-
FORENSIC STRUCTURAL INVESTIGATION
(Struktur beton yang terkena kebakaran / suhu tinggi)
Oleh : Mario Asneindra 25013315
Magister Rekayasa Struktur Fakultas Teknik Sipil dan
Lingkungan
Institut Teknologi Bandung
Selama rangkaian investigasi, hipotesis kegagalan terus
dikembangkan
berdasarkan pengujian terhadap fakta-fakta yang diperoleh dari
investigasi
dilapangan, dokumen, pengujian dan analisis. Beberapa hipotesis
mungkin akan
disanggah dan dijatuhkan, sementara yang baru mungkin akan maju.
Hal ini
umumnya disarankan untuk membentuk tim investigasi tak lama
setelah
penyelidikan awal pada lokasi untuk bertukar pendapat pada
hipotesis
kegagalan.
Langkah-langkah dalam forensic structural investigation adalah:
(1) investigasi di
lapangan, (2) analisis laboratorium, (3) analisis struktur, (4)
menentukan
penyebab kegagalan, (5) laporan
Dalam tulisan ini akan dijelaskan langkah-langkah yang dilakukan
dalam forensic
structural investigation untuk struktur beton yang terkena
kebakaran (suhu
tinggi).
Investigasi dilapangan
Investigasi dilapangan melibatkan pengamatan dan pengukuran pada
beberapa
skala, mendokumentasikan kondisi yang ada, mengambil sampel,
mewawancari
saksi mata dan melakukan tes dilapangan.
Pengamatan visual merupakan langkah awal dari seluruh rangkaian
kegiatan
penyelidikan yang dilakukan dilapangan yang bertujuan untuk
memperkirakan
dan mengelompokkan jenis dan tingkat kerusakan berdasarkan
kondisi visual.
Pengamatan visual yang mencakup kerusakan fisik bangunan,
(retak, lendutan,
pengelupasan, penetrasi panas dan tanda kerusakan lainnya) dan
kerusakan
utilitas (mekanikal, elektrikal, plumbing dan lainnya) serta
perkiraan suhu bakar
dengan memeriksa contoh bahan/barang yang terbakar.
-
Pengaruh api pada komponen struktur bangunan dilakukan dengan
mengamati
perubahan warna pada setiap permukaan komponen yang di uji dan
melakukan
uji penetrasi api dengan menggunakan bahan Phenolpthalene.
Pengaruh
penetrasi kedalam penampang beton digunakan sebagai pengaruh api
terhadap
mutu beton yang selanjutnya digunakan untuk perkiraan kondisi
kekuatan beton
setelah terbakar.
Pengamatan visual terdiri dari:
Pengelupasan dan retakan pada balok, kolom dan plat lantai
Terjadi lendutan atau defleksi pada balok, kolom dan plat
lantai
Perubahan warna pada permukaan beton
Pengamatan temperatur pada selimut beton dan pelapukan yang
terjadi
pada elemen kolom, balok dan plat lantai.
Perubahan warna pada permukaan beton mengindikasikan tingginya
temperatur
yang terjadi pada saat terbakar dan kerusakan fisik retakan dan
pengelupasan
sangat mempengaruhi penurunan kekuatan pada komponen tersebut.
Acuan
pengaruh temperatur terhadap kuat tekan dan modulus elastisitas
beton dapat
dilihat pada Tabel 1. Perkiraan suhu bakar berdasarkan kondisi
visual dapat
dilakukan dengan mengamati perubahan warna dari balok dan pelat
lantai yang
terbakar, pengamatan tersebut dimaksudkan untuk menentukan
pemetaan
kerusakan kemudian suhu dapat diperkirakan sesuai dengan kondisi
warna
(Tabel 2). Selain itu efek fisik yang mungkin terjadi akibat
suhu tinggi tersebut
dapat dilihat pada Gambar 1.
Tabel 1. Pengaruh temperatur terhadap beton
No Temperatur (oC) Sisa Kuat Tekan (%) Sisa Modulus Elastisitas
(%)
1 200 80 60
2 300 70 50
3 400 60 40
4 500 40 30
5 600 20 10
6 800 10 5
7 1000 0 0 Sumber: Pedoman Pemeriksaan Konstruksi Beton
Bertulang Pasca Terbakar
-
Tabel 2. Perkiraan suhu bakar berdasarkan kondisi
fisis/permukaan beton
No Kondisi Permukaan Beton Perkiraan Temperatur (oC)
1 Abu-abu (normal) > 300 oC
2 Pink (merah muda) 300 oC s.d 600 oC
3 White grey (putih keabu-abuan) 600 oC s.d 900 oC
4 Buff (putih keriput) 900 oC s.d 1000 oC Sumber: Pedoman
Pemeriksaan Konstruksi Beton Bertulang Pasca Terbakar
Gambar 1. Bukti visual dari beton yang terkena suhu tinggi
Dilakukan penyemprotan larutan Phenolpthalene 5% terhadap kolom
dan balok,
dengan terlebih dahulu membuka selimut beton dengan pahat hingga
terlihat
tulangannya, kemudian diamati apakah terjadi perubahan warna
atau tidak.
