ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN CARBON FIBER REINFORCED POLYMER
SEBAGAI TULANGAN EKSTERNAL TERHADAP KERUNTUHAN GESER DENGAN
EFEK SAMPING PENINGKATAN LENTUR!
!
!
TUGAS AKHIR!
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas ! dan Melengkapi Syarat Untuk Menempuh !
TERIMA KASIH KEPADA
PT FYFE FIBRWRAP INDONESIA
ABSTRAK
Salah satu usaha untuk meningkatkan gaya lintang dan kapasitas geser adalah dengan merencanakan suatu struktur dengan tulangan sengkang yang maksimum, ini sering kali diabaikan oleh beberapa orang sehingga terjadi kesalahan desain yang mengakibatkan struktur tidak mampu menahan geser.
Dalam kasus ini, ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kapasitas geser dari suatu struktur khususnya dalam studi kasus ini dilakukan pada balok dengan perkuatan Carbon FRP dengan metode U Wraping.
Terbukti dalam analisa yang dilakukan baik dalam teoritis dan pengujian di dalam labolatorium, Carbon FRP sangat efektif meningkatkan gaya lintang dan kapasitas geser, selain itu peningkatan kapasitas lentur juga terjadi dengan metode ini. Mengacu pada peraturan ACI 440, perhitungan kapasitas geser dalam studi ini mampu meningkat sebesar 86,95%. Hal ini membuktikan metode U Wraping dengan mengunakan Carbon FRP sangat efektif digunakan sebagai tulangan eksternal dan metode ini dapat digunakan pada bagian struktur yang mengalami kerusakan seperti keretakan pada balok.
Penambahan tulangan eksternal Pada balok, kolom maupun struktur lainya seperti pelat dengan mengunakan Carbon FRP juga lebih efisien dan praktis jika dibandingan dengan cara konvesional biasa dikarenakan pengunaan Carbon FRP mengunakan material yang tipis, ringan dan tidak menyita tempat dalam pelaksanaan serta mudah dalam pelaksanaanya
ABSTRACT
One attempt to improve the latitude and shear capacity is to plan a structure with maximum reinforcement stirrups, it is often overlooked by some people that design errors resulting structure can not withstand shear .
In this case , there are several ways you can do to increase the shear capacity of a particular structure in the case study was conducted on beams with Carbon FRP reinforcement with U Wraping method.
Evident in the analysis carried out in both the theoretical and testing in the laboratory, Carbon FRP are very effective in improving the style of latitude and shear capacity, in addition to the increase in flexural capacity also occur with this method. Referring to the regulation ACI 440, the calculation of shear capacity in the study were able to increase by 86.95 %. This proves U Wraping method by using Carbon FRP is effectively used as external reinforcement and this method can be used on the damaged structures such as cracks on the beam.
On the addition of external reinforcement beams, columns and other structures such as plates by using Carbon FRP is also more efficient and practical when compared with conventional usual way due to the use of Carbon FRP materials are thin, lightweight and does not take place in the execution and easy in implementation
KATA PENGANTAR
!
!
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, akhirnya penyusunan tugas
akhir ini dapat saya selesaikan dengan baik, dimana tugas akhir ini merupakan
salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam menyelesaikan program sarjana (S1)
di Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara (USU).
!
Penulis menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak terlepas dari
bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Untuk itu pada kesempatan
ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan tidak terhingga
yang sebesar-besarnya kepada :
1.Bapak Ir. Besman Surbakti, MT selaku dosen pembimbing yang telah
banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam memberikan
motivasi, bimbingan dan dorongan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
2.Ibu Ir. Chainul Mahni dan bapak M. Agung Handana Putra, ST, MT
selaku pembanding dan telah banyak memberikan kritik dan masukan.
3.Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik
Sipil
4.Bapak/Ibu staf pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara
5.Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dalam
6.Kedua orang tua penulis Ir Alex Ferdinandus Sinaga dan Johanna
Westernberg yang turut mendukung dalam doa serta motivasi yang tiada
henti.
