EXPERIMENTAL ANALISIS PENGGUNAAN CFRP (CARBON FIBER REINFORCEMENT POLYMER) DAN GFRP (GLASS FIBER REINFORCEMENT POLYMER) PADA PERKUATAN BETON

(1)

EXPERIMENTAL ANALISIS PENGGUNAAN CFRP (CARBON FIBER REINFORCEMENT POLYMER) DAN

GFRP (GLASS FIBER REINFORCEMENT POLYMER) PADA PERKUATAN BETON

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh RANDI MEKA

13 0404 025

SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2017

(2)

ABSTRAK

Fiber Reinforcement Polymer adalah Teknologi bahan yang sering digunakan pada saat ini, FRP telah dikembangkan pada tahun 1970 an di Eropa.

hal ini dapat kita lihat dikarenakan terjadinya bencana yang sering terjadi. Fiber Reinforcement Polymer yang dapat memperkuat struktur secara eksternal, dan kini dipakai pada banyak jenis bangunan. Dikarenakan Fiber Reinforcement Polymer adalah perkuatan dengan kekuatan tarik yang besar. Dari Fiber Reinforcement Polymer juga memiliki kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Profil material tipis dan ringan. Dan pemasangannya sangat mudah dilakukan. Salah satu material Fiber Reinforcement Polymer tersebut yaitu Carbon Fiber Reinforcement Polymer dan Glass Fiber Reinforcement Polymer. Kedua material tersebut diuji kekuatannya saat dipasangkan pada beton silinder, sehingga dapat diketahui pengaruh terhadap kuat tekan beton silinder, dan bisa juga mengetahui perbandingan kuat tekan CFRP atau GFRP. Beton silinder yang digunakan pada penelitian ini berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm berjumlah 13 dan dibagi menjadi 5 kelompok. Beton silinder dibebani sampai runtuh sehingga diketahui beban maksimal yang dapat ditahan oleh beton silinder. Penggunaan CFRP dan GFRP tersebut dapat meningkatkan kapasitas pembebanan. Hasil penelitian digunakannya CFRP dan GFRP telah menunjukkan penambahan kuat tekan.

CFRP dapat menambahkan kuat tekan 26.897 %, dan GFRP dapat menambahkan kuat tekan 14.89 %. Untuk perbandingan kedua material, CFRP lebih kuat dari pada GFRP untuk penambahan kuat tekan. Penggunaan CFRP dan GFRP dapat menambahkan kapasitas pembebanan.

Kata kunci: CFRP (Carbon Fiber Reinforcement Polymer), GFRP (Glass Fiber Reinforcement Polymer), Kuat Tekan, Kapasitas Beban.

(3)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan karunia, kesehatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari – hari sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil Bidang Studi Struktur, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sematera Utara, dengan judul “Experimental Analisis Penggunaan CFRP (Carbon Fiber Reinforcement Polymer) dan GFRP (Glass Fiber Reinforcement Polymer) pada Perkuatan Beton”.

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan baik dan tepat waktu. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ing-. Johannes Tarigan selaku pembimbing yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Dr. Ir. Medis Sejahtera Surbakti, MT selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Andi Putra Rambe, MBA selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT dan Ibu Rahmi Karolina, ST, MT selaku Dosen Pembanding dan Penguji, atas saran dan masukan yang di berikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

5. Ibu Nursyamsi, ST, MT yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

(4)

6. Pak Jamin Kusuma dari PT. MAPEI yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

7. Pak Steven dari PT. SIKA yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

8. Bapak/Ibu seluruh pegawai Laboratorium P4TK yang telah memberikan bantuan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

10. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.

11. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa: Arif Affandi (sebagai Asisten laboratorium pendamping), Bagus Hariawan, Zulfikar, T. Rizky Nanda, Yashir Denhas, Wafi Muhammad, Thariq Mustaqa, Muhammad Zaelani, Ridwan, Rizky yang telah membantu memberi masukan dan mendukung selesainya tugas akhir ini.

12. Teristimewa untuk keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Romi Taufik dan Sudarningsih telah memberikan doa,bimbingan, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, yang telah di berikan kepada saya. Tak lupa untuk adik saya Natasya Sakinah yang juga memberi dorongan dan semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

13. Buat teman-teman seperjuangan Beni, Novra, Alif, Zharfan, Dini, Fadel, Herru, Firman, Rizky, Zaki, Salam, Akmal, Rivaldy, Alby, Juanda, Utama dan sahabat-sahabat stambuk 2013 lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas dukungan, semangat dan bantuannya dalam pengerjaan tugas akhir ini.

14. Terpenting untuk adik-adik junior stambuk 2016 (Octa, Farhan, Eka, Saleh, Muammar, Zal, Dandy, Anhar, Rafly, Egi); dan adik-adik lainnya yang tidak

(5)

dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Amin

Medan, Juni 2017 Penulis

(Randi Meka)

(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR NOTASI ... x

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah... 5

1.3. Maksud dan Tujuan Penelitian ... 5

1.4. Pembatasan Masalah ... 5

1.5. Metodologi Penelitian ... 6

1.6. Flowchart Penelitian ... 7

1.7. Percobaan ... 8

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Um;um ... 9

2.2. FRP (Fiber Reinforcement Polymer) ... 10

2.3. Aplikasi FRP pada Beton ... 13

2.4. Hubungan Tegangan dan Regangan (Hukum Hooke) ... 15

2.4.1 Tegangan ... 15

2.4.2 Regangan ... 15

2.4.3 Modulus Elastisitas ... 16

2.4.4 Hubungan Antara Gaya dan Modulus Elastisitas ... 16

2.5. Perhitungan Kuat Tekan, Modulus Elastisitas, dan Regangan ... 17

2.6.1 Perhitungsan Kuat Tekan ... 17

2.6.2 Modulus Elastisitas ... 17

2.6.3 Perhitungan Regangan... 18

(7)

2.6.4 Persamaan Kuat Tekan Beton dengan FRP (f’cc) ... 18

2.6.5 Persamaan Regangan Beton dengan FRP (𝜀_𝑐𝑐)... 19

2.6. Hasil Penelitian dari Peneliti Lain ... 20

BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Umum ... 21

3.2. Penyediaan dan Pemeriksaan Bahan Penyusun Beton ... 23

3.2.1. Semen Portland ... 23

3.2.2. Agregat Halus ... 23

3.2.2.1. Analisa Ayakan Pasir ... 23

3.2.2.2. Pemeriksaan Kadar Lumpur ... 24

3.2.2.3. Pemeriksaan Kandungan Organik ... 24

3.2.2.4. Pemeriksaan Claylump ... 25

3.2.2.5. Pemeriksaan Berat Isi Pasir ... 25

3.2.2.6. Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi ... 25

3.2.3. Agregat Kasar ... 26

3.2.3.1. Analisa Ayakan Batu Pecah ... 26

3.2.3.2. Pemeriksaan Kadar Lumpur ... 27

3.2.3.3. Pemeriksaan Keausan ... 27

3.2.3.4. Pemeriksaan Berat Isi Batu Pecah ... 27

3.2.3.5. Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi ... 28

3.2.4. Air ... 28

3.2.5. FRP (CFRP dan GFRP) ... 29

3.3. Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) ... 29

3.4. Pembuatan Benda Uji ... 30

3.5. Pemeriksaan Nilai Slump ... 30

3.6. Pemasangan FRP ... 31

3.7. Pengujian Kuat Tekan Beton... 32

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Kuat Tekan Silinder Beton ... 34

4.2.1. Kuat Tekan dan Regangan Beton dengan Teoritis ... 34

4.2.2. Kuat Tekan dan Regangan Beton dengan Eksperimen ... 35

(8)

4.2. Pola Retak pada Pengujian Kuat Tekan ... 40

4.3. Diskusi ... 41

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 43

5.2. Saran ... 43

DAFTAR PUSTAKA ... 45

LAMPIRAN Lampiran I (Pemeriksaan Bahan) ... xi

Lampiran II (Perencanaan Campuran Beton/Mix Design) ... xxi

Lampiran III (Data Pengujian)... xxv

Lampiran IV (Dokumentasi)... xxx

(9)

