Dokumen ini membahas penelitian tentang kuat lentur balok komposit baja-beton pasca bakar pada berbagai suhu. Penelitian menunjukkan bahwa kuat lentur dan faktor kekakuan balok mengalami penurunan seiring kenaikan suhu dan lama pembakaran. Namun demikian, pada kondisi tertentu balok masih dapat difungsikan kembali asalkan deformasi pada beton tidak terlalu besar.

1. KUAT LENTUR BALOK KOMPOSIT BAJA-BETON
PASCA BAKAR
Lilis Indriani, ST, MT ,Ahmad Tohir, ST
E-mail: indrianililis@yahoo.com
Abstrak
Bangunan sipil terutama bangunan gedung dan jembatan yang mengalami kebakaran akhir – akhir ini
menjadi suatu permasalahan yang harus diselesaikan. Dan untuk menyelesaikan permasalahan ini, salah
satunya adalah dengan mengestiminasi kekuatan sisa yang ada akibat kebakaran tersebut.
Penelitian kuat lentur balok komposit baja-beton pasca bakar tidak lain bertujuan untuk mengetahui
kekuatan sisa yang dimaksud meliputidegredasi kuat lentur dan perilaku balok komposit baja-beton
setelah mengalami kebakaran. Nilai kekakuan (P/Δ), factor kekaukan (EI) dan kapasitas lentur (Mn)
balok komposit baja- beton yang diperoleh dari grafik hubungan beban –lendutan dan grafik momen
kelengkungan dapat memberikan gambaran yang jelas untuk tujuan itu.
Dengan memperhatikan grafik hubungan beban-lendungan dan momen-kelengkungan menunjukkan
bahwa balok komposit baja-beton (concrete-encased beam) yang dibakar pada suhu konstan selama 3
jam akan terjadi penurunan nilai kekakuan pada suhu 200°C sebesar 20% dan terus meningkat dengan
bertambahnya temperature. Faktor kekakuan (EI) turun lebih dari 50% pada suhu 200°C sampai 400°C,
sedangkan kuat lentur(Mn) mengalami penurunan sebesar 13,33% pada suhu 300°C dan 16,67% pada
suhu 400°C, akan tetapi pada suhu 200°C kuat lentur maksimum masih dapat dipertahankan (kuat lentur
maksimal masih 100%).
Dengan demikian dari penelitian ini diperoleh hasil bahwa balok komposit baja-beton (concrete-encased
beam) pasca bakar akan mengalami degradrasi kuat lentur seiring dengan kenaikan suhu dan lama
pembakaran. Selain itu dengan bertambahnya temperature, faktor daktilitas balok komposit menjadi
turun terutama daktilitas kelengkungan menunjukkan penurunan yang sangat tajam. Namun demikian
pada kondisi tertentu, balok seperti ini masih memiliki kekuatan dan kekakuan yang memadai sehingga
masih layak untuk difungsikan kembali asalkan deformasi pada beton tidak menunjukkan penurunan yang
besar dan masih dapat diperbaiki.
Keyword: balok komposit, temperature, faktor daktilitas
I. PENDAHULUAN
Dewasa ini, baja komposit lebih sering
digunakan untuk struktur gedung berlantai
banyak dan sebagian untuk struktur jembatan.
Bangunan gedung dan jembatan tersebut tidak
terlepas dari permasalahan – permasalahan
karena faktor alam maupun kesalahan dari
manusia (human error) seperti timbulnya
kebakaran. Struktur dengan baja komposit
yang mengalami kebakaran akan
mengakibatkan kerusakan pada struktur dari
tingkat yang paling rendah hingga tingkat
yang (collape). Hal ini dikarenakan
temperature yang tinggi dapat mempengaruhi
sifat dan perilaku dari elemen balok atau
kolom yang pada akhirnya dapat
mempengaruhi perilaku struktur secara
keseluruhan.
1.1 PERUMUSAN MASALAH
Balok komposit baja-beton merupakan
salah satu elemen struktur yang tersusun
dari berbagai macam material seperti baja,
pasir, kerikil, semen dan air. Masing –
masing material ini apabila terkena panas
yang tinggi akan bereaksi sesuai dengan
kemampuan menahan panas yang
mengakibatkan perubahan masing – masing
zat penyusun materail tersebul dan pada
akhirnya akan mempengaruhi kekuatan
elemen struktur secara keseluruhan.
