Abstrak —Dalam dua dekade terakhir, tulangan Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) telah banyak digunakan sebagai pengganti tulangan baja konvensional pada perkuatan struktur beton. Tulangan GFRP memiliki kelebihan yakni kuat tarik yang tinggi, berat jenis yang relatif ringan dan durabilitas yang baik terhadap korosi. Beberapa negara seperti Amerika Serikat, Canada, China, Jepang, dan Jerman telah membuat pedoman dan berhasil dalam mengaplikasikan tulangan GFRP sebagai perkuatan pada struktur bangunannya. Di Indonesia, Standar Nasional Indonesia (SNI) baru mengeluarkan peraturan terkait panduan perancangan dan pelaksanaan beton struktural bertulangan batang serat berpolimer yang diatur dalam SNI 8970:2021. Dengan adanya SNI tersebut dan menimbang kelebihan GFRP, maka diperlukan persiapan dan studi untuk membuktikan kelayakan penerapan teknologi perkuatan tulangan GFRP di Indonesia. Pada studi ini, dilakukan komparasi desain elemen struktur beton dengan perkuatan tulangan baja dan tulangan GFRP dari aspek batas kekuatan, aspek batas kelayakan, dan efisiensi pada model bangunan gedung 8 lantai dengan pembebanan dan dimensi profil elemen struktur yang sama. Tujuan studi ini adalah untuk mengetahui efisiensi dari penggunaan tulangan GFRP sebagai subtitusi tulangan baja konvensional untuk perkuatan pada elemen struktur beton. Dari hasil komparasi disimpulkan bahwa meskipun tulangan GFRP memiliki kuat tarik yang lebih tinggi sampai 2 kali dan berat jenis yang lebih rendah sampai 4 kali dibanding tulangan baja, akan tetapi penggunaan tulangan baja masih lebih efisien hingga 41% aspek kebutuhan panjang total tulangan dan 64% biaya total material tulangan dibandingkan dengan penggunaan tulangan GFRP. Namun pada aspek berat total tulangan, struktur bertulangan GFRP lebih efisien sampai 61% dibanding struktur bertulangan baja. Mayoritas desain elemen struktur beton terkontrol oleh batas kelayakan khususnya lebar retak dibandingkan kontrol batas kekuatan. Syarat detailing pada tulangan GFRP juga lebih kritis dibandingkan dengan detailing pada tulangan baja. Hal tersebut yang mengakibatkan tulangan GFRP tidak lebih efisien dibandingkan tulangan baja sebagai perkuatan pada struktur beton.
Kata Kunci —Efisiensi, Glass Fiber Reinforced Polmer, Perkuatan, Tulangan .

## I. PENDAHULUAN
ETON  merupakan material yang kuat terhadap beban tekan akan tetapi sangat rentan terhadap beban tarik. Pada suatu elemen struktur, beton harus didesain secara komposit dengan perkuatan tulangan untuk dapat bekerja sama dalam menahan beban tekan dan tarik. Saat ini, mayoritas dari bangunan gedung beton bertulang masih menggunakan tulangan baja sebagai elemen perkuatan pada struktur beton. Belakangan ini, terdapat riset terkait teknologi
perkuatan beton terbaru yang terbuat dari bahan non-logam sebagai pengganti perkuatan tulangan baja pada beton. Teknologi perkuatan beton tersebut yakni tulangan yang terbuat dari serat polimer atau Fiber Reinforced Polymer (FRP). Salah satu dari tulangan serat polimer yang sering digunakan yakni tulangan polimer dengan bahan serat kaca atau yang lebih dikenal dengan tulangan Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP).
Dalam dua dekade terakhir, tulangan GFRP telah banyak digunakan sebagai pengganti tulangan baja konvensional [1].

