## ANALISIS EXTERIOR BEAM-COLUMN JOINT BETON BERTULANG DENGAN PERKUATAN CFRP MENGGUNAKAN MIDAS FEA
Arif Sandjaya 1 , Muhammad Rafi Fathurrahman 2 , dan Sunarjo Leman 3
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No. 1, Jakarta, Indonesia arifs@ft.untar.ac.id
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No. 1, Jakarta, Indonesia Muhammad.325190116@stu.untar.ac.id
3 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No. 1, Jakarta, Indonesia sunarjo@ft.untar.ac.id
Masuk: 10-07-2023, revisi: 01-02-2024, diterima untuk diterbitkan: 16-07-2024

## ABSTRACT
With increasing knowledge and technological advances, earthquake resistance regulations are undergoing updates. Buildings that existed before the new regulations will need to be reviewed. If it turns out that the results of the review do not meet the requirements of the new regulations, then one solution is retrofitting. Fiber reinforced polymer (FRP) has emerged as a viable alternative for reinforcing reinforced concrete components. The advantages of FRP are that it is corrosion resistant, lighter than steel reinforcement, high tensile strength, and easy application. FRP can be in the form of rods, grids, or sheets. There are generally 5 types of FRP, namely glass fiber reinforced polymer (GFRP), aramid fiber reinforced polymer (AFRP), carbon fiber reinforced polymer (CFRP), basalt fiber reinforced polymer (BFRP),  and  natural  fiber  reinforced  polymer  (NFRP).  This  research  will  present  CFRP  as  reinforcement  for reinforced concrete beam and column connections.  Variations in  CFRP length in the column  were analyzed using MIDAS FEA. 1 models of reinforced concrete beam and column connections were made without CFRP and 7 models with CFRP. The analysis results show that CFRP can increase the load capacity carried by the connection by up to 25% and there is a limit to the length of CFRP use due to the limited capacity of concrete.
Keywords:  Retrofitting/reinforcement; carbon fiber reinforced polymer; beam and column connections; reinforced concrete

## ABSTRAK
Dengan  bertambahnya  pengetahuan  dan  kemajuan  teknologi,  peraturan  tahan  gempa  mengalami  pembaruan. Bangunan  yang  sudah  ada  sebelum  peraturan  baru  perlu  ditinjau  kembali.  Jika  ternyata  hasil  peninjauan  tidak memenuhi  persyaratan  dari  peraturan  baru,  maka  salah  satu  solusinya  adalah  perkuatan. Fiber  reinforced  polymer (FRP) telah muncul sebagai alternatif yang layak untuk perkuatan komponen beton bertulang. Kelebihan FRP adalah tahan korosi, lebih ringan dibandingkan perkuatan baja, kuat tarik yang tinggi, dan aplikasi yang mudah. FRP dapat berbentuk rod , grid , ataupun lembaran. FRP secara umum ada 5 jenis, yaitu glass fiber reinforced polymer (GFRP), aramid fiber reinforced polymer (AFRP), carbon fiber reinforced polymer (CFRP), basalt fiber reinforced polymer (BFRP),  dan natural  fiber  reinforced  polymer (NFRP).  Penelitian  ini  akan  menampilkan  CFRP  sebagai  perkuatan pada hubungan balok dan kolom beton bertulang. Variasi panjang CFRP pada kolom dianalisis menggunakan MIDAS FEA. Dibuat 1 model sambungan  balok dan kolom beton bertulang tanpa CFRP dan 7 model dengan CFRP. Hasil analisis menunjukkan CFRP dapat meningkatkan kapasitas beban yang dipikul sambungan hingga 25% dan ada batas panjang penggunaan CFRP karena terbatasnya kemampuan beton.
Kata kunci: Perkuatan; carbon fiber reinforced polymer ; hubungan balok dan kolom; beton bertulang

