PEMANFAATAN PROGRAM BANTU ANALISA STRUKTUR LUSAS UNTUK MENGEVALUASI KETAHANAN API

ELEMEN STRUKTUR BETON BERTULANG PADA CONTOH KASUS ACI 216R-89

Dosen Pembimbing: Endah Wahyuni, ST., MSc., PhD Dr.Tech. Pujo Aji , ST., MT.

LATAR BELAKANGLATAR BELAKANG

Api merupakan elemen yang cukup berbahaya dalammempengaruhi kinerja sebuah struktur bangunanKinerja dari beton dan tulangan akan berkurang serta dapat Kinerja dari beton dan tulangan akan berkurang serta dapat mengalami keruntuhanPerilaku dari elemen beton sebenarnya bisa didapatkan daripercobaan di laboratorium namun seiring berkembangnyapercobaan di laboratorium, namun seiring berkembangnyajaman dapat dilakukan dengan pendekatan simulasi metodenumerik.Tugas akhir ini menggunakan program LUSAS. Program bantu ini dipilih karena selama ini program LUSAS telah digunakandalam beberapa analisa termalp

TUJUANTUJUANTujuan utama :

Mengaplikasikan contoh kasus ACI 216R-89 pada program LUSAS untuk mengetahui ketahanan api berdasarkan suhuyang terjadiyang terjadi

Detail tujuan :Memodelkan elemen beton plat pada LUSAS yang akanMemodelkan elemen beton plat pada LUSAS yang akandihubungkan dengan manual ACI 216R-89.Mendapatkan hasil analisa suhu yang terjadi pada elemenMendapatkan hasil analisa suhu yang terjadi pada elemenstruktur beton plat dari analisa termal program LUSAS .Mengetahui hubungan dan perbandingan hasil keluarang g p gprogram LUSAS dengan perhitungan dari kasus plat ACI 216R-89.

BATASAN MASALAHBATASAN MASALAH

Tugas akhir ini menggunakan contoh kasus yang berada pada ACI 216R-89.Kasus yang diambil adalah kasus ketahanan plat satu arah terhadap beban

iapiMenggunakan satu program bantu yaitu program LUSAS 14.03.Pemodelan dilakukan dalam bentuk 2D (dua dimensi) Pemodelan dilakukan dalam bentuk 2D (dua dimensi) Analisa yang dilakukan dikhususkan pada analisa termal yang disediakanLUSAS untuk mencari ketahanan api terhadap suhu.Pemodelan plat yang dilakukan merupakan beton normal.Penulisan tugas akhir ini tidak mencakup kegiatan eksperimental dan tidakmembahas mengenai desain elemen beton bertulang sebelum beban apimembahas mengenai desain elemen beton bertulang sebelum beban apidimasukkan.

TINJAUAN PUSTAKATINJAUAN PUSTAKA

Material BetonPerilaku BetonTerhadap Api danTemperaturTinggi

Kekuatan beton akan menurun secara signifikan mulai pada temperaturKekuatan beton akan menurun secara signifikan mulai pada temperatur200° dan akan diikuti dengan kerusakan secara fisis pada temperatur di atas450° yang diiringi dengan perubahan sifat fisis seperti terjadi retak, terkelupas (spalling), lendutan dan perubahan bentuk lainnya (Lasino, C h d d F 2008)Cahyadi dan Fajri 2008).

Thermal Conductivity (k) dan Spesific Heat (c) pada Betony ( ) p f ( ) pUntuk beton normal nilai thermal conductivity cenderung mengalamipenurunan seiring dengan pertambahan temperatur. Nilai spesific heat adalah tipikal untuk volumetric spesific heat (hasil dari perkalian spesific heat d b j i ) d b l d b i il i ifi h dan berat jenis) pada beton normal dan beton ringan,nilai spesific heat yangterbesar atau kondisi puncak berada pada suhu ke 500 °C (Schaffer dkk1982)