## Studi Penggunaan Tulangan Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) sebagai Subtitusi Tulangan Baja Konvensional pada Model Bangunan Gedung 8 Lantai
Wildan Pramadistya Rifliansah, Tavio, dan Data Iranata Departemen Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail: tavio@ce.its.ac.id
B
Gambar 1. Pemodelan struktur model bangunan pada program bantu analisa struktur.
Gambar 2. Perbandingan diagram interaksi P-M kolom.
-10000,00 -5000,00 0,00 5000,00 10000,00 0,00200,00 400,00 600,00 G ay a Ak sia l (k N ) Momen (kN.m) Perbandingan Diagram Interaksi Kolom K1 Uni- Aksial Nom inal Baja
Tulangan GFRP memiliki kelebihan yakni berat jenis tulangan GFRP lebih rendah dari berat jenis tulangan baja dan kuat tarik yang relatif lebih tinggi dibandingkan tulangan baja [2]. Balok beton bertulangan GFRP yang dibebani beban momen menunjukkan perilaku yang sama seperti tulangan baja namun memberikan kuat lentur yang lebih tinggi [3]. Kapasitas momen nominal lentur pada balok GFRP meningkat seiring dengan bertambahnya rasio tulangan GFRP pada struktur beton [4]. Salah satu kelebihan lain dari tulangan GFRP adalah durabilitas tulangan GFRP yang cukup tinggi terhadap korosi [5]. Meskipun demikian, tulangan GFRP juga memiliki kelemahan yakni kuat tekan dan modulus elastisitas yang relatif rendah dibandingkan dengan tulangan baja  [2]. Akibatnya, pada elemen balok beton dengan perkuatan tulangan GFRP menunjukkan retak yang lebih lebar dan defleksi yang lebih besar dibandingkan dengan tulangan baja pada rasio perkuatan yang sama [5]. Oleh sebab itu, kontrol defleksi dan retak adalah parameter yang paling kritis untuk batas layan pada elemen struktur beton dengan perkuatan tulangan GRFP, sehingga elemen struktur beton dengan tulangan GFRP cenderung didesain berdasarkan batas layan daripada batas kuat ultimit [1]. Bangunan yang diperkuat dengan tulangan GFRP bisa jadi
memiliki biaya yang lebih mahal dibandingkan bangunan yang diperkuat oleh tulangan baja dikarenakan harga tulangan GFRP yang lebih mahal dibandingkan tulangan baja dan pemenuhan kriteria batas layan dapat menyebabkan banyaknya kebutuhan tulangan GFRP [1]. Namun, meskipun harga tulangan GFRP lebih mahal daripada tulangan baja, akan tetapi dengan berat tulangan GFRP yang jauh lebih ringan dari tulangan baja dapat menyebabkan harga untuk mobilisasi dan pengerjaan di lapangan menjadi lebih murah [6]. Beberapa negara seperti Amerika Serikat, Canada, China, Jepang, dan Jerman telah membuat pedoman dan berhasil dalam mengaplikasikan tulangan FRP sebagai perkuatan pada struktur bangunannya [7]. Di Indonesia, Standar Nasional Indonesia (SNI) baru saja mengeluarkan peraturan terkait panduan perancangan dan pelaksanaan beton struktural bertulangan batang serat berpolimer yang diatur dalam SNI 8970:2021. Dengan adanya SNI tersebut dan menimbang beberapa kelebihan dari tulangan FRP khususnya GFRP, maka diperlukan persiapan dan studi untuk membuktikan kelayakan penerapan teknologi perkuatan tulangan FRP di Indonesia.
Pada studi ini, akan didesain model bangunan gedung 8 lantai dengan menggunakan perkuatan tulangan baja konvensional dan tulangan GFRP dengan mengacu pada SNI 1726:2019, SNI 2847:2019, dan SNI 8970:2021. Kemudian dari 2 desain model bangunan gedung tersebut akan dilakukan studi komparasi dari desain strukturnya berdasarkan aspek batas kekuatan, aspek batas kelayakan,
Tabel 1.