Elemen struktur komposit baja-beton yang
terkena suhu tinggi akan mengalami
penurunan mutu bahan terutama kekuatan
desak beton yang sangat berpengaruh pada
kekuatan lentur balok. Hal ini terjadi
karena kekuatan lentur balok komposit
sangat tergantung dari seberapa besar kuat
desak beton yang terjadi pada tepi atas
balok selain pengaruh lekatan yang terjadi
antara baja dan beton.

2. 1.2 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk:
a. Mengetahui kuat lentur balok komposit
baja-beton pasca bakar dan
membandingkan dengan kuat lentur
balok komposit baja-beton yang tidak
tebakar.
b. Mengetahui hubungan momen-kelengkungan
dan beban-lendutan pada
balok komposit baja-beton pasca bakar.
1.3 BATASAN MASALAH
Pada penelitian ini dilakukan pembatasan
yaitu:
a. Penelitian yang dilakukan merupakan uji
kuat lentur struktur balok baja komposit
diselimuti beton.
b. Balok baja tanpa tulangan sengkang.
c. Penutup beton minimal
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1Pengertian Balok Komposit
Gere & Timoshenko (1984), menyatakan
bahwa batang struktural yang didesain untuk
menahan gaya – gaya yang bekerja dalam arah
transversal terhadap sumbunya disebut balok
(beam)
Menurut Salmon & Johnson (1991), aksi
struktur komposit pada balok baja yang dicor
secara monolit dalam bentuk memilik interaksi
yang baikantara balok baja dan beton, selain
itu lekatan ini tergantung pada interaksi antara
baja dan beton.
Dengan demikian yang dimaksud balok
komposit (composite beam) adalah batang
struktural yang mendukung gaya – gaya arah
trasversal terhadap sumbunya dimana
kekuatannya tergantung pada interaksi
mekanis diantara dua atau lebih bahan yang
berbeda.
2.2Perilaku Baja Dan Beton Pada Temperatur
Tinggi
Sifat – sifat baja dan beton dipengaruhi oleh
suhu. Pada suhu yang sama dengan yang
dijumpai pada kebakararan., kekuatan dan
modulus elastisitas berkurang (Mark fintel,
1987). Pada temperatur tinggi sekitar 430°C
sampai dengan 540°C, modulus elastisitas,
kekuatan leleh, dan kekuatan tarik baja
mengalami laju penurunan maksimum
(Salmon-Johnson, 1992). Selain itu, daya tahan
baja terhadap api dari tulangan yang telindung
diperlemah oleh konduktifitasnya yang tinggi
terhadap panas dan kenyataannya bahwa
kekuatan tulangan akan berkurang banyak
pada temperatur tinggi (Wilter, 1987 via
Ibadilhaq dan Jauhari, 1998). Disisi lai,
menurut Neville (1987) via Qolyubi dan
Rahmani (1998), beton menunjukkan kenaikan
kuat desak pada temperatur 200°C - 300°C,
tetapi diatas 400°C kuat desak hanya mencapai
90% dari kuat desak normal dan maksimum
40% pada suhu 700°C. Oleh Mindess hal
tersebut dibuktikan bahwa kuat desak beton
dapat dipertahankan sampai dengan 300°C,
lebih dari itu kuat desak beton akan menurun.
Qolyubi dan Rahmani (1998), juga
mengatakan penelitian yang dilakukan oleh
Carlos Castile dan A.J. durrani (1990),
menyimpulkan bahwa pemanasan pada
temperatur 100°C sampai 400°C akan
menyebabkan kuat tekan beton berkurang 15%
sampai 20%. Pemanasan antara suhu 400°C
sampai 600°C akan menyebabkan kekuatan
beton naik sekitar 8% sampai 13%. Pemanasan
diatas 600°C menyebabkan kekuatan beton
akan turun kembali sekitar 30%.
2.3Pengaruh Lekatan Pada Balok Komposit
Perubahan temperatur pada balok komposit
dapat menyebabkan sifat lekatan antara baja
dan beton menjadi berkurang. Perbedaan
angka muai yang tidak terlalu besar antara bja
dan beton pada suhu kamar akan sangat
berpengaruh bila suhu terus dinaikkan sampai
kedua bahan mengalami degradasi yang
maksimum. Sebab pada suhu yang relatif
tinggi, baja akan mengalami pemuaian yang
lebih besar dibandingkan yang terjadi pada
beton. Angka muai yang besar akibat kenaikan
suhuini menyebabkan baja dan beton akan
mengalami slip relatif seiring dengan
pertambahan beban yang pada akhirnya
mempengaruhi kekuatan balok komposit.
Selain pengaruh suhu, lakatan yang terjadi
pada baja dan beton juga dipengaruhi oleh
adhesi bahan dan luas bidang lekatan.