TINJAUAN PUSTAKATINJAUAN PUSTAKA

TINJAUAN PUSTAKATINJAUAN PUSTAKA

Aliran panas yang terjadi dalam elemen yang padat bersifat konduksi. Daya konduksidan sifat thermal yang lainnya merupakan fungsi dari temperatur, seperti modulus elastisitas dapat bergantung pada temperatur. Ketergantungan temperatur tidakmembuat masalah untuk analisa tegangan nonlinear tetapi membuat masalah untukmembuat masalah untuk analisa tegangan nonlinear, tetapi membuat masalah untukkonduksi panas nonlinear (Cook 2002)Hal-hal yang mempengaruhi analisa transfer panas yaitu :

c = specific heat (J/kgK)c specific heat (J/kgK)F = aliran panas (W/m2)h = koefisien perpindahan panas konvektif (W/m2K)k = konduktifitas termal (W/mK) k konduktifitas termal (W/mK)

Q = tingkat dari panas dalam elemen per satuan volume (W/m3)T = Temperatur ( °C atau °K )T = Temperatur dari cairan yang berbatasan di luar lapisan batas (°K)Tfl = Temperatur dari cairan yang berbatasan di luar lapisan batas ( K)t = time (s)ρ = massa jenis (kg/m3)

TINJAUAN PUSTAKATINJAUAN PUSTAKA

Pada analisa pemodelan ini akan dilakukan dengan Pada analisa pemodelan ini akan dilakukan dengan program bantu berbasis finite element method yaitu LUSAS FEA.

Contoh pemodelan benda dengan menggunakanSoftware berbasis finite element analysis

METODOLOGIMETODOLOGI

PROSEDUR PEMODELAN DENGAN LUSASDENGAN LUSAS

PROSEDUR PEMODELAN DENGAN LUSASDENGAN LUSAS

Analisa Struktural dan Hasil OutputDalam analisa struktural, suhu diperhitungkan dengan

adanya koefisien thermal expansion untuk menganalisadeformasi yang terjadi terhadap model akibat temperatur.Untuk proses analisa transfer panas terhadap waktu tidakb k l k l hbisa menggunakan analisa struktural ini, sehinggadiperlukan analisa khusus pada termal. Analisa strukturalakan memberikan jenis analisa umum yang mencakupakan memberikan jenis analisa umum yang mencakupstrukturseperti tegangan, regangan, momen, deformasi,retak dan sebagainyaretak, dan sebagainya

PROSEDUR PEMODELAN DENGAN LUSASDENGAN LUSAS

AnalisaTermal dan Hasil OutputDalam menganalisa suatu model dengan menggunakananalisa termal, yang sangat berpengaruh adalah nilai darih l d i i d p ifi h A li l dthermal conductivity dan specific heat. Analisa termal dapat

menganalisa proses transfer panas dan berapa lama atauwaktu elemen kita bertahan sampai suhu maksimumwaktu elemen kita bertahan sampai suhu maksimum.

PEMODELAN KASUS DAN HASIL ANALISAHASIL ANALISA

Kasus :Plat satu arah memiliki tulangan berdiameter 12.7 mmdengan spasi 150 mm dan fy = 410 MPa (410 x 106

N/m2)., berat jenis 2400 kg/m3. Mutu beton 28 Mpa (28 x106 N/m2). Cover beton diketahui sebesar 19 mm. Platb k (4500 1000 150) b b h dberukuran (4500 x 1000 x 150) mm. beban hidup yangbekerja diketahui sebesar 4.8 kPa (0.0048 x 106 N/m2).Suhu yang terjadi pada permukaan bawah tulangan (cover)Suhu yang terjadi pada permukaan bawah tulangan (cover)sampai terjadi failure berdasarkan perhitungan adalah710°C selama 3 jam710 C selama 3 jam.

PEMODELAN KASUSPEMODELAN KASUSTahap Pemodelan Geometri Tahap Pembebanan

Tahap Running

HASIL ANALISASuhu PermukaanSuhu Permukaan

Didapatkan nilai suhu permukaan sebesar 829.32°C selama 3 jam, nilai thermalconductivity dan spesific heat plat adalah 1.2 W/m°C dan 2,600,000 J/m3°Cy p f p , , J

800

Proses transfer panas pada permukaan bawah tulangan (cover)

200300400500600700800

empe

ratu

r, d

eg C

0100

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Te

Waktu, jam

ANALISA PERBANDINGAN SUHU PERMUKAAN UNTUK DESAIN PLAT BETON

BERTULANG TAHAN API

Cover (mm)