Data material tulangan longitudinal GFRP TUF-Bar
Properti Satuan  D10  D13  D15  D20  D22  D25 Diameter mm 10  13  15  20  22  25 Kuat Tarik Ultimate MPa  1200  1175  1150  1150  1100  1000 Modulus Elastisitas GPa  63,7  61,1  62,6  62,7  61,2  61,7 Regangan Ultimate % 2,2  2,1  2,1  2,0  1,9  1,9 Tabel 2. Data material tulangan geser GFRP TUF-Bar Properti Satuan  D10  D13  D15  D20  D22  D25 Diameter mm 10  13  15  20  20  25 Kuat Tarik Ultimate MPa  1000  1000  1000  1000  1000  1000 Modulus Elastisitas GPa  50  50  50  50  50  50 Tabel 3. Hasil preliminary design elemen struktur Elemen Tipe Dimensi (mm) Lokasi Panjang  Lebar Profil Tinggi Profil Pelat PL1 5000 2500 120 Semua lantai Balok Anak BA1 5000 300 400 Semua lantai Balok Anak BA2 5000 300 400 Semua lantai Balok Induk BI1 5000 400 600 Semua lantai Balok Induk BI2 5000 400 600 Semua lantai Balok Induk BI3 5000 400 600 Semua lantai Kolom K1 5000 500 500 Semua lantai Tabel 4. Desain elemen struktur pelat Pelat Bertulangan Baja
Tipe Konfigurasi Tulangan Longitudinal Atas Lapis 1 (Lx) Atas Lapis 2 (Ly) Bawah Lapis 1 (Lx) Bawah Lapis 2 (Lx) PL1 D10-300 D10-300 D10-300 D10-300 Tangga D16-350 D16-450 D16-125 D16-300 Bordes D16-150 D16-450 D16-125 D16-300 Pelat Bertulangan GFRP Tipe Konfigurasi Tulangan Longitudinal Atas Lapis 1 (Lx) Atas Lapis 2 (Ly) Bawah Lapis 1 (Lx) Bawah Lapis 2 (Lx) PL1 D13-200 D13-200 D13-200 D13-200 Tangga D20-125 D20-450 D20-100 D20-200 Bordes D15-100 D15-450 D15-100 D15-100
Tabel 5. Desain elemen struktur balok anak Balok Anak Bertulangan Baja Tipe Dimensi Profil (mm) Tulangan Longitudinal Tulangan Sengkang Lokasi Tump. Lap. Tump. Lap. BA1  300 x 400 Atas 2D16 2D16  2D10- 150 2D10- 150 Tengah - - Bawah 2D16 2D16 BA2  300 x 400 Atas 2D16 2D16  2D10- 150 2D10- 150 Tengah - - Bawah 2D16 2D16 Balok Anak Bertulangan GFRP Tipe Dimensi Profil (mm) Tulangan Longitudinal Tulangan Sengkang Lokasi Tump. Lap. Tump. Lap. BA1  300 x 400 Atas 2D15 2D15  2D10- 150 2D10- 150 Tengah - - Bawah 2D15 2D15 BA2  300 x 400 Atas 2D13 2D13  2D10- 150 2D10- 150 Tengah - - Bawah 3D13 3D13 Pelat Bertulangan Baja Tipe Konfigurasi Tulangan Longitudinal Atas Lapis 1 (Lx) Atas Lapis 2 (Ly) Bawah Lapis 1 (Lx) Bawah Lapis 2 (Lx) PL1 D10-300 D10-300 D10-300 D10-300 Tangga D16-350 D16-450 D16-125 D16-300 Bordes D16-150 D16-450 D16-125 D16-300 Pelat Bertulangan GFRP Tipe Konfigurasi Tulangan Longitudinal Atas Lapis 1 (Lx) Atas Lapis 2 (Ly) Bawah Lapis 1 (Lx) Bawah Lapis 2 (Lx) PL1 D13-200 D13-200 D13-200 D13-200 Tangga D20-125 D20-450 D20-100 D20-200 Bordes D15-100 D15-450 D15-100 D15-100
dan efisiensi dari penggunaan material perkuatan dengan tulangan baja dan tulangan GFRP. Studi ini dilakukan untuk
mengetahui efisiensi dari penggunaan tulangan GFRP sebagai pengganti tulangan baja konvensional pada perkuatan struktur bangunan beton.

