BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kolom memegang peranan penting dari suatu bangunan karena memikul
beban aksial, momen lentur, dan gaya geser sehingga keruntuhan pada suatu
kolom merupakan lokasi kritis yang dapat menyebabkan runtuhnya (collapse)
lantai yang bersangkutan dan juga runtuh total (total collapse) seluruh struktur
(Sudarmoko, 1996).
Dewasa ini, banyak konstruksi bangunan dinyatakan layak untuk dihuni
namun pada kenyataannya bangunan tersebut banyak kekurangan antara lain
kegagalan pada perencanan, kegagalan pada saat pemasangan, keluhan terhadap
ketidaknyamanan, perubahan persyaratan peraturan bangunan, pengalihan fungsi
bangunan, dan kegagalan karena faktor struktur bawah.
Dengan adanya perkembangan teknologi, ditemukanlah material jenis baru
yang dapat memperkuat beton tanpa harus mengganti beton lama yang telah
mengalami kerusakan yaitu Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP).
Peningkatan kekuatan tersebut dilakukan dengan penambahan CFRP jacket pada
kolom yang berfungsi sebagai confinement.
CFRP merupakan bahan yang sangat baik dalam penggunaannya untuk
bentuk kolom. Pembebanan yang dilakukan pada kolom umumnya berada di pusat
kolom (konsentrik), dimana kolom akan memberikan perlawanan karena adanya
perbedaan kuat tekan. Dalam praktek perencanaannya harus diperhitungkan
2
pembebanan sentris sangat jarang ditemukan. Kolom yang mengalami keruntuhan
dikarenakan regangan beton mencapai 0,003 atau tegangan baja yang mencapai fs
= fy. Asumsi yang digunakan adalah bahwa setelah lewat dari nilai regangan
0,003 ini beton mengalami retak dan pengekangan (confinement) yang diberikan
oleh CFRP akan bekerja maksimal.
Secara umum CFRP mempunyai fungsi antara lain adalah : meningkatkan
kekuatan kompresi dari kolom sirkular, menutup kondisi kolom yang sudah
mengalami retak, retak sebelum penambahan bahan cfrp tersebut, meningkatkan
kekuatan geser dan kekuatan fleksural dari kolom beton serta menambah atau
menggantikan penulangan yang berkurang akibat kerusakan. Penelitian yang
dilakukan ini merupakan kajian eksperimental dengan pelapisan CFRP pada
kolom beton bertulang terhadap variasi pembebanan.
Menurut Richard Sause (2004) pelapisan dengan menggunakan CFRP
dilakukan untuk memberikan kekangan terhadap terhadap bangunan tanpa secara
signifikan ikut meningkatkan kekuatan lentur kolom seperti pada kekuatan
awalnya.
Dalam penelitian yang dilakukan oleh Swammy dkk, 1979 (dalam
Sudarmoko, 1990) menyimpulkan bahwa kehadiran serat (fiber) pada beton akan
menaikkan kekakuan dan mengurangi lendutan (defleksi) yang terjadi. Hal
tersebut juga dipertegas oleh penelitian yang menyatakan bahwa penambahan
FRP akan lebih menambah daya tahan tahan perkuatan beton bertulang (Omar
Chaallal dan Mohsen Shahawy, 2000).
Paramanantham (1993) menguji 14 balok-kolom beton diperkuat dengan
serat gelas-reinforced polymer (GFRP) sebagai tulangan. Penelitian ini
melaporkan bahwa serat gelas tulangan berpengaruh 20 sampai 30% dari kekuatan
utama, dan sampai 70% dari kekuatan tarik spesimen. Kawaguchi (1993) menguji
12 buah beton diperkuat dengan serat aramid-reinforced polymer (AFRP)
tulangan dan pembebanan dilakukan dengan eksentrisitas. Dia melaporkan bahwa
kolom beton diperkuat dengan AFRP tulangan dapat dianalisis menggunakan
prosedur yang sama seperti kolom beton bertulang.
