kecil sampai pada suatu tingkat pembebanan yang menyebabkan hancurnya balok beton tersebut di bidang geser nya.
II.2. Fiber Reinforced Polymer
Fiber Reinforced Polymer FRP merupakan sejenis pelat baja tipis yang didalamnya terdapat serat-serat carbon dan fiber.
Tiga prinsip penggunan FRP dalam perkuatan struktur adalah : -
Meningkatkan kapasitas momen lentur pada balok atau plat dengan menambahkan FRP pada bagian tarik.
- Meningkatkan kapasitas geser pada balok dengan menambahkan FRP di
bagian sisi pada daerah geser. -
Meningkatkan kapasitas beban axial dan geser pada kolom dengan menambahkan FRP di sekeliling kolom.
Tipe FRP yang umum digunakan sebagai perkuatan struktur dapat berupa CFS Carbon Fiber Sheet, AFS Aramid Fiber Sheet, dan GFS Glass Fiber Sheet.
Tabel 2.1. Data FRP nilai dibawah hanya untuk fiber saja bukan composite
Tipe Fiber KuatTarik
Nmm
2
Modulus Elastisitas
kNmm
2
Elongasi Massa
jenis grcm
3
Carbon : high strength 4300-4900
230-240 1.9-2.1
1.8 Carbon : high modulus
2740-5490 294-329
0.7-1.9 1.78-1.8
Carbon : ultra high modulus 2600-4020
540-640 0.4-0.8
1.91-2.1 Aramid : high strength and high
modulus 3200-3600
124-130 2.4
1.44 Glass
2400-3500 70-85
3.5-4.7 2.6
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2. Perbandingan Performance FRP
Performance Carbon
Aramid Glass
Alkaline Resistant Good
Good Bad
UV Resistant Yes
No Yes
Electricity Conductivity Yes
No Yes
Compressive vs Tensile Strength Close to
Lower Close to
Elastic Modulus vs Steel Similar
Lower Lower
Melting Point 650°C
200°C 1000°C
Creep Rapture Best
Moderate Bad
Bentuk FRP yang sering dipakai pada perkuatan struktur adalah : -
Plate Composite -
Fabric Wrap Bentuk Plate lebih efektif dan efisien untuk perkuatan lentur baik pada balok
maupun plat serta pada dinding ; sedang bentuk wrap lebih efektif dan efisien untuk perkuatan geser pada balok serta untuk meningkatkan kapasitas beban axial
dan geser pada kolom. Ada beberapa keuntungan penggunaan FRP sebagai Perkuatan Struktur, antara
lain : Kuat tarik sangat tinggi ± 7-10 kali lebih tinggi dari U39
Sangat ringan density 1.4-2.6 grcm
3
, 4-6 kali lebih ringan dari Baja Pelaksanaan sangat mudah dan cepat
Memungkinkan untuk tidak menutup lalu lintas mis : jembatan dll Tidak memerlukan area kerja yang luas
Universitas Sumatera Utara
Tidak memerlukan joint, meskipun bentang yang harus diperkuat cukup panjang
Tidak berkarat non logam Terdapat juga kerugian dari FRP ,yaitu :
Ketahanan terhadap kebakaran harus dilakukan lapisan tahan kebakaran Pengrusakan dari luar umumnya untuk fasilitas umum harus dilakukan
lapisan penutup dari mortar. Dalam penggunaannya, FRP digabungkan dengan suatu bahan perekat Epoxy
Impregnation Resin yang akan merekatkan lembaran fiber pada balok beton. Bahan perekat yang akan digunakan pada penelitian ini berupa Epoxy dengan
merek dagang SIKADUR 330
®
. SIKADUR 330
®
terdiri dari 2 dua bagian yaitu bagian A berwarna putih dan bagian B berwarna abu-abu. Perbandingan
campuran antara bagian A : bagian B = 4 : 1 sesuai berat nya.
II.2.1 Standard Pedoman Perencanaan
Pedoman perencanaan untuk FRP dapat mengacu pada standard ACI yaitu “ACI 440-Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP
System for Strengthening Concrete Structures and Technical Report” yang dikeluarkan oleh “Concrete Society Committee Inggris yaitu Technical Report
No. 55-Design Guidance for Strengthening Concrete Structure Using Fibre Composite Materials”.
