KERUSAKAN BETON BERTULANG AKIBAT KEBAKARAN DAN METODE PERBAIKANNYA

KERUSAKAN BETON BERTULANG PADA BANGUNAN GEDUNG AKIBAT KEBAKARAN DAN METODE PERBAIKANNYAMata Kuliah : Teknologi BetonJurusan Teknik SipilFakultas TeknikUniversitas Bangka BelitungTAHUN 2014KELOMPOK IIIMega TresnandaM.NovryansyahPinangga Prianda PutriM.FajarSyawaludinNori ChandrawatiPENDAHULUANSalah satu kegagalan pada struktur konstruksi beton adalah saat terjadi kebakaran pada konstruksi tersebut, hal ini akan mengakibatkan terjadinya peningkatan suhu tinggi secara signifikan yang mempengaruhi kualitas/kekuatan struktur beton tersebut. Sehingga menyebabkan kekuatan beton menurun, dan penggunaan struktur bangunan tersebut juga akan berkurang (tidak maksimal). Pada kondisi ini struktur konstruksi mengalami penurunan kemampuan untuk mendukung beban yang ada bahkan pada kondisi tertentu konstruksi beton tidak mampu lagi mendukung beban yang bekerja dan dipastikan konstruksi tidak dapat lagi digunakan atau dimanfaatkan sebagaimana fungsi awal konstruksi beton tersebut. Apa bangunan tersebut langsung dibongkar dan dihancurkan ?Apakah struktur bangunan yang terbakar masih bisa digunakan atau tidak?kalau masih bisa, sejauh mana perbaikan atau perkuatan diperlukan? Masalah utama yang dihadapi dalam menangani bangunan pasca kebakaran adalah bagaimana melakukan tindakan perbaikan untuk memulihkan kondisinya seperti semula. Sehingga bangunan yang telah mengalami kebakaran dapat difungsikan kembali. Selama ini, bangunan yang telah mengalami kebakaran langsung dibongkar/dihancurkan(demolished action),padahal mungkin elemen struktur bangunan yang terbakar tersebut masih memiliki kekuatan.

Jenis kerusakan yang sering terjadi akibat kebakaran antara lain :Retak ringan, Retak berat/struktur, Beton pecah/terkelupas,Voids ( lobang-lobang yang cukup dalam atau keropos, Lendutan balokTulangan putus, hilang atau tekuk. Perubahan atau kerusakan akibat kebakaran dipengaruhi oleh : ketinggian suhu, lama pembakaran, jenisbahan pembentuk campuran beton,dan perilaku pembebanan.Beton sebenarnya tahan terhadap suhu yg tinggi dan sebagai penghantar panas yg rendah. Namun demikian, pada suhu tinggi yang berlangsung lama, terjadi perubahan komposisi sehingga kuat tekannya berkurang cukup drastis. Hasil penelitian menunjukan adanya penurunan kuat tekan beton jika terjadi kenaikan temperatur pada beton . Pada temperatur 200C, 400C dan 550C secara berturut-turut besarnya sisa kekuatan tekan adalah 95%, 62% dan 25%. Pada saat suhu pembakaran, keadaan panas yang diterima beton di permukaan berbeda dengan suhu yang ada di tengah suatu beton. Sehingga terkadang tingkat kerusakan beton hanya terjadi di permukaan saja yang ditandai dengan retak rambut.Panas yang dialami beton akan diterima langsung oleh permukaan beton pada semua sisinya, sedangkan suhu di dalam beton ( tengah ) masih dingin. Hal ini akan menyebabkan kerusakan pada beton.

PENGARUH SUHU/TEMPERATUR TERHADAP BETONBeton yang terkena suhu pembakaran / beton yang terbakar, sebenarnya pada suhu 200C biasanya struktur beton belum akan terpengaruh, meskipun secara teoretis pada suhu 100C air yang terkandung dalam pori sudah menguap.

Tetapi berhubung air tersebut terjebak di antara pori, maka air tersebut baru akan habis menguap pada suhu 200 C. Pada suhu antara 200 C - 600 C air dalam pori sudah menguap seluruhnya dan meninggalkan pori-pori kosong yang akan mengurangi kuat tekan beton.