DAFTAR TABEL

BAB I

Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji ... 6

BAB II Tabel 2.1 Jenis-jenis FRP ... 12

BAB III Tabel 3.1 Jumlah Benda Uji Silinder ... 21

Tabel 3.2 Perbandingan Campuran Beton Normal ... 29

BAB IV Tabel 4.1 Hasil Kuat Tekan dan Regangan Beton dengan Teoritis ... 34

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dengan Eksperimen ... 35

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Regangan Beton dengan Eksperimen ... 36

Tabel 4.4 Pengujian Benda Uji Trial Mix I ... 41 BAB V

Tidak Terdapat Tabel

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Benda Uji dengan CFRP ... 3

Gambar 1.2 CFRP dan GFRP ... 4

Gambar 1.3 Benda Uji Penelitian ... 8

Gambar 1.4 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan ... 8

Gambar 2.1 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan pada Beton ... 17

Gambar 3.1 Flowchart Metodologi Penelitian ... 22

Gambar 3.2 Sketsa Beton saat diroller ... 31

Gambar 3.3 Compression Test Machine ... 32

Gambar 3.4 Foto Benda Uji ... 32

Gambar 3.5 Benda Uji pada Compression Machine ... 33

Gambar 3.6 Grafik yang dihasilkan pada Compression Machine ... 33

Gambar 4.1 Grafik Kuat Tekan Secara Teoritis ... 34

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Pembebanan dan Deformasi Vertikal Beton Konvensional ... 37

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Pembebanan dan Deformasi Vertikal Beton dengan CFRP ... 38

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Pembebanan dan Deformasi Vertikal Beton dengan GFRP ... 39

Gambar 4.5 Pola Retak (SNI 1974, 2011) ... 40

Gambar 4.6 Pola Retak pada Pengujian Kuat Tekan Silinder ... 40

(11)

DAFTAR NOTASI

σ : Tegangan F/P : Beban Tekan A : Luas Penampang ε : Regangan

E : Modulus Elastisitas

F’co : Kuat Tekan Beton tidak terkekang Ec : Modulus Elastisitas Beton

F’cc : Kuat Tekan Beton terkekang Fl : Tegangan akibat kekangan Kl : Faktor kekangan

Ka/Kb : Faktor efisiensi bentuk penampang ρf : Rasio perkuatan FRP

Ef : Elastisitas FRP

ε cc : Regangan Beton Terkekang ε fe : Regangan Fraktur Efektif ε c : Regangan Beton

ε f : Regangan FRP tf : Tebal FRP

n : Jumlah Lapisan FRP D : Diameter Silinder SSD : saturated surface dry S : deviasistandar w/c : faktor air semen

(12)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Seperti yang kita ketahui pada saat ini sering terjadi bangunan-bangunan yang banyak kekurangannya terutama pada stuktur bangunan, hal ini dapat kita lihat dikarenakan terjadinya bencana yang sering terjadi di Indonesia, sehingga para ahli mencari cara untuk mengatasi hal tersebut, terutama pada struktur bangunan, mencari cara atau solusi dengan membuat perkuatan yang bekerja dari luar.

Dengan adanya riset tentang kekuatan tambahan yang dilakukan oleh para ahli untuk mendapatkan perkuatan tambahan yang sangat baik. Hal itu dilakukan secara terus-menerus maka didapatlah perbandingan-perbandingan yang ada dari hasil percobaan-percobaan yang ada.

Salah satu material perkuatan strukutur adalah Fiber Reinforcement Polymer yang dapat memperkuat struktur secara eksternal, dan kini dipakai pada banyak jenis bangunan. Dikarenakan FRP (Fiber Reinforcement Polymer) adalah perkuatan dengan kekuatan tarik yang besar. Dari Fiber Reinforcement Polymer juga memiliki kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Dan pemasangannya sangat mudah dilakukan. FRP composit merupakan material yang menjanjikan dalam industri perbaikan konstruksi. Material ini bisa diperoleh dalam bentuk lembaran yang dalam penggunaanya diaplikasikan dengan resin atau epoxy. Material ini telah banyak dipergunakan dan telah diterapkan penggunaanya. Metode tradisional dengan menggunakan material pelat baja yang diikat dengan epoxy pada struktur kolom beton bertulang. Namun lambat laun teknik atau metode ini mulai tergeser dengan hadirnya material baru yang disebut dengan FRP. Dengan material ini perkuatan struktur dapat menghasilkan peningkatan kekuatan yang cukup substansial (aksial, geser, lentur, dan torsi). (US Army Research Laboratory. 2002)

(13)

FRP dapat dibuat dari material yang berbeda seperti kaca, karbon, aramid, boron, dan produk lainnya. FRP kuat terhadap tarik dan memiliki kekuatan paling tinggi sepanjang arah longitudinal. Keuntungan penggunaan pada material kaca yaitu harga murah, kekuatan tarik tinggi, reaksi terhadap kimia tinggi, sedangkan kebalikannya modulus tarik rendah, berat jenis relative tinggi, sensitif terhadap abrasi. Keuntungan penggunaan pada material karbon yaitu perbandingan kekuatan tarik terhadap berat yang tinggi, perbandingan modulus tarik terhadap berat yang tinggi, Keuntungan penggunaan pada material aramid yaitu tidak ada titik leleh, tingkat integritas pabrik yang baik terhadap tinggi suhu.

(Gangarao, Hota V. S., Narendra Taly, P. V. Vijay. 2006)

Evolusi dari standart pengurangan gaya gempa telah dikenalkan persamaan design baru untuk jumlah dari TSR dalam pengikatan dari kolom beton bertulang. Salah satu metode untuk perkuatan kolom beton bertulang menggunakan FRP (Fiber Reinceforment Polymer) Composit sebagai perkuatan sengkang. Jurnal ini memberitahu perkembangan dari model tegangan dan regangan yang cocok untuk gaya aksial dari beton bertulang berbentuk bulat dan segiempat atau bujur sangkar yang dimana menggunakan hanya TSR saja, menggunakan hanya FRP saja, dan menggunakan keduanya TSR dan FRP.

Sejumlah besar percobaan yang telah dilakukan dalam rangka meneliti kuat tekan dari beton dengan FRP. Kebanyakan hasil tes yang tersedia didasarkan pada kuat tarik beton. Sejumlah penelitian dilakukan untuk mempelajari perilaku kolom beton di bawah konstan beban tekan aksial dan lentur siklik. Proses penelitian dilakukan dengan menggunakan beton dengan ukuran (150x150x300 mm) dan dimana material propertinya untuk beton kekuatan 30 MPa, faktor air semen 0.5, ukuran agregat 14 mm dan 9.5 mm, berat jenis 2389 kg/m³, kadar air 3%, slump 90 mm, dan kekuatan beton pada 28 hari 32,2 MPa, untuk tulangan sengkang 4 diameter 8 mm dimana tegangan rata-rata 258 MPa, dan tegangan geser 513 MPa.

Untuk FRP menggunakan SikaWrap Hex 230C dimana Modulus Elastisitas 65.4 GPa, dan kuat tarik 894 MPa, dan regangan tarik 0.0133. Hasil penelitian di akhir penelitian tulangan sengkang terjadi tekuk diikuti oleh hancurnya FRP, hasil dari penelitian tersebut, Gaya aksial mengalami penambahan 25%. (Remi Eid, Patrick Paultre. 2017). Gambar benda uji dapat di lihat di gambar 1.1.

(14)

Perbaikan Kekuatan Dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Menggunakan Fiber Reinforced Polymer (FRP) seperti yang telah diteliti.

Kekuatan balok beton setelah di retrofit dengan FRP mengalami peningkatan kapasitas beban dari 8 ton ke 10 ton pada titik lendutan yang sama, sehingga dapat disimpulkan kekuatan balok beton dengan retrofir FRP mengalami penambahan sebesar 20 % dibandingkan dengan kolom original. Dalam menentukan peningkatan daktilitas maka digunakan parameter displacement ductility. Nilai meningkat sebesar 4% pada balok FRP dibandingkan dengan balok original.

