Evaluasi Kinerja Perkuatan Gedung Menggunakan Carbon Fiber Reinforced Polymer (CRFP) Perfomance Evaluation Of Building Reinforcement Fiber Reinforced Polymer (CRFP) Edi Suprapto1.
Michael Andryan Candra Purnama2.
Toni Budi Santoso3 1,3Program Studi Teknik Sipil Fakultas Sains dan Teknik Universitas Bojonegoro 2Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember 3Email Korespondensi : prawoto.
poni@gmail.
Abstract Building G at Semarang University is a building that was built to support the lecture process of Semarang University students.
In an effort to meet the needs of building infrastructure, the building will be converted.
The Second Floor Lecture Room.
G Building.
Semarang University, is a case study in the transfer of building functions to meet the needs of library space.
The change in the function of the building causes a change in the load from 250 kg/m2 to 500 kg/m2, so it is necessary to evaluate the strength of the structure under the existing conditions.
This research will evaluate the performance and strength of the structure in its existing condition and provide a reinforcement solution based on the concrete regulations of SNI-2847-2013.
For the strengthening of Building G.
Semarang University is planning to use CFRP technology because, in its implementation.
CFRP is easier to do in the field because there is no need to dismantle existing structural elements, so it can speed up construction work.
The CFRP that will be used is the CFRP produced by SIKA.
Based on the results of the structural analysis that has been carried out to evaluate the change in the function of the building from a classroom to a library room, the building is declared eligible for a change in the function of the building from a classroom to a library room, with the condition that the previous structure must be strengthened.
Keywords: Building.
Structural Reinforcement.
CRFP Abstrak Gedung G Universitas Semarang adalah gedung yang di bangun untuk mendukung proses perkuliahan mahasiswa Universitas Semarang, dalam usaha untuk memenuhi kebutuhan insfrastuktur bangunan gedung, maka dilakukan alih fungsi gedung.
Ruang kuliah lantai 2 gedung G Universitas Semarang menjadi studi kasus dalam alih fungsi bangunan untuk memenuhi kebutuhan ruang perpustakaan.
Alih fungsi bangunan menyebabkan terjadi perubahan pembebanan dari 250 kg/mA menjadi 500 kg/mA sehingga dibutuhkan evaluasi kekuatan struktur kondisi eksisting.
Dalam penelitian ini akan dilakukan evaluasi kinerja dan kekuatan struktur pada kondisi eksisting dan memberikan solusi perkuatan berdasarkan peraturan beton SNI-2847-2013.
Perkuatan gedung G Universitas Semarang direncanakan menggunakan teknologi CFRP karena dalam pelaksanaan CFRP lebih mudah dilakukan dilapangan karena tidak perlu membongkar elemen struktur eksisting sehingga dapat mempercepat pengerjaan konstruksinya.
CFRP yang digunakan adalah CFRP yang diproduksi oleh SIKA.
Dari hasil analisa struktur yang telah dilakukan untuk mengevaluasi perubahan ahli fungsi gedung dari ruang kelas menjadi ruang perpustakaan maka gedung tersebut dinyatakan layak untuk perubahan ahli fungsi ruang kelas menjadi ruang perpustakaan dengan syarat harus dilakukan perkuatan struktur.
Kata kunci: Gedung.
Perkuatan Struktur.
CFRP
PENDAHULUAN
Dalam usaha memenuhi kebutuhan insfrastruktur bangunan gedung, alih fungsi bangunan yang sudah ada untuk digunakan dengan fungsi baru dapat menjadi pilihan.
Dari segi pembiayaan dan ketersediaan gedung baru.
Ahli fungsi bangunan pembebanan dari 250 kg/mA menjadi 500 kg/mA sehingga dibutuhkan evaluasi kekuatan struktur kondisi eksisting.
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan masukan solusi terhadap pengelola gedung dalam pengalihan fungsi gedung sehingga menjamin keamanan bagi para pengguna gedung.
Perkuatan struktur pada umumnya bertujuan untuk mengembalikan atau meningkatkan kekuatan elemen struktur agar mampu menahan beban rencana Perkuatan gedung dapat dilakukan dengan beberapa metode.
Metode perkuatan struktur bisa dilakukan dengan cara penyelubungan dengan beton atau concrete jacketing, penyelubungan dengan baja atau steel jacketing dan penyelubungan dengan material ringan komposit yaitu fiber (FRP)(Mitchell.
Sadek, & Kinsey, 2.
FRP adalah jenis material yang ringan, mempunyai kuat tarik yang tinggi .
-10 kali lebih tinggi dari baj.
, dan mudah dalam pelaksanaannya dilapangan (Li et al, 2.
FRP dapat terbuat dari tiga bahan komposit yaitu carbon, glass dan aramid (Rocha & Pereira, 2.
