LAPORAN AKHIR PENELITIAN

APBU

DESAIN PERKUATAN GESER BALOK GIRDER JEMBATAN

TIM PENGUSUL

MUSTAKIM, ST.,MT ( KETUA ) HENDRO WIDARTO, ST.,MT (ANGGOTA)

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PAREPARE

2017

HALAMAN PENGESAHAN

Judul Penelitian : DESAIN PERKUATAN GESER BALOK GIRDER JEMBATAN

Peneliti / Pelaksana Nama Lengkap : MUSTAKIM, ST.,MT NIDN : 0927078303 Program Studi : Teknik Sipil Nomor Hp : 081 354 595 027 Anggota Peneliti (1) Nama Lengkap : HENDRO WIDARTO, ST.,MT NIDN : 0907096707 Program Studi : Teknik Sipil Nomor Hp : 085 240 605 275 Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Parepare Lama Penelitian :1 Tahun Penelitian tahun ke : 1 Biaya tahun berjalan : - Biaya keseluruhan : - Mengetahui Parepare, Dekan Teknik Ketua Peneliti (DR.Muhammad Nashir T,ST.,MT) (MUSTAKIM, ST.,MT) NIDN. 0814047501 NIDN. 0927078303

Menyetujui, An, Ketua LPPM UMPAR

(Nasrullah. A., S.Pd., M.Pd) NBM. 1098942

PRAKATA

Assalamu alaikum warahmatullahi wabarakatu.

Alhamdulillah segala puji bagi Allah yang menguasai bumi dan segala isinya,

tiada lain yang sepatutnya penulis haturkan kepada ALLAH SWT sebagai seorang

hamba melainkan hamba melainkan rasa syukur yang tiada henti. Shalawat kita

curahkan kepada junjungan kita Rasulullah SAW beserta keluarganya, yang telah

memperjuangkan kebenaran dalam hidupnya hingga manusia jahiliyah dapat

keluar dari kebodohan dan kegelapan.

Penelitian ini merupakan penelitian dosen pemula yang diselenggarakan

dengan bantuan dana dari lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat

Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi tahun anggaran 2017. Penelitian ini

bertujuan mengaplikasikan pengetahuan dosen sekaligus memberikan sumbangsi

dalam hal masukan dalam proses pembelajaran..

Informasi ini diharapkan dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu

dibidang teknik khususnya pada program studi Teknik Sipil.

Pada kesempatan, peneliti juga menyampaikan terima kasih kepada

beberapa pihak yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini, diantaranya yang

dapat kami sebutkan sebagai berikut :

1. Rektor Universitas Muhammadiyah Parepare sebagai penanggung

jawab terlaksananya penelitian internal perguruan tinggi ini.

2. Lembaga Penelitian Universitas Muhammadiyah Parepare yang telah

memberi kesempatan dan dukungan bagi peneliti untuk dapat

melaksanakan pemelitian ini.

Demikian prakata yang dapat kami sampaikan, semoga penelitian ini dapat

bermanfaat bagi pengembangan

Parepare,

Ketua,

Mustakim,ST.,MT

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i HALAMAN PENGAJUAN ii LEMBAR PENGESAHAN iii HALAMAN PENGESAHAN iv LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN v PRAKATA vi ABSTRAK viii ABSTRACT ix DAFTAR ISI x DAFTAR TABEL xii DAFTAR GAMBAR xiii DAFTAR LAMPIRAN xiv DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN xv

I. PENDAHULUAN 1 A. Latar Belakang 1 B. Rumusan Masalah 2 C. Tujuan Penelitian 2 D. Batasan Masalah 3 E. Manfaat Penelitian 3 F. Sistematika Penulisan 4

II. TINJAUAN PUSTAKA 5 A. Tinjauan Umum 5 B. Teknik Perkuatan Balok 10 C. Kapasitas balok beton bertulang dengan FRP sesuai ACI

440- 2R02 13

III. METODE PENELITIAN 25

A. Kondisi Awal Balok Girder 26 B. Karakteristik Bahan Penyusun Balok 27 C. Perhitungan Kapasitas Geser Eksisting Balok 28 D. Desain Perkuatan Geser Balok 29 E. Perkuatan Geser Menggunakan GFRP 29 F. Kerangka Prosedur Penelitian 31

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 32 A. Data Perencanaan 35 B. Perhitungan Kapasitas Geser Balok Girder 37 C. Disain Perkuatan Geser Balok Girder dengan TYFO®

System 39 D. Aplikasi GFRP Terhadap Kuat Geser Balok Girder 42

V. PENUTUP 52

A. Kesimpulan 52 B. Saran-Saran 52

DAFTAR PUSTAKA xvii LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1 Tabel 1. Karakteristik fiber 7

2 Tabel 2. Modulus elastisitas young 20

3 Tabel 3. Data geometrik balok sungai Maleleng 36

4 Tabel 4. Desain perkuatan Balok Girder dengan GFRP 42

DAFTAR GAMBAR

Nomor Halaman

1. Kondisi awal balok girder 27

2. Perkuatan girder jembatan maleleng 29

3. Kerangka prosedur penelitian 31

4. Penampang balok girder jembatan .S. Maleleng 34

5. Existing jembatan Maleleng 34

6. Existing jembatan 35

7. Data geometrik balok girder 35

8. Grafik 1. Peningkatan Kapasitas Geser GFRP 43

9. Persiapan permukaan balok beton 44

10. Pemasangan tyfo 45

11. Proses pencampuran Tyfo epoxy 45

12. Tyfo S komponen A 46

13. Tyfo S komponen B 46

14. Persiapan GFRP yang akan dipasang 47

15. Proses saturasi lembaran GFRP 47

16. Proses Pemasangan GFRP 48

17. Lembaran GFRP yang terpasang 49

18. Pemasangan GFRP secara merata 49

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

1. Gambar perencanaan perkuatan jembatan

2. GFRP ( Glass Fiber Reinforced Polymer )

3. Gambar-gambar penelitian

4. Hasil laboratorium

5. Brosur GFRP Tyfo BC Composite

xv

DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN

Lambang/Singkatan Arti dan

Keterangan As Luas penampang

(mm2)

Af Luas penampang serat transversal

Av Luas Tulangan Geser

b Lebar balok (mm)

BW Lebar badan atau diameter penampang (mm)

d jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tarik (mm)

d Tinggi efektif balok (mm)

Ec Modulus elastisitas beton (MPa)

Es Modulus elastisitas baja tulangan

Ef Modulus elastisitas serat fiber

f‟c Kuat tekan beton yang diisyaratkan (MPa)

fy Kuat leleh tulangan Prategang yang diisyaratkan (MPa)

ffe Kuat tarik efektif serat transversal

ffu Tegangan ultimit serat transversal

xvi

f wa tegangan tarik yang diijinkan dalam

komposit GFRP, MPa

f wu tegangan tarik utama dari komposit GFRP, MPa

h Tinggi balok (mm)

hw kedalaman komposit GFRP, mm

L Panjang bentang (m)

xvii

Kf Konstanta komposit

Mn Nominal nilai momen (KN)

Mu Beban Berfaktor

s Tebal selimut beton (mm)

t w ketebalan komposit GFRP, mm

sf Jarak antar serat fiber

P Beban yang diberikan (kg)

Pn Tegangan Geser nominal

Vc Gaya geser yang dihasilkan oleh beton (KN)

Vf kuat geser dari serat karbon

Vn Kuat geser nominal (N)

Vs Gaya geser yang dihasilkan oleh tulangan baja (KN)

Vt Kapasitas gabungan gaya geser (KN)

ℇ f Nilai regangan dari perkuatan FRP (mm/mm)

ℇ c Nilai regangan dari beton (mm/mm)

ℇ s Nilai regangan dari tulangan baja

(mm/mm

ψf Faktor reduksi FRP

σ'b Kuat tekan beton

BAB I

PENDAHULUN

A. Latar Belakang

Peningkatan kekuatan struktur /pada infrastruktur teknik sipil

telah menjadi sebuah isu yang penting sekarang ini. Kehancuran

pelat jembatan, balok-balok, kolom, serta bagian konstruksi

lainnya umumnya disebabkan karena umur, lingkungan yang

mempengaruhi penurunan kekuatan struktur, desain awal yang

lemah atau kurang baik, kelemahan perawatan, dan kejadian-

kejadian alam seperti gempa. Oleh karena itu perkuatan struktur

akan menjadi salah satu solusi dari keinginan untuk menjadikan

struktur yang telah ada menjadi lebih kuat dan memenuhi

persyaratan keamanan serta kekuatan sehingga tindakan

rekonstruksi atau penggantian struktur dengan yang baru

menjadi pilihan terakhir.

Perkembangan teknologi material yang baru serta metode

dan teknik perkuatan struktur telah banyak dilakukan penelitian.

Salah satu material untuk perkuatan struktur yang saat ini mulai

banyak dikembangkan adalah penggunaan FRP (Fiber

Reinforced Polymer), misalnya GFRP dan CFRP. FRP

merupakan material composit serat tekstil dari bahan Polymer.

Fungsi perkuatan dengan sistim komposit FRP adalah

meningkatkan kekuatan atau memberikan peningkatan kapasitas

lentur, geser, axial dan daktilitas, atau berbagai kombinasi gaya

dalam. Daya tahan FRP yang tinggi lebih ekonomis digunakan

pada lingkungan korosif dimana baja akan

2

mudah berkarat. Penggunaan FRP lebih populer mengingat

banyaknya keuntungan yang dapat diperoleh seperti bobot yang

kecil, mudah diaplikasikan serta biaya instalasi dan

pemeliharaan yang rendah.

Salah satu contoh kegagalan struktur yang sangat penting

untuk segera dilakukan penanganan serius adalah kegagalan

geser pada balok, dimana biasanya berupa retak diagonal yang

terjadi pada daerah bentang geser (1/4 bentang dari perletakan).

Kegagalan ini berlangsung relatif singkat dan berdampak

kerusakan yang serius.

Berangkat dari fenomena diatas maka penulis bermaksud

melakukan penelitian dengan judul “ Desain Perkuatan Geser

Balok Girder Jembatan”.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka rumusan masalah

pada penelitian ini dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Bagaimana menghitung Kapasitas dan kekuatan Geser

balok girder beton sebelum dan sesudah dipasangi

sabuk GFRP.

2. Bagaimana mendisain sistem perkuatan geser pada

balok girder dengan pemasangan sabuk GFRP.

3

C. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah maka tujuan penelitian ini

adalah sebagai berikut :

4

1. Mengetahui kapasitas dan kekuatan geser balok girder

beton sebelum dan sesudah dilapisi / dipasangi sabuk

GFRP.

2. Mendisain perkuatan geser balok girder dengan

pemasangan sabuk GFRP.

D. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Balok girder yang ditinjau mengalami kerusakan pada

daerah bentang geser.

2. Data perencanaan yang digunakan adalah data primer

yang didapatkan dari pengukuran di lokasi Jembatan

yang ditinjau.

3. Data sekunder yang digunakan dapat berupa informasi

dari pihak terkait maupun asumsi-asumsi dari kajian

literatur yang relevan.

4. Perkuatan Geser menggunakan Glass Fiber Reinforced

Polymer setara SEH51A, dan Tyfo Epoxy S.

E. Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, antara lain:

5

1. Memberikan informasi perilaku geser pada balok

beton yang dilapisi dan dipasangi sabuk CFRP dan

GFRP.

2. Memberikan informasi tentang kegunaan GFRP

sebagai salah satu alternatif pada peningkatan

kapasitas geser balok beton.

3. Sebagai referensi untuk penelitian selanjutnya

mengenai Kapasitas Geser balok dilapisi

GFRP.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Tinjauan Umum

Studi terhadap pemanfaatan material FRP sebagai bahan

perkuatan struktur beton yang sudah ada telah berkembang

pesat di beberapa negara seperti Amerika Utara (Labossiere

et.al. 1997; Hasen et.al. 1998; Grace and Abdel-Sayed 2003),

Eropa (Meier et.al. 1992; Steiner 1996; Nanni 1997; Matthys

et.al. 2004; Blasi et.al. 2004; Rostasy et.al. 2004) dan di Jepang

(Ichimasu et.al. 1993; Katsumata et.al. 2001). Teknik perkuatan

seperti ini dapat dibuat efisien, tidak menyebabkan karat seperti

plat baja eksternal. Fungsi perkuatan dengan sistim komposit

FRP adalah untuk meningkatkan kekuatan atau memberikan

peningkatan kapasitas lentur, geser, axial dan daktilitas, atau

berbagai kombinasi dari jenis gaya-gaya dalam tersebut.

