STUDI EKSPERIMENTAL PENGGUNAAN FRP (FIBER REINFORCED POLYMER)TERHADAP PERKUATAN KOLOM BETON BERTULANG ABSTRAK

Transkripsi

1 STUDI EKSPERIMENTAL PENGGUNAAN FRP (FIBER REINFORCED POLYMER)TERHADAP PERKUATAN KOLOM BETON BERTULANG Taufik Hasan Basri NRP: Pembimbing:Dr. Anang Kristianto, ST.,MT ABSTRAK Indonesia merupakan negara yang memiliki tingkat kerawanan gempa yang tinggi. Peraturan perencanaan SNI mensyaratkan diberikannya tulangan pengekang dengan kait gempa pada elemen kolom yang dibangun pada daerah rawan gempa. Untuk memudahkan pembuatan dan pemasangannya, banyak pelaksana konstruksi yang pada akhirnya menggunakan tulangan pengekang yang dipasang dengan kait Karena hal ini kolom diperkuat dengan menggunakan FRP (Fiber Reinforced Polymer) untuk meningkatkan kapasitas kolom. Tujuan dari penelitian Tugas Akhir ini untuk mengetahui kapasitas aksial, mekanisme keruntuhan dan daktilitas pada kolom dengan kait 90º yang diberi perkuatan FRP. Penelitian dilakukan untuk kolom eksisting dengan mutu beton rendah f c 15 MPa. Benda uji berupa kolom pendek dengan dimensi 480 x170 x 170 mm. Benda uji terdiri dari tiga jenis yaitu kolom dengan sudut tulangan pengekang 135º, kolom dengan sudut tulangan pengekang 90º dan kolom dengan sudut tulangan pengekang 90º yang dipasang FRP. Hasil penelitian menunjukan kolom dengan perkuatan FRP mengalami peningkatan kapasitas aksial sebesar 34,56%. Keruntuhan yang terjadi pada kolom dengan perkuatan FRP adalah mengalami keruntuhan secara tiba-tiba setelah material FRP lepas. Kolom dengan perkuatan FRP memiliki nilai daktilitas yang baik. Kata kunci : gempa, kolom, sudut tulangan pengekang, FRP ix Universitas Kristen Maranatha

2 EXPERIMENTAL STUDY THE USE OF FRP (FIBER REINFORCED POLYMER) FOR STRENGTHENING REINFORCED CONCRETE COLUMN Taufik Hasan Basri NRP: Supervisor: Dr. Anang Kristianto, ST.,MT ABSTRACT Indonesia is a country that has high level of earthquake vulnerability. Planning regulation of SNI that it require a confinemet with hook 135 hook on column element which builds in earthquake prone area. To simplify the manufacture and installation, many contractor use confinement with 90 hook. Based on this condition, the column is strengthening using FRP (Fiber Reinforced Polymer) to increase its capacity. The purpose of this study is to find out the axial capacity, failure mechanism and ductility of column with 90 hook which is strengthening using FRP. This study uses a low quality concrete of existing column which is 15 MPa. The specimen of this study is a short column; specimendimension is 480 mm x 170 mm x 170 mm. It is divided into three kinds of specimen based on the confinement, they are a column confinement with 135 hook, column confinement with 90 hook and column confinement with 90 hook strengthen by FRP. The study result shows that the column axial capacity increased to 34,56% on a reinforced column using FRP. The sudden failure mechanism on column specimen occurs after the FRP material separated from column. The column with FRP strengthening has a good ductility value. Keyword: earthquake, column, hook of confinement, FRP x Universitas Kristen Maranatha

3 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... ii PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN... iii PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN... iv SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR... v SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR... vi KATA PENGANTAR... vii ABSTRAK... ix ABSTRACT... x DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xviii DAFTAR NOTASI... xix BAB I Latar Belakang Tujuan Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II Struktur Beton Bertulang Bahan Penyusun Beton Bertulang Agregat Semen Portland Air Baja Tulangan Campuran Beton Daktilitas Kolom Beton Bertulang xi Universitas Kristen Maranatha

