibawah 1000 0 C,  karena  pembakaran  berlangsung burnernya  macet  sehingga  semburan  api tidak  sempurna,  juga  pengaruh  dari  angin yang bertiup sangat kencang No Balok Awal defleksi per manen Sampai defleksi 16 mm Suhu Waktu Suhu Waktu Kecpt. Runtuh (C) (det) (C) (det) (mm/det) 1 20/45/100 1152 996 1261.7 1844 0.008677 2 20/45/80 1187 1340 1331.5 2660 0.006015 3 20/45/60 1153 2705 1185.8 3000 0.005333 4 20/20/100 1236 1500 1195.6 2633 0.006077 5 20/20/80 1141 2076 1303.4 2850 0.005614 6 20/20/60 920 2430 926.2 3967 0.004033
Catatan: inisial balok 20/45/100: Selimut,d’=20mm,mutu beton,f c ’=45MPa, beban 100% P cr

## 2. Defleksi dan lama pembakaran  balok
Lama  pembakaran  balok  untuk  6 balok  yang  dibakar  diberikan  patokan sampai  terbentuknya  defleksi  sebesar  16 mm,  beberapa  hal  kesimpulan  diberikan dibawah ini
a. Selimut  dan  mutu  beton  yang  sama tapi  beban  berbeda,    maka  pada
beban yang besar defleksi akan lebih cepat terbentuk.Gb. 8
b. Selimut  beton  dan  beban  yang  sama sedangkan  mutu  beton  berbeda, maka  defleksi  akan  cepat  terbentuk pada beton  mutu tinggi. Gb. 9
Tabel 5. defleksi, suhu dan kecepatan runtuh balok bakar
Gb.9. Hubungan waktu dan defleksi selimut beton dan beban sama namun
mutu beton berbeda 0 5 10 15 20 0 1000 2000 3000 waktu (det.) d e fl e ksi (m m) 20/45/100 20/20/100 d ef lek si m m 0 5 10 15 20 0 1000 2000 3000 4000
waktu (det.) 20/45/100 20/45/80 20/45/60 d ef lek si t m m
Gb.8. Hubungan waktu dan defleksi terhadap selimut &mutu beton sama tapi beban beda
3. Kecepatan runtuh balok temperature  tinggi.
a. Kecepatan runtuh balok untuk selimut dan mutu sama tapi beban beda
Dari  Tabel  6.  kecepatan  runtuh  balok 20/45/60 adalah 0.005333 mm/det sedangkan balok  20/45/100  adalah  0.008677  mm/det, dari  grafik  juga  dapat  disimpulkan  bahwa balok  20/45/100  mempunyai  waktu  yang cukup pendek (1844 detik)  untuk mencapai lendutan  permanent.    Sedangkan  balok 20/45/60  mempunyai  waktu  lama  (3000 detik)
untuk  mencapai  lendutan  16  mm.  Dari uraian diatas dapat disimpulkan:
Balok  20/45/100  menggunakan  seluruhnya energi  (panas)  yang  diterimanya  untuk membentuk  defleksi  sehingga  mempunyai waktu  yang  pendek  (1844  detik)  untuk mencapai defleksi 16 mm
Balok  20/45/60  menyerap  energi  (panas) sampai detik ke 2675 setelah itu membentuk lendutan.    Dalam  waktu  325  detik  telah tercapai lendutan 16 mm
b. Kecepatan runtuh balok untuk selimut dan beban sama tapi mutu beda
Dari  Gambar11  hubungan  waktu  dan defleksi  terlihat  bahwa  beton  dengan  mutu tinggi    (45  MPa)  punya  waktu  yang  relatif sedikit  untuk  mencapai  defleksi  16mm. dibandingkan  dengan  beton  dengan  mutu sedang  (20  MPa),  karena  beton  mutu  tinggi
bersifat  lebih  getas  ( brittle ).    Kecepatan runtuh    balok  40/45/60  adalah  0.005556 mm/det)  sedangkan  balok  40/20/60  adalah 0.009738  mm/det,    ternyata  balok  mutu tinggi lebih cepat runtuhnya pada temperatur  tinggi  dari  pada  balok  mutu rendah.