Ahli konstruksi Amerika pertama kali melakukan pengujian pada kolom
bulat sebelum tahun 2002, namun kolom persegi belum bisa digunakan karena
bentuk persegi dianggap kurang baik karena harus memperhatikan spesimen,
kelancipan sudut siku, serta radius dari kelenturan spesimen pada kekangan sudut
sikunya, sehingga pada tahun 2003 ahli konstruksi Eropa melakukan uji terhadap
kolom persegi tersebut.
Confinement (Kekangan) merupakan suatu hal yang patut menjadi
pertimbangan, karena pada penelitian ini kolom yang diperkuat (dilapisi) dengan
CFRP diaplikasikan pada kolom pendek. Hasil pengujian menunjukkan bahwa
penampang yang diberi tulangan transversal, dalam bentuk sengkang ataupun
spiral, akan meningkatkan kekuatan dan daktilitas betonnya. Meskipun tidak
sebaik lilitan spiral, sengkang bisa dapat memberikan peningkatan kekuatan dan
daktilitas beton. (Laurentius Wahyudi, Syahril A. Rahim 1999: 189). Lebih lanjut
karena kolom akan mengalami momen lentur selain pembebanan aksial (Omar
Selain itu pola keruntuhan dari kolom yang diperkuat CFRP mengalami
perubahan dari retak geser menjadi retak lentur. Retak-retak yang terjadi pada
beton bertulang harus bisa dikendalikan dan dibatasi serta diberikan toleransi
hanya sampai retak rambut (Dipohusodo, I., 1996). Sebuah kajian komprehensif
dan gambaran model disajikan oleh Teng dan Lam (2004). Menurut Teng dan
Lam, model tegangan-regangan yang diusulkan FRP beton terkekang dapat
diklasifikasikan terutama dalam dua kategori utama: model orientasi desain dan
orientasi analisis.
Pada bagian ini hubungan tegangan dan regangan akan linier dengan
kemiringan berdasarkan kekakuan CFRP.
Carbon fiber diletakkan sebagai wrap pada kolom atau sebagai
pembungkus yang melingkari seluruh kolom sehingga membuat kolom menjadi
tertutup rapat dari bawah hingga keatas kolom. Pada area beton yang terlindungi
6
dipikul. Dengan demikian dapat diketahui seberapa besar pengaruh dari CFRP
untuk mengembalikan kekuatan dari benda uji.
Rumus yang digunakan untuk perhitungan ini adalah:
Pn = 0,85 {0,85 f‟ccΨf(Ag-Ast) + Astfy}
Dengan adanya teknik perbaikan dengan menggunakan carbon fiber
tersebut, maka akan terjadi peningkatan kapasitas kolom beton bertulang setelah
perbaikan sehingga variasi pembebanan yang dilakukan dapat menunjukkan
seberapa besar pengaruh carbon tersebut untuk mengembalikan kekuatan kolom
seperti pada kekuatan awalnya.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan landasan teori di atas maka permasalahan
yang dibahas adalah :
1. Bagaimana Perilaku kolom beton bertulang berpenampang bulat dengan
penambahan carbon fiber terhadap pembebanan aksial?
2. Bagaimana Perilaku kolom beton bertulang berpenampang persegi dengan
penambahan carbon fiber terhadap terhadap pembebanan aksial?
3. Berapa kapasitas beban aksial yang dapat ditahan oleh kolom setelah
dilakukan perkuatan?
4. Bagaimana pengaruh kekangan terhadap kolom bulat dan persegi akibat
tulangan transversal maupun CFRP?
5. Apakah kolom dengan perkuatan CFRP aman dan layak untuk dipakai?
1.3. Tujuan Penelitian
1. Memperoleh gambaran kekuatan kolom berbentuk bulat dan kolom berbentuk
persegi yang menggunakan CFRP.
