Analisis dan Eksperimen Penggunaan Glass Fiber Reinforced Polymer pada Perkuatan Lentur Balok Beton Chapter III V
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. TINJAUAN UMUM
Dalam penelitian ini, sampel terdiri dari 3 benda uji silinder dengan ukuran diameter 15
cm dam tinggi 30 cm untuk pengujian kuat tekan beton, dan 3 benda uji balok ukuran
15x25x320 cm untuk pengujian lentur dengan mutu beton rencana f’c 20 MPa dimana satu
balok beton beton bertulang tanpa perkuatan dan satu balok beton bertulang dengan
menggunakan perkuatan GFRP. Balok diuji pada saat umur beton 28 hari.
3.2.
RUANG LINGKUP PEKERJAAN
Ada beberapa tahap yang perlu diperhatikan dalam pembuatan benda uji untuk
pengujian balok beton bertulang. Tahap-tahap yang dilakukan dalam pembuatan benda uji
antara lain:
1. Persiapan material
2. Persiapan pembuatan benda uji
3. Pengecoran benda uji
4. Perawatan Benda uji
34
Universitas Sumatera Utara
3.3.
FLOWCHART PENELITIAN
Mulai
Pembatasan Masalah
Studi Literatur Terkait
Penyediaan dan pemeriksaan Material
Benda Uji
Perencanaan Campuran Beton
(Mix Design) mutu 20 Mpa
Pengecoran Benda Uji
3 buah silinder
beton untuk Trial Mix
Balok
Beton tanpa Perkuatan
Balok
Beton dengan GFRP
Pengujian Kuat Tekan pada Silinder
untuk mendapatkan kuat tekan aktual
Pengujian Kuat Lentur pada umur 28
hari
Data yang didapat dari Trial Mix
digunakan untuk Analisa data teoritis:
Analisa Perbandingan Kuat Lentur
Analisa dan Pengolahan data hasil
Pengujian :
Analisa Perbandingan Kuat Lentur
Penarikan Kesimpulan dan Saran
Selesai
35
Universitas Sumatera Utara
3.4.
BAHAN DAN PERALATAN
3.4.1 BAHAN
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Semen yang digunakan sebagai pengikat adukan campuran beton adalah jenis semen
type-1 , Semen Padang
2. Agregat halus (pasir) yang digunakan untuk penelitian ini adalah pasir yang diambil
dari Binjai.
3. Agregat kasar (kerikil) yang digunakan untuk penelitian ini adalah batu pecah dengan
ukuran 1-2 mm
4. Air PDAM dar Laboratorium Beton FT USU.
5. Baja tulangan dengan fy 240 Mpa dengan 2 ∅6 mm sebagai tulangan tekan , 4 ∅12 mm
sebagai tulangan tarik dan sengkang ∅6 mm setiap jarak 20 cm.
6. Bekisting balok dengan dimensi 15 cm x 25 cm x 320 cm sebanyak dua buah.
7. Glass Fiber Reinforced Polymer bermerek MapeWrap G Uni-AX 900 E-Glass Type
dengan dimensi 300 cm x 10 cm.
3.4.2. PERALATAN
Peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Shieve Shaker Machine, digunakan untuk mengayak agregat yang telah dimasukkan ke
dalam susunan ayakan saringan uji, mesin ini akan mengayak secara mekanik dengan
lama pengayakan ±5 menit
2. Kerucut Abrahams, untuk menentukan nilai slump dari adukan beton
3. Compression Machine Test, digunakan untuk uji tekan beton silinder
4. Magnetic Stand bermerek MITUTOYO 7012-10 untuk melekatkan dial gauge ketika
pengujian kuat lentur
36
Universitas Sumatera Utara
5. Jacking Hydraulic bermerek ENERPAC RC-1006 dengan berat 59 kg dan kapasitas 100
ton, dipakai untuk memberikan beban statis pada balok
6. Dial gauge bermerek DELTA TYPE DI-2046Y, dengan kapasitas pengukuran 5,0 cm
dengan ketelitian pembacaan 0,01 mm, digunakan untuk mengukur defleksi vertikal
7. Static Loading Frame , dipakai untuk meletakkan sampel yang akan diberi pembebanan.
Static Loading Frame ini telah tersedia di Laboratorium Struktur FT USU dan siap
digunakan untuk mengembangkan penelitian struktur kedepannya.
Gambar 3.1. Dial Gauge dan Magnetic Stand
Gambar 3.2. Jacking Hydraulic
37
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3. Static Loading Frame
3.5.
PERSIAPAN DAN PEMERIKSAAN MATERIAL
Pada tahap ini, yang pertama dilakukan adalah pengujian material-material berupa pasir
dan kerikil di Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan Universitas Sumatera Utara, dimana
pengujian ini dilakukan untuk memeriksa kelayakan pasir dan kerikil juga untuk mengetahui
karakteristik/sifat material itu sendiri. Adapun pengujian-pengujian yang dilakukan antara lain:
1. Analisa Ayakan Agregat Halus berdasarkan ASTM C 136 – 84a, bertujuan untuk
mendapatkan gradasi/distribusi perbutiran pasir dan mengetahui Fineness Modulus
(kehalusan) pasir. Fineness Modulus yang didapat dari hasil pengujian sebesar 2,92.
2. Analisa Ayakan Agregat Kasar berdasarkan ASTM C 136- 84a & ASTM D 448-86,
bertujuan untuk mendapatkan gradasi kerikil dan mengetahui nilai Fineness Modulus
(kehalusan) kerikil, Fineness Modulus yang didapat dari hasil pengujian sebesar 6,01.
3. Berat Jenis dan Absorbsi Agregat Halus berdasarkan ASTM C 128-88, bertujuan untuk
mendapatkan berat jenis pasir dalam keadaan SSD (Saturated Surface Dry), semu, dan
kering serta mendapatkan nilai persentasi peresapan pasir.
4. Berat Jenis dan Absorbsi Agregat Kasar berdasarkan ASTM C 127-88, bertujuan untuk
mendapatkan berat jenis kerikil dalam keadaan SSD (Saturated Surface Dry), semu, dan
kering serta mendapatkan nilai persentasi peresapan kerikil.
38
Universitas Sumatera Utara
5. Berat Isi Agregat Halus berdasarkan ASTM C.136-71, bertujuan untuk menentukan berat
isi pasir dengan metode merojok, cara longgar (menyiram) tanpa pemadatan dalam satu
satuan m3.
6. Berat Isi Agregat Kasar berdasarkan ASTM C.29/C.29M-90, bertujuan untuk menentukan
berat isi kerikil dengan metode merojok, cara longgar (menyiram) tanpa pemadatan dalam
satu satuan m3.
7. Pemeriksaan Kadar Lumpur Kerikil berdasarkan ASTM C 1864-89, bertujuan untuk
menentukan kadar kandungan lumpur dari kerikil.
8. Clay Lump Pasir berdasarkan ASTM C 117-90, bertujuan untuk menentukan persentase
kadar liat dalam pasir.
9. Los Angeles Test berdasarkan ASTM C 535-96, bertujuan untuk memeriksa keausan
agregat kasar (kerikil). Persentasae keausan yang didapat dari pengujian sebesar 28,3 %.
3.6.
CONCRETE MIX DESIGN
Setelah dilakukan pengujian material, langkah berikutnya adalah perhitungan mix
design yang bertujuan untuk menentukan nilai perbandingan dari pasir, kerikil, air dan semen
dalam campuran beton yang akan di cor dimana dilakukan perhitungan terlebih dahulu pada
perencanaan mutu beton (dalam penelitian ini kuat beton yang diinginkan adalah f’c 20 MPa).
Penimbangan pasir, kerikil, air dan semen berdasarkan kebutuhan dilakukan sesuai dengan
volume benda uji yang akan dibuat. Dari hasil perencanaan campuran yang dilakukan didapat
perbandingan sebagai berikut:
Tabel 3.1. Perbandingan Campuran Beton
SEMEN
1
AIR
0.46
PASIR
1.60
KERIKIL
2.75
39
Universitas Sumatera Utara
Untuk lebih meyakinkan atas perhitungan mix design, pada penelitian ini dilakukan
pengujian Trial Mix, dimana dibuat benda uji silinder dengan ukuran 15 x 30 cm sebanyak 3
buah yang kemudian direndam dalam bak air selama 13 hari dan dibiarkan kering selama 1 hari
lalu diuji dengan alat kuat tekan beton.
3.7.
PERSIAPAN PEMBUATAN BENDA UJI
Dalam persiapan pembuatan benda uji, yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Pembuatan bekisting balok dimana dalam penelitian ini, bekisting yang dibuat berbentuk
persegi panjang dengan ukuran 15 x 25 x 320 cm. Cetakan benda uji harus dibuat dengan
baik dan memperhatikan hal-hal berikut:
a. Cetakan tidak ada lubang/celah sehingga tidak memberikan kesempatan air/pasta emen
keluar
b. Dinding bekisting harus benar-benar vertikal dan kedataran alas bekisting harus
diperiksa.
c. Pengaku dan perkuatan pada bekisting harus dilakukan agar tidak terjadi pergeseran
pada dinding bekisting pada saat pengecoran.
2. Perakitan tulangan
Tulangan yang dirakit sesuai dengan kerangka yang diharapkan diikat kuat pada setiap
pertemuan tulangan memanjang dengan sengkang. Pengikatan dilakukan dengan kawat
beton. Pada penelitian ini, tulangan tarik berukuran 4∅12 mm , tulangan tekan berukuran
2∅6 mm. Sengkang berukuran 6 mm berjarak 20 cm. Pada ujung tulangan memanjang
dilakukan pembengkokkan 5 cm ujung kiri dan 5 cm ujung kanan agar tulangan tidak
bergerak pada saat dilakukan pengujian.
3. Tulangan yang telah dirakit dimasukkan ke dalam bekisting/cetakan balok dan diletakkan
2,5 cm diatas dasar cetakan.
40
Universitas Sumatera Utara
4. Dilakukan pemeriksaan jarak-jarak tulangan memanjang terhadap bekisting dan jarak antar
tulangan.
Gambar 3.4. Proses Pembuatan Bekisting dan Tulangan
5. Setelah pemeriksaan, ditimbang material untuk campuran beton sesuai dengan perhitungan
mix design dan dipersiapkan untuk satu kali pengadukan dalam Molen/Mesin Pengaduk.
6. Persiapan alat-alat pendukung pengecoran, seperti Molen/Mesin Pengaduk, rojok besi,
vibrator, kerucut Abrahams untuk pengujian slump, scrap dan sendok semen.
7. Persiapan cetakan silinder ukuran 15 x 30 cm yang sudah dipasang dengan penutup besi
sebanyak 3 buah.
8. Cetakan silinder harus dilumuri oli atau vaselin untuk mencegah melekatnya beton pada
dinding cetakan.
3.8.
PENGECORAN BENDA UJI
Tahap-tahap pengecoran yang baik adalah sebagai berikut :
1. Setelah semua material sudah dipersiapkan, mesin pengaduk dihidupkan, kemudian disiram
dengan air.
2. Pertama-tama masukkan agregat kasar terlebih dahulu kemudian masukkan agregat halus,
lalu aduk hingga merata.
41
Universitas Sumatera Utara
3. Setelah agregat kasar dan agregat halus teraduk secara merata, masukkan semen perlahanlahan sambil dituangkan air ke dalam mesin pengaduk sesuai dengan yang diperhitungkan
di mix design.
4. Setelah diaduk secara merata dalam mesin pengaduk, tuangkan beton dalam pan besar yang
cukup mengisi volume beton, kemudian dilakukan pengujian slump test untuk mengetahui
apakah adukan beton terlalu kental atau terlalu encer. Jika terlalu kental maka dilakukan
penambahan air.
5. Setelah nilai slump terpenuhi, adukan beton dimasukkan ke dalam bekisting balok secara
bertahap lalu dirojok/digetarkan dengan menggunakan vibrator sampai udara yang ada
keluar dan kerikil dapat menutupi celah-celah dalam beton.
6. Setelah beton terisi penuh, pada permukaan balok diratakan dengan menggunakan sendok
semen.
Gambar 3.5. Pengecoran Benda Uji
3.9.
PERAWATAN BENDA UJI
Setelah lebih kurang 24 jam (satu hari) dari waktu saat pengecoran, bagian dinding
cetakan dibuka secara hati-hati. Demikian juga pada cetakan benda uji silinder. Setelah cetakan
benda uji silinder dibuka, benda uji tersebut diletakkan di dalam bak perendaman selama 14
hari sebelum dilakukan pengujian kuat tekan beton dengan menggunakan faktor umur 14-28
42
Universitas Sumatera Utara
hari, sedangkan pada benda uji balok direndam dengan cara menutupi seluruh permukaan beton
dan dikontrol supaya tetap basah selama 27 hari. Pada hari perendaman ke 27, pada balok beton
dibuat grid 5 cm dengan tujuan agar pada saat pengujian dapat dilihat pola retaknya.
Gambar 3.6. Perawatan Benda Uji Silinder dan Balok
3.10. PEMASANGAN PERKUATAN GFRP
Pada balok yang sudah direndam selama 27 hari, kemudian pada bagian serat tarik balok
dipasang perkuatan GFRP . GFRP yang dipakai dalam penelitian ini adalah MapeWrap G UNIAX 900 dengan lebar 100 mm dan panjang 3 m serta ketebalan 0,35 mm. Peralatan yang
diperlukan saat pemasangan GFRP adalah sendok semen, rubber roller, mixing container, sikat.
Prosedur pemasangan GFRP adalah sebagai berikut :
1. Campur bahan perekat (epoxy adhesive) yang terdiri dari 2 komponen, yaitu komponen
MAPE Wrap 1 SP A dan komponen Mape Wrap 31 SP B. Perbandingan campuran
komponen A dan B adalah 3 : 1 dan warna epoxy setelah hasil campuran adalah warna
kuning cerah keemasan.