Selama pemanasan akan terjadi penguapan air yang terdapat pada pori-pori sehingga tekanan uap pada pori beton akan meningkat dan mengakibatkan terjadi explossive spalling yang menyebabkan sebagian segmen beton terlepas dari permukaan beton.

Sedangkan pada suhu 700 C - 900 C terjadi proses kalsinasi, CaCO berubah menjadi CaO dan CO yg mengakibatkanCracksehingga kuat tekannya hanya tinggal 10-20%.(Sudarmoko,2000:1).

Pengaruh Kebakaran Terhadap Struktur Beton Bertulang

Berpengaruh pada Kekuatan struktur bangunan yang ditentukan oleh durasi waktu yang diterima bangunan terhadap api pada saat terbakar. PERUBAHAN FISIK BETON- Perubahan warna pada betonWarna beton setelah terjadi proses pendinginan membantu dalam mengindikasikan temperatur maksimum yang pernah dialami beton dalam beberapa kasus.Suhu di atas 300 C mengakibatkan perubahan warna beton menjadi sedikit kemerahan (pink).Jika sampai di atas 600 C akan menjadi abu-abu agak hijau, Jika sampai di atas 900C menjadi kekuning-kuningan Namun jika sampai di atas 1200 C akan berubah menjadi kuning.

Menurut Hansen T.C (1976), Warna beton yang terbakar dapat menentukan tingkat kebakaran. Seperti warna mulai dari abu-abu sampai merah dapat menunjukkan bahwa kebakaran tersebut cukup parah. Dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Pengaruh pada BAJA TULANGAN

Pengaruh baja akibat kenaikan suhu yaitu umumnya kekuatannya pulih pada saat setelah dingin kembali bila mengalami kenaikan suhu tidak melebihi 600 celcius. Jika diatas suhu ini akan terjadi penurunan permanent dari kuat leleh baja

Baja tulangan merupakan bahan dengan daya hantar panas yang baik. Kekuatan baja tulngan sangat dipengaruhi oleh kondisi temperatur. Pada saat temperatur mencapai 500oC, tegangan leleh baja menurun menjadi 50%. Pada kondisi pendinginan kembali, tegangan leleh hampir pulih kembali. Karena tegangan leleh menurun, pemanasan yang tinggi akan membuka peluang terjadinya tekuk, terutama pada baja tulangan yang mengalami gaya tekan. Meskipun sifat mekanik baja tulangan sangat dipengaruhi suhu tinggi, namun dapat diatasi dengan cara pemberian selimut beton dengan ketebalan cukup yang dapat memperpanjang rembetan panas dari luar ke bajanya.

KERUSAKAN AKIBAT KEBAKARANKerusakan- Kerusakan pada Beton :

1. SpallingSpalling adalah gejala melepasnya sebagian permukaan beton dalam bentuk lapisan tipis (beberapa cm).

2. CrazingCrazing adalah gejala retak remuk pada permukaan beton. Kedua hal ini berkatian langsung dengan kenaikan temperature pada beton.

3. Retak (cracking)

Keretakan (cracking) Retak (cracks) adalah pecah pada beton dalam garis-garis yang relatif panjang dan sempit, retak ini dapat ditimbulkan oleh berbagai sebab: diantaranya : evaporasi air dalam campuran beton terjadi dengan cepat akibat cuaca yang panas, kering atau berangin.a. Retak ringan, yakni pecah pada bagian luar beton yang berupa garis-garis yang sempit dan tidak terlalu panjang dengan pola menyebar. Retak ini disebabkan oleh proses penyusutan beton pada saat terjadi kebakaran. Retak berat, yakni ukuran retak lebih dalam dan lebar, terjadi secara tunggal atau kelompok (Triwiyono, 2000:2).