7.Saudara penulis Raisa Grace Marella Sinaga, Moses Odillo Rosevelt
Sinaga, Anastasya Beatrice Sinaga yang juga memberikan semangat, doa
dan motivasi.
8.Akristin Eko, ST (senior technical engineer PT Fyfe Fibrwrap
Indonesia), Qodry Sihotang, ST (technical engineer PT Fyfe Fibrwrap
Indonesia), dan Zulhamdi Lubis, ST (sales engineer Medan) yang
memberikan bantuan sebagai sponsor, literatur, dan mentor tugas akhir.
9. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2008, Ibnu syifa, M. Harry Yusuf,
Fahrurrozie, Samuel Pakpahan, M. Hafiz, Rama Miranda Pasaribu.
Yelena Depari, Topandi Yumahira, William Arthur Bangun, Putra
Amantha Hasibuan, adik-adik angkatan 2009 Teknik Sipil Terkhusus buat
Rahmadsyah Yazid Putra, adik-adik angkatan 2010 Teknik Sipil, Rosadi
Patra Tanjung, Afrissa Isti Fadillah, Fanny Siregar, serta adik-adik
angkatan 2011 Teknik Sipil, Jonathan William Marbun, Raedian Aulia,
Wahyu Ramdani Siregar, RM Barly, Surendra Agung Hanggono, Tam
Saka Artoka, Alvin Hogan Situmorang, Evan Simorangkir dan semua
mahasiswa Teknik Sipil yang ikut membantu dalam penulisan tugas akhir
ini.
10. Juliananta Sitepu dan rekan-rekan LPPM biogas yang banyak
Penulis menyadari bahwa manusia tidak luput daripada kesalahan dan
kekurangan, demikian juga dengan tugas akhir ini yang masih banyak
memiliki banyak kekurangan walaupun penulis telah berusaha semaksimal
mungkin. Oleh karena itu, dengan tangan terbuka dan hati yang tulus
penulis akan menerima segala masukan dan kritik yang membangun demi
perbaikan tugas akhir ini. Harapan penulis tugas akhir dengan judul
“Analisa Penambahan Carbon Fiber Reinforced Polymer Sebagai Tulangan Eksternal Terhadap Keruntuhan Geser dengan Efek
Samping Peningkatan Lentur” dapat memberikan manfaat bagi kita
semua serta dapat menjadi masukan sebagai penelitian berikutnya.
!
!
!
!
!
!
Medan, Agustus 2014
Hormat saya
!
!
DAFTAR ISI
Abstrak
Daftar notasi i
Daftar gambar iii
Daftar tabel v
1.5 Metode Penelitian 6
1.6 Batasan Masalah 6
1.7 Mekanisme Pengujian 7
1.8 Sistematika Penulisan 8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 10
2.1 Beton Bertulang 10
2.2 Kelebihan Beton Sebagai Struktur 10
2.3 Kelemahan Beton Sebagai Struktur 11
2.4 Bahan Tambahan (admixture) . 12
2.5 Fibre Reinforced Polymer 12
2.7 Geser dan Tarik Diagonal Pada Balok 17
2.8 Tegangan Geser Beton 18
2.9 Analisa Kuat Geser Balok yang Bertulangan Geser 22
2.10 Kontribusu FRP Dalam Memikul Geser . 26
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 27
3.1 Pendahuluan 27
3.2 Persiapan Pengujian 27
3.3 Pembuatan Benda Uji 28
3.3.1 Perencanaan Campuran Beton 28
3.3.2 Pengecoran Beton 28
3.3.3 Slump 29
3.3.4 Curing/Perawatan 29
3.4 Pengujian Silinder Beton 29
3.4.1 Uji Tekan 29
3.4.2 Modulus Elastisitas Beton 30
3.5 Perencanaan Benda uji 31
3.6 Pemasangan Carbon FRP 32
3.7 Prosedur Pelaksanaan Pengujian Balok 33
3.8 Alat Uji Pembebanan 33
