Universitas Sumatera Utara

Transkripsi

1

2 ABSTRAK Kolom memegang peranan penting dari suatu bangunan karena memikul beban aksial, momen lentur, dan gaya geser. Dengan adanya perkembangan teknologi, ditemukanlah material jenis baru yang dapat memperkuat beton tanpa harus mengganti beton lama yang telah mengalami kerusakan yaitu Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). Dengan adanya teknik perbaikan dengan menggunakan carbon fiber tersebut, maka akan terjadi peningkatan kapasitas kolom beton bertulang setelah perbaikan sehingga variasi pembebanan yang dilakukan dapat menunjukkan seberapa besar pengaruh carbon tersebut untuk mengembalikan kekuatan kolom seperti pada kekuatan awalnya. Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan kolom berpenampang bulat dan kolom berpenampang persegi akibat pengaruh Carbon Fiber terhadap kapasitas aksial ultimate kolom dan kekangan yang diberikan oleh tulangan transversal dan CFRP. Peningkatan kapasitas beban aksial ultimate yang signifikan akan memberikan faktor keamanan yang tinggi pada perencanaan kolom. Selain itu, efek kekangan yang diberikan oleh CFRP dan tulangan transversal akan memberikan ketahanan dari gaya-gaya luar maupun dalam serta nilai daktilitas yang tinggi. Kata Kunci : Kolom,Carbon Fiber Reinforcer Polymer (CFRP),Kuat Tekan, Kapasitas Aksial i

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Allah Bapa,Putra,dan Roh Kudus serta Bunda Maria Bunda Pertolongan Abadi, atas berkat dan karunia Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT., sebagai Dosen Pembimbing dan Penguji yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Torang Sitorus, MT., dan Ibu Nursyamsi, ST, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil. ii

4 5. Bapak Ir. Sanci Barus, MT., sebagai Kepala Laboratorium Struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Kepada Abang,kakak dan adik-adikku, yang selalu mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliahku. 9. Sahabat-sahabat seperjuangan di Teknik Sipil USU,Ahli Mendi (Am), Si caeengg(edwin Simbolon), Sissu (Suparta Sihite), Si perra (Sahala Sinaga),Sibbah (Wahyu Agriva),Frengky o nasih, Wanjem polri, adi bang tuti,cumiikk pasaribu,yesnoqq sihotang, maria samosir, dessa purba,desibece pardede,planet purba, terima kasih dukungan serta semangat dalam perkuliahan penulis dan pengerjaan tugas akhir ini. 10. Seluruh rekan-rekan seperjuangan stambuk 2009 dan Adik-adik 2012 yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam perkuliahan penulis. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. iii

5 Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar besarnya bagi kita semua. Amin. Medan, April 2014 Jimmy Carter Tarigan iv

6 DEDICATION TUGAS AKHIR INI SAYA DEDIKASIKAN KEPADA KE DUA ORANG TUA SAYA YANG TERKASIH BAPAK T. TARIGAN & IBU I. M. PERANGIN-ANGIN v

7 DAFTAR ISI Abstrak... i Kata Pengantar... ii Daftar Isi... vi Daftar Tabel... xi Daftar Gambar... xiii Daftar Grafik... xv Daftar Notasi dan Singkatan... xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Metode Penelitian Batasan Masalah Mekanisme Pengujian Sistematika Penulisan BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Analisis dan Desain Kolom Jenis Kolom Kolom Beton Bertulang Pendek Perilaku Kolom Pendek Denga Beban Sentris Perilaku Kolom Pendek Denga Beban Eksentris vi

8 Faktor Reduksi Kekuatan Kolom Metode Perkuatan Struktur Reinforced Concrete Jacketing Steel Jacketing / Steel Plate Bonding Fiber Reinforced Polymer Aplikasi Kebutuhan FRP Penggunaan Karakteristik CFRP sebagai perkuatan Aplikasi CFRP pada bangunan Pemasangan CFRP pada kolom Beban aksial Ultimate yang Dipikul Oleh CFRP Pengaruh Kekangan pada Kolom Kekangan akibat tulangan transversal Pengaruh kekangan akibat tulangan transversal pada kolom bulat Pengaruh kekangan akibat tulangan transversal pada kolom persegi Kekangan akibat CFRP Tegangan dan Regangan Beton dengan CFRP Kekangan CFRP terhadap Kolom Bulat Kekangan CFRP terhadap Kolom Persegi BAB III METODOLOGI PENELITIAN Umum vii