Daya tahan FRP yang tinggi, sehingga lebih ekonomis

digunakan pada lingkugan korosif dimana baja akan mudah

berkarat. Penggunaan FRP semakin populer mengingat

banyaknya keuntungan yang dapat diperoleh seperti bobot unit

yang kecil, mudah diaplikasikan dan ditangani, biaya instalasi

dan pemeliharaan yang rendah. Kerugian yang paling prinsip

penggunaan FRP sebagai sistim perkuatan adalah harga

material yang relatif lebih mahal. Pada situasi tertentu,

bagaimanapun, FRP memberikan

6

jalan keluar yang paling ekonomis dalam masalah perkuatan

karena secara dramatis dapat menekan biaya tenaga kerja

[Meier and Erki, 1997]. FRP dapat digunakan untuk

meningkatkan kapasitas lentur dan geser balok beton

bertulang, lentur pelat, desak, geser dan lentur kolom. FRP

dalam bentuk lembaran, plat atau batangan dapat dipasang

pada permukaan balok atau plat yang

mengalami peregangan sebagai perkuatan lentur. Sebagai

perkuatan geser balok, lembaran FRP dapat direkatkan pada

sisi balok. Penggunaan pada balok, lembaran FRP atau

pelapisan dapat ditempatkan pada bagian luar

balok untuk

meningkatkan daktilitas dan kekuatan.

Mekanisme transfer gaya antara beton dengan FRP pada

bagian ini menjelaskan secara diskriptif persamaan dasar

sederhana yang dapat memberikan klarifikasi masalah fisik.

1. Fiber

Secara spesifik, fiber sebagai material yang

diaplikasikan sebagai perkuatan dapat berupa serat kaca,

karbon dan kevlar. Masing-masing mempunyai kemiripan

antara yang satu dengan yang lainnya. Nilai karakteristik

7

masing- masing fiber diberikan pada Tabel

2.1. Nilai elastiknya linear untuk semua fiber, tetapi nilai

lelehnya tidak signifikan. Pemilihan tipe fiber untuk aplikasi

tertentu sangat tergantung pada beberapa faktor seperti:

tipe struktur, beban yang

8

direncanakan, kondisi lingkungan dan lain-lain. Fiber

diproduksi berbentuk:

a. Lembaran, pada umumnya mempunyai arah serat

sembarang meskipun ada yang mempunyai arah serat

biaxial dan triaxial, diatas lapisan bagian belakang yang

dapat dilepas atau berbentuk anyaman.

b. Fiber yang sebelumnya dicairkan dengan resin (“pre-preg

material”), dimana perawatannya dilakukan di site dengan

pemanasan atau dengan cara lain.

Fiber produksi pabrik, kemungkinan mempunyai

perbandingan kekuatan searah serat 70 % dan ke arah

melintang serat sebesar 30 %. Fiber mempunyai ketebalan

minimum 0,1 mm dengan lebar 500 mm atau lebih.

Tabel 1.Karakteristik

fiber

Fibre Tensile strength

Modulus of Elasticity Elongation Specific

(N/mm2) (kN/mm2) (%) density

Carbon high strength 4300-4900 230-240 1.9-2.1 1.8

Carbon high module 2740-5490 294-329 0.7-1.9 1.78-1.81

Carbon ultra high 2600-4020 510-610 0.4-0.8 1.91-2.12

Aramid 3200-3600 424-430 2.4 1.44

Glass 2400-3500 70-85 3.5-4.7 2.6

9

Sumber: Simonelli (2005)

10

2. GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer)

GFRP merupakan salah satu bahan alternatif sebagai

pengganti bahan logam. Bahan ini memiliki bobot yang

ringan, mudah dibentuk, kekuatan yang baik, serta biaya

produksi yang relatif lebih murah. Namun data-data

pengujian bahan ini masih sangat minim, terutama pada

pengujian dinamik impak pada kondisi laju regangan tinggi.

Seperti contoh pada bamper mobil dimana rata-rata

digunakan pada kecepatan tinggi dan segala cuaca. Oleh

karena itu perlu dilakukan pengujian bahan ini pada kondisi

dinamik.

Struktur komposit ialah struktur yang terdiri dari dua

atau lebih bahan yang memiliki perbedaan secara

makroskopis yang digabungkan menjadi satu. Hasilnya ialah

sebuah struktur baru dengan sifat-sifat mekanik yang

mewakili bahan penyusun. Komposit GFRP tersusun dari

polister resin sebagai matriks dan serat kaca sebagai

penguatnya. Bahan ini pada umumnya dipergunakan untuk

peralatan rumah tangga dan panel-panel listrik. Akan tetapi

penggunaan bahan ini untuk bagian-bagian permesinan

masih sangat sedikit sekali karena belum intensif-nya

penelitian dan pengembangan bahan untuk bidang

11

permesinan.

Matriks polister resin yang digunakan ialah jenis diester

tak jenuh. Sifat mekanik bahan ini mampu menyerap dan

menyebarkan beban yang diberikan sama rata di semua

arah. Hal ini menyebabkan

12

bahan ini dapat meredam beban yang diberikan dengan sangat

baik. Modulus elastisitas bahan ini ialah berkisar antara 2 s.d. 4

GPa.

Serat kaca yang digunakan sebagai penguat merupakan

bahan olahan dengan bahan dasar silica (SiO2) dan

penambahan oksida- oksida alkali serta logam. Sifat mekanik

yang umumnya dimiliki oleh bahan ini ialah kaku, kuat,

namun getas. Selain itu bahan ini pada umumnya memiliki

ketahanan terhadap suhu yang tinggi dengan koefisien

thermal explosion yang merata.

3. Perekat (Adhesive)

GFRP direkatkan pada permukaan elemen struktur

secara kimiawi dengan perekat. Perekatan secara kimiawi

sangat praktis karena tidak menyebabkan terjadinya

konsentrasi tegangan, lebih mudah dilaksanakan

dibandingkan dengan perekat mekanis dan tidak

menyebabkan kerusakan pada material dasar atau material

kompositnya. Perekat yang paling cocok digunakan pada

material komposit adalah perekat yang mempunyai bahan

dasar epoxy resin. Perekat ini dibuat dari campuran dua

komponen. Komponen utamanya adalah cairan organik yang

13

diisikan kedalam kelompok epoxy, mengikat susunan satu

atom oksigen dan dua atom karbon. Reaksi ini ditambahkan

pada campuran untuk mendapatkan campuran akhir.

Permukaan yang akan dilekatkan harus dipersiapkan untuk

14

mendapatkan lekatan yang efektif. Permukaan harus bersih dan

kering, bebas dari kontaminan seperti: oxida, oli, minyak dan

debu.

B Teknik Perkuatan Balok

Penggunaan bahan FRP (Fiber Reinforced Polymer) untuk

perbaikan dan perkuatan struktur semakin meningkat dalam

beberapa tahun terakhir, karena beberapa keunggulan yang

dihasilkan dari pemilihan untuk komposit ini terhadap kekurangan

bahan konstruksi tradisional seperti baja, kayu dan beton.

Manfaat ini termasuk berat sendiri yang kecil, pemasangan relatif

mudah, daya tahan tinggi (non korosif) dan kekuatan tarik,

netralitas elektromagnetik dan ketersediaannya praktis tak

terbatas dalam hal ukuran, geometri dan dimensi.

Teknik perkuatan dengan pemasangan Sabuk atau EBR

(Externally bonded reinforcing) dengan pelapisan FRP (Fiber

Reinforced Polymer) dapat digunakan untuk menambah

ketahanan geser dari balok beton bertulang. Hasil analisis suatu

studi penelitian menegaskan bahwa perlawanan geser dari balok

beton bertulang dapat secara signifikan meningkat dari

menerapkan teknik EBR. Namun demikian, penelitian tersebut

mengungkap bahwa teknik ini tidak dapat memobilisasi kekuatan

15

tarik FRP secara penuh, karena:

1. Debonding dini, yaitu terlepasnya rekatan sabuk dari permukaan beton

2. Perkuatan EBR sangat rentan terhadap kerusakan akibat

tumbukan, kebakaran dan variasi suhu, sinar ultraviolet, dan

penyerapan air.

16

Sebagai solusi dari permasalahan tersebut, maka

diusulkan penggunaan lembaran GFRP (Glass Fiber

Reinforced Polymer) dengan satu atau lebih lapisan.

1. Beban keruntuhan geser

Kekuatan penampang beton menahan geser:

Vc = bw d ............................................................................(1)

Berdasarkan persamaan yang diberikan ACI 440, kapasitas

geser pada balok beton bertulang yang diperkuat dengan FRP

composite dapat dihitung dengan persamaan:

Vn = Vc + Vs + Vf….......................................................................(2)

Khalifa, dkk (2000) menjelaskan faktor reduksi untuk kapasitas

geser pada balok beton bertulang yang diberi perkuatan geser

dengan FRP sebagai berikut :

V n = 0,85 (Vc + Vs) + 0,7 Vf…......................................................(3)

Terdapat dua kemungkinan kegagalan atau kehancuran yang

terjadi pada perkuatan geser yang disumbangkan FRP pada balok

beton bertulang, yaitu kegagalan akibat retak atau patahnya FRP

dan kegagalan akibat lepasnya rekatan FRP dengan balok beton

bertulang. Untuk perencanaan perkuatan geser berdasarkan

kegagalan akibat retaknya (fracture mechanisme) FRP, ACI

Committee Report 440 memberikan persamaan

1

6 f '

c

17

εfe = kv.εfu ≤ 0,004...........................................................................(5)

Ffe = εfe Ef........................................................................................(6)

Af = 2 n x Wf....................................................................................(7)

Dari persamaan regangan efektif FRP (εfe ), koefisien reduksi

(Kv) dapat dihitung menggunakan persamaan :

Kv = { �1 �2 ��

}...........................................................................(8)

11900���

�′�

K1 = {27

}

2/3 for two side‟s bonded.................................................(9)

K2 = {��−��

} for U wrap.............................................................(10) ��

Le = 416

(� � �� � ��)0.58

.....................................................................(11)

Menghitung design material properties akibat

faktor reduksi lingkungan

Ffu = C f*fu......................................................................................(12)

„εfu = Cε*

fu....................................................................................(13)

Untuk perencanaan perkuatan geser berdasarkan

kegagalan akibat lepasnya rekatan FRP dengan balok

beton bertulang (bond mechanisme), Khalifa, dkk (1998)

memberikan persamaan:

Vf = 2��.��.���.���

......................................................................

(14) ��

18

Kuat retakan FRP dengan konstanta (k) adalah :

19

tbw = k Ef

tf....................................................................................(15)

Kuat retakan FRP terhadap beton :

tbw = k(��⁄42)²/3Ef

tf..........................................................................(16)

Panjang daerah rekatan efektif yang merupakan

fungsi dari tebal dan modulus elastisitas FRP dapat

dihitung dengan persamaan:

Le = �(6,134−0,581∗ (�����))...............................................................(17)

Pengaruh dari tipe pemasangan FRP terhadap lebar

efektif rekatan FRP.

Untuk balok yang dibungkus dengan FRP :

Wfe

=df..........................................................................................(18)

Untuk FRP yang dipasang tipe U:

Wfe= df – Le...................................................................................(19)

Untuk FRP yang dipasang pada bagian samping :

Wfe= df - 2Le.................................................................................(20)

C. Kapasitas Balok Beton Bertulang dengan FRP sesuai

20

ACI 440- 2R02

Untuk perkuatan lentur dengan FRP, perhitungan desain

mengacu pada ACI-440. Perhitungan tersebut disajikan dalam

rumus-rumus berikut. Dalam mendesain kekuatan geser

diperlukan factor reduksi terhadap momen yang terjadi.

21

ℎ −�

ɸ Mn ≥ Mu…...................................................................................(21)

Untuk melindungi kemampuan lekatan FRP diberikan

persamaan untuk menghitung koefisien lekatan yaitu :

km = 1

60 ℰ �� ( 1 −

n Ef tf

360.000 ≤ 0.90 untuk n Eftf ≤ 180.000 ….......(22)

Dengan memberikan asumsi bahwa nilai regangan

maksimum pada beton sebesar 0,003 maka regangan yang

terjadi pada FRP dapat dihitung dengan persamaan .

ℰ fe = ℰ cu ( ) − ℰ bi ≤ km ℰ fu….....................…..............................(23)

�

Setelah mendapatkan nilai regangan pada FRP, Nilai

Tegangan pada FRP dapat dihitung dengan persamaan (25).

f fe = Ef ℰ

fe…...................................................................................(24)

Dengan menggunakan persamaan (26) dan (27) nilai

regangan dan nilai tegangan pada tulangan dapat dihitung.