Waktu (jam)

k(W/m°C)

c(J/m3°C)

Suhu Permukaan(°C)(mm) (jam) (W/m C) (J/m C) ( C)

15 2.2 1.22 2,600,000 819.95

19 3 1.2 2,600,000 829.32

25 3.5 1.18 2,600,000 858.48

30 4.1 1.17 2,600,000 872.28

35 4.5 1.16 2,600,000 889.95

40 5 1 15 2 600 000 900 65

Hubungan Cover, Waktu, dan Suhu Permukaan

40 5 1.15 2,600,000 900.65

400

600

800

1000

1200rm

ukaa

n, d

eg C

Parameter suhu tulangan 710°C2.2 jam

3 jam  4.1 jam 

3.5 jam 

5 jam 

4.5 jam 

0

200

400

0 10 20 30 40 50

Suhu

Per

Cover, mm

Cover Waktu kSuhu

kSuhu Perbandingan Suhu Permukaan

Cover (mm)

Waktu(jam)

k (W/m°C) Permukaan

(°C) (k berbeda)

k(W/m°C) Permukaan

(°C) (k sama)

15 2.2 1.22 819.95 1.2 821.1 850

900

950

1000

kaan

, deg

C

terhadap nilai k

2.2 jam 4 1 jam

3.5 jam 5 jam 

4.5 jam 

19 3 1.2 829.32 1.2 829.32

25 3.5 1.18 858.48 1.2 856.49

30 4.1 1.17 872.28 1.2 868.53

35 4 5 1 16 889 95 1 2 883 83

700

750

800

850

0 10 20 30 40 50

Suhu

Per

mu

Cover mm

k sama

k berbeda

j

3 jam 4.1 jam 

Nilai thermal conductivity turunProses Transfer Panas Pada Tulangan

35 4.5 1.16 889.95 1.2 883.83

40 5 1.15 900.65 1.2 891.62

Cover, mm

Nilai thermal conductivity turunmaka suhu permukaan semakin

besar, sedangkan jika thermal conductivity naik maka suhu

k d k400

500

600

700

800

ngan

, deg

C

Cover 15 mm

Cover 19 mm

Cover25 mm

permukaan yang terjadi semakinkecil.

0

100

200

300

0 1 2 3 4 5 6

Suhu

tul

an Cover 25 mm

Cover 30 mm

Cover 35 mm

Cover 40 mm

Waktu, jam

Suhu failure untuk masing-masing tinggi cover platberbeda. Semakin tinggi cover beton, semakin lama waktugg ,ketahanan apinya maka suhu pada cover semakin turun.

Grafik distribusi temperatur pada platGrafik distribusi temperatur pada plat

WaktuCover (mm) ketahanan

(jam)Suhu tulangan (°C)

15 2.2 71019 3 71025 3.5 67030 4.1 64035 4.5 60040 5 580

Cover (mm)

Waktu(jam)

k (W/m°C) c (J/m3°C)Suhu

tulangan Suhu

Permukaan Perbandingan Suhu Permukaan (mm) (jam)(°C) (°C)

15 2.2 1.22 2,600,000 710 819.95

19 3 1.2 2,600,000 710 829.32

25 3 5 1 24 2 600 000 670 804 35 700750800850

aan,

deg

C

gTerhadap nilai k2.2 jam

3 jam 

4.1 jam 

3.5 jam 

4.5 jam 

25 3.5 1.24 2,600,000 670 804.35

30 4.1 1.27 2,600,000 640 774.93

35 4.5 1.3 2,700,000 600 739.74

40 5 1.33 2,700,000 580 716.45

500550600650700

0 10 20 30 40 50

Suhu

Per

muk

a

k sama

k berbeda

5 jam 

, ,

Suhu permukaan hasil analisa LUSAS Cover (mm)

Waktu (jam)

k (W/m°C) c (J/m3°C)Suhu

tulangan (°C)

Suhu Permukaan

(°C)

Cover, mm

semakin menurun. Hal ini dikarenakanwalaupun cover semakin tinggi, tetapiwaktu semakin lama dan suhu padapermukaan bawah tulangan menurun

( C) ( C)

15 2.2 1.2 2,600,000 710 821.1

19 3 1.2 2,600,000 710 829.32

25 3.5 1.2 2,600,000 670 808 permukaan bawah tulangan menurun, sehingga suhu pada permukaan pun semakin menurun.

