STUDI NUMERIK KINERJA PERKUATAN GESER BALOK TINGGI MENGGUNAKAN CARBON FIBER REINFORCED POLYMERS (CFRP)
Sari
Balok tinggi beton bertulang merupakan elemen struktur yang bekerja pada daerah diskontinuitas tegangan, sehingga perilakunya berbeda dengan balok konvensional dan cenderung mengalami kegagalan geser sebelum kapasitas lentur tercapai. Perkuatan menggunakan Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) menjadi salah satu solusi potensial karena memiliki kekuatan tarik tinggi, bobot ringan, dan kemudahan pemasangan. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh perkuatan geser menggunakan CFRP terhadap kapasitas beban, lebar retak maksimum, daktilitas, energi disipasi, dan perilaku pasca-puncak balok tinggi beton bertulang, serta mengevaluasi efektivitas berbagai konfigurasi perkuatan.
Metode penelitian dilakukan melalui pemodelan numerik menggunakan metode elemen hingga berbasis nonlinier dengan perangkat lunak ATENA 2D. Model uji balok tinggi yang digunakan mengacu pada benda uji hasil penelitian eksperimental Akkaya et al. (2022), berupa balok tinggi dengan perletakan sendi–rol dan beban terpusat di tengah bentang. Untuk menyederhanakan perhitungan numerik, pemodelan dilakukan pada setengah bentang balok karena geometri dan pembebanan bersifat simetris. Variasi model meliputi dua nilai perbandingan bentang geser terhadap tinggi efektif (Av/d = 2 dan Av/d = 1,5). Masing-masing balok tinggi diperkuat CFRP dengan tiga variasi jarak antar lembaran, yaitu 5 cm, 10 cm, dan full wrap.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa perkuatan CFRP secara signifikan meningkatkan kapasitas beban pada seluruh tahap pembebanan, dan mengubah mekanisme keruntuhan menjadi lebih daktail. Konfigurasi perkuatan penuh dengan jarak strip minimum memberikan kinerja terbaik, dengan peningkatan kapasitas geser dan daktilitas tertinggi, serta energi disipasi yang lebih besar dibandingkan balok tanpa perkuatan. Selain itu, balok yang diperkuat CFRP mempertahankan kapasitas beban yang lebih stabil setelah melewati beban maksimum, menunjukkan perilaku pasca-puncak yang lebih baik dan ketahanan lebih tinggi terhadap keruntuhan mendadak.
Kata kunci : Balok tinggi, CFRP, Perkuatan Geser, Metode Elemen Hingga, ATENA 2D, Energi Disipasi, Perilaku Pasca-Puncak Pendahuluan
Teks Lengkap:
PDFReferensi
Abbood, I. S., Odaa, S. A., Hasan, K. F., & Jasim, M. A. (2021). Properties evaluation of fiber reinforced polymers and their constituent materials used in structures - A review. Materials Today: Proceedings, 43, 1003–1008. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.636
ACI Committee 318. (2019). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 308-19) and Commentary. American Concrete Institute
Akkaya, H. C., Aydemir, C., & Arslan, G. (2022). Investigation on shear behavior of reinforced concrete deep beams without shear reinforcement strengthened with fiber reinforced polymers. Case Studies in Construction Materials, 17 (August), e01392. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01392
Al-fakih, A., Hisbany, M., Hashim, M., Alyousef, R., Mutafi, A., Hussein, S., Sabah, A., & Tafsirojjaman, T. (2021). Cracking behavior of sea sand RC beam bonded externally with CFRP plate. Structures, 33(November 2020), 1578–1589. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.05.042
Anggarini, E., Hayati, F., & Setiawan, I. (2018). Pemodelan Balok Tinggi pada Beton Mutu Tinggi dengan Pengekangan Menggunakan Perangkat Lunak Berbasis Metode Elemen Hingga 3D. Konstruksia, 9(2), 31–40.
Badan Standarisasi Nasional. (2019). Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung. SNI 2847:2019. Jakarta
Badan Standarisasi Nasional. (2021). Panduan Perancangan dan Pelaksanaan Sistem Lembaran Serat Berpolimer Terlekat Eksternal untuk Perkuatan Struktur Beton. SNI 8971:2021. Jakarta
Darma, E., Ninik P. (2019). Investigasi Keruntuhan Geser Balok Tinggi Beton Bertulang dan Beton Fiber dengan Metode Eksperimental, Metode Numerik dan Metode Strut and Tie. Jurnal Teoritis dan Terapan Bidang Rekayasa Sipil, 7(2), 69-78.
Hardjasaputra, H, dan Tumilar, S. (2002). Model Penunjang dan Pengikat (Strut and Tie) pada Perancangan Struktur Beton. Jakarta: Universitas Pelita Harapan.
Huang, Q., Guo, Z. and Kuang, J.S. (2016). Designing Infilled Reinforced Concrete Frames with the “Strong Frame-Weak Infill” Principle. Engineering Structures 123 (2016), 341-353. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.05.024
Hillerborg, A. (1989). The theoretical basis of a method to determine the fracture energy Gf of concrete. Materials and Structures, 22(131), 69–77. https://doi.org/10.1007/BF02472127
Juliafad, E. (2021). Metode Elemen Hingga Non-Linear Studi Kasus: Beton Bertulang Pasca-Bakar dengan Perkuatan Carbon Fiber Strip. Padang: UNP Press
Kurniawan, R. (2000). Analisis Nonlinear Pelat Beton Pada Pondasi elastis dengan Metode Elemen Hingga. Thesis Magister: Institut Teknologi Bandung.
Meena, A., Devi, K. S., & Sharma, A. S. (2021). Study on behaviour of deep beam strengthened with GFRP sheets. Journal of Physics: Conference Series, 2040(1). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2040/1/012021
Munir M., et. al. (2014). Analisa Balok Tinggi Beton Bertulang Dengan Menggunakan Metode Strut and Tie Model. Jom FTEKNIK 1(2), 1–15.
Park, R., & Paulay, T. (1975). Reinforced Concrete Structures. Wiley.
Pranata, Y. A., & Suryoatmono, B. (2019). Pemodelan Numerik Perilaku Keruntuhan Balok Tinggi Beton Bertulang. Jurnal Teknik Sipil, 6(1), 42–62. https://doi.org/10.28932/jts.v6i1.1326
Sajdlová, T. (2020). ATENA Program Documentation Part 4-9 ATENA Science-GiD Strengthening of concrete structures Step by step guide for modelling strengthening with ATENA and GiD Written by.
Sarhan, O. and Raslan, M. (2020). Study of the elastic stiffness factor of steel structures with different lateral load resisting system. International Journal of Advanced Engineering, Sciences, and Applications 1(2), 6-11. https://doi.org/10.47346/ijaesa.v1i2.26
Tjong, W. F. (2021) Pengantar Metode Elemen Hingga untuk Analisis Struktur. Depok: PT. Rajagrafindo Persada.
Thamrin, R., Tanjung, J., Aryanti, R., Nur, O.F., & Devinus, A. (2016). Shear strength of reinforced concrete T-beams without stirrups. Journal of Engineering Science and Technology, 11(4), 548-562.
Zaborac, J., Choi, J., & Bayrak, O. (2020). Assessment of deep beams with inadequate web reinforcement using strut-and-tie models. Engineering Structures, 218 (March), 110832. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110832
DOI: https://doi.org/10.33559/eoj.v8i9.3874
Refbacks
- Saat ini tidak ada refbacks.
Negara Pengunjung
Ciptaan disebarluaskan di bawah Lisensi Creative Commons Atribusi 4.0 Internasional.