PENGARUH LINGKUNGAN LAUT TERHADAP EFEKTI
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
PENGARUH LINGKUNGAN LAUT TERHADAP
EFEKTIFITAS GFRP SHEET SEBAGAI BAHAN
PERKUATAN ELEMEN LENTUR
Mufti Amir Sultan1 , Rudy Djamaluddin2, Herman Parung3 dan
M. Wihardi Tjaronge4
1
Mahasiswa program Doktor Teknik sipil Universitas Hasanuddin dan dosen prodi teknik sipil,
Universitas Khairun, email: muftiasltn@gmail.com
2
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Univesritas Hasanuddin, email:rudy0011@hotmail.com
3
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Univesritas Hasanuddin, email:hermanparung@yahoo.com
4
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Univesritas Hasanuddin, email:tjaronge@yahoo.co.jp
ABSTRAK
Struktur yang dibangun pada lingkungan agresif, seperti di laut atau di lingkungan laut perlu diperhatikan
lebih baik. Karena dengan adanya beban lingkungan yang diakibatkan oleh penetrasi ion kholrida yang
dikandung oleh air laut yang masuk ke dalam beton. Salah satu cara untuk mengurangi penurunan
kekuatan struktur pada lingkungan laut adalah dengan cara teknik perkuatan dengan menggunakan
material yang tahan terhadap ion klorida, Salah satu bahan perkuatan tersebut adalah material komposit
dengan bahan dasar serat dan plastic yang dikenal dengan nama Glass Fiber Reinforced Plastics (GFRP)
yang direkatkan pada permukaan komponen beton yang diperkuat dengan bantuan perekat epoxy. Pada
penelitian ini digunakan 60 sampel balok lentur dimana tiga sampel sebagai balok normal tanpa
perkuatan, sisanya diperkuat dengan GFRP dan diletakkan pada lima titik selama enam dan sembilan
bulan. Dari hasil penelitian memperlihatkan bahwa balok beton dengan perkuatan GFRP-S (BNF)
mengalami peningkatan kuat lentur bila dibandingkan dengan balok tanpa perkuatan (BN). Peningkatan
rata-rata yang terjadi sebesar 84.21%. Setelah sampel terekspos lingkungan laut selama 6 bulan akan
mulai terlihat pengaruhnya dalam hal penurunan kapasitas momen dari balok yang diperkuat dengan
GFRP. Bahwa pada masing-masing lokasi yang berdasarkan lama waktu terekpos sampel dengan
lingkungan, dapat disimpulkan bahwa sampel yang terletak di dalam laut dan 0 m dari laut (tepi pantai)
terjadi penurunan kapasitas momen antara 33% s.d 35% sedangkan untuk lokasi dengan jarak >250 m
dari laut penurunan kapasitas momen antara 19% s.d 26%. Ini memperlihatkan bahwa untuk daerah yang
lebih dekat ke laut mempunyai pengaruh yang lebih besar dalam hal penurunan kapasitas lentur dari
balok.
Kata kunci: lingkungan laut, GFRP, kuat lentur
1. PENDAHULUAN
Beton bertulang merupakan struktur yang sangat lazim dalam dunia konstruksi. Beton
berfungsi untuk menahan gaya tekan yang diakibatkan oleh beban-beban yang
diberikandan tulangan besi untuk menahan gaya tarik yang terjadi. Pembangunan
sruktur beton di sekitar atau di pinggir pantai bahkan di dalam lautpun adalah hal yang
tidak mustahil dapat dilaksanakan
Pembangunan struktur beton kearah tersebut sudah banyak dilakukan sebagai contoh
pembangunan dermaga, struktur pemecah gelombang (break water), tiang pancang
jembatan, fondasi gedung pinggir pantai dan bangunan maritim dari segala jenis. Semua
pelaksanaan itu pengerjaannya menggunakan material beton sebagai sebagai struktur
dasarnya. Dalam perkembangannya struktur beton juga dihadapkan pada masalahmasalah kegagalan struktur yang diakibatkan oleh faktor intern seperti karbonasi pada
beton, maupun faktor eksteren seperti gempa bumi. Struktur yang dibangun pada
ISBN 978-979-99327-9-2
467
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
lingkungan agresif, seperti di laut atau di lingkungan laut perlu diperhatikan lebih baik.
Di lingkungan tersebut kekuatan struktur beton akan menurunan di samping oleh beban
struktur tersebut adalah dengan adanya beban lingkungan yang diakibatkan oleh
penetrasi ion kholrida yang dikandung oleh air laut yang masuk ke dalam beton.
Salah satu cara untuk mengurangi penurunan kekuatan struktur pada lingkungan
tersebut adalah dengan cara teknik perkuatan dengan menggunakan material yang tahan
terhadap ion klorida, Salah satu bahan perkuatan tersebut adalah material komposit
dengan bahan dasar serat dan plastic yang dikenal dengan nama Fiber Reinforced
Plastics (FRP). Untuk keperluan tersebut telah berkembang berbagai bahan dasar serat
seperti serat gelas (Glass Fiber Reinforced Plastics – GFRP), serat aramid (Aramid
Fiber Reinforced Plastics – AFRP) atau serat karbon (Carbon Fiber Reinforced Plastisc
– CFRP). Gambar. 1 memperlihatkan contoh lembaran serat gelas.