25 3.5 1.2 2,600,000 670 808

30 4.1 1.2 2,600,000 640 782.44

35 4.5 1.2 2,600,000 600 746.1

40 5 1.2 2,600,000 580 727.4

700800

Proses Transfer Panas Pada Tulangan

400500600700

an

ga

n,

deg

C

cover 15 mm

cover 19 mm

0100200300

Su

hu

tu

la cover 25 mm

cover 30 mm

cover 35 mm

0 1 2 3 4 5 6

Waktu, jam

cover 40 mm

HUBUNGAN DAN PERBANDINGAN SUHU PERMUKAAN HASIL ANALISA PROGRAM

DENGAN PERHITUNGAN MANUALPada perhitungan manual ACI 216R-89 dapat menentukan suhu permukaanb d k

Suhu tersebut merupakan suhu apistandar dimana suhu semakin meningkat

beton dengan menggunakan apistandar pada grafik StandarTime-Temperature Curve For Control Of Fire Tests pada ASTM E 119

gseiring dengan kenaikan waktu. Analisa program hanya dapat memasukkansuhu api konstan, sehingga nilai api standartersebut dijadikan nilai konstan. p jNilai api standar konstan didapatkandengan menggunakan teori pendekatanenergi dimana luasan dari energi apistandar dibagi dengan waktug g

Cover (mm)

Waktu (t) (jam)

Luas L/tSuhu api standar

konstan (°C)

15 2.2 17.68 8.04 860

19 3 25.20 8.40 900

25 3.5 30.16 8.60 940

30 4 1 36 05 8 79 95030 4.1 36.05 8.79 950

35 4.5 40.13 8.92 980

40 5 45.23 9.05 990

Perbandingan suhu api standar konstan dengan suhu hasil analisa program (suhu failure padatulangan sama = 710°C)g )

Cover (mm)

Waktu (jam)

Suhu tulangan

(°C)

Suhu Permukaan

(°C)(k berbeda)

Suhu Permukaan

(°C)(k sama)

Suhu Api Standar konstan

(°C) 10001050

Perbandingan suhu permukaan api standar dengan analisa LUSAS

4.1 jam 3 5 jam5 jam 4.5 jam 

(k berbeda) (k sama) ( C)

15 2.2 710 819.95 821.1 860

19 3 710 829.32 829.32 900

25 3.5 710 858.48 856.49 940 550600650700750800850900950

1000

hu P

erm

ukaa

n, d

eg C

Suhu Permukaan hasil LUSAS (k berbeda)

Suhu permukaan api standar

2.2 jam3 jam 

j3.5 jam 

30 4.1 710 872.28 868.53 950

35 4.5 710 889.95 883.83 980

40 5 710 900.65 891.62 990

300350400450500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Suh

Cover , mm

Suhu Permukaan hasil LUSAS (k sama)

Suhu permukaan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya waktu. Perbedaan nilai hasil analisa LUSASdengan api standar tidak begitu jauh. Analisa program menunjukkan bahwa semakin tinggi cover maka semakinlama waktu ketahanannya serta semakin besar suhu permukaan yang terjadi untuk kriteria suhu failure adalahsama sama. Prosentase nilai error antara suhu permukaan (untuk suhu dengan nilai k berbeda) dengan api standar konstandiperoleh error minimum sebesar 4.66% dan error maksimum sebesar 9%, sehingga rata-rata nilai error yang dihasilkan adalah 7.9%. Sedangkan prosentase nilai error pada suhu permukaan (untuk suhu dengan nilai k sama) dengan api standar konstan diperoleh error minimum sebesar 4 5% dan error maksimum sebesar 9 9% sehinggadengan api standar konstan diperoleh error minimum sebesar 4.5% dan error maksimum sebesar 9.9%, sehinggarata-rata nilai error yang dihasilkan adalah 8.3%.

