## JURNAL TEKNIK SIPIL

## Peningkatan Kekuatan Geser Balok Beton Bertulang dengan Tulangan Luar Retrofit

## Trisnawathy
Program Studi D4 Perancangan Bangunan Gedung Politeknik Negeri Ujung Pandang Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Makassar, Sulawesi Selatan
Email : trisnawathy.nasir@poliupg.ac.id

## ABSTRAK
Kegagalan  struktur  pada  bangunan  dapat  disebabkan  lingkungan  yang  ekstrem, kelebihan beban,  kualitas,  dan  mutu  pelaksanaan  yang  buruk,  dan  lainnya.  Perkuatan  retrofit  beton dengan tulangan luar dapat mengurangi resiko kegagala pada struktur bangunan. Penelitian ini  bertujuan  untuk  menganalisa  kekuatan  geser  balok  akibat  retrofit  dan menganalisa lendutan yang terjadi pada balok beton bertulang yang di perkuat dengan tulangan external dengan campuran beton normal. Penelitian yang dilakukan adalah uji eksperimental dengan membuat 4 benda uji yaitu 2 benda uji balok normal dan 2 benda uji balok beton retrofit. Tulangan  luar  yang  digunakan  sebagai  retrofit  merupakan  tulangan  polos  D16  dan  D8. Balok  diretrofit  dengan  cara  menempelkan  tulangan  yang  dilapisi  beton  normal  pada daerah  lentur,  daerah  geser,  dan  daerah  kombinasi    lentur  dan  geser  balok.  Pengujian menggunakan alat  static  loading frame  dengan metode satu pembebanan. Hasil penelitian menunjukkan  bahwa  perkuatan  dengan  tulangan  luar  sebagai  retrofit  pada  beton  dapat meningkatkan kapasitas geser maksimum sebesar 196,27% atau hampir tiga kali lebih besar dibandingkan balok normal tanpa retrofit. Lendutan yang terjadi pada beton dengan retrofit dibandingkan  beton  tanpa  retrofit  menunjukkan  bahwa  penambahan  retrofit  tidak  terlalu berpengaruh terhadap perubahan daktalitas.
Kata Kunci: retrofit, tulangan luar, perilaku geser

## ABSTRACT
Failure structure building can be caused by extreme environmental, over load, bad quality construction,  etc.  Strengthening  with  retrofit  external  bars  can  decrease  risk  of  failure structure  building.  The  aim  of  the  study  to  analyze  the  shear  capacity  of  retrofit.  The research was experimental study by made 4 samples consist of 2 samples for normal beam and 2 samples for retrofit beam. External bar as retrofit were plain bar D16 and D8. Beam was  retrofitted  by  adding  bars  and  normal  concrete  in  flexural  area;  shear  area;  and combination of flexural and shear area. The  research used static loading frame  with one point load method. The results indicated that strengthening with retrofit external bars could increase  maximum  shear  capacity  196,27%  or  almost  triple  higher  than  normal  beam without retrofit. Deflection of strengthening concrete with retrofit external bars compare to concrete without retrofit external bars is not significant in change of ductility.
Keywords: retrofit, external bars, shear behavior
1. Pendahuluan

