Perkuatan geser pada kolom beton bertulang berpenampang persegi dengan metoda concrete jacketing dan carbon fiber jacket

MEGASARI, Shanti Wahyuni, Dr. -Ing. Ir. Andreas Triwiyono

2008 | Tesis | S2 Teknik Sipil

struktur tersebut tidak mampu lagi menahan beban yang bekerja, yang disebabkan karena kejadian alam misalnya gempa bumi. Kerusakan kolom bangunan gedung akibat gempa antara lain disebabkan kekurangmampuan menahan beban geser dan mengikuti simpangan horizontal antar lantai (story drift) yang cukup besar. Tuntutan kebutuhan dan pertumbuhan ekonomi masyarakat yang semakin meningkat membuat prasarana fisik mengalami peningkatan fungsi. Akan tetapi perubahan fungsi ini seringkali tidak diikuti dengan desain ulang mengenai struktur yang perlu diberi perkuatan. Kegagalan geser merupakan kerusakan yang sangat berbahaya karena dapat menyebabkan keruntuhan struktur secara tiba-tiba. Sehingga perlu dilakukan perbaikan/perkuatan pada kolom dengan metode yang tepat. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan metode penyelubungan beton (concrete jacketing) dan carbon fiber jacket (CFRP Wrap). Dalam penelitian ini akan ditinjau kuat geser kolom, peningkatan kapasitas beban lateral, kekakuan, drift ratio, daktilitas serta pola kerusakan pada kolom. Dalam penelitian ini digunakan 4 (empat) buah benda uji kolom dengan perincian : 2 (dua) kolom asli sebagai pembanding, 1 (satu) kolom perkuatan dengan metode concrete jacketing dan 1 (satu) kolom perkuatan dengan metode kombinasi concrete jacketing dan carbon fiber jacket. Benda uji kolom persegi sebanyak 4 (empat) buah berukuran 150 x 150 mm, dengan tulangan longitudinal 8f10 serta sengkang f6-120. Kemudian dilakukan perkuatan concrete jacketing pada 2 (dua) kolom asli dengan pengelupasan selimut beton, penambahan tulangan longitudinal 10f12 serta spiral f6-40. Kemudian kolom tersebut dicor kembali dengan berdiameter 250 mm. Setelahnya pada salah satu kolom perkuatan dilakukan pemasangan CFRP SikaWrap 230C. Pengujian kolom asli dan kolom perkuatan dengan pemberian beban aksial konstan dan beban lateral siklik hingga kolom mencapai beban runtuh. Berdasarkan hasil pengujian diketahui bahwa metoda perkuatan dengan penambahan luas penampang beton ini dapat meningkatkan kekuatan geser secara signifikan, yaitu sebesar 318,932 % pada KP-1 dan 309,743 % pada KP-2 dari kemampuan kolom aslinya. Jika beban lateral hasil pengujian dibandingkan dengan rumusan SNI 03-2847-2002, maka diperoleh nilai yang cukup mendekati hasil pengujian untuk beban gempa siklik yaitu memiliki selisih peningkatan sebesar 32,954 % pada KN-2 dan 16,557 % pda KP-1. Sehingga dapat dinyatakan bahwa rumusan SNI 03-2847- 2002 cukup konservatif. Hysteresis loop kolom perkuatan menunjukkan hasil yang lebih baik dengan nilai drift ratio yang lebih besar dari peraturan yang disyaratkan oleh ASCE (dalam Erlina) yaitu minimal 1,5 %. Nilai drift ratio sebesar 1,618 dari rerata pada kolom asli, 3,367 pada KP-1 dan 3,566 % pada KP-2. Peningkatan kekakuan kolom perkuatan sebesar 88,812 % pada KP-1 dan 74,186 % pada KP-2 jika dibandingkan dengan kolom aslinya. Juga diperoleh peningkatan daktilitas sehingga dapat dikatakan bahwa kolom yang diperkuat akan lebih daktail dibandingkan kolom asli.

The reinforced concrete component, such as column, can experience functional failure where the structure is no longer able to bear applied load that caused by natural phenomenon such as earthquake. The deterioration of building’s column due to earthquake can be caused by the inability of the structure to support shear force and adjust the high value of horizontal deformation between stories (story drift). The demand to fulfill people’s need and the increasing of society’s economy level have made the infrastructure’s function raised. However, the functional change was not often followed by redesigning the structure that needed strengthening. Shear failure is a very dangerous since it can cause sudden collapse of the building. To avoid this kind of failure, it is necessary to perform rehabilitation/reinforcement to the column with appropriate method. Rehabilitation methods implemented in this research consist of concrete jacketing and carbon fiber jacket (CFRP Wrap) method. This research will observe column’s shear force, lateral load capacity increasing, stiffness, drift ratio, ductility and column damage pattern. There were four specimens used in this research that consisted of 2 (two) original columns as control specimens, 1 (one) column with concrete jacketing method and 1 (one) column with combination between concrete jacketing and carbon fiber jacket method. All specimens were four rectangular columns with 150 x 150 mm size. These columns were reinforced with 8f10 longitudinal reinforce and f6- 120 shear reinforce. Concrete jacketing reinforcement was used to 2 (two) original columns by abrading the concrete layer and adding 10f12 longitudinal reinforce and f6-40 spiral shear reinforce. The columns were then reconcreted in 250 mm diameter. Afterwards, CFRP Sikawrap 230C was installed to one of the reinforced columns. The tests of original and reinforced columns were conducted by applying constant axial load and cyclic lateral load until the column failure. Test results show that the reinforcement method by increasing concrete section’s area can improve the shear force significantly, which are 318,932 % for KP-1 and 309,743% for KP-2 compare to the capacity of original columns. If the lateral load resulted in the experiment is compared to the formulation in SNI 03-2847-2002, the approximate values to experiment results for cyclic seismic load were obtained with improvement difference as many as 32,954% for KN-2 and 16,557% for KP-1. According to these results, it can be concluded that the formulation in SNI 03-2847-2002 is conservative enough. Hysteresis loop of reinforced column shows better results with drift ratio greater than standard required by ASCE (Erlina, 2000) which is minimum 1,5%. The average drift ratios are 1,618 for original columns, 3,367 for KP-1 and 3,566 for KP-2. The stiffness improvements of reinforced columns are 88,812% for KP-1 and 74,186% for KP-2 compare to original columns. The ductility improvement is also obtained so that it can be concluded the reinforced columns are more ductile compare to original columns.

Kata Kunci : Kolom asli,Kolom perkuatan,Kerusakan geser,Concrete jacketing,Carbon fiber jacket,Tulangan spiral,Beban lateral siklik, Original column, Strengthening column, shear failure, concrete jacketing, carbon fiber jacket, spiral reinforce, cyclic lateral load