Setelah diketahui nilai regangan dan tegangan pada tulangan

dan FRP, posisi garis netral dapat dicek berdasarkan gaya

dalam yang terjadi dengan menggunakan persamaan (28).

ℰ s = ℰ fe + ℰ bi

(�−�

)…...............................................................................................................(25) ℎ −�

Fs = Esℰ s ≤ fy….........................................................................................................................(26)

C = �� ��+�� �

22

��…......................................................................................................(27)

� �′� �1�

Kapasitas momen nominal perkuatan lentur dengan

menggunakan FRP dapat dihitung dengan persamaan (29).

Untuk perkuatan lentur ACI- 440 merekomendasikan nilai faktor

reduksi untuk FRP (ωf) sebesar 0,85.

23

M = A f (� − �1�

�1�

fd

n s s )+ ψf Af f fe (ℎ − ) .......................................................(28)

2 2

Menurut ACI, kontribusi kuat geser dari sistem perkuatan geser

FRP diberikan oleh,

V = φ ψƒ(��� ��� ��

).................................................................................

..... (29) ��

Dimana φ adalah faktor reduksi kekuatan yang diambil

sebesar 0,85 untuk kasus perkuatan geser, ψƒ adalah faktor

reduksi tambahan yang diambil sebesar 0,85 untuk pelapisan

pada ketiga sisi (U-wraps), �� adalah jarak spasi dan ���

adalah luas perkuatan geser FRP dengan spasi ��.

A fv = 2n . t

f..........................................................................................................................(30)

Dengan n, t f , dan Wf berturut-turut adalah jumlah lapisan,

tebal lapisan dan lebar strip. Tegangan efektif FRP, fe

merupakan hasil perkalian modulus elastisitas FRP Ef dengan

regangan efektif ε fe.

ε fe = kv ε fu ≤ 0.004(for U-

wraps)................................................. (31)

dimana kv adalah koefisien reduksi lekatan yang merupakan fungsi

dari tegangan beton, skema pembungkusan yang digunakan dan

kekakuan

FRP.

24

11900๙��

e

1 =

k v = ( �1 �2 �� )≤0,75......................................................................(32)

dimana,

L = ( 23300

(�� �� �) ⁵⁸

)……………………………....................................................(33)

K ( �′�

)………………………………………......................................................................... (34) 27

�2=

��− ��(for U-wraps)………………………………………………………….(35)

��

25

Dalam (30) dan (35) �� adalah kedalaman

perkuatan geser FRP, dan f c ' adalah

Kuat tekan beton karakteristik. Panjang dan gaya satuan dari variabel

dalam (33) hingga (35) masing-masing adalah milimeter dan Newton.

1. Perhitungan pembebanan

Dalam perencanaan jembatan, pembebanan yang

diberlakukan pada jembatan jalan raya, adalah mengacu

pada standar “RSNI T-02- 2005 Pembebanan Untuk

Jembatan”. Standar ini menetapkan ketentuan pembebanan

dan aksi-aksi yang akan digunakan dalam perencanaan

jembatan jalan raya termasuk jembatan pejalan kaki dan

bangunan-bangunan sekunder yang terkait dengan

jembatan.

Standar Pembebanan untuk Jembatan 2004 memuat

beberapa penyesuaian berikut :

a) Gaya rem dan gaya sentrifugal yang semula mengikuti

Austroads, dikembalikan ke Peraturan Nr. 12/1970 dan

Tata Cara SNI 03- 1725-1989 yang sesuai AASHTO.

b) Faktor beban ultimit dari “Beban Jembatan” BMS-1992

direduksi dari nilai 2 ke 1,8 untuk beban hidup yang

26

sesuai AASHTO.

c) Kapasitas beban hidup keadaan batas ultimit (KBU)

dipertahankan sama sehingga faktor beban 1,8

menimbulkan kenaikan kapasitas beban hidup keadaan

batas layan (KBL) sebesar 2/1,8 - 11,1 %.

d) Kenaikan beban hidup layan atau nominal (KBL) meliputi :

27

d1) Beban T truk desain dari 45 ton = menjadi 50 ton.

d2) Beban roda desain dari 10 ton = menjadi11,25ton.

d3) Beban D terbagi rata (BTR) dari q = 8 kPa menjadi 9 kPa.

d4) Beban D garis terpusat (BGT) dari p = 44 kN/m menjadi 49

kN/m.

e) Beban mati ultimit (KBU) diambil pada tingkat nominal (faktor beban

= 1) dalam pengecekan stabilitas geser dan guling dari pondasi

langsung.

Sesuai standar SNI 03-1725-1989, beban truk legal adalah 50 ton

dengan konfigurasi satu truk setiap jalur sepanjang bentang jembatan.

Rangkaian truk legal diperhitungkan berdasarkan kasus konfigurasi

kendaraan dan kapasitas aktual jembatan. Jembatan direncanakan

untuk menahan beban hidup yang sesaat melewati jembatan. Dengan

demikian kemacetan lalu lintas di atas jembatan harus dihindari.

1. Beban primer, adalah beban yang merupakan beban utama dalam

perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan. Yang

temasuk beban primer adalah:

a. Beban mati.

Adalah semua beban tetap yang berasal dari berat sendiri

jembatan atau bagian jembatan yang ditinjau, termasuk segala

unsur tambahan yang dianggap merupakan satu kesatuan tetap

dengannya.

b. Beban hidup.

28

Adalah semua beban yang berasal dari berat kendaraan-

kendaraan bergerak/lalu lintas dan/atau pejalan kaki yang

dianggap bekerja pada jembatan.

c. Beban kejut

Adalah Beban kejut dihasilkan apabila dua benda

bertumbukan atau apabila benda jatuh dan mengenai suatu

struktur.

d. Gaya akibat tekanan tanah.

Tekanan tanah timbul selama pergeseran tanah (soil

displacement) atau selama peregangan tetapi sebelum tanah

tersebut mengalami keruntuhan. Agar dapat merencanakan

konstruksi penahan tanah dengan benar, maka kita perlu

mengetahui gaya horisontal yang bekerja antara konstruksi

penahan dan massa tanah yang ditahan. Gaya horisontal

disebabkan oleh tekanan tanah arah horisontal (lateral). Analisa

dan penentuan tekanan tanah lateral sangat penting dalam

mendesain dinding penahan tanah. Besar dan distribusi tekanan

lateral yang bekerja pada struktur dinding penahan tanah atau

pondasi tergantung pada regangan relatif tanah dibelakang

struktur.

2. Beban sekunder, adalah beban yang merupakan beban sementara

yang selalu diperhitungkan dalam perhitungan tegangan pada

setiap perencanaan jembatan.

29

Yang termasuk beban sekunder adalah :

a. Beban angin.

Pengaruh beban angin pada jembatan ditinjau berdasarkan

bekerjanya beban angin horisontal terbagi rata pada bidang

vertikal jembatan, dalam arah tegak lurus sumbu memanjang

jembatan. Jumlah luas bidang vertikal bangunan atas jembatan

yang dianggap terkena oleh angin ditetapkan sebesar suatu

prosentase tertentu terhadap luas bagian-bagian sisi jembatan

dan luas bidang vertikal beban hidup

b. Gaya akibat perbedaan suhu.

Peninjauan diadakan terhadap timbulnya tegangan-tegangan

struktural karena adanya perubahan bentuk akibat perbedaan

suhu antara bagian-bagian jembatan baik yang menggunakan

bahan yang sama maupun dengan bahan yang berbeda.

Perbedaan suhu ditetapkan sesuai dengan data perkembangan

suhu setempat.

Pada umumnya pengaruh perbedaan suhu tersebut dapat dihitung

dengan mengambil perbedaan suhu:

1. Bangunan baja

a. Perbedaan suhu maksimum – minimum = 30˚C

b. Perbedaan suhu antara bagian-bagian jembatan = 15˚C

2. Bangunan beton

a. Perbedaan suhu maksimum – minimum = 15˚C

30

b. Perbedaan suhu antara bagian-bagian jembatan < 15˚C,

tergantung dimensi penampang.

Untuk perhitungan tegangan-tegangan dan pergerakan pada

jembatan/bagian-bagian jembatan/perletakan akibat perbedaan suhu dapat

diambil nilai modulus elastis young (E) dan koefisien muai panjang (ε)

sesuai Tabel dibawah ini

Tabel 2. Modulus Elastisitas Young (E) dan Koef. muai Panjang (ε)

Jenis Bahan E ( kg/cm² Ɛ per derajat

celcius

Baja Beton Kayu

- Sejajar serat - Tegak lurus

serat

2,1 x 10² 2 sanpai 4 x 105*

1,0 x 105*

1,0 x 104*

12 x 10-6

10 x 10-6

5 x 10-6

50 x 10-6*

tergantung pada mutu bahan

3. Gaya rangkak dan susut

Pengaruh rangkak dan susut bahan beton terhadap konstruksi

harus ditinjau. Besarnya pengaruh tersebut apabila tidak ada

ketentuan lain dapat diangap senilai dengan gaya yang timbul akibat

turunnya suhu sebesar 15oC.

a. Gaya rem dan traksi

Pengaruh gaya-gaya dalam arah memanjang jembatan

akibat gaya rem harus ditinjau. Pengaruh ini diperhitungkan

31

senilai dengan pengaruh gaya rem sebesar 5%dari beban “D”

tanpa koefisien kejut yang memenuhi semua jalur lalu – lintas

yang ada dan dalam satu jurusan. Gaya rem tersebut dianggap

bekerja horisontal dalam arah sumbu jembatan dengan titik

tangkap setinggi 1,80 meter di atas permukaan lantai

kendaraan.

b. Gaya gaya akibat gempa bumi

Pengaruh-pengaruh gempa bumi pada jembatan dihitung

senilai dengan pengaruh suatu gaya horisontal pada konstruksi

akibat beban mati konstruksi/bagian konstruksi yang ditinjau dan

perlu ditinjau pula gaya-gaya lain yang berpengaruh seperti gaya

gesek pada perletakan, tekanan hidrodinamik pada gempa,

tekanan tanah akibat gempa dan gaya angkat apabila pondasi

yang direncanakan merupakan pondasi terapung/pondasi

langsung.

c. Gaya gesekan pada tumpuan-tumpuan bergerak.

Jembatan harus pula ditinjau terhadap gaya yang timbul

akibat gesekan pada tumpuan bergerak, karena adanya

pemuaian dan penyusutan dari jembatan akibat perbedaan suhu

atau akibat-akibat lain. Gaya gesek yang timbul hanya ditinjau

akibat beban mati saja, sedangkan besarnya ditentukan

berdasarkan koefisiengesek pada tumpuan yang bersangkutan

dengan nilai sebagaiberikut:

32

a. Tumpuan rol baja:

1) Dengan satu atau dua roll = 0.01

2) Dengan tiga atau lebih roll = 0.05

b. Tumpuan gesekan:

1) Antara baja dengan campuran tembaga keras dan baja = 0.15

2) Antara baja dengan baja atau besi tuang = 0.25

3) Antara karet dengan baja/beton = 0.15 sampai 0.18

Tumpuan-tumpuan khusus harus disesuaikan dengan

persyaratan spesifikasi dari pabrik material yang bersangkutan

atau didasarkan atas hasil percobaan dan mendapat

persetujuan pihak yang berwenang.

Pada umumnya beban ini mengakibatkan tegangan-

tegangan relatif lebih kecil dari tegangan-tegangan akibat

beban primer kecuali gaya akibat gempa bumi dan gaya

gesekan yang kadang-kadang menentukan dan biasanya

tergantung dari bentang, bahan, sistem konstruksi, tipe

jembatan serta keadaan setempat.

Berat, adalah massa dari suatu benda dikali gaya gravitasi

yang bekerja pada massa benda tersebut (kN).

W = m x g

Dimana:

W = berat benda

33

m = massa benda

g = percepatan akibat gaya gravitasi bumi.

Faktor beban, adalah pengali numerik yang digunakan pada

aksi nominal untuk menghitung aksi rencana. Faktor beban

diambil untuk :

- Adanya perbedaan yang tidak diinginkan pada beban.

- Ketidak-tepatan dalam memperkirakan pengaruh

pembebanan.

- Adanya perbedaan ketepatan dimensi yang dicapai dalam

pelaksanaan

Faktor beban digunakan apabila pengaruh dari aksi rencana

adalah mengurangi keamanan. Faktor beban terkurangi,

digunakan apabila pengaruh dari aksi rencana adalah

menambah keamanan.

