BAB II TINJAUAN PUSTAKA

D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Pendahuluan Perkuatan struktur umumnya dilakukan apabila bangunan tersebut mengalami

kegagalan desain, perubahan desain, perubahan fungsi bangunan, kegagalan pada saat pelaksanaan pekerjaan struktur atau kerusakan bangunan akibat gempa bumi,

kebakaran dan lain-lain yang menyebabkan struktur bangunan tidak mampu memikul beban yang bekerja pada bangunan tersebut. 2.2

Analisis Struktur Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK)

2.2.1 Faktor Reduksi Kekuatan

Sesuai pasal 11.3 SNI 03-2874-2002 faktor reduksi kekuatan

ditentukan

sebagai berikut : a. Lentur tanpa beban aksial ......................................................................... 0,80 b. Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur ............................................... 0,80 c. Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur selain tulangan spiral ......... 0,65 Kecuali untuk nilai aksial tekan yang rendah, nilai

boleh ditingkatkan

berdasarkan aturan berikut :  Untuk komponen struktur dimana

tidak melampaui 400 MPa, dengan

tulangan simetris, dan dengan ( maka nilai

) tidak kurang dari 0,70

boleh ditingkatkan secara linier menjadi 0,8 seiring dengan

berkurangnya nilai

dari

ke nol.

 Untuk komponen struktur yang lain nilai

boleh ditingkatkan secara

linier menjadi 0,8 seiring dengan berkurangnya nilai terkecil antara

dan

dari nilai

ke nol.

Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen …..

II- 5


d. Geser dan torsi .......................................................................................... 0,75 e. Geser pada hubungan balok-kolom (joint) ............................................... 0,80

2.2.2 Asumsi dan Perancangan Sesuai pasal 12.2 SNI 03-2874-2002 dalam merencanakan komponen struktur terhadap beban lentur atau aksial atau kombinasi dari beban lentur dan aksial, digunakan asumsi sebagai berikut :

a. Distribusi regangan diasumsikan linier.

b. Regangan maksimum pada serat tekan beton terluar sama dengan 0,003. c. Tegangan tulangan yang lebih kecil dari

diambil sebesar

dikalikan

dengan regangan 𝜀 sedangkan tegangan tulangan yang lebih besar dari diambil sama dengan

.

d. Kuat tarik beton diabaikan, karena nilainya relatif kecil. e. Hubungan antara distribusi tegangan tekan beton dengan regangan beton diasumsikan berbentuk persegi. 2.2.2.1 Analisis kapasitas lentur balok persegi Sesuai dengan asumsi dalam perancangan sehingga dapat digambarkan distribusi tegangan dan regangan untuk penampang balok dengan tulangan ganda seperti terlihat dalam Gambar 2.1.

𝜀𝑐

′ 𝑐

𝐶𝑠

′

As

0,85

𝜀𝑠′ 𝛽1 𝑐

𝑐

𝐶𝑐

g.n

As’

𝑏

𝑀𝑢 𝑇𝑠

𝜀𝑠

Gambar 2.1 Diagram tegangan regangan penampang balok bertulang ganda Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen …..

II- 6


Dengan melihat pada Gambar 2.1, didapat : 𝐶

𝐶

𝑇

Dengan mengasumsikan tulangan tekan belum leleh, sehingga didapat: 𝑏 𝛽

𝑐 𝑐 𝑐

𝜀

𝑏 𝛽

𝑐

𝑏 𝛽

𝑐

𝑐 𝑐 𝑐

𝑐

Cek tegangan tulangan tekan 𝑐 𝑐 Jika

, maka perhitungan dapat dilanjutkan

Jika

, maka perhitungan diulang kembali dengan mengasumsikan tulangan

tekan sudah leleh dengan menggunakan persamaan berikut : 𝑏 𝛽

𝑐

Cek daktilitas penampang dimana,

dan tidak lebih kecil dari :

𝛽

𝑏 𝛽 Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen …..

II- 7


𝛽

Jika

Jika

, maka digunakan

, maka dimensi dari penampang balok harus diperbesar.

Jika

, maka persyaratan daktilitas penampang terpenuhi.

Perhitungan momen nominal penampang balok

𝐶

𝐶

𝑏𝛽 𝑐

𝑀

𝐶

𝐶

𝛽 𝑐

Cek momen kapasitas penampang 𝑀

𝑀

2.2.2.2 Analisis kapasitas lentur balok T Untuk analisis maupun perencanaan balok T, terlebih dahulu ditentukan lebar efektif balok T yang dapat memberikan kontribusi dalam menahan momen positif menahan 𝑀

. Sesuai dengan SNI-03-3847-2002, besarnya lebar efektif balok T

yang diperhitungkan digunakan nilai terkecil dari persamaan-persamaan berikut : 

𝑏



𝑏



𝑏

bentang balok 𝑏

𝑇

𝑇

jarak bersih antara balok-balok yang bersebelahan atau jarak dari

titik pusat ke titik pusat antar balok, seperti terlihat pada gambar berikut: 𝑏𝑒

𝑇𝑝

𝑏

Jarak antar balok

𝑏

Gambar 2.2 Lebar efektif balok T Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen …..

II- 8


a. Balok T dengan letak garis netral pada flens 𝑏𝑒

𝜀𝑐

′

𝑇𝑝

As’

𝑐

0,85

′ 𝑐

𝐶𝑠

𝛽1 𝑐

𝜀𝑠′

𝐶𝑐

g.n

As

𝑀𝑢

𝑇𝑠

𝑏

𝜀𝑠

Gambar 2.3 Diagram tegangan regangan balok T dengan garis netral terletak pada flens

Persamaan yang digunakan untuk analisis balok T pada kasus ini sama seperti analisis pada balok persegi dengan ketentuan 𝑏

𝑏

dan tulangan pelat sepanjang

lebar efektif balok T pada arah memanjang balok dianggap berkontribusi dalam memikul beban yang bekerja pada balok. b. Balok T dengan garis netral terletak pada web 𝑏𝑒

𝜀𝑐

𝑇𝑝

As’

0,85

′ 𝑐

𝐶𝑠

′


𝑐

𝐶𝑐

g.n

As

𝑀𝑢 𝑇𝑠

𝑏

𝜀𝑠

Gambar 2.4 Diagram tegangan regangan balok T dengan garis netral terletak pada web

Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen …..

