D. Metode Analisa Beban Gempa
2. Jenis-jenis material untuk perbaikan
Pada masa ini tersedia sejumlah besar pilihan material yang dapat digunakan untuk melakukan perbaikan pada struktur beton, diantaranya yang utama adalah: a. Material-material yang Cementitious
Material ini berkisar dari mortar dan grout serta beton yang konvensional sampai kepada material dengan sifat-sifat yang diperbaiki sesuai kebutuhan dengan menggunakan admixtures. Penggunaan admixtures antara lain dapat menghasilkan sifat-sifat kohesif, pencapaian kekuatan secara cepat, kelecakan yang lebih tinggi, daya tahan terhadap tercucinya semen dan pengurangan bleeding serta susut.
Material perbaikan yang termasuk dalam jenis ini antara lain:
1) Beton, mortar atau grout, beton terutama digunakan untuk penggantian total penampang atau untuk memperbaiki rongga-rongga yang dalam sampai melalui tulangan beton. Sedangkan mortar dapat digunakan untuk perbaikan rongga-rongga sampai sekecil 4 cm. Grout memiliki keuntungan karena bersifat encer dan dapat dipompa sampai kebagian yang tidak terlihat sekalipun, namun grout memiliki kandungan air yang tinggi dan konsekuensinya mengalami penyusutan lebih besar besar dibanding mortar atau beton.
2) Beton, dan mortar yang dimodifikasi dengan menambahkan latex, merupakan material perbaikan yang sangat berguna untuk melapisi kembali permukaan lantai bangunan atau lantai jembatan yang rusak.Material seperti ini dikenal dengan sebutan beton latex (latex concrete) atau latex-modified concrete dan pada akhir-akhir ini sering dikenal sebagai polimer modified concrete. (Material ini harus dibedakan dari polymer concrete yang mengandung polimer yang tidak ditambahkan dalam bentuk latex..
31 3) Beton, mortar atau grout yang dimodifikasi dengan menambahkan polimer, polimer ditambahkan sebagai matrik memiliki beberapa keuntungan bagi pekerjaan perbaikan, keuntungan-keuntungan ini meliputi: kekuatan yang tinggi pada umur dini, kemampuan untuk dicor pada temperature dibawah titik beku memiliki kekuatan lekat yang baik, durabilitas yang tinggi walaupun bila harus digunakan pada kondisi yang akan merusak beton biasa. Sebagai polimer biasanya digunakan epoxy, polyurethane, unsaturated polyester, methyl methacrylate dan lain-lain. Beton, mortar atau grout yang harus memiliki sifat tertentu untuk suatu tipe perbaikan dapat dibuat menggunakan semen khusus misalnya semen dengan kandungan alumina yang tinggi akan me galami
setting dalam 2 s.d 4 jam dan dapat mencapai kuat tekan sebesar 22 Mpa dalam 6 jam. Beton, mortar atau grout yang dibuat dengan bahan ini memiliki daya tahan terhadap perusakan asam, sulfat, alkali, air laut dan minyak. Semen Portland tipe III yang dipakai dengan accelerator akan menghasilkan bahan yang sesuai untuk pekerjaan perbaikan yang cepat. Selain itu semen
magnesium phosphate baik untuk pekerjaan penambalan.
4) Dry Pack, istilah ini biasanya digunakan untuk mortar dengan bahan dasar semen
5) Portland dengan kandungan air yang cukup rendah sehingga tidak mengalami
slump.Sebenarnya setiap material yang dapat digunakan dengan konsistensi sedemikian rupa sehingga tidak mengalami slump (no-slump consistency) dapat disebut dry pack,
6) Beton serat, beton serat memiliki kekuatan tarik, kekuatan lentur, daya tahan terhadap impak dan daya tahan terhadap abrasi yang lebih baik daripada beton biasa. Serat yang digunakan dapat berupa metal, plastic, gelas atau serat natural.