Supaya sebuah gelagar dan slab beton dapat
menjadi satu kesatuan, kedua material harus
disambung sedemikian rupa sehingga geseran
longitudinal (membujur) bisa disalurkan

3. diantara keduanya. Apabila gelagar baja
dibungkus sepenuhnya dengan beton
(concrete-encased beam), maka tidak perlu
dipakai alat penyambung mekanis, karena
geseran membujur bisa disalurkan sepenuhnya
oleh ikatan antara baja dan beton dan jika
gelagar baja tidak dibungkus sepenuhnya
dengan beton maka perlu dipakai penghubung
geser (shear connector)
2.4Grafik Hubungan Beban – Lendutan Balok
Komposit
Hubungan beban – lendutan balok komposit
berdasarkan penelitian Brian Uy & Mark
Andrew Bradford (1995), ditunjukkan pada
Gambar 2.1 .
Gambar 2.1 Hubungan Beban (P) dan
Lendutan (D) Balok Komposit
Berdasarkan landasan teori yang ada maka
dapat dibuat suatu hipotesa grafik hubungan
beban lendutan seperti pada Gambar 2.2
Gambar 2.2 Hubungan Beban (P) dan
Lendutan (D) Balok Komposit
Pasca Bakar
Akibat dari naiknya temperatur pada balok
komposit mengakibatkan kekuatan dan
kekakuan balok komposit pasca bakar dalam
menerima beban menjadi berkurang. Ini dapat
terjadi karena kekuatan balok komposit sangat
tergantung pada kekuatan beton yang
menerima tekan atau bergantung pada niali fc’
yang dipengaruhi oleh perubahan temperatur.
Dari hubungan persamaan kekauan balok
dapat diketahui bahwa semakin besar lendutan
yang terjadi maka nilai kekakuan balok
menjadi berkurang dengan demikian kekuatan
balok dalam menerima beban juga semakin
kecil.
3. METODE PENELITIAN
Penelitian kuat lentur balok komposit baja-beton
pasca bakar menggunakan benda uji
berupa delapan buah balok komposit dengan
variasi suhu 200ºC, 300ºC, 400ºC dan tanpa
pembakaran sebagai pembanding.
3.1 Bahan – Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan secara umum
adalah:
a. Pasir
Digunakan pasir dengan berat jenis 2,74
Kg/cm³ dengan Modulus Halus Butir
(MHB) sebesar 2,64.
b. Semen
Digunakan semen Portland Tipe I Merk
Gresik dengan berat jenis 3,15 Kg/cm³.
c. Air
Air diambil dari Laboratorium Beton.
d. Agregat
Digunakan Agregat batu belah dengan
berat jenis 2,63 Kg/cm³
e. Baja Profil
Digunakan profil INP 10, dengan ukuran
h = 100 mm, bf = 55 mm, tw = 4 mm, tf
= 5 mm, dengan mutu baja A36.
3.2 Benda Uji
Digunakan balok skala penuh dengan ukuran
(14x18x200) cm, dibuat sebanyak delapan
buah dengan perlakuan sebagai berikut:
a. Dua buah dibakar selama 3 jam pada
temperature 400ºC

4. b. Dua buah dibakar selama 3 jam pada
temperature 300ºC
c. Dua buah dibakar selama 3 jam pada
temperature 200ºC
d. Dua buah tanpa melalui proses
pembakaran (sebagai pembanding)
3.3 Peralatan Penelitian
Untuk kelancaran penelitian diperlukan
beberapa peralatan penelitian yang digunakan
sebagai sarana untuk mencapai maksud dan
tujuan penelitian.
Adapun alat – alat yang digunakan adalah:
a. Hidraulic Jack
b. Dukungan roll dan sendi
c. Mesin uji kuat desak
d. Mesin uji kuat tarik
e. Timbangan
f. Penggetar
g. Ayakan
h. Mesin Pengaduk Beton
i. Loading Frame
j. Dial Gauge
k. Mistar dan Kaliper
l. Cetok dan talam baja
m. Tungku Pemanas
n. Thermokopel
o. Kerucut Abrams
p. Cetakan benda uji
3.4 Tahap Pelaksanaan Penelitian
Tahapan dalam pelaksanaan ini adalah:
a. Persiapan
b. Pembuatan benda uji
c. Tahap perawatan
d. Persiapan peralatan
e. Pembakaran model balok
f. Pengujian kuat desak beton
g. Pengujian kuat tarik baja profil
h. Pengujian model balok
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pembakaran Balok Komposit
Pembakaran balok uji dilakukan dengan
variasi suhu 200ºC, 300ºC dan 400ºC dibakar
selama 3 jam, terdapat juga balok uji tanpa
bakar (suhu ruang) sebagai pembanding.