Perbandingan suhu api standar konstan dengan suhu hasil analisa program (suhu failure padatulangan berbeda)tulangan berbeda)

Cover (mm)

Waktu (jam)

Suhu tulangan

(°C)

Suhu Permukaan

(°C)

SuhuPermukaan

(°C)

Suhu Api Standar konstan

Perbandingan Suhu Permukaan Api Standar dengan Analisa LUSAS(°C) (k berbeda) (k sama ) (°C)

15 2.2 710 819.95 821.1 860

19 3 710 829.32 829.32 900600700800900

10001100

mu

ka

an

, d

eg C

gSuhu Permukaan LUSAS (k sama)

Suhu Permukaan LUSAS (k berbeda)

2.2 jam

3 jam 4.1 jam 

3.5 jam  5 jam 4.5 jam 

25 3.5 670 804.35 808 940

30 4.1 640 774.93 782.44 950

35 4.5 600 739.74 746.1 980

40 5 580 716 45 727 4 990

300400500600

0 10 20 30 40 50

Su

hu

Per

m

Cover, mm

berbeda)Suhu Api Standar

Suhu permukaan analisa program setelah mencapai puncak yaitu pada waktu 3 jam suhu yang terjadi selanjutnya akan semakinturun seiring bertambahnya waktu. Analisa program menunjukkan bahwa semakin kecil suhu pada tulangan maka suhu permukaanyang terjadi juga semakin kecil. Hal tersebut disebabkan karena waktu yang terjadi juga semakin lama.

40 5 580 716.45 727.4 990

Prosentase nilai error antara suhu permukaan (untuk suhu dengan nilai k berbeda) dengan api standar konstan diperoleh error minimum sebesar 4.66% dan error maksimum sebesar 27.6%, sehingga rata-rata nilai error yang dihasilkan adalah 16.3%. Sedangkanprosentase nilai error pada suhu permukaan (untuk suhu dengan nilai k sama) dengan api standar konstan diperoleh error minimum sebesar 4.5% dan error maksimum sebesar 26.5%, sehingga rata-rata nilai error yang dihasilkan adalah 15.7%.gg y g

ANALISA PERBANDINGAN SUHU TULANGAN UNTUK DESAIN PLAT DAN

BALOK BETON BERTULANG TAHAN APIAnalisa mencari besar suhu tulangan yang dihasilkan program LUSAS bertujuan untukmembandingkan suhu tulangan dan analisa transfer panas pada program dengan suhug g p p p g gtulangan manual ACI 216R-89. Hal ini dilakukan agar program dapat digunakan untukmemprediksi ketahanan api jika terjadi suatu kebakaran tanpa menggunakan bantuanperhitungan manual.

Analisa dilakukan dengan menginput suhu permukaan berdasarkan suhu api standarkonstan. Api standar konstan digunakan karena pada dasarnya api standar tersebutsebagai gambaran dari suhu kebakaran yang terjadi

Cover (mm)

Waktu(jam)

Suhu permukaan = Suhu api standar (°C)

Suhu tulangan LUSAS (k berbeda)

(°C)

Suhu tulangan LUSAS (k sama)

(°C)

15 2.2 860 742.521 743.54519 3 900 766.959 770.2625 3 5 940 773 401 778 88625 3.5 940 773.401 778.88630 4.1 950 768.359 776.25935 4.5 980 775.852 786.82740 5 990 773 519 787 88440 5 990 773.519 787.884

Perbandingan Suhu TulanganAnalisa LUSAS Proses transfer panas menunjukkan bahwa suhu

400500600700800900

anga

n, d

eg C

Berdasarkan nilai k

Suhu Tulangan LUSAS (k bebeda)

2.2 jam

3 jam  4.1 jam 

3.5 jam 

5 jam 

4.5 jam 3.5 jam 

Proses transfer panas menunjukkan bahwa suhupada tulangan hampir sama untuk setiap cover,dimana waktu yang digunakan adalah waktuketahanan apinya. Oleh karena itu dapat disimpulkanbahwa jika ketahanan api elemen struktur terhadap

0100200300400

0 10 20 30 40 50

Suhu

Tul

a

Cover, mm

Suhu Tulangan LUSAS (k sama)

bahwa jika ketahanan api elemen struktur terhadapwaktu telah didesain terlebih dahulu, maka analisaLUSAS memberikan hasil suhu tulangan yang hampirsama untuk setiap ketahanan apinya

