Experimental Analisis Penggunaan CFRP (Carbon Fiber Reinforcement Polymer) dan GFRP (Glass Fiber Reinforcement Polymer) pada Perkuatan Beton

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1

LATAR BELAKANG
Seperti yang kita ketahui pada saat ini sering terjadi bangunan-bangunan

yang banyak kekurangannya terutama pada stuktur bangunan, hal ini dapat kita
lihat dikarenakan terjadinya bencana yang sering terjadi di Indonesia, sehingga
para ahli mencari cara untuk mengatasi hal tersebut, terutama pada struktur
bangunan, mencari cara atau solusi dengan membuat perkuatan yang bekerja dari
luar.
Dengan adanya riset tentang kekuatan tambahan yang dilakukan oleh
para ahli untuk mendapatkan perkuatan tambahan yang sangat baik. Hal itu
dilakukan secara terus-menerus maka didapatlah perbandingan-perbandingan
yang ada dari hasil percobaan-percobaan yang ada.
Salah satu material perkuatan strukutur adalah

Fiber Reinforcement

Polymer yang dapat memperkuat struktur secara eksternal, dan kini dipakai pada

banyak jenis bangunan. Dikarenakan FRP (Fiber Reinforcement Polymer) adalah
perkuatan dengan kekuatan tarik yang besar. Dari Fiber Reinforcement Polymer
juga memiliki kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Dan pemasangannya sangat
mudah dilakukan. FRP composit merupakan material yang menjanjikan dalam
industri perbaikan konstruksi. Material ini bisa diperoleh dalam bentuk lembaran
yang dalam penggunaanya diaplikasikan dengan resin atau epoxy. Material ini
telah banyak dipergunakan dan telah diterapkan penggunaanya. Metode
tradisional dengan menggunakan material pelat baja yang diikat dengan epoxy
pada struktur kolom beton bertulang. Namun lambat laun teknik atau metode ini
mulai tergeser dengan hadirnya material baru yang disebut dengan FRP. Dengan
material ini perkuatan struktur dapat menghasilkan peningkatan kekuatan yang
cukup substansial (aksial, geser, lentur, dan torsi). (US Army Research
Laboratory. 2002)

Universitas Sumatera Utara

FRP dapat dibuat dari material yang berbeda seperti kaca, karbon,
aramid, boron, dan produk lainnya. FRP kuat terhadap tarik dan memiliki
kekuatan paling tinggi sepanjang arah longitudinal. Keuntungan penggunaan pada
material kaca yaitu harga murah, kekuatan tarik tinggi, reaksi terhadap kimia

tinggi, sedangkan kebalikannya modulus tarik rendah, berat jenis relative tinggi,
sensitif terhadap abrasi. Keuntungan penggunaan pada material karbon yaitu
perbandingan kekuatan tarik terhadap berat yang tinggi, perbandingan modulus
tarik terhadap berat yang tinggi, Keuntungan penggunaan pada material aramid
yaitu tidak ada titik leleh, tingkat integritas pabrik yang baik terhadap tinggi suhu.
(Gangarao, Hota V. S., Narendra Taly, P. V. Vijay. 2006)
Evolusi dari standart pengurangan gaya gempa telah dikenalkan
persamaan design baru untuk jumlah dari TSR dalam pengikatan dari kolom beton
bertulang. Salah satu metode untuk perkuatan kolom beton bertulang
menggunakan FRP (Fiber Reinceforment Polymer) Composit sebagai perkuatan
sengkang. Jurnal ini memberitahu perkembangan dari model tegangan dan
regangan yang cocok untuk gaya aksial dari beton bertulang berbentuk bulat dan
segiempat atau bujur sangkar yang dimana menggunakan hanya TSR saja,
menggunakan hanya FRP saja, dan menggunakan keduanya TSR dan FRP.
Sejumlah besar percobaan yang telah dilakukan dalam rangka meneliti kuat tekan
dari beton dengan FRP. Kebanyakan hasil tes yang tersedia didasarkan pada kuat
tarik beton. Sejumlah penelitian dilakukan untuk mempelajari perilaku kolom
beton di bawah konstan beban tekan aksial dan lentur siklik. Proses penelitian
dilakukan dengan menggunakan beton dengan ukuran (150x150x300 mm) dan
dimana material propertinya untuk beton kekuatan 30 MPa, faktor air semen 0.5,

ukuran agregat 14 mm dan 9.5 mm, berat jenis 2389 kg/m3, kadar air 3%, slump
90 mm, dan kekuatan beton pada 28 hari 32,2 MPa, untuk tulangan sengkang 4
diameter 8 mm dimana tegangan rata-rata 258 MPa, dan tegangan geser 513 MPa.
Untuk FRP menggunakan SikaWrap Hex 230C dimana Modulus Elastisitas 65.4
GPa, dan kuat tarik 894 MPa, dan regangan tarik 0.0133. Hasil penelitian di akhir
penelitian tulangan sengkang terjadi tekuk diikuti oleh hancurnya FRP, hasil dari
penelitian tersebut, Gaya aksial mengalami penambahan 25%. (Remi Eid, Patrick
Paultre. 2017). Gambar benda uji dapat di lihat di gambar 1.1.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 1.1. Benda Uji dengan CFRP

Perbaikan

Kekuatan

Dan

Daktilitas


Balok

Beton

Bertulang

Menggunakan Fiber Reinforced Polymer (FRP) seperti yang telah diteliti.
Kekuatan balok beton setelah di retrofit dengan FRP mengalami peningkatan
kapasitas beban dari 8 ton ke 10 ton pada titik lendutan yang sama, sehingga dapat
disimpulkan kekuatan balok beton dengan retrofir FRP mengalami penambahan
sebesar 20 % dibandingkan dengan kolom original. Dalam menentukan
peningkatan daktilitas maka digunakan parameter displacement ductility. Nilai
meningkat sebesar 4% pada balok FRP dibandingkan dengan balok original.
Dengan meningkatnya kekuatan dan daktilitas pada struktur dengan retrofit maka
material FRP Strips dapat menjadi solusi untuk perkuatan bangunan utamanya
balok beton bertulang pasca terjadi kerusakan.(Taufikurrahman, Parmo. 2013)
Penggunaan FRP sebagai salah satu alternatif baru dalam kegiatan
perbaikan dan penguatan struktur beton, mampu menawarkan solusi perbaikan
yang lebih mudah dari segi pelaksanaan dan dapat diaplikasikan oleh setiap

pelaksana (kontraktor). Aplikasi metode penguatan dengan serat polimer
membutuhkan perencanaan yang tepat, baik dari segi desain (analisis perilaku
struktur beton), kondisi lapangan (pengaruh lingkungan) dan pemeliharaan jenis
tipe serat (fiber). Hal ini untuk menghindari proses perbaikan sehingga tidak
terjadi kegagalan pada sistem penguatan. Penggunaan serat polimer pada kondisi
lingkungan yang ekstrim, akan memerlukan suatu sistem perlindungan terhadap

Universitas Sumatera Utara

permukaan serat dari pengaruh suhu, zat kimia maupun radiasi sinar ultraviolet.
(Basuki, Ariyadi. 2005)
CFRP dan GFRP berpengaruh terhadap kuat lentur balok. Beban
maksimal yang bisa ditahan balok dengan perkuatan CFRP maupun GFRP lebih
besar daripada beban maksimal yang dapat ditahan balok kontrol. CFRP lebih
baik dalam menambah kekuatan lentur balok daripada GFRP. Hal ini dikarenakan
mutu dan bahan dasar CFRP yang lebih baik dalam menahan beban daripada
mutu dan bahan dasar GFRP. Selain itu, inersia penampang balok yang diperkuat
CFRP lebih kecil daripada inersia dari balok yang diperkuat GFRP.(Petrico G,
Ireneus. 2013)
Karakteristik FRP sangat tahan untuk ion klorida dan reaksi kimia, juga

memiliki gaya tarik lebih besar dari baja namun beratnya hanya seperempat, serta
GFRP rendah listrik dan konduktifitas termal. (Gevin McDaniel, P.E. 2014)
Keunggulan FRP adalah peningkatan kekuatan.

Penambahan GFRP

pada kedua sisi balok mempengaruhi pola retak yang terjadi. Retak pada beton
beralih/terjadi ke posisi yang tidak ada perkuatan GFRP. Hal tersebut membuat
beton bertambah kedaktailanya. (Alami, Fikri, Ratna Widyawati. 2010)
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemasangan CFRP,
GFRP, dan AFRP terhadap peningkatan kuat tekan beton tanpa perkuatan dengan
beton yang diberi perkuatan menggunakan CFRP, dan GFRP.

CFRP

(a)

GFRP

(b)


Gambar 1.2 a ) Carbon Fiber Reinforcement Polymer, b) Glass Fiber Reinforcement Polymer

Universitas Sumatera Utara

1.2

PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka rumusan masalah yang

akan dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh perkuatan menggunakan CFRP, dan GFRP terhadap
kuat tekan beton?
2. Bagaimana perbandingan kuat tekan beton tanpa dan dengan perkuatan
CFRP, dan GFRP ?
3. Diantara CFRP, dan GFRP manakah yang memiliki dampak peningkatan
paling signifikan terhadap kuat tekan beton?
1.3

MAKSUD DAN TUJUAN

Dalam skripsi ini dilakukan penelitian sejauh manakah efektifitas dalam

rangka penambahan gaya normal yang dipikul pada benda uji silinder dengan
diameter 150mm dan tinggi 300mm dimana benda uji tersebut tipe 1 beton
konvensional, tipe 2 beton dengan menggunakan Wrap CFRP, dan tipe 3 beton
dengan menggunakan Wrap GFRP. Adapun peralatan yang dipakai dalam
pengujian compressive machine.
1.4

PEMBATASAN MASALAH
Untuk menyederhanakan perhitungan-perhitungan serta pembahasan

materi yang lebih detail, pembatasan masalah tersebut antara lain :
1. Benda Uji dengan dimensi diameter 150 mm dengan tinggi 300 mm yang
digunakan adalah beton.
2. Benda Uji silinder tanpa tulangan.
3. Material dasar dari perkuatan serat polimer yang digunakan adalah CFRP,
dan GFRP
4. Perkuatan eksternal CFRP, dan GFRP dilakukan pada daerah sisi silinder.


Universitas Sumatera Utara

1.5

METODOLOGI PENELITIAN
Metode yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini adalah kajian

eksperimental, tahap – tahap penelitiannya sebagai berikut :
1. Pembuatan benda uji silinder diameter 15 cm dan tinggi 30 cm, dengan
jumlah
Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji
Benda Uji Kuat Tekan
Benda Uji

Jumlah
28 Hari

Beton Konvensional

5


5

Beton dengan CFRP

5

5

Beton dengan GFRP

5

5

Jumlah

15

15


2. Pengujian kuat tekan beton pada benda uji pada umur 28 hari. Pengujian
benda uji akan dilakukan di Laboratorium P4TK, dengan alat Compression
Test Machine Go-Tech U60.

Universitas Sumatera Utara

1.6

FLOWCHART PENELITIAN
Mulai

Pembatasan Masalah

Studi Literatur Terkait

Pembuatan Benda Uji

Beton Konvensional

Beton dengan CFRP

Beton dengan GFRP

Pengujian Kuat Tekan Benda Uji pada Umur 28 Hari

Analisa dan pengolahan data hasil pengujian :
Analisa perbandingan kuat tekan

Penarikan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Universitas Sumatera Utara

1.7

PERCOBAAN
1.

Pembuatan beton akan dilakukan dengan variasi tipe yaitu :
Beton konvensional berjumlah 5 Benda Uji, Beton dengan CFRP
berjumlah 5 Benda Uji, dan beton dengan GFRP berjumlah 5
Benda Uji

2.

Pengujian kuat tekan beton pada umur 28 hari. Benda akan
ditekan seperti akan tergambar pada gambar 1.3.
P

P

P

P

P

P

Beton Konvensional

Beton + CFRP

Beton + GFRP

Gambar 1.3 Benda Uji
Pengujian yang dilakukan akan membuat benda uji mengalami
tegangan dan regangan yang terjadi. Seperti gambar 1.4

Tegangan (σ) (MPa)
Dengan CFRP
Dengan GFRP
Tanpa FRP

Regangan (Ɛ) (mm/mm)
Gambar 1.4 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan

Universitas Sumatera Utara