II- 9


Perhitungan momen nominal balok T dengan kasus ini dapat disederhanakan, seperti terlihat pada Gambar 2.5 berikut : 𝑏𝑒

𝑏𝑒

𝑇𝑝

As’ As’

𝑇𝑝

′ ′

𝑐 𝑐

g.n

(a)

g.n

(a)

As As

𝑀𝑢 𝑀𝑢

𝑏 𝑏

= =

𝑏𝑒

0,85

′ 𝑐

𝑏𝑒

0,85

′ 𝑐

As’ As’

𝐶𝑠1 𝐶𝑠1

𝑇𝑝 𝑇𝑝

𝛽1 𝑐

𝐶𝑐1

𝛽1 𝑐

𝐶𝑐1

(b) (b) As1 As1

𝑇𝑠 𝑇𝑠

𝑏

+ +

𝑏 0,85

′ 𝑐

0,85

′ 𝑐

𝐶𝑠2 𝐶𝑠2

𝛽1 𝑐

𝐶𝑐2

𝛽1 𝑐

𝐶𝑐2

(c) (c) As2 As2

𝑇𝑠 𝑇𝑠

𝑏 𝑏

Gambar 2.5 Penyederhanaan perhitungan balok T dengan garis netral terletak pada balok

Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 10


Dengan melihat Gambar 2.5 (b) didapat : 𝐶

Dimana 𝐶

𝐶

𝑇

adalah gaya tekan yang diberikan beton pada pelat dan 𝐶

adalah gaya

tekan yang diberikan tulangan pada pelat. Sehingga persamaan yang digunakan

adalah 𝑇

𝑏

𝑏

Asumsi tulangan pelat sudah leleh sehingga

dan

persamaan (2.19) dengan ketentuan 𝑇

𝑏

.

𝑏

Besarnya momen nominal yang terjadi 𝑀 𝑀

𝐶

dihitung menggunakan

adalah

𝑇

Dengan melihat Gambar 2.5 (c) didapat : 𝐶

𝐶

𝑇

𝑏𝛽 𝑐 Asumsi tulangan tekan sudah leleh sehingga 𝛽𝑐

.

𝑏

Besarnya momen nominal yang terjadi 𝑀 𝑀

dan

𝐶

adalah

𝛽 𝑐

Momen kapasitas balok T pada kasus ini adalah 𝑀

𝑀

𝑀

Kontrol daktilitas 

Rasio penulangan minimum :



Dan tidak boleh lebih kecil dari :



Rasio penulangan maksimum

𝛽

𝑏

𝑏

2.2.2.3 Persyaratan tulangan lentur balok Persyaratan tulangan lentur balok adalah sebagai berikut: 1.

dan

,

. Dan minimal terdapat dua

batang tulangan atas dan bawah yang dipasang secara menerus di sepanjang bentang. 2. Perbandingan antara 𝑀

𝑀

[SNI-03-2847-2002]

3. Jarak antar sengkang yang mengikat daerah sambungan lewatan tidak lebih dari d/4 atau 100 mm. Sambungan lewatan tidak boleh digunakan pada : a. Daerah hubungan balok-kolom. b. Daerah 2h dari muka kolom. c. Tempat-tempat yang memungkinkan terjadinya leleh lentur akibat perpindahan lateral inelastis struktur rangka. 2.2.2.4 Analisis kapasitas geser balok Perilaku balok beton bertulang pada keadaan runtuh akibat geser berbeda dengan keruntuhan akibat lentur (momen). Balok pada keruntuhan akibat geser, pada umumnya tidak ada peringatan terlebih dahulu. Untuk mencegah hal ini terjadi maka gaya geser pada balok dihitung dengan mengasumsikan sendi plastis terbentuk pada Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 12


ujung-ujung balok dengan tegangan tulangan lentur mencapai 1,25

dan nilai

. Adapun perhitungan gaya geser rencana balok berdasarkan momen plastis balok 𝑀

sebagai berikut :

(b)

(a)

Gambar 2.7 Perencanaan geser untuk balok (a) gaya geser rencana akibat gravitasi dan goyangan ke kiri (b) gaya geser rencana akibat gravitasi dan goyangan ke kanan

a. Perhitungan nilai

yaitu gaya geser akibat beban

b. Perhitungan pada kondisi Gambar 2.7a 𝑀

𝑀

c. Perhitungan pada kondisi Gambar 2.7b 𝑀

𝑀

d. Kontrol gaya geser rencana e. Kontrol kapasitas geser yang diberikan beton 𝑏



𝑀

𝑏

𝑀

f. Perhitungan kapasitas geser yang diberikan beton

Apabila ketentuan mengenai kontrol nilai

tidak terpenuhi, maka nilai

dihitung menggunakan persamaan berikut :

𝑏

g. Perhitungan kapasitas geser akibat sengkang terpasang

Perhitungan kapasitas geser yang diberikan oleh sengkang adalah 𝑠 h. Perhitungan kuat geser balok eksisting Perhitungan kuat geser balok eksisting dihitung menggunakan persamaan berikut:

2.2.2.5 Persyaratan kuat geser balok Dalam perencanaan tulangan geser pada kondisi SRPMK berdasarkan SNI 03-2847-2002 disyaratkan adalah 1. Gaya geser rencana

ditentukan dari peninjauan gaya statik antara dua

muka tumpuan. Momen-momen dengan tanda berlawanan sehubungan dengan kuat lentur maksimum 𝑀

dianggap bekerja pada muka tumpuan

komponen struktur tersebut dibebani dengan beban gravitasi terfaktor di sepanjang bentangnya. 2. Tulangan tranversal sepanjang daerah sendi plastis dirancang memikul geser dengan menganggap 3. Arah gaya geser

= 0.

tergantung pada besar relatif beban gravitasi dan geser

yang dihasilkan oleh momen momen ujung 𝑀 . 4. Momen momen ujung 𝑀

didasarkan pada tegangan tarik 1,25

.



5. Kedua momen ujung diperhitungkan untuk kedua arah kiri dan kanan. 6. 𝑀

balok yang merangka pada hubungan balok-kolom.

tidak lebih kecil

daripada nilai yang dibutuhkan berdasarkan analisis struktur.

𝑀

untuk kolom tidak lebih besar daripada momen yang dihasilkan oleh

2.2.3 Analisis Elemen Struktur Kolom

2.2.3.1 Pengaruh kelangsingan Sesuai pasal 12.10(2) SNI 03-2874-2002 perencanaan komponen struktur tekan

dapat dilakukan dengan analisis tingkat pertama, kecuali untuk komponen-komponen struktur tekan tunggal pada rangka yang ditinjau memiliki kelangsingan lebih besar daripada 100. Untuk rangka portal tak bergoyang pengaruh panjang/kelangsingan kolom harus diperhitungkan jika : 𝑀 𝑀 dengan suku

𝑀 𝑀

tidak boleh diambil lebih besar dari 40. Suku

𝑀 𝑀 bernilai positif bila kolom melentur dengan kelengkungan tunggal dan bernilai negatif bila kolom melentur dengan kelengkungan ganda. Untuk rangka portal bergoyang pengaruh panjang/kelangsingan kolom harus diperhitungkan jika :

Faktor panjang efektif k dihitung menggunakan nomogram seperti terlihat pada Gambar 2.8 dengan berdasarkan :



Gambar 2.8 Faktor panjang efektif (k)

Sesuai SNI-03-2847-2002 pasal 12.11 (1) momen inersia penampang kolom dan balok dapat direduksi dengan memperhatikan pengaruh beban aksial, adanya retak sepanjang bentang komponen struktur dan pengaruh durasi beban, sehingga : 𝑏 𝑏 dan adalah nilai

pada Gambar 2.8 adalah nilai pada ujung atas dan

pada kedua ujung kolom, dengan

pada ujung bawah.