Dengan meningkatnya kekuatan dan daktilitas pada struktur dengan retrofit maka material FRP Strips dapat menjadi solusi untuk perkuatan bangunan utamanya balok beton bertulang pasca terjadi kerusakan.(Taufikurrahman, Parmo. 2013)

Penggunaan FRP sebagai salah satu alternatif baru dalam kegiatan perbaikan dan penguatan struktur beton, mampu menawarkan solusi perbaikan yang lebih mudah dari segi pelaksanaan dan dapat diaplikasikan oleh setiap pelaksana (kontraktor). Aplikasi metode penguatan dengan serat polimer membutuhkan perencanaan yang tepat, baik dari segi desain (analisis perilaku struktur beton), kondisi lapangan (pengaruh lingkungan) dan pemeliharaan jenis tipe serat (fiber). Hal ini untuk menghindari proses perbaikan sehingga tidak terjadi kegagalan pada sistem penguatan. Penggunaan serat polimer pada kondisi lingkungan yang ekstrim, akan memerlukan suatu sistem perlindungan terhadap

Gambar 1.1. Benda Uji dengan CFRP

(15)

permukaan serat dari pengaruh suhu, zat kimia maupun radiasi sinar ultraviolet.

(Basuki, Ariyadi. 2005)

CFRP dan GFRP berpengaruh terhadap kuat lentur balok. Beban maksimal yang bisa ditahan balok dengan perkuatan CFRP maupun GFRP lebih besar daripada beban maksimal yang dapat ditahan balok kontrol. CFRP lebih baik dalam menambah kekuatan lentur balok daripada GFRP. Hal ini dikarenakan mutu dan bahan dasar CFRP yang lebih baik dalam menahan beban daripada mutu dan bahan dasar GFRP. Selain itu, inersia penampang balok yang diperkuat CFRP lebih kecil daripada inersia dari balok yang diperkuat GFRP.(Petrico G, Ireneus. 2013)

Karakteristik FRP sangat tahan untuk ion klorida dan reaksi kimia, juga memiliki gaya tarik lebih besar dari baja namun beratnya hanya seperempat, serta GFRP rendah listrik dan konduktifitas termal. (Gevin McDaniel, P.E. 2014)

Keunggulan FRP adalah peningkatan kekuatan. Penambahan GFRP pada kedua sisi balok mempengaruhi pola retak yang terjadi. Retak pada beton beralih/terjadi ke posisi yang tidak ada perkuatan GFRP. Hal tersebut membuat beton bertambah kedaktailanya. (Alami, Fikri, Ratna Widyawati. 2010)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemasangan CFRP, GFRP, dan AFRP terhadap peningkatan kuat tekan beton tanpa perkuatan dengan beton yang diberi perkuatan menggunakan CFRP, dan GFRP.

CFRP GFRP

(a) (b)

Gambar 1.2 a ) Carbon Fiber Reinforcement Polymer, b) Glass Fiber Reinforcement Polymer

(16)

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh perkuatan menggunakan CFRP, dan GFRP terhadap kuat tekan beton?

2. Bagaimana perbandingan kuat tekan beton tanpa dan dengan perkuatan CFRP, dan GFRP ?

3. Diantara CFRP, dan GFRP manakah yang memiliki dampak peningkatan paling signifikan terhadap kuat tekan beton?

1.3 MAKSUD DAN TUJUAN

Dalam skripsi ini dilakukan penelitian sejauh manakah efektifitas dalam rangka penambahan gaya normal yang dipikul pada benda uji silinder dengan diameter 150mm dan tinggi 300mm dimana benda uji tersebut tipe 1 beton konvensional, tipe 2 beton dengan menggunakan Wrap CFRP, dan tipe 3 beton dengan menggunakan Wrap GFRP. Adapun peralatan yang dipakai dalam pengujian compressive machine.

1.4 PEMBATASAN MASALAH

Untuk menyederhanakan perhitungan-perhitungan serta pembahasan materi yang lebih detail, pembatasan masalah tersebut antara lain :

1. Benda Uji dengan dimensi diameter 150 mm dengan tinggi 300 mm yang digunakan adalah beton.

2. Benda Uji silinder tanpa tulangan.

3. Material dasar dari perkuatan serat polimer yang digunakan adalah CFRP, dan GFRP

4. Perkuatan eksternal CFRP, dan GFRP dilakukan pada daerah sisi silinder.

(17)

1.5 METODOLOGI PENELITIAN

Metode yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini adalah kajian eksperimental, tahap – tahap penelitiannya sebagai berikut :

1. Pembuatan benda uji silinder diameter 15 cm dan tinggi 30 cm, dengan jumlah

Benda Uji

Benda Uji Kuat Tekan

Jumlah 28 Hari

Beton Konvensional 5 5

Beton dengan CFRP 5 5

Beton dengan GFRP 5 5

Jumlah 15 15

2. Pengujian kuat tekan beton pada benda uji pada umur 28 hari. Pengujian benda uji akan dilakukan di Laboratorium P4TK, dengan alat Compression Test Machine Go-Tech U60.

Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji

(18)

1.6 FLOWCHART PENELITIAN

Mulai

Pembatasan Masalah

Studi Literatur Terkait

Pembuatan Benda Uji

Beton Konvensional

Pengujian Kuat Tekan Benda Uji pada Umur 28 Hari

Analisa dan pengolahan data hasil pengujian : Analisa perbandingan kuat tekan

Penarikan Kesimpulan dan Saran

Selesai Mulai

Pembatasan Masalah

Studi Literatur Terkait

Pembuatan Benda Uji

Beton Konvensional Beton dengan CFRP Beton dengan GFRP

(19)

1.7 PERCOBAAN

1. Pembuatan beton akan dilakukan dengan variasi tipe yaitu : Beton konvensional berjumlah 5 Benda Uji, Beton dengan CFRP berjumlah 5 Benda Uji, dan beton dengan GFRP berjumlah 5 Benda Uji

2. Pengujian kuat tekan beton pada umur 28 hari. Benda akan ditekan seperti akan tergambar pada gambar 1.3.

Pengujian yang dilakukan akan membuat benda uji mengalami tegangan dan regangan yang terjadi. Seperti gambar 1.4

P

Beton Konvensional

P P

Beton + CFRP Beton + GFRP

Regangan (Ɛ) (mm/mm) Tegangan (σ) (MPa)

Gambar 1.4 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan Gambar 1.3 Benda Uji

Dengan CFRP Dengan GFRP

Tanpa FRP

(20)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. UMUM

Perkembangan teknologi beton pada saat sekarang ini, membuat konstruksi beton semakin banyak dipilih sebagai bahan konstruksi. Konstruksi dari beton banyak memiliki keuntungan selain bahannya sangat mudah diperoleh, juga memiliki beberapa keuntungan antara lain harganya relatif lebih murah, mempunyai kekuatan tekan tinggi, serta mudah perawatannya, sehingga banyak bangunan-bangunan yang didirikan memilih konstruksi yang terbuat dari beton sebagai bahan materialnya.

Pemilihan bahan sebagai konstruksi telah membuat para ahli beton menciptakan bahan tambahan bagi beton. Bahan tambahan merupakan bahan yang dianggap penting, terutama untuk konstruksi pada saat sekarang ini yang membutuhkan segala sesuatu yang serba praktis, efisien, tanpa mengurangi mutu dari beton tersebut. .