Warna beton setelah disemprot phenolpthalene adalah violet atau
ungu,
selanjutnya setelah satu jam atau lebih diamati lagi apakah
warna ungu tersebut
pudar, hilang atau tetap, kemudian ukur kedalaman warna tidak
violet tersebut
menggunakan roll meter. Selain pengamatan langsung dilapangan
seperti diatas,
penyemprotan dilakukan pada beton inti hasil pengeboran, dimana
kedalaman
penetrasi panas pada beton tersebut dapat diukur.
Concrete Color Temperature Other Possible Physical Effects
Buff
950 C, 1,740 F 1,650 F, 900 C Powdered, light colored,
dehydrated paste
1,450 F, 800 C Spalling, exposing not more than 25 percent
of
Black reinforcing bar surface
Through
Gray
to Buff
600 C 1,100 F
1,070 F, 575 C Popouts over chert or quartz aggregate
particles
1,000 F, 550 C Deep cracking
Pink
to Red
300 C, 550 F 550 F, 300 C Surface crazing
-
Tabel 3. Kondisi material yang berguna untuk memperkirakan
suhu
Informasi lebih lanjut dapat diandalkan tentang suhu dapat
diperoleh selama di
tempat survei. Salah satu metode adalah untuk perhatikan kondisi
bahan terkena
api (Tabel 3). Pemeriksaan puing mungkin menunjukkan bahwa
jendela kaca
telah mencair dan tombol-tombol kuningan lemari telah menjadi
bulat tetapi
tembaga dalam kabel listrik belum melunak. Pengamatan ini
menunjukkan suhu
yang pasti melebihi 1.560 derajat F (ditunjukkan oleh kaca) dan
mungkin sudah
lebih tinggi dari 1.850 derajat F (ditunjukkan dengan kuningan)
tapi tidak setinggi
2.000 derajat F dibutuhkan untuk melelehkan tembaga.
Material Typical Examples Condition Degrees F Degrees
Pluming lead; Sharp edges
Lead flashing; storage rounded or 550 - 650 300 - 350
batteries; toys drops
Plumbing
Zinc flashing; galvanized Drops formed 750 400
surfaces
Small machine
Aluminum parts;
and its alloys toilet fixtures; Drops formed 1,200 650
cooking utensils
Glass block; jars
Molded and
glass tumblers;
ornaments
Softened
adherent 1,300 - 1,400 700 - 750
Rounded 1,400 750
Thoroughly 1,450 800
Window glass;
Sheet glass plate glass;
reinforced glass
Silver Jewelry;
tableware;
Rounded 1,450 800
Thoroughly 1,560 850
Sharp edges
rounded or 1,750 950
drops
Door
Brass furniture knobs; Sharp edges
locks; lamp rounded or 1,650 - 1,850 900 - 1,000
fixtures; buckles drops
Sharp edges
Bronze Window frames; rounded or 1,850 1,000
art objects drops
Sharp edges
Copper Electric wiring; rounded or 2,000 1,100
coins drops Pipes;
Cast iron machine pedestals Drops formed 2,000 - 2,200 1,100 -
1,200
and housings
-
Dalam kasus sederhana jumlah sampel dapat ditentukan dari
prinsip-prinsip
statistik seperti yang diatur dalam ASTM E10534 dan ASTM
E141.35.
Wawancara terhadap saksi mata diperlukan untuk mengetahui
kronologis
peristiwa kebakaran. Kronologis peristiwa kebakaran yang
dimaksud adalah
urutan kejadian yang dialami secara langsung oleh para informan
pada masing-
masing kejadian berdasarkan tempat.
Dokumentasi kondisi dilapangan dilakukan sesegera mungkin
untuk
mendapatkan data yang mungkin menjadi penting dan dapat berubah
sesuai
kondisi dilapangan. Dan untuk menghindarkan kemungkinan barang
bukti
hancur.
