PERBAIKAN DAN PERKUATAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN GLASS FIBER TIPE WOVEN ROVING

Transkripsi

1 Konferensi Nasional Teknik Sipil 11 Universitas Tarumanagara, Oktober 2017 PERBAIKAN DAN PERKUATAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN GLASS FIBER TIPE WOVEN ROVING Johanes Januar Sudjati 1, Arriel Aditya 2 dan Friendly Alexander Ambarita 2 1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Jl. Babarsari 44 Yogyakarta januar@mail.uajy.ac.id 2 Alumni Program Studi Teknik Sipil, Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Jl. Babarsari 44 Yogyakarta ABSTRAK Fiber Reinforced Polymer yang digunakan sebagai bahan perbaikan dan perkuatan struktur masih diproduksi di luar negeri sehingga biayanya masih sangat mahal. Perbaikan dilakukan pada struktur yang sudah rusak agar dapat kembali memiliki kekuatan dan kekakuan minimal sama dengan struktur aslinya. Sedangkan perkuatan dilakukan pada struktur yang masih utuh untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan struktur tersebut. Penelitian ini menggunakan glass fiber tipe woven roving sebagai alternatif bahan perbaikan dan perkuatan struktur, yang biayanya lebih murah. Penelitian bertujuan untuk meninjau persentase kenaikan kuat lentur balok yang diperbaiki dan diperkuat dengan glass fiber tipe woven roving. Digunakan 10 benda uji balok dengan ukuran penampang melintang 100 mm x 150 mm dan panjang 2000 mm. Dua benda uji balok sebagai pembanding tidak diberi lapisan glass fiber. Dua benda uji balok diberi perkuatan glass fiber sebanyak 4 lapis dan 2 benda uji balok lainnya diberi perkuatan 5 lapis glass fiber. Semua benda uji diberi beban sampai terjadi kerusakan lentur. Empat benda uji balok berikutnya diberi beban lentur sebesar 60% dari beban lentur maksimum hingga mencapai kerusakan sedang. Dua benda uji yang sudah rusak ini diperbaiki dengan 4 lapis glass fiber dan 2 benda uji lainnya diperbaiki dengan 5 lapis glass fiber, kemudian diberikan beban sampai terjadi kerusakan lentur. Dari hasil pengujian diperoleh balok yang diberi perkuatan dengan 4 lapis dan 5 lapis glass fiber menunjukkan peningkatan beban lentur maksimum sebesar 9,19% dan 32,85%. Balok yang diperbaiki dengan 4 lapis dan 5 lapis glass fiber memperlihatkan kenaikan beban lentur maksimum sebesar 2,61% dan 7,87%. Kata kunci: perbaikan, perkuatan, kuat lentur balok, glass fiber tipe woven roving 1. PENDAHULUAN Akibat perubahan fungsi bangunan suatu struktur bangunan dapat memikul beban yang lebih besar dari rencana semula. Juga dapat dijumpai struktur bangunan yang memiliki kualitas yang lebih rendah dari yang direncanakan. Untuk itu perlu dilakukan perkuatan struktur agar struktur bangunan tetap aman untuk memikul beban yang bekerja. Akibat gempa bumi struktur bangunan juga dapat mengalami kerusakan ringan, sedang atau berat. Struktur yang mengalami kerusakan ringan dan sedang, masih dapat diperbaiki sehingga tidak perlu dibongkar. Struktur yang sudah diperbaiki ini diharapkan memiliki kekuatan dan kekakuan yang lebih baik dibanding kondisi aslinya. Perbaikan dan perkuatan struktur dapat dilakukan dengan beberapa metode seperti concrete jacket, steel jacket dan FRP (Fiber Reinforced Polymer). Fiber Reinforced Polymer yang digunakan ada tiga macam, yaitu: Glass Fiber Reinforced Polymer, Aramid Fiber Reinforced Polymer dan Carbon Fiber Reinforced Polymer. Bahan FRP yang digunakan saat ini masih diproduksi di luar negeri sehingga biayanya masih sangat mahal, untuk itu perlu dipikirkan alternatif bahan perbaikan dan perkuatan yang diproduksi di dalam negeri, biayanya murah, mudah dikerjakan dan waktu pekerjaannya cepat. Dalam penelitian ini digunakan bahan glass fiber tipe woven roving sebagai bahan perbaikan dan perkuatan balok. Glass fiber tipe woven roving diproduksi di dalam negeri dan selama ini digunakan sebagai bahan pembuatan tandon air. Penelitian bertujuan untuk meninjau persentase kenaikan kuat lentur balok yang diperbaiki dan diperkuat dengan glass fiber tipe woven roving. SK-17

