KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul “Analisis Tegangan Tulangan Tarik pada Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan Pelat CFRP” 

Latar belakang pemilihan judul tesis ini karena beton bertulang adalah yang paling umum digunakan pada sebuah struktur. Balok beton bertulang didesain untuk mampu memikul beban yang bekerja. Inovasi dalam desain untuk meningkatkan kinerja balok beton bertulang, salah satunya adalah dengan penambahan perkuatan eksternal menggunakan pelat CFRP. Banyak penelitian telah dilakukan untuk melihat efek dari perkuatan dengan pelat diantaranya J. Larralde (1992), Teng,J.G (2001), SJ Fooster (2005), Thamrin.R (2003). Penelitian umumnya dilakukan untuk melihat pengaruh perkuatan terhadap kekuatan lentur balok. Untuk itu penulis ingin mengetahui dan menganalisa bagai mana pengaruh perkuatan dengan pelat CFRP terhadap tegangan pada tulangan tarik. Khususnya pada balok dengan bentang pendek.

Tesis ini terdiri dari 5 Bab, dimana Bab 1 menjelaskan mengenai latar belakang dan tujuan penulis. Bab 2 penulis memaparkan teori yang berkaitan dengan tesis ini. Pada Bab 3 penulis menjelaskan mengenai prosedur kerja. Setelah dilakukan analisa secara numerik pada balok yang ditinjau, maka hasil dan pembahasan dapat dilihat pada Bab 4. Dari hasil pembahasan dapat diperoleh beberapa kesimpulan yang dapat dihat pada Bab 5.

Namun tidak lepas dari semua itu, penulis menyadari sepenuhnya bahwa ada kekurangan baik dari segi penyusun bahasanya maupun segi lainnya dalam pembuatan tesis ini. Akhirnya penulis mengharapkan semoga dari tesis ini dapat diambil hikmah dan manfaatnya sehingga berguna untuk perkembangan ilmu Teknik Sipil.

Padang, Oktober 2014

Penulis

i

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.........................................................................................i

DAFTAR ISI........................................................................................................ii

DAFTAR TABEL................................................................................................iv

DAFTAR GAMBAR...........................................................................................v

DAFTAR NOTASI..............................................................................................viii

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang......................................................................................1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian.............................................................2

1.3. Batasan Masalah...................................................................................3

1.4. Sistematika Penulisan...........................................................................4

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Beton Bertulang

2.1.1. Umum..........................................................................................6

2.1.2. Baja Tulangan..............................................................................8

2.1.3. Balok Beton Bertulang................................................................10

2.1.4 Tegangan .....................................................................................10

2.2 Fiber Reinforced Polymer

2.2.1. Umum........................................................................................12

2.2.2. CFRP plate.................................................................................16

2.2.3. Tulangan GFRP.........................................................................17

2.2.4. Debonding pada CFRP plate ....................................................18

2.3 Permodelan dengan Metode Elemen Hingga

2.3.1. Umum.........................................................................................19

2.3.2. Perangkat lunak ATENA...........................................................21

2.3.3. Perangkat lunak RCCSA............................................................22

2.3.4. Hukum Konstitutif......................................................................23

III. PROSEDUR KERJA

3.1. Penampang Balok Beton Bertulang.......................................................26

ii

3.2. Propertis Material..................................................................................28

3.3. Menghitung Kapasitas Geser, Lentur Beton dan Kapasitas Bond ........29

3.4. Permodelan Bond Model (Model Linier Local Bond Stress-Slip)........32

3.5. Permodelan dengan Atena

3.5.1. Permodelan Balok.......................................................................35

3.5.2. Sistem Pembebanan pada permodelan dengan Atena................36

3.6. Gaya tarik tulangan pada daerah perletakan..........................................37

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengaruh Lekatan Tulangan dengan Beton

4.1.1 Lekat Sempurna (Perfect Bond) ................................................39

4.1.2 Dengan Bond Model (Model Linier Local Bond Stress-Slip) ...40

4.2. Tegangan pada Tulangan Tarik Daerah Perletakan untuk Tulangan

Baja dan GFRP.....................................................................................42

4.3. Pengaruh Tumpuan terhadap Tegangan Tulangan Tarik pada

Daerah diluar Perletakan (Panjang Penyaluran Tambahan).................43

4.4. Jenis keruntuhan yang terjadi akibat adanya pengaruh panjang

penyaluran tambahan (La)....................................................................44

4.5. Tegangan Tulangan Tarik pada Daerah Perletakan dengan atau

tanpa perkuatan dengan pelat CFRP.....................................................46

4.6. Analisis gaya tarik tulangan pada daerah perletakan............................49

V. KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1.Data penampang pelat CFRP..........................................................................3

Tabel 2.1. Perbandingan antara CFRP Plate dengan plat baja........................................16

Tabel 3.1. Data penampang balok...................................................................................26

Tabel 3.2. Penamaan Balok.............................................................................................27

Tabel 3.3. Propertis Material Beton ...............................................................................28

Tabel 3.4. Propertis Material Reinforced Baja ...............................................................28

Tabel 3.5. Propertis Material Reinforced GFRP ............................................................29

Tabel 3.6. Propertis Material CFRP................................................................................29

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram tegangan regangan beton...........................................................6

Gambar 2.2. Jenis-jenis keruntuhan penampang beton bertulang.................................8