4 2.2.1 Penulangan Pada Kolom Tulangan Utama Tulangan Pengekang Kapasitas Kolom Keruntuhan Kolom Diagram Interaksi Kolom Pengujian Kuat Tekan Beton Perkuatan Kolom Beton Bertulang Perkuatan Kolom Dengan Fiber Reinforced Polymer Pemasangan FRP Perhitungan FRP Pada Kolom BAB III Diagram Alir Penelitian Rencana Benda Uji Material Beton Agregat Semen Baja Tulangan Perancangan Campuran Beton Perancangan Benda Uji Penentuan Dimensi Kolom Penentuan Tulangan Utama Penentuan Tulangan Pengekang Kuat Tekan Silinder Kapasitas Kolom Pembuatan Benda Uji Perawatan Benda Uji Pemasangan Perkuatan Dengan FRP Set up Alat Pengujian Pengujian Benda Uji Benda Uji Silinder Benda Uji Kolom xii Universitas Kristen Maranatha

5 BAB IV Kuat Tekan Kolom Pola Retak Kolom Kolom Dengan Kait Kolom Dengan Kait Kolom Dengan Perkuatan FRP Hasil Uji Kolom Berdasarkan LVDT Tegangan Pada Tulangan Kolom Tegangan Pada Tulangan Utama Tegangan Pada Tulangan Pengekang Daktilitas BAB V Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN I LAMPIRAN II LAMPIRAN III LAMPIRAN IV LAMPIRAN V LAMPIRAN VI xiii Universitas Kristen Maranatha

6 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Agregat Kasar...5 Gambar 2.2 Agregat Halus...5 Gambar 2.3 Semen...7 Gambar 2.4 Baja tulangan...9 Gambar 2.5 Grafik tegangan-regangan (duniatekniksipil.web.id)...10 Gambar 2.6 Jenis-jenis kolom (Jack C. McCormac, 2004)...11 Gambar 2.7 Hubungan beban versus regangan pada kolom (Istimawan Dipohusodo, 1999)...12 Gambar 2.8 Susunan penulangan kolom tipikal (Istimawan Dipohusodo, 1999).14 Gambar 2.9 Diagram interaksi (James G. MacGregor, 2005)...16 Gambar 2.10 Diagram tegangan regangan penampang (James G. MacGregor, 2005)...17 Gambar 2.11FRP, epoxy dan filler...20 Gambar 3.1 Diagram Alir...24 Gambar 3.2 Gambar rencana benda uji...25 Gambar 3.3 Pengujian agregat (a) berat jenis (b) gradasi) dan (c) bobot isi...26 Gambar 3.4 Pengujian berat jenis semen...26 Gambar 3.5 Grafik hasil uji kuat tarik...27 Gambar 3.6 Pengujian kuat tarik tulangan...27 Gambar 3.7 Diagram interaksi kolom...33 Gambar 3.8 Proses pembuatan benda uji dari; (a) Pengadukan campuran beton; (b) memasukan beton segar ke bekisting;(c) pemadatan dengan mesin getar;(d) beton setelah pemadatan...33 Gambar 3.9 Perawatan benda uji di ruang terkondisikan...34 Gambar 3.10 Pemasangan perkuatan FRP...34 Gambar 3.11 Set up Alat Pengujian...35 Gambar 3.12 Pengujian kuat tekan beton silinder...36 Gambar 3.13 UTM dan data logger...36 xiv Universitas Kristen Maranatha