9 3.2 Perhitungan Benda Uji Kolom Beton Bertulang Kolom Beton Bertulang Penampang Persegi Kolom Beton Bertulang Penampang Bulat Alat Uji yang Digunakan Benda Uji Gambar Perletakan Benda Uji Pembuatan Benda Uji Perencanaan Campuran Beton Perencanaan Campuran Benda Uji Silinder Perencanaan Campuran Benda Uji Kolom Persiapan Alat dan Bahan Pembuatan Benda Uji Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder Persiapan Pembuatan Benda Uji Kolom Pengecoran Benda Uji Perawatan Benda Uji Pekerjaan dan Pemasangan CFRP pada Kolom Pekerjaan pada CFRP Pemasangan CFRP pada Kolom Pengujian Benda Uji Pengujian Kuat tekan Silinder Pengujian Beban Aksial pada Kolom BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan viii

10 4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Silinder Perhitugan Kuat Tekan Beton Normal Benda Uji Silinder Hasil Perhitungan Beban Aksial Ultimate Kolom Beton Bertulang Perhitugan Beban Aksial Ultimate Kolom Beton Bertulang Tanpa Tulangan dan Fiber Kolom Berpenampang Bulat Kolom Berpenampang Persegi Perhitugan Beban Aksial Ultimate Kolom Beton Bertulang Dengan Menggunakan Tulangan Kolom Berpenampang Bulat Kolom Berpenampang Persegi Perhitugan Beban Aksial Ultimate Kolom Beton Bertulang Dengan Menggunakan Tulangan dan Carbon Fiber Kolom Berpenampang Bulat Kolom Berpenampang Persegi Analisis Pengaruh Kekangan Terhadap Kuat Tekan Kolom Kekangan terhadap Kolom Bulat Kekangan terhadap Kolom Persegi Faktor Tekuk (Buckling )Pada Kolom Tekuk Pada Kolom Pendek Penampang Persegi Tekuk Pada Kolom Pendek Penampang Bulat Perbandingan Beban Aksial Ultimate Hasil Perhitungan dan Hasil Percobaan ix

11 BABV KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Daftar Pustaka... xix Lampiran x

12 DAFTAR TABEL No. Judul Hal 2.1 Faktor reduksi kekuatan Tipe dan Spesifikasi FRP Spesifikasi Baja Tulangan Variasi perlakuan benda uji Komposisi rencana kolom beton bertulang penampang persegi Komposisi rencana kolom beton bertulang penampang bulat Pengujian Kuat Tekan Beton Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Tak terkekang) Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Terkekang Tul. Transversal Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik dan tekan Tegangan dan regangan kolom Diagram Interaksi Kolom Persegi (Beton Tak terkekang) Diagram Interaksi Kolom Persegi (Beton Terkekang Tul. Transversal Diagram Interaksi Kolom Persegi Tarik Diagram Interaksi Kolom Persegi Tarik dan tekan Tegangan dan regangan kolom persegi Perbandingan Beban Aksial Ultimate Kolom Bulat dan Persegi 137 xi

13 4.13 Perbandingan Beban Aksial Ultimate Kolom Bulat dan Persegi 138 xii

14 DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 2.1 Jenis-jenis kolom Jenis kolom berdasarkan bentuk dan macam penulangan Perbandingan perilaku beban-deformasi Jenis kolom berdasarkan posisi beban pada penampang melintang Hubungan tegangan-regangan pada beton baja (beban sentris) Geometri, regangan dan tegangan kolom rectangular Geometri, regangan dan tegangan kolom circular (beban sentris) Tegangan dan gaya-gaya pada kolom rectangular Diagram interaksi kekuatan gaya aksial-momen (P-M) pada kolom 26 Tipe-tipe pembungkus kolom 2.10 Tipe-tipe Pembungkus Kolom Pembungkus untuk meningkatkan kapasitas Perkuatan kolom dengan pelat jaket Skema proses pelaksanaan perkerjaan perkuatan dengan pelat jaket Diagram tipikal prosedur perkuatan kolom dengan FRP Daerah terkekang pada kolom Pengekangan dengan Tulangan Sengkang Kuat tarik dengan modulus elastisitas fiber dan sheet Tegangan-Regangan beton terkekang CFRP Model Tegangan-Regangan Beton Terkekang Beban Statik 47 xiii