Gambar 2. Tembok gudang yang terbakar
-
Gambar 3. Puing bekas yang terbakar
Beberapa pengujian dilapangan perlu dilakukan seperti pengujian
palu beton
(schmidt hammer test) untuk memperkirakan kuat tekan beton
terpasang yang
didasarkan pada kekerasan beton, pengujian cepat rambat
gelombang ultra
(ultrasonic pulse velocity test) untuk memperkirakan homogenitas
beton pada
komponen struktur, uji pembebanan (loading test) untuk
mengevaluasi kekuatan
dari struktur yang telah berdiri dan mengetahui tingkat kekuatan
komponen
struktur terpasang terhadap beban layan (hal ini dilakukan
setelah analisis lebih
lanjut di laboratorium).
Schmidt Hammer Test
Tujuan metode pengujian ini adalah untuk memperkirakan nilai
kuat tekan
beton pada suatu elemen struktur untuk keperluan pengendalian
mutu beton di
lapangan bagi perencanaan dan atau pengawasa pelaksanaan
pekerjaan.
-
Gambar 4. Schmidt Rebound Hammer
Langkah pengujian sebagai berikut: 1) sentuhkan ujung peluncur
pada permukaan titik uji dengan posisi tegak lurus
bidang uji ; 2) secara perlahan tekankan palu beton dengan arah
tegak lurus bidang uji
sampai terjadi pukulan pada titik uji ; 3) lakukan 10 kali
pukulan pada satu lokasi bidang uji dengan jarak terdekat
antara titik-titik pukulan 25 mm ; 4) catat semua nilai
pembacaan yang ditunjukkan oleh skala ; 5) hitung nilai rata-rata
pembacaan ; 6) nilai pembacaan yang berselisih lebih dari 5 satuan
terhadap nilai rata-rata
tidak boleh diperhitungkan, kemudian hitung nilai rata-rata
sisanya ; 7) semua nilai pembacaan harus diabaikan apabila terdapat
dua atau lebih nilai
pembacaan yang berselisih 5 satuan terhadap nilai rata-ratanya ;
8) koreksi nilai akhir rata-rata sesuai inkilinasi pukulan bila
arah pukulan tidak
horisontal ; 9) hitung perkiraan nilai kuat tekan kubus atau
silinder beton dengan
menggunakan tabel atau kurva korelasi yang terdapat pada
petunjuk penggunaan palu beton yang bersangkutan ;
-
Gambar 5. Skema Schmidt Rebound Hammer
Ultrasonic Pulse Velocity Prinsip kerja pengujian ultrasonic
adalah mengubah energi gelombang listrik
yang dibangkitkan oleh pembangkit pulsa transducer
pengirim/transmitter (T)
menjadi energi gelombang mekanik yang selanjutnya merambat pada
beton.
Setelah sampai pada transducer penerima/receiver (R) energi
gelombang tadi
diubah kembali menjadi energi gelombang listrik yang selanjutnya
melewati
penguat dan akhirnya dihitung/ditampilkan dalam satuan waktu
tempuh. Ada
tiga metode pengaturan tranduser; (a) direct transmission, (b)
semi direct
transmission, (c) surface / indirect transmission (Gambar 6).
Skema pemakaian
Ultrasonic Pulse Velocity dapat dilihat pada Gambar 7 dan 8.
Gambar 6. Tiga metode pengaturan tranduser
a b c
-
Gambar 6. Skema dari Ultrasonic Pulse Velocity
Gambar 8. Pemakaian Ultrasonic Pulse Velocity
Analisis Laboratorium
Uji laboratorium dapat dilakukan pada material atau komponen
struktural.
Pengujian sampel yang diambil dari struktur dapat diambil dalam
berbagai
bentuk. Beberapa pengujian dilaboratorium seperti pengujian
beton inti (core
drilled test) adalah pengujian kuat tekan beton inti hasil
pemgeboran yang
bersifat semi destructive untuk memperkirakan nilai kuat tekan
pada komponen
struktur terpasang. Pengujian kuat tarik baja tulangan untuk
mendapatkan nilai
kuat tarik dari baja tulangan terpasang baik pada saat kondisi
leleh maupun
putus.
-
Core Drill
Cores dapat digunakan untuk mengevaluasi kekuatan dan modulus
elastisitas.
Cores harus diambil secara bijak dan dari lokasi dimana efeknya
pada kekuatan
akan minimum meskipun. Perbandingan data ini harus dilakukan
dengan data
yang diperoleh dari core yang diambil dari daerah yang tidak
terkena suhu tinggi.
Perbandingan ini memberikan informasi yang paling dapat
diandalkan pada
perubahan dalam beton yang disebabkan oleh suhu yang
tercapai.
Cracking juga dapat dipelajari secara visual dalam core atau
fragmen, tetapi
informasi lebih rinci tentang cracking biasanya harus diperoleh
dengan
menggunakan metode petrographic (Gambar 9).
