JURNAL TENTANG PENGARUH RENDAMAN AIR LAUT TERHADAP KAPASITAS LENTUR BALOK DENGAN PERKUATAN GERP AKIBAT BEBAN FATIK
ABSTRAK: Perkuatan struktur dengan GFRP merupakan salah satu inovasi yang berkembang pada dunia
konstruksi saat ini. Penggunaan material ini cukup luas terutama pada struktur yang telah mengalami penurunan
kapasitas akibat umur,pengaruh lingkungan, ataupun pembebanan secara terus-menerus. Penelitian ini bertujuan
untuk menganalisis perilaku lentur balok dengan perkuatan GFRP akibat pengaruh rendaman air laut. Pengujian
dilakukan dengan pembebanan fatik dimana benda uji dibebani secara terus-menerus hingga mengalami kegagalan.
Benda uji berupa balok beton bertulang dengan ukuran 15 cm x 20 cm x 330 cm sebanyak 4 buah. Masing-masing
benda uji diberi perlakuan yang berbeda-beda,1 balok tanpa perkuatan GFRP,1 balok dengan perkuatan GFRP tanpa
perendaman,1 balok dengan perkuatan GFRP dengan waktu rendaman 1 bulan dan 1 balok dengan perkuatan GFRP
dengan waktu rendaman 6 bulan.Hasil pengujian menunjukkan bahwa persentase selisih momen kapasitas yang
terjadi pada balok dengan rendaman 1 bulan dan 6 bulan sebesar 11.53%.
Kata kunci : Kapasitas Lentur, GFRP, Fatik
1. PENDAHULUAN
Dewasa ini dunia konstruksi mengalami
perkembangan yang cukup pesat. Salah satu
inovasi yang berkembang adalah perkuatan
sturktur. Perkuatan struktur merupakan hal
mendasar yang diperlukan bagi struktur
yang mulai menunjukkan penurunan
kapasitas ataupun mengalami kerusakan
akibat umur, pengaruh lingkungan,
perubahan pembebanan,kelemahan dalam
perawatan, kejadian alam seperti gempa
bumi dan berbagai pengaruh lainnya.
Glass Fiber Rainforced Polymer adalah
salah satu material yang saat ini banyak
diteliti sebagai solusi dari perkuatan dan perbaikan struktur beton.Material ini
tergolong relatif mahal namun memiliki
beberapa kelebihan seperti ketahanan
terhadap korosi, memiliki kuat tarik tinggi,
elastis dan merupakan material yang sangat
ringan.
Penggunaan material GFRP cukup luas,
tidak hanya terbatas pada konstruksi gedung
namun juga digunakan pada konstruksi lepas
pantai yang terekspos oleh air laut seperti
konstruksi dermaga dan jembatan. Pada
umumnya struktur yang terekspos air laut
akan mengalami penurunan kekuatan akibat
korosi yang terjadi pada tulangan.
Secara garis besar masalah yang diteliti
pada penelitian ini adalah bagaimana efektifitas penggunaan GFRP sebagai
material perkuatan struktur terutama pada
balok yang direndam air laut dan menerima
pembebanan berulang atau fatik.
Hasil dari penelitian ini diharapkan
dapat memberikan pemahaman tentang
pengaruh rendaman air laut terhadap
kapasitas lentur balok dengan perkuatan
GFRP akibat beban fatik.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Beton Bertulang
Berdasarkan SNI-03-2847 pasal 3.13
(2002), beton bertulang adalah beton yang
ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan
yang tidak kurang dari nilai minimum, yang
disyaratkan dengan atau tanpa prategang dan
direncanakan berdasarkan asumsi bahwa
kedua material bekerja bersama-sama dalam
menahan gaya yang bekerja
Pada suatu kondisi tertentu balok dapat
menahan beban yang terjadi hingga
regangan tekan lentur beton maksimum
(ε’c)maks mencapai 0.003 sedangkan tegangan
tarik tulangan mencapai tegangan leleh fy.. Jika hal itu terjadi, maka nilai fs = fy dan
penampang dinamakan mencapai
keseimbangan regangan (penampang
bertulangan seimbang)
Resultan gaya tekan
dalam dan resultan gaya tarik dalam arah
garis kerjanya sejajar, sama besar namun
berlawan arah dengan jarak z sehingga
membentuk kopel momen tahanan dalam,
dimana nilai maksimumnya disebut sebagai
kuat lentur. Nilai Cc dapat dihitung dengan
menyederhanakan bentuk distribusi
tegangan lentur menjadi tegangan ekuivalen.