## 1. PENDAHULUAN
Sambungan adalah tempat yang menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya. Sambungan balok-kolom harus  menahan  beban  bolak-balik  yang  mengembangkan  kekuatan  lentur  dari balok  yang  bersebelahan  (Badan Standardisasi Nasional, 2019). Komponen struktural pada jenis pembebanan yang berbeda didasarkan oleh desain dan perincian  tulangan  (Park  &  Paulay,  1975).  Perhatian  khusus  harus  diberikan  pada  desain  sambungan  balok-kolom pada  struktur  beton  bertulang,  karena  area  sambungan  balok-kolom  paling  rentan  terhadap  beban  seismik. i Gaya seismik pada sambungan i balok-kolom i akan menjadi i gaya i geser, i gaya geser i pada sambungan balok kolom akan jauh lebih besar i selama pembebanan seismik, dan akan menyebabkan kerusakan/retakan pada struktur (Maulana, 2020).
Keruntuhan  geser  sambungan  balok-kolom  diidentifikasi  sebagai  penyebab  utama  keruntuhan  banyak  bangunan selama gempa bumi baru-baru ini.
Teknik  renovasi  yang  efektif  dan  ekonomis  untuk  meningkatan  kekuatan  geser  sambungan  pada  struktur  sangat diperlukan. Fiber reinforced polymer (FRP) telah muncul sebagai alternatif yang layak untuk perkuatan komponen beton bertulang. FRP telah banyak diaplikasikan untuk perkuatan kolom, balok, dan pelat. Perkuatan menggunakan FRP dapat  berbentuk rod , grid ,  dan  lembaran. FRP memiliki  beberapa kelebihan  seperti tahan korosi,  lebih ringan dibandingkan perkuatan baja, kuat tarik yang tinggi, dan aplikasi yang mudah. Perkuatan dengan lapisan FRP terbukti mampu  meningkatkan  kuat  lentur  balok  secara  signifikan,  menghasilkan  peningkatan  kekakuan,  dan  kemampuan balok berdeformasi (Luastika et al., 2019).
Khoeri  (2020)  melakukan  studi  3  macam  perkuatan  yang  berbeda  pada  kolom  dengan concrete  jacketing , steel jacketing ,  dan  FRP.  Dengan  menyamakan  biaya  yang  digunakan  pada  3  perkuatan tersebut,  ditinjau  perbandingan kekuatan, kemudahan dalam pelaksanaan, waktu pelaksanaan, dan estetika. Steel jacketing unggul dalam kekuatan, sedangkan FRP unggul dalam kemudahan dalam pelaksanaan, waktu pelaksanaan, dan estetika.
Yu et al. (2015) menggunakan komposit FRP berbentuk L (Gambar 1) untuk memperbaiki sambungan balok-kolom interior. Lembaran FRP berbentuk L memiliki regangan yang jauh lebih rendah daripada regangan efektif.
Gambar 1. Model FRP berbentuk L (Yu et al., 2015)
Eco Multi Sinergi (2023) memproduksi 5 jenis komposit FRP, yaitu glass fiber reinforced polymer (GFRP), aramid fiber reinforced polymer (AFRP), carbon fiber reinforced polymer (CFRP), basalt fiber reinforced polymer (BFRP), dan natural fiber reinforced polymer (NFRP).
Akhlaghi dan Mostofinejad (2020) menggunakan CFRP untuk meningkatkan kapasitas kuat lateral sambungan balok- kolom beton bertulang eksterior. CFRP direkatkan pada sisi atas dan bawah balok sepanjang bagian kritis dari muka kolom. 4 sistem penjangkaran dievaluasi pada 5 sambungan, yang terdiri dari 1 sambungan biasa dan 4 sambungan retrofit dengan pembebanan siklik. Hasil percobaan menunjukkan  berpindahnya kinerja engsel plastis di sepanjang balok dari permukaan kolom.
Penelitian ini akan mencari panjang efektif CFRP yang digunakan pada kolom dari  sambungan balok-kolom beton bertulang eksterior.

## 2. METODE PENELITIAN
Model  hubungan  balok  kolom  dibuat  tanpa  perkuatan  dan  menggunakan  CFRP  berdasarkan  Akhlaghi  dan Mostofinejad (2020). Pemodelan perletakan kolom bagian bawah menggunakan perletakan sendi, bagian atas kolom menggunakan  rol  dan  pada  bagian  ujung  balok  menggunakan  perletakan  rol  vertikal  sesuai  dengan  pengujian laboratorium.  Beban  yang  digunakan  berupa  beban  lateral force yang  diletakan  di  atas  kolom  dapat  dilihat  pada Gambar 2. Dimensi kolom adalah 250x250 mm dan balok adalah 250x300 mm. Panjang total model kolom adalah 1500 mm dan panjang total balok adalah 1500 mm. Dilakukan modifikasi panjang CFRP kolom yang dapat dilihat pada Tabel 1 dan ilustrasi cara pemasangan CFRP pada Gambar 3. Panjang CFRP pada balok adalah 300 mm. Tabel 2 memperlihatkan properti material yang digunakan pada model.
Elemen pengisi material baja menggunakan fungsi Von mises dengan tegangan leleh dari material baja. Ukuran mesh elemen solid yang digunakan sebesar 25x25x25 mm seperti pada Gambar 4.
Gambar 2. Model uji Laboratorium Akhlaghi dan Mostofinejad (2020)
Tabel 1. Panjang CFRP pada model hubungan balok kolom Model F c ’ (MPa) Panjang (mm) CS Fc’ 39,9 RS-1H300.Balok RS-1H300.50 RS-1H300.75 RS-1H300.100 RS-1H300 RS-1H300.150 RS-1H300.175 39,9 39,9 39,9 39,9 39,9 39,9 39,9 39,9 - - 50 75 100
125 150 175
Gambar 3. Ilustrasi pemasangan CFRP