7) Shotcrete, atau yang juga biasa disebut sprayed concrete atau sprayed mortar
terdiri dari bahan-bahan pembentuk yang sama seperti beton yaitu semen, agregat dan air. Perbedaan Shotcrete dengan beton biasa adalah bahwa
32 semennya lebih tinggi, selain itu water-cement rasio dari Shotcrete lebih rendah- sekitar 0,4.
b. Material yang berbahan dasar resin Epoxy
Material ini umumnya dibuat atas dasar epoxy resin dan meliputi resin untuk injeksi (injection resins), mortar yang dapat dicor dan pasta yang dapat diterapkan dengan tangan. Epoxy mortar terdiri dari resin hardener dan filler yang terdiri dari pasir halus , sedangkan epoxy concrete terdiri dari resin, hardener, pasir halus dan agregat kasar ukuran kecil.
c. Elastomeric Sealants
Bila retak yang diperbaiki mengalami pergerakan yang berarti, pilihan untuk material yang digunakan sering jatuh pada material ini. Dua tipe elastomeric sealant
yang biasa dipakai : hot-applied, yang biasanya merupakan campuran material yang bituminous dengan karet yang kompatibel, cold applied yang dapat didasarkan atas berbagai material dan biasanya harus dicampur di lapangan.
d. Silicones
Biasanya digunakan sebagai material perbaikan untuk masalah uap air melalui dinding. Ada dua cara pembuatannya yaitu dengan melarutkan bahan silicone padat pada suatu pelarut atau membuat garam alkali dari asam siliconic dan melarutkannya dalam air. Larutan material ini disemprotkan ke dinding dengan kecepatan 3m2/ltr dan ketika pelarutnya menguap, silicon resin tertinggal di dalam struktur pori dinding.
e. Bentonite
Merupakan bubuk batuan yang diambil dari debu vulkanik yang mengandung mineral tanah liat dengan persentase tinggi terutama sodium bentonite. Material ini dapat mengabsorpsi air dalam kuantitas banyak dan mengembang sampai 30 kali volumenya semula dan membentuk massa yang menyerupai jelly yang efektif berfungsi sebagai penghalang air.
f. Bituminous Coating
Yang berbahan dasar aspal atau coal ter sering digunakan sebagai waterproofing
33 F. Metode-metode perkuatan (retrofitting) beton bertulang balok dan kolom
Setelah dilakukan evaluasi terhadap gedung pasca gempa dengan menggunakan peta gempa tahun 2010 dan hasilnya telah diketahui bahwa struktur gedung eksisting atau struktur gedung yang ada sekarang masih kurang aman dalam memberikan safety bagi pengguna gedung pasca gempa.
Maka upaya yang dapat dilakukan adalah tindakan perkuatan untuk mencapai kebutuhan dalam hal stabilitas element struktur sesuai dengan pembebanan peta gempa tahun 2010. Banyak metode-metode teknik perkuatan kembali struktur gedung pasca gempa yang telah diterapkan di Indonesia. Untuk kasus yang terjadi pada gedung kantor DPRD Morowali lebih tepatnya dilakukan
strengthening, karena perkuatan yang dilakukan untuk memenuhi beban gempa yang baru yakni beban gempa yang sesuai terhadap peta gempa tahun 2010.
Perbaikan yang dilakukan khsusunya untuk bagian non struktur yakni dindiing yang retak, dapat dilakukan dengan menghancurkan kembali dinding yang retak kemudian menambahkan tulangan angker setiap jarak 40 cm. Tulagan angker dapat menambah kekakuan dinding dengan elemen struktur kolom agar ketika terjadi gempa, defleksi atau pergoyangan dinding akan sama dengan pergoyangan kolom.
Berikut matode-metode perkuatan untuk element sruktur yang dapat dijadikan sebagai rekomendasi untuk dapat dilakukan terhadap gedung kantor DPRD Morowali pasca gempa antara lain sebagai berikut.