Gambar 1. Serat gelas
Studi untuk penggunaannya pada perkuatan balok telah dilakukan oleh beberapa peneliti
seperti Saadatmanesh. et.al (1990) menyatakan bahwa penggunaan lembar GFRP
memberikan peningkatan kuat lentur pada balok beton bertulang.sering digunakan
sebagai bahan penguat struktur kolom, balok maupun pelat. Meieretal (1992)
menyatakan bahwa sistem perkuatan dengan melekatkan lapis FRP telah terbukti efektif
dan efisien sebagai salah satu cara mengatasi terjadi degradasi kekuatan struktur akibat
dari menurunnya kekuatan material penyusunnya. Banthia (2003) dengan menggunakan
bahan GFRP komposit pada daerah tertarik pada balok dan pelat, hasilnya dapat
meningkatkan kapasitas momen. Rose et.al (2009) mengadakan penelitian dengan
perkuatan pada balok beton bertulang yang telah korosi menunjukkan bahwa terjadi
pengkatan kekuatan batas dan daktalitas. Alam F (2010) melakukan penelitian dengan
menggunakan GFRP sebagai perkuatan lentur pada balok beton bertulang, hasilnya
terjadi peningkatan beban sampai dengan 75,13%. Widiarsi dan Deskarta (2011)
menyatakan bahwa dengan penambahan luas bidang rekatan dapat meningkatkan kuat
lentur balok beton bertulang.
2. KAJIAN PUSTAKA
Dalam kondisi tertentu seperti pada perencanaan konstruksi jalan dan perkerasan
bandara, kriteria kuat lentur dianggap lebih penting dibandingkan kuat tekan beton.
Kuat lentur merupakan kuat tarik beton tak langsung dalam keadaan lentur akibat
momen dari beton. Kuat lentur maksimum terjadi pada serat bawah balok beton yang
mengalami pembebanan arah transversal. Kondisi ini dikenal sebagai modulusof rupture
ISBN 978-979-99327-9-2
468
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
dari beton yang besarnya tergantung jenis pembebanan yang diterima dan panjang balok
beton itu sendiri. Namun, kuat lentur beton biasanya kurang berpengaruh pada
perencanaan beton bertulang.
Jika suatu balok terbuat dari material yang elastik linier, isotropis, dan homogen, maka
tegangan lentur maksimumnya dapat diperoleh dengan rumus lentur balok yang terkenal
dari Nawy, yaitu:
f = Mc/I. (Nawy. 2009:99).
Glass Fiber Reinforcement Polymer (GFRP )
Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) merupakan material bahan konstruksi yang
terus dikembangkan oleh sebagian kalangan. Walaupun material ini cukup mahal
namun banyak keuntungan yang dapat diberikan yaitu merupakan material yang tahan
korosi, mempunyai kuat tarik yang tinggi, superior dalam daktilitas, lebih ringan
sehingga tidak memerlukan peralatan yang berat untuk dibawa ke lokasi. Adapun
spesifikasi GFRP tipe SEH51 dalam bentuk komposit, dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi GFRP tipe SEH51 dalam bentuk komposit
PROPERTI LAPIS KOMPOSIT (GFRP+EPOXY)
Properti
Metode
ASTM
Nilai
Test
Nilai
Desain
Tegangan tarik ultimit dalam arah
utama fiber (Psi)
D-3039
575 MPa
460 MPa
Regangan
D-3039
2,2 %
2,2 %
D-3039
26,1 GPa
20,9 GPa
Tegangan tarik ultimit 90 dari
arah utama fiber
D-3039
25,8 MPa
20,7 MPa
Tebal lapisan
D-3039
1,3 mm
1,3 mm
Modulus Tarik (Psi)
0
Epoxy (Perekat)
Epoxy atau bahan perekat yang digunakan dalam penelitian ini juga merupakan produk
dari Fyfe Co dengan nama Tyfo S komponen A dan komponen B. Untuk proses
pencampuran antara komponen A dan komponen B digunakan perbandingan 2:1.