Evolusi dari standart pengurangan gaya gempa telah dikenalkan persamaan design baru untuk dalam pengikatan dari kolom beton bertulang. Salah satu metode untuk perkuatan kolom beton bertulang menggunakan FRP (Fiber Reinceforment Polymer) Composit sebagai perkuatan sengkang. (Remi Eid Paultre, 2017)

Penggunaan FRP sebagai salah satu alternatif baru dalam kegiatan perbaikan dan penguatan struktur beton, mampu menawarkan solusi perbaikan yang lebih mudah dari segi pelaksanaan dan dapat diaplikasikan oleh setiap pelaksana (kontraktor). Aplikasi metode penguatan dengan serat polimer membutuhkan perencanaan yang tepat, baik dari segi desain (analisis perilaku struktur beton), kondisi lapangan (pengaruh lingkungan) dan pemeliharaan jenis tipe serat (fiber). Hal ini untuk menghindari proses perbaikan sehingga tidak terjadi kegagalan pada sistem penguatan. Penggunaan serat polimer pada kondisi lingkungan yang ekstrim, akan memerlukan suatu sistem perlindungan terhadap

(21)

permukaan serat dari pengaruh suhu, zat kimia maupun radiasi sinar ultraviolet.

(Ariyadi Basuki. 2005)

2.2. FRP (FIBER REINFORCEMENT POLYMER)

Salah satu material perkuatan strukutur adalah Fiber Reinforcement Polymer yang dapat memperkuat struktur secara eksternal, dan kini dipakai pada banyak jenis bangunan. Dikarenakan FRP (Fiber Reinforcement Polymer) adalah perkuatan dengan kekuatan tarik yang besar. Dari Fiber Reinforcement Polymer juga memiliki kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Dan pemasangannya sangat mudah dilakukan. FRP composit merupakan material yang menjanjikan dalam industri perbaikan konstruksi. Material ini bisa diperoleh dalam bentuk lembaran yang dalam penggunaanya diaplikasikan dengan resin atau epoxy. Material ini telah banyak dipergunakan dan telah diterapkan penggunaanya. Metode tradisional dengan menggunakan material pelat baja yang diikat dengan epoxy pada struktur kolom beton bertulang. Namun lambat laun teknik atau metode ini mulai tergeser dengan hadirnya material baru yang disebut dengan FRP. Dengan material ini perkuatan struktur dapat menghasilkan peningkatan kekuatan yang cukup substansial (aksial, geser, lentur, dan torsi). (US Army Research Laboratory.2002)

FRP dapat dibuat dari material yang berbeda seperti kaca, karbon, aramid, boron, dan produk lainnya. FRP kuat terhadap tarik dan memiliki kekuatan paling tinggi sepanjang arah longitudinal. Keuntungan penggunaan pada material kaca yaitu harga murah, kekuatan tarik tinggi, reaksi terhadap kimia tinggi, sedangkan kebalikannya modulus tarik rendah, berat jenis relative tinggi, sensitif terhadap abrasi. Keuntungan penggunaan pada material karbon yaitu perbandingan kekuatan tarik terhadap berat yang tinggi, perbandingan modulus tarik terhadap berat yang tinggi, Keuntungan penggunaan pada material aramid yaitu tidak ada titik leleh, tingkat integritas pabrik yang baik terhadap tinggi suhu.

(Hota Gangarao, 2006)

(22)

Karakteristik FRP sangat tahan untuk ion klorida dan reaksi kimia, juga memiliki gaya tarik lebih besar dari baja namun beratnya hanya seperempat, serta GFRP rendah listrik dan konduktifitas termal. (Gevin McDanie, 2014)

Keunggulan FRP adalah peningkatan kekuatan. Penambahan FRP pada kedua sisi balok mempengaruhi pola retak yang terjadi. Retak pada beton beralih/terjadi ke posisi yang tidak ada perkuatan GFRP. Hal tersebut membuat beton bertambah kedaktailanya. (Fikri Alami, Ratna Widyawati. 2010)

Fiberwrap systems adalah one stop solution yang diberikan berupa sistem yang mencakup desain, material, aplikasi dan garansi serta dilakukan oleh FRP itu sendiri. Fiberwrap systems adalah salah satu produsen dan spesialis dalam bidang FRP. FRP (Fibre Reinforced Polymer) adalah hasil kombinasi serat dan damar.

Prinsip dari penambahan FRP sama seperti penambahan plat baja, yaitu menambah kekuatan di bagian tarik dari struktur. FRP yang sering digunakan pada perkuatan struktur adalah plate/composite dan fabric/wrap. Bentuk plate lebih efektif dan efisien untuk perkuatan lentur baik pada balok maupun pelat serta pada dinding, sedangkan bentuk wrap lebih efektif dan efisien untuk perkuatan geser pada balok serta meningkatkan kapasitas beban aksial dan geser pada kolom.

Keuntungan perkuatan menggunakan FRP (Fiber Reinforced Polymer) adalah sebagai berikut:

1. Tidak merusak dan mudah dipasang

2. Waktu shutdown/pemberhentian operasi singkat yang pendek atau tidak perlu waktu shutdown

3. Ringan dan berkekuatan tarik tinggi

4. Tidak memerlukan peralatan berat atau khusus

5. Dapat diaplikasi di lokasi yang mempunyai ruang sempit dan sulit 6. Dapat menyatu dengan material finishing

7. Dapat diaplikasi di bawah air

8. Meningkatkan bending strength elemen lentur

(23)

9. Meningkatkan kuat geser pada balok, kolom dan dinding 10. Meningkatkan daya tahan terhadap beban vertikal pada kolom 11. Meningkatkan ductility karena cyclic loading

12. Tidak menyebabkan korosi dan dapat mencegah korosi

Adapun jenis-jenis dari FRP itu sendiri yang akan dijelaskan pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Jenis-jenis FRP (U.S. Army Reasearch, 2002)

Fiber Diameter

(μm)

Relative Density

Modulus of Elasticity (GPa)

Tensile Strength (GPa)

Elongation at Break (%)

Steel 5-500 7.84 200 0.5-2.0 0.5-3.5

Glass 9-15 2.60 70-80 2-4 2-3.5

Asbestos

- Crocidolite - Chrysotile

0.02-0.4 0.02-0.4

3.40 2.60

196 164

3.5 3.1

2.0-3.0 2.0-3.0

Aramid (Kevlar) 10 1.45 65-133 3.6 2.1-4.0

Carbon (High Strength)

9 1.90 230 2.6 1

Nylon - 1.10 4.0 0.9 13.0-15.0

1 GPa = 1000 MPa = 145 x 10 psi

Jenis produk FRP yaitu carbon, glass dan aramid fiber dengan kombinasi yang unik dengan polymer menjadi satu kesatuan komposit fiber.

CFRP dan GFRP berpengaruh terhadap kuat lentur balok. Beban maksimal yang bisa ditahan balok dengan perkuatan CFRP maupun GFRP lebih besar daripada beban maksimal yang dapat ditahan balok kontrol. CFRP lebih baik dalam menambah kekuatan lentur balok daripada GFRP. Hal ini dikarenakan mutu dan bahan dasar CFRP yang lebih baik dalam menahan beban daripada

(24)

mutu dan bahan dasar GFRP. Selain itu, inersia penampang balok yang diperkuat CFRP lebih kecil daripada inersia dari balok yang diperkuat GFRP. (Ireneus Petrico G. 2013)

Sistem fiberwrap dapat digunakan untuk:

1. Perlindungan struktur secara keseluruhan 2. Memperbaiki ketahanan gempa suatu bangunan

3. Memperkuat jembatan dengan menaikkan tingkat beban, ketahanan gempa, perbaikan dampak kerusakan dan memperpanjang umur jembatan 4. Upgrade struktur (menaikkan kekuatan balok, pelat, dan kolom yang

sudah ada)

5. Memperkuat struktur yang tidak lagi memiliki kekuatan disain aslinya karena kesalahan konstruksi, korosi dan penambahan beban

6. Rehabilitasi pipa atau perkuatan pipa untuk mengatasi peningkatan tekanan dari dalam, beban lentur, traffic dan beban tanah. Sistem Tyfo®

fibrwrap® dapat dilem dari luar maupun dari dalam pipa

7. Ideal untuk perkuatan struktur industri karena angka perbandingan kekuatan dan berat yang tinggi, serta kemudahan pemasangan

8. Memperbaiki struktur yang korosi/berkarat

9. Memperkuat struktur beton dan struktur pada area laut yang mana dapat memperbaiki dan memelihara element struktur yang ada

