Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PENGARUH PENGGUNAANCARBON FIBER REINFORCEMENT POLYMER DAN
GLASS FIBER REINFORCEMENTPOLYMERTERHADAP PENINGKATAN KUAT
TEKAN BETON f’c 20 MPa
TUGAS AKHIR
Ditulis Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Sains Terapan
Oleh:
NUR ANNISA NASUTION
NIM:1305141041
PROGRAM STUDI MANAJEMEN REKAYASA KONSTRUKSI GEDUNG
JURUSAN TEKNIK SIPIL
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2017
i
LEMBAR PENGESAHAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Ketua Penguji, dan
Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan, menyatakan bahwa Tugas Akhir
dari Mahasiswa :
Nama Mahasiswa : NUR ANNISA NASUTION
NIM : 1305141041
Dengan Judul :PENGARUH PENGGUNAAN CARBON FIBER
REINFORCEMENT POLYMER DAN GLASS FIBER
REINFORCEMENT POLYMERTERHADAP
PENINGKATAN KUAT TEKAN BETON f’c 20 MPa,
telah selesai diperiksa, dinilai, dan dinyatakan selesai oleh Dosen Pembimbing dan Ketua
Penguji TA
Medan, 25 Agustus 2017
Disahkan Oleh:
Dosen Pembimbing, Ketua Penguji.
Ernie Shinta Y. Sitanggang, S.T, M.T Drs. Widayanto, M.T
NIP: 19761103 2003122 001 NIP: 19590202 198603 1 003
Ketua Jurusan Teknik Sipil, Kepala Program Studi,
Ir. Samsudin Silaen, M.T Marsedes Purba, B.Sc, Ci.Eng, M.Sc
NIP: 19620204 198903 1 002 NIP: 19631011 199303 1 001
ii
ABSTRAK
Fiber Reinforcemet Polymer (FRP) merupakansalah satu material perkuatan struktur
yang dapat memperkuat struktur secara eksternal dan menjanjikan dalam industri
perbaikan konstruksi. Material ini dapat diperoleh dalam bentuk lembaran yang dalam
penggunaanya diaplikasikan dengan resin atau epoxy. Penggunaan FRP sebagai salah satu
alternatif baru dalam kegiatan perbaikan dan penguatan struktur beton, mampu
menawarkan solusi perbaikan yang lebih mudah dari segi pelaksanaan dan dapat
diaplikasikan oleh setiap pelaksana (kontraktor). Penelitian ini khusus membahas
mengenai pengaruh penggunaan Carbon Fiber Reinforcement Polymer (CFRP) dan
Glass Fiber Reinforcement Polymer (GFRP)terhadap peningkatan kuat tekan
beton.Penelitian yang dilakukan adalah dengan melakukan pengujian di
laboratorium.Analisa pada studi ini meliputi studi literatur terkait, pembuatan benda uji
berupa silinder beton yang dirancang dengan mutu f’c 20 MPa, pengujian kuat tekan
beton pada umur 28 hari, dan menganalisa perbandingan kuat tekan dari masing-masing
benda uji.Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa, kuat tekan rata-rata dari beton
tanpa perkuatan FRP sebesar 22,43 MPa, beton dengan CFRP sebesar 26,2 MPa, dan
beton dengan GFRP sebesar 32,37 MPa. Beton yang sudah rusak diperkuat dengan CFRP
memiliki kuat tekan sebesar 46,83% terhadap kuat tekan beton tanpa perkuatan FRP
sedangkan beton rusak dengan perkuatan GFRP memiliki kuat tekan sebesar 90,99%
terhadap kuat tekan beton tanpa perkuatan FRP.
Kata kunci: Kuat tekan, beton, CFRP, GFRP
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis persembahkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
Rahmat-Nya memberikan kesehatan dan kesempatan kepada penulis, sehingga penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat waktu.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu mata kuliah pada program studi
Manajemen Rekayasa Konstruksi Gedung, Jurusan Teknik Sipil yang diselesaikan pada
semester VIII. Tugas Akhir ini disusun berdasarkan pengujian dari hasil laboratorium.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak menemukan kesulitan namun
berkat dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik berupa material, waktu,
tenaga dan informasi, laporan ini dapat selesai dengan baik dan tepat waktu.