Kemudian dilakuakn pengamatan visual
untuk mengetahui perubahan fisik benda uji,
yaitu ditandai dengan adanya perubahan
warna dan retak –retak yang terjadi pada
benda uji, haasilnya disajikan dalam table 4.1
Tabel 4.1 Pengamatan Visual
4.2 Hasil Uji Kuat Lentur Balok Komposit
Baja-Beton (Hubungan Beban dengan
Lendutan)
Dari data – data yang dihasilkan dari
pengujian balok komposit, dibuat grafik
hubungan beban dan lendutan dengan variasi
suhu seperti yang ditunjukkan pada Gambar
4.1.
Gambar 4.1 Hubungan Beban Lendutan
Balok Komposit
Dengan grafik beban (P) dan lendutan (D)
maka dapat diperoelh nilai kekuatan dan
kekakuan balok normal dan balok komposit
pasca bakar. Selain itu, untuk mendapatkan
gambaran yang lebih jelas mengenai
penurunan atau peningkatan kekuatan pada
kondisi plastis terhadap kondisi elastis
maupun keliatan (ductility) balok komposit
dibuat grafik hubungan beban-lendutan non-dimensional
seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 4.2

5. Gambar 4.2 Hubungan Beban Lendutan
Non Demensional Balok
Komposit
Dari hasil pengamatan grafik hubungan beban
dan lendutan pada Gambar 4.1 dapat
disimpulkan dalam Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Analisa data hubungan beton
dengan lendutan
4.3 Kuat Lentur Sisa Ditinjau dari Hubungan
Beban dan Lendutan
Hubungan beban (P) dan lendutan (D) yang
diperoleh dari penelitian merupakan nilai
kekakuan dari balaok komposit. Nilai
kekakuan ini didapat dari perbandingan P dan
D (P/D). Besarnya nilai kekakuan yang
berbeda-beda yang menunjukkan bahwa
balok komposit yang mengalami kebakaran
secara umum memiliki perilaku yang
berbeda-beda pula.
Untuk memperoleh kuat lentur sisa yang
diakibatkan oleh kebakaran dengan beberapa
variasi suhu, maka sebagai nilai banding
digunakan balok komposit yang tidak dibakar
dan diuji pada temperature ruang dianggap
mempunyai nilai kekuatan lentur dan
kekakuan 100%. Sedangkan balok yang
mengalami kebakaran akan diketahui nilai
kuat lentur dan kekakuannya dalam prosen
(%). Dari hasil perhitungan tersebut dapat
diperoleh angka kenaikan atau penurunan
kuat lentur dan nilai kekakuan dari balok
komposit yang mengalami kebakaran.
Kekuatan balok komposit baja-beton pasca
bakar dengan variasi suhu dan pembakaran
selama 3 jam dapat dijabarkan sebagai
berikut:
a. Pada suhu 200ºC yang dijaga konstan
selama 3 jam mengalami penurunan kuat
luluh sebesar 10% dan penurunan nilai
kekakuan sebesar 20,08%. Akan tetapi
pada kondisi plastis (ultimate) masih
memiliki kekuatan 100%
b. Pada suhu 300ºC yang dijaga konstan
selama 3 jam mengalami penurunan kuat
luluh sebesar 20% dan penurunan nilai
kekakuan sebesar 30,77%.
c. Pada suhu mencapai 400ºC kemudian
dibiarkan menurun selama 3 jam
sehingga mencapai suhu 125ºC
mengalami penurunan kekuatan sebesar
20% dan penurunan nilai kekakuan
sebesar 23,94%.
Kejadian ini menunjukkan bahwa balok
komposit baja-beton (concrete-encased
beam) pasca bakar akan mengalami degradasi
kekuatan dan kekakuan yang terus meningkat
dengan bertambahnya temperature akibat
kebakaran. Selain itu, balok seperti ini akan
menunjukkan nilai kekakuan yang
relatifnlebih besar pada suhu 400ºC yang
bekerja dalam tempo relative singkat
dibandingkan pada suhu 300ºC tetapi bekerja
dalam tempo yang cukup lama (3 jam)
5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Balok komposit baja-beton (concrete-encased
beam) yang mengalami kebakaran
pada suhu 200ºC sampai dengan 400ºC
selama tiga jam dari penelitian ini
mempunyai prilaku sebagai berikut:
1. Balok komposit baja-beton akan
mengalami retak yang disebabkan oleh
temperature. Retak rambut mulai terjadi
pada suhu 200ºC kemudian terus
meningkat menjadi retak struktur dengan
arah cenderung vertical terhadap sumbu
balok akibat berat sendiri pada suhu
300ºC dan 400ºC.