2. Spalling ( pengelupasan )

Pada saat kebakaran, spalling disebabkan oleh perbedaan pemuaian antara agregat dan mortal yg saling kontradiktif. Pada suhu tinggi, agregat akan memuai, setelah suhu menjadi normal kembali ukuran agregat akan kembali seperti semula. Sedangkan mortal memuai hnaya sampai sekitar suhu 200o C, setelah itu menyusut kembali. Perbedaan ini menimbulkan tegangan lokal pada bidang batas antara kedua batas bahan ini, jika tegangan lekat melabihi kuat lekatnya kan terjadi retak/pecah, yang berlanjut dengan spalling. Spalling adalah gejala melepasnya sebagian permukaan beton dalam bentuk lapisan tipis beberapa cm. Spalling dapat diartikan juga dengan penampakan bagian permukaan beton yang keluar/lepas/terpisah3. Voids Lubang-lubang yang cukup dalam atau keropos yang biasanya disebabkan oleh pemadatan saat pelaksanaan yang kurang baik dimana mortar tidak dapat mengisi rongga-rongga antar agregat. Biasanya disebabkan oleh: Pemadatan saat pelaksanaan yang kurang baik sehingga mortal tidak dapat mengisi rongga-rongga antar agregat. Kebocoran pada bekisting yang menyebabkan air atau pasta semen keluar. Campuran yang terlalu banyak air. Gradasi campuran yang kurang baik. Macam-macam voids antara lain: honey combing, sand streaking, bugholes dan form scabbing.

4. Crazing adalah gejala remuk pada permukaan beton (seperti pecahnya kulit telur).

Prosedur umum yang dilakukan untuk mengetahui kekuatan sisa struktur beton bertulang akibat kebakaran :Metode penaksiran(assessment)pertama yang dilakukan tentunya adalah peninjauan ke lapangan dan melakukan pengamatan visual.Untuk :Mengetahui situasi lapangan (perubahan warna beton, ada tidaknya crakcs dan deformasi plastis). Digunakan untuk mendeteksi temperatur tertinggi, kekuatan dan kekakuan struktur. Mencari tahu, lamanya waktu kebakaran dan penyebab kebakaran.Mengambil data pengujian materialPengamatan visual ini harus didokumentasikan dengan detail(close up)Dibuat laporan awal yang isinya gambaran secara visual keadaan struktur bangunan pasca kebakaran.Pengumpulan data primer berupa pengambilan sampel dan pengujian di lapangan maupun di laboratorium. Pengambilan data ini dapat dengan caranon destructive testdandestructive tes.

17Caranon destructive testadalah cara untuk mendapatkan data struktur tanpa merusaknya, misalnya untuk memperkirakan kuat desak beton dengan menggunakan alatSchmidt Hammer,untuk mengetahui/mendeteksi letak tulangan, diameter tulangan, jarak antar tulangan dan tebal selimut beton menggunakan alatrebar detector, untuk mengukur lebar retak yang berukuran kecil dapat menggunakan alatmicrocrackmeter,alat ini mempunyai ketelitian sampai 0.01 mm, untuk memprediksi mutu beton, modulus elatisitas beton, retak, porositas (rongga atau pelapukan) menggunakan alat UPV(ultrasonic pulse velocity), kimia tes juga dilakukan untuk memperkirakan temperatur tertinggi yang pernah dialami, misalnya dengan phenolphthalein (PP-test)atau tes kadar kapur bebas(CaO free test).Caradestructive testadalah pengambilan data dengan merusak material struktur untuk pengambilan sampel, misalnya pengambilan sampel beton dengan core drill (berdiameter 10 cm) dancore case(berdiameter 5 cm). Sampel ini dibawa ke laboratorium untuk dilakukan tes kuat desak, kuat tarik. Pengambilan sampel baja tulangan juga dilakukan dan dibawa ke lab untuk tes kuat tarik.Jika pemilik gedung mengijinkan maka dapat dilakukan tes pembebanan skala penuh langsung di lapangan pada bagian-bagian struktur yang paling parah sampai dua kali beban rencana dan merekam respon lendutan yang terjadi di beberapa titik kritis untuk memperkirakan kekuatan sisa, kekakuan, stabilitas, dan batas respon elastiknya. Uji pembebanan ini dapat dilakukan dengan air,

4) Langkah berikutnya adalah melakukan analisis ulang struktur dengan mendasarkan pada properti material pasca kebakaran dan peraturan yang terbaru. Dari hasil analisis ulang ini dapat diketahui gambaran elemen-elemen struktur mana yang perlu perbaikan dan atau perkuatan.Metode perbaikan Secara garis besar, metode perbaikan dapat dikelompokkan menurut bahan yang digunakan, yaitu resin, polymer, cement mortar, plesteran, mineral yang diaplikasi dengan cara penyemprotan dan proses beton semprot (sprayed concrete).1. Perbaikan dengan resinPerbaikan dengan bahan resin mencakup berbagai konfigurasi tambalan dan isian, dengan bahan epoxy resin, polyester resin dan mortar acrylic. Resin dapat mengisi celah- celah retak dan berfungsi untuk menyatukan kembali beton yang sudah retak. Resin juga dapat digunakan pada daerah- daerah yang mengalami spalling setempat.