10. Perlindungan dari kebakaran

11. Dapat dipakai dengan berbagai jenis coating untuk memenuhi kebutuhan masing-masing proyek

2.3. APLIKASI FRP PADA BETON

Proses aplikasi dan epoxy underwater pada struktur bangunan adalah sebagai berikut:

1. Perbaikan permukaan beton yang akan dibalut (wraping) FRP. Perbaikan beton dibagi tiga yaitu perbaikan ringan, perbaikan sedang dan perbaikan berat. Metode perbaikan berat ditentukan oleh jenis kerusakan strukturnya yang meliputi:

(25)

a. Coating

Perbaikan coating adalah melapisi permukaan beton dengan cara mengoleskan atau menyemprotkan bahan yang bersifat plastik dan cair. Lapisan ini digunakan untuk menyelimuti beton terhadap lingkungan yang merusak beton.

b. Injection (grouting)

Perbaikan injection adalah memasukkan bahan yang bersifat encer ke dalam celah atau retakan pada beton, kemudian disuntikkan dengan tekanan, sampai terlihat pada lubang atau celah lain telah terisi atau mengalir keluar.

c. Shotcrete

Perbaikan shotcrete adalah menembakkan mortar atau beton dengan ukuran agregat yang kecil pada permukaan beton yang akan diperbaiki. Shotcrete dapat digunakan untuk perbaikan permukaan yang vertikal maupun horisontal dari bawah.

d. Prepacked Concrete

Perbaikan prepacked concrete adalah mengupas beton, kemudian dibersihkan dan diisi dengan beton segar, beton baru ini dibuat dengan cara mengisi ruang kosong dengan agregat sampai penuh.

Kemudian disuntikkan dengan mortar yang sifat susutnya kecil dan mempunyai ikatan yang baik dengan beton lama.

2. Cat dasar/mengoleskan (priming) permukaan beton dengan tyfo SW-1 Epoxy.

3. Penjenuhan (saturation) Tyfo SEH 51-A dengan Tyfo SW-1 epoxy menggunakan kuas.

(26)

4. Membungkus (wraping) permukaan beton dengan Tyfo seh-51 A setelah permukaan dioleskan epoxy.

5. Pelapisan dengan mortar dengan tujuan melindungi dari sinar ultraviolet.

2.4. HUBUNGAN TEGANGAN DAN REGANGAN DALAM HUKUM HOOKE

2.4.1. Tegangan

Tegangan merupakan keadaan dimana sebuah benda mengalami pertambahan panjang ketika sebuah benda diberi gaya pada salah satu ujungnya sedangkan ujung lainnya ditahan.

𝜎 =

^𝐹

𝐴 (2.1)

Keterangan:

F = Gaya (N)

A = Luas penampang (m2) σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa) 2.4.2. Regangan

Regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang kawat dalam x meter dengan panjang awal benda dalam x meter. Regangan dapat terjadi dikarenakan gaya yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan, sehingga benda kembali ke bentuk awal.

Hubungan ini secara matematis dapat dituliskan seperti dibawah ini.

𝜀 =

^∆𝐿

𝐿 (2.2)

Keterangan:

𝜀 = Regangan

ΔL = Pertambahan panjang (m) Lo = Panjang mula-mula (m)

(27)

Sesuai dengan persamaan di atas, regangan (e) tidak memiliki satuan dikarenakan pertambahan panjang (ΔL) dan panjang awal (Lo) adalah besaran dengan satuan yang sama

2.4.3. Modulus Elastisitas (Modulus Young)

Dalam fisika, modulus elastisitas disimbolkan dengan E. Modulus elastisitas menggambarkan perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami bahan. Dengan kata lain, modulus elastis sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik regangan.

𝐸 =

^𝜎

𝜀 (2.3)

Keterangan:

E = Modulus elastisitas (N/m) e = Regangan

σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)

2.4.4. Hubungan Antara Gaya dan Modulus Elastisitas

Jika ditulis secara matematis, hubungan antara gaya tarik dan modulus elastisitas meliputi:

𝐸 =

^𝜎

𝜀

=

^𝐹

𝐴 𝐿

∆𝐿 (2.4)

Keterangan:

F = Gaya (N)

E = Modulus elastisitas (N/m) e = Regangan

σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa) A = Luas penampang (m2) E = Modulus elastisitas (N/m) ΔL = Pertambahan panjang (m) Lo = Panjang mula-mula (m)

(28)

2.5. PERHITUNGAN KUAT TEKAN, MODULUS ELASTISITAS, DAN REGANGAN

2.5.1. Perhitungan Kuat Tekan

Untuk memperoleh kuat tekan beton digunakan benda uji silinder beton berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Untuk perhitungan kuat desak benda uji silinder beton dapat digunakan rumus berikut:

f’c =

^𝑃

𝐴 (2.5)

Keterangan,

f’c = kuat desak beton (MPa) P = beban tekan (N)

A = luas penampang benda uji (mm2)

2.5.2. Modulus Elastis

Modulus elastisitas beton adalah kemiringan kurva tegangan regangan beton pada kondisi linier atau mendekati linier. Untuk beton normal dapat digunakan nilai (SNI 03-2847-2002 Pasal 8.5.1):

Gambar 2.1. Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan pada beton (Gere, James M, Stephen P Timoshenko, 1972)

(29)

Ec =4700 √𝑓′𝑐 (2.6) Keterangan,

f’c = kuat tekan beton (MPa)

2.5.3. Perhitungan Regangan

Untuk memperoleh regangan beton digunakan rumus Hukum Hooke berikut:

𝐸 =

^𝜎

𝜀

, 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝜀 =

^𝜎

𝐸 (2.7)

Keterangan,

Ɛ = regangan beton

E = modulus elastisitas beton (MPa) σ = kuat tekan beton (MPa)

2.5.4 Persamaan kuat tekan beton dengan FRP (f’cc)

Berikut ini disampaikan beberapa persamaan kuat tekan yang telah dikemukakan oleh peneliti-peneliti sebelumnya mengenai kuat tekan beton dengan FRP (f’cc):

Oleh Richart’s Model (1928) di dalam (ACI Committee 440.2R,2008)

Model analitis kekangan pada prinsipnya menyatakan hubungan antara kuat tekan dengan tegangan lateral yang timbul akibat kekangan. Persamaan dasar yang menggambarkan hubungan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

𝑓^′𝑐𝑐 = 𝑓^′𝑐𝑜 + 𝑘𝑙. 𝑓𝑙 (2.8)

Keterangan,

f’cc = kuat tekan beton terkekang (MPa) f’co = kuat tekan beton tidak terkekang (MPa) fl = tegangan pengekang akibat FRP (MPa)

(30)

k1 = faktor kekangan (dipakai kl = 1 dikarenakan beton yang dipakai tidak memakai tulangan spiral)

Untuk nilai fl adalah tegangan yang diakibatkan oleh FRP yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

𝑓𝑙 =

^{𝐾𝑎.𝜌}^𝑓^.𝐸^𝑓^.𝜀^𝑓𝑒

2 (2.9)

Keterangan,

𝐾𝑎 = faktor efisiensi bentuk penampang (untuk penampang lingkaran Ka =1) 𝜌_𝑓 =rasio perkuatan FRP

Ef = modulus elastisitas FRP (MPa)

𝜀_𝑓𝑒 = regangan fraktur efektif (=0.004 ≤ 0.75 𝜀_𝑓𝑢, 𝜀_𝑓𝑢 = regangan ultimate FRP)

Untuk nilai 𝜌_𝑓 dirumuskan sebagai berikut :

𝜌

_𝑓

=

^4.𝑛.𝑡^𝑓

ℎ (2.10)

Keterangan,

h= diameter kolom (mm) tf = tebal FRP (mm) n= jumlah lapisan FRP

2.5.5 Persamaan regangan beton dengan FRP (𝜺_𝒄𝒄)

Berikut ini disampaikan beberapa persamaan yang telah dikemukakan oleh peneliti-peneliti sebelumnya mengenai regangan beton dengan FRP (𝜀_𝑐𝑐) : Di dalam (ACI Committee 440-2R, 2008)