Universitas Sumatera Utara
Di dalam ACI 440, selain factor reduksi kekuatan Φ; juga terdapat factor reduksi lainnya, yaitu :
- Faktor reduksi partial untuk FRP ψ sebesar :
Lentur : 0,85 Geser : 0,95 wrap 4 sisi atau 0,85 wrap 3 sisi
Kolom : 0,90 bulat; 0,50 bujur sangkar atau berdasarkan test persegi. -
Faktor reduksi untuk material FRP akibat pengaruh lingkungan C
E
, dipakai sebagai dasar perencanaan untuk kuat tarik ultimate f
lu
= C
E
. f
lu
dari pabrik dan regangan ultimate ε
lu
= C
E
. ε
lu
dari pabrik -
Pada perencanaan geser regangan FRP dibatasi maximum sebesar 0,004. Tabel 2.3. Faktor Reduksi Lingkungan C
E
Kondisi penempatan Carbon
Glass Aramid
Di luar ruangan 1.0
0.8 0.9
Di dalam ruangan 0.9
0.7 0.8
Di dalam Technical Report No.55, digunakan faktor keamanan partial sbb : -
f
1
= f
lu
γ
mf
. γ
mm
.γ
mE
· γ
mf :
faktor keamanan partial untuk kekuatan ·
γ
mm
: faktor keamanan partial untuk proses pembuatan atau pelaksanaan.
· γ
mE
: faktor keamanan partial untuk modulus elastisitas. -
Pada perencanaan geser regangan FRP dibatasi maximum sebesar 0,004.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4. Faktor keamanaan parsial untuk kekuatan.
Material Faktor keamanan p
artial γ
mf
Carbon FRP 1.4
Aramid FRP 1.5
Glass FRP 3.5
Tabel 2.5. Recommended values of partial safety factor, to be applied to design strength of manufactured composites, based on Clarke
Type of system and method of application or manufacture
Additional partial safety factor , γ
mm
Plates Pultruded
1.1 Prepeg
1.1 Preformed
1.2 Lembaran atau tapes
Machines-controlled application 1.1
Vacuum infusion 1.2
Wet lay-up 1.4
Prefabricated factory-made shell Filament winding
1.1 Resin transfer moulding
1.2 Hand lay-up
1.4 Hand-held spray application
2.2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.6. Faktor keamanan parsial untuk modulus elastisitas. Material
Partial safety factor, γ
mE
Carbon FRP 1.1
Aramid FRP 1.1
Glass FRP 1.8
II.2.2 Aplikasi FRP
FRP fiber reinforced polymer digunakan pada konstruksi yang telah ada. Pemakaian FRP pada suatu konstruksi biasa nya disebabkan oleh beberapa hal
yaitu : •
Terjadi kesalahan perencanaan •
Adanya kerusakan-kerusakan dari bagian struktur sehingga dikhawatirkan tidak berfungsi sesuai dengan yang diharapkan.
• Adanya perubahan fungsi pada system struktur dan adanya penambahan
beban yang melebihi beban rencana. Perkuatan tambahan ini telah banyak dipergunakan di berbagai belahan dunia. Di
Indonesia, SIKA telah memproduksi FRP sejak tahun 1997. Jenis FRP yang saat ini dipasarkan oleh SIKA adalah terdiri dari :
Bentuk Plate : Sika Carbodur
Pembagian tipe Sika Carbodur berdasarkan angka modulus elastisitasnya terdiri dari tiga tipe yaitu :
Universitas Sumatera Utara
1. Carbodur tipe S Standard , jenis S512 dan S1012
2. Carbodur tipe M Middle
3. Carbodur tipe H High
Bentuk Wrap : Sika Wrap 230C
Spesifikasi dari masing-masing tipe Sika Carbodur ini dapat dilihat pada Tabel 2.7 berikut ini.
Tabel 2.7. Tipe dan Spesifikasi dari Sika Carbodur.
Tipe Tensile
Strength Nmm
2
Ultimate Tensile Strength
Nmm
2
Elasticity Modulus
Nmm
2
Failure Strain
Sstandard 2400
3100 155000
1.9 Mmiddle
2000 2400
210000 1.1
Hhigh 1400
1600 300000
0.8
Universitas Sumatera Utara
II.3. Geser dan Tarik Diagonal