Perkuatan gedung ini direncanakan menggunakan carbon fiber reinforced polymer (CFRP).
CFRP lebih mudah dilakukan dalam pelaksanaannya dilapangan karena tidak perlu membongkar elemen struktur eksisting sehingga dapat mempercepat pengerjaan konstruksinya.
CFRP adalah serat karbon yang didefinisikan sebagai serat yang mengandung 90% berat karbon (Hammerl & Kromoser, 2.
Serat karbon tidak memunjukkan korosi atau pecah pada suhu ruangan (Tabaka et al.
Fungsi perkuatan dengan sistem CFRP adalah untuk meningkatkan kekuatan atau memberikan pengingkatan kapasitas lentur, geser, axial dan daktilitas (Samy et al, 2.
Cara pemasangan CFRP adalah dengan melilitkan mengelilingi permukaan perimeter elemen struktur yang diperkuat dengan menggunakan perekat epoxy resin.
Sistem kerjanya sama dengan tulangan transversal konvensional (Jongvivatsakul.
Thongchom, & Mathuros, 2.
Perkuatan Universitas Semarang menggunakan teknologi CFRP yang diproduksi oleh SIKA.
Penulis akan menganalisa jumlah CFRP yang digunakan untuk memperkuat struktur eksisting sehingga mampu menahan beban sesuai peraturan baru dan metode pelaksanaannya METODE PENELITIAN Metode metode analisis menggunakan program bantu SAP200 v14.
Metode dilakukan dilapangan untuk mengetahui mutu baja dan mutu beton yang ada pada struktur Gedung G Universitas Semarang memiliki 3 lantai dengan panjang bangunan 31 m dan lebar bangunan 22 m.
Ahli funsi ruang kelas menjadi ruang perpustakaan berada pada lantai 2 (Gambar .
Data dari lapangan kemudian dihitung dengan pembebanannya dengan SAP 25, untuk kemudian dianalisis Analisis struktur berupa perhitungan gaya dalam elemen.
Setelah itu dievaluasi kekuatan elemen stukrur Setelah memenuhi syarat dalam SNI-2847-2013 maka dapat direalisasikan menjadi ruang perpustakaan yang semula adalah ruang kelas.
Perhitungan lanjutan perkuatan dilakukan apabila evaluasi kekuatan elemen struktur eksisting tidak memenuhi persyaratan dalam SNI-28472013 dengan menggunakan carbon, glass dan aramid.
Dalam penelitian ini, menggunakan CFRP produksi SIKA yaitu.
SIKA CArboDur.
SIKA Warp dan NSM (Near Surface Mounte.
SSIKA CarboDur berbentuk pelat tipis dengan bahan perekat menggunakan epoxy SIKADUR 30.
SIKA
Wrap berbentuk serat fiber dengan bahan perekat epoxy SIKADUR 330 dan yang terbaru NSM yaitu menenam NSM dalam beton berbentuk plat kecil dan tulangan.
Glass yang digunakan adalah Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) yang berupa serat halus dari kaca (Santhosh et al.
GFRP memiliki kekuatan yang lebih rendah dari serat karbon dan kurang kaku.
Bahannya sangat ringan tetapi juga rapuh.
Dalam pemasangannya menggunakan perekat epoxy resin (Song et al, 2.
Selain dipakai untuk perkuatan balok, kolom, dan struktur lainnya.
GFRP juga dapat digunakan untuk interior maupun eksterior ruangan (Rocha & Pereira, 2.
Penggunaan GFRP karena bahan yang tahan akan segala jenis cuaca (Jahani et al, 2.
Serat aramid juga dikenal sebagai serat kaveler yang memiliki kekuatan tinggi, tahan panas dan kuat tarik yang tinggi.
Pemasangan aramid dengan menempelkan pada permukaan elemen struktur yang membutuhkan perkuatan menggunakan perekat epoxy resin (Huang et al.
, 2.
Adapun diagram alur pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 1.
Denah Eksisting Lantai 2 Mulai HASIL DAN PEMBAHASAN Evaluasi Struktur Analisis struktur pelat, balok dan kolom dilakukan pada seluruh elemen.
Sedangkan pembahasan dilakukan hanya pada pelat, balok dan kolom yang memerlukan Analisa elemen struktur dikakukan dengan menggunakan SAP 2000 25 untuk mengetahui gaya dalam setelah diberi beban perpustakaan .
ive loa.
sebesar 500 kg/mA.
Permodelan pada SAP 2000 v14.
25 dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3.
Permodelan dengan SAP 2000 v14.
Evaluasi Struktur Pelat Hasil analisis struktur pelat lantai eksisting lantai 2 yang membutuhkan perkuatan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 1.