𝜀_𝑐𝑐 = 𝜀^′_𝑐( 1.5 + 12 𝐾_𝑏 ^𝑓^𝑙

𝑓^′𝑐(^𝜀^𝑓𝑒

𝜀^′𝑐)^0.45) (2.6.5.1) Keterangan,

𝜀^′_𝑐 = regangan beton (MPa)

(31)

Kb = faktor efisiensi bentuk penampang (untuk lingkaran =1) fl = tegangan pengekang akibat FRP (MPa)

f’c = kuat tekan beton tidak terkekang (MPa)

𝜀_𝑓𝑒 = regangan fraktur efektif (=0.004 ≤ 0.75 𝜀_𝑓𝑢, 𝜀_𝑓𝑢 = regangan ultimate FRP) 𝜀′_𝑐 = regangan beton tidak terkekang

2.6. HASIL PENELITIAN DARI PENELITI LAIN

Penggunaan GFRP dapat meningkatkan daya dukung aksial sebesar 11.86 % sampai dengan 15.25 % dan daktilitas aksial sebesar 12.41 % sampai dengan 47.14 %. (I Ketut Sudarsana dan A.A Gede Sutapa. 2007)

Perbaikan kekuatan dan daktilitas balok dan kolom beton bertulang menggunakan Fiber Reinforced Polymer (FRP) seperti yang telah diteliti. dengan retrofit FRP mengalami penambahan sebesar 20 % dibandingkan dengan kolom original. Dalam menentukan peningkatan daktilitas maka digunakan parameter displacement ductility. Nilai meningkat sebesar 4% pada balok FRP dibandingkan dengan b original. (Parmo Taufikurrahman. 2013)

Pengunaan FRP memberikan kontribusi peningkatan secara signifikan terhadap besarnya kapasitas aksial maupun daktilitas sebesar berturut-turut 97.5%

dan 64.2% dari kolom dengan tulangan non-standar. Penggunaan FRP sebagai perkuatan pada tulangan pengekang yang tidak standar (sengkang lingkaran) memberikan peningkatan kapasitas aksial sebesar 58% dari kolom dengan tulangan standar. (Anang Kristianjo, Yosafat Aji Pranata, dan Iswandi Imran.

2016)

Evolusi dari standart pengurangan gaya gempa telah dikenalkan persamaan design baru. Salah satu metode untuk perkuatan kolom beton bertulang menggunakan FRP (Fiber Reinceforment Polymer) Composit sebagai perkuatan sengkang. Hasil penelitian Remi Eid dan Patrick Paultre di akhir penelitian tulangan sengkang terjadi tekuk diikuti oleh hancurnya FRP, hasil dari penelitian gaya aksial mengalami penambahan 25%. (Remi Eid, Patrick Paultre. 2017).

(32)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 UMUM

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Beton Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium di P4TK. Secara umum urutan tahap penelitian ini meliputi:

a. Penyediaan bahan penyusun beton b. Pemeriksaan bahan

c. Perencanaan campuran beton (mix design) d. Pembuatan benda uji

e. Pemeriksaan nilai slump

f. Pengujian kuat tekan beton umur 28 hari

Jumlah benda uji yang akan dibuat akan dijelaskan pada tabel 3.1 benda uji berbentuk silinder dan memiliki diameter 150 mm dan tinggi 300 mm

Tabel 3.1 Jumlah benda uji silinder

Benda Uji

Kuat Tekan Jumlah 28 hari

Beton

Konvensional 5 5

Beton + CFRP 5 5

Beton + GFRP 5 5

Σ = 15

Untuk metode penelitian dapat dilihat pada gambar 3.1.

(33)

Gambar 3.1 Flowchart Metodologi Penelitian

Mulai

Analisa dan pengolahan data Secara Teoritis : Analisa perbandingan kuat tekan

Pengujian Kuat Tekan Benda Uji pada Umur 28 Hari

Analisa dan pengolahan data hasil pengujian : Analisa perbandingan kuat tekan

Penarikan Kesimpulan dan Saran

Selesai Mulai

Penyediaan dan Pemeriksaan Benda Uji

Perencanaan Beton (Mix Design)

Pembuatan Benda Uji

Beton Konvensional

Beton dengan CFRP

Beton dengan GFRP Penyediaan Data

(34)

3.2 PENYEDIAAN DAN PEMERIKSAAN BAHAN PENYUSUN BETON Bahan penyusun beton yang direncanakan terbagi atas 3, yaitu bahan penyusun untuk beton konvensional, beton dengan CFRP, dan beton dengan GFRP. Bahan-bahan penyusun masing-masing benda uji meliputi :

a. Semen Portland b. Batu Pecah (Split) c. Pasir (Sand) d. Air (Water)

Masing-masing tipe beton terdiri komponen penyusun utama yang berbeda. Bahan penyusun untuk beton konvensional adalah beton tanpa FRP, bahan penyusun untuk beton dengan CFRP adalah beton dengan Wrapping Carbon Fiber Reinforcement Polymer, sedangkan untuk beton dengan GFRP adalah beton dengan Wrapping Glass Fiber Reinforcement Polymer. Agregat penyusun adalah Batu Pecah (Split).

Perencanaan campuran beton normal yang berbeda dimaksudkan untuk menjadi varibel pembanding antara kedua beton untuk mengetahui kinerja dari beton normal dengan bahan penyusun CFRP dan GFRP.

3.2.1. Semen Portland

Semen yang dipakai dalam penelitian ini adalah semen Ordinary Portland Cement (OPC) tipe I yaitu Semen Padang dalam kemasan 1 zak 50 kg.

3.2.2. Agregat Halus

Dalam penelitian ini agregat halus yang digunakan malalui tahapan pembersihan lumpur dan liat melalui penyucian dengan ayakan no.200. Agregat halus (pasir) yang dipakai dalam campuran beton melalui pemeriksaan, meliputi:

3.2.2.1. Analisa Ayakan Pasir a. Tujuan:

Untuk memeriksa penyebaran butiran (gradasi) dan menentukan nilai modulus kehalusan pasir (FM)

b. Hasil pemeriksaan:

Modulus kehalusan pasir (FM) : 2.92

(35)

Pasir dapat dikategorikan pasir halus.

c. Pedoman:

100

mm 0.15 ayakan hingga

tertahan Komulatif

% FM 

Berdasarkan nilai modulus kehalusan (FM), agregat halus dibagi dalam beberapa kelas, yaitu :

▪ Pasir halus : 2.20 < FM < 2.60

▪ Pasir sedang : 2.60 < FM < 2.90

▪ Pasir kasar : 2.90 < FM < 3.20

3.2.2.2. Pemeriksaan Kadar Lumpur (Pencucian Pasir Lewat Ayakan No.200)

a. Tujuan :

Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir.

b. Hasil pemeriksaan :

Kandungan lumpur : 4,3%< 5% , memenuhi persyaratan.

c. Pedoman :

Kandungan Lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan melebihi 5% (dari berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 5% maka pasir harus dicuci.

3.2.2.3. Pemeriksaan Kandungan Organik a. Tujuan :

Untuk memeriksa kadar bahan organik yang terkandung di dalam pasir.

Warna kuning terang (standar warna No.3), memenuhi persyaratan.

c. Pedoman :

Standar warna No.3 adalah batas yang menentukan apakah kadar bahan organik pada pasir lebih kurang dari yang disyaratkan.

(3.1)

(36)

3.2.2.4. Pemeriksaan Clay Lump Pada Pasir a. Tujuan :

Untuk memeriksa kandungan liat pada pasir.

Kandungan liat 1,3%< 1% , tidak memenuhi persyaratan (pasir dicuci) c. Pedoman :

Kandungan liat yang terdapat pada agregat halus tidak boleh melebihi 1%

(dari berat kering). Apabila kadar liat melebihi 1% maka pasir harus dicuci.

3.2.2.5. Pemeriksaan Berat Isi Pasir a. Tujuan :

Untuk menentukan berat isi (unit weight) pasir dalam keadaan padat dan longgar.