## Tabel 2. Material properti model (Akhlaghi & Mostofinejad, 2020)
Steel i Diameter i (mm) i Elastic Modulus i (GPa) i Yield Strength i (MPa) Ultimate Tensile i Strength i (MPa) #8 8 200 460 719 #10 10 205 511 675 #12 12 209 547 698 #14 14 206 473 627 Fiber Elastic Modulus (GPa) Ultimate Tensile Strength (MPa) Ultimate Tensile strain (%) i Thickness i (mm)
Sika i Wrap i -300C i 230 hbrthcbws 3900 fbrsnsww 1,5 rnsahn 0,17 srgbsqr Resin Elastic Modulus (GPa) hergeggrg Ultimate i Tensile Strength i (MPa) gr Ultimate Tensile strain (%) rggr4 Sikadur-330 bsgrbr 4,5 gsrgrggrg 30 rhnrrhb 0,9 qwetqeeghh
Gambar 4. Model uji MIDAS FEA

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Model RS-1H300 dengan panjang CFRP pada kolom sebesar 125 mm dapat dilihat pada Gambar 5-6. Model ini masih termasuk  salah  satu  uji  laboratorium  yang  dilakukan  Akhlaghi  dan  Mostofinejad  (2020).  Perbandingan  uji laboratorium dengan MIDAS FEA dapat dilihat pada Tabel  3, dimana sudah kurang dari 5% yang memperlihatkan model pada MIDAS FEA dapat mendekati uji laboratorium.
Hasil analisis MIDAS FEA untuk semua model pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4 dan grafik pada Gambar 7.
Gambar 5. Tegangan beton model RS-1H300
Gambar 6. Tegangan tulangan model RS-1H300
Tabel 3. Perbandingan beban maksimum uji laboratorium dan MIDAS FEA
Model Uji Lab (kN) MIDAS FEA (kN) Selisih Perbedaan (%) CS fc 45 RS-1H300 48,4 52,7 48 55 0,83 4,36
Tabel 4. Hasil beban maksimum ( peak load ) pada kolom unconfined dan confined menggunakan CFRP Model MIDAS FEA (kN) CS fc 39,9 RS-1H300.Balok RS-1H300.50 RS-1H300.75 RS-1H300.100 RS-1H300 RS-1H300.150 RS-1H300.175 44 45 45 51 54,5 55 55
55
Gambar 7. Grafik peningkatan beban maksimum ( peak load ) pada kolom unconfined dan confined menggunakan CFRP
Gambar 7  menunjukan peningkatan beban  maksimum ( peak load ) pada model  yang telah dibuat. Perkuatan CFRP meningkatkan beban  yang dapat dipikul, tetapi ada batas panjang dimana sampai pada beton gagal  terlebih dahulu walaupun CFRP diperpanjang.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan hasil analisis sebagai berikut:
1. Panjang efektif CFRP pada kolom untuk mencapai perkuatan yang efektif di 125 mm, diperkirakan setengah dari dimensi kolom.
2. Dengan adanya perkuatan CFRP terjadi kenaikan kekuatan pada hubungan balok kolom hingga 25%.
Dapat  dilakukan  penelitian  variasi  dimensi  balok-kolom  untuk  mendukung  perkiraan  panjang  efektif  CFRP  pada kolom adalah setengah dari dimensi kolom.

## DAFTAR PUSTAKA
Akhlaghi, A., & Mostofinejad, D. (2020). Experimental and analytical assessment of different anchorage systems used for  CFRP  flexurally  retrofitted  exterior  RC  beam-column  connections. Structures , 28 ,  881-893. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2020.09.037
Badan  Standardisasi  Nasional.  (2019). Persyaratan  beton  struktural  untuk  bangunan  gedung  dan  penjelasan (SNI 2847:2019).
Eco Multi Sinergi. (2023). Jenis serat dan matriks dalam bahan FRP. Eco Multi Sinergi . https://www.ecosinergi.com/jenis-serat-dan-matriks-bahan-frp/
Khoeri, H. (2020). Pemilihan metode perbaikan dan perkuatan struktur akibat gempa (studi kasus pada Bank Sulteng Palu). Jurnal KONSTRUKSIA , 12 (1), 93-104. https://doi.org/10.24853/jk.12.1.93-104 Luastika, G. N., Lingga, A. A., & Lestyowati, Y. (2019). Perkuatan lentur balok beton bertulang dengan glass fiber reinforced polymer.
Jurnal Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Tanjungpura , 6 (2). https://dx.doi.org/10.26418/jelast.v6i2.35569
Maulana, H. (2020). Perkuatan sambungan balok-kolom beton bertulang dengan variasi T-plat baja. Proceedings of the 6th Andalas Civil Engineering Conference 2019 , Indonesia , 125-132.
Park, R., & Paulay, T. (1975). Reinforced concrete structures . John Wiley & Sons, Inc.
Yu,  J.,  Shang,  X.,  &  Lu,  Z.  (2015).  Efficiency  of  externally  bonded  L-shaped  FRP  laminates  in  strengthening reinforced-concrete  interior  beam-column  joints. Journal  of  Composites  for  Construction , 20 (3),  04015064. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000622