Pengumpulan Data Tabel 1.
Gaya Yang Terjadi Pada Pelat
Permodelan Struktur
(SAP 2000
Memenuhi Anlisa Struktur Terealisasi Tidak Memenuhi Metode Perkuatan Kesimpulan / Selesai Kondisi Eksisting (LL = 250 kg/mA Momen Tul.
Ult Perlu Pakai Pakai .
N/.
mA) .
mA) M 2,744 412,820 785,398 M 1,300 47,305 314,159 M 2,058 412,821 785,398 M 0,614 26,746 314,159 Kondisi Eksisting (LL = 500 kg/mA Momen Tul.
Ult Perlu Pakai Pakai .
N/.
mA) .
mA) Gambar 2.
Diagram Alur Penelitian 3,961 412,821 785,398 1,876 68,394 314,519 Evaluasi Struktur Pelat Dari hasil analisis struktur didapatkan elemen balok eksisting pada lantai 3 memenuhi untuk menerima beban baru, sedangkan balok eksisting pada lantai 2 perlu perkuatan lentur.
Hasil analisis balok dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2.
Gaya Yang Terjadi Pada Balok
Kod
1-EI
2-EI
3-EI
G01
G56
Kod
Dim
Dim
1-EI
2-EI
3-EI
G01
G56
Kond.
Eks Tulangan Mn .
N) Tum Lap
(-)
( )
6D2 6D2 626, 626,
6D2 6D2 626, 626,
6D2 6D2 626, 626,
6D2 6D2 626, 626,
3D1 4D1 87,8 116,
3D1 4D1 87,8 116,
Kond.
Eks Tulangan Mu .
N) Tum Lap
(-)
( )
6D2 6D2
6D2 6D2
6D2 6D2
6D2 6D2
3D1 4D1 104, 17,7
3D1 4D1 105, 21,3
2,970 412,821 785,398
0,886
28,637
314,519
Dari Tabel 2 dapat diketahui bahwa pada balok 1-EI mengalami perkuatan (-), balok 2-AE mengalami perkuatan (-), balok 2-EI mengalami perkuatan ( )(-), balok 3EI mengalami perkuatan ( )(-), kemudian untuk balok G-01 mengalami perkuatan (-) dan balok G-56 mengalami perkuatan (-).
Dari beberapa hasil momen nominal balok lebih kecil dari momen ultimate, maka diperhitungkan perkuatan untuk elemen balok yang memiliki nilai Mn < Mu, dan pada elemen balok tidak ditemukan kegagalan pada geser.
Perhitungan dilakukan menggunakan program bantu SIKA CarboDur seperti Gambar 4.
Gambar 4.
Permodelan Elemen Balok Pada SIKA CarboDur Gambar 5.
Input Hasil Momen Ultimate Balok Pada Gambar 5 input hasil momen ultimate balok diambil sample perhitungan momen positif pada balok 2-EI yang mempunyai momen ultimate 659,95 kN/m.
Maka SIKA CarboDur, nilai Initial Load = 5 Mu =329,7 kN/m, kemudian nilai Dead Load = Initial Load dan nilai Live Load 0.
DL = 164,99 kN/m.
Setelah nilai Mu dimasukkan maka dilanjutkan perhitungan perkuatan yang diperlukan.
Gambar 8.
Hasil Setelah Perkuatan Gambar 6.
Jenis Perkuatan CFRP Pada propertis Gambar 6 dipilih jenis perkuatan yang diinginkan dan terdapat 3 jenis perkuatan yaitu SIKA CarboDour.
SIKA Warp dan NSM yang dihitung secara otomatis oleh progam bantu SIKA CarboDur dengan menggunakan jenis perkuatan yang paling optimum.
Pada Gambar 7 digunakan jenis perkuatan berupa SIKA Warp 3 lapis yang membuat Mn pada balok meningkat.
Hasil Mn balok setelah diperkuat dengan SIKA Warp tipe 1/5 SikaWarp 301c-150 .
maka perbandingan MN nya menjadi Mn = 753,74 > Mu = 659,95 kN/m yang artinya balok masih dapat diperkuat untuk menahan beban yang ada.
Untuk perhitungan elemen balok lainnya dengan menggunakan langkah yang sama.
Hasil dan jenis perkuatannya dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4.
Tabel 3.
Hasil Perkuatan Kod
Dim
1-EI 35x8
2-EI 35x8
3-EI 35x8
Terpasang SIKA Warp 3 lapis G01
G56
Redesain Mu .
N) (-) ( ) Perkuatan Mn .
N) (-) ( ) Tabel 4.
Jenis Perkuatan Gambar 7.