## 1.1 Latar Belakang
Beton bertulang didesain agar bekerja sesuai masa  layannya.  Namun  terkadang  masih saja  terjadi  kegagalan  struktur.  Kegagalan dapat  disebabkan  karena  lingkungan  yang ekstrem,  kelebihan  beban  (over  load), kualitas dan mutu pelaksanaan yang buruk, dan  lainnya.  Umumnya  kegagalan  pada beton  bertulang  diakibatkan  oleh  gaya lentur, geser, maupun torsi.
Gaya  geser  umumnya  tidak  bekerja  sendiri namun  berkombinasi  dengan  gaya  lainnya. Agar  balok  dapat  menahan  kekuatan  geser maka  diperlukan  tulangan  geser  berupa tulangan  miring/  serong  atau  berupa sengkang/ begel. (Nuryanto, 2018). Kekuatan  geser  pada beton  perlu  menjadi perhatian  karena  keruntuhan  karena  geser berbeda  dengan  keruntuhan  karena  lentur. Keruntuhan  geser  terjadi  secara  tiba-tiba. Oleh karena itu diperlukan penelitian terkait pengaruh  perkuatan  untuk  meningkatkan kapasitas geser dari balok beton bertulang.
Perkuatan  terhadap  beton  menjadi  solusi untuk mengurangi resiko kegagalan struktur. Retrofit beton normal dengan tulangan luar baja  menjadi  pilihan  tersendiri  bagi  penulis karena  pertimbangan  kekuatan,  kemudahan dalam  memperoleh  bahan  dan  kemudahan pengerjaan. Menurut Nawy dalam Anggi R., hal  penting  dalam  baja  tulangan  adalah Modulus  Young  (Es),  kekuatan  leleh  (fy), kekuatan  batas  (fu),  mutu  baja  yang ditentukan ukuran atau diameter batang atau kawat. (Anggi Rahmad, 2016)
Balok  diperkuat  untuk  menahan  beban dengan  cara  menempelkan    tulangan transversal  dan  longitudinal  yang  dilapisi beton  normal  pada    daerah  lentur,  daerah geser  dan  atau  pada  daerah  kombinasi lentur  dan  geser  balok.  Penambahan  ini bertujuan  meningkatkan  kemampuan  balok dalam menahan beban.
Menurut I. Christiawan, perkuatan diterapkan  pada  struktur  atau  komponen struktur  yang  belum  rusak  agar  didapatkan kapasitas yang lebih besar dalam
mendukung beban baru akibat pertambahan beban. (Christiawan, 1998)
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh A. A. Amiruddin pada benda uji balok beton  bertulang  dengan  perkuatan  metode retrofit    menggunakan  wiremesh  dan  SCC diperoleh  kapasitas  lentur  yang  lebih  tinggi 6.44% untuk balok beton dengan wiremesh diameter  2,3  mm  spasi  25  mm    1  lapis penuh  dan  40.06%  untuk  balok  beton dengan  wiremesh  diameter  3  mm  spasi  50 mm. (Amiruddin, 2019)
Bagus Soebandono, dkk melakukan perbaikan  balok  beton  bertulang  dengan metode  jacketing  dengan  bahan  ferosemen akibat beban siklik pada beban ultimit. Dari penelitiannya diperoleh peningkatan kapasitas  beban  ultimit  sebesar  91,667% (US-1 menjadi R-US.1) dan 81,818% (US-2 menjadi  R-US.2),  serta  28,571%  (UBB menjadi R-UBB).  (Soebandono, 2011)