2 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Penelitian Sudjati dkk. (2014) Sudjati dkk. (2014) melakukan pengujian kapasitas beban aksial kolom yang diberi perkuatan dengan glass fiber tipe woven roving. Digunakan 8 benda uji kolom pendek dengan ukuran 120 mm x 120 mm x 750 mm dan 8 benda uji kolom langsing dengan ukuran 120 mm x 120 mm x 1300 mm. Empat benda uji kolom pendek dan 4 benda uji kolom langsing diberi beban aksial tekan dengan eksentrisitas 70 mm dan 90 mm hingga mengalami kerusakan lentur. Sedangkan 4 benda uji kolom pendek dan 4 benda uji kolom langsing lainnya diberi perkuatan dengan 3 lapis glass fiber kemudian diberikan beban aksial tekan dengan eksentrisitas 70 mm dan 90 mm. Dari hasil pengujian kolom pendek yang diperkuat dengan 3 lapis glass fiber memiliki peningkatan kapasitas beban aksial sebesar 35,86% dan 57,53% untuk eksentrisitas beban aksial 70 mm dan 90 mm. Sedangkan kolom langsing memperlihatkan peningkatan kapasitas beban aksial 47,54% dan 63,65% untuk eksentrisitas beban aksial 70 mm dan 90 mm. Penelitian Djamaluddin dkk. (2014) Djamaluddin dkk. (2014) melakukan pengujian balok beton bertulang yang diperkuat dengan 2 variasi Glass Fiber Reinforced Polymer dan Carbon Fiber Reinforced Polymer. Variasi I menggunakan 1 lapis GFRP penuh permukaan dan 1 lapis CFRP selebar 1/3 lebar balok. Variasi II menggunakan 1 lapis GFRP penuh permukaan dan 1 lapis CFRP selebar 1/3 lebar balok dan 1 lapis GFRP penuh permukaan. Benda uji balok yang diperkuat diberi beban sampai terjadi kerusakan lentur. Hasil pengujian menunjukkan balok yang diperkuat mampu mencapai kapasitas beban sebesar 175,19% untuk benda uji variasi I dan 214,69% untuk benda uji variasi II. Penelitian Parmo (2014) Parmo (2014) melakukan perbaikan balok beton bertulang menggunakan Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP). Dari hasil penelitian diperoleh balok yang sudah mengalami retak kemudin diperbaiki dengan GFRP mengalami peningkatan kapasitas beban lentur sebesar 20% dibandingkan dengan balok original. Penelitian Sudjati dan Zebua (2016) Sudjati dan Zebua (2016) meninjau persentase kenaikan kuat lentur balok yang diperkuat dengan glass fiber tipe woven roving. Digunakan enam benda uji balok dengan ukuran penampang melintang 100 mm x 150 mm dan panjang 2000 mm. Dua benda uji balok diberi perkuatan glass fiber sebanyak 4 lapis dan 2 benda uji balok lainnya diberi perkuatan 5 lapis glass fiber. Dua benda uji balok lagi tidak diberi perkuatan sebagai pembanding. Semua benda uji diberi beban sampai terjadi kerusakan lentur. Dari hasil penelitian diperoleh peningkatan beban lentur maksimum sebesar 19,481% dan 25,959% untuk benda uji balok yang diperkuat dengan 4 lapis dan 5 lapis glass fiber. Benda uji balok yang diperkuat dengan 4 lapis dan 5 lapis glass fiber juga memperlihatkan kenaikan beban retak pertama sebesar 13,546% dan 20,043%. 3. CARA PENELITIAN Pengujian bahan dilakukan atas agregat halus yaitu pasir meliputi pemeriksaan gradasi, berat jenis, serapan agregat, kadar lumpur dan kandungan zat organik. Untuk agregat kasar yaitu batu pecah dilakukan pemeriksaan gradasi, berat jenis, serapan air dan uji Los Angeles Abration Test. Setelah itu dilakukan pembuatan rencana adukan beton dengan mengacu pada peraturan SNI T Digunakan 10 benda uji balok dengan ukuran penampang melintang 100 mm x 150 mm dan panjang 2000 mm seperti pada tabel 1. Dua benda uji balok beton normal sebagai pembanding tidak diberi lapisan glass fiber. Empat benda uji balok diberi beban lentur sebesar 60% dari beban lentur maksimum hingga mencapai kerusakan sedang. Dua benda uji yang sudah rusak ini diperbaiki dengan 4 lapis glass fiber dan 2 benda uji lainnya diperbaiki dengan 5 lapis glass fiber, kemudian diberikan beban sampai terjadi kerusakan lentur. Dua benda uji balok diberi perkuatan glass fiber sebanyak 4 lapis dan 2 benda uji balok lainnya diberi perkuatan 5 lapis glass fiber. Glass fiber diberikan pada sisi bawah dan sisi samping balok. Semua benda uji diberi beban sampai terjadi kerusakan lentur. Setup pengujian dapat dilihat pada gambar 1. Tabel 1 Jumlah benda uji Benda Uji Kode Benda Uji Jumlah Balok Beton Normal BN 2 Balok Beton Perbaikan dengan 4 lapis Glass Fiber BBR 4 2 Balok Beton Perbaikan dengan 5 lapis Glass Fiber BBR 5 3 Balok Beton Perkuatan dengan 4 lapis Glass Fiber BBFG 4 2 Balok Beton Perkuatan dengan 5 lapis Glass Fiber BBFG 5 2 Total jumlah benda uji 10 SK-18

