TERIMA KASIH KEPADA PT FYFE FIBRWRAP INDONESIA YANG TELAH MEMBANTU PENELITIAN DAN TUGAS AKHIR INI DARI AWAL HINGGA AKHIR

  ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN CARBON FIBER REINFORCED POLYMER

SEBAGAI TULANGAN EKSTERNAL TERHADAP KERUNTUHAN GESER DENGAN

  

!

!

TUGAS AKHIR!

  Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas ! dan Melengkapi Syarat Untuk Menempuh ! Ujian Sarjana Teknik Sipil!

  

!

DISUSUN OLEH :!

  

!

  MICHAEL MARIO SINAGA! 08 04040 086!

  

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

  

BIDANG STUDI STRUKTUR!

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL!

FAKULTAS TEKNIK!

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA!

  

2014!

  

TERIMA KASIH KEPADA

PT FYFE FIBRWRAP INDONESIA

YANG TELAH MEMBANTU PENELITIAN DAN TUGAS

AKHIR INI DARI AWAL HINGGA AKHIR

  ABSTRAK

  Salah satu usaha untuk meningkatkan gaya lintang dan kapasitas geser adalah dengan merencanakan suatu struktur dengan tulangan sengkang yang maksimum, ini sering kali diabaikan oleh beberapa orang sehingga terjadi kesalahan desain yang mengakibatkan struktur tidak mampu menahan geser.

  Dalam kasus ini, ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kapasitas geser dari suatu struktur khususnya dalam studi kasus ini dilakukan pada balok dengan perkuatan Carbon FRP dengan metode U Wraping. Terbukti dalam analisa yang dilakukan baik dalam teoritis dan pengujian di dalam labolatorium, Carbon FRP sangat efektif meningkatkan gaya lintang dan kapasitas geser, selain itu peningkatan kapasitas lentur juga terjadi dengan metode ini. Mengacu pada peraturan ACI 440, perhitungan kapasitas geser dalam studi ini mampu meningkat sebesar 86,95%. Hal ini membuktikan metode U Wraping dengan mengunakan Carbon FRP sangat efektif digunakan sebagai tulangan eksternal dan metode ini dapat digunakan pada bagian struktur yang mengalami kerusakan seperti keretakan pada balok. Penambahan tulangan eksternal Pada balok, kolom maupun struktur lainya seperti pelat dengan mengunakan Carbon FRP juga lebih efisien dan praktis jika dibandingan dengan cara konvesional biasa dikarenakan pengunaan Carbon FRP mengunakan material yang tipis, ringan dan tidak menyita tempat dalam pelaksanaan serta mudah dalam pelaksanaanya Kata kunci: Geser, Carbon FRP (fiber reinforced polymer)

  One attempt to improve the latitude and shear capacity is to plan a structure with maximum reinforcement stirrups, it is often overlooked by some people that design errors resulting structure can not withstand shear . In this case , there are several ways you can do to increase the shear capacity of a particular structure in the case study was conducted on beams with Carbon FRP reinforcement with U Wraping method. Evident in the analysis carried out in both the theoretical and testing in the laboratory, Carbon FRP are very effective in improving the style of latitude and shear capacity, in addition to the increase in flexural capacity also occur with this method. Referring to the regulation ACI 440, the calculation of shear capacity in the study were able to increase by 86.95 %. This proves U Wraping method by using Carbon FRP is effectively used as external reinforcement and this method can be used on the damaged structures such as cracks on the beam. On the addition of external reinforcement beams, columns and other structures such as plates by using Carbon FRP is also more efficient and practical when compared with conventional usual way due to the use of Carbon FRP materials are thin, lightweight and does not take place in the execution and easy in implementation Keywords : Shear, Carbon FRP ( fiber reinforced polymer )

KATA PENGANTAR

  

!

!

  Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, akhirnya penyusunan tugas akhir ini dapat saya selesaikan dengan baik, dimana tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam menyelesaikan program sarjana (S1) di Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara (USU).

  !

  Penulis menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan tidak terhingga yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT selaku dosen pembimbing yang telah

  banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam memberikan motivasi, bimbingan dan dorongan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

  2. Ibu Ir. Chainul Mahni dan bapak M. Agung Handana Putra, ST, MT selaku pembanding dan telah banyak memberikan kritik dan masukan.

  3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik

  Sipil

  4. Bapak/Ibu staf pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera

  Utara

  5. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dalam

  penyelesaian administrasi

  

6. Kedua orang tua penulis Ir Alex Ferdinandus Sinaga dan Johanna

  Westernberg yang turut mendukung dalam doa serta motivasi yang tiada henti.