2. PlesteranBerupa adukan semen yang dicampur dengan pasir. Plesteran dapat digunakan untuk menambah bagian- bagian yang rusak. Ketahanan kebakaran dapat dikembalikan sampai suatu taraf tertentu, namun perlindungan terhadap korosi tulangan tidak dapat diharapkan.

3. Sprayed MineralBahan - bahan jenis ini umumnya dijual di pasaran dengan merek dagang tertentu. Material ini dapat disemprotkan ke permukaan elemen struktur yang ingin dilindungi terhadap kebakaran. Perlu dicatat material ini tidak dapat dipakai untuk keperluan struktural.

4. Polymer Modified MortarBahan ini umumnya dipakai sebagai bahan tambahan untuk menutup bagian kecil yang dikerjakan secara manual, dengan ketebalan sampai 30 mm. Bahan yang sering dipakai adalah SBR (styrene butadiene rubber). Dalam hal ini perlu dipelajari sifat ketahanan api dari bahan tersebut.

5. SemenAdukan dengan bahan dasar semen ini dapat diaplikasikan secara manual ke bagian- bagian yang mengalami kerusakan. Beberapa faktor yang perlu diperhatikan adalah lekatan bahan dengan beton lama dan ketebalan plesteran. Untuk memperoleh lekatan yang baik, permukaan beton lama harus dibersihkan dan diperkasar dan diberi bonding agent yang kompatibel.

6. Beton tembak (shotcrete)Shotcrete merupakan suatu proses pekerjaan dengan menyemprotkan mortar atau beton dengan suatu alat yang bertekanan

Dari seluruh metode perbaikan yang dikenal, shotcrete merupakan teknik yang paling umum digunakan untuk memperbaiki sebuah struktur gedung yang rusak akibat api. Shotcrete dapat dikombinasikan dengan penambahan tulangan dan teknik ini dapat menambah kekuatan elemen struktur yang ada. Fungsi ketahanan terhadap kebakaran dan sebagai lapisan pelindung untuk menjaga durability elemen struktur juga bisa dipenuhi. Apabila diaplikasikan pada bidang yang luas, teknik ini sangat efektif dan merupakan solusi yang tepat dari segi biaya dan kecepatan.Alternatif Perbaikan Beton Pasca Kebakaran

Ketika sebuah bangunan yang strukturnya didominasi oleh beton terlalap api, mungkinkah beton yang telah rusak karena terbakar tersebut dapat dipulihkan kekuatannya seperti sediakala dan tetap aman untuk dipergunakan?.Menurut Ketua Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur Badan Pengkajian dan Penerapan teknologi dalam tesisnya di Jerman, pemulihan kekuatan beton terbakar sangat mungkin dilakukan.Beton memiliki sifat yang unik.Meskipun telah berumur, didalam beton terdapat butiran- butiran semen yang belum bereaksi atau dengan kata lain masih utuh berbentuk butiran semen.

Jika beton terbakar dengan suhu 500 celcius hingga 700 celcius selain akan mengalami kerusakan dan penurunan kekuatan, beton tersebut juga akan berubah menjadi semen kembali. Alternatif cara memperbaiki beton yang rusak karena terbakar yaitu menyiramnya dengan air.Pemikiran ini berdasarkan ketika beton dalam suhu tinggi akan terurai menjadi semen. Selanjutnya jika semen tersebut disiram dengan air akan kembali berubah menjadi betonBerapa pun umur beton, didalamnya tetap terdapat butiran semen yang belum selesai bereaksi dan retak- retak rambut. Hal inilah yang memberikan harapan dan memungkinkan dilakukan pemulihan beton dengan menyiramnya dengan air.