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PERHITUNGAN 34
4.1 Perencanaan Balok Komposit 34
4.3 Hasil Pengujian Komposit 40
4.4Perhitungan Momen Yang dihasilkan Oleh CFRP Dengan U
Wraping 49
4.5 Pembahsan dan Diskusi 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 53
5.1 Kesimpulan 53
5.2 Saran 54
LAMPIRAN A 55
LAMPIRAN B 62
DAFTAR NOTASI
f’c Kuat tekan beton yang diisyaratkan (MPa)
fy Kuat leleh tulangan-Prategang yang diisyaratkan (MPa)
L Panjang bentang (m)
Ec Modulus elastisitas beton (MPa)
s Tebal selimut beton (mm)
I Ineria (cm4)
d Tinggi efektif balok (mm)
h Tinggi balok (mm)
b Lebar balok (mm)
P Beban yang diberikan (kg)
Vc Gaya geser yang dihasilkan oleh beton (KN)
Vs Gaya geser yang dihasilkan oleh tulangan baja (KN)
Vt Kapasitas gabungan gaya geser (KN)
Kf Konstanta komposit
Y1 Pembacaan dial 1 (mm)
Y2 Pembacaan dial 2 (mm)
Y3 Pembacaan dial 3 (mm)
ℇf Nilai regangan dari perkuatan FRP (mm/mm)
ℇc Nilai regangan dari beton (mm/mm)
ℇs Nilai regangan dari tulangan baja (mm/mm)
Mn Nominal nilai momen (KN)
As Luas penampang (mm2)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Bidang momen dan lintang pada pembebanan 3
Gambar 1.2 Analogi rangka sebagai tulangan geser 4
Gambar 1.3 Balok dengan perkuatan 7
Gambar 1.4 Balok tanpa perkuatan 8
Gambar 2.1 Bidang momen dan lintang saat pembebanan 18
Gambar 2.2 Distribusi Tegangan Geser 19
Gambar 2.3 Pola retak pada balok saat pembebanan 20
Gambar 2.4 Retribusi perlawanan geser sesudah terbentuknya retak miring
22
Gambar 2.5 Mekanisme analogi rangka 23
Gambar 2.6 Grafik distribusi geser dalam pada balok dengan tulangan geser
24
Gambar 2.7 Jenis tulangan geser 25
Gambar 2.8 Metode Wraping 26
Gambar 3.1 Proses pemberian pelumas pada bekesting 28
Gambar 3.2 Metode pembebanan pada balok 32
Gambar 4.1 Dimensi balok 34
Gambar 4.2 Diagram tegangan dan regangan 35
Gambar 4.2 Pembebanan benda uji 36
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan performance Carbon, Glass dan Aramid 14
Tabel 2.2 Faktor reduksi lingkungan Ce 16
Tabel 2.3 Faktor keamanan parsial untuk kekuatan 16
Tabel 2.4 Faktor keamanan parsial untuk modulus elastisitas 16
Tabel 2.5 Rekomendasi nilai keamanan untuk desain 17
Tabel 2.6 Nilai koefisien wraping 26
Tabel 4.1 Daftar material 40
Tabel 4.2 Data penerunan (Y) dari hasil percobaan balok kontrol 40
Tabel 4.3 Tabel regangan-tegangan balok tanpa perkuatan 42
Tabel 4.4 Data penurunan (Y) dari hasil percobaan balok dengan perkuatan
43
Tabel 4.5 Perhitungan regangan, tegangan dan elastisitas 45
Tabel 4.6 Perbandingan lendutan tengah (Y2) balok kontrol dengan balok
perkuatan 47
Tabel 4.7 Perbandingan antara teoritis dengan eksperimen 48
DAFTAR GRAFIK
Kurva 4.1 Lendutan pada balok kontrol (x10-2) 41
Kurva 4.2 Kurva lendutan pada balok perkuatan (x10-2) 43
Kurva 4.3 Kurva perbandingan Regangan dan tegangan 45
Kurva 4.4 Perbandingan lendutan tengah (Y2) balok kontrol dengan balok