  

7. Saudara penulis Raisa Grace Marella Sinaga, Moses Odillo Rosevelt

  Sinaga, Anastasya Beatrice Sinaga yang juga memberikan semangat, doa dan motivasi.

  

8. Akristin Eko, ST (senior technical engineer PT Fyfe Fibrwrap

Indonesia), Qodry Sihotang, ST (technical engineer PT Fyfe Fibrwrap

Indonesia), dan Zulhamdi Lubis, ST (sales engineer Medan) yang

memberikan bantuan sebagai sponsor, literatur, dan mentor tugas akhir.

  

9. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2008, Ibnu syifa, M. Harry Yusuf,

Fahrurrozie, Samuel Pakpahan, M. Hafiz, Rama Miranda Pasaribu.

  Yelena Depari, Topandi Yumahira, William Arthur Bangun, Putra Amantha Hasibuan, adik-adik angkatan 2009 Teknik Sipil Terkhusus buat Rahmadsyah Yazid Putra, adik-adik angkatan 2010 Teknik Sipil, Rosadi Patra Tanjung, Afrissa Isti Fadillah, Fanny Siregar, serta adik-adik angkatan 2011 Teknik Sipil, Jonathan William Marbun, Raedian Aulia, Wahyu Ramdani Siregar, RM Barly, Surendra Agung Hanggono, Tam Saka Artoka, Alvin Hogan Situmorang, Evan Simorangkir dan semua mahasiswa Teknik Sipil yang ikut membantu dalam penulisan tugas akhir ini.

  

10. Juliananta Sitepu dan rekan-rekan LPPM biogas yang banyak

memberikan masukan tentang polymer.

  Penulis menyadari bahwa manusia tidak luput daripada kesalahan dan kekurangan, demikian juga dengan tugas akhir ini yang masih banyak memiliki banyak kekurangan walaupun penulis telah berusaha semaksimal mungkin. Oleh karena itu, dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulis akan menerima segala masukan dan kritik yang membangun demi perbaikan tugas akhir ini. Harapan penulis tugas akhir dengan judul “Analisa Penambahan Carbon Fiber Reinforced Polymer Sebagai

  

Tulangan Eksternal Terhadap Keruntuhan Geser dengan Efek

Samping Peningkatan Lentur” dapat memberikan manfaat bagi kita

  semua serta dapat menjadi masukan sebagai penelitian berikutnya.

  ! ! ! ! ! !

  Medan, Agustus 2014 Hormat saya

  ! !

  Michael Mario Sinaga Abstrak Daftar notasi i

  Daftar gambar iii

  Daftar tabel v

  Daftar grafik vi

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 Latar Belakang

  1

  1.2 Landasan Teori

  2 1.3 rumusan Masalah

  5

  1.4 Tujuan Penelitian

  5

  1.5 Metode Penelitian

  6

  1.6 Batasan Masalah

  6

  1.7 Mekanisme Pengujian

  7

  1.8 Sistematika Penulisan

  8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  10

  2.1 Beton Bertulang

  10

  2.2 Kelebihan Beton Sebagai Struktur

  10

  2.3 Kelemahan Beton Sebagai Struktur

  11 2.4 Bahan Tambahan (admixture) .

  12

  2.5 Fibre Reinforced Polymer

  12

  2.6 Standart Pedoman Perencanaan

  15

  2.8 Tegangan Geser Beton

  18

  2.9 Analisa Kuat Geser Balok yang Bertulangan Geser

  22 2.10 Kontribusu FRP Dalam Memikul Geser .

  26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  27

  3.1 Pendahuluan

  27

  3.2 Persiapan Pengujian

  27

  3.3 Pembuatan Benda Uji

  28

  3.3.1 Perencanaan Campuran Beton

  28

  3.3.2 Pengecoran Beton

  28

  3.3.3 Slump

  29

  3.3.4 Curing/Perawatan

  29

  3.4 Pengujian Silinder Beton

  29

  3.4.1 Uji Tekan

  29

  3.4.2 Modulus Elastisitas Beton

  30

  3.5 Perencanaan Benda uji

  31

  3.6 Pemasangan Carbon FRP

  32

  3.7 Prosedur Pelaksanaan Pengujian Balok

  33

  3.8 Alat Uji Pembebanan

  33 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PERHITUNGAN

  34

  4.1 Perencanaan Balok Komposit

  34

  4.2 Analisa Perencanaan Balok Dengan Perhitungan Geser

  34

  4.4Perhitungan Momen Yang dihasilkan Oleh CFRP Dengan U Wraping

  49

  4.5 Pembahsan dan Diskusi

  51 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  53

  5.1 Kesimpulan

  53

  5.2 Saran

  54 LAMPIRAN A

  55 LAMPIRAN B

  62 DAFTAR PUSTAKA

  67

DAFTAR NOTASI

  f’c Kuat tekan beton yang diisyaratkan (MPa) fy Kuat leleh tulangan-Prategang yang diisyaratkan (MPa) L Panjang bentang (m) Ec Modulus elastisitas beton (MPa) s Tebal selimut beton (mm)