Jari-jari girasi r dihitung menggunakan persamaan berikut :



Sesuai SNI-03-2847-2002 pasal 12.11 (2) nilai r dapat diambil sebesar :  Untuk penampang persegi

 Untuk penampang bulat Dengan nilai : = dimensi total dalam arah stabilitas yag ditinjau :

= diameter penampang kolom

Suatu tingkat pada struktur dapat dianggap bergoyang apabila :

2.2.3.2 Pembesaran momen rangka portal tak bergoyang Sesuai SNI-03-2847-2002 pasal 12.12 (3) komponen struktur tekan harus direncanakan dengan menggunakan beban aksial terfaktor

dan momen terfaktor

yang diperbesar 𝑀 yang didefinisikan sebagai berikut : 𝑀

𝑀

dimana, 𝐶

faktor EI dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: 𝛽 atau 𝛽



Untuk komponen struktur tanpa beban transversal diantara tumpuannya, nilai

𝐶 harus diambil sebesar : 𝑀 𝑀

𝐶

dengan 𝑀 𝑀 bernilai positif bila kolom melentur dengan kelengkungan tunggal.

Untuk komponen struktur dengan beban transversal diantara tumpuannya nilai 𝐶 harus diambil sama dengan 1,0. Momen terfaktor 𝑀 tidak boleh diambil lebih kecil

dari persamaan berikut : 𝑀

untuk masing-masing sumbu yang dihitung secara terpisah, dimana satuan h adalah millimeter. Untuk komponen struktur dengan 𝑀

𝑀 , maka nilai 𝐶

harus

diambil sama dengan 1,0 atau berdasarkan pada rasio antara 𝑀 dan 𝑀 yang dihitung. 2.2.3.3 Pembesaran momen rangka portal bergoyang Sesuai SNI-03-2847-2002 pasal 12.13 (3) momen 𝑀 dan 𝑀 pada ujungujung komponen struktur tekan harus diambil sebesar : 𝑀

𝑀

𝑀

𝑀

𝑀

𝑀

dengan, 𝑀

𝑀 Nilai

jika

𝑀 menggunakan kombinasi beban

atau, 𝑀

𝑀

dan bernilai positif jika

𝑀 dan

menggunakan kombinasi beban mati

dan beban hidup terfaktor. Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 18


Beban kritis

dihitung seperti pada persamaan untuk portal tak bergoyang

dengan 𝛽 adalah rasio gaya lintang tetap terfaktor maksimum pada suatu lantai terhadap gaya lintang terfaktor maksimum di lantai tersebut.

Berdasarkan posisi beban pada penampang kolom, kolom dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Kolom dengan beban konsentris.

Pada kondisi ini kolom hanya memikul beban aksial (lihat Gambar 2.9a).

2. Kolom dengan beban aksial dan uniaxial bending.

Pada kondisi ini kolom memikul beban aksial dan memikul momen lentur bersumbu tunggal (lihat Gambar 2.9b). 3. Kolom dengan beban aksial dan biaxial bending. Pada kondisi ini selain kolom memikul beban aksial, juga memikul momen lentur bersumbu rangkap (lihat Gambar 2.9c).

Gambar 2.9 Tipe kolom berdasarkan posisi beban pada penampang kolom (a) kolom dengan beban konsentris (b) kolom dengan beban aksial dan uniaxial moment (c) kolom dengan beban aksial dan biaxial moment



2.2.3.4 Analisis kapasitas kolom menggunakan diagram interaksi Analisis menggunakan diagram interaksi bersifat uniaxial. Diagram interaksi

merupakan suatu diagram yang menunjukkan hubungan antara gaya aksial nominal

dengan momen nominal 𝑀 atau eksentrisitas e kolom, sehingga dapat diketahui batas wilayah aman kolom terhadap kombinasi beban aksial dan momen.

Diagram interaksi yang biasa dikenal adalah diagram interaksi yang menggambarkan hubungan antara :



dan 𝑀



dan e



dan e

𝑒

𝑏

Garis netral

𝑏

(a)

Pusat berat plastis

(b)

Gambar 2.10 Beban aksial konsentris (a) dan beban aksial eksentris (b)

Pusat berat plastis merupakan titik tangkap resultan komponen gaya-gaya dalam yang terdiri dari gaya akibat beton tekan dan gaya akibat tulangan, yang masing-masing diakibatkan oleh tegangan (pada kondisi plastis) sebesar 0,85 fc’ pada beton dan fy pada tulangan, pada saat kolom menerima beban aksial konsentris (beban aksial tanpa momen). Letak pusat berat plastis dapat ditentukan melalui perhitungan statis momen terhadap gaya-gaya dalam yang masing-masing disumbangkan oleh beton dan tulangan dalam kondisi plastis. Pada kolom dengan bentuk penampang simetris dan jumlah serta posisi tulangan yang simetris, pusat berat plastis terletak pada titik tengah penampang. Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 20


Hubungan antara gaya aksial nominal dengan momen atau eksentrisitas dapat ditentukan dalam beberapa kondisi berikut : a. Beban tekan aksial konsentris

Dengan memperhitungkan luas tulangan dengan luas total penampang kolom

yang berada pada

, maka gaya total atau kuat tekan nominal pada penampang

kolom adalah sebagai berikut :

𝐶

𝐶

Dalam kasus ini, momen atau eksentrisitas pada penampang = 0 b. Beban tarik aksial konsentris Pada kondisi ini, seluruh penampang kolom menerima tegangan tarik sehingga kontribusi beton dalam menahan beban tarik dapat diabaikan, gaya dalam hanya disumbangkan oleh tulangan, sehingga gaya total atau kuat tarik nominal pada penampang adalah : Dalam kasus ini, momen atau eksentrisitas pada penampang = 0 c. Kondisi regangan berimbang (balanced)

0,85

′ 𝑐

𝐶𝑠

′

P

𝜀𝑐


𝑐

𝐶𝑐

g.n

𝑒

Pusat berat plastis

𝑇𝑠

𝑏

𝜀𝑠

Gambar 2.11 Diagram tegangan regangan penampang kolom pada kondisi berimbang

Pada kondisi berimbang, letak garis netral diukur dari sisi tekan beton terluar, dihitung menggunakan persamaan berikut : Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 21


𝑐

𝑐

dan regangan pada baja terluar adalah :

𝜀

𝑐 𝑐

Tegangan pada baja tulangan : 𝜀

𝜀

𝜀 Gaya internal pada baja tulangan

:

Resultan gaya internal baja tulangan 𝐶 : 𝐶

Momen akibat gaya internal baja tulangan 𝑀 : 𝑏

𝑀

Momen akibat gaya internal baja tulangan : 𝑀

𝑀

Gaya internal pada beton tekan 𝐶 : 𝛽 𝑐

𝐶

Momen akibat gaya internal tekan beton terluar 𝑀 : 𝑀

𝛽 𝑐

𝐶

Gaya aksial pada kondisi berimbang : 𝐶

𝐶 Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 22


Momen nominal pada kondisi berimbang : 𝑀

𝑀

𝑀

Perhitungan eksentrisitas yang terjadi :

𝑒

𝑀

d. Pada kondisi tekan dominan Pada kondisi tekan dominan perhitungan dilakukan dengan mengasumsikan nilai 𝑐

dengan ketentuan nilai c pada kondisi tekan dominan lebih besar dari nilai c

pada kondisi berimbang 𝑐

𝑐 (lihat Gambar 2.12). Perhitungan pada kondisi tekan

dominan dengan nilai 𝑐

. Tahapan perhitungan seperti analisis pada kondisi

berimbang. 𝜀𝑐

0,85

𝐶𝑠

′


P 𝑐

𝑒

′ 𝑐

𝐶𝑐

Pusat berat plastis g.n 𝑇𝑠

𝑏

𝜀𝑠

Gambar 2.12 Diagram tegangan regangan penampang kolom pada kondisi tekan dominan



e. Pada kondisi tarik dominan 𝜀𝑐

′ 𝑐

𝐶𝑠

′

P

0,85 𝜀𝑠′

𝑐

𝛽1 𝑐

𝐶𝑐

g.n

𝑒

Pusat berat plastis

𝑇𝑠

𝑏

𝜀𝑠

Gambar 2.13 Diagram tegangan regangan penampang kolom pada kondisi tarik dominan

Seperti halnya perhitungan pada kondisi tekan dominan, pada kondisi tarik dominanpun perhitungan dilakukan dengan mengasumsikan nilai 𝑐

dengan

ketentuan nilai c pada kondisi tarik dominan lebih kecil dari nilai c pada kondisi berimbang (𝑐 𝑐

𝑐

). Perhitungan pada kondisi tarik dominan dengan nilai

. Tahapan perhitungan seperti analisis pada kondisi berimbang.

2.2.3.5 Hubungan-hubungan gaya pada diagram interaksi 

Hubungan gaya aksial

dan momen nominal 𝑀

Gambar 2.14 Grafik daerah aman pada diagram interaksi Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 24


Daerah aman dinyatakan dalam daerah I, II, III, dan IV. Daerah I dan II menyatakan kombinasi beban dengan kondisi tekan dominan , sedangkan daerah III dan IV menyatakan kombinasi beban dengan kondisi tarik dominan. Daerah IV

menyatakan kombinasi beban dengan beban aksial tarik. Daerah I adalah daerah yang menyatakan beban kolom dengan eksentrisitas kecil. Kondisi aman pada daerah I dibatasi dengan nilai beban aksial sebesar :

, untuk kolom dengan pengikat spiral

(2.74)

, untuk kolom dengan pengikat sengkang

(2.75)

Pembatasan tersebut dimaksudkan sebagai upaya pengamanan, dengan mengingat bahwa pada keadaan yang sesungguhnya sangat sulit untuk mengkondisikan suatu beban aksial betul-betul bekerja secara konsentris. 

Hubungan Gaya aksial

dan eksentrisitas e

Gambar 2.15 Daerah aman pada diagram interaksi



Hubungan antara



dan e

1/Pn

Gambar 2.16 Daerah aman pada diagram interaksi

2.2.3.6 Analisis biaxial bending menggunakan metoda Bressler Untuk memeriksa apakah tulangan yang terpasang cukup kuat memikul beban yang bekerja, maka digunakan metode Bressler. Metode ini dikembangkan untuk menghitung gaya aksial nominal penampang jika kolom tersebut menerima momen dua arah (biaxial bending), dengan nilai eksentrisitas 𝑒 dan 𝑒 . 𝑒

Pn

𝑒𝑦

Pusat plastis 𝑏

Gambar 2.17 Ilustrasi

dengan eksentrisitas

dan

dengan, 𝑒 𝑒

𝑀 𝑀



Analisis penampang dilakukan pada berbagai perbandingan 𝑀 dan 𝑀 , yang

bergerak dari sumbu x berputar ke arah sumbu y yang akan membentuk bidang lengkung seperti terlihat pada Gambar 2.18 berikut. Nilai-nilai diatas diplot pada

diagram interaksi

𝑒, maka akan didapatkan

dan

.

Gambar 2.18 Permukaan keruntuhan 3-dimensi biaxial bending

Berdasarkan metoda ini, suatu titik pada permukaan keruntuhan dilakukan pendekatan dengan persamaan berikut :

Adapun syarat-syarat umum yang harus dipenuhi untuk komponen yang menerima kombinasi lentur dan aksial pada SRPMK adalah sebagai berikut : 1. 2. 𝑏 3. 𝑏  Kuat lentur minimum kolom Kuat lentur kolom harus memenuhi persamaan berikut : Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 27


𝑀𝑐

𝑀

dimana:

adalah jumlah momen pada pusat hubungan balok-kolom, sehubungan

dengan kuat lentur nominal kolom yang merangka pada hubungan

balok-kolom tersebut. Kuat lentur kolom harus dihitung untuk gaya

aksial terfaktor, yang sesuai dengan arah gaya-gaya lateral yang

ditinjau, yang menghasilkan nilai kuat lentur yang terkecil. adalah jumlah momen pada pusat hubungan balok-kolom, sehubungan dengan kuat lentur nominal balok-balok yang merangka pada hubungan balok-kolom tersebut.

Kuat lentur harus dijumlahkan sedemikian

hingga momen kolom berlawanan dengan momen balok. Kuat lentur harus dijumlahkan sedemikian rupa hingga momen kolom berlawanan dengan momen balok. Jika Persamaan 2.79 tidak terpenuhi maka kolom pada hubungan balok-kolom tersebut harus direncanakan dengan memberikan tulangan transversal yang dipasang di sepanjang tinggi kolom. 2.2.3.7 Analisis geser kolom a. Perhitungan gaya geser rencana kolom akibat 𝑀

kolom

Gambar 2.19 Perencanaan geser kolom berdasarkan momen plastis kolom



Perhitungan gaya geser rencana kolom yang diakibatkan oleh momen plastis

𝑀 kolom dengan melihat Gambar 2.19, sehingga dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : 𝑀

𝑀

b. Perhitungan gaya geser rencana

𝑛3

𝑀𝑝

Lt.b

.2𝑏

𝑀𝑝

.𝑡2

b 𝑀𝑝

.2

𝑒.𝑡

𝑛2

Lt.a

𝑀𝑝

a 𝑀𝑝

.1𝑏

𝑒.𝑏

𝑀𝑝

.𝑏2

.1

𝑛1

Gambar 2.20 Perencanaan geser kolom berdasarkan momen plastis balok

Namun, harga 𝑀

kolom tidak perlu lebih besar dari akumulasi 𝑀

balok yang merangka pada kolom tersebut. Sehingga digunakan 𝑀

balok-

dari akumulasi

balok yang didistribusikan pada kolom, dengan perhitungan menggunakan

persamaan berikut : 𝑀

𝑀

𝑀

𝑀

𝑀

𝑀



dan nilai gaya geser renca

akibat 𝑀

balok, dihitung menggunakan persamaan

berikut : 𝑀

c. Kontrol gaya geser rencana

Nilai gaya geser rencana yang terjadi

𝑀

tidak boleh lebih kecil dari nilai gaya geser ultimite

.