## 1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian dapat dirumuskan sebagai berikut:
1. Untuk menganalisa kekuatan geser balok beton    akibat  pengaruh  retrofit  tulangan external dengan campuran beton normal.
2. Untuk menganalisa lendutan pada balok bertulang  akibat  perkuatan  dengan tulangan  external  dengan  campuran beton normal.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian ini menggunakan 4 sampel balok beton,  dengan  2  buah  sampel  adalah  balok normal  berdimensi  (20x20x150)cm3  dan  2 buah  sampel  lainnya  adalah  balok  retrofit berdimensi (30x30x150)cm3 yang diperkuat dengan menggunakan tulangan luar berdiameter  tulangan  16    mm  sebagai tulangan utama dan 8 mm sebagai tulangan geser.
Teknik  pengumpulan data dalam  penelitian berupa  observasi  atau  pengamatan  secara langsung  di  laboratorium  saat  benda  uji  di tes  dan  pengolahan  data  hasil  uji  untuk menganalisis  kekuatan  geser    akibat penambahan retrofit.
Pengujian balok dilakukan dengan one point load pada tengah bentang balok. Digunakan pembebanan  yang  bersifat  monotonic. Perekaman data di data logger diambil untuk setiap  kenaikan  beban  1  kN    pada  kondisi normal,  sedangkan  untuk  kondisi-kondisi tertentu,  seperti  pada  first  cracking,  yield, dan  ultimate  load  data  diambil  lebih  rapat. Sementara  itu  pengamatan  terhadap  balok uji  terus  diperhatikan.  terutama  terhadap perkembangan  retak  yang  terjadi  akibat bertambahnya beban, juga terhadap perilaku keruntuhan  yang  terjadi.  Pembebanan dilakukan  hingga  daerah  tekan  pada  balok hancur dan telah mencapai beban ultimit.
Data-data  yang  diperoleh  dari  hasil pengujian  di  laboratorium  ialah  beban maksimum,  lendutan,  dan  lebar  retakan
yang  terjadi  akibat  pembebanan  balok.
Beban maksimum didapatkan dari pembacaan  load  cell.  Lendutan  diperoleh dari  pemasangan  LVDT  pada  tengah bentang balok.. Lebar retakan diketahui dari pembacaan  phi  gauge.  Keseluruhan  data terekam  oleh  alat  data  logger  yang terhubung dengan static loading frame.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Karakteristik Beton
Di  dalam  penelitian  ini  dilakukan  uji fisik material beton diantaranya pengujian  kuat  tekan,  pengujian  tarik belah,  pengujian  lentur  dan  modulus elastisitas.  Hasil  uji  fisik  material  dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1. Uji fisik karakteristik beton Jenis Beton Desain (MPa) Tekan (MPa) Lentur (MPa) Tarik Belah (MPa) Modulus Elastisitas (MPa) Normal 30 32,663 4,64 3,743 23,412 Retrofit 30 34,937 4,84 3,855 24,567 Tabel 1 menunjukkan hasil uji karakteristik  beton  normal  dan  beton retrofit.  Berdasarkan  tabel  diketahui bahwa  kuat  tekan  yang  dicapai  telah sesuai dengan mix desain yang direncanakan  yaitu  30  MPa.  Kuat  tekan untuk  beton  retrofit  lebih  tinggi  2,74 MPa dari beton normal. Untuk uji lentur pada beton retrofit lebih besar 0,20 MPa dari  beton  normal.  Pada  uji  tarik  belah beton retrofit lebih besar 0,112 MPa dari beton normal. Namun pada uji elastisitas didapatkan  bahwa  modulus  elastisitas beton normal lebih besar 2,848 MPa dari
beton  retrofit.  Ini  disebabkan  karena kuat  tekan  yang  lebih  besar  pada  beton retrofit.

## 3.2 Karakteristik Baja Tulangan
Penelitian ini menggunakan baja tulangan  diameter  8  sebagai  tulangan sengkang  dan  diameter  16  sebagai tulangan  utama  pada  beton  normal maupun beton retrofit. Hasil uji
karakteristik  baja  tulangan  dapat  dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Uji karakteristik baja tulangan Diameter Εy Fy (MPa) Fmax (MPa) Es (MPa) Ø 8 2013,50 320,860 465,220 159,423 Ø 16 2014,53 438,870 649,827 217,852 Dari  Tabel  2  diperoleh  nilai  tegangan leleh dari tulangan baja dimana tulangan berdiameter 16 memiliki mutu baja lebih tinggi dari mutu tulangan sengkang yaitu  438,870  MPa  untuk  diameter  16
dan 320,860 MPa untuk diameter 8.
3.3  Kapasitas  Geser  Beton  Normal (BTN)  dan  Beton  Retrofit  (BTL) Besarnya  kapasitas  geser  pada  saat  uji statik diperoleh dengan membaca besarnya  nilai  pembebanan  pada  saat
retak  awal,  leleh  dan  saat  ultimit.  Hasil pengujian  kapasitas  geser  pada  seluruh sampel  beton  normal  dan  beton  retrofit dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Kapasitas geser seluruh sampel Sampel Pcr (kN) Pcr Rata-Rata (kN) Py (kN) Py Rata-Rata (kN) Pu (kN) Pu Rata-Rata (kN) Vu Rata-Rata (kN) BN – 1 10.662 10,745 81,967 83,300 153,105 144,942 72,471 BN – 2 10,829 84,633 136,779 BTL – 1  37,674 36,007 171,701 173,535 412,749 429,419 214,710 BTL – 2   34,340 175,368 446,089 Tabel  3  menunjukkan  bahwa  dari pengujian  beton  normal  diperoleh  retak awal terjadi pada beban rata-rata 10,745 kN.  Seiring  dengan  kenaikan  beban, beton  normal  mengalami  leleh  pada beban  rata-rata  83,300  kN.  Beton normal  mencapai  maksimum  pada pembebanan 144,942 kN.
Pada  beton  retrofit,  retak  awal  terjadi pada beban rata-rata 36,007 kN. Seiring
dengan  kenaikan  beban,  beton  normal mengalami  leleh  pada  beban  rata-rata 173,535  kN.  Beton  normal  mencapai maksimum  pada  pembebanan  429,419 kN.  Beton  retrofit  memiliki    kapasitas geser  yang  lebih  besar  dibandingkan beton normal tanpa retrofit. Ini disebabkan  penebalan  akibat  tulangan dan selimut beton. Persentase peningkatan kapasitas geser ditampilkan pada Tabel 4. Tabel 4. Persentase peningkatan kekuatan beton Sampel Pu (kN) Pu rata-rata (kN) Peningkatan kekuatan kN % BN - 1 153,105 144,942 BN - 2 136,779 BTL – 1 412,749 429,419 284,477 196,27 BTL – 2 446,089 Dari  Tabel  4  diketahui  bahwa  dengan penambahan  tulangan  luar  pada  beton retrofit  dan  penebalan  akibat  selimut beton  dapat  menambah  kekuatan  geser dari beton normal tanpa  retrofit. Peningkatan  kekuatan  sebesar  284,477 kN  atau  setara  dengan  kenaikan  196,27
%.  Dengan demikian  dapat  disimpulkan bahwa  penambahan  retrofit  dengan menggunakan  tulangan  luar  menaikkan kapasitas geser hampir 3 kali lebih besar dibandingkan tanpa retrofit. Untuk lebih jelasnya, perbandingan nilai beban geser dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Histogram beban maksimum seluruh sampel