## II. MATERIAL DAN METODE

## A. Tulangan GRP
Tulangan GFRP yang dipakai merupakan produk dari TUF-Bar. Spesifikasi tulangan longitudinal GFRP berdasarkan katalog TUF-Bar dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 6.
Desain elemen struktur balok induk
Balok Induk Bertulangan Baja Tipe Dimensi Profil (mm) Tulangan Longitudinal Tulangan Sengkang Lokasi Tump. Lap. Tump. Lap. BI1  400 x 600 Atas 3D19 2D16  2D10- 125 2D10- 200
Tengah 4D19 4D19 Bawah 3D19 2D16 BI2  400 x 600 Atas 3D19 2D16  2D10- 125 2D10- 200
Tengah 4D19 4D19 Bawah 3D19 3D19
BI3  400 x 600 Atas 3D19 2D16  2D10- 125 2D10- 250 Tengah 2D10 2D10
Bawah 3D19 3D19 Balok Induk Bertulangan GFRP
Tipe Dimensi Profil (mm)
Tulangan Longitudinal Tulangan Sengkang Lokasi Tump. Lap. Tump. Lap. BI1  400 x 600 Atas 2D20 2D20  2D13- 100 2D13- 200
Tengah 2D20 2D20
Bawah 2D20 2D20 BI2  400 x 600 Atas 2D22 2D22  2D13- 100 2D13- 150 Tengah 2D20 2D20
Bawah 3D22 3D22 BI3  400 x 600 Atas 2D20 2D20 2D13- 100 2D13- 250
Tengah 2D10 2D10
Bawah 3D20 3D20
Tabel 7. Desain elemen struktur kolom
Kolom Bertulangan Baja Tipe Dimensi (mm) Tulangan Longitudinal Tulangan Sengkang Arah Jumlah
Tump. Lap. K1 500 x 500 X 5D16
3D13- 125 3D13- 200 Y 5D16 3D13- 125 3D13- 200 Kolom Bertulangan Baja Tipe Dimensi (mm) Tulangan Longitudinal Tulangan Sengkang Arah Jumlah Tump. Lap. K1 500 x 500 X 5D16 3D13- 125 3D13- 200
Y 5D16 3D13- 125 3D13- 200 Tabel 8.
Rekapitulasi kontrol kuat lentur pada pelat bertulangan baja Tipe Pelat PL1 Keterangan
Satuan Daerah Tumpuan Daerah Lapangan Tul. Utama mm D10-300 D10-300 As mm 2 261,8 261,8 Mn kN.m 10,21 10,21 Ø 0,9 0,9 ØMn kN.m 9,19 9,19 Mu kN.m 6,88 4,73 Mu/ØMn 0,75 0,52 Tabel 9. Rekapitulasi kontrol kuat lentur pada pelat bertulangan GFRP Tipe Pelat PL1 Keterangan Satuan Daerah Tumpuan Daerah Lapangan Tul. Utama mm D13-200 D13-200 Af mm 2 663,66 663,66 Mn kN.m 36,72 36,72 Ø 0,65 0,65 ØMn kN.m 23,87 23,87 Mu kN.m 6,88 4,73 Mu/ØMn 0,29 0,20
Tabel 10. Rekapitulasi kontrol defleksi pada pelat bertulangan baja Tipe Pelat PL1 Keterangan Satuan Daerah Tumpuan Daerah Lapangan Mcr kN.m 8,15 Icr mm 4 1,4 x 10 7 Ms (D) kN.m 2,11 1,45 Cek Retak Tdk Retak Tdk Retak Ms (D+L) kN.m 4,83 3,32 Cek Retak Tdk Retak Tdk Retak Δ i,L mm 0,233 Δ i,L(max) mm 6,944 Cek Lendutan
OK
Δ i,tot mm 0,960 Δ i,tot(max)
mm 10,417
Cek Lendutan
OK Tabel 11. Rekapitulasi kontrol defleksi pada pelat bertulangan GFRP
