forensic structural investigation
DESCRIPTION
Tells about step by step to structure investigation .TRANSCRIPT
-
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