d. Kapasitas geser yang diberikan oleh beton Sesuai SNI-03-2847-2002 bahwa nilai

pada sepanjang bentang

menganggap

, bila : e. Perhitungan kapasitas geser yang diberikan beton Apabila ketentuan mengenai kontrol nilai

tidak terpenuhi, maka nilai


Apabila pada kolom terjadi gaya aksial tekan terfaktor

dihitung dengan :

𝑏 Apabila pada kolom terjadi gaya aksial tarik terfaktor

dihitung dengan :

𝑏 f. Perhitungan kapasitas geser akibat sengkang terpasang Perhitungan kapasitas geser yang diberikan oleh sengkang adalah sebagai berikut : 𝑠



Apabila pengaruh puntir dapat diabaikan, tulangan geser yang dihitung menggunakan persamaan diatas minimum harus memiliki luas sebesar: 𝑏𝑠

𝑏𝑠

g. Perhitungan kuat geser kolom eksisting

Perhitungan kuat geser kolom eksisting dihitung menggunakan persamaan berikut:

2.2.3.8 Persyaratan kuat geser kolom Berdasarkan SNI 03-2847-2002 ketentuan-ketentuan perhitungan tulangan geser kolom adalah sebagai berikut: 1. Gaya geser rencana

, ditentukan dengan memperhitungkan gaya-gaya

maksimum yang dapat terjadi pada muka hubungan balok-kolom pada setiap ujung komponen struktur. Gaya-gaya pada muka hubungan balokkolom tersebut harus ditentukan menggunakan kuat momen maksimum 𝑀 . Gaya geser rencana tersebut tidak perlu lebih besar daripada gaya geser rencana yang ditentukan dari kuat hubungan balok-kolom berdasarkan kuat momen maksimum 𝑀 , dari komponen struktur transversal yang merangka pada hubungan balok-kolom tersebut. Gaya geser rencana

, tidak boleh lebih kecil daripada geser terfaktor hasil

perhitungan analisis struktur. 2. Tulangan transversal pada komponen struktur sepanjang direncanakan untuk memikul geser dengan menganggap

harus

, bila:

 Gaya geser akibat gempa mewakili 50% atau lebih kuat geser perlu maksimum pada bagian sepanjang

tersebut, dan

 Gaya tekan aksial terfaktor termasuk akibat pengaruh gempa tidak melampaui

′

.



2.2.5 Hubungan Balok-Kolom Pada SRPMK Sesuai dengan SNI-03-2847-2002 bahwa gaya-gaya pada tulangan longitudinal

balok di muka hubungan balok-kolom ditentukan dengan menganggap bahwa tegangan pada tulangan tarik lentur adalah

.

Adapun gaya-gaya yang terjadi pada hubungan balok-kolom terlihat pada

gambar berikut :

Inflection point 2

𝑀𝑝

𝑀𝑝

.

1 2

𝑀𝑝

1 2

.

𝑀𝑝

.

.

Inflection point 1

Gambar 2.21 Gaya-gaya yang terjadi pada hubungan balok-kolom

Dimana nilai gaya geser rencana kolom berdasarkan berdasarkan momen plastis balok

dihitung menggunakan persamaan berikut: 𝑀

𝑀

Sehingga didapat gaya-gaya dalam perhitungan kapasitas geser joint, seperti terlihat pada gambar berikut:



𝐶4 = 𝑇

4

𝑇

3

𝑀𝑢

Tulangan atas balok

𝐶2 = 𝑇2

𝑀𝑝

𝑇2

𝑇1 +

𝑀𝑝

𝑒

𝑒

𝐶1 = 𝑇1

Tulangan kolom

Tulangan bawah balok

𝑀𝑢 𝑇

4

𝐶3 = 𝑇

3

Gambar 2.22 Analisis geser hubungan balok-kolom yang dikekang empat buah balok

dimana : 𝑇

𝐶

𝑇

𝐶

𝑇

𝐶

𝑇

𝐶

Gaya geser horizontal yang terjadi pada joint adalah: 𝑇

𝐶

Gaya geser vertikal yang terjadi pada hubungan balok kolom adalah: 𝐶

𝑇

Kuat geser nominal hubungan balok kolom : a. Untuk hubungan balok-kolom yang dikekang balok pada keempat sisinya :



b. Untuk hubungan balok-kolom yang dikekang balok pada ketiga sisinya :

c. Untuk hubungan lainnya :

Luas efektif hubungan balok-kolom

dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.23 Luas efektif hubungan balok –kolom

Suatu balok yang merangka pada suatu hubungan balok-kolom dianggap memberikan kekangan bila setidak-tidaknya tiga per empat bidang muka hubungan balok-kolom tersebut ditutupi oleh balok yang merangka pada hubungan balok-kolom tersebut. Hubungan balok-kolom dapat dianggap terkekang bila ada empat balok yang merangka pada keempat sisi hubungan balok-kolom tersebut. 2.3

Perkuatan Menggunakan Fiber Reinforced Polymer (FRP) Prinsip dari perkuatan menggunakan Fiber Reinforced Polymer (FRP) pada

dasarnya sama seperti penambahan pelat baja pada struktur, sehingga penambahan dilakukan pada bagian tarik dari struktur.



FRP dapat digunakan untuk perkuatan lentur, maupun untuk perkuatan geser pada balok. Aplikasi pemasangan FRP pada balok dilakukan dengan

cara

merekatkan bahan FRP pada serat tarik balok beton tersebut dengan menggunakan

epoxy resin. 2.3.1 Faktor Reduksi Kekuatan Faktor reduksi kekuatan diberikan dalam persamaan (2.101) hingga (2.103) sesuai dalam ACI Commitee 440,2002 adalah sebagai berikut :

𝜀

𝜀

𝜀 𝜀

𝜀

𝜀

𝜀

𝜀

2.3.2 Perkuatan Lentur Balok Menggunakan FRP Kapasitas lentur balok didasarkan pada kekuatan batas ultimit, yang ditentukan oleh batasan kuat tekan beton dan tegangan leleh baja tulangan serta tegangan efektif Fiber Reinforced Polymer (FRP). 𝑏

𝜀𝑐

′ 𝑐

𝐶𝑠

′

As’