Tabel 2. Sifat material epoxy (waktu pengeringan 72 jam (suhu ruang : 60o C)
SIFAT MATERIAL EPOXI
SIFAT MATERIAL
METODE ASTM
NILAI TEST
Kekuatan Tarik
Modulus Tarik
Persen Regangan
Kekuatan Lentur
Modulus Lentur
ASTM D-638
72.4 Mpa
3.18 Gpa
5%
123.4 Mpa
3.12 Gpa
ISBN 978-979-99327-9-2
ASTM D-638
ASTM D-790
ASTM D-790
469
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
3. METODE PENELITIAN
Tahap Penelitian
Penelitian yang dilakukan adalah uji eksperimental perilaku elemen lentur (balok tanpa
tulangan) yang diperkuat dengan GFRP-S dan telah terpengaruh kondisi air laut selama
satu, tiga, enam, dan sembilan bulan. Dalam penelitian ini dilakukan pembuatan
rancangan campuran beton normal dengan f’c = 25 MPa, Adapun sumber material yang
digunakan pada penelitian kali ini berasal dari daerah Bili-Bili dan pencampuran bahan
beton ini menggunakan molen dengan kapasitas 0,3 m3 dengan komposisi sebagai
berikut :
• Agregat kasar =
782,46 kg/ m3
• Agregat halus =
640,07 kg/ m3
• Semen
=
403,33 kg/ m3
• Air
=
201,67 kg/ m3
dengan perencanaan nilai slump sebesar 10 cm
Penelitian kali ini menggunakan 60 sampel balok beton berdimensi (10x10x40) cm3,
dimana tiga sampel digunakan untuk sampel kontrol tanpa perkuatan, tiga sampel
sebagai sampel kontrol dengan perkuatan GFRP, 15 sampel dengan perkuatan GFRP
dan telah berinteraksi dengan air laut dan area sekitarnya untuk pengujian bulan pertama
dan ketiga, serta 12 sampel dengan perkuatan GFRP dan telah berinteraksi dengan
lingkungan untuk pengujian bulan keenam dan kesembilan.
Gambar 2. Pemasangan serat GFRP pada balok
Untuk pemasangan GFRP digunakan metode Wet Lay-up. Bahan perekat yang
digunakan dalam penelitian ini juga merupakan produk dari Fyfe Co dengan nama Tyfo
S komponen A dan komponen B. Untuk proses pencampuran antara komponen A dan
komponen B digunakan perbandingan 2:1.
Pada penelitian kali ini, akan ditentukan lima titik patokan untuk menjadi lokasi
penempatan benda uji dimana titik-titik tersebut adalah :
• Di dalam air laut
• Di sekitar air laut
• ± 250 m dari air laut
• ± 500 m dari air laut
ISBN 978-979-99327-9-2
470
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
•
± 1 km dari air laut
Gambar 3 Lokasi Penempatan Sampel
Pengujian Kuat Lentur
Benda uji yang digunakan berukuran 10 cm x 10 cm x 40 cm. Pengujian kuat lentur
mengacu pada ASTM C 78 - 02 Standard Test Method for Flexural Strength of
Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading) dan termuat pada SNI 03 –
4431 – 1997.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengujian Karakteristik Beton
Sampel yang diuji berupa silinder beton berdiameter 15 cm setinggi 30 cm dan balok
lentur dengan dimensi (10x10x40)cm3 yang dibuat bersamaan pada saat pengecoran
balok beton lainnya sebagai sampel kontrol. Pada pengecoran balok normal, jumlah
sampel silinder yang dibuat sebanyak tiga buah silinder untuk pengujian kuat tekan tiga
hari, tujuh hari, dan dua puluh delapan hari, dan tiga buah balok (10x10x40)cm3 untuk
pengujian lentur sekaligus sebagai balok kontrol dalam penelitian kali ini, yang di uji
setelah beton telah dicuring selama 28 hari.
ISBN 978-979-99327-9-2
471
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
Tabel 3. Karakteristik Beton
Karakteristik Beton Umur 28 Hari ( Mpa )
Kode
Tekan
Lentur
BN
25
5,07
Sumber : Hasil pengolahan data
GFRP
a. Sampel
tanpa perkuatan GFRP
b. Sampel dengan perkuatan
Gambar 4. Sampel sebelum diuji
Gambar 6 memperlihatkan sampel sebelum diuji lentur baik balok yang dengan
perkuatan GFRP maupun tanpa perkuatan GFRP.
1.80
1.56
Momen lentur (kNm)
1.60
1.40
1.20
1.00
0.84
Balok normal
0.80
Balok dengan perkuatan
GFRP
0.60
0.40
0.20
0.00
Umur 28 hari
Gambar 5. Grafik kapasitas lentur balok kontrol
Dari gambar 5 terlihat perbedaan yang jelas antara sampel tanpa perkuatan dengan
sampel yang menggunakan GFRP-S, dimana terjadi peningkatan rata-rata kekuatan
lentur sekitar 84,21%, ini memperlihatkan bahwa GFRP dapat meningkatkan kapasitas
lentur pada balok kontrol.
ISBN 978-979-99327-9-2
472
Seminar Nasional X – 2014
14 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Men
enunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
a. Bulan I
a.