Gb.10. Hubungan waktu dan defleksi
0 5 10 15 20 0 1000 2000 3000 4000 waktu (det.) 20/45/100 20/45/60 d ef lek si m m 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 1000 2000 3000 4000 waktu (det.) d e fl e ksi (m m) 20/20/80 40/20/80 Gb.9. Hubungan waktu dan defleksi d ef lek si m m
c.  Kecepatan  runtuh  balok  untuk  mutu dan beban sama tapi selimut beda
Balok
20/45/100
kecepatan runtuhnya  0.008677 mm/det  sedangkan balok  40/45/100  adalah  0.006452 mm/det).
Ternyata  kecepatan  runtuh  lebih  cepat  pada selimut  beton  yang  lebih  tipis  (d’=20mm)
karena  pada  selimut  beton  yang  lebih  tebal, tulangan  akan  cukup  baik  terlindungi  dari panas  dan  akan  melelehnya  lebih  lama Perhatiakan  Gambar  12.  Kecepatan  runtuh untuk  12 balok pengujian temperatur tinggi disajikan pada  Tabel 6.
KESIMPULAN DAN SARAN a.Kesimpulan
Dari hasil pengujian 6 balok temperatur  tinggi  disimpulkan  sebagai berikut:
Kecepatan runtuh balok temperatur tinggi
1. Balok  dengan  selimut  beton  dan  mutu sama  tapi  beban  beda,  maka  kecepatan runtuh  akan  lebih  cepat  balok  dengan beban besar.
2. Balok dengan selimut beton dan  beban sama  tapi  mutu  beda,  maka  balok dengan mutu tinggi kecepatan runtuhnya lebih tinggi.
3. Balok  dengan  mutu  dan    beban  sama tapi  selimut  beton  beda,  maka  balok dengan  selimut  tipis  akan  mempunyai kecepatan runtuh yang lebih tinggi
b.S a r a n
Ada  beberapa  hal  perlu  penulis sarankan diantaranya adalah
1. Perlu  penelitian  lebih  lanjut  terhadap kurva  defleksi  balok  pada  pengujian temperatur tinggi
2. Pengantar pembaca lendutan: sebaiknya besi  diganti  dengan  bahan  yang    muai kecil seperti bahan bata tahan api
Gb. 12. Hubunngan waktu dan defleksi
0 5 10 15 20 0 1000 2000 3000 4000 waktu (det) 40/45/100 20/45/100 d ef lek si ta m b ah an m m Gb. 11. Hubungan waktu dan defleksi 0 5 10 15 20 0 1000 2000 3000 4000 w aktu (det.) 40/45/60 40/20/60 d ef lek si ta m b ah an m m

## DAFTAR PUSTAKA
Anwar,  S.N.R.,  2000, Analisis  Material
Beton Pascabakar , Thesis Program Pascasarjana UGM Crozier,  A.D,  and  Sanjayan  GJ,1997, Chemical and Physical Degradation  of  Concrete  at Elevated Temperatures, Concrete  in  Australia  Journal, July, pp.18-20 Nielson,  CV.,  2002, High  Temperature
Effects  on  Tensile  Softening Behavior of Cond ccrete Symposium on Nordic Concrete Research, Helsingr Priyosulistyo,H., Sumadi P.C., dan
Sudarmoko,  1998, Pengaruh Variasi ASP dan Nilai Banding Air  /  (semen+  ASP)  Pada Mutu Beton, Prosiding Seminar  Nasional  Mekanika Bahan    Menyongsong  Tahun
2000, PAU UGM. Yogyakarta
Surahman, A., 1998, Studi Kasus Lapangan , Laboratorum Mekanika Struktur Pusat Penelitian  Antar  Universitas Ilmu Rekayasa ITB, Bandung Triwiyono,  A.,  2001, Perbaikan  dan Perkuatan Struktur Beton , Bahan Ajar Program Pascasarjana Teknik Sipil UGM, Yogyakata