2. Degradasi kekuatan balok komposit baja-beton
dipengaruhi oleh temperature dan
lama pembakaran. Semakin tinggi

6. temperature, kuat lentur dan kekakuan
balok dalam menerima beban juga
semakin kecil.
3. Kuat lentur balok komposit baja-beton
(Concrete-encased) pasca bakar masih
dapat dipertahankan ssmpai suhu 200ºC
selama 3 jam kemudian akan terus
menurun sesuai dengan kenaikan
temperature dan lama pembakaran.
4. Lama pembakaran sangat mempengaruhi
nilai kekakuan balok komposit baja-beton,
seperti yang ditunjukkan balok
komposit yang dibakar pada suhu 400ºC
menunjukkan kekakuan yang lebih besar
dibandingkan dengan balok komposit
yang dibakar pada suhu 300ºC, hal ini
disebabkan pada saat mencapai suhu
400ºC lama pembakaran hanya
dipertahankan kurang lebih selama 15
menit sedangkan balok yang dibakar
pada suhu 300ºC dipertahankan selama 3
jam.
5. Balok komposit baja-beton (concrete-encased
beam) pasca bakar yang tidak
dikekang (unconfind) akan mengalami
penurunan factor kekakuan rata – rata
lebih dari 50%.
6. Dengan bertambahnya temperature,
balok komposit baja-beton akan
mengalami penurunan faktor daktilitas
yang menyebabkan kemampuan balok
dalam menerima beban juga semakin
kecil.
5.2 Saran
Untuk memperoleh gambaran yang lebih luas
tentang kuat lentur balok komposit baja
diselimuti beton pasca bakar, dikemukakan
saran ebagai berikut:
1. Pada waktu pembuatan sampel atau
pengecoran perlu diperhatikan nilai slump
dan perbandingan jumlah material yang telah
ditentukan serta pengawasan yang ketat pada
waktu pengecoran sehingga diperoleh kuat
tekan beton yang diharapkan.
2. Pada saat pembakaran, balok diberi beban
sehingga mendekati keadaan struktur yang
sebenarnya.
3. Pada penelitian ini hanya menggunakan data
lendutan balok, sehingga belum dapat
diketahui diagram regangan dan tegangan
yang terjadi pada balok pasca bakar.
Disarankan pada penelitian yang akan dating,
dipasang strain gauge pada balok untuk
mengetahuidistribusi tegangan dan regangan
yang terjadi.
4. Pada saat pengujian perlu diperhatikan
ketelitian dan kecermatan pengamatan dalam
membaca dial pembebanan dan munculnya
retak sehingga didapat data yang valid.
5. Disarankan untuk penelitian selanjutnya
untuk balok komposit baja-beton (concrete-encased
beam) agar menggunakan tulangan
sengkang minimal sehingga dapat mencegah
terjadinya spalling pada beton lebih awal.
6. Perlu diteliti lebih lanjut perilaku balok
komposit baja-beton pasca bakar terutama
kuat geser dan kemampuannya menahan
punter (torsi).
DAFTAR PUSTAKA
Amat Qolyubi, (1998), Pengaruh Variasi Suhu
Pembakaran dan Perlakuan Beton Pasca
Bakar Terhadap Penurunan Kuat Desak
Beton, FTSP-UII, Yogyakarta.
Anas Ibadilhaq, (1998), Pengaruh Pembakaran
Terhadap Kuat Lentur Balok Beton
Bertulang dengan Variasi Tebal Selimut
Beton, FTSP-UII, Yogyakarta.
Bryan Uy, Mark Andrew Bradford (1995),
Ductility of Profiled Composite Beam,
Journal of Structural Engineering.
Charles G. Salmon, John E. Johnson (1991),
Struktur Baja Desain dan Perilaku, Gramedia
Pustaka Utama, Jakarta.
E.P.Popov, (1984), Mekanika Teknik, Erlangga,
Jakarta
F. Chen, T.Atsuta, (1976), Theory of Beam-
Columns, McGraw-Hill, Inc.
Gere, Timoshenko, (1987), Mekanika Bahan,
Erlangga, Jakarta.
Istimawan Dipohusodo, (1994), Struktur Beton
Bertulang, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta
Kardiyono Tjokro Dimulyo, (1995), Teknologi
Beton, FTSP-UGM, Yogyakarta

7. Mark Fintel, (1987), Buku Pegangan Tentang
Teknik Beton, Pradnya Paramita