900

Proses Transfer Panas Pada Tulangan (kberbeda)

900

Proses Transfer Panas Pada Tulangan (k sama)

300400500600700800900

tula

ngan

, deg

C Cover 15 mm

Cover 19 mm

Cover 25 mm

Cover 30 mm300400500600700800900

tula

ng

an

, d

eg C Cover 15 mm

Cover 19 mm

Cover 25 mm

Cover 30 mm

0100200

0 1 2 3 4 5 6

Suhu

Waktu, jam

Cover 35 mm

Cover 40 mm0

100200

0 1 2 3 4 5 6

Su

hu

Waktu, jam

Cover 35 mm

Cover 40 mm

Dilakukan studi kasus dengan menggunakan suhu permukaan terbesar yang didapatkan darihasil analisa LUSAS berdasarkan pemodelan sebelumnya Asumsi suhu permukaan inihasil analisa LUSAS berdasarkan pemodelan sebelumnya. Asumsi suhu permukaan inisebagai patokan api standar LUSAS yaitu 829.32 °C. Suhu permukaan tersebut dipilih karenamerupakan hasil analisa program untuk kriteria suhu tulangan yang berbeda sesuai grafikdistribusi temperaturdistribusi temperatur

Cover (mm)

Waktu(jam)

k(W/m°C)

c(J/m3°C)

Suhu Permukaan

(°C)

Suhu tulangan

(°C)

Hubungan Suhu Tulangan, Cover, dan Waktu( ) (j ) ( )

(°C) (°C)

15 2.2 1.2 2,600,000 829.32 717.12

19 3 1.2 2,600,000 829.32 710.003

25 3 5 1 2 2 600 000 829 32 687 593 400500600700800900

ngan

, deg

C 2.2 jam

3 jam  4.1 jam 

3.5 jam 

5 jam 

4.5 jam 

25 3.5 1.2 2,600,000 829.32 687.593

30 4.1 1.2 2,600,000 829.32 678.135

35 4.5 1.2 2,600,000 829.32 666.481

40 5 1 2 2 600 000 829 32 660.699

0100200300400

0 10 20 30 40 50

Suhu

Tul

anCover, mm40 5 1.2 2,600,000 829.32 660.699 Cove ,

Proses Transfer Panas Pada Tulangan Akibat Suhu Permukaan

600700800

deg

C

gTerbesar Analisa Program

Cover 15 mm

100200300400500

Suhu

Tul

anga

n, Cover 19 mm

Cover 25 mm

Cover 30 mm

Cover 35 mm

C 400

100

0 1 2 3 4 5 6

S

Waktu, jam

Cover 40 mm

Jika suhu kebakaran yang terjadi adalah sama untuk setiap cover dan waktu yang terjadi juga sama, maka suhu tulangan yang terjadi hasil analisa program yaitu semakin besar cover makasemakin kecil suhu tulangannya

HUBUNGAN DAN PERBANDINGAN SUHU TULANGAN HASIL ANALISA PROGRAM

DENGAN PERHITUNGAN MANUAL

Perbandingan ini dimaksudkan agar dapat melihatbagaimana perilaku dan besar suhu tulangan padabagaimana perilaku dan besar suhu tulangan padaprogram agar dapat digunakan untuk mengevaluasisuatu kebakaran.

700800900

g C

Perbandingan Suhu Tulangan ACI 216R-89 dengan Suhu Tulangan Analisa LUSAS

Suhu Tulangan LUSAS (k

Cover (mm)

Waktu(jam)

Suhupermukaan= Suhu api

standar (°C)

Suhu tulangan LUSAS (kberbeda)

Suhu tulangan LUSAS (k

sama)

Suhu tulangan ACI (°C)

0100200300400500600700

Suhu

Tul

anga

n, d

e LUSAS (k bebeda)Suhu Tulangan LUSAS (k sama)

Suhu Tulangan ACI

2.2 jam 3 jam 4.1 jam  5 jam 

4.5 jam 3.5 jam 

( )(°C) (°C)