2. Melakukan perhitungan analitis kolom yang menggunakan CFRP.
3. Memperoleh gambaran tentang penambahan carbon fiber terhadap kuat tekan
dan kuat tarik kolom berbentuk bulat dan kolom berbentuk persegi.
4. Mengetahui kekangan yang terjadi pada kolom melalui haisl perhitungan
teoritis pada kolom berbentuk bulat dan kolom berbentuk persegi.
5. Membandingkan hasil perhitungan analitis dengan uji eksperimental.
1.4. Metode Penelitian
1. Menyediakan material yang diperlukan sebagai persyaratan test
eksperimental.
2. Benda uji yang digunakan adalah benda uji kolom berpenampang bulat dan
berpenampang persegi dengan penambahan carbon fiber.
8
5. Pengecoran dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Strata 1 (S 1) Teknik
Sipil Universitas Sumatera Utara.
6. Pembebanan dengan Hydraulic Jack dengan umur benda uji 28 hari dilakukan
di Laboratorium Bahan Rekayasa Strata 2 (S 2) Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara.
7. Pengamatan kondisi benda uji ketika pemberian beban.
8. Pencatatan hasil pengujian.
1.5. Batasan Masalah
1. Kolom yang digunakan adalah kolom beton bertulang berpenampang bulat
dan persegi.
2. Kolom menggunakan tulangan polos,dengan jumlah tulangan longitudinal
4Ø7 mm, dan sengkang Ø5-55 mm.
3. Dimensi benda uji kolom berpenampang persegi (13,3 X13,3 X 50) cm.
4. Dimensi benda uji kolom berpenampang bulat (D= 15 cm dan t=50 cm).
5. Pengujian beton terhadap kuat tekan dan kuat tarik.
6. Pengujian benda uji terhadap beban aksial ultimate dan pengaruh kekangan
terhadap kolom tak terkekang,kolom terkekang tulangan transversal dan
kolom terkekang oleh CFRP
7. Beton yang digunakan adalah beton K-225.
8. Perkuatan dengan carbon fiber dilakukan 1 lapis.
9. Beban pengujian merupakan beban terpusat.
1.6. Mekanisme Pengujian
Pelaksanaan penelitian ini dilakukan berdasarkan SNI-03-6827-2002 dan
ACI 440.2R-08
Peralatan yang dipergunakan antara lain : Ayakan(siever), pengaduk beton
(concrete mixer), cetakan benda uji, alat uji tekan, dsb.
3. Pembuatan campuran adukan beton.
4. Pembuatan cetakan benda uji kolom berbentuk bulat dan kolom berbentuk
persegi.
5. Perawatan (curing) beton : setelah 24 jam cetakan dibuka, kemudian
dilakukan perendaman selama 28 hari.
6. Pengujian kuat tekan beton :
Benda uji diangkat dari rendaman, kemudian dianginkan atau dilap hingga
kering permukaan.
Menimbang dan mencatat berat sampel benda uji, kemudian diamati
apakah terdapat cacat pada beton sebagai bahan laporan.
Pengujian kuat tekan dengan menggunakan mesin uji tekan beton.
Meletakkan sampel beton ke dalam alat penguji, lalu menghidupkan mesin
dan secara perlahan alat menekan sampel beton.
Bab ini berisi uraian tentang kriteria kolom dengan CFRP yang akan
diteliti berdasarkan referensi-referensi yang didapat oleh penulis.
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi uraian tentang persiapan penelitian mencakup penyediaan
bahan yang diperlukan untuk eksperimen dan pekerjaan pertukangan hingga
pelaksanaan penelitian.
BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian benda uji dalam penelitian di
laboratorium yaitu hasil pengujian kuat tekan kolom dengan pembebanan aksial
yang diperkuat CFRP serta pembahasannya.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari hasil eksperimen yang
dilakukan dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dengan menitikberatkan pada
perilaku struktur kolom dengan perkuatan CFRP diberi variasi pembebanan