Jangka waktu aksi, adalah perkiraan lamanya aksi bekerja

dibandingkan dengan umur rencana jembatan. Ada dua macam

katagori jangka waktu yang diketahui :

− Aksi tetap adalah bekerja sepanjang waktu dan bersumber

pada sifat bahan jembatan cara jembatan dibangun dan

bangunan lain yang mungkin menempel pada jembatan.

− Aksi transien (sementara) bekerja dengan waktu yang pendek,

walaupun mungkin terjadi seringkali.

Dalam hal tertentu aksi bisa meningkatkan respon total

34

jembatan (mengurangi keamanan) pada salah satu bagian

jembatan, tetapi mengurangi respon total (menambah

keamanan) pada bagian lainnya. Aksi Tak dapat dipisah-

pisahkan, artinya aksi tidak dapat dipisah kedalam salah satu

bagian yang mengurangi keamanan dan bagian lain yang

menambah keamanan.

BAB III

METODE PENELITIAN

Penelitian ini merupakan penelitian kualitatif dengan pendekatan

deskriptif yang lebih menekankan pada proses dari pada produk atau

outcome/hasil. Teknik analisis yang digunakan dalam menyusun Disain

Perkuatan Geser pada penelitian ini didasarkan pada ketentuan-ketentuan

serta rekomendasi terkait penggunaan FRP-composite sebagai material

perkuatan struktur sebagaimana tertuang dalam ACI commitee-440.

Dalam mendisain sistem perkuatan pada suatu elemen struktur, hal yang

paling penting adalah memahami karakteristik elemen struktur, baik

karakteristik beban yang bekerja pada elemen struktur tersebut maupun

mekanisme yang terjadi ketika elemen struktur menerima beban.

Pada penelitian ini, jenis elemen struktur yang menjadi obyek penelitian

adalah balok girder sebuah jembatan yang menalami kegagalan lentur

pada saat menerima beban. Metode penelitian sebagai langkah-langkah

terstruktur yang perlu dilakukan dalam menyusun desain perkuatan geser

terhadap sebuah balok yang mengalami kegagalan struktur pada area

bentang geser adalah sebagai berikut:

a. Melakukan investigasi terhadap kondisi balok yang akan diberikan

perkuatan untuk mengetahui data-data pada “kondisi awal” yang

meliputi, kondisi geometrik, jenis dan karakteristik bahan penyusun

balok.

26

b. Menyusun analisis untuk mengetahui kapasitas balok yang akan

diperkuat.

c. Memilih sistem perkuatan yang sesuai serta mengumpulkan data-data

yang dibutuhkan dalam menyusun suatu Disain Sistem Perkuatan.

d. Menetapkan kapasitas rencana balok

e. Menyusun disain sistem perkuatan

A. Kondisi Awal Balok Girder

Kondisi awal balok girder sebelum dipasangi GFRP secara visual dapat

digambarkan balok girder tersebut telah mengalami retak diagonal pada

daerah geser (1/4 bentang dari perletakan) yang disimpulakan sebagai

kegagalan geser. Proses kegagalan geser pada elemen struktur umumnya

berlangsung secara singkat, sehingga sangat perlu untuk dilakukan

penanganan serius dan sesegera mungkin untuk mencegah kerusakan

yang fatal. Salah satu metode yang bisa digunakan untuk menangani

permasalahan tersebut adalah metode perkuatan geser menggunakan

GFRP. Cara ini lebih afesien dan relatif efektif dalam mengatsi berbagai

jenis kegagalan struktur mengingat bahwa waktu pelaksanaannya relatif

lebih mudah dandapat diselesaikan dalam waktu yang relatif singkat serta

efektibilitasnya telah dibuktikan melalui berbagai penelitian eksperimental.

27

A

1,40 m

A 20,30 m

Dimensi Girder Jembatan

:Lebar Girder : 0,56 m 1,40 m

Tinggi Girder : 1,40 m

Panjang Girder : 20,30 m

0,56 m

Gambar 1. Kondisi awal balok Girder

B. Karakteristik Bahan Penyusun Balok

Komponen struktur yang akan ditinjau sebagai obyek perencanaan

perkuatan geser adalah balok girder jembatan beton bertulang dengan

data-data material sebagai berikut:

Tegangan Karakteristik (F‟c) = 29,05 Mpa (K350)

Tegangan leleh baja tulangan (Fy):

- Polos untuk tulangan < ø12 mm, fy = 240 Mpa

- Ulir untuk tulangan > ø12 mm, fy = 390 Mpa

28

C. Perhitungan Kapasitas Geser Eksisting Balok

Kapasitas geser balok girder pada kondisi awal (Existing shear

capacity) dihitung menurut ketentuan ACI 318-99

1. Kapasitas geser beton pada balok girder

Kapasitas geser yang disumbangkan oleh beton dihitung menurut

ACI 318-99 Sect. 11.3 disajikan sebagai berikut :

Vc = 1/6 sqrt (fc) x (bw) x d ......................................................... (36)

2. Kapasitas geser sistem penulangan pada Balok Girder

Sistem penulangan balok berkontribusi dalam mengantisipasi gaya

geser pada balok sebagaimana menurut ACI 318-99 Sect. 11.5.6

sebagai berikut

Vs = (Av) x (fyv) x d /s ............................................................ (37)

3. Kapasitas geser penampang balok girder

Menghitung kapasitas geser penampang balok girder :

Vt = Vc + Vs .............................................................................. (38)

29

D. Desain Perkuatan Geser Balok

1. Data perencanaan

- Data geometrik balok

U Wrapping 1 Layer SEH51 A

Layer SCH 7 UP

U Wrapping 1 Layer SEH51

A

Layer SCH 7 UP

potongan II-II

Layer SCH 7 UP

Gambar 2. Perkuatan Girder Jembatan Maleleng.

E. Perkuatan Geser Menggunakan GFRP

Type GFRP yang dipilih sebagai material sabuk untuk meningkatkan

kemampuan geser balok adalah TYFO® SEH51A. Disain perkuatan balok

girder dengan pemasangan sabuk GFRP pada sisi luar balok dimaksudkan

untuk mengetahui berapa lapisan GFRP yang harus dipasang untuk

30

mengantisipasi gaya geser yang diprediksi akan terjadi sesuai hasil

perhitungan beban rencana. Dasar perencanaan perkuatan geser

mengacu pada ACI 1440.2R-2008 bagian 11.4.1.2 yang mensyaratkan

regangan FRP dianggap sebesar 0.4% untuk penampang lapisan

berbentuk U dengan penjangkaran, hal ini dianggap menyerupai perlakuan

jika seluruh bidang permukaan balok girder dilapisi GFRP.

Penambahan kapasitas geser ultimit yang dapat disediakan oleh

TYPO® System dapat disajikan sebagai berikut:

øVddf = ø(DF1 + DF2)*kf*tf*nf......................................................(39)

dimana:

Vddf = Tambahan kapasitas geser ultimate disediakan oleh

Sistem TYFO®

kf = konstanta komposit ≈ 0.4% x Ef ; atau

= 0.75 x ℰ fu x Ef

nf = Jumlah Lapisan

tf = tebal lapisan (mm)

Kedalaman komposit sisi 1, DF1 = D-hf1-d‟

Kedalaman komposit sisi 2, DF2 = D-hf2-d‟

Setelah pemasangan GFRP maka kekuatan geser aktual balok girder

akan menjadi sebesar :

Vnew = Vt + øVaddf..................................................................(40)

Dengan pertimbangan faktor keamanan konstruksi, maka Kekuatan

geser perkuatan rencana diambil sebesar: Vstrengthened = 0,75 x øVnew.

31

Berdasarkan uraian diatas, untuk prosedur penelitian dapat

disimpulkan dalam bentuk diagram alir sebagai berikut :

F. Kerangka Prosedur Penelitian

Gambar 3. Kerangka prosedur penelitian

MULAI

OBSERVASI

IDENTIFIKASI

STRUKTUR

KEGAGALAN

GESER KEGAGALAN

LENTUR

DATA PRIMER

DATA SEKUNDER

KAPASITAS EXISTING

BALOK GIRDER

JENIS

PERKUATAN

SISTEM PERKUATAN

BALOK GIRDER

DESAIN

PERKUATAN

GESER

KESIMPULAN

&

SARAN

SELESAI

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Disain perkuatan balok girder jembatan dimaksudkan sebagai salah

satu alternatif pilihan ketika sebuah jembatan mengalami kegagalan

struktur khususnya yang terjadi pada elemen Balok Girder sebagai salah

satu struktur utama pada sebuah konstruksi jembatan.

Langkah awal yang harus dilakukan dalam mendisain perkuatan

struktur adalah mengevaluasi kekuatan existing (kapasitas eksisting)

struktur dan melakukan estimasi beban struktur pada akhir umur rencana

untuk memperoleh Kuat Perlu (kapasitas struktur yang diperlukan). Pada

akhirnya disain perkuatan yang dihasilkan diaplikasikan pada struktur

tersebut sehingga diharapkan mampu mengantisipasi beban yang terjadi

selama umur rencana.

Pada penelitian ini penerapan Disain Perkuatan Balok Girder Jembatan

dilakukan berupa studi kasus Perkuatan Balok Girder Jembatan S.

Maleleng, Kabupaten Pangkep, Provinsi Sulawesi Selatan yang berlokasi

pada Jalan Poros Makassar - Pangkep tepatnya STA. 046 + 500. Disain

perkuatan balok girder jembatan dimaksudkan agar kegagalan struktur

yang sementara terjadi secara berkelanjutan dapat segera teratasi sebelum

efek kegagalan tersebut menyebabkan keruntuhan pada elemen struktur

lainnya sehingga menyebabkan keruntuhan pada struktur jembatan secara

33

keseluruhan, mengingat elemen Balok Girder sebagai salah satu struktur

utama pada sebuah konstruksi jembatan.

Untuk memperoleh data-data pembebanan yang akurat, membutuhkan

waktu yang cukup lama dan sumberdaya yang besar sehingga tidak

memungkinkan untuk dilakukan pada penelitian ini. Dalam mengatasi

persoalan tersebut, maka pendekatan yang digunakan adalah menyusun

disain perkuatan berdasarkan hasil evaluasi kekuatan existing (kapasitas

eksisting) struktur secara analitis dan melakukan estimasi beban struktur

untuk akhir umur rencana (kapasitas struktur perlu). Hasil evaluasi existing

struktur dan estimasi beban tersebut menjadi acuan dalam menyusun

disain perkuatan struktur sehingga dihasilkan suatu struktur komposit

dengan kemampuan layan yang memadai.

Pada penelitian ini penerapan Disain Perkuatan Balok Girder Jembatan

dilakukan berupa studi kasus Perkuatan Balok Girder Jembatan S.

Maleleng, Kabupaten Pangkep, Provinsi Sulawesi Selatan yang berlokasi

pada Jalan Poros Makassar - Pangkep tepatnya STA. 046 + 500.

34

Gambar 4. Penampang balok girder Jembatan S. Maleleng (existing)

.Gambar 5. existing jembatan

hf1 hf2

Asv

D d

df1 As df2

b

35

Gambar 6. existing jembatan.

A. Data Perencanaan

Data-data perencanaan diklasifikasi dalam 2 kategori yakni Data

Geometrik dan Data Material, dengan uraian sebagai berikut:

1. Data geometrik balok girder

hf1 = 2 50 mm hf2 = 2 50 mm

df2 = 1 15 0 mm

df1 = 1 15 0 mm

d = 1 40 0 mm

b = 560 mm

Gambar 7. Data Geometrik Balok S. Maleleng (existing).

L = 2 0,30 m

36

Kondisi jembatan S. Maleleng pada saat survey, ditemukan

bahwa struktur atas terdiri dari dua jenis balok girder. Pada bagian

tepi kiri dan kanan, masing-masing terdapat 3 (tiga) buah secara

berurutan berupa Balok Girder beton bertulang dan pada bagian

tengah terdiri dari 4 (empat) buah balok girder berupa Girder Baja

profil H Beam.

Secara umum, balok girder baja H beam kondisinya masih

sangat layak, sedangkan balok girder Beton Bertulang mengalami

kegagalan struktur berupa kegagalan geser dan lentur. Bagian

ujung balok mengalami kegagalan geser berupa retak diagonal

sedangkan bagian tengah balok (mid span) telah mengalami

kegagalan lentur.

