Peningkatan Kekuatan Akibat Beban Siklik pada Kolom Beton Bertulang Persegi dengan Pengekangan Eksternal FRP Karmila Achmad1.
Agoes SMD2 dan Tavio3 Mahasiswa S2 Teknik Sipil Struktur Universitas Brawijaya.
Malang Guru Besar Teknik Sipil Struktur Universitas Brawijaya.
Malang Dosen Teknik Sipil dan Perencanaan-FTSP Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Surabaya Email : milabpp@yahoo.
Abstract This paper analyzes about the increasing the strength by cyclic load in RC square column structure which has been given FRP external confinement.
By existence dislocating the Indonesian earthquake map, so that needed structures anticipation for seismic.
Cyclic load is the simplicity of seismic.
By developing the material technology, it has been done the innovation of structure confinement by using fiber.
In this research uses two kinds of fibers.
They are Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) and Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP).
There are three specimens will be compared.
They are C-1.
C-1G and C-1C.
Analysis result got that there is the increasing of fAocc and AAocc in C-1C about 8,55% and 18,95% toward C-1G indicated that CFRP can increase strength bigger than GFRP.
GFRP and CFRP give the influence to confinement where happening the increasing of confinement effectiveness C-1G and C-1C about 1,45 and 1,58 times compared with C-1.
According to interaction diagram result got the value Pv constant about 960 KN and the variation number of PH are 207,79 KN, 225,40KN and 228,44KN for each C-1.
C-1G and C-1C.
Keywords : FRP.
Strength.
RC Column.
External Confinement.
Cyclic load.
Abstrak Makalah ini meneliti mengenai peningkatan kekuatan dengan adanya beban siklik yang bekerja pada elemen struktur kolom beton bertulang yang telah diberi pengekangan FRP.
Dengan adanya pergeseran peta gempa Indonesia maka perlu dilakukan antisipasi struktur yang telah berdiri terhadap bahaya gempa.
Beban siklik merupakan penyederhanaan dari beban gempa.
Dengan berkembangnya teknologi material maka dilakukan inovasi pengekangan struktur dengan memanfaatkan fiber.
Dalam penelitian ini akan digunakana dua jenis fiber yaitu Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) dan Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP).
Ada tiga benda uji yang akan dibandingkan yaitu C-1.
C-1G dan C-1C.
Dari hasil analisis diperoleh bahwa terjadi peningkatan fAocc dan AAocc pada C-1C sebesar 8,55% dan 18,95% terhadap C-1G yang mengindikasikan bahwa CFRP mampu meningkatkan kekuatan lebih besar dibanding GFRP.
GFRP dan CFRP memberikan pengaruh terhadap pengekangan dimana terjadi peningkatan efektifitas pengekangan C-1G dan C-1C sebesar 1,45 dan 1,58 kali dibandingkan C-1.
Serta berdasarkan hasil diagram interaksi diperoleh nilai P V yang konstan sebesar 960 KN dan besarnya PH bervariasi yaitu 207,79 KN, 225,40KN dan 228,44KN untuk masing-masing C-1.
C-1G dan C1C.
Kata Kunci-FRP.
Kekuatan.
Kolom Beton Bertulang.
Pengekangan Eksternal.
Siklik Pendahuluan Bencana menimbulkan kerugian yang tidak sedikit, baik berupa kerugian material maupun kerugian non material.
Untuk wilayah Negara Indonesia peninjaun kembali terhadap peta gempa yang ada dimana berdasarkan hasil penelitian bahwa telah terjadi pergeseran zona gempa.
23 Untuk mengantisipasi struktur gedung akibat pergeseran peta gempa ini maka ada dua hal penting yang harus diperhatikan yaitu kekuatan dan daktilitas struktur.
Pembahasan dalam makalah ini dikhususkan pada peningkatan kekuatan struktur dengan menggunakan pembebanan siklik yang merupakan refresentatif yang tepat untuk mewakili beban gempa.
Kolom merupakan elemen struktur yang penting karena kegagalan kolom akan berakibat langsung pada elemen struktur lainnya.
Jika pengekangan internal kolom sudah tidak memadai untuk menahan beban yang bekerja maka Dengan kemajuan teknologi berkembang inovasi baru penggunaan Fiber Reinforced Polymer (FRP) Keunggulan dari FRP yaitu bahan lebih ringan, kekuatan tarik tinggi, tidak korosi sehingga memiliki durabilitas .
yang tinggi, mudah dalam pemasangan bahannya mudah dibentuk .
Pengekangan FRP diyakini mampu meningkatkan kekuatan dan daktilitas 3-9 Pada umumnya jenis FRP yang digunakan adalah CFRP (Carbon Fiber Renforced Polyme.
dan GFRP (Glass Fiber Reinforced Polyme.
Meskipun hasil penelitian dalam makalah ini belum ekstensif namun diharapkan dapat memberikan informasi yang bermanfaat terhadap penggunaan FRP pada struktur bangunan gedung.
dengan rencana.
Pengekangan eksternal FRP pada struktur diharapkan mampu meningkatkan kapasitas beban aksial dan kapasitas perpindahan lateral kolom.
Sendi plastis akan berkembang pada kolom beton selama gempa bumi terjadi sehingga pengekangan lateral yang cukup dibutuhkan untuk memastikan kapasitas daktilitas dan mencegah kegagalan brittle 33 Variabel yang mempengaruhi efektivitas pengekangan untuk jenis penampang yang sama adalah jumlah lapisan FRP, tingkat beban aksial dan jenis FRP yang digunakan.
Dalam penelitian ini yang akan dibahas adalah pengekangan pada penampang Pada gambar 1 menunjukkan bentuk dari bagian yang terkekang untuk dimensi ByH dan jari-jari sudut r.
Daerah tidak terkekang umumnya diwakili oleh empat parabola .
ungsi kuadra.
dengan kemiringan awal adalah 45 derajat.
Tinjauan Pustaka Fiber Reinforced Polymer (FRP) Fiber Reinforced Polymer (FRP) adalah inovasi perkuatan komposit yang saat ini banyak digunakan sebagai pengekangan eksternal tambahan pada struktur dan menjadi alternatif yang murah untuk memulihkan atau meningkatkan kinerja pada kolom beton.
GFRP adalah jenis serat yang relatif lebih murah dibanding CFRP.
GFRP
memiliki regangan yang lebih besar dibanding CFRP.
Sedangkan CFRP memiliki kekuatan yang relatif lebih tinggi dibanding GFRP.
Sehingga material ini cocok digunakan untuk perkuatan kolom External Confinement Perkuatan struktur pada umumnya bertujuan untuk mengembalikan atau meningkatkan kekuatan elemen struktur agar mampu menahan beban sesuai Gambar 1: Gaya kekang pada penampang Kekuatan Kolom dapat dikekang dengan FRP untuk meningkatkan daya dukung aksial.
Kapasitas .
beban aksial teoritis dari kolom nonslender perkuatan FRP Dimana : Ag = luas bruto beton Ast = luasan tulangan memanjang baja fy = tegangan leleh baja Af = faktor reduksi FRP fAocc = kuat tekan beton terkekang Kapasitas aksial nominal maksimum kolom nonslender perkuatan FRP dengan pengekangan tied adalah Gambar 3: Histeresis Loop Menurut ACI 440.
2R-02 kekuatan tekan pengekangan, fAocc yang merupakan persamaan kekuatan beton terkekang yang dikembangkan oleh Mander dkk .
Dimana disediakan oleh FRP, fl oleh ACI 440.
2R02 dirumuskan sebagai :
Metode Penelitian Spesimen Spesimen yang diuji adalah kolom persegi dengan ukuran 350 x 350 mm dan tinggi 1100 mm.
Pada bagian bawah kolom dijepit setinggi 500 mm.
Mutu beton yang digunakan adalah 25 MPa dan mutu baja adalah 400 MPa.
3 kolom yang Jumlah40.
2R-02:11-.
spesimen ada masing-masing terdiri dari kolom original yaitu kolom tanpa perkuatan fiber (C-.
, kolom dengan 1 lapis GFRP (C-1G) dan kolom dengan 1 lapis CFRP (C-1C).
Jumlah tulangan longitudinal 8D19 dan jarak antar sengkang A10-150.
Adapun spesifikasi masing-masing kolom seperti pada tabel 1 dengan detail gambar seperti pada gambar.
Tabel 1.
Spesifikasi Benda Uji
Gambar 2: Diagram tegangan-regangan C-1
C-1G
C-1C
Kuat tekan beton.
Mpa B .
H .
L .
Tulangan Longitudinal 8D19
8D19
8D19
Tulangan Transversal yo10 - 150 yo10 - 150 yo10 - 150 Fu.
Mpa tebal/lapis .
Jumlah Ukuran Kolom FRP Composite Jacketing Beban Siklik Beban siklik merupakan beban berulang yang diterima oleh suatu Dimana kekuatan fatigue merupakan kekuatan yang dapat didukung untuk sejumlah siklus tertentu.
Kekuatan fatigue akibat beban siklik dipengaruhi oleh berbagai pembebanan, tingkat pembebanan, load history dan sifat Untuk memprediksi perilaku struktur beton di bawah beban seismik, model tegangan-regangan beton di bawah beban siklik .
isteresis loo.
adalah hal yang penting untuk diamati.
Benda Uji Kolom Set- up Pengujian Gambar 5: Set-up pengujian kolom Hasil dan Pembahasan Diagram Interaksi .
Persamaan untuk kolom dengan pengekangan eksternal mengacu pada diagram blok yang telah disesuaikan dengan diagram blok kolom beton .
Gambar 6: Diagram Blok Kolom Pengekangan Eksternal FRP .
Gambar 4: Spesimen kolom .
Kolom C-1 .
Kolom C-1G .
Kolom C-1C Analisa menunjukan bahwa kolom dengan FRP peningkatan beban aksial nominal sebesar 116,03% dan 134,66% terhadap kolom original, masing-masing untuk C-1G dan C-1C.