1. Penyelubungan (jacketing) dengan bahan baja, baja spiral, beton atau komposit.
a) Metode penyelubungan menggunakan baja (steel jacketing)
Prosedur perbaikan dengan metode penyelubungan baja (steel jacketing) biasa digunakan pada kolom. Metode ini pertama kali dikembangkan pada kolom bundar , yang mana metode pelaksanaannya yakni dengan membungkus kolom dengan plat baja yang terdiri dari 2 plat baja dengan bentuk setengah lingkaran dan dilas setinggi kolom yang dibuat lebih besar dari dimensi kolom tersebut, kemudian bagian yang kosong tersebut diisikan dengan pasta semen.
34 Penyelubungan dapat dilakukan pada daerah sendi plastis saja apabila hanya diperlukan perbaikan untuk memperkuat kinerja lenturnya. Akan tetapi apabila dibutuhkan perbaikan untuk kinerja gesernya maka disarankan memasang baja selubung setinggi kolom. Pemasangan baja selubung sepanjang kolom dilakukan dengan memberi jarak kurang tebih 50 mm antara tepi pipa plat baja dan elemen lain (plat, balok atau fondasi). Pemberian jatak ini untuk menghindari kemungkinan baja selubung menerima gaya tekan akibat tertumpu pada elemen tersebut ketika pada struktur terjadi simpangan arah lateral (drift) yang cukup besar.
Mekanisme perbaikan metode ini untuk meningkatkan daktilitas dan kekuatan dihasilkan dari pengaruh pengekangan yang diberikan baja selubung. Dilatasi arah lateral beton ditahan oleh baja selubung, sehingga beton berada dalam keadaan tekan dan baja selubung mengalami tegangan tarik. Hal ini menyebabkan kuat tekan beton meningkat akibatnya daktilitas dan kuat lentur beton meningkat. Untuk kekuatan gesernya, selubung baja dapat diidealisasikan sebagai tulangan geser dengan spasi dan diameter ekivalen dengan tebal baja selubung.
( a ) ( b )
Gambar 68. Metode penyelubungan baja (steel jacketing) untuk (a) Kolom bundar dan (b) Kolom persegi
b) Penyelubungan beton
Perbaikan struktur beton menggunakan metode penyelubungan beton ini dilaksanakan dengan menyelubungi struktur asli dengan beton dan menambahkan tulangan longitudinal dan tulangan tranversal yang disebar secara merata dalam beton tersebut. Jumlah tulangan
35 longitudinal dan tranversal yang diperlukan disesuaikan dengan gaya- gaya yang terjadi pada struktur yang diakibatkan gempa dengan kala ulang gempa yang telah disesuaikan.
Penelitian yang dilkukanO’ Jirsa et.al (1λλ5) meneliti metode ini untuk meningkatkan respon pada struktur yang tidak direncakan sesuai perencanaan bangunan tahan gempa yang sekarang dipakai.
Gambar 69. Penyelubungan beton oleh O’ Jirsa et.al
c) Penyelubungan menggunakan bahan komposit
Selain penyelubungan dengan selubung baja dan beton, pada metode penyelubungan dapat pula digunakan bahan komposit. Bahan ini dapat berupa fiber glass, serat karbon, serat kevlar, ataupun bahan lain yang biasanya dalam pelaksanaan dilekatkan dengan epoxy. Pada umumya bahan komposit ini memiliki kekuatan yang tinggi lebih tinggi dari bahan-bahan yang kita kenal selama ini (baja dan beton) namun bahan- bahan ini memiliki harga yang begitu mahal.
Namun dibalik harga yang mahal terdapat keuntungan dari bahan komposit ini yaitu sebagai berikut:
1) Biaya perawatn murah, hal ini kaena komposit tahan terhadap proses oksidasi dan proses kimia lain yang merugikan.
2) Beratnya ringan, perbandingan berat jenis antara bahan komposit dan baja adalah 1:5. Hal ini berpengaruh terhadap prosedur perhitungan struktur, sebab besarnya gaya gempa sangat dipengaruhi oleh besarnya massa struktur.
3) Estetika, bahan komposit sangat tipis sehingga dalam penggunaanya tidak mengganngu dalam penampilan/estetika struktur yang diperbaiki.