  I Ineria (cm

  4

  ) d Tinggi efektif balok (mm) h Tinggi balok (mm) b Lebar balok (mm) P Beban yang diberikan (kg) Vc Gaya geser yang dihasilkan oleh beton (KN) Vs Gaya geser yang dihasilkan oleh tulangan baja (KN) Vt Kapasitas gabungan gaya geser (KN) Kf Konstanta komposit Y1 Pembacaan dial 1 (mm) Y2 Pembacaan dial 2 (mm) Y3 Pembacaan dial 3 (mm) ℇf

  Nilai regangan dari perkuatan FRP (mm/mm) ℇc

  Nilai regangan dari beton (mm/mm) ℇs

  Nilai regangan dari tulangan baja (mm/mm) Mn Nominal nilai momen (KN) c Jarak antara diagram tekan ke garis netral (mm)

  i

  2

  ψ f Faktor reduksi FRP

  ii

  DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1

  25 Gambar 2.8 Metode Wraping

  48

  37 Gambar 4.4 Diagram gaya lintang

  36 Gambar 4.3 Diagram gaya lintang

  35 Gambar 4.2 Pembebanan benda uji

  34 Gambar 4.2 Diagram tegangan dan regangan

  32 Gambar 4.1 Dimensi balok

  28 Gambar 3.2 Metode pembebanan pada balok

  26 Gambar 3.1 Proses pemberian pelumas pada bekesting

  24 Gambar 2.7 Jenis tulangan geser

  Bidang momen dan lintang pada pembebanan

  23 Gambar 2.6 Grafik distribusi geser dalam pada balok dengan tulangan geser

  22 Gambar 2.5 Mekanisme analogi rangka

  20 Gambar 2.4 Retribusi perlawanan geser sesudah terbentuknya retak miring

  19 Gambar 2.3 Pola retak pada balok saat pembebanan

  18 Gambar 2.2 Distribusi Tegangan Geser

  8 Gambar 2.1 Bidang momen dan lintang saat pembebanan

  7 Gambar 1.4 Balok tanpa perkuatan

  4 Gambar 1.3 Balok dengan perkuatan

  3 Gambar 1.2 Analogi rangka sebagai tulangan geser

  iii

  Gambar 4.5 iv

  DAFTAR TABEL Tabel 2.1

  40 Tabel 4.3 Tabel regangan-tegangan balok tanpa perkuatan

  48

  48 Tabel 4.8 Kuat geser balok uji, mode keruntuhan dan geser

  47 Tabel 4.7 Perbandingan antara teoritis dengan eksperimen

  45 Tabel 4.6 Perbandingan lendutan tengah (Y2) balok kontrol dengan balok perkuatan

  43 Tabel 4.5 Perhitungan regangan, tegangan dan elastisitas

  42 Tabel 4.4 Data penurunan (Y) dari hasil percobaan balok dengan perkuatan

  40 Tabel 4.2 Data penerunan (Y) dari hasil percobaan balok kontrol

  Perbandingan performance Carbon, Glass dan Aramid

  26 Tabel 4.1 Daftar material

  17 Tabel 2.6 Nilai koefisien wraping

  16 Tabel 2.5 Rekomendasi nilai keamanan untuk desain

  16 Tabel 2.4 Faktor keamanan parsial untuk modulus elastisitas

  16 Tabel 2.3 Faktor keamanan parsial untuk kekuatan

  14 Tabel 2.2 Faktor reduksi lingkungan Ce

  v

DAFTAR GRAFIK

• 2

  Kurva 4.1

  Lendutan pada balok kontrol (x10 )

  41

• 2

  Kurva 4.2

  Kurva lendutan pada balok perkuatan (x10 )

  43 Kurva 4.3 Kurva perbandingan Regangan dan tegangan

  45 Kurva 4.4 Perbandingan lendutan tengah (Y2) balok kontrol dengan balok perkuatan

  47

  vi