Bulan VI
b. Bulan
Bu III
d. Bulan
lan IX
Gambar 6. Graf
rafik Hubungan kapasitas lentur dengan jarak dari
d laut
Berdasarkan grafik pada gambar
g
6 terlihat bahwa pada masing-masi
asing lokasi yang
berdasarkan jarak dari lau
laut pada bulan I dan bulan III rata-rata ken
enaikan kapasitas
momen sebesar 22.39% namun
nam setelah masuk bulan VI dan IX rata-rata
ata kenaikan hanya
1.90%, dimana kenaikann kkapasitas momen terkecil sebesar 4.76% ppada jarak 0 m
sampai dengan 500 m, kec
kecuali pada jarak 1 km kenaikan kapasitas
as momen sebesar
9.09%. Ini memperlihatkan
an bahwa setelah sampel terekspos lingkunga
gan laut selama 6
bulan akan mulai terlihat
at pengaruhnya dalam hal penurunan kapasit
sitas momen dari
balok yang diperkuat denga
gan GFRP.
Berdasarkan grafik pada gambar
g
7 terlihat bahwa pada masing-masi
asing lokasi yang
berdasarkan lama waktu terekpos
ter
sampel dengan lingkungan, dapat disi
isimpulkan bahwa
sampel yang terletak di da
dalam laut dan 0 m dari laut (tepi pantai) terjadi
te
penurunan
kapaitsa momen antara 33%
3% s.d 35% sedangkan untuk lokasi dengan jarak
ja
250 m, 500
m dan 1000 m dari laut
aut penurunan kapasitas momen antara 19%
9% s.d 26%. Ini
memperlihatkan bahwa unt
untuk daerah yang lebih dekat ke laut memp
mpunyai pengaruh
yang lebih besar dalam hal
al penurunan
p
kapasitas lentur dari balok.
ISBN 978-979-99327-9-22
473
Seminar Nasional X – 2014
14 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Men
enunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
a. Dalam laut
lau
b. Tepi
Te pantai ( 0 m)
c.250 m dari laut
d. 5000 m dari laut
e.1000 m dari laut
Gambar 7. Grafik Hubun
bungan kapasitas lentur dengan waktu terekpos
os lingkungan laut
5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitia
litian pada benda uji balok lentur dengan perkuatan
pe
GFRP
(Glass Fiber Reinforced Po
Polymer) didapati beberapa kesimpulan sebagai
gai berikut :
1. Balok beton dengan perkuatan
pe
GFRP-S (BNF) mengalami penigka
gkatan kuat lentur
bila dibandingkan deng
ngan balok tanpa perkuatan (BN). Peningkatan
atan rata-rata yang
terjadi sebesar 84.21%..
ISBN 978-979-99327-9-22
474
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
2. Setelah sampel terekspos lingkungan laut selama 6 bulan akan mulai terlihat
pengaruhnya dalam hal penurunan kapasitas momen dari balok yang diperkuat
dengan GFRP.
3. Bahwa pada masing-masing lokasi yang berdasarkan lama waktu terekspos sampel
dengan lingkungan, dapat disimpulkan bahwa sampel di dalam laut dan 0 m dari laut
(tepi pantai) terjadi penurunan kapasitas momen antara 33% s.d 35% sedangkan
untuk lokasi dengan jarak 250 m, 500 m dan 1000 m dari laut penurunan kapasitas
momen antara 19% s.d 26%. Ini memperlihatkan bahwa untuk daerah yang lebih
dekat ke laut mempunyai pengaruh yang lebih besar dalam hal penurunan kapasitas
lentur dari balok.
6.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar besarnya kepada PT. Graha Citra
Anugerah Lestari yang telah memberikan sumbangan GFRP type SEH51 pada
penelitian kami, kepada PT. Pelindo IV, Otoritas Pelabuhan Makassar, mahasiswa yang
telah membantu pada penelitian ini serta staf Laboratorium Struktur dan Bahan Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
7. DAFTAR PUSTAKA
1. American Standard for Testing and Material (2003). Annual Book of ASTM. Concrete and
Aggregate. Volume 04.02. US and Canada
2. ACI 440.2R-02, Guide for The Design and Consruction of Externally Bonded FRP Systems
for Strength Concrete Structures Reported by ACI Committee 440.
3. Armeyn (2010), Tinjauan Ulang Durabilitas Pada Beton Jurnal Menara Ilmu, Volume VI
No. 26, Nov 2011 : 1-11
4. Alam, Fikri (2010). Perkuatan Lentur Balok Beton Bertulang Dengan Glass Fiber
Reinforced Polymer (GFRP). Jurnal Seminar dan Pameran Haki.
5. Bisby, L.A.(2006) Durability of FRP Composites for Construction. ISIS Educational Module
8, Department of Civil Engineering, Queen’s University.
6. Banthia, N., et al (2009), Field Assessment Of FRP Sheets-Concrete Bond Durability,
SBEIDCO – 1st International Conference on Sustainable Built Environment Infrastructures
in Developing Countries ENSET Oran (Algeria) - October 12-14, 2009.