Juga terjadi peningkatan momen nominal untuk kolom C-1G dan C-1C berturut-turut sebesar 15,19% dan 20,54% terhadap C-1.
Untuk perbandingan jenis serat, dapat dilihat bahwa prosentase peningkatan Pn dan Mn kolom C-1C terhadap C-1G terjadi peningkatan sebesar 8,62% dan 4,65%.
Pengaruh Pengekangan Tabel 4.
Pengaruh Pengekangan FRP Kuat Tekan Beton Kuat Tekan Beton Terkekang Hasil Analisis f'c (Mp.
f'cc (Mp.
f'cc/f'c C-1
C-1G
36,36
1,45
C-1C
39,47
1,58
Benda Uji Kolom Gambar 7: Analisa Diagram Interaksi Tabel 2.
Prosentase Peningkatan Pn dan Mn Benda Uji Kolom Pn (KN) Prosentase Peningkatan terhadap C-1 (KN.
Pn (%) Mn (%) C-1
235,07
C-IG
270,77
116,03
15,19
C-1C
283,36
134,66
20,54
Tegangan-Regangan Puncak Perilaku struktur sangat dipengaruhi oleh diagram tegangan-regangan.
Dari hasil analisa diperoleh peningkatan tegangan-regangan mengindikasikan peningkatan kekuatan untuk kolom dengan pengekangan eksternal FRP baik untuk GFRP maupun CFRP seperti yang ditunjukan pada tabel Untuk C-1C, prosentase peningkatan fAocc lebih besar dibandingkan dengan specimen C-1G yaitu 8,55 dan prosentase peningkatan AAocc sebesar 18,95.
Sehingga kekuatan CFRP akan memberikan peningkatan yang lebih besar dibanding pengekangan dengan GFRP.
Tabel 4 menunjukan bahwa kolom yang telah diberi FRP baik GFRP maupun CFRP pengekangan lebih baik dibandingkan pengekangan meningkat sebesar 1,45 dan 1,58 kalinya dibandingkan kolom tanpa FRP.
Pengujian Semua pengujian kolom dilakukan di bawah beban aksial konstan dan variasi Pola pembebanan siklik mengacu pada pola pembebanan ACI 374.
seperti pada gambar 8 dengan drift ratio AE/L .
: 0,2.
0,25.
0,35.
0,5.
0,75.
1,0.
1,4.
1,75.
2,20.
2,75 dan 3,5.
Dan kegagalan spesimen.
Tabel 3.
Prosentase Peningkatan fAocc dan AAocc Benda Uji Kolom f'cc (Mp.
C-IG
36,36
C-1C
39,47
A'cc (%) Prosentase Peningkatan terhadap C-1G f'cc (%) A'cc (%) 0,59 0,70 8,55 18,95 Gambar 8: Pola Pembebanan Dari analisa diperoleh beban aksial rencana konstan untuk semua benda uji adalah 960 KN.
Untuk besarnya beban lateral bervariasi yaitu untuk specimen C- 1.
C-1G dan C-1C berturut-turut adalah 207,79 KN, 225,40 KN dan 228,44KN.
Tabel 5.
Beban Rencana Benda Uji Kolom Beban Aksial kolom original C-1 : 207,79 KN.
C-1G : 225,40 KN dan C-1C : 228,44 KN.
Ucapan Terima Kasih
Beban Siklik
PV (KN)
PH (KN)
C-1
207,79
C-IG
225,40
C-1C
228,44
Kesimpulan Dari hasil analisa untuk penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu :
Terjadi peningkatan Pn dan Mn pada kolom pengekangan eksternal GFRP 1 lapis, masing-masing sebesar 116,03% dan 15,19% dibandingkan kolom Untuk kolom pengekangan eksternal CFRP 1 lapis peningkatan Pn dan Mn terhadap kolom original adalah 134,66% dan 20,54% Prosentase peningkatan Pn dan Mn kolom C-1C terhadap C-1G adalah 8,62% dan 4,65%.
Hubungan tegangan-regangan puncak memberikan data peningkatan fAocc dan AAocc pada kolom C-1C masing-masing adalah 8,55% dan 18,95% yang mengindikasikan bahwa kolom dengan pengekangan jenis serat Carbon memberikan peningkatan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan kolom pengekangan eksternal dengan jenis serat Glass.
FRP
pengekangan yang lebih efektif dibandingkan kolom original dimana efektifitas pengekangan meningkat sebesar 1,45 dan 1,58 masing-masing untuk specimen C-1G dan C-1C.
Dari hasil analisa diperoleh beban aksial konstan yang sama pada semua spesimen sebesar 960 KN.
Besarnya beban siklik yang diwakili dengan PH adalah bervariasi yaitu pada Penulis mengucapkan terima kasih kepada FYFE Co.
LLC Singapore dengan perwakilan di Indonesia adalah PT.
Master Solusi Indonesia (MSI) atas menyediakan material GFRP dan CFRP (TyfoEeFibrwrapEeComposite System.
dan applicator-nya.
Daftar Pustaka