0,85


𝑐

𝐶𝑐

g.n

As

𝑤

𝑀𝑢

𝜀𝑠

𝑇

𝜀

𝑇𝑠

𝑒

Gambar 2.24 Diagram tegangan regangan perkuatan lentur balok



a. Perhitungan properti FRP Perhitungan properti FRP meliputi perhitungan luas penampang FRP yang

digunakan, perhitungan mengacu pada ACI Committee 440 seperti yang telah

dijelaskan pada Bab ini. Perhitungan luas penampang FRP yang digunakan dihitung menggunakan persamaan berikut :

𝑛𝑡 𝑤

Dimana, n adalah jumlah lapis FRP yang digunakan b. Perhitungan tegangan FRP

Tegangan efektif FRP dihitung menggunakan persamaan berikut : 𝐶 c. Perhitungan regangan disain FRP Regangan efektif FRP dihitung menggunakan persamaan berikut : 𝜀

𝐶

𝜀

d. Perhitungan rasio FRP terhadap penampang balok Perhitungan rasio FRP dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : 𝑏 e. Perhitungan tingkat regangan beton pada ikatan FRP Perhitungan tingkat regangan beton pada ikatan FRP dihitung dengan persamaan berikut: 𝜀

𝑀

dimana ,

𝑏𝑐

𝑐 Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 36


adalah asumsi momen yang terjadi pada saat dilakukan perkuatan

menggunakan FRP dan c sebagai asumsi awal digunakan 0,2d . f. Perhitungan koefisien ikatan FRP dengan beton

Perhitungan koefisien ikatan FRP dihitung menggunakan persamaan berikut: Untuk 𝑛𝑡

digunakan persamaan sebagai berikut: 𝑛𝑡 𝜀

digunakan persamaan sebagai berikut:

Untuk 𝑛𝑡

𝜀 Dimana 𝑛𝑡

𝑛𝑡

adalah jumlah lapis FRP yang digunakan dikali tebal FRP dikalikan

modulus elastisitas FRP yang digunakan. g. Perhitungan regangan efektif FRP Perhitungan regangan efektif FRP dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut: 𝑐

𝜀

𝜀

𝑐

𝜀

Dimana terdapat batasan bahwa regangan efektif FRP harus kurang dari atau sama dengan koefisien ikatan FRP dikalikan dengan regangan desain FRP. h. Perhitungan regangan tulangan tarik Perhitungan regangan tulangan tarik baja setelah dilakukan perkuatan menggunakan FRP, sehingga perhitungan regangan tulangan tarik dihitung berdasarkan persamaan berikut: 𝜀

𝜀

𝑐 𝑐

𝜀

i. Kontrol asumsi nilai c Asumsi nilai c diperiksa menggunakan persamaan berikut: 𝑐

𝛽

𝑏



Persamaan di atas digunakan karena balok eksisting menggunakan tulangan ganda. Apabila nilai c asumsi kembali hingga asumsi nilai c

c hasil kontrol, maka perhitungan dapat diulang nilai c hasil kontrol.

j. Perhitungan momen kapasitas balok yang diperkuat menggunakan FRP Perhitungan momen kapasitas balok yang diperkuat menggunakan FRP dihitung menggunakan persamaan (2.116). Kontribusi dari FRP masih perlu dikalikan

dengan faktor reduksi sebesar 𝑀

= 0,85.

𝛽 𝑐

𝛽 𝑐

2.3.3 Pemasangan FRP untuk Perkuatan Lentur Balok Beberapa variasi pemasangan FRP untukk perkuatan balok dapat dilihat pada Gambar 2.26 yang panjang penyaluran FRP dilipat pada kolom dan Gambar 2.27 FRP yang terpasang pada balok dan pada flens balok T yang panjang penyalurannya dipasang menerus.

A

Pelat

A

Balok kolom

Gambar 2.25 Potongan portal interior Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 38


FRP

FRP

wf

kolom

Balok

kolom

POT A-A

Tampak atas

Gambar 2.26 Ilustrasi pemasangan FRP type 1

x < bef

FRP untuk memikul momen negatif

FRP untuk memikul momen negatif wf2

wf3

wf1

kolom wf2 wf1

Balok

wf3

kolom

POT A-A

Tampak Atas

Gambar 2.27 Ilustrasi pemasangan FRP type 2



2.3.4 Perkuatan Geser Balok Kuat geser nominal

merupakan gabungan kontribusi beton

dan pemasangan FRP

, tulangan geser

. Sehingga perhitungan kapasitas geser balok dihitung

menggunakan persamaan (2.117) sesuai ACI Committee 440.

adalah kuat geser yang diberikan FRP dan telah direduksi sebesar

Sedangkan nilai

.

diperoleh dari persamaan (2.120):

(a)

(b)

(c)

Gambar 2.28 Variasi pemasangan FRP untuk perkuatan geser

(a)

(b)

Gambar 2.29 Ilustrasi variabel dimensi pada perkuatan geser

dimana : 𝑠 adalah luas FRP,

adalah tinggi FRP yang dipasang untuk perkuatan geser dan

𝑠 adalah jarak antar FRP yang dipasang untuk perkuatan geser. 𝑛𝑡 𝑤 Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 40


𝜀

Dimana regangan efektir FRP 𝜀

yang dipasang pada keempat sisi untuk

perencanaan geser, dihitung menggunakan persamaan berikut : 𝜀

𝜀

Keterangan: = 0,75

= 0,95 untuk komponen yang ditutup lembaran FRP pada keliling penampang

tersebut atau keempat sisinya (lihat Gambar 2.28a).

= 0,85 untuk pemasangan U-wrap atau tiga sisi (lihat Gambar 2.28b). 2.3.5 Perkuatan Elemen Struktur Kolom Sistem perkuatan menggunakan FRP dapat digunakan untuk meningkatkan kapasitas tekan aksial dengan cara memberikan efek kekangan (confined) menggunakan FRP (ACI Commitee 440, 2002). Kekangan pada kolom dilakukan secara melintang terhadap sumbu longitudinal kolom. Dalam kasus ini serat melingkar FRP mirip dengan sengkang konvensional. Balutan FRP memberikan kekangan pasif pada kolom. Sehingga rekatan antara FRP dengan beton sangatlah penting. Kuat tekan beton terkekang dapat dihitung menggunakan persamaan (2.123). Adapun persamaan yang digunakan untuk menghitung kapasitas tekan aksial kolom yang terkekang oleh FRP dapat dihitung menggunakan persamaan berikut sesuai (ACI Commitee 440,2002) : Untuk kolom persegi dengan sengkang digunakan persamaan berikut : adalah faktor reduksi tambahan dengan nilai dan kuat tekan beton terkekang

(ACI Commitee 440,2002)




dimana

adalah tekanan lateral akibat laminasi FRP yang dihitung menggunakan

persamaan berikut : 𝜀

Jika pemasangan FRP pada kolom ditujukan untuk mengalami kombinasi aksial dan

geser, sehingga regangan FRP harus dibatasi berdasarkan kriteria pada persamaan berikut : 𝜀