36
( a ) ( b )
Gambar 70. Perbaikan dengan menggunakan sabuk pengikat (straps) terbuat dari bahan komposit (a) secara individual (b) secara menerus
Langkah pelaksanaan perbaikan dengan menggunakan sabuk pengikat (straps) yaitu sebagai berikut :
1) Struktur yang akan diperbaiki dibersihkan dari pecahan beton, dan ditambal menggunakan beton segar sampai tercapai bentuk dan ukuran semula. Penambalan harus dialkukan sebaik mungkin sehingga celah-celah selimut beton rompal terisi semua.
2) Karet pemisah dipasang pada bagian yang akan diperbaiki pada setiap jarak tertentu. Hal ini dimaksudkan untuk membuat celah antara struktur asli dan sabuk yang akan dipasang. Selanjutnya sabuk FRP diselubungkan pada struktur asli dalam beberapa lapis. Tiap lapisnya dilekatkan satu sama lain menggunakan epoksi. Demikian seterusnya sampai tercapai lapisan dan ketebalan yang diinginkan.
3) Langkah terakhir, celah antara struktur asli dan sabuk FRB diisi dengan epoksi dengan cara injeksi bertekanan. Agar epoksi tidak mengalir ketempat yang lain, maka ujung atas dan bawah dihambat dengan pemasangan klem.
2. Penambahan tulangan luar dengan bahan steel strap/plate, tulangan sengkang. Valluva et.al (1993) mengembangkan pemakaian sengkang ini dalam penelitiannya. Metode ini dilakukan dengan menggunakan sengkang berbentuk U yang saling dikaitkan dengan adanya overlap pada sisi yang berlawanan dan
37 dilas. Sengkang ini dipasang dengan spasi yang direncanakan, akhirnya dilakukan grouting pada keseluruhan kolom tersebut.
3. Penulangan luar berupa plat baja
Pada teknik ini plat baja dimaksudkan sebagai pengganti tulangan yang telah rusak akibat gempa. Teknik ini cocok digunakan untuk perbaikan retak pada beton. Akibat retak, lekatan antara tulangan dan beton berkurang. Teknik ini telah banyak digunakan dalam perbaikan plat lantai dan balok.
Konsep dasar teknik ini adalah memberikan penulangan tambahan luar dengan cara menempelkan plat baja dengan tebal tertentu pada bagian-bagian struktur beton yang mengalami kerusakan. Retak pada beton biasanya terjadi pada daerah yang mengalami tarik disebabkan sifat beton dimana kekuatan tariknya rendah. Plat baja biasnya diletakkan dibagian struktur beton yang mengalami tark. Peletakan antara permukaan beton dan plat baja mem[ergunakan bahan-bahan adhesive seperti epoksi.
Gambar 71. Teknik penambatan tulangan luar berupa plat
Prosedur pelaksanaannya adalah sebagai berikut :
a. Seluruh permukaan beton dibersihkan dari pecahan beton menggunakan sikat kawat, untuk mendapatkan permukaan beton yang kasar sehingga
meningkatkan lekatan antara beton dan epoksi.
b. Balok kopel dibor pada tempat-tempat yang telah ditentukan. Hal serupa dilakukan pada plat baja dan diusahakan luabng pada plat dan pada beton sesuai dan pas.
38 c. Lapisan epoksi setebal 3 mm dilapiskan pada beton dan plat baja, selanjutnya
plat baja diletekkan pada struktur beton, dan baut-baut dipasang secara tepat pada lubangnya.
d. Sebelum epoksi tepat akan mengeras, baut-baut dikencangjan dengan torsi sesuai yang direncanakan. Pengencangan baut tepat ketika epoksi akan mengeras dimaksudkan utnutk mendapatkan lekatan yang sempurna antara plat baja dan permukaan beton.