## 3.4 Hubungan Beban dan Lendutan
Hasil  pengujian  di  laboratorium  dengan memasang  LVDT  pada  tengah  bentang balok,  didapatkan  nilai  lendutan  balok
beton.  Hubungan  beban  dan  lendutan pada  balok  beton  normal  dan  balok beton  retrofit  ditampilkan  pada  Gambar 2 dan Gambar 3.
Gambar 2. Grafik hubungan beban dan lendutan balok normal
Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa pada beton  normal  1  (BN-1)  balok  bersifat elastis  hingga  beban  10,66  kN  dengan nilai  lendutan  0,13  mm.  Dengan meningkatnya beban, tulangan mengalami  leleh  pada  beban  81,97  kN dengan  lendutan  sebesar    2,145  mm. Lendutan ini semakin meningkat dengan bertambahnya  beban  hingga  beban maksimum  sebesar  153,11  kN  dengan nilai lendutan 5,62  mm.
Pada  balok  normal  2  (BN-2)  balok bersifat  elastis  hingga  beban  10,83  kN dengan  nilai  lendutan  0,325  mm. Dengan  meningkatnya  beban,  tulangan mengalami  leleh  pada  beban  84,63  kN dengan  lendutan  sebesar  2,345  mm. Lendutan ini semakin meningkat dengan bertambahnya  beban  hingga  beban maksimum  sebesar  136,76  kN  dengan nilai lendutan 6,165 mm.
Pcr Py Pu BN-1 10,6624 81,9672 153,105 BN-2 10,829 84,6328 136,779 BTL-1 37,6742 171,701 412,749 BTL-2 34,3402
175,368 446,089 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Reg a ng a n (µ) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 1 2 3
4 5 6 7 8 Beb a n (k N) Lendutan  (mm) BN-1 BN-2 BN- Rata-rata
Gambar 3. Grafik hubungan beban dan lendutan balok retrofit
Pada Gambar 3 dapat dilihat bahwa pada beton  retrofit  1  (BTL-1)  balok  bersifat elastis hingga beban 89,0178 kN dengan nilai  lendutan  1,17  mm.  Dengan meningkatnya beban, tulangan mengalami leleh pada beban 171,701kN dengan  lendutan  sebesar      1,945mm.
Lendutan ini semakin meningkat dengan bertambahnya  beban  hingga  beban maksimum  sebesar  412,749  kN  dengan nilai lendutan 5,045mm. Pada  balok  retrofit  2  (BTL-2)  balok bersifat elastis hingga beban 125,692 kN
dengan  nilai  lendutan  1,565  mm. Dengan  meningkatnya  beban,  tulangan mengalami leleh pada beban 175,368kN dengan  lendutan  sebesar  1,915mm. Lendutan ini semakin meningkat dengan bertambahnya  beban  hingga  beban maksimum  sebesar  446,089  kN  dengan nilai lendutan 5,745 mm.
Untuk  lebih  jelasnya,  grafik  hubungan beban  dan  lendutan  untuk  seluruh sampel  balok  baik  normal  dan  retrofit dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik perbandingan hubungan beban dan lendutan balok normal dan balok
retrofit
Pada  Gambar  4  dapat  dengan  jelas terlihat bahwa terjadi peningkatan kapasitas  beban  dengan  penambahan retrofit karena penebalan akibat tulangan dan  selimut  beton  sebesar  284,477  kN atau  setara  dengan  peningkatan  hampir tiga  kali  lipat  dari  beton  normal  tanpa retrofit.  Hubungan  beban  dan  lendutan dapat dilihat pada Tabel 5.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 1 2 3 4 5 6 7 Beb a n (k N) Lendutan  (mm) BTL-1 BTL-2 BTL-Rata-rata
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 1 2 3 4 5 6 Beban ( kN ) Lendutan  (mm) BN Rata-rata BTL Rata-rata
Tabel 5. Nilai lendutan, kekakuan dan daktalitas semua sampel
Sampel Beban (kN) Lendutan (mm) K (kN/mm) Pu/Δu Δu/ Δy Pcr Py Pu Δcr Δy Δu BN – 1 10.662 81,967 153,105 0,130 2,145 5,620 27,243 2,160 BN – 2 10,829 84,633 136,779 0,325 2,345 6,165 22,186 2,629 BN Rata2 10,746 83,300 144,94 0,228 2,245 5,893 24,715 2,625 BTL – 1 37,674 171,701 412,749 0,415 1,945 5,045 81,813 2,594 BTL – 2 34,340 175,368 446,089 0,550 1,915 5,745 77,648 3,000 BTL Rata2 36,007 173,535 429,419 0,483 1,930 5.395 79,731 2,797
Tabel  5  menunjukkan  bahwa  untuk  beton normal,  kekakuan  rata-rata  sebesar  24,715 kN/mm  dengan daktalitas rata-rata sebesar 2,625.
Sedangkan  untuk  beton  retrofit  diperoleh kekakuan  rata-rata  sebesar  79,731  kN/mm dengan nilai daktalitas rata-rata 2,797.