2. Setelah epoxy (perekat) tercampur merata, kemudian oleskan epoxy secukupnya pada GFRP
yang akan dipasangkan pada balok dan pasangkan pada bagian tarik balok.
43
Universitas Sumatera Utara
3. Gunakan rubber roller pada perrmukaan GFRP agar GFRP yang dipasangkan pada balok
semakin lengket dan tidak terjadinya lepas (debonding failure) pada saat pengujian.
4. Balok yang sudah terpasang GFRP di letakkan pada dalam ruangan atau tidak terkena
langsung dengan sinar matahari
5. Balok dibiarkan selama sekitar 7 hari ( 1 minggu) agar epoxy mengering.
Gambar 3.7. Epoxy Adhesive dan GFRP
Gambar 3.8. Pemasangan GFRP pada Balok
44
Universitas Sumatera Utara
3.11. PENGUJIAN BENDA UJI
3.11.1. PENGUJIAN KUAT TEKAN BETON
Pengujian kuat tekan beton berdasarkan SNI 03-1974-2011 dilakukan di
Laboratorium Beton FT USU . Benda uji berbentuk silinder dengan ukuran 15 x 30 cm
sebanyak 3 buah. Adapun prosedur pengujian kuat tekan beton adalah sebagai berikut :
1. Benda uji silinder dikeluarkan dari bak perendaman dan dikeringkan 1 hari sebelum
dilakukan pengujian dengan tujuan agar benda uji silinder kering permukaan.
2. Panaskan belerang hingga mencair kemudian tuang pada cetakan capping, benda uji
diletakkan di cetakan capping yang berisi belerang cair panas selama ± 5 detik
kemudian diangkat. pada permukaan benda uji dilakukan capping dengan tujuan
agar permukaan benda uji menjadi rata.
3. Benda uji diletakkan pada Compression Test Machine tepat di tengah-tengah torak
penekan dengan posisi tegak.
4. Compression Test Machine dihidupkan dan jarum penunjuk angka pada manometer
akan bergerak dan berhenti pada saat benda uji hancur.
5. Angka pada manometer menunjukkan gaya yang diberikan pada benda uji dalam
satuan kN.
3.11.2. PENGUJIAN BALOK BETON
Pengujian balok beton mengacu kepada ASTM C-78 yang dilakukan di
Laboratorium Struktur FT USU. Adapun langkah-langkah pengujiannya adalah sebagai
berikut :
1. Pada balok terlebih dahulu dibuat grid atau garis petak-petak dengan jarak 5 cm
dengan tujuan agar garis pola retak pada saat pengujian mudah dilihat dan ditandai.
2. Balok diletakkan di atas perletakan Static Loading Frame yang telah disediakan.
45
Universitas Sumatera Utara
3. Dial Gauge (alat pengukur lendutan/penurunan) diletakkan di bawah balok dengan
posisi 3 titik, yakni 1/4L-L, Center Line dan 1/4L-R.
4. Profil I dengan panjang 1 meter diletakkan tepat di tengah-tengah balok, guna
membagi beban gaya terpusat menjadi dua gaya terpusat dengan besar P.
5. Dilakukan pemeriksaan ke-vertikal-an alat-alat penerus beban dan
jacking
hydraulic yang ada di atas profil I guna mendapatkan gaya vertikal yang murni.
6. Setelah semua alat terpasang, dilakukan pembebanan bertahap dengan kenaikan
beban setiap 0,5 ton.
7. Setiap kenaikan 0,5 ton dilakukan pembacaan penurunan dan penggambaran pola
retak yang terjadi.
8. Pembebanan dihentikan setelah balok mengalami retakan dan lendutan yang besar
sehingga walaupun diberi beban, balok tidak lagi memberi perlawanan.
Gambar 3.9. Pengujian Balok Beton
46
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
4.1. DATA AWAL UNTUK ANALISA
Adapun data awal yang akan digunakan dalam perhitungan analisa secara teoritis balok
beton yaitu data kuat tekan beton, data kuat tarik tulangan baja serta spesifikasi GFRP.
4.1.1. KUAT TEKAN BETON
Data dan hasil perhitungan hasil pengujian kuat tekan benda uji silinder yang
dilakukan pada umur 14 hari dan diestimasikan ke umur 28 hari dapat dilihat seperti
dibawah ini :
Tabel 4.1 Data Kuat Tekan Beton
�
Faktor
No.
Slump
Sampel
(cm)
Luasan
2
(cm )
Faktor
umur
P
bentuk
14
(kN)
(MPa)
hari
14
28
hari
hari
�
(MPa)
� −�
(MPa)
1
11
176,625
0,83
0,88
456
25,817 29,338
0,184
2
11
176,625
0,83
0,88
440
24,912 28,309 28,909
0,361
3
11
176,625
0,83
0,88
452
25,591 29,081
0,029
86,727
0,574
Jumlah
Dari data diatas diperoleh :
∑ � −� �
−
=√
�
=�
− ,
= ,
=
,
− ,
,
=
,
47
Universitas Sumatera Utara
Karena benda uji kurang dari 20 buah, maka
�
=�
+ ,
=
,
+ ,
,
=
,
4.1.2. TULANGAN BAJA
Adapun data kuat tarik tulangan baja yang diperlukan dalam analisa penelitian ini adalah:
•
Untuk ∅
nilai tegangan leleh tulangan baja tarik (
Untuk ∅
nilai tegangan leleh tulangan baja tekan ( ′
= 289,1 MPa
•
′
= 428,3 MPa
4.1.3. SPESIFIKASI GFRP
GFRP yang digunakan adalah tipe MapeWrap G UNI-AX 900. Spesifikasi dari GFRP
adalah sebagai berikut :
Tabel 4.2 Spesifikasi GFRP
Modulus
No
1
Tipe GFRP
MapeWrap G
UNI-AX 900
Lebar
Tebal
Luas
(mm)
(mm)
(mm2)
100
0,35
35
Elastisitas
Kuat Tarik
′
Elongasi
(N/mm )
(N/mm )
� ′
72000
2350
3-4
2
2
(%)
48
Universitas Sumatera Utara
4.2. ANALISA TEORITIS BALOK BETON
Analisa kapasitas penampang secara teoritis akan dilakukan pada balok beton tanpa
perkuatan dan balok dengan GFRP, meliputi analisa beban maksimum yang dapat dipikul balok
dan lendutan maksimum yang terjadi.
4.2.1. BEBAN PADA BALOK BETON TANPA PERKUATAN
Pembebanan yang terjadi pada balok tanpa perkuatan secara umum dapat dilihat pada
Gambar 4.1. Pada Gambar 4.2 dijelaskan mekanisme tegangan – tegangan dalam yang
timbul di dalam balok. Gaya tekan beton Cc ( Compression Concrete) merupakan resultante
seluruh gaya tekan pada daerah daiatas garis netral. Sedangkan resultante gaya tarik
tulangan baja Ts (Tensile Steel), merupakan jumlah seluruh gaya tarik yang diperhitungkan
untuk daerah di bawah garis netral. Kedua gaya ini, arah garis kerjanya sejajar, sama besar,
tetapi berlawanan arah dan dipisahkan dengan jarak sehingga membentuk kopel momen
tahanan dalam dimana nilai maksimumnya disebut sebagai kuat lentur atau momen tahan
penampang komponen struktur terlentur.
Gambar 4.1. Pembebanan Balok tanpa Perkuatan
Gambar 4.2. Potongan Balok tanpa Perkuatan
49
Universitas Sumatera Utara
Data-data Balok tanpa Perkuatan:
b = 150 mm
′
= 29,348 MPa
h = 250 mm
′
= 428,3 MPa
p = 25 mm
= 289,1 MPa
= 200.000 MPa
′
Tulangan tekan 2∅6 (
Tulangan tarik 4∅12 (
= 56,571
= 452,571
)
)
Spasi antar tulangan = 50 mm
Penyelesaian :
=ℎ−
=
′
′
=
−∅
−
=
+ ∅
=
+
d′ =
−∅
− −
−
−
+∅
+
mm
1. Periksa rasio tulangan (mengacu pada persamaan 2.16)
�=
=
,
= ,
50
Universitas Sumatera Utara
,
� =
�
= ,
�
=
�
�
,
′
′
.
� = ,
,
=
′
+
,
/
,
,
/
,
,
+
,
,
11. Menentukan momen nominal perkuatan lentur (mengacu pada persamaan 2.31)
Diketahui :
�= ,
= ,
� = ,
=[
=
,
=
−
,
�
+
+
′
=
,
12. Beban yang dapat dipikul oleh balok
+
Momen luar =
Momen luar =
Momen luar =
+ ,
=
,
=
=
+ ,
+
−
,
−
,
−
′
+
+�
,
ℎ−
�
]
,
,
59
Universitas Sumatera Utara
4.2.3. LENDUTAN
YANG
TERJADI
PADA
BALOK
BETON
TANPA
PERKUATAN
Pada bagian ini akan dibahas langkah perhitungan lendutan maksimum yang akan
terjadi jika balok diberi Pmaks dari perhitungan beban balok tanpa perkuatan yang
sebelumnya telah dilakukan. Data-data Balok tanpa perkuatan:
b = 150 mm
′
= 29,348 MPa
h = 250 mm
′
= 428,3 MPa
p = 25 mm
= 289,1 MPa
= 200.000 MPa
Tulangan tekan 2∅6 (
′
Tulangan tarik 4∅12 (
= 56,571
= 452,571
)
)
Spasi antar tulangan = 50 mm
Penyelesaian :
=ℎ−
=
′
′
=
−∅
−
=
+ ∅
=
+
d′ =
−∅
−
−
−
−
+∅
+
mm
60
Universitas Sumatera Utara
√ ′=
=
=
=
. (√
,
)=
,
/
= ,
,
=
Berat sendiri balok =
×ℎ ×
=
,
,
= ,
/
1. Mencari letak titik penampang (mengacu pada persamaan 2.32)
=
. .
. + .
′
+ . .
+
,
=
′
+ .
+
′
+ .
+ . .
,
,
,
. ′+ .
,
.
=
′
.
,
+
−
,
. ′+ .
+
,
,
.
,
,
=
=
2. Menghitung inersia penampang retak (mengacu pada persamaan 2.33)
+ .
=
,
=
,
=
−
,
+
,
,
′
+ .
− ′
,
−
,
−
+
,
3. Mencari titik pusat penampang
=
=
=
. ℎ. ℎ +
−
.ℎ +
,
=ℎ−
−
.
′
.
+
+
=
−
′
.
′
,
+
,
+
−
−
−
−
,
=
.
.
,
,
.
+
+
,
,
−
−
,
,
,
61
Universitas Sumatera Utara
4. Menghitung momen inersia gross (mengacu pada persamaan 2.34)
=
ℎ =
=
5. Menghitung modulus pecah beton (mengacu pada persamaan 2.35)
= , √
′
= , √
,
= ,
= ,
/
6. Menghitung momen yang terjadi saat retak awal (mengacu pada persamaan 2.36)
=
=
=
.
,
. .
,
=
=
,
,
=
=
,
+
−(
,
= ,
7. Menghitung momen inersia efektif (mengacu pada persamaan 2.37)
=(
=(
=
,
)
,
+
)
−(
)
,
,
,
)
,
8. Menghitung lendutan seketika (mengacu pada persamaan 2.38 dan 2.39)
∆
pada bentang ½ L
∆
=
∆
=
∆
,
= ,
,
−
,
−
Lendutan pada tengah bentang akibat beban terpusat,
∆� =
=
Maka, lendutan total
∆
= ,
+
,
=
,
,
62
Universitas Sumatera Utara
∆
∆
∆
pada bentang ¼ L,
=
= ,
−
[(
)+
−
−
−
+
− ]
Lendutan pada ¼ L akibat beban terpusat,
∆� =
=
Maka, lendutan total
∆
= ,
+
,
=
,
,
4.2.4. LENDUTAN YANG TERJADI PADA BALOK BETON DENGAN GFRP
Pada bagian ini akan dibahas langkah perhitungan lendutan maksimum yang akan
terjadi jika balok diberi Pmaks dari perhitungan beban balok dengan GFRP yang sebelumnya
telah dilakukan. Data-data Balok dengan GFRP :
b = 150 mm
′
= 29,348 MPa
h = 250 mm
′
= 428,3 MPa
p = 25 mm
= 289,1 MPa
= 200.000 MPa
= 72.000 MPa `
Tulangan tekan 2∅6 (
Tulangan tarik 4∅12 (
= 35 mm2
′
= 56,571
= 452,571
)
)
Spasi antar tulangan = 50 mm
63
Universitas Sumatera Utara
Penyelesaian :
=ℎ−
=
′
′
=
−∅
−
− −
=
+ ∅
=
+
d′ =
−∅
−
+∅
+
mm
√ ′=
=
=
−
=
. (√
,
)=
,
/
= ,
,
Berat sendiri balok
=
=
,
×ℎ ×
+
,
+
× ×
,
,
= ,
/
1. Mencari nilai k (mengacu pada persamaan 2.40)
� =
�
,
=
=√ �
�
=
�
=
+�
,
,
= ,
�
+
�
�
+�
�
ℎ
− �
�
+�
�
= ,
= ,
64
Universitas Sumatera Utara
�
�
�
+�
= ,
ℎ
( )= ,
+�
�
=√ ,
+
= ,
,
− ,
Sehingga
=
,
=
,
2. Menghitung inersia penampang retak (mengacu pada persamaan 2.41)
=
+
=
,
=
+
,
−
′
+
,
−
+
′
+(
,
ℎ+
+
−
,
)
3. Mencari titik pusat penampang (mengacu pada persamaan 2.42)
=
. ℎ. ℎ +
=
=
,
−
,
,
=ℎ−
.ℎ +
=
.
−
′
−
.
′
.
+
′
+
−
,
.
−
=
. +
.
+
−
−
.
.
. ℎ+
,
4. Menghitung momen inersia gross (mengacu pada persamaan 2.43)
=
=
ℎ =
5. Menghitung modulus pecah beton (mengacu pada persamaan 2.44)
= , √
′
= , √
,
= ,
= ,
/
65
Universitas Sumatera Utara
6. Menghitung momen yang terjadi saat retak awal (mengacu pada persamaan 2.45)
=
=
=
.