Balok Dengan Pekuatan SIKA Warp 3
Lapis Kode
Dim
1-EI
2-AE
Jenis Pekuatan (-) ( ) SIKA
CarboDur
BC@3
SIKA
CarboDur
2-EI
3-EI
G-01
G-56
BC@1
SIKA
CarboDur
BC@5
SIKA
CarboDur
BC@3
A SIKA
Warp 301c
WV-50cm
A SIKA
Warp 301c
WV-50cm
A SIKA
Warp 600C WV50cm .
1 lapis A SIKA Warp 600C WV50cm .
1 lapis Evaluasi Struktur Kolom Dari hasil analisis struktur didapatkan elemen kolom eksisting pada lantai 2 dan 3 memenuhi untuk menerima beban baru, sedangkan kolom eksisting pada lantai 1 perlu perkuatan .
Hasil analisa kolom dilakukan menggunakan program bantu Spcolumn, terdapat gaya yang berada di luar diagram interaksi seperti pada Gambar Hasil rekapitulasi kolom yang memerlukan perkuatan dapat dilihat pada Tabel 5.
-234,659
-245,054
-230,123
-242,922
-226,610
-242,749
-192,643
-280,984
Dari beberapa hasil rekapitulasi kolom yang memiliki gaya diluar kapasitas diagram interaksi, maka diperhitungkan perkuatan untuk elemen kolom tersebut.
Perhitungan program bantu SIKA CarboDur (Gambar Gambar 10.
Permodelan Kolom pada SIIKA CarboDur Gambar 11.
Input Gaya Dalam Kolom Gambar 9.
Diagram Interaksi Kolom Tabel 5.
Kolom Memerlukan Perkuatan Kode Mux Muy Pada Gambar 11 diambil contoh perhitungan perkuatan pada kolom elemen 216 yang mempunyai P ultimate sebesar 2085,4 kN.
Maka pada SIKA CarboDur memunculkan nilai :
Dead Load = 0,5 Pu = 1042,70 kN Live Load = 0,5 DL = 521,35 kN = 0,5 Mux = 115,06 kNm LL (M.
= 0,5 Mx = 57,53 kNm My LL (M.
= 0,5 Muy = 121,46 = 0,5 My = 60,73 Gambar 14.
Hasil Setelah Perkuatan Setelah dimasukkan maka dilanjutkan perhitungan perkuatan yang diperlukan.
Gambar 12.
Jenis Perkuatan CFRP pada Kolom Pada propertis Gambar 12 hanya terdapat 1 jenis perkuatan yang terdapat pada perkuatan kolom yaitu SIKA Warp dengan 3 tipe SIKA Warp, yang dihitung secara otomatis oleh program bantu SIKA CarboDur dan akan disarankan jumlah lapisan perkuatan yang paling optimum.
Pada Gambar 12 tersebut di sarankan menggunakan jenis perkuatan berupa SIKA Warp 4 lapis (Gambar .
yang akan membuat kapasitas kolom seperti pada Gambar 14.
Gambar 15.
Diagram Interaksi dan Diagram Tegangan Regangan Setelah Perkuatan Kolom Hasil menggunakan SIKA Warp tipe SIKA Warp 600C WV- 50 cm 4 lapis dapat dilihat pada Gambar 15 .
Artinya Kolom masih dapat diperkuat untuk menahan beban yang ada.
Untuk perhitungan elemen kolom lainnya akan menggunakan langkah yang sama , dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6.
Rekapitulasi Hasil Perkuatan Kolom Gambar 13.
Penampang Kolom dengan Perkuatan SIKA Warp Kode Dimensi Jenis Perkuatan SIKA Warp 600c WV-50cm 3 lapis SIKA Warp 600c WV-50cm 3 lapis SIKA Warp 600c WV-50cm 3 lapis SIKA Warp 600c WV-50cm 3 lapis KESIMPULAN Dari hasil analisa dapat ditarik kesimpulan bahwa struktur pelat masih mampu menahan beban perpustakaan sebesar 500 kg m/2.
Beberapa elemen balok pada lantai 2 tidak mampu lagi menahan beban rencana, sehingga harus dilakukan perkuatan elemen, dan hasil dari perkuatan elemen balok masih mencukupi dengan menggunakan CFRP.
Beberapa elemen kolom pada lantai 1 tidak mampu menahan beban rencana, sehingga harus dilakukan perkuatan elemen, dan hasil dari perkuatan elemen kolom masih mencukupi dengan menggunakan CFRP.
Dari hasil analisa struktur yang telah dilakukan untuk mengevaluasi perubahan alih fungsi gedung perpustakaan maka gedung tersebut dinyatakan layak untuk perubahan alih fungsi gedung dari ruang kelas menjadi ruang perpustakaan, dengan syarat harus dilakukan perkuatan struktur sebelumnya.
DAFTAR PUSTAKA