7. Faella, C., et al (2007), Debonding Failure in FRP-Strengthened RC Beams : A ModelBased Approach, Asia-Pacific Conference on FRP in Structures (APFIS 2007)
ISBN 978-979-99327-9-2
475
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
ISBN 978-979-99327-9-2
476
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
ISBN 978-979-99327-9-2
477
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
PENGARUH LINGKUNGAN LAUT TERHADAP
EFEKTIFITAS GFRP SHEET SEBAGAI BAHAN
PERKUATAN ELEMEN LENTUR
Mufti Amir Sultan1 , Rudy Djamaluddin2, Herman Parung3 dan
M. Wihardi Tjaronge4
1
Mahasiswa program Doktor Teknik sipil Universitas Hasanuddin dan dosen prodi teknik sipil,
Universitas Khairun, email: muftiasltn@gmail.com
2
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Univesritas Hasanuddin, email:rudy0011@hotmail.com
3
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Univesritas Hasanuddin, email:hermanparung@yahoo.com
4
Dosen Jurusan Teknik Sipil, Univesritas Hasanuddin, email:tjaronge@yahoo.co.jp
ABSTRAK
Struktur yang dibangun pada lingkungan agresif, seperti di laut atau di lingkungan laut perlu diperhatikan
lebih baik. Karena dengan adanya beban lingkungan yang diakibatkan oleh penetrasi ion kholrida yang
dikandung oleh air laut yang masuk ke dalam beton. Salah satu cara untuk mengurangi penurunan
kekuatan struktur pada lingkungan laut adalah dengan cara teknik perkuatan dengan menggunakan
material yang tahan terhadap ion klorida, Salah satu bahan perkuatan tersebut adalah material komposit
dengan bahan dasar serat dan plastic yang dikenal dengan nama Glass Fiber Reinforced Plastics (GFRP)
yang direkatkan pada permukaan komponen beton yang diperkuat dengan bantuan perekat epoxy. Pada
penelitian ini digunakan 60 sampel balok lentur dimana tiga sampel sebagai balok normal tanpa
perkuatan, sisanya diperkuat dengan GFRP dan diletakkan pada lima titik selama enam dan sembilan
bulan. Dari hasil penelitian memperlihatkan bahwa balok beton dengan perkuatan GFRP-S (BNF)
mengalami peningkatan kuat lentur bila dibandingkan dengan balok tanpa perkuatan (BN). Peningkatan
rata-rata yang terjadi sebesar 84.21%. Setelah sampel terekspos lingkungan laut selama 6 bulan akan
mulai terlihat pengaruhnya dalam hal penurunan kapasitas momen dari balok yang diperkuat dengan
GFRP. Bahwa pada masing-masing lokasi yang berdasarkan lama waktu terekpos sampel dengan
lingkungan, dapat disimpulkan bahwa sampel yang terletak di dalam laut dan 0 m dari laut (tepi pantai)
terjadi penurunan kapasitas momen antara 33% s.d 35% sedangkan untuk lokasi dengan jarak >250 m
dari laut penurunan kapasitas momen antara 19% s.d 26%. Ini memperlihatkan bahwa untuk daerah yang
lebih dekat ke laut mempunyai pengaruh yang lebih besar dalam hal penurunan kapasitas lentur dari
balok.
Kata kunci: lingkungan laut, GFRP, kuat lentur
1. PENDAHULUAN
Beton bertulang merupakan struktur yang sangat lazim dalam dunia konstruksi. Beton
berfungsi untuk menahan gaya tekan yang diakibatkan oleh beban-beban yang
diberikandan tulangan besi untuk menahan gaya tarik yang terjadi. Pembangunan
sruktur beton di sekitar atau di pinggir pantai bahkan di dalam lautpun adalah hal yang
tidak mustahil dapat dilaksanakan
Pembangunan struktur beton kearah tersebut sudah banyak dilakukan sebagai contoh
pembangunan dermaga, struktur pemecah gelombang (break water), tiang pancang
jembatan, fondasi gedung pinggir pantai dan bangunan maritim dari segala jenis. Semua
pelaksanaan itu pengerjaannya menggunakan material beton sebagai sebagai struktur
dasarnya. Dalam perkembangannya struktur beton juga dihadapkan pada masalahmasalah kegagalan struktur yang diakibatkan oleh faktor intern seperti karbonasi pada
beton, maupun faktor eksteren seperti gempa bumi. Struktur yang dibangun pada
ISBN 978-979-99327-9-2
467
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
lingkungan agresif, seperti di laut atau di lingkungan laut perlu diperhatikan lebih baik.
Di lingkungan tersebut kekuatan struktur beton akan menurunan di samping oleh beban
struktur tersebut adalah dengan adanya beban lingkungan yang diakibatkan oleh
penetrasi ion kholrida yang dikandung oleh air laut yang masuk ke dalam beton.
Salah satu cara untuk mengurangi penurunan kekuatan struktur pada lingkungan
tersebut adalah dengan cara teknik perkuatan dengan menggunakan material yang tahan
terhadap ion klorida, Salah satu bahan perkuatan tersebut adalah material komposit
dengan bahan dasar serat dan plastic yang dikenal dengan nama Fiber Reinforced
Plastics (FRP). Untuk keperluan tersebut telah berkembang berbagai bahan dasar serat
seperti serat gelas (Glass Fiber Reinforced Plastics – GFRP), serat aramid (Aramid
Fiber Reinforced Plastics – AFRP) atau serat karbon (Carbon Fiber Reinforced Plastisc
– CFRP). Gambar. 1 memperlihatkan contoh lembaran serat gelas.