## 1. Penutup

## 4.1 Kesimpulan
Penelitian  menunjukkan  bahwa  perkuatan dengan  tulangan  luar  sebagai  retrofit  pada beton  dapat  meningkatkan  kapasitas  geser maksimum  sebesar  196,27%  atau  hampir tiga  kali  lebih  besar  dibandingkan  balok normal  tanpa  retrofit.  Lendutan  yang terjadi pada beton dengan retrofit dibandingkan beton tanpa retrofit menunjukkan  bahwa  penambahan  retrofit tidak terlalu berpengaruh terhadap perubahan daktilitas.

## 4.2 Saran
Disarankan  perlu  adanya  penelitian lebih  lanjut  terhadap  beton  retrofit dengan  variasi  dan  jumlah  tulangan yang berbeda. Retrofit  dengan material
selain tulangan luar juga dapat dilakukan sebagai bahan perbandingan.

## Daftar Pustaka
Amiruddin,  A.  A.  (2019). Metode  Retrofit dengan  Wire  Mesh  dan  Scc  Untuk Peningkatan  Kekuatan  Lentur  Balok Beton Bertulang . 1–6.
Anggi  Rahmad,  D.  (2016). Kemampuan Daktilitas  Penampang  Balok  Beton Bertulang Menggunakan Baja Tulangan  Mutu  di  atas  500  Mpa untuk Disain Struktur Tahan Gempa . Christiawan, I. (1998). Perkuatan (Strengthening) Struktur Beton dengan  Fiber  Reinforced  Polymer (FRP) .
Nuryanto.  (2018). Buku  Ajar  Struktur Beton Bertulang 1 .
Soebandono,  B.  (2011). Perbaikan  Balok Beton  Bertulang  dengan  Metode Jacketing  dengan  Bahan  Ferosemen Akibat  Beban  Siklik  pada  Beban Ultimit . 14 (2), 166–176.