7 Gambar 4.1 hasil pengujian kuat tekan kolom kait Gambar 4.2 hasil pengujian kuat tekan kolom kait Gambar 4.3 hasil pengujian kuat tekan kolom dengan perkuatan FRP...39 Gambar 4.4 Foto pada saat proses pengujian mulai dari : (a) retak; (b) terkelupasnya selimut; (c) keruntuhan benda uji...40 Gambar 4.5 Foto pada saat proses pengujian mulai dari : (a) retak; (b) terkelupasnya selimut; (c) keruntuhan benda uji...40 Gambar 4.6 Foto pada saat proses pengujian mulai dari : (a) retak; (b) terkelupasnya selimut; (c) keruntuhan benda uji...41 Gambar 4.7 Grafik tegangan regangan kolom...42 Gambar 4.8 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan utama kolom dengan kait 135º...43 Gambar 4.9 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan utama kolom dengan kait 90º...43 Gambar 4.10 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan utama kolom dengan FRP...44 Gambar 4.11 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang...45 Gambar 4.12 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang...45 Gambar 4.13 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang...46 Gambar 4.14 Grafik beban-regangan...46 Gambar 4.15 Grafik perhitungan daktilitas kolom kait Gambar 4.16 Grafik perhitungan daktilitas kolom kait Gambar 4.17 Grafik perhitungan daktilitas kolom perkuatan FRP...49 Gambar L1.1 Pengujian berat jenis agregat kasar...55 Gambar L1.2 Pengujian berat jenis agregat halus...56 Gambar L1.3 Pengujian analisa ayak agregat halus...57 Gambar L1.4 Grafik analisa ayak agregat kasar...58 Gambar L1.5 Pengujian berat jenis agregat halus...58 Gambar L1.6 Grafik analisa ayak agregat halus...59 Gambar L1.7 Pengujian bobot isi dan padat agregat kasar...60 Gambar L1.8 Pengujian bobot isi dan padat agregat kasar...61 Gambar L1.9 Pengujian berat jenis semen portland...62 xv Universitas Kristen Maranatha

8 Gambar LIII.1 Perakitan bekisting dan tulangan...68 Gambar LIII.2 Pemasangan strain gauge...68 Gambar LIII.3 Penyiapan bahan material...68 Gambar LIII.4 Pengadukan campuran beton...69 Gambar LIII.5 Pengerjaan kolom dengan perkuatan FRP...70 Gambar LIII.6 Setup alat pengujian...71 Gambar LIII.7 Pengujian benda uji kolom dengan sudut kait 135º (K1-135)...71 Gambar LIII.8 Pengujian benda uji kolom dengan sudut kait 135º (K2-135)...71 Gambar LIII.9 Pengujian benda uji kolom dengan sudut kait 135º (K3-135)...72 Gambar LIII.10 Pengujian benda uji kolom dengan sudut kait 90º (A1-90)...72 Gambar LIII.11 Pengujian benda uji kolom dengan sudut kait 90º (A2-90)...73 Gambar LIII.12 Pengujian benda uji kolom dengan sudut kait 90º (A3-90)...73 Gambar LIII.13 Pengujian benda uji kolom dengan FRP (FRP1)...74 Gambar LIII.14 Pengujian benda uji kolom dengan FRP (FRP2)...74 Gambar LIII.15 Pengujian benda uji kolom dengan FRP (FRP3)...75 Gambar LIV.1 Gambar rencana benda uji...75 Gambar LV.1 Grafik hasil pengujian dengan LVDT kolom kait 90 1 (A1)...76 Gambar LV.2 Grafik hasil pengujian dengan LVDT kolom kait 90 2 (A2)...76 Gambar LV.3 Grafik hasil pengujian dengan LVDT kolom kait 90 3 (A3)...77 Gambar LV.4Grafik hasil pengujian tegangan tulangan utama kolom kait 90 1 (A1)...77 Gambar LV.5 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan utama kolom kolom kait 90 2 (A2)...78 Gambar LV.6 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang kolom kait 90 1 (A1)...78 Gambar LV.7 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang kolom kait 90 2 (A2)...79 Gambar LV.8 Grafik hasil pengujian menggunakan alat LVDT kolom kait (K1)...79 Gambar LV.9 Grafik hasil pengujian menggunakan alat LVDT kolom kait (K2)...80 xvi Universitas Kristen Maranatha

9 Gambar LV.10 Grafik hasil pengujian menggunakan alat LVDT kolom kait (K3)...80 Gambar LV.11 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan utama kolom kait (K2)...81 Gambar LV.12 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang kolom kait (K1)...81 Gambar LV.13 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang kolom kait (K2)...82 Gambar LV.14 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang kolom kait (K3)...82 Gambar LV.15 Grafik hasil pengujian menggunakan alat LVDT kolom FRP Gambar LV.16 Grafik hasil pengujian menggunakan alat LVDT kolom FRP Gambar LV.17 Grafik hasil pengujian menggunakan alat LVDT kolom FRP Gambar LV.18 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan utama kolom...84 Gambar LV.19 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang kolom FRP Gambar LV.20 Grafik hasil pengujian tegangan tulangan pengekang kolom FRP xvii Universitas Kristen Maranatha