Adapun data geometrik balok girder jembatan S. Maleleng

dapat dilihat pada tabel hasil pengukuran sebagai berikut :

Tabel 3. Data geometrik balok s. Maleleng

Uraian Simbol Nilai Satuan

Panjang Balok Girder L 20,30 m

Tinggi Balok D 1400 mm

Lebar badan Balok b 560 mm

Tebal Sayap - sisi 1 hf1 250 mm

Tinggi badan – sisi 1 df1 1150 mm

Tebal Sayap – sisi 2 hf2 250 mm

Tinggi badan – sisi 2 df2 1150 mm

Existing Tulangan Geser 2 kaki

Diameter tulangan 10 - 100 mm

Tebal selimut balok d‟ 76 mm

Tinggi efektif balok d 1324 mm

Sumber : hasil penelitian

37

2. Data material

Dari hasil pengamatan langsung dan dokumen hasil

pelaksanaan serta brosur, diperoleh data-data material penyusun

balok girder serta bahan perkuatan yang akan diaplikasikan pada

balok tersebut sebagai berikut:

Mutu Beton, f‟c = 29,05 N/mm2

Mutu Baja Tulangan Geser, fyv = 240 N/mm2

Material perkuatan balok girder menggunakan TYFO® SEH51A

Faktor Reduksi, Ø = 0,85 (0,85 for U wrapping As T-Beam)

Untuk tujuan konservatif, digunakan koefisien geser kv = 0,75

B. Perhitungan Kapasitas Geser Balok Girder

Kapasitas penampang balok girder pada kondisi eksisting (sebelum

aplikasi perkuatan struktur) terdiri dari Kapasitas Geser Beton (Vc) dan

Kapasitas Geser sistem penulangan (Vs), sehingga Kapasitas geser

balok (Vt) dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Vt = Vc + Vs

Perhitungan masing-masing komponen kapasitas geser

penampang balok girder tersebut diatas dihitung berdasarkan ACI 318-

99 dengan uraian sebagai berikut:

38

1. Kapasitas geser penampang balok akibat beton (Vc)

Menurut ACI 318-99 section 11.3, kontribusi beton pada

kapasitas geser penampang balok beton bertulang dihitung dengan

menggunakan rumus sebagai berikut:

Vc = 1/6 (f‟c)2 x (bw) x d

Dimana : f‟c = Mutu beton = 29,05 N/mm2

bw = lebar badan balok = 560 mm

d = tinggi efektif balok = 1.324 mm

dengan demikian maka sehingga:

Vc = 1/6 x (29,05) 2 x 560 x 1.324 = 666.036,2 N ≈ 666,04 kN

2. Kapasitas geser penampang balok akibat sitem penulangan (Vs)

Menurut ACI 318-99 section 11.5.6, sistem penulangan dapat

berkontribusi pada kapasitas geser penampang balok sebesar:

Vs = (Av) x (fyv) x d /s

Dimana :

Av = Luas tulangan geser = (1/4) x π x (10)2 x 2 = 157,08 mm2

fyv = lebar badan balok = 240 N/mm2

d = tinggi efektif balok = 1.324 mm

s = jarak tulangan geser (as ke as) = 100 mm

sehingga:

Vs = (157,08) x (240) x (1.324) /(100) = 499136,24 N = 499,14 kN

39

C. Disain Perkuatan Geser Balok Girder dengan TYFO® System

Berdasarkan ACI1440.2R-2008 pasal 11.4.1.2, regangan FRP

(Fiber Reinforced Polymer) dapat diambil sebesar 0,4% untuk

pemasangan sabuk berpenampang U disertai penjangkaran (aplikasi

pada 3 sisi balok), hal tersebut sebagai penyesuaian terhadap kinerja

pemasangan sabuk pada penampang secara penuh (4 sisi balok).

Penyesuaian regangan FRP sebagai berikut :

ɛfe = Kv . ɛfu ≤ 4%

Dimana : ɛfe = Regangan fiber efektif

ɛfu = Regangan fiber ultimit

Kv = Koefisien regangan geser = 0,75

Untuk maksud perencanaan yang konservatif maka regangan

efektif diambil nilai yang terendah dari 4 % dan 0,75. ɛfu , dalam hal ini

diambil: ɛfe = 4% .

Perkuatan balok girder jembatan S. Maleleng direncanakan

menggunakan material perkuatan TYFO® SEH51A berupa GFRP

(glass Fiber Reinforced Polymer) yaitu lembaran anyaman serat kaca

yang dikombinasikan dengan material epoxy resin (epoxy modified).

Epoxy Modified diperoleh dari pencampuran Tyfo® S componen A

dengan Tyfo® S componen B dengan proporsi volume 100 : 42 dan

diaduk dengan mixer berkecepatan rendah. Kombinasi GFRP dengan

Epoxy modified akan bereaksi dan menghasilkan bahan komposit

sehingga diharapkan dapat meningkatkan kekuatan struktur secara

40

signifikan. Aplikasi system perkuatan FRP pada elemen struktur berupa

pemasangan sabuk GFRP dapat dilakukan dengan 1 (satu) atau lebih

lapisan sesuai kebutuhan.

Perkuatan pada daerah bentang geser balok girder jembatan S.

Maleleng direncanakan menggunakan 1 (satu) lapis Sabuk GFRP,

dengan data-data perencanaan sebagai berikut:

Material perkuatan yang digunakan : TYFO® SEH51A

Jumlah Lapisan, nf = 1 Lembar

Ketebalan per lembar, tf = 1,3 mm

Tinggi Komposit sisi 1 = D-hf1-d‟ = df1 = 1074 mm

Tinggi Komposit sisi 2 = D-hf2-d‟ = df2 = 1074 mm

Modulus elastisitas komposit, Ef = 26.100 N/mm2

Konstanta Komposit, Kf dapat dihitung sebagai berikut :

Kf = 0,4% x Ef = 0,004 x 26100 = 104,4 , atau

Kf = 0,75 x ℰ fu x Ef = 0,75 x 0,022 x 26100 = 430,65

Dari hasil perhitungan Kf diatas, diambil nilai Kf terkecil, sehingga

digunakan Kf = 104,4

Penambahan kapasitas geser balok ultimit yang diberikan oleh

TYFO® System dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Ø Vaddf = Ø(DF1 + DF2)* Kf * tf * nf

Dimana : ØVaddf = Kapasitas geser TYFO® System

Ø = Faktor Reduksi = 0,85

df1 = Tinggi Badan Balok Sisi1 = 1150 mm

df2 = Tinggi Badan Balok Sisi2 = 1150 mm

41

Kf = Konstanta Komposit = 104,4

tf = Ketebalan Per Lembar =1,3 mm

nf = 1 lapis

sehingga kapasitas geser untuk 1 lapis sabuk GFRP dapat dihitung

sebagai berikut:

Ø Vaddf =0,85(1074+1074)*104,4 *1,3 *1/1000 = 246.84816 kN

Kuat geser balok girder setelah dipasang sabuk GFRP 1 lapis

(Vnew) merupakan hasil akumulasi dari kuat geser balok sebelum

aplikasi perkuatan (Vt) dengan Kuat geser sabuk GFRP (ØVaddf),

dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Vnew = Vt + ØVaddf

Dimana :

Vnew = Kapasitas geser balok setelah pemasangan sabuk GFRP

Vt = Kapasitas geser balok eksisting = 1115,17 kN

Ø Vaddf = Kapasitas geser TYFO® System = 246.84816 kN

Sehingga Kapasitas geser balok setelah pemasangan sabuk GFRP

menjadi :

Vnew = (1117,15156 * 246.84816) = 1424,00 kN

Untuk alasan keamanan, Kapasitas geser efektif balok girder

setelah pemasangan sabuk GFRP 1 lapis dapat dihitung dengan

rumus:

Vperkuatan = 0,75 x ØVnew

Dimana : Vperkuatan = Kapasitas geser efektif balok setelah

perkuatan

42

Vnew = Kapasitas geser ultimit balok setelah pemasangan

sabuk GFRP

Kv = 0,75

D. Aplikasi GFRP Terhadap Kuat Geser Balok Girder

Berdasarkan perhitungan disain, pemasangan perkuatan geser balok

girder berupa pemasangan 1 lapis GFRP dapat meningkatkan kapasitas

geser balok secara signifikan. Selanjutnya hubungan kapasitas balok girder

terhadap jumlah lapisan perkuatan GFRP disajikan dalam tabel perhitungan

berikut ini :

Tabel 4. Desain Perkuatan Balok Girder dengan GFRP

Jumlah

Lapisan

Ketebalan

per Lapis

Tinggi

Komposit

Sisi 1

Tinggi

Komposit

Sisi 2

Konstanta

Komposit

Kapasitas

Geser

Kenaikan

kapasitas Geser

Persentase

kenaikan

(nf) (tf) (df1) (df2) (Kf) =ф(df1+df2)*kf*tf*nf (%)

0 - 1074 1074 104,4 1165,17 1165,17 -

1 1,3 1074 1074 104,4 1412,97 247,80 21,27

2 2,6 1074 1074 104,4 1660,77 495,60 42,53

3 3,9 1074 1074 104,4 1908,56 743,39 63,80

4 5,2 1074 1074 104,4 2156,36 991,19 85,07

5 6,5 1074 1074 104,4 2404,16 1238,99 106,34 6 7,8 1074 1074 104,4 2651,96 1486,79 127,60

Sumber : Hasil perhitungan

Dari tabel perhitungan diatas, diperoleh grafik hubungan antara jumlah

lapisan perkuatan GFRP terhadap Kapasitas Geser Balok Girder sebagai

berikut :

43

Gambar 8. Grafik Peningkatan Kapasitas Geser GFRP

Grafik hubungan antara jumlah lapisan perkuatan GFRP terhadap

Kapasitas Geser Balok Girder menunjukkan bahwa peningkatan kapasitas

geser balok berbanding lurus terhadap jumlah lapisan perkuatan GFRP.

Hal ini sesuai denganrumusan 39 yaitu kekuatan geser yang dihasilkan

oleh sabuk GFRP (Vddf) berbanding lurus dengan jumlah lapisan GFRP

yang terpasang (nf). Pemasangan GFRP pada sisi balok sangat efektif

untuk meningkatkan Kapasitas Geser balok mengingat mekanisme

kegagalan geser bekerja secara melintang (tegak lurus terhadap serat

balok) sesuai arah kerja beban dan sifat keutamaan GFRP yang sangat

kaku dengan kuat tarik yang sangat besar.

Dalam pengaplikasian metode perkuatan geser GFRP pada balok

girder, jumlah lapisan yang akan dipasang sebagai perkuatan geser balok

disesuaikan dengan Kapasitas Geser Rencana yang diharapkan mampu

melayani beban-beban yang akan diterima oleh struktur.

6 5 4 3

Jumlah Lapis

2 1 0

500

0

1165,17 1000

1412,97

1660,77 1500

1908,56

2156,36 2000

2404,16

2651,96

3000

2500

KAPASITAS GESER

Vn

ew

(K

n)

44

E. Metode Pelaksanaan Perkuatan Geser Balok

Metode pelaksanaan dimaksudkan sebagai prosedur pelaksanaan

yang disusun secara sistematis dan terstruktur disajikan sebagai berikut :

1. Persiapan permukaan beton

- Sebelum GFRP diaplikasikan pada balok girder, maka retakan yang

relatif lebar sehingga membentuk rongga terlebih dahulu ditutup

dengan metode injeksi.

- Semua material finishing seperti plesteran dan koating harus

dihilangkan dari permukaan beton.

- Permukaan beton yang tidak rata atau bergelombang harus

diratakan dengan metode grinding seperti pada gambar dibawah.

Gambar 9. Persiapan permukaan balok beton

- Permukaan beton yang berlubang harus di isi dengan material

comentious non srink atau Epoxy modified material.

45

Gambar 10. Pemasangan Tyfo

2. Pencampuran epoxy

Proses pencampuran epoxy sebagai bahan priming (perekat)

dimulai sebagai berikut :

- Kelembaban dan suhu tyfo epoxy s pada saat pencapuran adalah

10ºC dan 38 ºC.

- Komponen tyfo epoxy s harus dicampur dengan proporsi part A :

part B sama dengan 100 : 34,5 diaduk dengan mixer berkecepatan

rendah selama 3-5 menit.

Gambar 11. Proses Pencampuran tyfo epoxy

46

3. Priming permukaan beton

- Permukaan beton yang telah dipersiapkan, dipriming dengan tyfo

epoxy s menggunakan kuas/Roller cat.

Gmbar 12. Tyfo S komponen A

Gmbar 13. Tyfo S komponen B

47

4. Saturasi tyfo SCH51A

- Potong lembaran tyfo SEH51A sesuai dengan kebutuhan

permukaan beton yang akan diperkuat.

- Saturasi antara tyfo SEH51A dan tyfo epoxy s harus dilakukan

secara berhati hati dan tyfo SEH51A yang sudah dibasahi dengan

tyfo epoxy S harus ditempat khusus.

Gambar 14. Persiapan GFRP yang akan dipasang

Gambar 15. Proses saturasi lembaran GFRP

48

Gambar 16. Proses Pemasangan GFRP

Tyfo SEH51A yang sudah disaturasi dengan tyfo S epoxy

diwraping layer perlayer pada permukaan beton yang sudah

dipriming lebih dulu dengan tyfo epoxy S.

5. Curing time (masa perawatan)

- Waktu pengeringan komposit Fiber Glass (SEH51A) tyfo fibrewrap

system harus sesuai dengan ketentuan produsen dan biasanya

antara 48 – 72 jam tergantung pada kondisi kelembaban udara.

- Temperatur pada saat masa pengeringan harus sesuai dengan

ketentuan produsen

- Permukaan komposit harus mempunyai ketebalan dan kepadatan

yang sama dan antar layer harus melekat dengan baik, hal ini

ditunjukkan dengan tidak adanya celah atau cekungan/udara

terterapkan didalam Komposit Carbon (SEH51A) tyfo fibrwrap

system.

49

Gambar 17. Lembaran GFRP yang terpasang

Gambar 18. Pemasangan GFRP secara merata

6. Finishing

- Setelah aplikasi, permukaan Komposit Fiber Glass (SEH51A) tyfo

fibrewrap system dimungkinkan untuk dikeramik atau diplester. Jika

hal ini di inginkan, butiran pasir yang lembut harus ditaburkan pada

permukaan Komposit Fiber Glass (SEH51A) tyfo fibrwrap system

yang masih basah dan setelah 24 jam bisa diplester. Hal ini

50

dilakukan untuk mendapatkan kelekatan yang baik antara

permukaan komposite dan plesteran.

7. Pemeriksaan dan perbaikan

a. Komposit Lembaran FRP harus diberikan perawatan maksimal,

permukan komposit yang sudah mengeras harus di ketok

menggunakan palu untuk mendeteksi adanya gelembung atau

ruang yang berisi udara, apabila ditemukan hal tersebut harus

dilakukan injeksi dengan epoxy.

b. Urutan perbaikan komposit yang terdapat gelembung udara ,

harus dilakukan sebagai berikut :

- Bor lubang dengan diameter 5 mm pada ujung

gelembungnya. Untuk vertical komposit pada bagian yang

paling atas gelembung dan paling bawah. Jumlah lubang

harus disesuaikan dengan kebutuhan.

- Pasang Grout port sebagai jalur untuk masuk dan keluar

material injeksi

- Inject epoxy dengan tekanan melalui port grouting dengan

cara bertahap, dari ujung satu ke uj/png lainnya (dari yang

terendah ke bagian yang tertinggi). Apabila epoxy sudah

keluar dari grout port yang lain, berarti void tersebut sudah

penuh dan injeksi dapat dilakukan ke void berikutnya.

- Biarkan area injeksi selama 12 jam, sebelum grout port

dilepas.

c. Pemeriksaan akhir dilakukan untuk memeriksa gelembung yang

51

mungkin masih ada. Pada umumnya, apabila masih terdapat

gelembung dengan luasan 5% dari total wrapping, hal tersebut

masih di terima,dengan criteria tidak terdapat ukuran

gelembung dengan ukuran lebih dari 20mm.

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat ditarik beberapa

kesimpulan sebagai berikut :

1. Kapasitas geser balok girder sebelum perkuatan Vt adalah akumulasi

dari kuat geser balok dan kuat geser sistem penulangannya, sedangkan

kekuatan geser balok girder setelah pemasangan satu atau lebih lapisan

sabuk GFRP (Vnew) adalah akumulasi dari kuat geser sabuk GFRP

(Vaddf) dan kuat geser balok girder (Vt).

2. Disain perkuatan geser balok girder jembatan dengan pemasangan

sabuk GFRP dengan skema U-wrapped (dipasang pada alas dan kedua

sisi balok) disusun sesuai rekomendasi ACI commitee 440, mengingat

bahwa sistem perkuatan GFRP belum diatur dalam SNI.

B. Saran – saran

Dari hasil penelitian ini dapat disarankan beberapa hal yaitu sebagai

berikut :

1. Bilamana dibutuhkan kapasitas geser yang lebih besar maka dapat

dilakukan variasi lapisan tertentu sesuai keperluan geser yang

diperlukan.

53

2. Untuk penelitian lebih lanjut yang menyangkut tentang perkuatan

dengan GFRP, agar supaya lapisan serat di variasi sehingga dapat

diketahui persentasi kenaikan kapasitas perlapisan perlapisan serat

apakah seragam atau tidak.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terkait pemanfaatan GFRP

sebagai pengganti tulangan baja misalnya: Design External Reinforced

Beam (disain balok beton bertulang luar) berupa pemasangan GFRP-S

dengan skema completely wrapped atau Disain Balok Beton Bertulang

menggunakan FRP Rebar (tulangan FRP) sebagai pengganti tulangan

baja.

xvii

DAFTAR PUSTAKA

ACI Committee 318. 1995. "Building Code Requirements for Reinforced Concrete, ACI-95 and comentary ACI 318R-95" ACI, hal. 369.

ACI Committee 440. 2002. “Guide for The Design and Construction of

Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures’’.

Adhikary B.B, Mutsuyoshi, H., Ashraff,M. 2004., “Shear strengthening of

Reinforced Concrete Beams Using Fiber-ReinforcedbPolymer Sheets wiyh Bonded Anchorage”, ACI Structural Journal.

American Concrete Institute (ACI). 2008. Building Code Requirements for

Structural Concrete. ACI 318-08.

Bousselham, A., Chaallal, O. 2004. “ Shear Strengthening Reinforced Concrete Beams with Fiber-Reinforced Polymer : Assessment of Influencing Parameters and Required Research”, ACI Structural Journal.

Chajes, MJ, Januska, TF, Mertz, DR, Thomson, TA, dan Finch, WW. (1995).

"Shear Strengthening of reinforced Concrete Beams Using Externally Applied Composite Fabrics ," ACI Struktural Journal , Vol. 92, No. 3, Mei-Juni p. 295-303.

Chajes, MJ, Thomson, TA, Tarantino, B. 1995."Rein forcement of Concrete Structures Using Externally Bonded Composite Materials." In Proccedings Non-Metallic Reinforcement for Concrete Struktures, E & FN Spon, London, p.. 501- 508.

Departemen Pekerjaan Umum, 1991. TataCara Perhitungan Struktur

Beton Untuk Bangunan Gedung, SK SNI T15-1991-03, Yayasan Lembaga Pen- didikan Masalah Bangunan, Bandung,174 pp.

Fyfe Fibrwrap Indonesia. 2014. Strengthening Document : Reviewed To

Existing Of Girder Structures For Malelleng Bridge. Tangerang : Fyfe Co.

International Conference of Building Officials Evaluation Service,ICBO.

1997."Acceptance Criteria For Concrete and Reinforced and Unreinforced Masonry Strengthening Using Fiber-Reinforced Composite Systems " AC125.

xviii

Rudy Djamaluddin, Shinichi Hino, 2011. Kapasitas lentur perkuatan balok beton bertulang yang telah meleleh dengan menggunakan lembaran GFRP. Dinamika Teknik Sipil/Vol. 11/No. 3/September.

Shandy Sary, 2015. Pre-Test Berbasis Metode Elemen Hingga balok beton

bertulang dengan perkuatan geser menggunakan GFRP.

Sudiasa, I M. A., 2002. Perilaku Runtuh Balok Beton Bertulang dengan

Pe- nambahan Lapis Glass Fibre Rein- forced Polymer (GFRP), Tugas Ak- hir, Fakultas Teknik Universitas Uda- yana, Denpasar.

Standar Nasional Indonesia (SNI). 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. SK-SNI-03-2847-2002.

Triantafillou, TC (1998). Shear Strengthening of Reinforced concrete

Beams Using Epoxy-Bonded FRP Composites, ACI struktural Journal 95 (2), Mar.-Apr. 107-115.

Woo Kim, Putih, RN. 1991. "Intiation of Shear Cracking in Reinforced

Concrete Beams with no web Reinforcement." ACI Struktural Journal, Vol. 88 , No 3,p. 458- 308.

Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP)

GFRP merupakan jenis FRP yang menggunakan bahan dari serat

kaca. GFRP terbuat dari kaca cair yang dipanaskan pada suhu sekitar

2300°F dan dipintal dengan bantuan Bushing Platinumrhodium pada

kecepatan 200 mph. Gambar 2.6 merupakan contoh lembaran GFRP yang

digunakan sebagai perkuatan geser balok dalam penelitian ini.

Gambar. Lembaran GFRP

Material ini memiliki cukup banyak keuntungan yang dapat diberikan,

antara lain merupakan material yang tahan korosi, mempunyai kuat tarik

tinggi, superior dalam daktalitas, lebih ringan sehingga tidak memerlukan

alat berat untuk dibawa ke lokasi, dan lebih murah dibanding FRP dengan

bahan lain. Karakteristik dari material GFRP dapat dilihat dari tabel berikut:

Tabel. Karakteristik GFRP

Keadaan Lepas Keadaan Komposit

Sifat Nilai Sifat Nilai Test

Material Tes Material Test Design

Tegangan tarik 3,24 GPa Tegangan Ultimit 575 MPa 460 MPa

Modulus tarik 72,4 Gpa Regangan maks. 2,2 % 1,76 %

Regangan maks 0,045 Modulus tarik 26,1 GPa 20,9 GPa

Kerapatan 2,55 gr/cm3 Teg. Tarik ultimit 25,8 GPa 20,7 Gpa

Tebal Fiber 0,366 mm Tebal komposit 1,3 mm 1,3 mm

Sumber : Fyfe.Co LLC

Beberapa jenis serat kaca yang tersedia di pasaran, antara lain:

1. E-Glass, yang memiliki kandungan alkali yang lebih rendah dan

merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Keuntungannya yaitu

memiliki sifat mekanis yang tinggi.

2. Z-Glass, digunakan untuk mortar semen dan beton karena memiliki

resistensi yang tinggi terhadap alkali.

3. A-Glass yang memiliki kandungan alkali tinggi.

4. C-Glass, yang digunakan untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan

korosi yang besar untuk asam.

5. S-Glass atau R-Glass, yang diproduksi untuk ekstra kekuatan dan

modulus yang tinggi.

Sebagai material untuk perkuatan eksternal, GFRP bentuk lembaran dapat digunakan untuk:

1. Perbaikan balok dan slab beton yang rusak, dengan asumsi bahwa

debonding antara FRP dan beton tidak menyebabkan kegagalan

elemen struktur.

2. Mengatasi penambahan lebar retakan akibat bertambahnya beban layan.

3. Melindungi tulangan dari korosi karena adanya retakan.

4. Meningkatkan kekuatan lentur akibat peningkatan beban.

5. Merencanakan beton baru yang memiliki daktalitas tinggi.

6. Perbaikan struktur akibat kesalahan desain atau konstruksi.

7. Meningkatkan kemampuan geser beton.

8. Meningkatkan kekuatan pengekangan kolom beton.

9. Perbaikan struktur lama.

Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP)

GFRP merupakan jenis FRP yang menggunakan bahan dari serat

kaca. GFRP terbuat dari kaca cair yang dipanaskan pada suhu sekitar

2300°F dan dipintal dengan bantuan Bushing Platinumrhodium pada

kecepatan 200 mph. Gambar 2.6 merupakan contoh lembaran GFRP yang

digunakan sebagai perkuatan geser balok dalam penelitian ini.

Gambar. Lembaran GFRP

Material ini memiliki cukup banyak keuntungan yang dapat diberikan,

antara lain merupakan material yang tahan korosi, mempunyai kuat tarik

tinggi, superior dalam daktalitas, lebih ringan sehingga tidak memerlukan

alat berat untuk dibawa ke lokasi, dan lebih murah dibanding FRP dengan

bahan lain. Karakteristik dari material GFRP dapat dilihat dari tabel berikut:

Tabel. Karakteristik GFRP

Keadaan Lepas Keadaan Komposit

Sifat Nilai Sifat Nilai Test

Material Tes Material Test Design

Tegangan tarik 3,24 GPa Tegangan Ultimit 575 MPa 460 MPa

Modulus tarik 72,4 Gpa Regangan maks. 2,2 % 1,76 %

Regangan maks 0,045 Modulus tarik 26,1 GPa 20,9 GPa

Kerapatan 2,55 gr/cm3 Teg. Tarik ultimit 25,8 GPa 20,7 Gpa

Tebal Fiber 0,366 mm Tebal komposit 1,3 mm 1,3 mm

Sumber : Fyfe.Co LLC

Beberapa jenis serat kaca yang tersedia di pasaran, antara lain:

1. E-Glass, yang memiliki kandungan alkali yang lebih rendah dan

merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Keuntungannya yaitu

memiliki sifat mekanis yang tinggi.