𝜀

Untuk rasio perkuatan menggunakan FRP

pada penampang persegi dan persegi

panjang, dihitung menggunakan persamaan berikut : 𝑛𝑡

𝑏 𝑏

dan faktor efisiensi untuk penampang persegi dan persegi panjang harus ditentukan berdasarkan geometri, aspek rasio dan konfigurasi baja tulangan. Persamaan (2.127) digunakan untuk menentukan faktor efisiensi (ACI Commitee 440,2002), dimana r adalah jari-jari tepi kolom. 𝑏 𝑏 efek kekangan dari balutan FRP harus diabaikan untuk penampang persegi panjang dengan aspek rasio 𝑏

melebihi 1,5 atau dimensi tampak b atau h melebihi 36 in

(900 mm) , kecuali hasil pengujian dapat membuktikan efektivitas tersebut (ACI Commitee 440, 2002). Dimana

adalah rasio tulangan longitudinal kolom yang terkekang dapat




2.4

Detail Perkuatan Menggunakan FRP Sesuai ACI Committee 440 bahwa detail pemasangan FRP untuk perkuatan

struktur tergantung pada geometri struktur, kekuatan dan kualitas substrat, dan tingkat

beban yang harus ditopang oleh lembaran FRP. Banyaknya kegagalan rekatan antara FRP dengan beton dapat dihindari dengan mengikuti panduan detail pemasangan FRP seperti berikut : 1. Balutan FRP tidak boleh dihentikan pada sudut penampang (lihat Gambar 2.30).

2. Menyediakan radius pada sudut terluar minimum 13 mm pada FRP yang dipasang melingkar (dibalukan). 3. Pemberhentian balutan FRP harus menyediakan tumpang-tindih (overlap) sejarak x (lihat Gambar 3.30). untuk balok menerus pemberhentian pemasangan FRP untuk perkuatan lentur harus diteruskan sejarak x minimum 6” atau 150 mm (lihat Gambar 2.31a) dari inflection point. Jika pemasangan FRP lebih dari satu lapis maka panjang penyaluran untuk FRP pada lapis terluar diteruskan sejarak x minimum 6” atau 150 mm dari inflection point dan panjang penyaluran lapis berikutnya sejarak x minimum 6” atau 150 mm dari ujung pemutusan FRP pada lapis terluar begitu pun kumulatif hingga lapis terdalam (lihat Gambar 2.31b). x

Kolom Lapisan FRP Perkuatan Geser balok

Lapisan FRP

x

(a)

(b)

Gambar 2.30 Detail panjang penyaluaran FRP yang dipasang dengan cara dililitkan (dibalutkan) Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 43


Mu¯ Inflection Point

Mu⁺

(a)

x

FRP

x

(b)

x FRP

x

x

x

x

x

x

(c)

x

x

x

Gambar 2.31 Panjang penyaluran FRP perkuatan lentur pada balok menerus (a) bidang momen balok (b) pemasangan FRP satu lapis (c) pemasangan FRP dua lapis

Sebagai contoh jika pemasangan FRP diperlukan sebanyak tiga lapis maka jarak pemberhentian FRP pada lapisan terdalam minimum 18” atau 460 mm dari inflection point. Untuk lapis kedua dipasang sejarak 12” atau 300 mm dari inflection point dan lapis terluar sejarak 6” atau 150 mm dari inflection point. 2.5 Teori Kerusakan dan Perbaikan Beton Bertulang Kerusakan pada suatu material merupakan sesuatu yang mungkin terjadi bahkan sering terjadi, termasuk pada konstruksi beton bertulang. Kerusakan yang terjadi dapat berupa kerusakan yang ringan sampai kerusakan yang berat seperti keruntuhan pada konstruksi beton bertulang tersebut.



2.5.1 Kerusakan Beton Bertulang Kerusakan pada konstruksi beton bertulang dapat diakibatkan oleh banyak faktor, diantaranya dapat berasal dari pengaruh fisika, kimia dan juga mekanis.

a. Kerusakan akibat pengaruh fisika Kerusakan ini terjadi akibat adanya kejadian-kejadian fisis seperti halnya

kebakaran atau panas hidrasi. b. Kerusakan akibat pengaruh kimia Kerusakan beton akibat pengaruh kimia mungkin terjadi karena adanya kontak

antara permukaan beton dengan zat kimia. Zat kimia yang bersentuhan dengan

permukaan beton tentu akan mempengaruhi kondisi struktur. Kejadian tersebut sering dijumpai pada beton pondasi, lantai dasar gedung, pipa selokan, dermaga, bak penampung limbah dan sebagainya. Contoh kerusakan yang ditimbulkan antara lain korosi pada baja tulangan dan pengelupasan beton. c. Kerusakan akibat pengaruh mekanis Kerusakan beton bertulang akibat pengaruh mekanis, yaitu kerusakan yang disebabkan oleh faktor-faktor mekanis yang berasal dari luar struktur tersebut, baik secara langsung maupun tak langsung yang dapat menyebabkan keretakan dan lendutan pada elemen struktur. Beberapa contoh penyebab kerusakan akibat pengaruh-pengaruh diatas, antara lain: - Akibat tumbukan dan sejenisnya, misalnya karena ditabrak oleh benda berat. - Pembebanan yang berlebihan (over load). Pada hakekatnya setiap struktur yang dibangunn telah didesain sebelumnya, termasuk terhadap daya layan struktur tersebut. Meskipun faktor keamanan telah diterapkan ketika mendesain, ketidakdisiplinan manusia dalam menggunakan struktur tersebut melebihi kapasitas struktur tersebut termasuk yang diakibatkan oleh perubahan fungsi bangunan dan penambahan lantai pada bangunan tersebut.



- Pengikisan permukaan, umumnya terjadi pada struktur beton di lingkungan air,

misalnya pier jembatan atau balok dermaga. Pengikisan disebabkan oleh aliran air yang menghantam struktur secara terus menerus. Awalnya pengikisan oleh aliran air ini hanya akan merusak lapisan terluar dari struktur beton, namun

apabila tidak segera diantisipasi, kerusakan akan merambat ke dalam beton

yang juga menyebabkan korosi baja tulangan. - Akibat lainnya: Ledakan dan gempa bumi. Kerusakan yang terjadi akibat hal-hal yang bervariasi, perbaikan yang dilakukan

pun akan bervariasi, dari kerusakan ringan non strukural pada permukaan beton seperti goresan, retak rambut sampai kerusakan berat berupa kehancuran struktural, misalnya akibat ledakan dan gempa bumi. Kerusakan yang bersifat struktural harus segera dilakukan perbaikan untuk tetap mempertahankan kinerja dari struktur beton bertulang tersebut. 2.5.2 Perbaikan Beton Bertulang 2.5.2.1

Syarat bahan perbaikan Dalam usaha perbaikan beton, harus memperhatikan material yang

digunakan. Terdapat syarat-syarat yang harus dimiliki material perbaikan tersebut. Kriteria material yang digunakan sebagai material perbaikan tentunya harus memiliki karakteristik dasar seperti bahan konstruksi yang akan diperbaiki, dalam hal ini beton. Selain memiliki karakteristik dasar seperti beton, dalam hal kekuatan khususnya, ada beberapa sifat beton yang harus dieliminir sedemikian rupa atau bahkan dihilangkan, agar bahan perbaikan tersebut dapat menempel dan menyatu dengan beton eksisting tanpa mengurangi performa beton eksisting tersebut. Secara umum, syarat bahan perbaikan untuk struktur beton adalah sebagai berikut: 

Memiliki workability yang tinggi



Memiliki daya lekat yang baik dengan beton dan baja tulangan eksisting





Memiliki nilai karakteristik yang sama atau lebih kuat dari beton eksisting; compressive, flexural, tensile strength, modulus elastisitas.