Gambar 2.3. Diagram tegangan regangan baja..............................................................9

Gambar 2.4. Perilaku beban-lendutan struktur beton....................................................11

Gambar 2.5. Distribusi regangan dan tegangan pada balok beton bertulang................13

Gambar 2.6. Transformasi tegangan bidang..................................................................14

Gambar 2.7. Kurva tegangan – regangan FRP..............................................................15

Gambar 2.8. Perkuatan balok beton bertulang dengan pelat CFRP..............................19

Gambar 2.9. Diagram tegangan regangan penampang beton bertulang

dengan perkuatan FRP..............................................................................19

Gambar 2.10. Tulangan GFRP......................................................................................20

Gambar 2.11. Perangkat Lunak ATENA.......................................................................25

Gambar 2.12. Perangkat lunak RCCSA......................................................................26

Gambar 2.13. Uniaxial stress-strain law for concrete..................................................27

Gambar 2.14. Bilinier Law............................................................................................27

Gambar 2.15. Hukum tegangan- regangan untuk tulangan : Bilinear with Hardening

28

Gambar 3.1. Penampang balok beton bertulang untuk pengujian.................................29

Gambar 3.2. Alur penelitian digambarkan pada gambar

Gambar 3.3. Permodelan dengan RCCSA.....................................................................34

Gambar 3.4. Momen – Curvature..................................................................................34

Gambar 3.5. Permodelan Linier Local Bond Stress-Slip...............................................35

Gambar 3.6. Permodelan Linier Local Bond Stress-Slip Baja.......................................36

Gambar 3.7. Permodelan Linier Local Bond Stress-Slip GFRP....................................37

v

Gambar 3.8. Permodelan balok beton bertulang dengan Atena....................................38

Gambar 3.9. Permodelan balok beton bertulang dengan tumpuan sendi terdapan pada

lubang.......................................................................................................39

Gambar 3.10 (a). Load Case Pemebebanan dengan Atena............................................39

Gambar 3.10 (b) : Prescribed Deformation...................................................................40

Gambar 4.1. Penggunaan model lekat sempurna pada Atena.......................................41

Gambar 4.2. Tegangan pada tulangan tarik dengan menggunakan model lekat

sempurna (perfect Bond)..........................................................................43

Gambar 4.3. Tegangan pada tulangan tarik baja dengan menggunakan Model

Linier Local Bond Stress-Slip...................................................................44

Gambar 4.4. Tegangan pada tulangan tarik gfrp dengan menggunakan Model

Linier Local Bond Stress-Slip...................................................................44

Gambar 4.5. Beban vs lendutan pada balok dengan panjang penyaluran tambahan

100 mm dan 250mm dengan tulangan Baja dan GFRP...........................45

Gambar 4. 6. Tegangan pada tulangan tarik balok dengan panjang penyaluran

tambahan 100 mm dan 250mm dengan tulangan GFRP dan baja............46

Gambar 4.7. Tegangan pada tulangan tarik baja dengan menghilangkan pengaruh

tumpuan....................................................................................................47

Gambar 4.8. Beban vs Lendutan pada balok tulangan baja dengan panjang

penyaluran tambahan 100 mm dan 250mm..............................................48

Gambar 4.9. Beban vs Lendutan pada balok tulangan GFRP dengan panjang

penyaluran tambahan 100 mm dan 250mm..............................................48

Gambar 4.10. Beban vs Lendutan balok beton bertulangan Baja yang diperkuat

dengan pelat CFRP...................................................................................49

Gambar 4.11. Tegangan tulangan tarik didaerah perletakan balok beton

bertulangan baja yang diperkuat dengan pelat CFRP...............................50

vi

Gambar 4.12. Beban vs Lendutan balok beton bertulangan GFRP yang diperkuat

dengan pelat CFRP...................................................................................51

Gambar 4.13. Tegangan tulangan tarik didaerah perletakan balok beton

bertulangan GFRP yang diperkuat dengan pelat CFRP...........................51

Gambar 4.14.Tambahan gaya tarik pada perletakan setelah retak geser diagonal

dengan tuangan GFRP..............................................................................52

Gambar 4.15 Tambahan gaya tarik pada perletakan setelah retak geser diagonal

dengan tuangan Baja.................................................................................52

DAFTAR NOTASI

vii

As = Luas tulangan tarik (mm2)

As’ = Luas tulangan tekan (mm2)

l = Pertambahan panjang (mm)

b = Lebar penampang balok (mm)

c = Netral axis untuk penampang yang retak

d = Tinggi efektif balok (mm)

d’ = Tebal selimut beton (mm)

D = Diameter Tulangan (mm)

Ec = Modulus elastisitas beton (MPa)

= Regangan

F = Gaya yang bekerja (N)

fy = Tegangan leleh baja tarik (MPa)

fc’ = Kuat tekan beton (MPa)

fct = Kuat tarik beton (MPa)

h = Tinggi baok (mm)

L = Panjang balok (mm)

lo = Panjang awal (mm)

m = Jarak antar beban (mm)

N = Jumlah tulangan tarik

N’ = Jumlah tulangan tekan

= Rasio Tulangan

= Tegangan (MPa)

t = Tegangan ultimate (MPa)

y = Tegangan leleh (MPa)

vc = Kapasitas Geser Beton (kN)

vf = Kapasitas Lentur Beton (kN)

viii