2. Z-Glass, digunakan untuk mortar semen dan beton karena memiliki

resistensi yang tinggi terhadap alkali.

3. A-Glass yang memiliki kandungan alkali tinggi.

4. C-Glass, yang digunakan untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan

korosi yang besar untuk asam.

5. S-Glass atau R-Glass, yang diproduksi untuk ekstra kekuatan dan

modulus yang tinggi.

Sebagai material untuk perkuatan eksternal, GFRP bentuk lembaran dapat digunakan untuk:

1. Perbaikan balok dan slab beton yang rusak, dengan asumsi bahwa

debonding antara FRP dan beton tidak menyebabkan kegagalan

elemen struktur.

2. Mengatasi penambahan lebar retakan akibat bertambahnya beban layan.

3. Melindungi tulangan dari korosi karena adanya retakan.

4. Meningkatkan kekuatan lentur akibat peningkatan beban.

5. Merencanakan beton baru yang memiliki daktalitas tinggi.

6. Perbaikan struktur akibat kesalahan desain atau konstruksi.

7. Meningkatkan kemampuan geser beton.

8. Meningkatkan kekuatan pengekangan kolom beton.

9. Perbaikan struktur lama.

DOKUMENTASI PENELITIAN

Kondisi awal balok girder jembatan

Kondisi awal balok girder jembatan

Pekerjaan persiapan

Pekerjaan persiapan

Pekerjaan pembersihan permukan beton yang akan diperkuat dengan

GFRP menggunakan mesin grinda

Pekerjaan pembersihan permukan beton yang akan diperkuat dengan

GFRP menggunakan mesin grinda

Bahan yang di pakai sebagai bahan tambah epoxy agar rongga pada

permukaan beton sebelum diperkuat tertutup

Kompone epoxy A dan epoxy B di campur dengan komposisi 100 : 34,5

Hasil campuran epoxy dengan wacker silicone yang akan dipriming pada

permukaan beton sebelum CFRP dipasang

GFRP yang akan di pasang agar supaya di priming dengan komponen

epoxy A dan epoxy B yang telah di campur

Pekerjaan priming epoxy pada permukaan balok girder yang telah

dipersiapkan

Pekerjaan priming epoxy yang telah dicampur dengan wacker silicone

pada permukaan beton

Pekerjaan priming epoxy yang telah dicampur dengan wacker silicone

pada permukaan beton

Pekerjaan priming epoxy yang telah dicampur dengan wacker silicone

pada permukaan beton

Pekerjaan pemasangan GFRP pada permukaan balok girder beton yang

telah dipriming

Pekerjaan pemasangan GFRP pada permukaan balok girder beton yang

telah dipriming

LABORATORIUM

Pengujian agregat dilakukan di Laboratorium Struktur dan Bahan

Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Pengujian agregat

berupa agregatkasar (batu pecah) dan agregat halus (pasir). Pengujian

agregat didasarkan pada standar ASTM. Hasil rekapitulasi pengujian

agregat kasar dan halus dapat dilihat pada tabel. Berdasarkan hasil

rekapitulasi tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa agregat yang

digunakan untuk pengecoran termasuk dalam kategori agregat yang bagus

dan baik untuk digunakan sebagai material beton

Hasil pemeriksaan karakteristik agregat

No Jenis Pengujian Spesifikasi SNI Hasil Pengujian

Keteranagn

Sumber : Hasil Pengujian-Laboratorium Struktur & Bahan Jurusan Sipil FT-UH 2015

- Komposisi Mix Design

Dari hasil pemeriksaan material dan hasil perhitungan mix design

beton diperoleh komposisi agregat seperti pada Tabel berikut :

Pasir Kerikil Pasir Kerikil

1 Kadar Lumpur (%) ≤ 5 ≤ 1 2.77 0.60 Memenuhi

2 Kadar Organik < No. 3 No. 1 Memenuhi

3 Berat Volume (kg/l)

a. Kondisi Lepas

1.4 - 1.9

1.4 - 1.9

1.46

1.61

Memenuhi

b. Kondisi Padat 1.4 - 1.9 1.4 - 1.9 1.68 1.76 Memenuhi

4 Absorpsi (%) ≤ 2 0.2 - 4 1.46 1.46 Memenuhi

5 Berat jenis spesifik

a. Bj. Curah 1.6 - 3.3 1.6 - 3.2 2.34 2.5 Memenuhi

b. Bj. Kering 1.6 - 3.3 1.6 - 3.2 2.5 2.54 Memenuhi

Permukaan

c. Bj. Semu 1.6 - 3.3 1.6 - 3.2 2.79 2.6 Memenuhi

6 Modulus Kehalusan 1.5 - 3.8 5.5 - 8.5 3.1 6.7 Memenuhi

Tabel. Komposisi bahan campuran beton

Bahan Beton Berat/m³ Beton Berat untuk 1

Sumber : Hasil Pengujian-Laboratorium Struktur & Bahan Jurusan Sipil FT-UH 2015

- Kuat Tekan Beton

Tabel. Hasil pengujian kuat tekan beton benda uji

Kuat Tekan

Rata – rata

Sumber : Hasil Pengujian-Laboratorium Struktur & Bahan Jurusan Sipil FT-UH 2015

Hasil uji kuat tekan beton pada tabel di atas menunjukkan bahwa beton

umur 28 hari memenuhi nilai kuat tekan yang disyaratkan yaitu 25 MPa.

- Hasil Analisis Balok Beton Bertulang

Pengujian sampel balok dilakukan pada saat beton telah mencapai

umur lebih dari 28 hari. Pengujian ini dilakukan dengan meletakkan

(kg) sampel (kg)

Air 197 34,13

Semen 410 71,03

Pasir 589,88 102,2

Kerikil 1093,18 189,38

Umur Berat Kuat Tekan

Hari (kg) (kg/cm²) (kg/cm²)

3 3,64 125,247

123,652

3,65 122,002

7 3,66 122,003

195,334

3,63 122,004

14 3,67 122,005

244,654

3,64 122,006

21 3,68 122,007

255,362

3,65 122,008

28 3,67 122,009

260,553

3,62 260,228

balok di atas 2 tumpuan dan dibebani dengan 2 beban terpusat. Pada

balok normal, pembebanan dilakukan secara bertahap sampai balok

mengalami kegagalan, sedangkan pada balok yang akan diberi perkuatan

terdapat dua tahap pembebanan. Pertama balok diberi pembebanan

hingga sekitar 60 % dari kekuatan maksimumnya setelah itu balok

diberi perkuatan geser dengan lembaran GFRP kemudian balok akan

dibebani lagi hingga runtuh.

Adapun data-data yang diambil pada pengujian ini adalah beban

saat terjadi retakan pertama, beban saat tulangan mengalami leleh, beban

ultimit, dan besarnya lendutan yang terjadi pada balok. Besarnya nilai

beban diperoleh dari pembacaan Load Cell dan besarnya lendutan yang

terjadi pada balok saat pengujian diperoleh dari pembacaan LVDT yang

dipasang di bagian bawah balok.

Gambar. LVDT dan Load Cell pada benda uji

- Balok Normal (BN)

Pada penelitian ini, balok normal dijadikan acuan untuk menentukan

beban maksimum yang dapat dipikul oleh sampel balok, menjadi acuan

besarnya beban awal yang akan diberikan pada balok yang akan diberi

perkuatan, dan menjadi perbandingan untuk kekuatan balok yang telah

diperkuat serta untuk membandingkan pola retak dan keruntuhannya.

Gambar. Grafik hubungan beban dan lendutan Balok Normal

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa Balok Normal mencapai

kekuatan maksimum pada beban sebesar 128,33 kN dengan lendutan

sebesar 18,38 mm. Dari pengamatan saat pengujian balok normal, balok

mengalami retak awal pada beban 40 kN dimana lendutan yang terjadi

adalah 1,68 mm. Balok mengalami kondisi leleh pada saat beban

mencapai 125,262 kN dimana lendutan yang terjadi sebesar 10,580 mm.

Hubungan beban dan lendutan yang terjadi dapat dilihat lebih rinci

dalam tabel beri.kut ini :

Tabel . Beban dan lendutan pada balok normal

Beban (P) Lendutan (Δ)

(kN) (mm)

Pcr 40 Δcr 1,68

Py 125,262 Δy 10,58 Pu 128,33 Δu 18,38

Sumber : Hasil Pengujian-Laboratorium Struktur & Bahan Jurusan Sipil FT-UH

2015

- Balok yang Diperkuat GFRP ( Balok BVG)

Sebelum dilakukan perkuatan, sampel balok terlebih dahulu diberi

pembebanan hingga 80 kN. Besar nilai pembebanan ini ditentukan

dari pembebanan terhadap balok normal yaitu sekitar 60% dari beban

maksimum balok normal, dengan mengasumsikan pada beban tersebut

telah muncul retak geser pada balok.

- Balok BVG 1

Balok yang sebelumnya telah diberi beban hingga muncul retak

geser kemudian diberi perkuatan dengan GFRP sepanjang bidang

gesernya dengan model U wraps yang dipasang menerus.

Gambar. Grafik hubungan beban dan lendutan balok BVG 1

Gambar di atas menunjukkan grafik perbandingan hubungan antara

beban yang diberikan dengan lendutan yang terjadi pada balok BVG

1 sebelum dan setelah diperkuat. Grafik hubungan beban-lendutan pada

balok sebelum diperkuat masih cenderung linear hingga pembebanan

dihentikan sedangkan pada grafik beban-lendutan balok setelah diperkuat,

awalnya masih linear hingga mencapai kondisi leleh yang ditandai

dengan peningkatan lendutan yang besar tanpa diikuti dengan

peningkatan beban yang signifikan, sehingga grafik beban- lendutan

menjadi jauh lebih datar dari sebelumnya. Beban terus diberikan hingga

mencapai beban maksimum dan balok mengalami kegagalan.

Pada pembebanan pertama, beban dihentikan setelah mencapai 80

kN. Pada beban tersebut telah muncul retak geser pada balok.

Lendutan maksimal yang terjadi yaitu sebesar 6,575 mm. Retak awal

pada balok terjadi saat beban yang diberikan sebesar 34 kN dengan

lendutan sebesar 1,765 mm.

Balok BVG 1 mengalami kondisi leleh saat beban mencapai 115,927

kN dengan lendutan sebesar 7,155 mm. Pembebanan yang terus

bertambah hingga balok mencapai beban maksimum yaitu pada 136,407

kN dengan lendutan yang terjadi sebesar 30,155 mm.

- Balok BVG 2

Grafik hubungan antara beban dan lendutan pada balok BVG 2

ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Gambar. Grafik hubungan beban dan lendutan Balok BVG 2

Gambar di atas menunjukkan grafik perbandingan hubungan antara

beban dan lendutan yang terjadi pada balok BVG 2 pada saat pembebanan

sebelum dan setelah diperkuat. Seperti yang terjadi pada balok BVG 1,

grafik beban-lendutan pada balok sebelum diperkuat masih linear hingga

pembebanan dihentikan. Pada pembebanan balok yang diperkuat GFRP

grafik hubungan beban-lendutan yang terbentuk awalnya masih linear

hingga balok mencapai kondisi leleh dimana grafik yang terbentuk

menjadi lebih datar dari sebelumnya. Hal ini terjadi karena peningkatan

lendutan yang cukup besar namun tidak diikuti dengan peningkatan beban

yang signifikan. Balok terus dibebani hingga mencapai beban

maksimumnya dan mengalami kegagalan.

Pembebanan pertama dihentikan pada beban sebesar 80 kN dan

telah muncul retak geser pada balok dengan besar lendutan yang

terjadi pada balok adalah 6,435 mm. Retak awal pada balok terjadi

saat beban mencapai 42 kN, dengan lendutan 1,74 mm. Balok BVG

2 mengalami leleh pada beban 122,129kN dimana lendutan yang

terjadi sebesar 9,050 mm. Sebelum mengalami kegagalan, balok BVG

2 mencapai beban maksimum pada beban 136,402 kN dengan lendutan

yang terjadi sebesar 41,005 mm.

- Pola Retak dan Model Keruntuhan Balok

Balok Normal (BN)

Pola retakan yang terjadi pada balok normal dapat dilihat

pada gambar berikut ini.

Gambar. Pola retak Balok Normal

Dari gambar di atas terlihat adanya retakan yang terjadi

pada daerah lentur (retak lentur) dan juga pada bidang geser balok

(retak geser). Hal ini menunjukkan bahwa balok normal

mengalami kegagalan lentur dan juga kegagalan geser.