,
=
. .
,
=
= ,
,
=
,
7. Menghitung momen inersia efektif (mengacu pada persamaan 2.46)
)
=(
=(
=
,
,
+
,
−(
)
)
+
−(
,
,
,
)
8. Menghitung lendutan seketika (mengacu pada persamaan 2.47 dan 2.48)
∆
∆
∆
pada bentang ½ L
=
−
= ,
Lendutan pada tengah bentang akibat beban terpusat,
�
∆� =
Maka, lendutan total
∆
pada bentang ¼ L,
∆
=
∆
∆
= ,
= ,
[(
−
+
=
,
,
)+
=
−
,
−
−
+
− ]
Lendutan pada ¼ L akibat beban terpusat,
∆� =
�
=
,
66
Universitas Sumatera Utara
Maka, lendutan total
∆
= ,
+
,
=
,
4.2.5. TABEL ANALISA TEORITIS
Pada bagian ini hasil analisa teoritis setiap variasi balok akan dirangkum dalam satu
bentuk tabel yang berisi pembebanan dengan lendutannya.
4.2.5.1. BALOK BETON TANPA PERKUATAN
Data hasil analisa teoritis pada balok tanpa perkuatan telah dirangkum pada
Tabel 4.3, yaitu terjadi pembebanan maksimum pada 2946,7 kg dan lendutan
maksimum 17,4712 mm.
Tabel 4.3 Analisa Teoritis Penurunan Balok Tanpa Perkuatan
Beban (P) kg
0
500
1000
1500
2000
2500
2946,7
Lendutan (mm)
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
0,0000 0,0000 0,0000
2,3926 2,9646 2,3926
4,7852 5,9291 4,7852
7,1778 8,8937 7,1778
9,5704 11,8583 9,5704
11,9630 14,8228 11,9630
14,1004 17,4712 14,1004
67
Universitas Sumatera Utara
4.2.5.2. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN PELAT BAJA
Data hasil analisa teoritis pada balok dengan pelat baja (Manna Haloho, 2015)
telah dirangkum pada Tabel 4.4, yaitu terjadi pembebanan maksimum pada 7705 kg dan
lendutan maksimum 14,8878 mm.
Tabel 4.4 Analisa Teoritis Penurunan Balok dengan Perkuatan Pelat Baja
(Manna Haloho, 2015)
Beban(P)
Lendutan (mm)
Kg
1/4L-L
CL
1/4L-R
0
0
0
0
500
0.6854 0,9661 0.6854
1000
1.3709 1,9322 1.3709
1500
2.0563 2,8983 2.0563
2000
2.7418 3,8645 2.7418
2500
3.4272 4,8306 3.4272
3000
4.1127 5,7967 4.1127
3500
4.7981 6,7628 4.7981
4000
5.4835 7,7289 5.4835
4500
6.1690 8,6950 6.1690
5000
6.8544 9,6612 6.8544
5500
7.5399 10,6273 7.5399
6000
8.2253 11,5934 8.2253
6500
8.9108 12,5595 8.9108
7000
9.5962 13,5256 9.5962
7705
10.5627 14,8878 10.5627
68
Universitas Sumatera Utara
4.2.5.3. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN CFRP
Data hasil analisa teoritis pada balok dengan CFRP (Ivandy Yoman, 2016) telah
dirangkum pada Tabel 4.5, yaitu terjadi pembebanan maksimum pada 8731,5 kg dan
lendutan maksimum 22,6785 mm.
Tabel 4.5 Analisa Teoritis Penurunan Balok dengan Perkuatan CFRP
(Ivandy Yoman, 2016)
Beban (P)
kg
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8731,5
Lendutan (mm)
1/4L-L
1/2L
1/4l-R
0
0
0
1.0481 1,2987 1.0481
2.0962 2,5973 2.0962
3.1443 3,8960 3.1443
4.1924 5,1946 4.1924
5.2405 6,4933 5.2405
6.2886 7,7920 6.2886
7.3367 9,0906 7.3367
8.3848 10,3893 8.3848
9.4329 11,6880 9.4329
10.4810 12,9866 10.4810
11.5291 14,2853 11.5291
12.5773 15,5839 12.5773
13.6254 16,8826 13.6254
14.6735 18,1813 14.6735
15.7216 19,4799 15.7216
16.7697 20,7786 16.7697
18.3030 22,6785 18.3030
69
Universitas Sumatera Utara
4.2.5.4. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN GFRP
Data hasil analisa teoritis pada balok dengan GFRP telah dirangkum pada Tabel
4.6, yaitu terjadi pembebanan maksimum pada 8478,96 kg dan lendutan maksimum
29,2967 mm.
Tabel 4.6 Analisa Teoritis Penurunan Balok dengan Perkuatan GFRP
beban (P) kg
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8478,96
Lendutan (mm)
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
0,0000 0,0000 0,0000
1,2464 1,7284 1,2464
2,4835 3,4519 2,4835
3,5961 5,1746 3,5961
4,7958 6,8952 4,7958
5,8529 8,6204 5,8529
6,4527 10,3436 6,4527
7,2673 12,0663 7,2673
8,6025 13,7892 8,6025
10,7502 15,5125 10,7502
12,8993 17,2359 12,8993
13,3476 18,9574 13,3476
14,8942 20,6817 14,8942
15,0482 22,4063 15,0482
17,1973 24,1286 17,1973
19,3485 25,8508 19,3485
21,4957 27,5734 21,4957
23,6442 29,2967 23,6442
70
Universitas Sumatera Utara
4.3. HASIL PENGUJIAN BALOK BETON
Pada bagian ini hasil pengujian setiap variasi balok beton akan dirangkum dalam satu
bentuk tabel yang berisi pembebanan dengan lendutannya di tengah bentang dan ¼ bentang.
4.3.1. BALOK BETON TANPA PERKUATAN
Pada balok beton bertulang tanpa perkuatan, dial diletakkan pada tiga titik yaitu : 1/4
L kiri, 1/2L, dan 1/4L kanan dimana balok dibebani sampai terjadi retakan dan pembacaan
dial konstan.
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Penurunan Balok Tanpa Perkuatan
BEBAN
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
(2P)
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
kg
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
x 0,01
11,5
36,5
88,5
129
188
253
375
463
538
589
642
739
835
979
1108
1159
1243
1267
mm
0,115
0,365
0,885
1,290
1,880
2,530
3,750
4,630
5,380
5,890
6,420
7,390
8,350
9,790
11,080
11,590
12,430
12,670
x 0,01
18
54
126
256
318
378
479
588
689
774
853
975
1055
1215
1650
1764
1995
2245
mm
0,180
0,540
1,260
2,560
3,180
3,780
4,790
5,880
6,890
7,740
8,530
9,750
10,550
12,150
16,500
17,640
19,950
22,450
x 0,01
13
39
89
134
192
273
385
486
542
592
662
749
861
992
1127
1174
1326
1369
mm
0,130
0,390
0,890
1,340
1,920
2,730
3,850
4,860
5,420
5,920
6,620
7,490
8,610
9,920
11,270
11,740
13,260
13,690
Keterangan :
1/4L-L
: jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L)
CL
: jarak ½ bentang (x = 1/2L)
1/4L-R
: jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L)
71
Universitas Sumatera Utara
4.3.2. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN PELAT BAJA
Pada balok beton bertulang dengan perkuatan pelat baja, dial diletakkan pada tiga
titik yaitu : 1/4 L kiri, 1/2L, dan 1/4L kanan dimana balok dibebani sampai terjadi retakan
dan pembacaan dial konstan.
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Penurunan Balok Dengan Perkuatan Pelat Baja
(Manna Haloho,2015)
1/4L-L
Beban
(kg)
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
10500
11000
11500
12000
12500
13000
13500
14000
14500
15000
15500
CL
DIAL
1/4L-R
DIAL
DIAL
READING
LENDUTAN
x 0.01
Mm
x 0,01
mm
x 0,01
mm
5
46
89
118
161
204
240
258
292
341
371
398
442
481
513
539
576
613
666
687
734
786
809
845
899
966
1015
1057
1109
1153
1170
0.050
0.460
0.890
1.180
1.610
2.040
2.400
2.580
2.920
3.410
3.710
3.980
4.420
4.810
5.130
5.390
5.760
6.130
6.660
6.870
7.340
7.860
8.090
8.450
8.990
9.660
10.150
10.570
11.090
11.530
11.700
71
129
196
244
307
372
428
456
508
581
625
664
724
776
820
857
913
965
1042
1073
1134
1215
1247
1296
1374
1470
1539
1595
1663
1725
1810
0.705
1.290
1.960
2.440
3.070
3.720
4.280
4.562
5.080
5.810
6.250
6.640
7.240
7.760
8.200
8.570
9.130
9.650
10.420
10.730
11.340
12.150
12.470
12.960
13.740
14.700
15.390
15.950
16.630
17.250
18.100
55
102
151
185
235
286
328
349
388
440
475
502
547
588
621
649
691
728
785
808
859
915
939
977
1028
1073
1103
1125
1143
1150
1163
0.550
1.020
1.505
1.850
2.345
2.860
3.280
3.490
3.875
4.400
4.745
5.020
5.470
5.875
6.210
6.490
6.910
7.280
7.850
8.080
8.585
9.145
9.385
9.770
10.280
10.730
11.030
11.250
11.425
11.500
11.630
READING
LENDUTAN
READING
LENDUTAN
72
Universitas Sumatera Utara
16000
16500
17000
17500
18000
18500
19000
19500
1171
1173
1174
1178
1178
1178
1178
1178
11.710
11.730
11.740
11.780
11.780
11.780
11.780
11.780
1945
2070
2155
2320
2355
2480
2580
2680
19.450
20.700
21.550
23.200
23.550
24.800
25.800
26.800
1167
1171
1262
1286
1435
1376
1435
1551
11.670
11.710
12.620
12.860
14.350
13.760
14.350
15.510
Keterangan :
1/4L-L
: jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L)
CL
: jarak ½ bentang (x = 1/2L)
1/4L-R
: jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L)
4.3.3. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN CFRP
Pada balok beton bertulang dengan perkuatan CFRP, dial diletakkan pada tiga titik
yaitu : 1/4 L kiri, 1/2L, dan 1/4L kanan dimana balok dibebani sampai terjadi retakan dan
pembacaan dial konstan.
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Penurunan Balok Dengan Perkuatan CFRP
(Ivandy Yoman,2016)
BEBAN
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
(2P)
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
kg
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
x 0,01
25
43
61
87
107
124
153
187
211
236
254
285
324
mm
0,250
0,430
0,610
0,870
1,070
1,240
1,530
1,870
2,110
2,360
2,540
2,850
3,240
x 0,01
50
62
94
118
143
167
194
227
253
286
310
352
386
mm
0,500
0,620
0,940
1,180
1,430
1,670
1,940
2,270
2,530
2,860
3,100
3,520
3,860
x 0,01
32
51
72
95
112
134
177
208
229
257
284
312
358
mm
0,320
0,510
0,720
0,950
1,120
1,340
1,770
2,080
2,290
2,570
2,840
3,120
3,580
73
Universitas Sumatera Utara
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
10500
11000
11500
12000
12500
13000
13500
14000
14500
15000
15500
16000
16500
17000
17500
18000
18500
19000
19500
20000
20500
21000
21500
22000
361
396
419
447
472
496
517
548
583
629
673
707
735
758
789
803
847
873
901
934
962
995
1038
1071
1137
1183
1257
1324
1418
1574
1648
3,610
3,960
4,190
4,470
4,720
4,960
5,170
5,480
5,830
6,290
6,730
7,070
7,350
7,580
7,890
8,030
8,470
8,730
9,010
9,340
9,620
9,950
10,380
10,710
11,370
11,830
12,570
13,240
14,180
15,740
16,480
427
463
503
555
597
650
710
763
827
863
892
953
989
1064
1093
1135
1174
1196
1235
1272
1318
1356
1478
1523
1647
1786
1995
2186
2388
2608
2898
4,270
4,630
5,030
5,550
5,970
6,500
7,100
7,630
8,270
8,630
8,920
9,530
9,890
10,640
10,930
11,350
11,740
11,960
12,350
12,720
13,180
13,560
14,780
15,230
16,470
17,860
19,950
21,860
23,880
26,080
28,980
393
427
456
487
503
538
554
579
623
674
739
783
826
863
908
964
994
1053
1097
1153
1186
1227
1264
1289
1347
1386
1438
1487
1557
1645
1708
3,930
4,270
4,560
4,870
5,030
5,380
5,540
5,790
6,230
6,740
7,390
7,830
8,260
8,630
9,080
9,640
9,940
10,530
10,970
11,530
11,860
12,270
12,640
12,890
13,470
13,860
14,380
14,870
15,570
16,450
17,080
Keterangan :
1/4L-L
: jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L)
CL
: jarak ½ bentang (x = 1/2L)
1/4L-R
: jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L)
74
Universitas Sumatera Utara
4.3.4. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN GFRP
Pada balok beton bertulang dengan perkuatan GFRP, dial diletakkan pada tiga titik
yaitu : 1/4 L kiri, 1/2L, dan 1/4L kanan dimana balok dibebani sampai terjadi retakan dan
pembacaan dial konstan.
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Penurunan Balok Dengan Perkuatan GFRP
BEBAN
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
(2P)
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
kg
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
10500
11000
11500
12000
12500
13000
13500
14000
14500
15000
15500
16000
16500
17000
x 0,01
33
85
126
145
186
215
287
314
374
412
483
512
572
604
659
689
733
784
826
857
883
917
947
989
1030
1074
1108
1147
1178
1204
1249
1332
1457
1574
mm
0,330
0,850
1,260
1,450
1,860
2,150
2,870
3,140
3,740
4,120
4,830
5,120
5,720
6,040
6,590
6,890
7,330
7,840
8,260
8,570
8,830
9,170
9,470
9,890
10,300
10,740
11,080
11,470
11,780
12,040
12,490
13,320
14,570
15,740
x 0,01
65
93
133
174
225
276
325
386
438
470
525
573
643
676
723
785
825
884
925
980
1020
1080
1130
1190
1224
1268
1321
1367
1432
1475
1521
1621
1685
1773
mm
0,650
0,930
1,330
1,740
2,250
2,760
3,250
3,860
4,380
4,700
5,250
5,730
6,430
6,760
7,230
7,850
8,250
8,840
9,250
9,800
10,200
10,800
11,300
11,900
12,240
12,680
13,210
13,670
14,320
14,750
15,210
16,210
16,850
17,730
x 0,01
55
90
128
164
210
249
314
359
403
442
507
536
612
644
693
749
813
852
910
946
986
1067
1105
1154
1196
1232
1298
1318
1385
1446
1486
1553
1621
1685
mm
0,550
0,900
1,280
1,640
2,100
2,490
3,140
3,590
4,030
4,420
5,070
5,360
6,120
6,440
6,930
7,490
8,130
8,520
9,100
9,460
9,860
10,670
11,050
11,540
11,960
12,320
12,980
13,180
13,850
14,460
14,860
15,530
16,210
16,850
75
Universitas Sumatera Utara
17500
18000
18500
19000
19500
20000
20500
21000
1649
1694
1736
1783
1827
1856
1872
1893
16,490
16,940
17,360
17,830
18,270
18,560
18,720
18,930
1863
1903
1980
2140
2275
2483
2745
2969
18,630
19,030
19,800
21,400
22,750
24,830
27,450
29,690
1724
1756
1783
1828
1849
1865
1885
1910
17,240
17,560
17,830
18,280
18,490
18,650
18,850
19,100
Keterangan :
1/4L-L
: jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L)
CL
: jarak ½ bentang (x = 1/2L)
1/4L-R
: jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L)
4.4. POLA RETAK YANG TERJADI PADA BALOK BETON
Pola retak yang terdapat pada pengujian kedua balok ini adalah retak lentur. Retak lentur
adalah retak yang biasanya terjadi karena beban melebihi kemampuan balok. Dalam pengujian
ini retakan pertama terjadi pada saat beban 6 Ton pada balok tanpa perkuatan dan 11 Ton pada
balok dengan perkuatan GFRP, kemudian disusul dengan retakan berikutnya mencapai beban
ultimate yaitu 9 Ton untuk balok tanpa perkuatan dan 21 Ton untuk balok dengan perkuatan
GFRP dan akhirnya balok mengalami runtuh.
Gambar 4.5. Retak Lentur pada Balok Beton tanpa Perkuatan
76
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6. Retak Lentur pada Balok Beton dengan perkuatan GFRP
4.5. PEMBAHASAN HASIL PENGUJIAN
Berdasarkan hasil pengujian pada balok beton bertulang dengan ukuran 15 x 25 x 320
cm, adalah sebagai berikut:
1. Efisiensi Perkuatan
•
Efisiensi perkuatan balok menggunakan pelat baja berdasarkan hasil pengujian Manna
Haloho (2015) :
P Balok Normal: 9 Ton
P Balok dengan pelat baja : 19,5 Ton
=
•
=
−
, −
,
=
,
×
%
%
Efisiensi perkuatan balok menggunakan CFRP berdasarkan hasil pengujian Ivandy
Yoman (2016) :
P Balok Normal : 9 Ton
P Balok dengan CFRP : 22 Ton
=
=
�
−
=
,
%
−
�
�
×
%
77
Universitas Sumatera Utara
•
Efisiensi perkuatan balok menggunakan GFRP berdasarkan hasil pengujian :
P Balok Normal : 9 Ton
P Balok dengan GFRP : 21 Ton
=
=
�
−
=
,
−
%
�
�
×
%
2. Kapasitas Penampang Berdasarkan Analisa Teoritis
Daya dukung balok beton bertulang berdasarkan analisa teoritis
•
•
•
Balok dengan Pelat Baja (Manna Haloho, 2015)
P tanpa perkuatan
= 2,9115
Ton
P dengan Pelat Baja
= 7,705
Ton
Balok dengan CFRP (Ivandy Yoman, 2016)
P tanpa perkuatan
= 2,9197
Ton
P dengan CFRP
= 8,7315
Ton
P tanpa perkuatan
= 2,94670
Ton
P dengan GFRP
= 8,47896
Ton
Balok dengan GFRP
3. Kapasitas Penampang Berdasarkan Pengujian
P tanpa perkuatan
= 9
Ton
P dengan pelat baja
= 19,5
Ton
P dengan CFRP
= 22
Ton
P dengan GFRP
= 21
Ton
78
Universitas Sumatera Utara
4. Peningkatan Kapasitas Balok dalam Memikul Lentur
•
Balok dengan pelat baja:
−
=
•
−
=
,
=
,
− ,
, −
= ,
= ,
Balok dengan CFRP :
�
=
•
=
−
�
=
−
�
�
=
−
�
−
�
�
�
=
�
�
Balok dengan GFRP :
=
�
=
�
,
=
,
=
− ,
,
−
,
−
= ,
= ,
− ,
= ,
= ,
5. Perbandingan Kemampuan Balok secara Teoritis dan Pengujian
Daya dukung balok beton bertulang berdasarkan analisa teoritis :
P tanpa perkuatan
= 2,9467
Ton
P dengan pelat baja
= 7,705
Ton
P dengan CFRP
= 8,7315
Ton
P dengan GFRP
= 8,47896
Ton
Daya dukung balok beton bertulang berdasarkan hasil pengujian :
P tanpa perkuatan
=9
Ton
P dengan pelat baja
= 19,5
Ton
P dengan CFRP
= 22
Ton
P dengan GFRP
= 21
Ton
79
Universitas Sumatera Utara
Balok tanpa perkuatan
=�
Balok dengan pelat baja = �
Balok dengan CFRP
=�
Balok dengan GFRP
=�
��
��
��
��
=
=
=
=
,
,
,
=
= ,
,
= 2,519
,
,
= 2,477
Menurut Pangestuti (2009), pemasangan pelat FRP pada balok mampu menghambat
propagasi retak awal dan perkembangan retak yang dibuktikan pada percobaan diatas dimana
retak awal pada balok tanpa perkuatan terjadi pada beban 6 Ton, sedangkan pada balok
dengan perkuatan GFRP terjadi pada beban 11 Ton.
Dalam penelitian Lorenzis dkk (2000), balok yang diperkuat dengan FRP mengalami
peningkatan kapasitas dalam memikul beban yang dibuktikan pada eksperimen ini bahwa
kapasitas beban balok GFRP meningkat dibanding balok normal.
Hasil penelitian dari Alnadher Ali dkk (2014) menyimpulkan bahwa terjadi peningkatan
kuat lentur pada balok beton bertulang sebesar 7,4 % dari kuat lentur beton bertulang tanpa
CFRP. Hal ini membuktikan bahwa pemasangan perkuatan eksternal pada balok dengan
CFRP dapat meningkatkan kuat lenturnya dari kondisi tanpa perkuatan. Hal ini sesuai juga
dengan hasil analisis dan eksperimen yang dilakukan penulis.
Hasil penelitian dari Ireneus G. Petrico (2013) menyimpulkan bahwa CFRP dapat
menambah kekuatan lentur balok sampai 65,934%, sedangkan GFRP hanya sebesar
43,956%. Sedangkan untuk perbandingan kedua material ini, CFRP lebih unggul daripada
GFRP dalam hal menambah kekuatan lentur. Hasil penelitian ini memiliki kesimpulan yang
sama dengan hasil penelitian penulis.
80
Universitas Sumatera Utara
Setelah mendapatkan semua data hasil analisa teoritis maka grafik perbandingan
hubungan beban – lendutan setiap sampel balok dapat dilihat pada Gambar 4.11. Dari grafik
dapat dilihat bahwa secara teoritis balok dengan CFRP mampu menahan beban paling besar
(baik) sebesar 8731,5 kg diikuti balok dengan GFRP (8478,96 kg); balok dengan pelat baja
(7705 kg) dan balok tanpa perkuatan (2946,7 kg). Sedangkan dilihat dari sisi lendutannya,
GFRP mampu menahan lendutan paling besar yaitu 29,2967 mm diikuti balok dengan CFRP
(22,6785 mm); balok tanpa perkuatan (17,4712 mm) dan balok dengan pelat baja (14,8878
mm). Hal ini menunjukkan bahwa balok dengan perkuatan GFRP lebih bersifat elastis.
Sedangkan pada perkuatan balok dengan perkuatan pelat baja sifat elastisitas balok menurun
dibanding balok dengan GFRP maupun CFRP. Hal ini disebabkan adanya peningkatan
ketebalan pada daerah perkuatan sehingga meningkatkan kekakuan balok. Dan sudah
terbukti bahwa dengan pelat baja (tebal 5 mm) mampu meningkatkan kekakuan balok lebih
tinggi dibanding CFRP (tebal 1,2 mm) dan GFRP (tebal 0,35 mm). Jadi, secara teoritis Balok
dengan GFRP mampu menahan lendutan paling besar dibanding lainnya serta Balok dengan
CFRP mampu menahan beban maksimum paling baik dibanding lainnya.
10000
BALOK TANPA PERKUATAN
9000
7000
BALOK + CFRP
6000
BALOK + GFRP
Pembebanan (kg)
5000
4000
3000
2000
29,2967; 8478,96
14,8878; 7705
BALOK + PELAT BAJA
8000
22,6785; 8731,5
17,4712; 2946,7
1000
Lendutan (mm)
0
0
5
10
15
20
25
30
Gambar 4.7. Grafik Perbandingan hubungan beban-lendutan setiap sampel balok
berdasarkan analisa teoritis
81
Universitas Sumatera Utara
Setelah mendapatkan semua data hasil pengujian maka grafik perbandingan hubungan
beban – lendutan setiap sampel balok dapat dilihat pada Gambar 4.12. Dari grafik dapat
dilihat bahwa secara eksperimen balok dengan CFRP mampu menahan beban paling besar
(baik) sebesar 22000 kg diikuti balok dengan GFRP (21000 kg); balok dengan pelat baja
(19500 kg) dan balok tanpa perkuatan (9000 kg). Sedangkan dilihat dari sisi lendutannya,
GFRP mampu menahan lendutan paling besar yaitu 29,69 mm diikuti balok dengan CFRP
(28,98 mm); balok dengan pelat baja (26,8 mm) dan balok tanpa perkuatan (22,45 mm). Hal
ini menunjukkan bahwa balok dengan perkuatan GFRP lebih bersifat elastis. Hal ini
disebabkan adanya peningkatan ketebalan pada daerah perkuatan sehingga meningkatkan
kekakuan balok. Dan sudah terbukti bahwa dengan pelat baja (tebal 5 mm) mampu
meningkatkan kekakuan balok lebih tinggi dibanding CFRP (tebal 1,2 mm) dan GFRP (tebal
0,35 mm). Jadi, secara eksperimen Balok dengan GFRP mampu menahan lendutan paling
besar dibanding lainnya serta Balok dengan CFRP mampu menahan beban maksimum paling
baik dibanding lainnya.
25000
22500
Balok tanpa Perkuatan
Balok+Pelat Baja
20000
Balok+CFRP
Balok+GFRP
28,980; 22000
29,69; 21000
17500
26,8; 19500
LOAD (kg)
15000
12500
10000
22,45; 9000
7500
5000
2500
DEFLECTION (mm)
0
0
5
10
15
20
25
30
Gambar 4.8. Grafik Perbandingan hubungan beban-lendutan tiap sampel balok
berdasarkan hasil pengujian
82
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
1. Berdasarkan analisa secara teoritis maupun hasil pengujian terbukti bahwa penambahan
perkuatan eksternal baik FRP (CFRP dan GFRP) maupun pelat baja mampu meningkatkan
kemampuan balok dalam memikul lentur jauh lebih baik dari kondisi normalnya (tanpa
perkuatan).
2. Berdasarkan analisa teoritis, pada balok tanpa perkuatan didapat beban ultimit sebesar 2,946
Ton, balok dengan pelat baja sebesar 7,705 Ton ,balok dengan CFRP sebesar 8,731 Ton,
dan balok dengan GFRP sebesar 8,478 Ton. Dari analisa ini, peningkatan beban yang terjadi
pada pelat baja sebesar 1,646 kali kekuatan awal sedangkan pada CFRP sebesar 1,991 kali
kekuatan awal dan pada GFRP sebesar 1,877 kali kekuatan awal.
3. Berdasarkan hasil pengujian, pada balok tanpa perkuatan diperoleh beban ultimit sebesar 9
Ton, pada balok dengan pelat baja diperoleh beban ultimit sebesar 19,5 Ton, pada balok
dengan CFRP diperoleh beban ultimit sebesar 22 Ton, dan pada balok dengan GFRP sebesar
21 Ton. Dari pengujian ini terjadi peningkatan kekuatan pada pelat baja sebesar 1,167 kali
kekuatan awal, sedangkan pada CFRP sebesar 1,444 kali kekuatan awal dan GFRP sebesar
1,333 kali.
4. Berdasarkan hasil pengujian , balok dengan CFRP memiliki efisiensi tertinggi sebesar
59,091 % diikuti balok dengan GFRP sebesar 57,143 % dan balok dengan Pelat Baja
sebesar 53,846 %.
5. Diantara tiga jenis perkuatan yang telah diuji, maka dapat disimpulkan perkuatan dengan
CFRP sebagai solusi terbaik untuk meningkatkan kemampuan balok beton dalam memikul
lentur, diikuti dengan GFRP dan Pelat Baja.
83
Universitas Sumatera Utara
5.2 SARAN
1. Alat-alat yang digunakan seperti hydraulic jack dan dial gauge sebaiknya sudah dikalibrasi
untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.
2. Diperlukan kelengkapan alat pada pengujian seperti strain meter untuk mendukung
penelitian selanjutnya.
84
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
3.1. TINJAUAN UMUM
Dalam penelitian ini, sampel terdiri dari 3 benda uji silinder dengan ukuran diameter 15
cm dam tinggi 30 cm untuk pengujian kuat tekan beton, dan 3 benda uji balok ukuran
15x25x320 cm untuk pengujian lentur dengan mutu beton rencana f’c 20 MPa dimana satu
balok beton beton bertulang tanpa perkuatan dan satu balok beton bertulang dengan
menggunakan perkuatan GFRP. Balok diuji pada saat umur beton 28 hari.
3.2.
RUANG LINGKUP PEKERJAAN
Ada beberapa tahap yang perlu diperhatikan dalam pembuatan benda uji untuk
pengujian balok beton bertulang. Tahap-tahap yang dilakukan dalam pembuatan benda uji
antara lain:
1. Persiapan material
2. Persiapan pembuatan benda uji
3. Pengecoran benda uji
4. Perawatan Benda uji
34
Universitas Sumatera Utara
3.3.
FLOWCHART PENELITIAN
Mulai
Pembatasan Masalah
Studi Literatur Terkait
Penyediaan dan pemeriksaan Material
Benda Uji
Perencanaan Campuran Beton
(Mix Design) mutu 20 Mpa
Pengecoran Benda Uji
3 buah silinder
beton untuk Trial Mix
Balok
Beton tanpa Perkuatan
Balok
Beton dengan GFRP
Pengujian Kuat Tekan pada Silinder
untuk mendapatkan kuat tekan aktual
Pengujian Kuat Lentur pada umur 28
hari
Data yang didapat dari Trial Mix
digunakan untuk Analisa data teoritis:
Analisa Perbandingan Kuat Lentur
Analisa dan Pengolahan data hasil
Pengujian :
Analisa Perbandingan Kuat Lentur
Penarikan Kesimpulan dan Saran
Selesai
35
Universitas Sumatera Utara
3.4.
BAHAN DAN PERALATAN
3.4.1 BAHAN
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Semen yang digunakan sebagai pengikat adukan campuran beton adalah jenis semen
type-1 , Semen Padang
2. Agregat halus (pasir) yang digunakan untuk penelitian ini adalah pasir yang diambil
dari Binjai.
3. Agregat kasar (kerikil) yang digunakan untuk penelitian ini adalah batu pecah dengan
ukuran 1-2 mm
4. Air PDAM dar Laboratorium Beton FT USU.
5. Baja tulangan dengan fy 240 Mpa dengan 2 ∅6 mm sebagai tulangan tekan , 4 ∅12 mm
sebagai tulangan tarik dan sengkang ∅6 mm setiap jarak 20 cm.
6. Bekisting balok dengan dimensi 15 cm x 25 cm x 320 cm sebanyak dua buah.
7. Glass Fiber Reinforced Polymer bermerek MapeWrap G Uni-AX 900 E-Glass Type
dengan dimensi 300 cm x 10 cm.
3.4.2. PERALATAN
Peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Shieve Shaker Machine, digunakan untuk mengayak agregat yang telah dimasukkan ke
dalam susunan ayakan saringan uji, mesin ini akan mengayak secara mekanik dengan
lama pengayakan ±5 menit
2. Kerucut Abrahams, untuk menentukan nilai slump dari adukan beton
3. Compression Machine Test, digunakan untuk uji tekan beton silinder
4. Magnetic Stand bermerek MITUTOYO 7012-10 untuk melekatkan dial gauge ketika
pengujian kuat lentur
36
Universitas Sumatera Utara
5. Jacking Hydraulic bermerek ENERPAC RC-1006 dengan berat 59 kg dan kapasitas 100
ton, dipakai untuk memberikan beban statis pada balok
6. Dial gauge bermerek DELTA TYPE DI-2046Y, dengan kapasitas pengukuran 5,0 cm
dengan ketelitian pembacaan 0,01 mm, digunakan untuk mengukur defleksi vertikal
7. Static Loading Frame , dipakai untuk meletakkan sampel yang akan diberi pembebanan.
Static Loading Frame ini telah tersedia di Laboratorium Struktur FT USU dan siap
digunakan untuk mengembangkan penelitian struktur kedepannya.
Gambar 3.1. Dial Gauge dan Magnetic Stand
Gambar 3.2. Jacking Hydraulic
37
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3. Static Loading Frame
3.5.
PERSIAPAN DAN PEMERIKSAAN MATERIAL
Pada tahap ini, yang pertama dilakukan adalah pengujian material-material berupa pasir
dan kerikil di Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan Universitas Sumatera Utara, dimana
pengujian ini dilakukan untuk memeriksa kelayakan pasir dan kerikil juga untuk mengetahui
karakteristik/sifat material itu sendiri. Adapun pengujian-pengujian yang dilakukan antara lain:
1. Analisa Ayakan Agregat Halus berdasarkan ASTM C 136 – 84a, bertujuan untuk
mendapatkan gradasi/distribusi perbutiran pasir dan mengetahui Fineness Modulus
(kehalusan) pasir. Fineness Modulus yang didapat dari hasil pengujian sebesar 2,92.
2. Analisa Ayakan Agregat Kasar berdasarkan ASTM C 136- 84a & ASTM D 448-86,
bertujuan untuk mendapatkan gradasi kerikil dan mengetahui nilai Fineness Modulus
(kehalusan) kerikil, Fineness Modulus yang didapat dari hasil pengujian sebesar 6,01.
3. Berat Jenis dan Absorbsi Agregat Halus berdasarkan ASTM C 128-88, bertujuan untuk
mendapatkan berat jenis pasir dalam keadaan SSD (Saturated Surface Dry), semu, dan
kering serta mendapatkan nilai persentasi peresapan pasir.
4. Berat Jenis dan Absorbsi Agregat Kasar berdasarkan ASTM C 127-88, bertujuan untuk
mendapatkan berat jenis kerikil dalam keadaan SSD (Saturated Surface Dry), semu, dan
kering serta mendapatkan nilai persentasi peresapan kerikil.
38
Universitas Sumatera Utara
5. Berat Isi Agregat Halus berdasarkan ASTM C.136-71, bertujuan untuk menentukan berat
isi pasir dengan metode merojok, cara longgar (menyiram) tanpa pemadatan dalam satu
satuan m3.
6. Berat Isi Agregat Kasar berdasarkan ASTM C.29/C.29M-90, bertujuan untuk menentukan
berat isi kerikil dengan metode merojok, cara longgar (menyiram) tanpa pemadatan dalam
satu satuan m3.
7. Pemeriksaan Kadar Lumpur Kerikil berdasarkan ASTM C 1864-89, bertujuan untuk
menentukan kadar kandungan lumpur dari kerikil.
8. Clay Lump Pasir berdasarkan ASTM C 117-90, bertujuan untuk menentukan persentase
kadar liat dalam pasir.
9. Los Angeles Test berdasarkan ASTM C 535-96, bertujuan untuk memeriksa keausan
agregat kasar (kerikil). Persentasae keausan yang didapat dari pengujian sebesar 28,3 %.
3.6.
CONCRETE MIX DESIGN
Setelah dilakukan pengujian material, langkah berikutnya adalah perhitungan mix
design yang bertujuan untuk menentukan nilai perbandingan dari pasir, kerikil, air dan semen
dalam campuran beton yang akan di cor dimana dilakukan perhitungan terlebih dahulu pada
perencanaan mutu beton (dalam penelitian ini kuat beton yang diinginkan adalah f’c 20 MPa).
Penimbangan pasir, kerikil, air dan semen berdasarkan kebutuhan dilakukan sesuai dengan
volume benda uji yang akan dibuat. Dari hasil perencanaan campuran yang dilakukan didapat
perbandingan sebagai berikut:
Tabel 3.1. Perbandingan Campuran Beton
SEMEN
1
AIR
0.46
PASIR
1.60
KERIKIL
2.75
39
Universitas Sumatera Utara
Untuk lebih meyakinkan atas perhitungan mix design, pada penelitian ini dilakukan
pengujian Trial Mix, dimana dibuat benda uji silinder dengan ukuran 15 x 30 cm sebanyak 3
buah yang kemudian direndam dalam bak air selama 13 hari dan dibiarkan kering selama 1 hari
lalu diuji dengan alat kuat tekan beton.
3.7.
PERSIAPAN PEMBUATAN BENDA UJI
Dalam persiapan pembuatan benda uji, yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Pembuatan bekisting balok dimana dalam penelitian ini, bekisting yang dibuat berbentuk
persegi panjang dengan ukuran 15 x 25 x 320 cm. Cetakan benda uji harus dibuat dengan
baik dan memperhatikan hal-hal berikut:
a. Cetakan tidak ada lubang/celah sehingga tidak memberikan kesempatan air/pasta emen
keluar
b. Dinding bekisting harus benar-benar vertikal dan kedataran alas bekisting harus
diperiksa.
c. Pengaku dan perkuatan pada bekisting harus dilakukan agar tidak terjadi pergeseran
pada dinding bekisting pada saat pengecoran.
2. Perakitan tulangan
Tulangan yang dirakit sesuai dengan kerangka yang diharapkan diikat kuat pada setiap
pertemuan tulangan memanjang dengan sengkang. Pengikatan dilakukan dengan kawat
beton. Pada penelitian ini, tulangan tarik berukuran 4∅12 mm , tulangan tekan berukuran
2∅6 mm. Sengkang berukuran 6 mm berjarak 20 cm. Pada ujung tulangan memanjang
dilakukan pembengkokkan 5 cm ujung kiri dan 5 cm ujung kanan agar tulangan tidak
bergerak pada saat dilakukan pengujian.
3. Tulangan yang telah dirakit dimasukkan ke dalam bekisting/cetakan balok dan diletakkan
2,5 cm diatas dasar cetakan.
40
Universitas Sumatera Utara
4. Dilakukan pemeriksaan jarak-jarak tulangan memanjang terhadap bekisting dan jarak antar
tulangan.
Gambar 3.4. Proses Pembuatan Bekisting dan Tulangan
5. Setelah pemeriksaan, ditimbang material untuk campuran beton sesuai dengan perhitungan
mix design dan dipersiapkan untuk satu kali pengadukan dalam Molen/Mesin Pengaduk.
6. Persiapan alat-alat pendukung pengecoran, seperti Molen/Mesin Pengaduk, rojok besi,
vibrator, kerucut Abrahams untuk pengujian slump, scrap dan sendok semen.
7. Persiapan cetakan silinder ukuran 15 x 30 cm yang sudah dipasang dengan penutup besi
sebanyak 3 buah.
8. Cetakan silinder harus dilumuri oli atau vaselin untuk mencegah melekatnya beton pada
dinding cetakan.
3.8.
PENGECORAN BENDA UJI
Tahap-tahap pengecoran yang baik adalah sebagai berikut :
1. Setelah semua material sudah dipersiapkan, mesin pengaduk dihidupkan, kemudian disiram
dengan air.
2. Pertama-tama masukkan agregat kasar terlebih dahulu kemudian masukkan agregat halus,
lalu aduk hingga merata.
41
Universitas Sumatera Utara
3. Setelah agregat kasar dan agregat halus teraduk secara merata, masukkan semen perlahanlahan sambil dituangkan air ke dalam mesin pengaduk sesuai dengan yang diperhitungkan
di mix design.
4. Setelah diaduk secara merata dalam mesin pengaduk, tuangkan beton dalam pan besar yang
cukup mengisi volume beton, kemudian dilakukan pengujian slump test untuk mengetahui
apakah adukan beton terlalu kental atau terlalu encer. Jika terlalu kental maka dilakukan
penambahan air.
5. Setelah nilai slump terpenuhi, adukan beton dimasukkan ke dalam bekisting balok secara
bertahap lalu dirojok/digetarkan dengan menggunakan vibrator sampai udara yang ada
keluar dan kerikil dapat menutupi celah-celah dalam beton.
6. Setelah beton terisi penuh, pada permukaan balok diratakan dengan menggunakan sendok
semen.
Gambar 3.5. Pengecoran Benda Uji
3.9.
PERAWATAN BENDA UJI
Setelah lebih kurang 24 jam (satu hari) dari waktu saat pengecoran, bagian dinding
cetakan dibuka secara hati-hati. Demikian juga pada cetakan benda uji silinder. Setelah cetakan
benda uji silinder dibuka, benda uji tersebut diletakkan di dalam bak perendaman selama 14
hari sebelum dilakukan pengujian kuat tekan beton dengan menggunakan faktor umur 14-28
42
Universitas Sumatera Utara
hari, sedangkan pada benda uji balok direndam dengan cara menutupi seluruh permukaan beton
dan dikontrol supaya tetap basah selama 27 hari. Pada hari perendaman ke 27, pada balok beton
dibuat grid 5 cm dengan tujuan agar pada saat pengujian dapat dilihat pola retaknya.
Gambar 3.6. Perawatan Benda Uji Silinder dan Balok
3.10. PEMASANGAN PERKUATAN GFRP
Pada balok yang sudah direndam selama 27 hari, kemudian pada bagian serat tarik balok
dipasang perkuatan GFRP . GFRP yang dipakai dalam penelitian ini adalah MapeWrap G UNIAX 900 dengan lebar 100 mm dan panjang 3 m serta ketebalan 0,35 mm. Peralatan yang
diperlukan saat pemasangan GFRP adalah sendok semen, rubber roller, mixing container, sikat.
Prosedur pemasangan GFRP adalah sebagai berikut :
1. Campur bahan perekat (epoxy adhesive) yang terdiri dari 2 komponen, yaitu komponen
MAPE Wrap 1 SP A dan komponen Mape Wrap 31 SP B. Perbandingan campuran
komponen A dan B adalah 3 : 1 dan warna epoxy setelah hasil campuran adalah warna
kuning cerah keemasan.
2. Setelah epoxy (perekat) tercampur merata, kemudian oleskan epoxy secukupnya pada GFRP
yang akan dipasangkan pada balok dan pasangkan pada bagian tarik balok.
43
Universitas Sumatera Utara
3. Gunakan rubber roller pada perrmukaan GFRP agar GFRP yang dipasangkan pada balok
semakin lengket dan tidak terjadinya lepas (debonding failure) pada saat pengujian.
4. Balok yang sudah terpasang GFRP di letakkan pada dalam ruangan atau tidak terkena
langsung dengan sinar matahari
5. Balok dibiarkan selama sekitar 7 hari ( 1 minggu) agar epoxy mengering.
Gambar 3.7. Epoxy Adhesive dan GFRP
Gambar 3.8. Pemasangan GFRP pada Balok
44
Universitas Sumatera Utara
3.11. PENGUJIAN BENDA UJI
3.11.1. PENGUJIAN KUAT TEKAN BETON
Pengujian kuat tekan beton berdasarkan SNI 03-1974-2011 dilakukan di
Laboratorium Beton FT USU . Benda uji berbentuk silinder dengan ukuran 15 x 30 cm
sebanyak 3 buah. Adapun prosedur pengujian kuat tekan beton adalah sebagai berikut :
1. Benda uji silinder dikeluarkan dari bak perendaman dan dikeringkan 1 hari sebelum
dilakukan pengujian dengan tujuan agar benda uji silinder kering permukaan.
2. Panaskan belerang hingga mencair kemudian tuang pada cetakan capping, benda uji
diletakkan di cetakan capping yang berisi belerang cair panas selama ± 5 detik
kemudian diangkat. pada permukaan benda uji dilakukan capping dengan tujuan
agar permukaan benda uji menjadi rata.
3. Benda uji diletakkan pada Compression Test Machine tepat di tengah-tengah torak
penekan dengan posisi tegak.
4. Compression Test Machine dihidupkan dan jarum penunjuk angka pada manometer
akan bergerak dan berhenti pada saat benda uji hancur.
5. Angka pada manometer menunjukkan gaya yang diberikan pada benda uji dalam
satuan kN.
3.11.2. PENGUJIAN BALOK BETON
Pengujian balok beton mengacu kepada ASTM C-78 yang dilakukan di
Laboratorium Struktur FT USU. Adapun langkah-langkah pengujiannya adalah sebagai
berikut :
1. Pada balok terlebih dahulu dibuat grid atau garis petak-petak dengan jarak 5 cm
dengan tujuan agar garis pola retak pada saat pengujian mudah dilihat dan ditandai.
2. Balok diletakkan di atas perletakan Static Loading Frame yang telah disediakan.
45
Universitas Sumatera Utara
3. Dial Gauge (alat pengukur lendutan/penurunan) diletakkan di bawah balok dengan
posisi 3 titik, yakni 1/4L-L, Center Line dan 1/4L-R.
4. Profil I dengan panjang 1 meter diletakkan tepat di tengah-tengah balok, guna
membagi beban gaya terpusat menjadi dua gaya terpusat dengan besar P.
5. Dilakukan pemeriksaan ke-vertikal-an alat-alat penerus beban dan
jacking
hydraulic yang ada di atas profil I guna mendapatkan gaya vertikal yang murni.
6. Setelah semua alat terpasang, dilakukan pembebanan bertahap dengan kenaikan
beban setiap 0,5 ton.
7. Setiap kenaikan 0,5 ton dilakukan pembacaan penurunan dan penggambaran pola
retak yang terjadi.
8. Pembebanan dihentikan setelah balok mengalami retakan dan lendutan yang besar
sehingga walaupun diberi beban, balok tidak lagi memberi perlawanan.
Gambar 3.9. Pengujian Balok Beton
46
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
4.1. DATA AWAL UNTUK ANALISA
Adapun data awal yang akan digunakan dalam perhitungan analisa secara teoritis balok
beton yaitu data kuat tekan beton, data kuat tarik tulangan baja serta spesifikasi GFRP.
4.1.1. KUAT TEKAN BETON
Data dan hasil perhitungan hasil pengujian kuat tekan benda uji silinder yang
dilakukan pada umur 14 hari dan diestimasikan ke umur 28 hari dapat dilihat seperti
dibawah ini :
Tabel 4.1 Data Kuat Tekan Beton
�
Faktor
No.
Slump
Sampel
(cm)
Luasan
2
(cm )
Faktor
umur
P
bentuk
14
(kN)
(MPa)
hari
14
28
hari
hari
�
(MPa)
� −�
(MPa)
1
11
176,625
0,83
0,88
456
25,817 29,338
0,184
2
11
176,625
0,83
0,88
440
24,912 28,309 28,909
0,361
3
11
176,625
0,83
0,88
452
25,591 29,081
0,029
86,727
0,574
Jumlah
Dari data diatas diperoleh :
∑ � −� �
−
=√
�
=�
− ,
= ,
=
,
− ,
,
=
,
47
Universitas Sumatera Utara
Karena benda uji kurang dari 20 buah, maka
�
=�
+ ,
=
,
+ ,
,
=
,
4.1.2. TULANGAN BAJA
Adapun data kuat tarik tulangan baja yang diperlukan dalam analisa penelitian ini adalah:
•
Untuk ∅
nilai tegangan leleh tulangan baja tarik (
Untuk ∅
nilai tegangan leleh tulangan baja tekan ( ′
= 289,1 MPa
•
′
= 428,3 MPa
4.1.3. SPESIFIKASI GFRP
GFRP yang digunakan adalah tipe MapeWrap G UNI-AX 900. Spesifikasi dari GFRP
adalah sebagai berikut :
Tabel 4.2 Spesifikasi GFRP
Modulus
No
1
Tipe GFRP
MapeWrap G
UNI-AX 900
Lebar
Tebal
Luas
(mm)
(mm)
(mm2)
100
0,35
35
Elastisitas
Kuat Tarik
′
Elongasi
(N/mm )
(N/mm )
� ′
72000
2350
3-4
2
2
(%)
48
Universitas Sumatera Utara
4.2. ANALISA TEORITIS BALOK BETON
Analisa kapasitas penampang secara teoritis akan dilakukan pada balok beton tanpa
perkuatan dan balok dengan GFRP, meliputi analisa beban maksimum yang dapat dipikul balok
dan lendutan maksimum yang terjadi.
4.2.1. BEBAN PADA BALOK BETON TANPA PERKUATAN
Pembebanan yang terjadi pada balok tanpa perkuatan secara umum dapat dilihat pada
Gambar 4.1. Pada Gambar 4.2 dijelaskan mekanisme tegangan – tegangan dalam yang
timbul di dalam balok. Gaya tekan beton Cc ( Compression Concrete) merupakan resultante
seluruh gaya tekan pada daerah daiatas garis netral. Sedangkan resultante gaya tarik
tulangan baja Ts (Tensile Steel), merupakan jumlah seluruh gaya tarik yang diperhitungkan
untuk daerah di bawah garis netral. Kedua gaya ini, arah garis kerjanya sejajar, sama besar,
tetapi berlawanan arah dan dipisahkan dengan jarak sehingga membentuk kopel momen
tahanan dalam dimana nilai maksimumnya disebut sebagai kuat lentur atau momen tahan
penampang komponen struktur terlentur.
Gambar 4.1. Pembebanan Balok tanpa Perkuatan
Gambar 4.2. Potongan Balok tanpa Perkuatan
49
Universitas Sumatera Utara
Data-data Balok tanpa Perkuatan:
b = 150 mm
′
= 29,348 MPa
h = 250 mm
′
= 428,3 MPa
p = 25 mm
= 289,1 MPa
= 200.000 MPa
′
Tulangan tekan 2∅6 (
Tulangan tarik 4∅12 (
= 56,571
= 452,571
)
)
Spasi antar tulangan = 50 mm
Penyelesaian :
=ℎ−
=
′
′
=
−∅
−
=
+ ∅
=
+
d′ =
−∅
− −
−
−
+∅
+
mm
1. Periksa rasio tulangan (mengacu pada persamaan 2.16)
�=
=
,
= ,
50
Universitas Sumatera Utara
,
� =
�
= ,
�
=
�
�
,
′
′
.
� = ,
,
=
′
+
,
/
,
,
/
,
,
+
,
,
11. Menentukan momen nominal perkuatan lentur (mengacu pada persamaan 2.31)
Diketahui :
�= ,
= ,
� = ,
=[
=
,
=
−
,
�
+
+
′
=
,
12. Beban yang dapat dipikul oleh balok
+
Momen luar =
Momen luar =
Momen luar =
+ ,
=
,
=
=
+ ,
+
−
,
−
,
−
′
+
+�
,
ℎ−
�
]
,
,
59
Universitas Sumatera Utara
4.2.3. LENDUTAN
YANG
TERJADI
PADA
BALOK
BETON
TANPA
PERKUATAN
Pada bagian ini akan dibahas langkah perhitungan lendutan maksimum yang akan
terjadi jika balok diberi Pmaks dari perhitungan beban balok tanpa perkuatan yang
sebelumnya telah dilakukan. Data-data Balok tanpa perkuatan:
b = 150 mm
′
= 29,348 MPa
h = 250 mm
′
= 428,3 MPa
p = 25 mm
= 289,1 MPa
= 200.000 MPa
Tulangan tekan 2∅6 (
′
Tulangan tarik 4∅12 (
= 56,571
= 452,571
)
)
Spasi antar tulangan = 50 mm
Penyelesaian :
=ℎ−
=
′
′
=
−∅
−
=
+ ∅
=
+
d′ =
−∅
−
−
−
−
+∅
+
mm
60
Universitas Sumatera Utara
√ ′=
=
=
=
. (√
,
)=
,
/
= ,
,
=
Berat sendiri balok =
×ℎ ×
=
,
,
= ,
/
1. Mencari letak titik penampang (mengacu pada persamaan 2.32)
=
. .
. + .
′
+ . .
+
,
=
′
+ .
+
′
+ .
+ . .
,
,
,
. ′+ .
,
.
=
′
.
,
+
−
,
. ′+ .
+
,
,
.
,
,
=
=
2. Menghitung inersia penampang retak (mengacu pada persamaan 2.33)
+ .
=
,
=
,
=
−
,
+
,
,
′
+ .
− ′
,
−
,
−
+
,
3. Mencari titik pusat penampang
=
=
=
. ℎ. ℎ +
−
.ℎ +
,
=ℎ−
−
.
′
.
+
+
=
−
′
.
′
,
+
,
+
−
−
−
−
,
=
.
.
,
,
.
+
+
,
,
−
−
,
,
,
61
Universitas Sumatera Utara
4. Menghitung momen inersia gross (mengacu pada persamaan 2.34)
=
ℎ =
=
5. Menghitung modulus pecah beton (mengacu pada persamaan 2.35)
= , √
′
= , √
,
= ,
= ,
/
6. Menghitung momen yang terjadi saat retak awal (mengacu pada persamaan 2.36)
=
=
=
.
,
. .
,
=
=
,
,
=
=
,
+
−(
,
= ,
7. Menghitung momen inersia efektif (mengacu pada persamaan 2.37)
=(
=(
=
,
)
,
+
)
−(
)
,
,
,
)
,
8. Menghitung lendutan seketika (mengacu pada persamaan 2.38 dan 2.39)
∆
pada bentang ½ L
∆
=
∆
=
∆
,
= ,
,
−
,
−
Lendutan pada tengah bentang akibat beban terpusat,
∆� =
=
Maka, lendutan total
∆
= ,
+
,
=
,
,
62
Universitas Sumatera Utara
∆
∆
∆
pada bentang ¼ L,
=
= ,
−
[(
)+
−
−
−
+
− ]
Lendutan pada ¼ L akibat beban terpusat,
∆� =
=
Maka, lendutan total
∆
= ,
+
,
=
,
,
4.2.4. LENDUTAN YANG TERJADI PADA BALOK BETON DENGAN GFRP
Pada bagian ini akan dibahas langkah perhitungan lendutan maksimum yang akan
terjadi jika balok diberi Pmaks dari perhitungan beban balok dengan GFRP yang sebelumnya
telah dilakukan. Data-data Balok dengan GFRP :
b = 150 mm
′
= 29,348 MPa
h = 250 mm
′
= 428,3 MPa
p = 25 mm
= 289,1 MPa
= 200.000 MPa
= 72.000 MPa `
Tulangan tekan 2∅6 (
Tulangan tarik 4∅12 (
= 35 mm2
′
= 56,571
= 452,571
)
)
Spasi antar tulangan = 50 mm
63
Universitas Sumatera Utara
Penyelesaian :
=ℎ−
=
′
′
=
−∅
−
− −
=
+ ∅
=
+
d′ =
−∅
−
+∅
+
mm
√ ′=
=
=
−
=
. (√
,
)=
,
/
= ,
,
Berat sendiri balok
=
=
,
×ℎ ×
+
,
+
× ×
,
,
= ,
/
1. Mencari nilai k (mengacu pada persamaan 2.40)
� =
�
,
=
=√ �
�
=
�
=
+�
,
,
= ,
�
+
�
�
+�
�
ℎ
− �
�
+�
�
= ,
= ,
64
Universitas Sumatera Utara
�
�
�
+�
= ,
ℎ
( )= ,
+�
�
=√ ,
+
= ,
,
− ,
Sehingga
=
,
=
,
2. Menghitung inersia penampang retak (mengacu pada persamaan 2.41)
=
+
=
,
=
+
,
−
′
+
,
−
+
′
+(
,
ℎ+
+
−
,
)
3. Mencari titik pusat penampang (mengacu pada persamaan 2.42)
=
. ℎ. ℎ +
=
=
,
−
,
,
=ℎ−
.ℎ +
=
.
−
′
−
.
′
.
+
′
+
−
,
.
−
=
. +
.
+
−
−
.
.
. ℎ+
,
4. Menghitung momen inersia gross (mengacu pada persamaan 2.43)
=
=
ℎ =
5. Menghitung modulus pecah beton (mengacu pada persamaan 2.44)
= , √
′
= , √
,
= ,
= ,
/
65
Universitas Sumatera Utara
6. Menghitung momen yang terjadi saat retak awal (mengacu pada persamaan 2.45)
=
=
=
.
,
=
. .
,
=
= ,
,
=
,
7. Menghitung momen inersia efektif (mengacu pada persamaan 2.46)
)
=(
=(
=
,
,
+
,
−(
)
)
+
−(
,
,
,
)
8. Menghitung lendutan seketika (mengacu pada persamaan 2.47 dan 2.48)
∆
∆
∆
pada bentang ½ L
=
−
= ,
Lendutan pada tengah bentang akibat beban terpusat,
�
∆� =
Maka, lendutan total
∆
pada bentang ¼ L,
∆
=
∆
∆
= ,
= ,
[(
−
+
=
,
,
)+
=
−
,
−
−
+
− ]
Lendutan pada ¼ L akibat beban terpusat,
∆� =
�
=
,
66
Universitas Sumatera Utara
Maka, lendutan total
∆
= ,
+
,
=
,
4.2.5. TABEL ANALISA TEORITIS
Pada bagian ini hasil analisa teoritis setiap variasi balok akan dirangkum dalam satu
bentuk tabel yang berisi pembebanan dengan lendutannya.
4.2.5.1. BALOK BETON TANPA PERKUATAN
Data hasil analisa teoritis pada balok tanpa perkuatan telah dirangkum pada
Tabel 4.3, yaitu terjadi pembebanan maksimum pada 2946,7 kg dan lendutan
maksimum 17,4712 mm.
Tabel 4.3 Analisa Teoritis Penurunan Balok Tanpa Perkuatan
Beban (P) kg
0
500
1000
1500
2000
2500
2946,7
Lendutan (mm)
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
0,0000 0,0000 0,0000
2,3926 2,9646 2,3926
4,7852 5,9291 4,7852
7,1778 8,8937 7,1778
9,5704 11,8583 9,5704
11,9630 14,8228 11,9630
14,1004 17,4712 14,1004
67
Universitas Sumatera Utara
4.2.5.2. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN PELAT BAJA
Data hasil analisa teoritis pada balok dengan pelat baja (Manna Haloho, 2015)
telah dirangkum pada Tabel 4.4, yaitu terjadi pembebanan maksimum pada 7705 kg dan
lendutan maksimum 14,8878 mm.
Tabel 4.4 Analisa Teoritis Penurunan Balok dengan Perkuatan Pelat Baja
(Manna Haloho, 2015)
Beban(P)
Lendutan (mm)
Kg
1/4L-L
CL
1/4L-R
0
0
0
0
500
0.6854 0,9661 0.6854
1000
1.3709 1,9322 1.3709
1500
2.0563 2,8983 2.0563
2000
2.7418 3,8645 2.7418
2500
3.4272 4,8306 3.4272
3000
4.1127 5,7967 4.1127
3500
4.7981 6,7628 4.7981
4000
5.4835 7,7289 5.4835
4500
6.1690 8,6950 6.1690
5000
6.8544 9,6612 6.8544
5500
7.5399 10,6273 7.5399
6000
8.2253 11,5934 8.2253
6500
8.9108 12,5595 8.9108
7000
9.5962 13,5256 9.5962
7705
10.5627 14,8878 10.5627
68
Universitas Sumatera Utara
4.2.5.3. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN CFRP
Data hasil analisa teoritis pada balok dengan CFRP (Ivandy Yoman, 2016) telah
dirangkum pada Tabel 4.5, yaitu terjadi pembebanan maksimum pada 8731,5 kg dan
lendutan maksimum 22,6785 mm.
Tabel 4.5 Analisa Teoritis Penurunan Balok dengan Perkuatan CFRP
(Ivandy Yoman, 2016)
Beban (P)
kg
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8731,5
Lendutan (mm)
1/4L-L
1/2L
1/4l-R
0
0
0
1.0481 1,2987 1.0481
2.0962 2,5973 2.0962
3.1443 3,8960 3.1443
4.1924 5,1946 4.1924
5.2405 6,4933 5.2405
6.2886 7,7920 6.2886
7.3367 9,0906 7.3367
8.3848 10,3893 8.3848
9.4329 11,6880 9.4329
10.4810 12,9866 10.4810
11.5291 14,2853 11.5291
12.5773 15,5839 12.5773
13.6254 16,8826 13.6254
14.6735 18,1813 14.6735
15.7216 19,4799 15.7216
16.7697 20,7786 16.7697
18.3030 22,6785 18.3030
69
Universitas Sumatera Utara
4.2.5.4. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN GFRP
Data hasil analisa teoritis pada balok dengan GFRP telah dirangkum pada Tabel
4.6, yaitu terjadi pembebanan maksimum pada 8478,96 kg dan lendutan maksimum
29,2967 mm.
Tabel 4.6 Analisa Teoritis Penurunan Balok dengan Perkuatan GFRP
beban (P) kg
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8478,96
Lendutan (mm)
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
0,0000 0,0000 0,0000
1,2464 1,7284 1,2464
2,4835 3,4519 2,4835
3,5961 5,1746 3,5961
4,7958 6,8952 4,7958
5,8529 8,6204 5,8529
6,4527 10,3436 6,4527
7,2673 12,0663 7,2673
8,6025 13,7892 8,6025
10,7502 15,5125 10,7502
12,8993 17,2359 12,8993
13,3476 18,9574 13,3476
14,8942 20,6817 14,8942
15,0482 22,4063 15,0482
17,1973 24,1286 17,1973
19,3485 25,8508 19,3485
21,4957 27,5734 21,4957
23,6442 29,2967 23,6442
70
Universitas Sumatera Utara
4.3. HASIL PENGUJIAN BALOK BETON
Pada bagian ini hasil pengujian setiap variasi balok beton akan dirangkum dalam satu
bentuk tabel yang berisi pembebanan dengan lendutannya di tengah bentang dan ¼ bentang.
4.3.1. BALOK BETON TANPA PERKUATAN
Pada balok beton bertulang tanpa perkuatan, dial diletakkan pada tiga titik yaitu : 1/4
L kiri, 1/2L, dan 1/4L kanan dimana balok dibebani sampai terjadi retakan dan pembacaan
dial konstan.
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Penurunan Balok Tanpa Perkuatan
BEBAN
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
(2P)
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
kg
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
x 0,01
11,5
36,5
88,5
129
188
253
375
463
538
589
642
739
835
979
1108
1159
1243
1267
mm
0,115
0,365
0,885
1,290
1,880
2,530
3,750
4,630
5,380
5,890
6,420
7,390
8,350
9,790
11,080
11,590
12,430
12,670
x 0,01
18
54
126
256
318
378
479
588
689
774
853
975
1055
1215
1650
1764
1995
2245
mm
0,180
0,540
1,260
2,560
3,180
3,780
4,790
5,880
6,890
7,740
8,530
9,750
10,550
12,150
16,500
17,640
19,950
22,450
x 0,01
13
39
89
134
192
273
385
486
542
592
662
749
861
992
1127
1174
1326
1369
mm
0,130
0,390
0,890
1,340
1,920
2,730
3,850
4,860
5,420
5,920
6,620
7,490
8,610
9,920
11,270
11,740
13,260
13,690
Keterangan :
1/4L-L
: jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L)
CL
: jarak ½ bentang (x = 1/2L)
1/4L-R
: jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L)
71
Universitas Sumatera Utara
4.3.2. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN PELAT BAJA
Pada balok beton bertulang dengan perkuatan pelat baja, dial diletakkan pada tiga
titik yaitu : 1/4 L kiri, 1/2L, dan 1/4L kanan dimana balok dibebani sampai terjadi retakan
dan pembacaan dial konstan.
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Penurunan Balok Dengan Perkuatan Pelat Baja
(Manna Haloho,2015)
1/4L-L
Beban
(kg)
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
10500
11000
11500
12000
12500
13000
13500
14000
14500
15000
15500
CL
DIAL
1/4L-R
DIAL
DIAL
READING
LENDUTAN
x 0.01
Mm
x 0,01
mm
x 0,01
mm
5
46
89
118
161
204
240
258
292
341
371
398
442
481
513
539
576
613
666
687
734
786
809
845
899
966
1015
1057
1109
1153
1170
0.050
0.460
0.890
1.180
1.610
2.040
2.400
2.580
2.920
3.410
3.710
3.980
4.420
4.810
5.130
5.390
5.760
6.130
6.660
6.870
7.340
7.860
8.090
8.450
8.990
9.660
10.150
10.570
11.090
11.530
11.700
71
129
196
244
307
372
428
456
508
581
625
664
724
776
820
857
913
965
1042
1073
1134
1215
1247
1296
1374
1470
1539
1595
1663
1725
1810
0.705
1.290
1.960
2.440
3.070
3.720
4.280
4.562
5.080
5.810
6.250
6.640
7.240
7.760
8.200
8.570
9.130
9.650
10.420
10.730
11.340
12.150
12.470
12.960
13.740
14.700
15.390
15.950
16.630
17.250
18.100
55
102
151
185
235
286
328
349
388
440
475
502
547
588
621
649
691
728
785
808
859
915
939
977
1028
1073
1103
1125
1143
1150
1163
0.550
1.020
1.505
1.850
2.345
2.860
3.280
3.490
3.875
4.400
4.745
5.020
5.470
5.875
6.210
6.490
6.910
7.280
7.850
8.080
8.585
9.145
9.385
9.770
10.280
10.730
11.030
11.250
11.425
11.500
11.630
READING
LENDUTAN
READING
LENDUTAN
72
Universitas Sumatera Utara
16000
16500
17000
17500
18000
18500
19000
19500
1171
1173
1174
1178
1178
1178
1178
1178
11.710
11.730
11.740
11.780
11.780
11.780
11.780
11.780
1945
2070
2155
2320
2355
2480
2580
2680
19.450
20.700
21.550
23.200
23.550
24.800
25.800
26.800
1167
1171
1262
1286
1435
1376
1435
1551
11.670
11.710
12.620
12.860
14.350
13.760
14.350
15.510
Keterangan :
1/4L-L
: jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L)
CL
: jarak ½ bentang (x = 1/2L)
1/4L-R
: jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L)
4.3.3. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN CFRP
Pada balok beton bertulang dengan perkuatan CFRP, dial diletakkan pada tiga titik
yaitu : 1/4 L kiri, 1/2L, dan 1/4L kanan dimana balok dibebani sampai terjadi retakan dan
pembacaan dial konstan.
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Penurunan Balok Dengan Perkuatan CFRP
(Ivandy Yoman,2016)
BEBAN
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
(2P)
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
kg
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
x 0,01
25
43
61
87
107
124
153
187
211
236
254
285
324
mm
0,250
0,430
0,610
0,870
1,070
1,240
1,530
1,870
2,110
2,360
2,540
2,850
3,240
x 0,01
50
62
94
118
143
167
194
227
253
286
310
352
386
mm
0,500
0,620
0,940
1,180
1,430
1,670
1,940
2,270
2,530
2,860
3,100
3,520
3,860
x 0,01
32
51
72
95
112
134
177
208
229
257
284
312
358
mm
0,320
0,510
0,720
0,950
1,120
1,340
1,770
2,080
2,290
2,570
2,840
3,120
3,580
73
Universitas Sumatera Utara
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
10500
11000
11500
12000
12500
13000
13500
14000
14500
15000
15500
16000
16500
17000
17500
18000
18500
19000
19500
20000
20500
21000
21500
22000
361
396
419
447
472
496
517
548
583
629
673
707
735
758
789
803
847
873
901
934
962
995
1038
1071
1137
1183
1257
1324
1418
1574
1648
3,610
3,960
4,190
4,470
4,720
4,960
5,170
5,480
5,830
6,290
6,730
7,070
7,350
7,580
7,890
8,030
8,470
8,730
9,010
9,340
9,620
9,950
10,380
10,710
11,370
11,830
12,570
13,240
14,180
15,740
16,480
427
463
503
555
597
650
710
763
827
863
892
953
989
1064
1093
1135
1174
1196
1235
1272
1318
1356
1478
1523
1647
1786
1995
2186
2388
2608
2898
4,270
4,630
5,030
5,550
5,970
6,500
7,100
7,630
8,270
8,630
8,920
9,530
9,890
10,640
10,930
11,350
11,740
11,960
12,350
12,720
13,180
13,560
14,780
15,230
16,470
17,860
19,950
21,860
23,880
26,080
28,980
393
427
456
487
503
538
554
579
623
674
739
783
826
863
908
964
994
1053
1097
1153
1186
1227
1264
1289
1347
1386
1438
1487
1557
1645
1708
3,930
4,270
4,560
4,870
5,030
5,380
5,540
5,790
6,230
6,740
7,390
7,830
8,260
8,630
9,080
9,640
9,940
10,530
10,970
11,530
11,860
12,270
12,640
12,890
13,470
13,860
14,380
14,870
15,570
16,450
17,080
Keterangan :
1/4L-L
: jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L)
CL
: jarak ½ bentang (x = 1/2L)
1/4L-R
: jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L)
74
Universitas Sumatera Utara
4.3.4. BALOK BETON DENGAN PERKUATAN GFRP
Pada balok beton bertulang dengan perkuatan GFRP, dial diletakkan pada tiga titik
yaitu : 1/4 L kiri, 1/2L, dan 1/4L kanan dimana balok dibebani sampai terjadi retakan dan
pembacaan dial konstan.
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Penurunan Balok Dengan Perkuatan GFRP
BEBAN
1/4 L-L
CL
1/4 L-R
(2P)
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
DIAL READING
LENDUTAN
kg
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
10500
11000
11500
12000
12500
13000
13500
14000
14500
15000
15500
16000
16500
17000
x 0,01
33
85
126
145
186
215
287
314
374
412
483
512
572
604
659
689
733
784
826
857
883
917
947
989
1030
1074
1108
1147
1178
1204
1249
1332
1457
1574
mm
0,330
0,850
1,260
1,450
1,860
2,150
2,870
3,140
3,740
4,120
4,830
5,120
5,720
6,040
6,590
6,890
7,330
7,840
8,260
8,570
8,830
9,170
9,470
9,890
10,300
10,740
11,080
11,470
11,780
12,040
12,490
13,320
14,570
15,740
x 0,01
65
93
133
174
225
276
325
386
438
470
525
573
643
676
723
785
825
884
925
980
1020
1080
1130
1190
1224
1268
1321
1367
1432
1475
1521
1621
1685
1773
mm
0,650
0,930
1,330
1,740
2,250
2,760
3,250
3,860
4,380
4,700
5,250
5,730
6,430
6,760
7,230
7,850
8,250
8,840
9,250
9,800
10,200
10,800
11,300
11,900
12,240
12,680
13,210
13,670
14,320
14,750
15,210
16,210
16,850
17,730
x 0,01
55
90
128
164
210
249
314
359
403
442
507
536
612
644
693
749
813
852
910
946
986
1067
1105
1154
1196
1232
1298
1318
1385
1446
1486
1553
1621
1685
mm
0,550
0,900
1,280
1,640
2,100
2,490
3,140
3,590
4,030
4,420
5,070
5,360
6,120
6,440
6,930
7,490
8,130
8,520
9,100
9,460
9,860
10,670
11,050
11,540
11,960
12,320
12,980
13,180
13,850
14,460
14,860
15,530
16,210
16,850
75
Universitas Sumatera Utara
17500
18000
18500
19000
19500
20000
20500
21000
1649
1694
1736
1783
1827
1856
1872
1893
16,490
16,940
17,360
17,830
18,270
18,560
18,720
18,930
1863
1903
1980
2140
2275
2483
2745
2969
18,630
19,030
19,800
21,400
22,750
24,830
27,450
29,690
1724
1756
1783
1828
1849
1865
1885
1910
17,240
17,560
17,830
18,280
18,490
18,650
18,850
19,100
Keterangan :
1/4L-L
: jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L)
CL
: jarak ½ bentang (x = 1/2L)
1/4L-R
: jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L)
4.4. POLA RETAK YANG TERJADI PADA BALOK BETON
Pola retak yang terdapat pada pengujian kedua balok ini adalah retak lentur. Retak lentur
adalah retak yang biasanya terjadi karena beban melebihi kemampuan balok. Dalam pengujian
ini retakan pertama terjadi pada saat beban 6 Ton pada balok tanpa perkuatan dan 11 Ton pada
balok dengan perkuatan GFRP, kemudian disusul dengan retakan berikutnya mencapai beban
ultimate yaitu 9 Ton untuk balok tanpa perkuatan dan 21 Ton untuk balok dengan perkuatan
GFRP dan akhirnya balok mengalami runtuh.
Gambar 4.5. Retak Lentur pada Balok Beton tanpa Perkuatan
76
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6. Retak Lentur pada Balok Beton dengan perkuatan GFRP
4.5. PEMBAHASAN HASIL PENGUJIAN
Berdasarkan hasil pengujian pada balok beton bertulang dengan ukuran 15 x 25 x 320
cm, adalah sebagai berikut:
1. Efisiensi Perkuatan
•
Efisiensi perkuatan balok menggunakan pelat baja berdasarkan hasil pengujian Manna
Haloho (2015) :
P Balok Normal: 9 Ton
P Balok dengan pelat baja : 19,5 Ton
=
•
=
−
, −
,
=
,
×
%
%
Efisiensi perkuatan balok menggunakan CFRP berdasarkan hasil pengujian Ivandy
Yoman (2016) :
P Balok Normal : 9 Ton
P Balok dengan CFRP : 22 Ton
=
=
�
−
=
,
%
−
�
�
×
%
77
Universitas Sumatera Utara
•
Efisiensi perkuatan balok menggunakan GFRP berdasarkan hasil pengujian :
P Balok Normal : 9 Ton
P Balok dengan GFRP : 21 Ton
=
=
�
−
=
,
−
%
�
�
×
%
2. Kapasitas Penampang Berdasarkan Analisa Teoritis
Daya dukung balok beton bertulang berdasarkan analisa teoritis
•
•
•
Balok dengan Pelat Baja (Manna Haloho, 2015)
P tanpa perkuatan
= 2,9115
Ton
P dengan Pelat Baja
= 7,705
Ton
Balok dengan CFRP (Ivandy Yoman, 2016)
P tanpa perkuatan
= 2,9197
Ton
P dengan CFRP
= 8,7315
Ton
P tanpa perkuatan
= 2,94670
Ton
P dengan GFRP
= 8,47896
Ton
Balok dengan GFRP
3. Kapasitas Penampang Berdasarkan Pengujian
P tanpa perkuatan
= 9
Ton
P dengan pelat baja
= 19,5
Ton
P dengan CFRP
= 22
Ton
P dengan GFRP
= 21
Ton
78
Universitas Sumatera Utara
4. Peningkatan Kapasitas Balok dalam Memikul Lentur
•
Balok dengan pelat baja:
−
=
•
−
=
,
=
,
− ,
, −
= ,
= ,
Balok dengan CFRP :
�
=
•
=
−
�
=
−
�
�
=
−
�
−
�
�
�
=
�
�
Balok dengan GFRP :
=
�
=
�
,
=
,
=
− ,
,
−
,
−
= ,
= ,
− ,
= ,
= ,
5. Perbandingan Kemampuan Balok secara Teoritis dan Pengujian
Daya dukung balok beton bertulang berdasarkan analisa teoritis :
P tanpa perkuatan
= 2,9467
Ton
P dengan pelat baja
= 7,705
Ton
P dengan CFRP
= 8,7315
Ton
P dengan GFRP
= 8,47896
Ton
Daya dukung balok beton bertulang berdasarkan hasil pengujian :
P tanpa perkuatan
=9
Ton
P dengan pelat baja
= 19,5
Ton
P dengan CFRP
= 22
Ton
P dengan GFRP
= 21
Ton
79
Universitas Sumatera Utara
Balok tanpa perkuatan
=�
Balok dengan pelat baja = �
Balok dengan CFRP
=�
Balok dengan GFRP
=�
��
��
��
��
=
=
=
=
,
,
,
=
= ,
,
= 2,519
,
,
= 2,477
Menurut Pangestuti (2009), pemasangan pelat FRP pada balok mampu menghambat
propagasi retak awal dan perkembangan retak yang dibuktikan pada percobaan diatas dimana
retak awal pada balok tanpa perkuatan terjadi pada beban 6 Ton, sedangkan pada balok
dengan perkuatan GFRP terjadi pada beban 11 Ton.
Dalam penelitian Lorenzis dkk (2000), balok yang diperkuat dengan FRP mengalami
peningkatan kapasitas dalam memikul beban yang dibuktikan pada eksperimen ini bahwa
kapasitas beban balok GFRP meningkat dibanding balok normal.
Hasil penelitian dari Alnadher Ali dkk (2014) menyimpulkan bahwa terjadi peningkatan
kuat lentur pada balok beton bertulang sebesar 7,4 % dari kuat lentur beton bertulang tanpa
CFRP. Hal ini membuktikan bahwa pemasangan perkuatan eksternal pada balok dengan
CFRP dapat meningkatkan kuat lenturnya dari kondisi tanpa perkuatan. Hal ini sesuai juga
dengan hasil analisis dan eksperimen yang dilakukan penulis.
Hasil penelitian dari Ireneus G. Petrico (2013) menyimpulkan bahwa CFRP dapat
menambah kekuatan lentur balok sampai 65,934%, sedangkan GFRP hanya sebesar
43,956%. Sedangkan untuk perbandingan kedua material ini, CFRP lebih unggul daripada
GFRP dalam hal menambah kekuatan lentur. Hasil penelitian ini memiliki kesimpulan yang
sama dengan hasil penelitian penulis.
80
Universitas Sumatera Utara
Setelah mendapatkan semua data hasil analisa teoritis maka grafik perbandingan
hubungan beban – lendutan setiap sampel balok dapat dilihat pada Gambar 4.11. Dari grafik
dapat dilihat bahwa secara teoritis balok dengan CFRP mampu menahan beban paling besar
(baik) sebesar 8731,5 kg diikuti balok dengan GFRP (8478,96 kg); balok dengan pelat baja
(7705 kg) dan balok tanpa perkuatan (2946,7 kg). Sedangkan dilihat dari sisi lendutannya,
GFRP mampu menahan lendutan paling besar yaitu 29,2967 mm diikuti balok dengan CFRP
(22,6785 mm); balok tanpa perkuatan (17,4712 mm) dan balok dengan pelat baja (14,8878
mm). Hal ini menunjukkan bahwa balok dengan perkuatan GFRP lebih bersifat elastis.
Sedangkan pada perkuatan balok dengan perkuatan pelat baja sifat elastisitas balok menurun
dibanding balok dengan GFRP maupun CFRP. Hal ini disebabkan adanya peningkatan
ketebalan pada daerah perkuatan sehingga meningkatkan kekakuan balok. Dan sudah
terbukti bahwa dengan pelat baja (tebal 5 mm) mampu meningkatkan kekakuan balok lebih
tinggi dibanding CFRP (tebal 1,2 mm) dan GFRP (tebal 0,35 mm). Jadi, secara teoritis Balok
dengan GFRP mampu menahan lendutan paling besar dibanding lainnya serta Balok dengan
CFRP mampu menahan beban maksimum paling baik dibanding lainnya.
10000
BALOK TANPA PERKUATAN
9000
7000
BALOK + CFRP
6000
BALOK + GFRP
Pembebanan (kg)
5000
4000
3000
2000
29,2967; 8478,96
14,8878; 7705
BALOK + PELAT BAJA
8000
22,6785; 8731,5
17,4712; 2946,7
1000
Lendutan (mm)
0
0
5
10
15
20
25
30
Gambar 4.7. Grafik Perbandingan hubungan beban-lendutan setiap sampel balok
berdasarkan analisa teoritis
81
Universitas Sumatera Utara
Setelah mendapatkan semua data hasil pengujian maka grafik perbandingan hubungan
beban – lendutan setiap sampel balok dapat dilihat pada Gambar 4.12. Dari grafik dapat
dilihat bahwa secara eksperimen balok dengan CFRP mampu menahan beban paling besar
(baik) sebesar 22000 kg diikuti balok dengan GFRP (21000 kg); balok dengan pelat baja
(19500 kg) dan balok tanpa perkuatan (9000 kg). Sedangkan dilihat dari sisi lendutannya,
GFRP mampu menahan lendutan paling besar yaitu 29,69 mm diikuti balok dengan CFRP
(28,98 mm); balok dengan pelat baja (26,8 mm) dan balok tanpa perkuatan (22,45 mm). Hal
ini menunjukkan bahwa balok dengan perkuatan GFRP lebih bersifat elastis. Hal ini
disebabkan adanya peningkatan ketebalan pada daerah perkuatan sehingga meningkatkan
kekakuan balok. Dan sudah terbukti bahwa dengan pelat baja (tebal 5 mm) mampu
meningkatkan kekakuan balok lebih tinggi dibanding CFRP (tebal 1,2 mm) dan GFRP (tebal
0,35 mm). Jadi, secara eksperimen Balok dengan GFRP mampu menahan lendutan paling
besar dibanding lainnya serta Balok dengan CFRP mampu menahan beban maksimum paling
baik dibanding lainnya.
25000
22500
Balok tanpa Perkuatan
Balok+Pelat Baja
20000
Balok+CFRP
Balok+GFRP
28,980; 22000
29,69; 21000
17500
26,8; 19500
LOAD (kg)
15000
12500
10000
22,45; 9000
7500
5000
2500
DEFLECTION (mm)
0
0
5
10
15
20
25
30
Gambar 4.8. Grafik Perbandingan hubungan beban-lendutan tiap sampel balok
berdasarkan hasil pengujian
82
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
1. Berdasarkan analisa secara teoritis maupun hasil pengujian terbukti bahwa penambahan
perkuatan eksternal baik FRP (CFRP dan GFRP) maupun pelat baja mampu meningkatkan
kemampuan balok dalam memikul lentur jauh lebih baik dari kondisi normalnya (tanpa
perkuatan).
2. Berdasarkan analisa teoritis, pada balok tanpa perkuatan didapat beban ultimit sebesar 2,946
Ton, balok dengan pelat baja sebesar 7,705 Ton ,balok dengan CFRP sebesar 8,731 Ton,
dan balok dengan GFRP sebesar 8,478 Ton. Dari analisa ini, peningkatan beban yang terjadi
pada pelat baja sebesar 1,646 kali kekuatan awal sedangkan pada CFRP sebesar 1,991 kali
kekuatan awal dan pada GFRP sebesar 1,877 kali kekuatan awal.
3. Berdasarkan hasil pengujian, pada balok tanpa perkuatan diperoleh beban ultimit sebesar 9
Ton, pada balok dengan pelat baja diperoleh beban ultimit sebesar 19,5 Ton, pada balok
dengan CFRP diperoleh beban ultimit sebesar 22 Ton, dan pada balok dengan GFRP sebesar
21 Ton. Dari pengujian ini terjadi peningkatan kekuatan pada pelat baja sebesar 1,167 kali
kekuatan awal, sedangkan pada CFRP sebesar 1,444 kali kekuatan awal dan GFRP sebesar
1,333 kali.
4. Berdasarkan hasil pengujian , balok dengan CFRP memiliki efisiensi tertinggi sebesar
59,091 % diikuti balok dengan GFRP sebesar 57,143 % dan balok dengan Pelat Baja
sebesar 53,846 %.
5. Diantara tiga jenis perkuatan yang telah diuji, maka dapat disimpulkan perkuatan dengan
CFRP sebagai solusi terbaik untuk meningkatkan kemampuan balok beton dalam memikul
lentur, diikuti dengan GFRP dan Pelat Baja.
83
Universitas Sumatera Utara
5.2 SARAN
1. Alat-alat yang digunakan seperti hydraulic jack dan dial gauge sebaiknya sudah dikalibrasi
untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.
2. Diperlukan kelengkapan alat pada pengujian seperti strain meter untuk mendukung
penelitian selanjutnya.
84
Universitas Sumatera Utara