Berat isi keadaan rojok / padat : 1725,503 kg/m³ Berat isi keadaan longgar : 1654,168 kg/m³ c. Pedoman :

Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi pasir dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi pasir dengan cara menyiram, hal ini berarti bahwa pasir akan lebih padat bila dirojok daripada disiram. Dengan mengetahui berat isi pasir maka kita dapat mengetahui berat pasir dengan hanya mengetahui volumenya saja.

3.2.2.6. Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir a. Tujuan :

Untuk menetukan berat jenis (specific gravity) dan penyerapan air (absorbsi) pasir.

▪ Berat jenis SSD : 2375.31 kg/m³

▪ Berat jenis kering : 2261.28 kg/m³

▪ Berat jenis semu : 2552.4 kg/m³

▪ Absorbsi : 5.04 %

(37)

c. Pedoman :

Berat jenis SSD merupakan perbandingan antara berat pasir dalam keadaan SSD dengan volume pasir dalam keadaan SSD. Keadaan SSD (Saturated Surface Dry) di mana permukaan pasir jenuh dengan uap air sedangkan dalamnya kering, keadaan pasir kering di mana pori-pori pasir berisikan udara tanpa air dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu di mana pasir basah total dengan pori-pori penuh air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat pasir yang hilang terhadap berat pasir kering di mana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering.

Hasil pengujian harus memenuhi :

Berat jenis kering < berat jenis SSD < berat jenis semu.

3.2.3. Agregat Kasar

Agregat kasar yang digunakan dalam perencanaan beton yaitu batu pecah. Untuk mencapai tujuan dari penelitian, ukuran diameter agregat kasar (Batu Pecah) yang digunakan adalah agregat lolos ayakan no.15.

Pencucian agregat juga terlebih dahulu dilakukan demi mencapai index properties yang baik dari material yang digunakan. Pencucian dimaksudkan untuk meminimalisasi lumpur maupun liat yang mungkin terdapat pada material dan dapat menurunkan mutu rencana dari beton.

Pemeriksaan yang dilakukan pada agregat kasar meliputi:

3.2.3.1. Analisa Ayakan Batu Pecah a. Tujuan :

Untuk memeriksa penyebaran butiran (gradasi) dan menentukan nilai modulus kehalusan(fineness modulus / FM) kerikil.

b. Hasil pemeriksaan : FM : 6.01

5.5 <6.01< 7.5 , memenuhi persyaratan.

c. Pedoman :

1. 100

mm 0.150 ayakan hingga

tertahan kumulatif

FM  %

(38)

2. Agregat kasar untuk campuran beton adalah agregat kasar dengan modulus kehalusan (FM) antara 5.5 sampai 7.5.

3.2.3.2. Pemeriksaan Kadar Lumpur (Pencucian Kerikil Lewat Ayakan No.200)

a. Tujuan :

Untuk memeriksa kandungan lumpur pada kerikil.

Kandungan lumpur : 0.95%< 1% , memenuhi persyaratan.

c. Pedoman :

Kandungan Lumpur yang terdapat pada agregat kasar tidak dibenarkan melebihi 1% (ditentukan dari berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 1%

maka pasir harus dicuci.

3.2.3.3 Pemeriksaan Keausan Dengan Mesin Los Angeles a. Tujuan :

Untuk memeriksa ketahanan aus agregat kasar.

Persentase keausan : 30,50< 50%

c. Pedoman :

1. ^x^100%

awal berat

akhir berat awal

berat keausan

%  

2. Pada pengujian keausan dengan mesin pengaus Los Angeles, persentase keausan tidak boleh lebih dari 50%.

3.2.3.4 Pemeriksaan Berat Isi Batu Pecah a. Tujuan :

Untuk memeriksaan berat isi (unit weight) agregat kasar dalam keadaan padat dan longgar.

Berat isi keadaan rojok / padat : 1620.325 kg/m³ Berat isi keadaan longgar : 1557,368 kg/m³

(39)

c. Pedoman :

Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi batu pecah dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi dengan cara menyiram, hal ini berarti bahwa kerikil akan lebih padat bila dirojok daripada disiram. Dengan mengetahui berat isi batu pecah maka kita dapat mengetahui berat batu becah dengan hanya mengetahui volumenya saja.

3.2.3.5 Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Batu Pecah a. Tujuan :

Untuk menentukan berat jenis (specific gravity) dan penyerapan air (absorbsi) batu pecah.

▪ Berat jenis SSD : 2718.676 kg/m³

▪ Berat jenis kering : 2685.82 kg/m³

▪ Berat jenis semu : 2778.06 kg/m³

▪ Absorbsi : 1.216%

c. Pedoman :

Berat jenis SSD merupakan perbandingan antara berat batu pecah dalam keadaan SSD dengan volume batu pecah dalam keadaan SSD. Keadaan SSD (Saturated Surface Dry) di mana permukaan batu pecah jenuh dengan uap air, keadaan batu pecah kering di mana pori batu pecah berisikan udara tanpa air dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu di mana pasir basah total dengan pori penuh air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat batu pecah yang hilang terhadap berat batu pecah kering, di mana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering.

Hasil pengujian harus memenuhi :

Berat jenis kering < berat jenis SSD < berat jenis semu.

3.2.4. Air

Air yang digunakan dalam pembuatan sampel adalah air yang berasal dari sumber air yang bersih. Secara pengamatan visual air yang dapat pembuatan beton yaitu air yang jernih, tidak berwarna dan tidak mengandung kotoran-

(40)

kotoran seperti minyak dan zat organik lainnya. Dalam penelitian ini air yang dipakai adalah berasal dari PDAM Tirtanadi, di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU.

3.2.5 Fiber Reinforcement Polymer (FRP)

FRP (Fiber Reinforcement Polymer) yang digunakan Carbon Fiber Reinforcement Polymer dan Glass Fiber Reinforcement Polymer.

Spesifikasi dari CFRP 231C

Memiliki tebal 0.35 mm, kuat tarik 2.6 GPa, modulus elastisitas 231 GPa, dan regangan 1%.

Spesifikasi dari GFRP Tipe E CR (Corrosion Resistant)

Memiliki tebal 0.35 mm, kuat tarik 2.35 GPa, modulus elastisitas 72 GPa, dan regangan 2%

3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)

Perencanaan campuran beton dimaksudkan untuk mengetahui komposisi atau proporsi bahan-bahan penyusun beton. Proporsi bahan-bahan penyusun beton ini ditentukan melalui sebuah perencanaan beton (mix design). Hal ini dilakukan agar proporsi campuran dapat memenuhi syarat teknis. Dalam menentukan proporsi campuran dalam penelitian ini digunakan metode yang berdasarkan pada SNI 2847:2002.

Kriteria dasar perancangan beton dengan menggunakan metode ini adalah minimalisasi penggunaan agregat halus (pasir) dalam campuran beton.Sehingga beton akan di dominasi oleh agregat bergradasi lebih kasar dan mineral filler pasir akan lebih minimum.

Perencanaan campuran beton pada penelitian ini. Dari hasil perhitungan mix design diperoleh perbandingan campuran, seperti tabel 3.2.

Tabel 3.2 Perbandingan Campuran Beton Normal.

Semen Pasir Air Kerikil

1,00 1.6 0,46 2.75

(41)

Perhitungan mix design secara lengkap dapat dilihat pada lampiran 2.

3.4 Pembuatan Benda Uji

Pembuatan benda uji campuran untuk percobaan, yaitu campuran beton normal. Setelah semua bahan selesai disediakan, hidupkan mesin molen dan masukkan air kedalamnya yang berfungsi untuk membasahi mesin tersebut supaya adukan beton yang sebenarnya tidak berkurang. Setelah ±30 detik, air didalam molen dibuang. Pertama yang dilakukan adalah memasukkan pasir, dan semen biarkan selama ±3 menit supaya pasir, dan semen tercampur dengan merata. Kemudian air dimasukkan secukupnya (10% dari total air) ke dalam molen secara menyebar, dengan tujuan agar campuran agregat halus, dan semen tidak menimbulkan abu yang mengepul dan keluar dari molen. Selanjutnya masukkan batu pecah dan biarkan mesin molen ±7 menit sampai campuran beton benar-benar tercampur secara merata. Setelah itu masukkan air secara bertahap tiap 1 liter sehingga terlihat campuran mulai mengalami penggumpalan. Setelah itu tunggu campuran beton hingga mencapai kondisi beton segar.