Gambar 1. Serat gelas
Studi untuk penggunaannya pada perkuatan balok telah dilakukan oleh beberapa peneliti
seperti Saadatmanesh. et.al (1990) menyatakan bahwa penggunaan lembar GFRP
memberikan peningkatan kuat lentur pada balok beton bertulang.sering digunakan
sebagai bahan penguat struktur kolom, balok maupun pelat. Meieretal (1992)
menyatakan bahwa sistem perkuatan dengan melekatkan lapis FRP telah terbukti efektif
dan efisien sebagai salah satu cara mengatasi terjadi degradasi kekuatan struktur akibat
dari menurunnya kekuatan material penyusunnya. Banthia (2003) dengan menggunakan
bahan GFRP komposit pada daerah tertarik pada balok dan pelat, hasilnya dapat
meningkatkan kapasitas momen. Rose et.al (2009) mengadakan penelitian dengan
perkuatan pada balok beton bertulang yang telah korosi menunjukkan bahwa terjadi
pengkatan kekuatan batas dan daktalitas. Alam F (2010) melakukan penelitian dengan
menggunakan GFRP sebagai perkuatan lentur pada balok beton bertulang, hasilnya
terjadi peningkatan beban sampai dengan 75,13%. Widiarsi dan Deskarta (2011)
menyatakan bahwa dengan penambahan luas bidang rekatan dapat meningkatkan kuat
lentur balok beton bertulang.
2. KAJIAN PUSTAKA
Dalam kondisi tertentu seperti pada perencanaan konstruksi jalan dan perkerasan
bandara, kriteria kuat lentur dianggap lebih penting dibandingkan kuat tekan beton.
Kuat lentur merupakan kuat tarik beton tak langsung dalam keadaan lentur akibat
momen dari beton. Kuat lentur maksimum terjadi pada serat bawah balok beton yang
mengalami pembebanan arah transversal. Kondisi ini dikenal sebagai modulusof rupture
ISBN 978-979-99327-9-2
468
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
dari beton yang besarnya tergantung jenis pembebanan yang diterima dan panjang balok
beton itu sendiri. Namun, kuat lentur beton biasanya kurang berpengaruh pada
perencanaan beton bertulang.
Jika suatu balok terbuat dari material yang elastik linier, isotropis, dan homogen, maka
tegangan lentur maksimumnya dapat diperoleh dengan rumus lentur balok yang terkenal
dari Nawy, yaitu:
f = Mc/I. (Nawy. 2009:99).
Glass Fiber Reinforcement Polymer (GFRP )
Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) merupakan material bahan konstruksi yang
terus dikembangkan oleh sebagian kalangan. Walaupun material ini cukup mahal
namun banyak keuntungan yang dapat diberikan yaitu merupakan material yang tahan
korosi, mempunyai kuat tarik yang tinggi, superior dalam daktilitas, lebih ringan
sehingga tidak memerlukan peralatan yang berat untuk dibawa ke lokasi. Adapun
spesifikasi GFRP tipe SEH51 dalam bentuk komposit, dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi GFRP tipe SEH51 dalam bentuk komposit
PROPERTI LAPIS KOMPOSIT (GFRP+EPOXY)
Properti
Metode
ASTM
Nilai
Test
Nilai
Desain
Tegangan tarik ultimit dalam arah
utama fiber (Psi)
D-3039
575 MPa
460 MPa
Regangan
D-3039
2,2 %
2,2 %
D-3039
26,1 GPa
20,9 GPa
Tegangan tarik ultimit 90 dari
arah utama fiber
D-3039
25,8 MPa
20,7 MPa
Tebal lapisan
D-3039
1,3 mm
1,3 mm
Modulus Tarik (Psi)
0
Epoxy (Perekat)
Epoxy atau bahan perekat yang digunakan dalam penelitian ini juga merupakan produk
dari Fyfe Co dengan nama Tyfo S komponen A dan komponen B. Untuk proses
pencampuran antara komponen A dan komponen B digunakan perbandingan 2:1.