Blok tegangan ekuivalen ini mempunyai
tinggi a dan tegangan tekan rata-rata sebesar
0.85 f’c. Pada keadaan seimbang, nilai Cc =
Ts , sehingga luas tulangan longitudinal
dapat ditentukan dengan persamaan:
0.85.f’c.a.b = As.fy .............. (1)
2.2. Glass Fiber Rainforced Polymer
(GFRP)
Glass Fiber Reinforced Polymer
(GFRP) adalah material komposit yang
terdiri dari fibre (serat) glass yang disatukan
zat matrik, seperti epoxy atau polyester. Matrik itu sendiri berfungsi sebagai media
penyalur tegangan ke serat dan melindungi
serat dari pengaruh lingkungan yang agresif
(Feldman dan Hartono, 1995). Material ini
memiliki banyak keuntungan antara lain
tahan terhadap korosi, mempunyai kuat
tarik yang tinggi, superior dalam daktilitas,
lebih ringan sehingga tidak memerlukan
peralatan yang berat untuk dibawa ke lokasi. Disamping itu material ini juga memiliki
kelemahan yaitu tidak tahan terhadap api
dan harganya yang relatif mahal.
Adapun karasteristik material GFRP
dalam keadaan komposit dapat dilihat dibawah ini;
Karasteristik GFRP dalam keadaan
komposit
PROPERTI LAPIS KOMPOSIT
(GFRP+EPOXY)
Properti Metode
ASTM
Nilai
Test
Nilai
Desain
Tegangan
tarik
ultimit
dalam arah
utama
fiber (Psi)
D-3039 575
MPa
460
MPa
Regangan D-3039 2,2 % 2,2 %
Modulus
Tarik D-3039 26,1
GPa
20,9, Tegangan
tarik
ultimit 900
dari arah
utama
fiber
D-3039 25,8
MPa
20,7
MPa
(Psi)
Tebal
lapisan D-3039 1,3
mm
1,3 mm.
Kapasitas momen nominal perkuatan
lentur dengan menggunakan FRP dapat
dihitung dengan persamaan berikut. Untuk
perkuatan lentur ACI committee 440
merekomendasikan nilai faktor reduksi
untuk FRP (ωf ) sebesar 0,85.
2.3. Fatik
Fatik merupakan fenomena terjadinya
kerusakan material karena pembebanan yang
berulang ulang. Diketahui bahwa apabila
pada suatu material dikenakan tegangan
berulang, maka material tersebut akan patah
pada tegangan yang jauh lebih rendah
dibandingkan tegangan yang dibutuhkan
untuk menimbulkan perpatahan pada beban statik.
Mekanisme kerusakan fatik dibagi
menjadi tiga tahap yaitu inisiasi atau
pembentukan retak(crack initiation),
pertumbuhan dan perambatan retak (crack
growth, crack propagation) dan kerusakan
fatik (fatigue damage). Proses kerusakan
fatik dimulai dari pembebanan berulang
pada material selama waktu tertentu
sehingga terbentuk regangan plastis pada
daerah konsentrasi tegangan. Regangan
plastis ini akan memicu terbentuknya
inisiasi retak. Tegangan tarik kemudian akan
memicu inisiasi retak untuk tumbuh dan
merambat sampai terjadinya kerusakan.
Untuk pengujian fatik ACI committee
440 merekomendasikan nilai tegangan beton
dibawah beban layang harus dibatasi pada
45% f’c dan untuk tegangan baja dibatasi
pada 80% fy seperti pada persamaan berikut:
fc ≤ 45% f’c
fy ≤ 80% fy
3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tahapan Penelitian
Penelitian yang dilakukan adalah studi
pengaruh rendaman air laut terhadap
kapasits lentur balok dengan perkuatan
GFRP akibat beban fatik. Dalam penelitian ini dilakukan
pembuatan rancangan campuran beton
normal dengan f’c = 25 MPa. Penelitian kali
ini menggunakan 4 balok beton bertulang
dengan dimensi 15 cm x 20 cm x 60 cm. Masing-masing benda uji diberi perlakuan
yang berbeda-beda,1 balok tanpa perkuatan
GFRP,1 balok dengan perkuatan GFRP
tanpa perendaman,1 balok dengan perkuatan
GFRP dengan waktu rendaman 1 bulan dan
1 balok dengan perkuatan GFRP dengan
waktu rendaman 6 bulan.
3.2. Pengujian Pembebanan Fatik
Pengujian ini dilakukan pada benda uji
skala penuh (full scale) berukuran 150 mm x
200 mm x 3300 mm, dengan memberi
pembebanan berulang pada balok beton bertulang dengan frekuensi dan jumlah
siklus tertentu. Pembebanan fatik pada
pengujian ini mengacu pada ACI 440.2R-08
dimana tegangan tekan beton yang
diisyaratkan yaitu sebesar 45% f’c. Adapun
data-data yang dihasilkan pada pengujian
ini yaitu data regangan dan lendutan untuk
tiap siklus pembebanan melalui PC oleh
rangkaian alat uji strain gauge.