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Jenis beton berdasarkan kekuatan (Paul Nugraha, 2005)...4 Tabel 2.2 Jenis-jenis tulangan (SKSNI T )...8 Tabel 2.3 Angka konversi kekuatan tekan beton (PBI 1971)...18 Tabel 3.1 Karakteristik agregat benda uji...25 Tabel 3.2 Kuat tekan beton silinder...30 Tabel 4.1 Hasil pengujian kuat tekan kolom...37 Tabel 4.2 Tegangan regangan kolom...41 Tabel 4.3 Daktilitas...49 Tabel L1.1 Tabel hasil pengujian berat jenis agregat kasar...56 Tabel L1.2 Tabel hasil pengujian berat jenis agregat halus...57 Tabel L1.3 Tabel hasil pengujian analisa ayak kasar...58 Tabel L1.4 Tabel hasil pengujian analisa ayak halus...59 Tabel L1.5 Tabel hasil berat isi padat agregat kasar...60 L1.6 Tabel hasil berat isi gembur agregat kasar...60 Tabel L1.7 Tabel hasil berat isi padat agregat halus...61 Tabel L1.8 Tabel hasil berat isi gembur agregat halus...61 Tabel L1.9 Tabel hasil pengujian berat jenis semen portland...62 Tabel LII.1 Nilai slump yang disarankan untuk berbagai jenis konstruksi...64 Tabel LII.2Perkiraan jumlah air pengaduk dan jumlah kadar udara yang disyaratkan...64 Tabel LII.3Hubungan antara f.a.s dan kuat tekan beton...65 Tabel LII.4 Volume aggregat kasar untuk tiap unit volume beton...65 xviii Universitas Kristen Maranatha

11 DAFTAR NOTASI A Luas bidang tekan (mm 2 ) a b Tinggi blok tegangan segiempat ekivalen pada kondisi regangan seimbang (mm) Ag Luas kolom (mm 2 ) A sd Luas tulangan (mm 2 ) A st Luas tulangan (mm 2 ) As luas tulangan total bagian atas (mm 2 ) Ast min Luas tulangan minimum(mm 2 ) As luas tulangan total bagian bawah (mm 2 ) Bba Berat benda uji dalam air (grm) BJ bulkksr berat jenis kering agregat kasar BJ bulkhls berat jenis kering agregathalus Bj Berat benda uji jenuh kering permukaan (gram) BJ semen Berat jenis semen Portland Bk Bp Bpj c b Berat benda uji kering oven (gram) Berat gelas + tutup + air (grm) Berat gelas + tutup + air + benda uji (grm) Jarak dari serat tekan terluar ke garis netral pada kondisi regangan seimbang (knm) 1 d Berat isi air pada suhu ruang yang tetap d = 1 ( gr / ml D a Bobot isi (gram/cm 3 ) e b f c fcr f s fy eksentrisitas balance Kuat tekan karakteristik (MPa) Kuat tekan rata-rata (MPa) Tegangan luluh tekan yang dihitung (MPa) Tegangan leleh baja (MPa) ) xix Universitas Kristen Maranatha

12 hc n M n M nb P P 0 Ps lebar penampang inti beton Jumlah tulangan Momen nominal (knm) Momen nominal balance (knm) Tekanan (N) Kuat beban aksial nominal Rasio tulangan V Volume cawan silinder (cm 3 ) V1 V2 Wa W 0,85 Volume awal (ml) Volume akhir (ml) Berat agregat (gram) Berat semen portland (gram) xx Universitas Kristen Maranatha

13 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN I LAMPIRAN II LAMPIRAN III LAMPIRAN IV LAMPIRAN V LAMPIRAN VI Universitas Kristen Maranatha