Tipe Pelat PL1 Keterangan Satuan Daerah Tumpuan Daerah Lapangan Mcr kN.m 8,15 Icr mm 4 1,4 x 10 7 Ms (D) kN.m 2,11 1,45 Cek Retak Tdk Retak Tdk Retak Ms (D+L) kN.m 4,83 3,32 Cek Retak Tdk Retak Tdk Retak Δ i,L
mm 0,233 Δ i,L(max)
mm 6,944 Cek Lendutan
OK Δ i,tot
mm 0,960 Δ i,tot(max)
mm 10,417
Cek Lendutan
OK
Tabel 12. Rekapitulasi kontrol retak pada pelat bertulangan baja
Tipe Pelat PL1 Keterangan Satuan Daerah Tumpuan Daerah Lapangan Spasi Max mm 300 Spasi Tul. Utama Bawah mm 300 300 Cek Spasi OK OK Spasi Tul. Susut Bawah mm 300 300 Cek Spasi OK OK Lebar Retak Aktual mm 0,26 Lebar Retak Max mm
0,40
Cek Lebar Retak
OK Tabel 13. Rekapitulasi kontrol retak pada pelat bertulangan GFRP
Tipe Pelat PL1 Keterangan Satuan Daerah Tumpuan Daerah Lapangan Spasi Max mm 239,27 Spasi Tul. Utama Bawah mm 200 200 Cek Spasi OK OK Spasi Tul. Susut Bawah mm 200 200 Cek Spasi OK OK

## B. Metode Studi
Metode studi yang dilakukan dimulai dengan membuat denah arsitektur dan struktural model bangunan gedung 8 lantai. Kemudian dilakukan penentuan dimensi preliminary design elemen struktur. Setelah itu dibuat pemodelan 2 model bangunan gedung 8 lantai dengan  perkuatan tulangan baja dan tulangan GFRP menggunakan program bantu analisa struktur. Lalu dari program bantu tersebut didapatkan gaya dalam sehingga dapat dilanjutkan mendesain elemen struktur. Selanjutnya dilakukan pemodelan penulangan pada program bantu untuk mendapatkan kebutuhan total tulangan pada masing-masing model bangunan gedung. Kemudian dilakukan studi komparasi dari aspek batas kekuatan struktur, batas kelayakan, dan efisiensi material. Struktur model bangunan didesain dengan mengacu pada SNI 2847:2019 dan SNI 8970:2021 serta buku “Reinforced Concrete with FRP
Bars Mechanic and Design 2014” oleh Nanni et al.

## C. Data Model Bangunan
Model bangunan gedung direncanakan berupa gedung apartemen 8 lantai dengan ukuran 30x30 m. Tinggi antar lantai direncanakan 3,5 m sehingga tinggi total bangunan yakni 28 m. Gedung direncanakan berlokasi di Kota Pontianak dengan kelas situs tanah SD. Material beton direncanakan memiliki kuat tekan sebesar sebesar 30 MPa, sedangkan material tulangan baja direncanakan menggunakan tulangan baja ulir dengan kuat leleh 420 Mpa.

## D. Pembebanan Model Bangunan
Pembebanan model bangunan mengacu pada SNI 1727:2020 untuk pembebanan beban hidup dan beban mati dan SNI 1726:2019 untuk pembebanan gempa.
