Perkuatan geser pada kolom beton bertulang berpenampang persegi dengan metode mortar jacketing dan carbon fiber jacket

KESUMAH, Anggraeni, Dr. -Ing. Ir. Andreas Triwiyono

2008 | Tesis | S2 Teknik Sipil

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 pada struktur yang perlu diberi perkuatan. Pada penelitian ini digunakan teknik perkuatan dengan menggunakan metode carbon fiber jacket (ikatan eksternal dari bahan perkuatan polimer) dan metoda mortar jacketing untuk mengetahui seberapa besar kontribusi kombinasi tersebut terhadap kekuatan geser kolom dan daktilitasnya. Benda uji kolom dibuat sebanyak 4 buah sampel. 2 kolom asli (pembanding) mempunyai bentuk persegi dengan ukuran 150 x 150 mm dengan tinggi 700 mm dan plat pondasi berukuran 1200 x 700 mm dengan tebal 250 mm. Sedangkan 2 kolom perkuatan, dengan rincian yaitu 1 kolom menggunakan metoda mortar jacketing dan kolom lainnya menggunakan metoda mortar jacketing dan CFRP Wrap. Dimensi benda uji menjadi berbentuk bulat dengan diameter 250 mm dengan tinggi 730 mm. Jenis pembebanan adalah aksial konstan dan lateral siklik yaitu untuk mensimulasikan gempa yang meliputi load controlled dan displacement control. Berdasarkan hasil pengujian menunjukkan pada kolom perkuatan yaitu KP-1 terjadi kenaikan kapasitas beban lateral sebesar 340,32% dari rerata kolom asli (KA-1 dan KA-2). Pada kolom perkuatan yaitu KP-1 terjadi kenaikan displacement pada saat beban lateral maksimum sebesar 171,30% dari rerata kolom asli (KA-1 dan KA-2). Drift ratio maksimum pada kolom asli memperoleh nilai rata-rata 1,596% dan KP-1 menunjukkan drift ratio 2,71 kali lebih besar dari rerata drift ratio kolom asli. Nilai kekakuan yang diperoleh dari pengujian pada kolom perkuatan KP-1 menunjukkan kenaikan kekakuan sebesar 51,78% dibanding rerata kolom asli (KA-1 dan KA-2). Pada KA-1 dan KA-2 diperoleh faktor daktilitas yang hampir sama, dengan nilai rata-rata m = 2,3 dan KP-1 memiliki daktilitas yang lebih besar dibanding kolom asli yaitu 3. Nilai kekakuan elastik KP-1 paling besar dari benda uji lainnya, sebesar 315 N/mm (31,5 kN/mm). Benda uji KP-2 memiliki hysteretic energy (HE) yang lebih besar dan energi potensial (EP) meningkat dibanding benda uji lainnya walaupun belum mencapai beban runtuh. Nilai ratarata EVDR dari benda uji KP-1 masih dibawah 20% sehingga perilaku strukturnya termasuk dalam sistem struktur tanpa redaman. Pengujian pada KP-2 masih perlu dilanjutkan karena belum mencapai beban runtuh agar didapat seberapa besar kontribusi kombinasi mortar jacketing dan CFRP Wrap.

One reason that caused damage of building’s column due to earthquake is low capacity of the column to support shear force and sufficient of horizontal displacement 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 reinforcement. In this research, the strengthening techniques by using carbon fiber jacket (external bonding by polymer reinforcement material) and mortar jacketing method were used to find how much those combination contribute to column’s shear force and ductility. Four column specimens were prepared that consisted of two original columns (as controls) and two strengthening columns. The original columns had rectangular cross sections of 150 x 150 mm and 700 mm high. A foundation plate with 1200 x 700 mm and 250 mm thickness was used to support it. The reinforced columns comprised of one column with mortar jacketing method and another with mortar jacketing and CFRP Wrap method. The dimension of specimens became cylindrical with 250 mm diameter and 730 mm height. The loading types were axial constant and lateral cyclic to simulate the seismic load that included load controlled and displacement control. Test results show that lateral load capacity rises to 340,32% for KP-1. Displacement at maximum lateral load capacity of original column (KA-1 and KA-2) increases 171,30% for KP-1. Average maximum drift ratio of original column is 1,596%, whereas maximum drift ratio of KP-1 reach 2,71 time from original column. The stiffness of reinforced columns increased 51,78% (average KA-1 and KA-2 to KP-1). Average ductility factor of original column is 2,3 and 3 for KP-1. KP-1 is highest elastic stiffness than another column specimen (315 N/mm). KP-2 is highest hysteretic energy and potential energy than another column specimen even it has not reached failure load. Average EVDR of KP-1 is under 20% that means structure behavior included structure without damping. The experiment of KP-2 must be continuing because it has not reached failure load and gotten contribution of mortar jacketing and CFRP Wrap combination.

Kata Kunci : Carbon fiber jacket,Keruntuhan geser,Mortar jacketing,Beban siklik, Carbon fiber jacket, Shear Failure, Mortar Jacketing, Cyclic Load