3 Gambar 1 Setup pengujian balok 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Kapasitas lentur balok Beban lentur maksimum balok dapat dilihat pada gambar 2. Dari hasil pengujian ini dapat dilihat bahwa balok yang sudah mengalami kerusakan sedang kemudian diperbaiki dengan glass fiber tipe woven roving memiliki kapasitas beban lentur yang masih lebih tinggi dibanding balok beton normal. Kapasitas beban lentur balok yang diperbaiki dengan 4 lapis glass fiber meningkat sebesar 2,61%, sedangkan balok yang diperbaiki dengan 5 lapis glass fiber memperlihatkan kenaikan kapasitas beban lentur sebesar 7,87%. Balok yang diperbaiki dengan 5 lapis glass fiber menunjukkan peningkatan kapasitas beban lentur yang lebih tinggi dibanding balok yang diperbaiki dengan 4 lapis glass fiber. Balok yang diperkuat dengan 4 lapis glass fiber tipe woven roving menunjukkan kenaikan kapasitas beban lentur sebesar 9,19% dibanding balok beton normal. Kapasitas beban lentur balok yang diperkuat dengan 5 lapis glass fiber meningkat sebesar 32,85% dibanding balok beton normal. Kenaikan kapasitas beban lentur tertinggi terjadi pada balok yang diperkuat dengan 5 lapis glass fiber. Gambar 2 Beban lentur maksimum balok Hubungan beban lentur dan lendutan balok perbaikan Grafik hubungan beban lentur dan lendutan balok yang diperbaiki dengan 4 lapis glass fiber dapat dilihat pada gambar 3 dan 4. Balok yang sudah mengalami kerusakan sedang kemudian diperbaiki dengan 4 lapis glass fiber, menunjukkan grafik beban-lendutan yang hampir sama dengan balok aslinya (benda uji BA). Hal ini menunjukkan sampai dengan pembebanan 60% dari beban lentur maksimum, balok yang diperbaiki dengan 4 lapis glass fiber memiliki kekakuan yang kurang lebih sama dengan balok aslinya. Grafik hubungan beban lentur dan lendutan balok yang diperbaiki dengan 5 lapis glass fiber dapat dilihat pada gambar 5 dan 6. Balok BBR 5A yang sudah mengalami kerusakan sedang kemudian diperbaiki dengan 5 lapis glass fiber, menunjukkan grafik beban-lendutan di atas dengan balok aslinya. Ini menunjukkan kekakuan balok yang diperbaiki dengan 5 lapis glass fiber lebih baik dibanding balok aslinya sampai dengan batas pembebanan 60% dari beban lentur maksimum. Namun untuk balok BBR 5B memperlihatkan hasil yang berbeda, karena grafik beban-lendutan balok BBR 5B terletak di bawah balok aslinya. Hal ini disebabkan proses pemasangan glass fiber pada benda uji balok yang kurang sempurna, sehingga tidak berfungsi secara optimum. SK-19

4 Gambar 3 Hubungan beban lentur dan lendutan balok BBR 4A Gambar 4 Hubungan beban lentur dan lendutan balok BBR 4B Gambar 5 Hubungan beban lentur dan lendutan balok BBR 5A Bila sekarang dibandingkan grafik hubungan beban dan lendutan balok yang diperbaiki dengan 4 lapis glass fiber, 5 lapis glass fiber dan balok beton nomal (gambar 7 dan 8), terlihat balok yang diperbaiki dengan 5 lapis glass fiber memiliki kekakuan yang paling baik. Kecuali untuk balok BBR5B yang memiliki kekakuan yang rendah akibat kurang sempurnanya pemasangan glass fiber. SK-20