4. Injeksi epoksi
Penggunaan epoksi dalam metode perbaikan struktur harus mengetahui karakteristik epoksi tersebut khususnya dalam hal kekentalan dan tingkat kebasahan (wetability). Kekentalan berhubungan erat dengan kemampuan epoksi untuk penetrasi sampai pada retak yang halus. Semakin kental epoksi maka kemampuannya semakin menurun. Tingkat kebasahan berhubungan erat dengan kemudahan dalam hal penyemprotan permukaan struktur. Berdasarkan cara pemasukan epoksi ke dalam celah-celah retak maka dapat dibagi menjadi dua macam.
a. Teknik injeksi bertekanan Prosedurnya sebagai berikut:
1) Membersihkan celah-celah retak dan permukaan struktur yang akan diperbaiki dai serpihan dan pecahan beton. Pembersihan dapat digunakan dengan menggunakan sikat ataupun tekanan udara.
2) Isolassi plastik diletekkan pada beberapa bagian dari retak. Isolasi tersebut nantinya berfungsi sebagai lubang masukan (inlet port) pada proses penginjeksian. Apabila digunakan pipa sebagai inlet ports, maka pada setiap retak dibuat luabang sesuai diameter pipa.
3) Permukaan bagian retak yang tidak diisolasi, ditutup dengan menggunakan epoksi. Karakteristik epoksi yang digunakan sebagai penututp ini adalah epoksi yang cepat kering. Lebar penutupan ini kurang lebih 50 mm. Langkah serupa juga dilakukan bila menggunakan inlet ports.
39 4) Setelah lapisan epoksi peutup telah kering, isolasi plastik dicabut dan dimulai proses penginjeksian. Penginjeksian dilakukan melalui lubang masukan yang terjadi akibat adanya isolasi plastik. Penginjeksian dimulai dari lubang masukan pada level terendah dari setiap retak. Apabila epoksi yang diinjeksikan mulai muncul pada lubang masukan ynag lebih tinggi berarti retak telah terisi epoksi apabila menggunakan pipa sebagai lubang masukan, maka penginjeksian dilakukan melalui pipa, dengan tekanan 350 kPa.
b. Teknik pengisian secara vakum
Teknik pengisian secara vakum sangta efektif digunakan untuk struktur yang mengalami retak di banyak tempat. Prosedur perbaikan dengan teknik ini yaitu sebagai berikut :
1) Seluruh daerah yang akan diperbaiki terlebih dahulu diselimuti dengansejenis jala terbuat dari plastik (plastic mesh). Tujuannya untuk memeastikan epoksi dapat mengalir pada daerah tersebut.
2) Daerah tersebut kemudian dilapisi menggunakan pholythelene setebal 0,03 mm untuk mendapatkan daerah vakum. Selang karet yang dihubungkan dengan kompreseor vakum dipasang pada bagian astas daerah yang diperbaiki. Sepasang selang karet dihubungkan dengan tabung epoksi dan dilengkapi kran dipasang di bagian bawah.
3) Proses pengisian dilakukan. Dengan kran tertutup dilakukan proses penyedotan pertama, kran dibuka dan proses vakum dilakukan. Pada saat ini epoksi akan tersedot dan mengisi retak. Setelah semua retak terisi epoksi, kran ditutup dan diberikan tekanan sebesar tekanan atmosfir. Tekanan etmosfir akan mendorong epoksi untuk mengisi celah-celah retak yang mungkin belum terisi saat proses vakum. Proses vakum digambarkan sebagai berikut.
40 Gambar 72. Prosedur perbaikan dengan teknik pengisian secara vakum
5. Metode perkuatan dengan menggunakan Fiber Reinforc
6. ed Polymer
Gambar 73. Perkuatan dengan menggunakan FRP
Metode ini dilakukan pada balok yang mempunyai satbilitas yang kurang untuk memikul beban yang ada. Adapun prosedur pelaksanaan ini sebagai berikut :
a. Siapkan permukaan yang akan diberikan perkuatan dengan membuat permukan tersebut halus dengan digerinda.
b. Beri lem perekat dari bawaan produk FRP (bisa sika dengan produk sika Carbodur plates are pultured carbon fiber reinforced polymer (CFRP) atau dari fisher)
41 c. Setelah itu lekatkan FRP sebaiknya dengan menggunakan kape agar
melekatnya merata dan kaku BAB III