Gambar 9. Informasi yang diperoleh dari cores dengan metode
petrographic
Salah satu contoh alat core drill yang digunakan untuk mengambil
core dapat
dilihat pada Gambar 10.
-
Gambar 10. Core Drill
Gambar 11. Inti diambil untuk pemeriksaan
Uji kuat tarik baja tulangan
Uji kuat tarik baja tulangan dimaksudkan untuk mendapatkan nilai
kuat tarik dari
baja tulangan terpasang baik pada saat kondisi leleh maupun
putus. Adapun
setup pengujian kuat tarik baja tulangan dapat dilihat pada
Gambar 12.
-
Gambar 12. Uji kuat tarik baja tulangan
Analisis Struktur
Perhitungan hampir selalu diperlukan untuk menentukan beban yang
bekerja
pada struktur, dan untuk menentukan ketahanan struktur tersebut.
Analisis
dapat dilakukan secara manual maupun menggunakan program
pendukung
(software).
Menentukan Penyebab Kegagalan
Teori kegagalan sering dikembangkan berdasarkan pengalaman
sebelumnya
dengan kegagalan serupa, meskipun demikian anggota tim harus
berpikiran
terbuka terhadap penyebab atau kombinasi penyebab yang belum
pernah
dialami.
Sebagai kemajuan dalam investigasi, fakta-fakta yang dikumpulkan
dan hipotesis
kegagalan baik dibuktikan atau dibantahkan dan dijatuhkan.
Hipotesis baru
kemungkinan muncul. Setelah potensi penyebab kegagalan
dipersempit menjadi
satu atau beberapa, diuji kembali semua bukti untuk menentukan
apakah
mendukung atau tidak terhadap penyebab kegagalan.
Reports
Laporan investigasi merupakan puncak dari semua upaya
investigasi.
Tingkat kerusakan bangunan berdasarkan hasil pengamatan visual
dan pengujian
dapat diklasifikasikan menjadi empat tingkat yaitu:
1. Rusak Ringan:
a. kerusakan terjadi hanya pada bagian permukaan
b. tidak terjadi perubahan warna pada beton
-
c. tidak terjadi perubahan bentuk (deformasi/lendutan)
d. retak-retak terjadi hanya pada plesteran dan tidak tembus
kebagian
dalam
e. lendutan atau defleksi struktur utama tidak melebihi 1/300
bentang
f. kuat tekan beton terpasang yang diperoleh dari hasil uji
lebih besar dari
80% rencana.
2. Rusak Sedang:
a. terjadi kerusakan struktur pada bagian permukaan yang
ditandai dengan
adanya pengelupasan
b. permukaan beton berwarna pink (merah muda)
c. terjadi perubahan bentuk (deformasi/lendutan), terutama pada
elem
balok dan plat lantai
d. retak-retak yang terjadi tembus kebagian dalam dan menembus
ke
tulangan
e. terjadi lendutan atau defleksi pada struktur utama lebih dari
1/300
bentang
f. kuat tekan beton terpasang berkisar 65-80% dari rencana
3. Rusak Berat
a. kerusakan struktur utama cukup besar
b. permukaan beton berwarna putih keabu-abuan hingga
kekuning-
kuningan
c. terjadi pengelupasan atau spalling pada permukaan beton
dengan jumlah
dan ukuran yang besar
d. tulangan baja terlihat dari luar
e. lendutan atau defleksi pada struktur utama cukup besar
f. kuat tekan beton terpasang berkisar antara 50%-65%
4. Rusak Total
a. struktur utama runtuh
b. struktur utama tidak dapat berfungsi sebagai kompartemen
c. retak komponen struktur tembus dari permukaan satu
kepermukaan
lainnya
d. kuat tekan beton terpasang kurang dai 50%.
-
References
ASTM C597-02 Standard Test Method for Pulse Velocity Through
Concrete Case study on non-destructive testing on concrete
structures, Prof. R. Satish
Kumar
Evaluating fire damage to concrete structures, Bernard Erlin,
William G. Hime,
William H. Kuenning.
Forensic Structural Engineering Book, Robert T. Ratay, Ph.D.,
PE, 2000, McGraw
Hill.
Guidebook on non-destructive testing of concrete structures,
International
Atomic Energy Agency, Vienna, 2002.
Investigasi kebakaran digudang penyimpanan, skripsi 2012, UI
Depok
Pedoman Pemeriksaan Konstruksi Beton Bertulang Pasca
Terbakar
SNI 03-4430-1997 Metode pengujian elemen struktur beton dengan
alat bantu
alat palu beton tipe N dan NR, Badan Standarisasi Nasional