Reduksi kekuatan beton akibat terbakar umumnya hanya berdampak pada lapisan luar beton , berkisar pada ketebalan 3 - 5 cm. Hal ini terkait dengan prinsip isothermis atau perambatan panas semakin ke dalam beton, panas yang diterima pun semakin kecil.Treatment penyiraman air pada proses pemulihan kekuatan beton terbakar bertujuan agar air dapat meresap kedalam beton dan bereaksi dengan senyawa C2S pada semen akibat beton yang terbakar. Hasil dari reaksi ini adalah CSH dan Ca(OH)2. Penyiraman dilakukan hingga kondisi beton jenuhMetode penyiraman . pertama menggunakan kain goni yang direndam air, kemudian dibalutkan pada beton kolom. Kedua menggunakan selang berlubang- lubang yang dialiri air kemudian dililitkan pada kolom dan ketiga menggunakan sprinkler dengan aliran air dikontrol dengan timer sebagai upaya efisiensi.

Hasilnya..Tingkat recovery kekuatan beton setelah dilakukan treatment penyiraman dengan air mampu mendekati 100 % dari kekuatan awal beton sebelum terbakarTerdapat 2 faktor utama yang berpengaruh terhadap proses pemulihan kekuatan beton terbakar.Pertama mutu beton dengan melihat perbandingan air dan semennya. semakin kecil kadar airnya berarti jumlah semen yang belum bereaksi semakin banyak. sehingga tingkat pemulihan beton akan semakin tinggi dan cepat. Kedua lamanya beton terbakar. Semakin lama beton terbakar berarti panas yang diterima beton akan semakin tinggi, akibatnya proses pemulihan yang harus dilakukan semakin lama dan tingkat pemulihan beton justru tidak terlalu tinggiSISTEM CONCRETE JACKETINGSistem Perkuatan Concrete Jacketing Concrete jacketing adalah salah satu dari sekian banyak teknik yang digunakan dalam perbaikan dan perkuatan beton bertulang. Concrete Jacketing dilakukan dengan cara memperbesar penampang melintang beton bertulang yang telah ada dengan lapisan baru beton tambahan yang juga diperkuat dengan tulangan.

Pada cara inidigunakansuatu materialbeton dengan kekuatan tinggiyang lebih memiliki daya tahanpadaelemen strukturyangakan diperbaiki atau diperkuat dengan caradilekatkan dengan menggunakan pengencang pada beton.Material yang berpengaruh terhadap bahan pembentuk beton adalahbinder materialsyang bersifat pozzolan, yang dapat meningkatkan ketahanan beton, salah satu contoh materialnya adalah metakaolin yang berperan meningkatkan kuat tekan, memiliki ketahanan lebih besar, dan penurunan-penurunan yang disebabkan reaksi alkali silika (ASR).

Salah satu kasus kebakaran gedung Kebakaran yang tidak sengaja terjadi pada bulan Maret 2005 dan telah merusak bagian struktur dari fasilitas gedung lantai 4 yang dimiliki oleh Industri Manufaktur Yamaha Musik di Jakarta, Indonesia, sangat menghambat kecepatan produksinya.Inspeksi awal setelah kebakaranmengungkapkankerusakan beton yang parahdanretakdi banyakbalok,slabdan kolombeton bertulang.Berdasarkanpenilaiankeseluruhanelemenstruktural utamasetelah kebakaran, ditemukanbahwakekuatanbeton danbajatelah memburuksebagaiakibat daridampakkebakaran.FyfeAsia PteLtd, Singapurabersama dengankonsultanstrukturalyangmewakilipemilikmelakukan penilaiantingkat kerusakandan mengusulkansolusiperkuatanuntuk bagianbangunanyang terkenadampak kerusakan.Proposalakhirmemberikan saranuntuk memperbesarkolom danmemperkuatbalokyang rusak dengan menggunakan SistemTYFOFibrwrapComposite. Sebagian besarbalokdiperkuatuntuk peningkatankelenturan menggunakanTYFOSCH41CarbonComposite,dan untukpeningkatangesermenggunakanTYFOSEH51GlassCompositeolehaplikatorbersertifikatFyfeAsia Pte Ltddi Indonesia.Karenakemudahansistemaplikasi,dalamwaktu15hariperkuatanmenggunakanTYFOFibrwrapSistemdapatdiselesaikan. Hal inimemungkinkanfasilitasgedung tersebutmencapaipemulihanstrukturaldan kapasitasproduksiseperti sebelum terjadi kebakaran.

Thank You