15 2.20 Mekanisme Kekangan CFRP pada kolom bulat Diagram alir pembuatan kolom pendek bulat dan persegi Alat Uji Benda Uji Perletakan Sendi-sendi Pembuatan Benda Uji Silinder Pembuatan Bekisting Benda Uji Proses Pengecoran Beton Bahan CFRP yang Digunakan Proses Pencampuran Sika Wrap 231C dengan Sikadur Bahan yang digunakan Proses pemasangan CFRP pada Kolom Proses pemerataan Wrap dengan menggunakan Roller Proses Pembebanan pada Kolom Kehancuran Material pada Kolom Pendek Proses Pembebanan pada Kolom yang Dilapisi Oleh CFRP Pola Kerusakan pada Kolom yang Dilapisi CFRP 77 xiv

16 DAFTAR GRAFIK No. Judul Hal 2.21 Diagram Interaksi Kolom Bulat (Beton Tak Terkekang) Diagram interaksi kolom bulat (Beton terkekang tul.transversal) Diagram interaksi kolom bulat tarik (Beton terkekang tul.transversal & CFRP) Diagram Interaksi Kolom Bulat Tarik&tekan (Beton Terkekang Tul.Transversal dan CFRP) Diagram Interaksi Kolom Persegi (Beton Tak Terkekang) Diagram interaksi kolom Persegi (Beton terkekang tul.transversal) Diagram interaksi kolom Persegi tarik (Beton terkekang tul.transversal & CFRP) Diagram Interaksi Kolom Persegi Tarik&tekan (Beton Terkekang Tul.Transversal dan CFRP) 134 xv

17 DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN LAMBANG a Ag A c, A cc, A ccj, A cj Tinggi blok tegangan tekan persegi ekuivalen Luas penampang Luas beton tanpa tulangan, luas inti beton terkekang sengkang, luas beton yang dibungkus FRP, luas beton efektif terkekang fiber A sp (A sx, A sy ) Luas tulangan transversal pada arah x dan y A sl Luas tulangan longitudinal b Cc Cs c c b Lebar efektif kolom Gaya Tekan Beton Gaya Tekan Baja Tebal selimut beton Garis netral balanced D, D Diameter kolom, diameter kolom terkekang tulangan transversal d x, d y Dimensi inti dihitung dari pusat keliling bundaran terhadap x dan y e E f Eksentrisitas terhadap pusat plastis penampang Modulus elastisitas fiber f c Kekuatan tekan beton f, F Minimum dan maksimum kekangan lateral efektif akibat sengkang xvi

18 f c (fcu), f cc, F cc f cp Kuat tekan beton tanpa kekangan (slinder/kubus) Tegangan pengekang akibat fiber f l Tegangan lateral efektif maksimum fj F lsx,f lsy Tegangan pada sisi dalam Jaket FRP Kekangan lateral akibat sengkang pada inti beton sumbu s dan y f ljx, f ljx Tegangan kekangan lateral akibat lembaran fiber pada arah x dan y F yh Tegangan leleh tulangan transversal h I k k, k k c ci, ce Tinggi kolom Momen inersia kolom Faktor kelangsingan Faktor kenaikan kuat tekan beton (dalam dan luar) k cj Ratio kekangan efektif P P n Beban aksial Kapasitas beban aksial nominal M n Momen tahanan nominal n f Jumlah lapisan fiber n P r Axial compression ratio Gaya aksial tekan kolom jari-jari sudut siku-siku kolom s, s Jarak tulangan transversal pada kolom(as-as), jarak bersih sengkang xvii

19 S CF Spasi lembaran fiber Ts t f Tulangan yang menalami tarik Tebal satu lapisan fiber t, t x y Ψ Ø Dimensi penampang melintang kolom Koefisien,3.14 Regangan Faktor pengali CFRP Rasio Tulangan Jumlah Faktor reduksi kolom xviii