5 Gambar 6 Hubungan beban lentur dan lendutan balok BBR 5B Gambar 7 Hubungan beban lentur dan lendutan balok BBR 4A, BBR 5A, dan BN Gambar 8 Hubungan beban lentur dan lendutan balok BBR 4B, BBR 5B, dan BN Hubungan beban lentur dan lendutan balok perkuatan Grafik hubungan beban-lendutan balok yang diperkuat BBFG 4A, BBFG 5A, dan BN dapat dilihat pada gambar 9. Dari gambar ini dapat dilihat sampai dengan beban lentur sekitar 23 kn. Ketiga benda uji balok memiliki kekakuan yang hampir sama, hal ini terlihat dari grafik beban-lendutan yang hampir berhimpit. Namun pada tingkat pembebanan yang lebih besar, kekakuan balok BN mulai terlihat menurun, sehingga kekakuan balok BBFG 4A dan SK-21

6 BBFG 5A terlihat besar dibanding balok BN. Balok BBFG 5A yang diperkuat dengan 5 lapis glass fiber terlihat memiliki kekakuan yang lebih baik dari balok BBFG 4A. Gambar 9 Hubungan beban lentur dan lendutan balok BBFG 4A, BBFG 5A, dan BN Grafik hubungan beban-lendutan balok yang diperkuat BBFG 4B, BBFG 5B, dan BN dapat dilihat pada gambar 10. Ketiga benda uji balok terlihat memiliki kekakuan yang hampir sama sampai dengan beban lentur 10 kn. Pada tingkat pembebanan berikutnya, balok BBFG 5 terlihat memiliki kekakuan yang paling baik, karena grafik bebanlendutannya terletak di atas balok yang lain. Balok BBFG 4 memiliki kekakuan yang lebih baik dari balok BN, namun setelah mencapai kapasitas beban lentur, kekakuan balok menurun dengan cepat akibat terlepasnya glass fiber yang melekat pada balok. Gambar 10 Hubungan beban lentur dan lendutan balok BBFG 4B, BBFG 5B, dan BN 6. KESIMPULAN Balok yang mengalami kerusakan sedang kemudian diperbaiki dengan 4 lapis glass fiber menunjukkan kenaikan kapasitas beban lentur sebesar 2,61% sedangkan kapasitas beban lentur pada balok dengan perbaikan 5 lapis glass fiber meningkat sebesar 7,87%. Balok yang diperkuat dengan 4 lapis glass fiber, menunjukkan peningkatan kapasitas beban lentur sebesar 9,19%, sedangkan balok yang diperkuat dengan 5 lapis glass fiber, menunjukkan peningkatan kapasitas beban lentur sebesar 32,85%. Balok yang mengalami kerusakan sedang kemudian diperbaiki dengan 4 dan 5 lapis glass fiber memiliki kekakuan yang lebih besar dibanding balok beton normal. Balok yang SK-22

7 diperkuat dengan 4 dan 5 lapis glass fiber memiliki kekakuan yang lebih besar dibanding balok beton normal. Kekakuan terbesar dimiliki oleh balok yang diperbaiki dan diperkuat dengan 5 lapis glass fiber. DAFTAR PUSTAKA Djamaluddin, R., Irmawati, R., dan Didipu, L.N., (2014) Pengaruh lapisan hybrid serat karbon dan serat gelas terhadap kapasitas lentur balok beton bertulang Universitas Hasanuddin Parmo, T., (2014), Perbaikan kekuatan dan daktilitas balok beton bertulang menggunakan glass fiber reinforced polymer (GFRP) strips, Jurnal Imu-Ilmu Teknik-Sistem, vol 10, no. 3, hal SK SNI T Tata cara pembuatan rencana campuran beton normal, Yayasan LPMB, Bandung Sudjati, J.J., Caroline, L., dan Tama, C.M. (2014) Perkuatan kolom beton bertulang dengan fiber glass jacket pada kondisi keruntuhan tarik. Prosiding Konferensi Nasional Teknik Sipil 8, Bandung, Oktober 2014, STR90-94 Sudjati, J.J., dan Zebua, P. (2016) Perkuatan lentur balok beton bertulang dengan fiber glass tipe woven roving. Prosiding Konferensi Nasional Teknik Sipil 10, Yogyakarta, Oktober 2016, hal SK-23