3.3. Desain Benda Uji
Benda uji balok ukuran 150 mm x 200
mm x 3300 mm, dibuat sebanyak 4 buah dan dipasang
electrical starin gauge pada baja, beton dan
GFRP. Pada penelitian ini daerah tarik balok
digunakan tulangan 2ø14 (tegangan leleh =
421.71 Mpa),sedangkan untuk tulangan
geser digunakan tulangan ø10-77 pada 1/3
bentang kiri dan 1/3 bentang kanan, dan
bentang tengah ø10-200 .kuat tekan rata-rata
beton (f’c) = 25 MPa. Desain balok sebagai
berikut :
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.Pengujian Blok BFN
Balok BFN adalah balok normal
tanpa perendaman yang berfungsi sebagai
balok kontrol untuk balok lain karena
memiliki karasteristik yang sama. Pengujian
dilakukan dengan pembebanan berulang
dengan beban maksimum 19 kN, beban
minimum 4 kN dan frekuensi 1.5 Hz. Dari
hasil pengujian balok BFN mengalami
kegagalan pada siklus 600.000.
4.2. Pola Keretakan
Pengamatan pola retak dilakukan
terhadap benda uji pada saat beban retak
pertama sampai beban retak maksimum.
Menurut Mccromac(2001),retak lentur
adalah retak vertical yang memanjang dari
sisi tarik dan mengarah keatas sampai
daerah sumbu netral. Pola retak yang terjadi
pada semua benda uji pada pengujian ini
adalah retak lentur,hal ini dilihat dngan
adanya retak-retak yang arah rambatannya
vertical dari sisi tarik menuju ke garis netral
balok seperti terlihat pada semua gambar
pola retak.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.Kesimpulan dari hasil penelitian pada benda uji
balok beton bertulang dan pembahasan
dapat ditarik .
kesimpulan sebagai berikut :
1. Pemberian beban fatik pada balok
beton bertulang menyebapkan
terjadinya penurunan kapasitas
lentur,hal ini dapat dilihat dari
meningkatnya nilai regangan
beton,regangan baja,regangan GFRP
dan lendutan seiring dengan
penambahan jumlah siklus
pembebanan.
2. Rendaman air laut menyebabkan
terjadinya penurunan kapasitas lentur
balok,hal ini dapat dilihat dari
menurunnya momen kapasitas yang
terjadi pada balok dengan waktu
rendaman yang lebih lama. Untuk
balok dengan rendaman 1 bulan Mu
sebesar 28.7952 kNm ,sedangkan
balok dengan rendaman 6 bulan Mu
sebesar 25.4724 kNm.Terjadi
penurunan momen kapasitas sebesar
3.3228 kNm atau 11.53%. Perkuatan
balok dengan GFRP menunjukkan
peningkatan kapasitas balok,terbukti
dengan kemampuan balok menerima
pembebanan berulang hingga siklus
yang lebih besar.Balok dengan
perkuatan GFRP memiliki
kemampuan menerima pembebanan
fatik hingga siklus
1.200.0000,sedangkan balok tanpa
perkuatan GFRP hanya dapat
bertahan hingga siklus 600.000.
5.2.Saran
1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut
dengan frekuensi dan jumlah siklus
yang disesuaikan dengan kondisi di
lapangan pada umumnya sehingga
dapat dilakukan analisa pada perencanaan struktur dengan kondisi
pembebanan fatik.
2. Penelitian harusnya dilakukan dengan
jumlah tim yang lebih banyak
mengingat pelaksanaan pengujian
fatik memerlukan tenaga dan waktu
yang cukup besar.
DAFTAR PUSTAKA
ACI.Committee 440.2R-08, 2008.Guide for
the Design and Construction of
Externally Bonded FRP Systems for
Strengthening Concrete Structures.
American Concrete Institute. U.S.A
Alami Fikri, 2010. Perkuatan Lentur Balok
Beton Bertulang dengan Glass Fiber
Reinforced Polymer (GFRP). SSeminar
dan Pameran HAKI, Jakarta
Suardana,I Ketut dan Widiarsa,Ida B
G,2008.Perilaku Runtuh Balok Beton
Bertulang Yang Diperkuat Lapis Glass
Fibre Rainforced Polymer.Jurnal
Ilmiah Teknik Sipil.
Duhri, Aswin Perdana, 2013. Studi
Pengaruh Sabuk Gfrp Diagonal
Terhadap Kuat Lentur Balok Beton
Bertulang. Skripsi Strata satu
Universitas Hasanuddin, Makassar.
MR, Fatriady,2013.Studi Pengaruh Beban
Fatik Terhadap Kapasitas Lentur
Balok Beton Bertulang Dengan
Perkuatan Glass Fibre Rainforced
Polymer Sheet.Tesis, Program
Magister Universitas Hasanuddin,
Makassar.