Tabel 2. Sifat material epoxy (waktu pengeringan 72 jam (suhu ruang : 60o C)
SIFAT MATERIAL EPOXI
SIFAT MATERIAL
METODE ASTM
NILAI TEST
Kekuatan Tarik
Modulus Tarik
Persen Regangan
Kekuatan Lentur
Modulus Lentur
ASTM D-638
72.4 Mpa
3.18 Gpa
5%
123.4 Mpa
3.12 Gpa
ISBN 978-979-99327-9-2
ASTM D-638
ASTM D-790
ASTM D-790
469
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
3. METODE PENELITIAN
Tahap Penelitian
Penelitian yang dilakukan adalah uji eksperimental perilaku elemen lentur (balok tanpa
tulangan) yang diperkuat dengan GFRP-S dan telah terpengaruh kondisi air laut selama
satu, tiga, enam, dan sembilan bulan. Dalam penelitian ini dilakukan pembuatan
rancangan campuran beton normal dengan f’c = 25 MPa, Adapun sumber material yang
digunakan pada penelitian kali ini berasal dari daerah Bili-Bili dan pencampuran bahan
beton ini menggunakan molen dengan kapasitas 0,3 m3 dengan komposisi sebagai
berikut :
• Agregat kasar =
782,46 kg/ m3
• Agregat halus =
640,07 kg/ m3
• Semen
=
403,33 kg/ m3
• Air
=
201,67 kg/ m3
dengan perencanaan nilai slump sebesar 10 cm
Penelitian kali ini menggunakan 60 sampel balok beton berdimensi (10x10x40) cm3,
dimana tiga sampel digunakan untuk sampel kontrol tanpa perkuatan, tiga sampel
sebagai sampel kontrol dengan perkuatan GFRP, 15 sampel dengan perkuatan GFRP
dan telah berinteraksi dengan air laut dan area sekitarnya untuk pengujian bulan pertama
dan ketiga, serta 12 sampel dengan perkuatan GFRP dan telah berinteraksi dengan
lingkungan untuk pengujian bulan keenam dan kesembilan.
Gambar 2. Pemasangan serat GFRP pada balok
Untuk pemasangan GFRP digunakan metode Wet Lay-up. Bahan perekat yang
digunakan dalam penelitian ini juga merupakan produk dari Fyfe Co dengan nama Tyfo
S komponen A dan komponen B. Untuk proses pencampuran antara komponen A dan
komponen B digunakan perbandingan 2:1.
Pada penelitian kali ini, akan ditentukan lima titik patokan untuk menjadi lokasi
penempatan benda uji dimana titik-titik tersebut adalah :
• Di dalam air laut
• Di sekitar air laut
• ± 250 m dari air laut
• ± 500 m dari air laut
ISBN 978-979-99327-9-2
470
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
•
± 1 km dari air laut
Gambar 3 Lokasi Penempatan Sampel
Pengujian Kuat Lentur
Benda uji yang digunakan berukuran 10 cm x 10 cm x 40 cm. Pengujian kuat lentur
mengacu pada ASTM C 78 - 02 Standard Test Method for Flexural Strength of
Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading) dan termuat pada SNI 03 –
4431 – 1997.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengujian Karakteristik Beton
Sampel yang diuji berupa silinder beton berdiameter 15 cm setinggi 30 cm dan balok
lentur dengan dimensi (10x10x40)cm3 yang dibuat bersamaan pada saat pengecoran
balok beton lainnya sebagai sampel kontrol. Pada pengecoran balok normal, jumlah
sampel silinder yang dibuat sebanyak tiga buah silinder untuk pengujian kuat tekan tiga
hari, tujuh hari, dan dua puluh delapan hari, dan tiga buah balok (10x10x40)cm3 untuk
pengujian lentur sekaligus sebagai balok kontrol dalam penelitian kali ini, yang di uji
setelah beton telah dicuring selama 28 hari.
ISBN 978-979-99327-9-2
471
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
Tabel 3. Karakteristik Beton
Karakteristik Beton Umur 28 Hari ( Mpa )
Kode
Tekan
Lentur
BN
25
5,07
Sumber : Hasil pengolahan data
GFRP
a. Sampel
tanpa perkuatan GFRP
b. Sampel dengan perkuatan
Gambar 4. Sampel sebelum diuji
Gambar 6 memperlihatkan sampel sebelum diuji lentur baik balok yang dengan
perkuatan GFRP maupun tanpa perkuatan GFRP.
1.80
1.56
Momen lentur (kNm)
1.60
1.40
1.20
1.00
0.84
Balok normal
0.80
Balok dengan perkuatan
GFRP
0.60
0.40
0.20
0.00
Umur 28 hari
Gambar 5. Grafik kapasitas lentur balok kontrol
Dari gambar 5 terlihat perbedaan yang jelas antara sampel tanpa perkuatan dengan
sampel yang menggunakan GFRP-S, dimana terjadi peningkatan rata-rata kekuatan
lentur sekitar 84,21%, ini memperlihatkan bahwa GFRP dapat meningkatkan kapasitas
lentur pada balok kontrol.
ISBN 978-979-99327-9-2
472
Seminar Nasional X – 2014
14 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Men
enunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
a. Bulan I
a.