15 2.2 860 742.521 743.545 710

19 3 900 766.959 770.26 710

00 10 20 30 40 50

Cover, mm

suhu yang dihasilkan program lebih besar daripadasuhu manual ACI. Hal ini disebabkan oleh banyaknyafaktor yang sangat mempengaruhi seperti besarth l d ti it d p ifi h t

25 3.5 940 773.401 778.886 670

30 4.1 950 768.359 776.259 640

35 4.5 980 775.852 786.827 600

thermal conductivity dan spesific heat.. 40 5 990 773.519 787.884 580

CoveWaktu

Suhu tulangan

Suhu tulangan

ErroSelisih

Koef Untuk mengatasi error yang terjadi dicoba mencarir

(mm)

Waktu (jam)

tulangan ACI (°C)

LUSAS (kberbeda)

(°C)

Error (%)

suhu (∆)(°C)

Koef.(α)

15 2.2 710 742.521 4.38 32.521 2.1719 3 710 766.959 7.43 56.959 3.00

Untuk mengatasi error yang terjadi dicoba mencarikoefisien yang dapat digunakan untuk menyamakansuhu tulangan manual ACI dengan suhu tulangan hasilanalisa program. Koefisien dicari denganmenggunakan pengaruh dari cover dimana selisih19 3 710 766.959 7.43 56.959 3.00

25 3.5 670 773.401 13.37 103.401 4.1430 4.1 640 768.359 16.71 128.359 4.2835 4.5 600 775.852 22.67 175.852 5.0240 5 580 773.519 25.02 193.519 4.84

menggunakan pengaruh dari cover, dimana selisihantar suhu tulangan ACI dengan suhu tulangan hasilprogram merupakan fungsi cover dikali koefisien

Rata-rata error 14.9%

Cover Waktu Suhu

tulangan

Suhu tulangan LUSAS (k

Error Selisih suhu

Koef.

semakin besar cover dan waktu maka semakinbesar prosentase error yang terjadi.Nilai koefisien yang didapatkan ternyata tidaksama dan perbedaannya cukup jauh untuk

(mm) (jam)tulangan ACI (°C)

LUSAS (ksama) (°C)

(%)suhu

(∆)(°C)(α)

15 2.2 710 743.545 4.51 33.545 2.2419 3 710 770.26 7.82 60.26 3.1725 3 5 670 778 886 13 98 108 886 4 36

kategori koefisien, sehingga nilai koefisientersebut kurang akurat jika dirata-rata.

25 3.5 670 778.886 13.98 108.886 4.3630 4.1 640 776.259 17.55 136.259 4.5435 4.5 600 786.827 23.74 186.827 5.3440 5 580 787.884 26.39 207.884 5.20

Rata-rata error 15.7%

Analisa selanjutnya dilakukan dengan membandingkan suhu tulangan hasil analisaprogram dengan suhu tulangan manual ACI, dimana analisa program menggunakanp g g g p g ggsuhu permukaan terbesar dari analisa program sebagai perkiraan suhu terjadinyakebakaran.

Cover (mm)

Waktu (jam)

Suhu permukaan

(°C)

Suhu tulangan LUSAS (°C)

Suhu tulangan ACI (°C)

15 2 2 829 32 717 12 710 700800

g C

Perbandingan Suhu Tulangan ACI dengan Analisa Program

2.2 jam 3.5 jam  4.5 jam 15 2.2 829.32 717.12 710

19 3 829.32 710.003 710

25 3.5 829.32 687.593 670

30 4.1 829.32 678.135 640 0100200300400500600

Suhu

Tul

anga

n, d

eg Suhu tulangan ACI

Suhu tulangan LUSAS

3 jam 4.1 jam 

5 jam 

30 4.1 829.32 678.135 640

35 4.5 829.32 666.481 600

40 5 829.32 660.699 580

00 10 20 30 40 50

Cover, mm

h l dih ilk ki k i dsuhu tulangan yang dihasilkan program semakin menurun untuk setiap cover denganwaktu ketahanan api masing-masing. Perilaku suhu tulangan tersebut sama dengan suhuACI dimana semakin suhu tulangan semakin menurun. Perlu diingat bahwa inidikarenakan suhu permukaan yang digunakan adalah sama untuk semua cover dan waktu

Cover (mm)