Dengan selesainya laporan ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak yang telah
memberikan masukan-masukan kepada kami. Untuk itu kami mengucapkan banyak
terimakasih kepada :
Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan;
1. Bapak Ir. Samsudin Silaen, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik
Negeri Medan;
2. Bapak Marsedes Purba, B.Sc, Ci.Eng, M.Sc, selaku Kepala Program Studi
Manajemen Rekayasa Konstruksi Gedung;
3. Bapak Fadli, S.T., M.T., selaku wali kelas MRKG-8A;
4. Ibu Ernie Shinta Y. Sitanggang, S.T, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah
membantu memberikan bimbingan, pengarahan, dan bersedia meluangkan waktunya
bagi penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan;
5. Seluruh staf laboratorium Politeknik Negeri Medan;
6. Seluruh staf pengajar dan pegawai Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan;
7. CV. Kokoh Bersama Sukses selaku penyalur dari pengaplikasian bahan FRP;
8. Bapak dan Ibu tercinta serta keluarga atas doa dan dukungan yang telah diberikan
sehingga penulis mampu melaksanakan dan menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini
dengan baik;
9. Seluruh rekan mahasiswa Teknik Sipil, khususnya angkatan 2013 yang telah
membantu dalam penyusunan laporan ini;
iv
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dari laporan ini, baik dari
materi maupun teknik penyajiannya, mengingat kurangnya pengetahuan dan pengalaman
penulis. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan.
Medan, 25 Agustus 2017
Program Studi MRKG
Hormat Saya,
Penulis:
NUR ANNISA NASUTION
NIM: 1305141041
v
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................ i
ABSTRAK ....................................................................................................................... ii
KATA
PENGANTAR ................................................................................................................. ii
i
DAFTAR
ISI ..................................................................................................................................... i
v
DAFTAR
TABEL ............................................................................................................................. v
i
DAFTAR
GAMBAR ........................................................................................................................ v
iii
DAFTAR
LAMPIRAN .................................................................................................................... i
x
DAFTAR NOTASI ......................................................................................................... x
BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
A. Latar Belakang ..................................................................................................... 1
B. Perumusan Masalah ............................................................................................. 3
C. Batasan Masalah .................................................................................................. 3
D. Tujuan dan Sasaran Penelitian ............................................................................. 3
E. Lingkup Penelitian ............................................................................................... 3
F. Manfaat Penelitian ............................................................................................... 4
G. Sistematika Pembahasan ..................................................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 6
A. Umum ................................................................................................................... 6
vi
B. Beton ..................................................................................................................... 6
C. Semen Portland ..................................................................................................... 7
D. Air ......................................................................................................................... 8
E. Agregat ................................................................................................................. 8
F. Faktor Air Semen ............................................................................................... 12
G. Slump .................................................................................................................. 13
H. Perencanaan Campuran Beton ............................................................................ 14
I. Kuat Tekan Beton ............................................................................................... 16
J. Penerimaan Nilai Kekuatan Beton Individu ....................................................... 17
K. FRP (Fiber Reinforcement Polymer) .................................................................. 20
L. Aplikasi FRP Pada Beton ................................................................................... 23
M. Penelitian Terdahulu ........................................................................................... 24
BAB III. METODE PENELITIAN ............................................................................. 27
A. Bahan-bahan ....................................................................................................... 27
B. Peralatan ............................................................................................................. 27
C. Pemeriksaan Material yang Digunakan .............................................................. 28
D. Perhitungan Campuran Beton (Mix Design) ...................................................... 28
E. Pembuatan dan Perawatan Benda Uji ................................................................. 31
F. Pengujian Kuat Tekan Benda Uji ....................................................................... 33
G. Tahap Penelitian ................................................................................................. 33