Kegagalan geser ditunjukkan dengan munculnya retak-retak miring

pada bidang geser balok pada saat pembebanan dilakukan.

Kegagalan geser terjadi akibat kekuatan beton dan tulangan

geser balok tidak cukup besar untuk menahan besarnya gaya

geser yang terjadi pada balok.

Balok BVG – 1

Pola retak balok BVG - 1 dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar. Pola retak Balok BVG - 1

Dari gambar pola retakan balok BVG 1 di atas, terlihat

bahwa balok mengalami kegagalan lentur. Retakan-retakan yang

terjadi akibat pembebanan terhadap balok hanya terdapat pada

daerah lentur balok saja. Hal ini dapat terjadi karena pada bagian

bentang geser balok telah diperkuat dengan lembaran GFRP.

Lembaran GFRP telah meningkatkan kekuatan geser balok

sehingga retak geser yang telah ada akibat pembebanan

sebelumnya tidak bertambah besar, dan juga tidak muncul retak

geser yang baru akibat pembebanan.

Setelah pembebanan dilakukan, tidak terjadi kegagalan pada

perkuatan GFRP sanpai balok mengalami keruntuhan. Gambar

berikut menunjukkan kondisi GFRP pasca pembebanan.

Gambar. Kondisi GFRP setelah pembebanan balok BVG 1

Setelah pembebanan dilakukan pada balok BVG 1, kondisi

GFRP yang digunakan untuk perkuatan dan juga lekatannya

masih dalam keadaan baik. Pada permukaan GFRP hanya muncul

garis-garis putih yang searah dengan retakan geser yang

sebelumnya terjadi. Hal ini menunjukkan GFRP bekerja dengan

baik dalam menahan gaya geser yang terjadi pada balok saat

proses pembebanan dilakukan dan juga mencegah munculnya

retakan baru serta mencegah retak geser yang telah ada

menjadi lebih lebar.

Balok BVG – 2

Pola retak balok BVG - 2 dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar. Pola retak Balok BVG 2

Dari gambar pola retakan balok BVG 2 di atas, terlihat

bahwa balok mengalami kegagalan lentur dimana retakan-

retakan yang terjadi akibat pembebanan pada balok hanya

terdapat pada daerah lentur balok saja seperti pada balok BVG

1. Hal ini dapat terjadi karena pada bagian bentang geser balok

telah diperkuat dengan lembaran GFRP.

Seperti halnya pada balok BVG 1, lembaran GFRP yang

dipasang untuk perkuatan geser balok telah meningkatkan

kekuatan geser balok sehingga retak geser yang telah ada akibat

pembebanan sebelumnya tidak bertambah besar, dan juga tidak

muncul retak geser yang baru akibat pembebanan.

Setelah pembebanan dilakukan pada balok BVG 2, tidak

terjadi kegagalan pada perkuatan GFRP, bahkan sampai balok

mengalami keruntuhan. Gambar berikut ini menunjukkan kondisi

GFRP setelah pembebanan.

Gambar. Kondisi GFRP setelah pembebanan balok BVG 2

Setelah pembebanan dilakukan pada balok BVG 2, kondisi

GFRP yang dipasang untuk perkuatan masih dalam keadaan baik.

Seperti halnya pada balok BVG 1, pada permukaan GFRP hanya

muncul garis-garis putih yang searah dengan retakan geser yang

sebelumnya terjadi. Hal ini menunjukkan GFRP bekerja dengan

baik dalam menahan gaya geser yang terjadi pada balok selama

proses pembebanan dilakukan dan juga mencegah munculnya

retakan baru serta mencegah retak geser yang telah ada menjadi

lebih lebar.

- Perbandingan Balok Normal dan Balok yang Diperkuat GFRP

Dari hasil pengujian tiap balok, diperoleh grafik

perbandingan yang menunjukkan hubungan beban-lendutan dari

tiap sampel balok pada gambar berikut ini.

Gambar.. Grafik perbandingan hubungan beban-lendutan tiap sampel balok

Dari grafik di atas jelas terlihat bahwa beban maksimum

yang dapat dipikul oleh balok yang diperkuat dengan GFRP

lebih besar daripada beban maksimum yang dapat dipikul oleh

balok normal. Selain itu, lendutan yang terjadi pada balok yang

diperkuat juga lebih besar bila dibandingkan dengan lendutan

yang terjadi pada balok normal.

Dari grafik pada gambar diatas diperoleh data yang tersaji

dalam tabel berikut ini.

Tabel . Beban dan lendutan tiap sampel balok

Type Beban (k N) Lendutan (mm) Daktilitas

Sumber : Hasil Pengujian-Laboratorium Struktur & Bahan Jurusan Sipil FT-UH

2015

Dari data-data pada tabel di atas menjelaskan bahwa

perkuatan balok dengan lembaran GFRP memberikan

peningkatan kekuatan pada balok. Pada balok normal, beban

maksimal yang dapat dipikul adalah 128,33 kN dan setelah

diberi perkuatan geser dengan GFRP pada balok BVG 1 dan

BVG 2, rata-rata beban maksimal yang dapat dipikul meningkat

menjadi 136,41 kN. Selain peningkatan beban yang terjadi pada

balok yang diperkuat, lendutan yang terjadi pada balok juga

bertambah. Pada balok normal, lendutan yang terjadi saat balok

Pcr Py Pu Δcr Δy Δu Δu/Δy

Balok Normal 40 125,26 128,33 1,68 10,58 18,38 1,74

BVG 1 34 115,93 136,41 1,77 7,16 30,16 4,21

BVG 2 42 122,13 136,40 1,74 9,05 41,01 4,53

BVG rata-rata 38 119,03 136,41 1,75 8,10 35,58 4,39

mencapai beban maksiimum hanya 18,38 mm, sedangkan pada

balok yang diperkuat, rata-rata lendutan yang terjadi pada balok

mencapai beban maksimum 35,58 mm.

Lendutan yang bertambah pada balok yang diperkuat GFRP

menunjukkan adanya peningkatan daktalitas pada balok.

Daktilitas menyatakan kemampuan suatu struktur untuk

mengalami lendutan yang besar tanpa mengalami penurunan

kekuatan yang berarti. Dari tabel 4.5 diperoleh nilai daktalitas pada

Balok Normal yaitu 1,74 sedangkan nilai daktalitas rata-rata dari

balok BVG yaitu 4,39. Peningkatan daktalitas yang terjadi pada

sampel balok BVG cukup signifikan yaitu sebesar 152 %

terhadap balok normal. Hal ini menunjukkan bahwa balok yang

telah diperkuat dengan GFRP menjadi lebih daktil, atau dengan

kata lain balok BVG menjadi lebih lentur bila dibandingkan dengan

balok normal.

Hasil pengujian juga menunjukkan adanya peningkatan

kekuatan geser pada balok yang telah mengalami retak geser

setelah diperkuat dengan GFRP pada bidang gesernya. Dengan

adanya peningkatan pada kekuatan geser balok, maka pola

kegagalan yang terjadi pada balok setelah diperkuat bukan lagi

keruntuhan karena gagal geser tetapi karena kegagalan lentur,

sesuai dengan model keruntuhan yang diharapkan terjadi bila

sebuah balok mengalami kegagalan struktur.

- Analisis Perhitungan Hasil Pengujian Balok

- Pengujian Balok Normal

Dari pengujian balok normal diperoleh data-data hasil pengujian :

Beban maksimum balok (P) = 128,33 kN (hasil pengujian BN)

Beban merata (D) = 1.3 kN/m (berat sendiri balok)

Beban balok pada setiap tumpuan dinyatakan sebagai berikut:

Balok diberi pembebanan dengan 2 beban terpusat, sehingga ½ P = 64,2

Kn

Beban mati yang bekerja ( berat sendiri balok) = (1,3)(3) = 1,95 kN. 2

Sehingga beban pada satu tumpuan = 64,2 kN + 1,95 kN = 66,15 kN

Beban-beban yang bekerja pada balok normal lebih jelas terlihat

pada gambar berikut ini:

Vu pada jarak d dari tumpuan = 65,5 + (0,5−0,325

(66,15 - 65,5) 0,5

= 65,73 kN

Untuk menghitung kekuatan geser yang bekerja pada balok normal,

maka digunakan persamaan berikut :

Vu = Vc + Vs

Menghitung kuat geser yang diberikan beton (Vc):

)

= 41429,53 N

= 41,43 kN

Menghitung kuat geser yang diberikan tulangan geser (Vs)

Vs = Vud – Vc

= 65,73 – 41,43

= 24,3 kN

- Pengujian Balok yang Diperkuat

Dari pengujian balok BVG 1 dan BVG 2 diperoleh data-data hasil

pengujian sebagai berikut :

Beban maksimum balok (P) = 136,41 kN (rata-rata beban

maksimum)

Beban merata yang bekerja = 1.3 kN/m (berat sendi balok)

Beban balok pada setiap tumpuan dinyatakan sebagai berikut:

Balok diberi pembebanan dengan 2 beban terpusat, sehingga ½ P

= 68,21 kN.

Beban mati yang bekerja ( beban sendiri balok) = ((1,3)(3)

) = 1,95 2

kN

Sehingga beban pada satu tumpuan balok = 68,21 kN + 1,95 kN =

70,16 Kn

Pada balok yang diperkuat dengan GFRP, kuat geser yang

diberikan oleh beton = 0, karena balok telah mengalami retak

sebelum diperkuat, sehingga kuat geser balok hanya ditentukan

oleh kuat geser yang diberikan tulangan geser dan GFRP saja.

Beban-beban yang bekerja pada balok BVG lebih jelas terlihat

pada gambar berikut ini :

Vu pada jarak d dari tumpuan = 69,51 + (0,5−0,325

)( 70,16 - 69,51) 0,5

= 69,74 kN

Analisa perhitungan dari kekuatan geser balok kemudian dihitung

dengan persamaan berikut :

Vu = Vs + Vf

Menghitung kuat geser yang diberikan GFRP pada balok BVG (Vf)

:

Vf = A f v f f e (sin α+cos α)d f v

S f A f v = 2n tf wf

= (2)(1)(1,3)(425)

= 1105 mm2

f f e = ƐfeEf Ɛfe = KvƐfu ≤ 0,004

Kv = k1 k2 Le

11900 Ɛfu

Le = 23300

(nf tf Ef)0.58

= 23300 (1 x 1,3 x 26100)0.58

= 54,9 mm

k1 = f’c 2/3

27

= 26 2/3

27

= 0,98

k2 = dfv – Le……(U wraps) d f v

= 325-54,9

325

= 0,83

kv = (0,98)(0,83)(54,9) (11900)(0,022)

= 0,17 ≤ 0,75

Ɛfe = (0,17)(0,022)

= 0,0037 ≤ 0,004

Sehingga :

f f e = (0,0037)(26100) = 97,6 N/mm2

maka :

vf = (1105)(97,6)(1)

= 107848 N = 107,85 kN

ϕVf = 0,7 (107,85) = 75,5 kN

Vu = 24,3 kN + 75,5 kN

= 99,8 kN

- Perbandingan Hasil Analisa Balok BN dan Balok BVG

Berdasarkan analisa pengujian sampel balok di laboratorium,

diperoleh

nilai kekuatan geser maksimum balok (Vud) pada balok normal (balok BN

) lebih kecil dibandingkan dengan nilai Vud pada balok yang diperkuat

(balok BVG).

Vud BVG > Vud BN

Hal ini menunjukkan bahwa balok BVG mengalami peningkatan

pada kekuatan gesernya setelah diperkuat dengan lembaran GFRP.

Besarnya peningkatan pada kekuatan geser balok BVG adalah 4,01

kN pada setiap tumpuan. Terjadinya peningkatan pada kekuatan geser

balok BVG menyebabkan balok mengalami kegagalan lentur sesuai

dengan kemungkinan model kegagalan yang diharapkan terjadi.

Pada balok BVG, berdasarkan analisa perhitungan secara teoritis

yang dibandingkan dengan hasil pengujian, menunjukkan bahwa

kekuatan geser maksimum balok (Vu) yang diperoleh dari analisa

perhitungan masih jauh lebih besar dari kekuatan geser maksimum

balok (Vud) yang diperoleh dari hasil pengujian di laboratorium. Hal ini

terjadi karena balok telah mengalami kegagalan lentur sebelum perkuatan

GFRP mencapai batas kekuatan maksimumnya. Kondisi ini menunjukkan

bahwa GFRP dapat memberikan kontribusi kekuatan yang cukup besar

sebagai perkuatan geser balok.