Waktu (jam)

Suhu tulangan ACI (°C)

Suhu tulangan LUSAS

Error (%)

Selisih suhu

(∆)(°C)

Koef.(α)

15 2.2 710 717.12 0.99 7.12 0.47

19 3 710 710.003 0.00 0.003 0.00

25 3.5 670 687.593 2.56 17.593 0.70

30 4.1 640 678.135 5.62 38.135 1.27

35 4.5 600 666.481 9.97 66.481 1.90

40 5 580 660.699 12.21 80.699 2.02

program bantu LUSAS dapat digunakan untuk mengevaluasi ketahanan api berdasarkansuhu tulangan yang terjadi, namun analisa yang dihasilkan lebih besar daripada hasilpercobaan ACI 216R 89 Hasil analisa suhu tulangan yang lebih besar oleh LUSASpercobaan ACI 216R-89. Hasil analisa suhu tulangan yang lebih besar oleh LUSASmenunjukkan bahwa elemen plat lebih cepat dinyatakan failure. Hal ini berarti analisaprogram dapat dikatakan lebih aman.

KESIMPULANKESIMPULAN

Pemodelan elemen plat pada program LUSAS dapat dilakukan untuk mengetahui katahanan api berdasarkanPemodelan elemen plat pada program LUSAS dapat dilakukan untuk mengetahui katahanan api berdasarkansuhu. Dalam analisa termal pada program, beban temperatur hanya dapat menggunakan suhu konstan.

Analisa untuk mencari suhu permukaan dilakukan dengan mengganti cover dan thermal conductivity (k) darimodel yang telah dibuat. Proses analisa dengan cara trial and error dimana parameternya adalah suhut l h i d fik di t ib i t t l t d ACI 216R 89 H il d i li tulangan harus sesuai dengan grafik distribusi temperatur plat pada ACI 216R-89. Hasil dari analisa program menunjukkan bahwa suhu permukaan analisa program lebih kecil daripada suhu api standar konstan.

Berdasarkan analisa suhu permukaan yang telah dilakukan, didapatkan perbandingan suhu permukaan hasilanalisa LUSAS dengan suhu permukaan dari grafik api standar yang telah dimodifikasi menjadi suhu konstandengan menggunakan teori energi yaitu memiliki rata-rata 16.3% (untuk nilai k berbeda) dan 15.7% (untuknilai k sama).

Analisa untuk mencari suhu tulangan dilakukan dengan mengganti cover dan thermal conductivity dari model yang telah dibuat. Proses analisa menggunakan parameter suhu api standar konstan sebagai suhu permukaan. yang telah dibuat. Proses analisa menggunakan parameter suhu api standar konstan sebagai suhu permukaan. Hasil dari analisa program menunjukkan bahwa suhu tulangan analisa program lebih besar daripada suhutulangan pada grafik distribusi temperatur plat ACI 216R-89 .

Berdasarkan analisa suhu tulangan yang telah dilakukan, didapatkan perbandingan suhu tulangan hasil analisaLUSAS d h t l d i fik di t ib i t t d l t it iliki t t 14 9% ( t kLUSAS dengan suhu tulangan dari grafik distribusi temperatur pada plat yaitu memiliki rata-rata 14.9% (untuknilai k berbeda) dan 15.7% (untuk nilai k sama).

Variasi pemodelan plat yang dibuat dalam analisa termal pada LUSAS membuktikan bahwa proses transfer panas pada program LUSAS sudah sesuai dengan teori thermal conductivity. Pada beton normal semakin besarnilai thermal conductivity (k) maka semakin cepat elemen tersebut menghantarkan panas dan sebaliknya.

SARANSARAN

Perlu dilakukan studi kasus dengan perencanaan yang lebih matang terhadap program bantu LUSAS, khususnyag p p g ydalam analisa termal.Perlu dilakukan studi program lagi tentang analisa termalp g g gagar dapat dijadikan pembanding dengan program LUSAS.Mahasiswa teknik sipil pada umumnya perlu mempelajarip p y p p jdan mengikuti perkembangan teknologi program bantu yang dapat menganalisa termal seperti LUSAS ini.

SEKIAN SEKIAN DAN DAN

TERIMAKASIH