Bulan VI
b. Bulan
Bu III
d. Bulan
lan IX
Gambar 6. Graf
rafik Hubungan kapasitas lentur dengan jarak dari
d laut
Berdasarkan grafik pada gambar
g
6 terlihat bahwa pada masing-masi
asing lokasi yang
berdasarkan jarak dari lau
laut pada bulan I dan bulan III rata-rata ken
enaikan kapasitas
momen sebesar 22.39% namun
nam setelah masuk bulan VI dan IX rata-rata
ata kenaikan hanya
1.90%, dimana kenaikann kkapasitas momen terkecil sebesar 4.76% ppada jarak 0 m
sampai dengan 500 m, kec
kecuali pada jarak 1 km kenaikan kapasitas
as momen sebesar
9.09%. Ini memperlihatkan
an bahwa setelah sampel terekspos lingkunga
gan laut selama 6
bulan akan mulai terlihat
at pengaruhnya dalam hal penurunan kapasit
sitas momen dari
balok yang diperkuat denga
gan GFRP.
Berdasarkan grafik pada gambar
g
7 terlihat bahwa pada masing-masi
asing lokasi yang
berdasarkan lama waktu terekpos
ter
sampel dengan lingkungan, dapat disi
isimpulkan bahwa
sampel yang terletak di da
dalam laut dan 0 m dari laut (tepi pantai) terjadi
te
penurunan
kapaitsa momen antara 33%
3% s.d 35% sedangkan untuk lokasi dengan jarak
ja
250 m, 500
m dan 1000 m dari laut
aut penurunan kapasitas momen antara 19%
9% s.d 26%. Ini
memperlihatkan bahwa unt
untuk daerah yang lebih dekat ke laut memp
mpunyai pengaruh
yang lebih besar dalam hal
al penurunan
p
kapasitas lentur dari balok.
ISBN 978-979-99327-9-22
473
Seminar Nasional X – 2014
14 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Men
enunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
a. Dalam laut
lau
b. Tepi
Te pantai ( 0 m)
c.250 m dari laut
d. 5000 m dari laut
e.1000 m dari laut
Gambar 7. Grafik Hubun
bungan kapasitas lentur dengan waktu terekpos
os lingkungan laut
5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitia
litian pada benda uji balok lentur dengan perkuatan
pe
GFRP
(Glass Fiber Reinforced Po
Polymer) didapati beberapa kesimpulan sebagai
gai berikut :
1. Balok beton dengan perkuatan
pe
GFRP-S (BNF) mengalami penigka
gkatan kuat lentur
bila dibandingkan deng
ngan balok tanpa perkuatan (BN). Peningkatan
atan rata-rata yang
terjadi sebesar 84.21%..
ISBN 978-979-99327-9-22
474
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
2. Setelah sampel terekspos lingkungan laut selama 6 bulan akan mulai terlihat
pengaruhnya dalam hal penurunan kapasitas momen dari balok yang diperkuat
dengan GFRP.
3. Bahwa pada masing-masing lokasi yang berdasarkan lama waktu terekspos sampel
dengan lingkungan, dapat disimpulkan bahwa sampel di dalam laut dan 0 m dari laut
(tepi pantai) terjadi penurunan kapasitas momen antara 33% s.d 35% sedangkan
untuk lokasi dengan jarak 250 m, 500 m dan 1000 m dari laut penurunan kapasitas
momen antara 19% s.d 26%. Ini memperlihatkan bahwa untuk daerah yang lebih
dekat ke laut mempunyai pengaruh yang lebih besar dalam hal penurunan kapasitas
lentur dari balok.
6.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar besarnya kepada PT. Graha Citra
Anugerah Lestari yang telah memberikan sumbangan GFRP type SEH51 pada
penelitian kami, kepada PT. Pelindo IV, Otoritas Pelabuhan Makassar, mahasiswa yang
telah membantu pada penelitian ini serta staf Laboratorium Struktur dan Bahan Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
7. DAFTAR PUSTAKA
1. American Standard for Testing and Material (2003). Annual Book of ASTM. Concrete and
Aggregate. Volume 04.02. US and Canada
2. ACI 440.2R-02, Guide for The Design and Consruction of Externally Bonded FRP Systems
for Strength Concrete Structures Reported by ACI Committee 440.
3. Armeyn (2010), Tinjauan Ulang Durabilitas Pada Beton Jurnal Menara Ilmu, Volume VI
No. 26, Nov 2011 : 1-11
4. Alam, Fikri (2010). Perkuatan Lentur Balok Beton Bertulang Dengan Glass Fiber
Reinforced Polymer (GFRP). Jurnal Seminar dan Pameran Haki.
5. Bisby, L.A.(2006) Durability of FRP Composites for Construction. ISIS Educational Module
8, Department of Civil Engineering, Queen’s University.
6. Banthia, N., et al (2009), Field Assessment Of FRP Sheets-Concrete Bond Durability,
SBEIDCO – 1st International Conference on Sustainable Built Environment Infrastructures
in Developing Countries ENSET Oran (Algeria) - October 12-14, 2009.
7. Faella, C., et al (2007), Debonding Failure in FRP-Strengthened RC Beams : A ModelBased Approach, Asia-Pacific Conference on FRP in Structures (APFIS 2007)
ISBN 978-979-99327-9-2
475
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
ISBN 978-979-99327-9-2
476
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
ISBN 978-979-99327-9-2
477