Memiliki waktu ikat yang relatif singkat



Tidak mengalami penyusutan

2.5.2.2

Metode perbaikan

Terdapat beberapa metode yang umum digunakan dalam perbaikan beton Metode perbaikan yang digunakan berbeda-beda untuk setiap kasus yang bertulang.

disesuaikan dengan kondisi kerusakan dan ketersediaan peralatan yang ada. Metode perbaikan beton bertulang antara lain: 

Penambahan atau pembentukan kembali, digunakan apabila kerusakan yang terjadi termasuk jenis kerusakan ringan dan non struktural serta terletak pada sisi permukaan beton, misalnya perbaikan retak rambut pada permukaan beton (lihat Gambar 2.32).

Sumber http://jasagroutingindonesia.wordpress.com(diunduh pada tanggal 9 juni 2012 pkl 20:10:07)

Gambar 2.32 Perbaikan beton dengan metode grouting





Penyuntikan (shortcrete dan injection), digunakan apabila kerusakan yang terjadi berupa retak struktural dan terletak pada bagian dalam beton atau berupa celah.


Gambar 2.33 Perbaikan beton dengan metode injection



Laminasi bahan berupa lembaran untuk menambah kekuatan lentur, aksial dan geser beton bertulang.


Gambar 2.34 Perkuatan lentur balok dengan FRP



2.6

Fiber Reinforced Polymer (FRP)

2.6.1 Perkuatan Elemen Struktural Menggunakan FRP Dalam beberapa elemen beton bertulang, tulangan baja digunakan untuk

menahan tarik dan meningkatkan kekuatan lentur serta kekakuan dari elemen dengan tinggi yang terbatas dan untuk membatasi lebar retak. Fiber Reinforced Polymer (FRP) merupakan alternatif dari perkuatan material yang dapat digunakan secara efisien seperti tambahan perkuatan. Material FRP tersedia dalam bentuk material atau lembaran, yang dapat terikat pada permukaan luar dari elemen beton dengan

bahan perekat berupa epoxy untuk mencapai tujuan yang diinginkan. FRP dapat digunakan sebagai perkuatan eksternal dalam berbagai kasus, antara lain : 1. Perkuatan elemen beton yang mengalami peningkatan beban untuk memperbaiki kekakuan dan kekuatan, dengan asumsi bahwa debonding FRP tidak menyebabkan kerusakan elemen. 2. Perbaikan elemen beton yang mengalami kerusakan akibat gempa bumi atau kebakaran. 3. Meningkatkan daya layan dan kekuatan geser elemen beton. 4. Perbaikan struktur bangunan yang sudah lama dan bersejarah 2.6.2

Faktor Keamanan FRP ACI Committee 440 menyarankan bahwa untuk perkuatan eksternal

menggunakan FRP harus mempertimbangkan pengaruh lingkungan dengan faktor reduksi lingkungan 𝐶 . Faktor reduksi lingkungan 𝐶 tergantung pada lokasi dan agresivitas kondisi terekspos (Tabel 2.1). Faktor reduksi yang lebih tinggi untuk kondisi terekspos eksternal seperti pada dek jembatan dan pier dermaga sedangkan faktor reduksi yang lebih rendah disarankan untuk kondisi terekspos interior seperti kolom, balok dan pelat lantai pada sebuah gedung karena kurangnya agresivitas dan unsur lingkungan (misalnya uap air, fluktuasi temperatur dan kadar air garam).


D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Tabel 2.1 Faktor reduksi lingkungan 𝐶 untuk berbagai jenis sistem FRP dan kondisi terekspos

Kondisi Terekspos

Terekspos Interior

Terekspos Eksterior (jembatan, dermaga dan parkir ruang terbuka)

Lingkungan Agresif (ruangan bahan kimia dan pengolahan limbah pabrik)

2.6.3

Jenis Fiber dan Resin

Faktor Reduksi Lingkungan

Carbon/epoxy

0,95

Glass/epoxy

0,75

Aramid/epoxy

0,85

Carbon/epoxy

0,85

Glass/epoxy

0,65

Aramid/epoxy

0,75

Carbon/epoxy

0,85

Glass/epoxy

0,50

Aramid/epoxy

0,70

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Sifat FRP

2.6.3.1

Pengaruh uap air

Masuknya uap air kedalam material dapat mempengaruhi kinerja FRP. Air menembus FRP melalui dua proses yaitu difusi melalui resin dan mengalir melalui celah atau cacat material lainnya. Penetrasi air kedalam retak atau cacat lainnya terjadi oleh aliran kapiler. Pelunakan dan pencampuran karena hidrolisis mengarah ke pengurangan sifat domain dari campuran seperti kekuatan geser, kekuatan dan kekakuan dari komposit. Pengurangan properti mekanik dititikberatkan dengan adanya tekanan dan temperatur. 2.6.3.2

Pengaruh temperatur

Temperatur mempengaruhi tingkat penyerapan air dan sifat mekanik komposit FRP. Sifat mekanik komposit FRP menurun ketika material terkena temperatur tinggi (37°C sampai 190°C). Peningkatan temperatur mempercepat rangkak dan tegangan relaksasi. Variasi kekuatan dan variasi kekakuan terjadi saat polimer pada temperatur rendah, sehingga terjadi kerusakan rapuh sebelum pada waktunya. Fleksibelitas dan kekerasan polimer pada penurunan temperatur dapat menyebabkan peningkatan pada: 

Modulus Elastisitas Tantyo Gunardhi, Purwadi Putra, Desain Perkuatan Elemen ….. II- 50




Kekuatan tarik dan lentur



Fatik, kekuatan dan ketahanan

Penurunan suhu dapat juga menyebabkan pengurangan dalam:



Pemanjangan dan defleksi



Pengurangan kekuatan material



Kekuatan tekan

2.6.3.3

Radiasi ultraviolet (UV) Komposit FRP terkena radiasi UV mengalami kerusakan fotokimia,

sehingga menyebabkan perubahan warna dan pengurangan berat molekul yang mengakibatkan degradasi komposit. Panjang jangka waktu pencahayaan sinar UV dapat menyebabkan erosi resin yang dapat menyebabkan tereksposnya fiber, penetrasi uap air dan retak campuran, menyebabkan pengurangan pada sifat termomekanis.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents