12
PROSIDING SEMINAR NASIONAL RESEARCH MONTH2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi” ISBN:978-602-0856-43-8 18 UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER (CFRP) SEBAGAI ALTERNATIVE PENGGANTI TULANGAN LENTUR PADA STRUKTUR BETON Made Dharma Astawa 1) , Nyoman Dita P. Putra 2) , Eddy Pornomo 3) 1), 2) Dosen Teknik Sipil-FTSP, UPN “Veteran” Jawa Timur 3) Dosen FISIP UPN “Veteran” Jawa Timur E-Mail : 1) [email protected], ABSTRAK Sebagai inovasi dalam disain struktur bangunan adalah menggunakan alternative material komponen pembentuk struktur bangunan itu. Material alternative yang dipakai ini adalah Carbon Fiber Reinforced Polymer palte (CFRP plate) sebagai tulangan beton. Material ini dipilih sebagai pengganti sebagaian atau seluruh baja tulangan beton, khususnya struktur beton yang membutuhkan untuk memikul beban relative lebih besar dari beban normal, sehingga membutuhkan material dengan kuat Tarik lentur yang lebih tinggi daripada kuat Tarik baja tulangan yang biasa dipakai. Dari hasil uji kuat Tarik CFRP dan besi beton dilaboratorium, ternyata CFRP jauh lebih baik daripada besi beton yang biasa dipakai sebagi tulangan pada konstruksi beton. Kuat Tarik leleh CFRP rata-rata mencapai 3000MPa, sedangkan besi beton polos hanya mencapai rata-rata 300 MPa dan untuk besi beton diprofilkan mencapai rata-rata 600 MPa. Oleh karena itu pada waktu kedepan, CFRP sangat layak dipakai sebagai alternative tulangan dari struktur beton. Kata Kunci : CFRP plate, kuat Tarik, tulangan beton. PENDAHULUAN Dalam Struktur Beton Bertulang, yang umum diprgunakan untuk perkuatan lentur adalah baja tulanganyang dipasaran biasa disebut Besi Beton. Namun dalam kurun waktu kedepan tidak menutup kemungkinan tambang logam yang menghasilkan bijih besi sebagai bahan dasar membuat baja tulangan akan semakin menipis. Untuk mengantisipasi hal tersebut, maka dalam penelitian ini mencoba melakukan penelitian alternatif, yaitu material Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP plate) yang diproduksi oleh produsen pabrik berbentuk lempeng plat. Hasil Penelitian diharapkan CFRP plate ini dapat sebagai alternatif tulangan lentur pada Struktur Beton. STUDI LITERATUR Sebagai referensi, berikut akan merujuk beberapa hasil penelitian yang telah dilakukan oleh para Peneliti terdahulu. Analisa Kolom Beton Bertulang yang diperkuat dengan CFRP. Marolop Tua Sianipar (2009), melakukan penelitian kolom beton dengan dimensi penampang persegi 400/400 mm, menggunakan tulangan utama memanjang 8 D 20 dengan sengakang 10, yang diperkuat dengan material CFRP dengan tebal=0,3 mm, yang dibalutkan pada sisi luar kolom sebagai pengekang. Menggunakan material beton dengan Kuat tekan fc’= 25 MPa, tegangan leleh baja tulangan fy = 400 MPa, lalu kolom diberi beban aksial dan lentur. Hasilnya, kuat tekan beton yang dibalut CFRP mencapai fc’ = 29,364MPa, berarti kuat tekan beton meningkat sebesar 17,456 %. Kapasitas beban aksial meningkat sebesar 23,906 % dan kapsitas momen lentur meningkat sebesar 33,198 %.

UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

  • Upload
    others

  • View
    9

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

18

UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER

(CFRP) SEBAGAI ALTERNATIVE PENGGANTI TULANGAN

LENTUR PADA STRUKTUR BETON

Made Dharma Astawa1)

, Nyoman Dita P. Putra 2)

, Eddy Pornomo3)

1), 2)

Dosen Teknik Sipil-FTSP, UPN “Veteran” Jawa Timur 3)

Dosen FISIP UPN “Veteran” Jawa Timur

E-Mail : 1)

[email protected],

ABSTRAK

Sebagai inovasi dalam disain struktur bangunan adalah menggunakan alternative material komponen

pembentuk struktur bangunan itu. Material alternative yang dipakai ini adalah Carbon Fiber Reinforced

Polymer palte (CFRP plate) sebagai tulangan beton. Material ini dipilih sebagai pengganti sebagaian atau

seluruh baja tulangan beton, khususnya struktur beton yang membutuhkan untuk memikul beban relative

lebih besar dari beban normal, sehingga membutuhkan material dengan kuat Tarik lentur yang lebih tinggi

daripada kuat Tarik baja tulangan yang biasa dipakai. Dari hasil uji kuat Tarik CFRP dan besi beton

dilaboratorium, ternyata CFRP jauh lebih baik daripada besi beton yang biasa dipakai sebagi tulangan pada

konstruksi beton. Kuat Tarik leleh CFRP rata-rata mencapai 3000MPa, sedangkan besi beton polos hanya

mencapai rata-rata 300 MPa dan untuk besi beton diprofilkan mencapai rata-rata 600 MPa. Oleh karena itu

pada waktu kedepan, CFRP sangat layak dipakai sebagai alternative tulangan dari struktur beton.

Kata Kunci : CFRP plate, kuat Tarik, tulangan beton.

PENDAHULUAN

Dalam Struktur Beton Bertulang, yang umum diprgunakan untuk perkuatan lentur

adalah baja tulanganyang dipasaran biasa disebut Besi Beton. Namun dalam kurun waktu

kedepan tidak menutup kemungkinan tambang logam yang menghasilkan bijih besi

sebagai bahan dasar membuat baja tulangan akan semakin menipis. Untuk mengantisipasi

hal tersebut, maka dalam penelitian ini mencoba melakukan penelitian alternatif, yaitu

material Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP plate) yang diproduksi oleh produsen

pabrik berbentuk lempeng plat.

Hasil Penelitian diharapkan CFRP plate ini dapat sebagai alternatif tulangan lentur

pada Struktur Beton.

STUDI LITERATUR

Sebagai referensi, berikut akan merujuk beberapa hasil penelitian yang telah

dilakukan oleh para Peneliti terdahulu.

Analisa Kolom Beton Bertulang yang diperkuat dengan CFRP. Marolop Tua Sianipar (2009), melakukan penelitian kolom beton dengan dimensi

penampang persegi 400/400 mm, menggunakan tulangan utama memanjang 8 D20 dengan

sengakang 10, yang diperkuat dengan material CFRP dengan tebal=0,3 mm, yang dibalutkan pada sisi luar kolom sebagai pengekang. Menggunakan material beton dengan

Kuat tekan fc’= 25 MPa, tegangan leleh baja tulangan fy = 400 MPa, lalu kolom diberi

beban aksial dan lentur. Hasilnya, kuat tekan beton yang dibalut CFRP mencapai fc’ =

29,364MPa, berarti kuat tekan beton meningkat sebesar 17,456 %. Kapasitas beban aksial

meningkat sebesar 23,906 % dan kapsitas momen lentur meningkat sebesar 33,198 %.

Page 2: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

19

Eksperimental Perilaku lembar CFRP yang dilekatkan pada permukaan beton

menggunakan jangkar CFRP.

Penelitian oleh Niemitz C. dkk (2010), melakukan Pabrikasi dan jangkar ikatan FRP

selama penyerapan lembar FRP dan menanamkan mereka ke dalam lubang yang telah

dibor di media beton. Makalah ini menyajikan hasil eksperimen menyoroti perilaku yang

kompleks antara lembaran FRP dan jangkar. Mode kegagalan utama sistem lembar-jangkar

bahwa menurut pengalaman dapat diidentifikasi. Percobaan mengidentifikasi variabel

utama yang mempengaruhi perilaku sisem FRP jangkar-lembar. Penelitian ini memberikan

kontribusi ke database eksperimental diperlukan yang akan membantu dalam

pengembangan masa depan rekomendasi desain sistem anchorage ini.

Perilaku Struktur Balok Beton Bertulang Komposit dengan Pembalut CFRP

dibagian luar.

Dlakukan oleh G. Spadea dkk (1998). Tujuannya adalah untuk membentuk perilaku

struktur balok beton bertulang diperkuat dengan balutan lembar plastik eksternal serat

karbon (CFRP). Terdiri dari empat balok, tiga dengan lembar CFRP dibalut pada bidang

tarik, dan dua di antaranya dilengkapi dengan jangkar eksternal di ujung lembaryang

dirancang secara cermat pada sepanjang bentang, diuji di bawah empat poin beban

lentursepanjang rentang 4,8 m. Tes dilakukan di bawah kontrol perpindahan. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa ikatan lembar CFRP pada bidang tarikbalok beton

bertulang, tanpa pertimbangan tekanan ujung jangkar dan slip lekatan antara bidang dan

media beton. Jangkar eksternal yang didesain dengan cermat, dapat menyebabkan

pengawetan kerja komposit dari kegagalan memikul beban, dan dapat meningkatkan

kapasitas beban hingga 70%, cukup besar untuk mengembalikan daktilitas struktur, dan

transformasi kegagalan getas untuk lebih daktil dalam melawan kegagalan.

CFRP sebagai Penguat untuk Balok Beton. Penelitian ini dilakukan oleh Norazman Mohammad Nor dkk, (2013). Dalam

penelitian ini, bahan utama yang akan digunakan sebagaitulangan beton CFRP. Enam

jenis sampel CFRP Stripdengan orientasi nol derajat yang dibuat dandiuji menggunakan

uji kekuatan tarik sesuai dengan ASTM D 638.Proses ini diperlukan untuk menentukan

mekaniksifat strip CFRP. Langkah selanjutnya adalah persiapansampel beton. Ada tiga

jenis sampel beton

dibuat. Delapan sampel beton diperkuat dari CFRP dengan dan tanpa dipersiapkan

penutup. Empat sampel lain beton bertulangan baja konvensional yang

disiapkan sebagai sampel kontrol. Kubus beton disiapkan untuk setiapcampuran untuk

memastikan kelas beton. Rincian benda uji seperti tercantum dalam Tabel 1.

Type Sampel Jumlah

Balok Kubus

1 Beton Bertulang baja

Konvensionsl (sebagi control)

4 4

2 Beton bertulang CFRP strip

dengan penutup

4 4

3 Beton bertulang CFRP tanpa

penutup

4 4

Page 3: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

20

Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk menyelidikikinerja dan perilaku yang dicapai

balok beton berulang CFRP dibandingkan dibawah beban lentur balok beton bertulang

baja dibawah beban lenturSeperti yang diharapkan, sampelTipe 3 dapat mendukung

beban tertinggi, meskipun penguatan frp meleset. Namun, pola kegagalan adalahTitik

perhatian, di mana ia hanya tiba-tiba seperti terkunci dan perilaku kegagalan tidak baik

untuk struktur.

Sampel tipe 2 menunjukkan pola retak mirip dengan Jenis 1. Oleh karena itu, jenis

sampel, diperkuat denganCFRP dengan cover, dapat dianggap dimanfaatkan di

manapernah tulangan baja yang tidak disukai. Namun,pertanyaan tentang daya tahan

masih perlu dikembangkan.

Gambar : 1. Balok Beton Bertulang baja (type 1),

Norazman dkk (2013)

Gambar : 2. Balok Beton Bertulang CFRP

(type 1 & 2), Norazman dkk. (2013)

Gambar : 3. Grafik Kuat Lentur Balok

(Norazman dkk. 2013)

Page 4: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

21

Lekatan Laminasi Fiber-Reinforced Polymer untuk Beton (Laura De

Lorenzis,dkk,2001).

Spesimen yang digunakan untuk proyek ini adalah balok beton polosdengan bentuk

T-terbalik, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1. Balokitu hanya ditumpu, dengan rentang

42” (1067 mm) dantotal panjang 48” (1219 mm). Sebuah engsel baja di bagian atasdan

gergaji memotong di bagian bawah, keduanya terletak di tengah bentang, yangdigunakan

untuk mengontrol distribusi kekuatan internal. Selama pembebanan, gergaji potong

menyebabkan retak untuk dikembangkan ke pusatbalok dan memperpanjang sampai

engsel. Oleh karena itu, beban tekn pada tengah bentang balok terletak di pusat engsel

dan lengan momen internal diketahui saat beban yang dikerjakan secara konstan dan

stabil saat diatas beban retak dikerjakan. Perhitungan ini diperbolehkan dengan akurasi

tegangan tarik dalam FRP tersebut.Lebar CFRP 2” (51 mm) berbagai strip itu terikat pada

bidang Tarik balok. Lembartransversal ditempatkan pada satu sisi untuk menahan

kegagalan yang terjadi di ujung lain. Selain itu,lembaryang tersisa tak terikat selama

kurang lebih 2”(51 mm) padasetiap sisi tengah bentang. Pilihan desain dibuat untuk

memastikanbahwa tidak ada retak akan terjadi dalam kawasan yang terikat.

Tiga seri spesimen yang diuji. Setiap seri terdirienam spesimen dengan tiga

panjang ikatan yang berbeda. Salah satu

kekuatan beton atau jumlah lapisan CFRP bervariasi antara masing-masing seri. Diskripsi

model diperlihatkan dalam gambar berikut.

Spesimen diuji lentur untuk mengevaluasi beberapa faktor kunciyang mempengaruhi

ikatan laminasi FRP untuk beton. Kegagalanterjadi pada antarmuka perekat betonsangat

sedikit atauada tanda-tanda kerusakan di permukaan beton. Panjang Ikatan tidak

mempengaruhi beban ultimate, sehingga mengkonfirmasikan adanya panjang efektif

yang di luar tegangan tidak sampai ditransfer, sampai pengelupasan terjadi.

Akhirnya, ekspresi dari beban hingga panjang lekatan efektif mengelupas disajikan.

Persamaan desain diusulkanuntuk menghitung regangan utama efektif FRP yang akan

digunakandalam desain untuk memperhitungkan kontrol kegagalan lekatan.

Gambar : 4. Model Spesimen test (Laura &

Brian, 2001)

Page 5: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

22

METODOLOGI PENELITIAN

Rancangan Spesimen dan Pengujian Laboratorium.

1. Spesimen Besi Beton.

Spesimen terdiri dari besi beton D16, D13, 10 dan 8, masing-masing 3 potong

benda uji dengan panjang 60 Cm. Pelaksanaan pengujian dilaboratorium mereferensi pada

ketentuan ASTM. A-370-03a dan A-706/A-706M-04a. Uji Tarik ini bisa dilakukan

dengan dua cara yaitu :

1.1. Dengan pengerjaan panas.

Grafik hasil uji terik cara panas besi beton dilaboratorium secara ideal dapat

digambarkan sebagai berikut.

Dari grafik diatas dapat dijelaskan sebagai berikut : 1). Pada awal (0 – fy) hubungan teganyan-regangan, Es baja konstan yaitu sebesar : 2X105

MPa, atau 2X10,6 N/mm2.

2) Sampai pada batas fy, garis grafiknya horizontal tidak beraturan, titikini disebut batas

leleh, dimana regangan bertambah, tegangan konstan.

3) Setelah titik leleh dilewati, garis curva naik lagi sampai melewati titik maksimal,

tegangan (fu) mencapai batas (Ultimate)

4) Bila ditarik terus, kondisi baja melemah, tegangan menurun terus, kemudian putus.

1.2. Dengan pengerjaan dingin :

Dari grafik diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :

1) Baja mengalami regangan melampaui regangan leleh akibat pengerjaan cara dingin.

2) Bagian awal diagram tegangan-regangan yang linier bertambah panjang (fy) mencapai

lebih tinggi.

3) Tidak dapat suatu titikleleh yang jelas.

Gambar : 7. CurvaModel benda uji Tarik Besi Beton cara

panas (ASTM, 2000)

Gambar : 8. CurvaModel benda uji Tarik

Besi Beton cara dingin (ASTM, 2000)

Page 6: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

23

4) Pada suatu tegangan dengan regangan 0,20 % yang tetap, kemudian beban Tarik

ditiadakan, garis diagram akan turun // dengan garis lurus. Tegangan ini disebut

tegangan uji, dapat dianggap sebagai batas leleh (yield-point) yang sebenarnya (= fy).

2. Spesimen CFRP.

Benda uji (Spesimen) adalah berupa material Carbon Fiber Reinforce Polymer

(CFRP) sebagai pengganti baja tulangan, dibuat untuk diuji kuat tariknya. Metode

pengujian mengikuti ketentuan American Standard Testing Materials (ASTM) D 3039/

D3039M-00 : Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite

Materials.

Cara pembentukan sesuai ketentuan ditunjukkan seperti gambar 5 berikut, dan ukuran

standard ditunjukkan dalam tabel 2 dibawah ini.

Tabel : 2. Standard dimensi benda uji CFRP.

Prosedur dan persyaratan pelaksanaan uji tarik, dijelaskan dengan visualisasi gammbar

sebagai syarat pengujian :

1) Gambar 6 adalah prosedur pengujian yang salah, dimana specimen tidak terjepit dengan

sempurna pada alat uji Tarik yang menimbulkan slip, specimen tidak putus sempurna,

sehingga tidak menghasilkan kuat Tarik yang akurat.

2) Gambar 7 adalah prosedur pengujian yang benar dan specimen putus sempurna

sehingga menghasilkan kuat Tarik yang actual.

Nama Material Tebal (mm) Lebar (mm) Panjang (mm)

Carbon Fiber Polymer 1,20 15,00 250,00

Gambar : 5. Model benda uji Tarik CFP

(ASTM, 2000)

Gambar : 6.Pelaksanaan pengujian specimen

yang salah (ASTM, 2000)

Page 7: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

24

Bila metode pengujian specimen benar, maka hasil grafik hubungan tegangan-regangan

Tarik akan seperti gambar 8 berikut.

HASIL PENGUJIAN.

Pembuatan dan uji test Besi Beton.

Pembuatan dan pengujian Baja Tulangan D16, D13, 10, dan 8, masing-masing 3

Spesimen dengan panjang 60 cm.

Uji Tarik baja tulangan. Tujuan dari melakukan uji tarik ini adalah mendapatkan kuat tarik (strength) dan regangan (strain) apakah sesuai dengan kuat yang direncanakan, dan strainnya tidak boleh

kurang dari 9 % sesuai ASTM 615 agar memenuhi syarat untuk tulangan struktur. Hasilnya

cukup memuaskan seperti yang ditampilkan dalam tabel berikut :

Tabel 5.2. Hasil Uji Kuat Tarik dan Strain besi beton

No. URUTAN

BENDA UJI

TULANGAN

(mm)

LUAS

PENAMPNG

(mm2)

GAYA

TARIK

(N)

KUAT

TARIK

LELEH

(fy)(MPa)

STRAIN ()

1 Batang

tulangan 1

BJTP 16 179,30 77.009 429,49 17,81 %

2 Batang

tulangan 2

BJTP 16 180,83 107.321 593,49 16,28 %

3 Batang

tulangan 3

BJTP 16 178,09 106.929 600,42 17,91 %

Rata-rata 179,40 97,09 541,13 17,33 %

1 Batang

tulangan 1

BJTP 13 127,27 68.474 538,02 16,21 %

2 Batang

tulangan 2

BJTP 13 128,39 78.284 609,72 19,54 %

3 Batang

tulangan 3

BJTP 13 128,18 81.241 633,81 12,84 %

Rata-rata 127,95 76.000 593,85 16,20 %

1 Batang

tulangan 1

BJ TD 10 74,45 22.955 308,35 26,23 %

2 Batang BJTD 10 74,46 24.231 325,41 26,00 %

Gambar : 8. Grafik hubungan Tegangan-

regangan Tarik spesimen (ASTM, 2000)

regangan Tarik spesimen (ASTM, 2000)

Page 8: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

25

tulangan 2

3 Batang

tulangan 3

BJTD 10 74,56 23.054 309,18 14,70 %

Rata-rata 74,49 23,413 314,31 22,34 %

1 Batang

tulangan 1

BJTD 8 49,97 15.598 312,17 15,25 %

2 Batang

tulangan 2

BJTD 8 49,97 15.696 314,13 7,90 %

3 Batang

tulangan 3

BJTD 8 50,74 15.500 305,47 12,90 %

Rata-rata 50,23 15.598 310,59 12,02 %

Hasil Uji kuat Tarik dari Spesimen baja tulangan tersebut dapat disajikan dalam kurva

sebagai berikut :

a. Baja tulangan D16 :

b. Baja tulangan D13 :

Gambar : 9. Kurva hubungan

Tensile Force-Strain dai 3 besi D16

Gambar : 10. Curva hubungan

Tensile Force-Strain dari 3 besi D13

Page 9: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

26

c. Baja tulangan D10 :

d. Baja tulangan D8 :

Pembuatan Spesimen CFRP.

Prosedur pembuatannya mengikuti ketentuan American Standard Testing Materials

(ASTM) D 3039/D 3039M-00, dengan jumlah ganjil minimum 3 (tiga sampel).Dalam

penelitian ini dibuat 7 buah sampel dengan ukuran seperti tercantum dalam tabel berikut.

Tabel : 3. Dimensi dan jumlah Spesimen CFRP.

No. Nama/Jenis

Spesimen

Fungsi Tebal

(mm)

Lebar

(mm)

Panjang

(mm)

1 Carbon Fiber

Reinforcement

Polymer (CFRP)

Sebagai

pengganti

tulangan tarik/

lentur

1,20 15,40 250,00

2 1,20 15,00 250,00

3 1,20 15,25 250,00

4 1,20 14,70 250,00

5 1,20 15,00 250,00

6 1,20 14,50 250,00

7 1,20 14,90 250,00

Standard dimensi sebenarnya 1,20 X 15,00 X 250,00 mm, tetapi ukuran yang tertera dalam

daftar table tidak bias tepat sesuai standard. Penyebabnya adalah kesulitan membentuk

secara tepat karena lempengan plat terdiri dari serat, maka serat tepi lempeng plat sering

Gambar : 12.Plat CFRP ukuran 1,20 X 50,00 X 1000 mm

Gambar : 11. Curva hubungan

Tensile Force-Strain dari 3 besi 10

Gambar : 12. Curva hubungan

Tensile Force-Strain dari 3 besi 8

Page 10: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

27

terlepas sehingga lebarnya tidak bisa tepat selebar 15,00 mm, namun demikian ukuran

lebarnya masih dalam toleransi.

Test Spesimen CFRP dilaboratorium.

Melakukan pengujian specimen secara satu persatu menggunakan mesin uji Tarik

Universal Testing Machine (UTM) dengan kapasitas 500 kN. Dari 7 Spesimen yang diuji

yang berhasil dengan baik sebanyak 5 Spesimen, sedangkan yang 2 Spesimen mengalami

kegagalan karena terjadi slip pada jepitan ujung Spesimen.

Meskipun ada 2 Spesimen yang mengalami kegagalan, namun masih tetap memenuhi

persyaratan jumlahnya karena sudah lebih dari 3 Spesimen dan jumlahnya ganjil.

Dokumen proses pengujian ditampilkan dalam gambar 11 dan 12.

Setelah Spesimen dilepas dari mesin uji UTM, konfigurasi kembali dalam kondisi telah

putus, sreabut-serabut pembentuk dari CFRP tersebut dapat terlihat dengan jelas, dan

dokumentasinya dapat dilihat pada Gambar dibawah ini

Dari Gambar dapat terbaca proses kerja Tarik yang diberikan pada Spesimen mulai dari

awal sampai putus, setelah putus terlihat material Spesimen kmbali membentuk serat. Hasil

uji Tarik disusn dalam table 4 sebagai berikut.

Gambar : 14. Spesimen CFRP yang sudah terbentuk (7 buah)

Gambar :15. Proses uji Tarik Spesimen CFRP

Gambar : 16.Arsip Spesimen CFRP yang sudah putus

Page 11: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

28

Tabel : 4. Hasil test Tarik 5 Spesimen No. Dimensi Spesimen Luas

Penam

-pang

(mm2)

Kuat Tarik max.

(fs)

Kuat

Tarik

leleh

(fy)

(MPa)

Kuat Tarik

Leleh

(fy)

Standard

Produsen

(MPa)

Regan

g-an

Maxi-

mum

( % )

Tebal

(mm)

Lebar

(mm)

Pan-

jang

(mm)

Gaya

Tarik

max.

(kg)

Kg/

mm2

N/

mm2

(MPa)

1 1,20 15,00 250,00 18,00 5970,12 331,67 3253,72 3111 - 4,6133

2 1,20 15,25 250,00 18,30 6491,13 354,71 3479,67 3005 4,7000

3 1,20 14,70 250,00 17,64 5829,91 330,49 3242,14 3231 4,4807

4 1,20 15,00 250,00 18,00 5743,87 319,10 3130,41 2889 4,6240

5 1,20 14,90 250,00 17,88 6143,79 343,61 3370,84 3132 4,6513

Kuat Rata-rata 6035,76 335,92 3295,36 3073,60 2520,00 4,6140

Melihat kuat Tarik dari Spesimen CFRP dari hasil uji Tarik leleh dilaboratorium

rata-rata sebesar fy = 3073,60 N/mm2, maka kenaikan dari standard produsen cukup

sgnifikan yang nilainya sebesar fy = 2520 N/mm2. Dengan demikian dapat ditarik

kesimpulan bahwa CFRP yang digunakan dilapangan sangat kuat karena mempunyai

kapasitas diatas dari hasil analisa yang telah dilakukan.

Yang kurang memnuhi syarat adalah regangan (strain) yang hanya mencapai rata-rata

4,614 % masih dibawah 9,00 % sesuai ketentuan dari ASTM 615-2000.

KESIMPULAN

Hasil ujiTarik rata-rata dari besi beton secara berturut-turut adalah: D16fy = 541,13

MPa,D13fy =593,85 MPa,10fy = 314,31 MPa, dan 8 = 310,39 MPa. Hasil uji Tarik

CFRP rata-rata fy = 3073,60 MPa, diatas ketentuan standard Produsen yang hanya

menentukan fy = 2520 MPa.

Melihat hasil uji tersebut, meskipun Strain dari CFRP cukup signifikan dibawah standard

ASTM 615-2000, namun dari Kuat Tarik yang begitu tinggi, maka dapat ditarik

kesimpulan bahwa CFRP. S-512 memenuhi syarat sebagai alternative pengganti besi

beton untuk tulangan Struktur Beton.

DAFTAR PUSTAKA

ACI 201.1R, “Guide for Making a Condition Survey of Concrete in Service”, 1992.

Gambar : 13. Grafik Kuat Tarik Spesimen

gabungan 1 s/d 5

gabungan 1 s/d 5

Page 12: UJI KUAT TARIK CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ...eprints.upnjatim.ac.id/7259/1/uji_kuat_carbon_made_eddy.pdfBalok Beton Bertulang CFRP (type 1 & 2), Norazman dkk. (2013) 3. Grafik

PROSIDING SEMINAR NASIONAL “RESEARCH MONTH” 2015 “Sinergi Hasil Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat untuk Menumbuhkan

Kapasitas Inovasi di bidang Teknologi, Pertanian, Sosial dan Ekonomi”

ISBN:978-602-0856-43-8

29

ACI 364.1R, “Guide for Evaluation of Concrete Structures Prior to Rehabilitation”,

1993

ACI 440, “Guide For Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems For

Strengthening Concrete Structures”, January 2000.

American Concrete Institut(ACI 318M-08) , 2008 ”Building Code Requirements for

Structural Concrete and Commentary” First Printing June 2008.

ASTM Desgnation D 3039/D 3039M-00, 2000, “Standard Test Method for Tensile

Properties of Polymer Matrix Composite Materials”, ASTM Commities D-30 on

Compsite Materials, Published July 2000.

ASTM A 615/A 615MM, 2000“Specification for Deformed and Plain Billet-Steel Bars

for Concrete Reinforcement”, ASTM International, Published on Mey 2000.

Dharma Astawa Made, 2006 : “Struktur Beton I”, Modul Ajar, Jurusan Teknik Sipil-

FTSP, UPN “Veteran” Jawa Timur, ISBN: 978-979-1005-21-0.

FIP, “Inspection and Maintenance of Reinforced and Prestressed Concrete Structures”,

London, 1986.

FIP, “Repair and Strengthening of Concrete Structures”, London, 1991.

G Spadia, F Bencardino, R N Swamy, 1998.”Structural Behavior of Composite RC Beam

with Externally Bonded CFRP” American Society of Civil Engineers, ISSN (online)

1943-5614, published 01 August 1998.

Hartono (2008), “Perbaikan dan Perkuatan Struktur Beton”, makalah Seminar Teknik

Sipil UPN”Veteran” Jawa Timur, tahun 2008

Lawrence C Bank, 2006. “Composites for Constrution (Structural Design with FRP

Materials)”, Published by John Willy & Sons.Inc, Hoboken-NewJersey.

Laura De Lorenzis dkk, 2001, “Bond of Fiber- Reinforced Polymer Laminates to

Concrete” ACI Materials Journal, May-June 2001.

Marwan Bikasem S A, Abdul Aziz bin A S, dkk, 2014. “Shear Strengthening of

Reinforced Concrete Beams Using Carbon Fiber Reinforced Polymer Laminate”,

American Journal of Civil Engineering (AJCE), Vol.2, No. 1, Published, June 2014.

Niemitz C, James R, Brena S, 2010. “Experimental Behavior of Carbon Fiber Reinforced

Polymer (CFRP) Attached to Concrete using CFRP Anchors”, Journal of Composites for

Construction, Volume 14, Issue 2, April 2010.

Norazman M Nor, Moch. Hanif Achmad Boestamam, Mohammed Alias Yusof, 2013.

“Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) as Reinforcement for Concrete Beam”,

International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering Website:

www.ijetae.com, ISSN. 2250-2459, Volume 3, Issue 2, February 2013.

Mohsen Shahawy dkk (2001),“Flexural Strengthening with Carbon Fiber-Reinforced

Polymer Composites of Preloaded Full-Scale Girders” ACI Structural Journal/

September-Oktober 2001

Meier U., Erki M.A., “Advantages of Composite Materials in the Post Strengthening

Technique For Developing Countries, Sixth International Colloquium on Concrete in

Developing Countries”, Pakistan, January 1997.

Reference of Sika’s, “Strengthening and Repair Projects” seluruh proyek dari tahun

2000-2013.

SNI-03-2847-2002, “Tata cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung”,

Badan Standardisasi Nasional (BSN), Jakarta.

The Concrete Society, Technical Report No. 55, “Design Guidance For Strengthening

Concrete Structures Using Fibre Composite Materials”, tahun 2000.

Technical Data of Sika’s Product, dari tahun 2000 – 2014.