H. Jenis Penelitian ................................................................................................... 35
I. Jenis dan Sumber Data ....................................................................................... 36
J. Proses Pengumpulan Data .................................................................................. 37
K. Proses Pengolahan Data ..................................................................................... 37
BAB IV. ANALISA PEMBAHASAN ......................................................................... 38
A. Umum ................................................................................................................. 38
B. Proses Pembuatan Benda Uji .............................................................................. 38
C. Hasil Peelitian dan Pembahasan ......................................................................... 39
BAB V. SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 49
A. Simpulan ............................................................................................................. 49
vii
B. Saran ................................................................................................................... 49
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1Gradasi Pasir .................................................................................................... 9
Tabel 2.2 Gradasi Kerikil ............................................................................................... 12
Tabel 2.3 Nilai Slump Untuk Berbagai Macam Struktur ............................................... 13
Tabel 2.4 Jenis Propeti Fiber .......................................................................................... 21
Tabel 3.1Benda Uji Silinder ........................................................................................... 35
Tabel 4.1 Nilai Slump ..................................................................................................... 40
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Konvensoinal ......................................... 40
Tabel 4.3Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dengan CFRP .......................................... 41
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dengan GFRP ......................................... 42
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Rusak dengan CFRP .............................. 42
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Rusak dengan GFRP .............................. 43
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1Benda Uji (Remi Eid, Patrick Paultre. 2017) .............................................. 25
Gambar 2.2CFRP dan GFRP .......................................................................................... 26
Gambar 3.1Flowchart Pelaksanaan dan Penelitian ........................................................ 34
Gambar 3.2Pengujian Beton ........................................................................................... 36
Gambar 4.1 Grafik Kuat Tekan Beton Tanpa Perkuatan FRP ....................................... 41
Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Beton dengan CFRP .................................................... 41
Gambar 4.3 Grafik Kuat Tekan Beton dengan GFRP .................................................... 42
Gambar 4.4 Grafik Kuat Tekan Beton Rusak dengan CFRP ......................................... 43
Gambar 4.5 Grafik Kuat Tekan Beton Rusak dengan GFRP ......................................... 43
Gambar 4.6 Grafik Kuat Tekan Beton Gabungan .......................................................... 44
Gambar 4.7 Beton Normal Setelah Diuji........................................................................ 44
Gambar 4.8 Beton dengan CFRPdan GFRP Setelah Diuji ............................................. 45
Gambar 4.9 Beton Rusak yang Akan Dibalut FRP ........................................................ 46
Gambar 4.10 Beton Rusak dengan CFRP dan GFRP Setelah Diuji .............................. 47
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 : Analisa Ayakan Pasir
Lampiran 2 : Analisa Ayakan Kerikil
Lampiran 3 : Berat Jenis Pasir
Lampiran 4 : Berat Jenis Kerikil
Lampiran 5 : Formulir Rancangan Adukan Beton Normal Mutu f’c 20 MPa
Lampiran 6 : Lampiran Perancangan Campuran Beton
Lampiran 7 : Hasil Tes Beton Normal
Lampiran 8 : Hasil Tes Beton dengan CFRP
Lampiran 9 : Hasil Tes Beton dengan GFRP
Lampiran 10 : Hasil Tes Beton Rusak dengan CFRP
Lampiran 11 : Hasil Tes Beton Rusak dengan GFRP
Lampiran 12 : Gambar Dokumentasi Penelitian
x
DAFTAR NOTASI
FRP = Fiber Reinforcement Polymer
CFRP = CarbonFiber Reinforcement Polymer
GFRP =Glass Fiber Reinforcement Polymer
f’c = Kuat tekan
P = Beban maksimal
A = Luas penampang benda uji
f’cr = Kuat tekan rata-rata
P = Persentase berat agregat halus terhadap agregat campuran
K = Persentase berat agregat kasar terhadap agregat campuran
Bjah = Berat jenis agregat halus
Bjak = Berat jenis agregat kasar
Wac = Kebutuhan berat agregat campuran per meter kubik adukan beton
Wah = Proporsi agregat halus terhadap agregat campuran
Wak = Proporsi agregat kasar terhadap agregat campuran
Wa = Jumlah kebutuhan air menurut hasil hitungan (liter/m3)
Wah = Jumlah kebutuhan agregat halus menurut hasil hitungan (kg/m3)
Wak = Jumlah kebutuhan agregat kasar menurut hitungan (kg/m3)
Ah = Kadar air alami agregat halus di lapangan (%)
Ak = Kadar air alami agregat kasar di lapangan (%)
Ah,ssd = Kadar air ssd atau daya serap agregat halus (%)
Ak,ssd = Kadar air ssd atau daya serap agregat kasar (%)
xi
BN = Beton Normal
BC = Beton dengan CFRP
BG = Beton dengan GFRP
MPa = Mega paskal
kN = Kilo newton
mm = Milimeter
kg = Kilogram
m = Meter
gr = Gram
cm = Centimeter
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Seperti yang kita ketahui pada saat ini sering terjadi bangunan-
bangunan yang memiliki banyak kekurangan terutama pada stuktur bangunan.
Hal ini dapat kita lihat dikarenakan runtuhnya bangunan-bangunan akibat
bencana yang sering terjadi di Indonesia contohnya gempa bumi, sehingga para
ahli mencari cara untuk mengatasi hal tersebut terutama pada struktur
bangunan. Cara atau solusi yang diambil untuk mengatasi hal tersebut adalah
dengan membuat perkuatan yang bekerja dari luar.
Salah satu material perkuatan struktur adalah Fiber Reinforcement
Polymer (FRP) yang dapat memperkuat struktur secara eksternal, dan kini
dipakai pada banyak jenis bangunan dikarenakan FRPadalah perkuatan dengan
kekuatan tarik yang besar. Material FRP juga memiliki kekakuan dan kekuatan
yang tinggi, dan pemasangannya sangat mudah dilakukan. Material ini bisa
diperoleh dalam bentuk lembaran yang dalam penggunaanya diaplikasikan
dengan resin atau epoxy. Dengan material ini perkuatan struktur dapat
menghasilkan peningkatan kekuatan yang cukup substansial (aksial, geser,
lentur, dan torsi).(US Army Research Laboratory. 2002)
FRP dapat dibuat dari material yang berbeda seperti kaca, karbon,
aramid, boron, dan produk lainnya. FRP kuat terhadap tarik dan memiliki
kekuatan paling tinggi sepanjang arah longitudinal. Keuntungan penggunaan
pada material kaca yaitu harga murah, kekuatan tarik tinggi, reaksi terhadap
kimia tinggi, sedangkan kebalikannya modulus tarik rendah, berat jenis relatif
tinggi, sensitif terhadap abrasi. Keuntungan penggunaan pada material karbon
yaitu perbandingan kekuatan tarik terhadap berat yang tinggi dan perbandingan
modulus tarik terhadap berat juga tinggi. Keuntungan penggunaan pada
material aramid yaitu tidak ada titik leleh, tingkat integritas pabrik yang baik
terhadap suhu tinggi. (Gangarao, Hota V. S., Narendra Taly, P. V. Vijay. 2006)
Perbaikan Kekuatan dan Daktilitas Balok Beton Bertulang
Menggunakan Fiber Reinforced Polymer (FRP) seperti yang telah diteliti
2
menghasilkan kekuatan balok beton setelah di retrofit dengan FRP mengalami
peningkatan kapasitas beban dari 8 ton ke 10 ton pada titik lendutan yang sama,
sehingga dapat disimpulkan kekuatan balok beton dengan retrofit FRP
mengalami penambahan sebesar 20 % dibandingkan dengan balok beton
original. Dengan meningkatnya kekuatan dan daktilitas pada struktur dengan
retrofit maka material FRP dapat menjadi solusi untuk perkuatan bangunan
utamanya balok beton bertulang pasca terjadi kerusakan.(Taufikurrahman,
Parmo. 2013)
Penggunaan FRP sebagai salah satu alternatif baru dalam kegiatan
perbaikan dan penguatan struktur beton, mampu menawarkan solusi perbaikan
yang lebih mudah dari segi pelaksanaan dan dapat diaplikasikan oleh setiap
pelaksana (kontraktor). Aplikasi metode penguatan dengan serat polimer
membutuhkan perencanaan yang tepat, baik dari segi desain (analisis perilaku
struktur beton), kondisi lapangan (pengaruh lingkungan), dan pemeliharaan
jenis tipe serat (fiber). Hal ini untuk menghindari proses perbaikan sehingga
tidak terjadi kegagalan pada sistem penguatan. Penggunaan serat polimer pada
kondisi lingkungan yang ekstrim, akan memerlukan suatu sistem perlindungan
terhadap permukaan serat dari pengaruh suhu, zat kimia maupun radiasi sinar
ultraviolet. (Basuki, Ariyadi. 2005)
Carbon Fiber Reinforcement Polymer(CFRP)dan Glass Fiber
Reinforcement Polymer(GFRP)adalah salah satu bagian dari FRP yang
berpengaruh terhadap kuat lentur balok. Beban maksimal yang bisa ditahan
balok dengan perkuatan CFRP maupun GFRP lebih besar daripada beban
maksimal yang dapat ditahan balok kontrol. CFRP lebih baik dalam menambah
kekuatan lentur balok daripada GFRP. Hal ini dikarenakan mutu dan bahan
dasar CFRP yang lebih baik dalam menahan beban daripada mutu dan bahan
dasar GFRP. Selain itu, inersia penampang balok yang diperkuat CFRP lebih
kecil daripada inersia dari balok yang diperkuat GFRP.(Petrico G, Ireneus.
2013)
B. Perumusan Masalah
3
Berdasarkan uraian diatas, penulis merumuskan masalah yang akan dijadikan
pembahasan adalah:
1. Bagaimana pengaruh penggunaan CFRP dan GFRP dalam peningkatan kuat
tekan beton?
2. Bagaimana perbandingan kuat tekan beton antarabeton normal
menggunakan CFRP dengan GFRPdan beton rusak menggunakan CFRP
dengan GFRP?
C. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Benda uji dengan dimensi diameter150 mm dengan tinggi 300 mm yang
digunakan adalah beton.
2. Benda uji silinder tanpa tulangan.
3. Benda uji menggunakan beton mutu f’c 20 MPa.
4. Benda uji kuat tekan pada umur 28 hari dengan jumlah beton 12 buah.
5. Material dasar dari perkuatan serat polimer yang digunakan adalah CFRP
dan GFRP. Dengan ketebalannya CFRP tc= 1,2 mm danGFRP tg = 1,2 mm.
6. Perkuatan eksternal CFRP dan GFRP dilakukan pada daerah sisi beton.
D. Tujuan dan Sasaran Penelitian
Sesuai dengan topik yang dipilih, tujuan yang ingin dicapai dalam
Tugas Akhir ini antara lain:
1. Untuk mengetahui besar peningkatan kuat tekan beton dengan
perkuatanCFRP dan GFRP.
2. Untuk mengetahui perbandingan persentase kuat tekan betontanpa
perkuatan FRP dengan beton menggunakan perkuatan CFRP dan GFRP.
E. Lingkup Penelitian
Dalam penelitian ini hanya menelitisejauh manakah kuat tekan yang
dipikul pada benda uji silinder mutu f’c 20 MPa dengan diameter 150mm dan
tinggi 300mm dimana benda uji akan dites pada umur 28 hari dengantipe 1
beton normal, tipe 2 beton dengan menggunakan CFRP, tipe 3 beton dengan
4
menggunakan GFRP, tipe 4 beton rusak dengan menggunakan CFRP, dan tipe
5 beton rusak dengan menggunakan GFRP.
F. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, yaitu:
1. Menambah pengetahuan, pengalaman dan memperluas wawasan mengenai
penggunaan CFRP dan GFRP.
2. Menambah konsep baru yang dapat dijadikan sebagai pedoman dan
referensi bagi para pembaca.
3. Sebagai bahan pertimbangan masyarakat jasa konstruksi dalam
peningkatan kekuatan yang bekerja dari luar terhadap struktur bangunan.
4. Dijadikan acuan penyelesaian permasalahan yang terjadi terhadap sturktur
bangunan akibat sering terjadinya bencana di Indonesia khususnya gempa
bumi.
G. Sistematika Pembahasan
Sistematika pembahasan dalam Tugas Akhir ini disusun sebagai berikut:
1. Pendahuluan
Pada bab ini berisi tentang latar belakang masalah, perumusan masalah,
tujuan dan sasaran penelitian, lingkup penelitian, manfaat penelitian, dan
sistematika pembahasan.
2. Tinjauan Pustaka
Pada bab ini berisi uraian singkat mengenaiperencanaan campuran beton,
kuat tekan beton, penggunaan FRP, alasan penggunaan FRP, fungsi FRP,
investigasi, evaluasi, metode perbaikan, struktur bangunan yang
menggunakan FRP, bentuk dan tipe FRP, aplikasi FRP terhadap
bangunan, pekerjaan dan pemasangan FRP.
3. Metode Penelitian
Pada bab ini berisi tentang objek penelitian, metode penelitian seperti:
tahapan penelitian, penentuan sampel, data penelitian, metode
pengumpulan dan pengolahan data.
4. Analisa Pembahasan
5
Pada bab ini berisi data-data yang telah dikumpulkan, yaitu mengenai
gambaran umum data, langkah mitigasi, tabulasi data, analisis data, uji
model, dan pembahasan.
5. Simpulan dan Saran
Pada bab ini berisi simpulan dari hasil pengujian yang telah dilakukan
terhadap objek penelitian, baik penelitian maupun studi literatur.