Adukan yang sudah tercampur merata, dituangkan ke dalam sebuah pan besar yang tidak menyerap air, dan kemudian adukan diukur kekentalannya dengan menggunakan metode slump test dari kerucut Abrams-Harder. Setelah pengukuran nilai slump, campuran beton dimasukkan ke dalam cetakan silinder yang berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 dengan cara dibagi dalam tiga tahapan, dimana masing-masing tahapan diisi 1/3 bagian dari cetakan silinder dan lalu dipadatkan dengan menggunakan alat vibrator. Setelah umur beton 24 jam, cetakan silinder dibuka dan mulai dilakukan perawatan beton (curing) dengan cara direndam dalam bak perendaman sampai pada masa yang direncanakan untuk melakukan pengujian. Ketika mau dilakukan pengujian beberapa beton dilapisi dengan CFRP dan GFRP.

3.5 Pemeriksaan nilai slump

Adapun tahapan pengujian slump adalah:

1. Kerucut diletakkan terpancung pada alas yang rata yang tidak menyerap air

(42)

2. Adukan beton dimasukkan kedalam kerucut hingga 1/3 tinggi kerucut lalu dirojok 25 kali

3. Adukan beton dimasukkan lagi kedalam kerucut hingga 2/3 tinggi kerucut lalu dirojok 25 kali

4. Adukan beton ditambah lagi hingga penuh lalu dirojok 25 kali.

5. Permukaan kerucut diratakan

6. Kerucut diangkat perlahan-lahan vertikal ke atas

7. Penurunan adukan diukur dengan mistar dengan cara meletakkan kerucut terpancung disamping adukan beton maka penurunan diukur dari tinggi permukaan kerucut terpancung hingga ke tinggi permukaan adukan beton tersebut.

3.6. Pemasangan FRP

• Untuk Carbon Fiber Reinforcement Polymer menggunakan Sikadur 330 A dan Sikadur 330 B dengan perbandingan 4:1. Pertama kita campurkan Sikadur 330 A dan B, lalu kita letakkan pada FRP. Sebelum ditempelkan beton terlebih dahulu digrenda agar permukaan kasar, sehingga FRP dapat melekat dengan baik, jika tidak digrenda maka permukaan akan licin dikarenakan waktu pembuatan beton menggunakan minyak, selanjutnya kita tempelkan FRP pada beton lalu di roller.

• Untuk Glass Fiber Reinforcement Polymer menggunakan MAPE Wrap 1 SP A dan MAPE Wrap 31 SP B dengan perbandingan 3:1. Pertama kita campurkan MAPEWRap 1 SP A dan MAPEWrap 31 SP B, lalu letakkan campuran pada FRP. Sebelum ditempelkan beton terlebih dahulu digrenda agar permukaan kasar sehingga FRP dapat melekat dengan baik, jika tidak digrenda maka permukaan akan licin dikarenakan waktu pembuatan beton menggunakan minyak, selanjutnya kita tempelkan FRP pada beton lalu di roller.

Gambar 3.2 Sketsa Beton saat Diroller

(43)

3.7. Pengujian Kuat Tekan Silinder Beton

Pengujian yang dilakukan terhadap tiap benda uji yaitu pengujian kuat tekan beton (Compressive Test) pada Laboratorium P4TK.

Gambar 3.3. Compression Test Machine GOTech U60 di Lab P4TK

Pengujian dilakukan pada umur beton 28 hari untuk tiap variasi beton masing-masing sebanyak 5 buah. Sehari sebelum pengujian sesuai dengan umur rencana, silinder beton dikeluarkan dari bak perendaman dan dikeringkan kurang lebih 24 jam. Beberapa beton dilapisi CFRP dan GFRP.

Adapun tahap-tahap pengujian kuat tekan silinder beton adalah

1. Keluarkan benda uji silinder yang akan diuji kekuatan tekannya dari bak perendaman untuk tiap benda uji yang akan diuji kuat tekannya berdasarkan umur beton kemudian diamkan 1 hari agar benda uji berada dalam kondisi kering saat pengujian. Setelah itu beberapa beton dilapisi oleh CFRP dan GFRP.

Gambar 3.4. Foto Benda Uji

2. Lelehkan mortar belerang dan letakkan kedalam cetakan pelapis.

3. Letakkan permukaan atas benda uji ke dalam cetakan pelapis secara tegak lurus dan diamkan selama beberapa detik sampai mortar belerang mengeras

(44)

dan menempel pada permukaan atas benda uji. Lakukan pengapingan untuk kedua sisi penampang beton.

4. Timbang benda uji

5. Letakkan benda uji pada mesin tekan compression machine secara centris.

Gambar 3.5. Benda Uji pada Compression Machine

6. Hidupkan mesin tekan dengan penambahan beban yang konstan.

7. Lakukan pembebanan sampai jarum penunjuk beban tidak naik lagi dan menunjukkan bahwa beton tidak lagi memberi perlawanan terhadap kuat tekan yang diberikan. ambil grafik dimana arah y adalah pembebanan, arah x adalah deformasi vertical. dan catat angka max load yang ditunjukkan pada komputer.

Gambar 3.6. Grafik yang dihasilkan oleh Compression Machine

(45)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. KUAT TEKAN DAN REGANGAN SILINDER BETON

4.1.1 KUAT TEKAN DAN REGANGAN BETON DENGAN TEORITIS Sebelum pengujian diperlukan sebuah analisa agar eksperimen tersebut tidak meleset, maka dari itu kita memerlukan perhitungan analisa dari kuat tekan dan regangan dari beton tersebut, analisa tersebut dilakukan dengan oleh metode (ACI Committee 440R-02, 2008) dan Richarts Model.

Tabel 4.1. Hasil Kuat Tekan dan Regangan Beton dengan Teoritis

Benda Uji Kuat Tekan

(MPa)

Regangan

Beton Konvensional 30 0,001

Beton dangan CFRP 54,15 0,006

Beton dengan GFRP 35,04 0,003

Maka dari hasil di atas kita dapat membuatkan grafik kuat tekan secara teoritis pada Gambar 4.1

Gambar 4.1. Grafik Kuat Tekan Secara Teoritis

Maka dari itu penambahan dengan CFRP meningkatkan kuat tekan beton sebesar 44.6% yang diakibatkan oleh modulus elastisitas CFRP yang besar,

30

54.15

35.04

0 10 20 30 40 50 60

tanpa FRP dengan CFRP dengan GFRP

(46)

sedangkan dengan GFRP meningkatkan kuat tekan sebesar 14,384% dikarenakan modulus elastisitas yang dimiliki GFRP lebih kecil dibandingkan dengan CFRP.

Dan regangan yang terjadi < 0.01 sehingga memenuhi syarat (ACI Committee 440R-02, 2008)

4.1.2 KUAT TEKAN DAN REGANGAN BETON DENGAN EKSPERIMEN Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui nilai kuat tekan beton konvesional, beton dengan CFRP, dan beton dengan GFRP, dimana benda uji berbentuk silinder melalui proses pembuatan dan perawatan yang dilaksanakan di Laboratorium Beton USU.

Pengujian dilakukan pada umur 28 hari. Pengujian dilakukan berdasarkan SNI 1974 : 2011, Cara uji kuat tekan beton dengan benda uji silinder. Hasil pengujian kuat tekan untuk ketiga variasi beton dapat dilihat pada tabel dibawah.

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton

No Benda Uji

Umur Beton (Hari)

Berat (kg)

Beban Tekan Aktual

(kN)

Luas Penampang

(cm2)

Kuat Tekan Aktual (MPa)

Kuat Tekan Rata-rata

(MPa)

1 BK 1 28 12.560 767.129 176.625 43.433