Tabel 14. Rekapitulasi kontrol kuat lentur pada pelat bertulangan baja Keterangan Satuan Tump. (-) Tump. (+) Lap. (+) Lap. (-) Tipe BA1 Tul. Atas mm 2D16 Tul. Bawah mm 2D16 As (Atas) mm 2
402,12 As (Bawah) mm 2
402,12 Mn kN.m 58,75 58,75 58,75 58,75 Ø 0,9 0,9 0,9 0,9 ØMn kN.m 52,87 52,87 52,87 52,87 Mu kN.m 20,2 - 18,2 - Mu/ØMn 0,38 - 0,34 - Tipe BA2 Tul. Atas mm 2D16
Tul. Bawah
mm
2D16
As (Atas)
mm 2
402,12 As (Bawah) mm 2
402,12
Mn
kN.m 58,75 58,75 58,75 58,75 Ø 0,9 0,9 0,9 0,9 ØMn kN.m 52,87 52,87 52,87 52,87 Mu kN.m 40,95 - 30,1 - Mu/ØMn 0,77 - 0,57 - Tipe BI1 Tul. Atas mm 3D19 Tul. Bawah mm
3D19
As (Atas) mm 2
850,59 As (Bawah) mm 2
850,59 Mn kN.m 188,49 188,49 188,49 188,49 Ø 0,9 0,9 0,9 0,9 ØMn kN.m 169,64 169,64 169,64 169,64 Mu kN.m 138,84 94,53 72,99 63,57 Mu/ØMn 0,82 0,56 0,43 0,37 Tipe BI2 Tul. Atas mm 3D19
Tul. Bawah
mm
3D19
As (Atas)
mm 2
850,59 As (Bawah) mm 2
850,59 Mn kN.m 188,49 188,49 188,49 188,49 Ø 0,9 0,9 0,9 0,9 ØMn kN.m 169,64 169,64 169,64 169,64 Mu kN.m 147,53 56,55 85,49 44,42 Mu/ØMn 0,87 0,33 0,50 0,26
Tipe
BI3 Tul. Atas mm 3D19
Tul. Bawah
mm
3D19
As (Atas)
mm 2
850,59 As (Bawah) mm 2
850,59
Mn
kN.m 188,49 188,49 188,49 188,49 Ø 0,9 0,9 0,9 0,9 ØMn kN.m 169,64 169,64 169,64 169,64 Mu kN.m 114,00 56,55 49,02 46,43 Mu/ØMn 0,67 0,33 0,29 0,27

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Preliminary Design
Sebelum mendesain tulangan diperlukan preliminary design untuk menentukan dimensi penampang pada setiap elemen struktur. Rekapitulasi hasil preliminary design elemen struktur dapat dilihat pada Tabel 3.

## B. Desain Elemen Struktur Sekunder
Dengan dimensi penampang elemen struktur yang telah didesain pada preliminary design dapat dilakukan desain konfigurasi penulangan yang diperlukan. Elemen struktur sekunder yang direncanakan meliputi struktur pelat, balok anak, dan tangga. Berikut hasil desain elemen struktur sekunder dapat dilihat pada Tabel 4 dan Tabel 5.

## C. Pemodelan Analisa Struktur Model Bangunan
Model bangunan gedung apartemen 8 lantai dimodelkan dengan menggunakan program bantu analisa struktur. Bentuk pemodelan model bangunan gedung apartemen 8 lantai pada program bantu dapat dilihat pada Gambar 1. Pada pemodelan tersebut juga dilakukan validasi pemodelan dan analisa struktur terhadap gempa. Validasi pemodelan yang dilakukan antara lain validasi berat struktur, kontrol partisipasi massa, dan kontrol periode fundamental struktur. Analisa struktur terhadap gempa yang dilakukan antara lain kontrol simpangan antar lantai dan kontrol P-Delta. Hasil validasi pemodelan dan analisa struktur terhadap gempa dinyatakan sudah valid dan memenuhi batasan respon struktur terhadap gempa.
Tabel 15. Rekapitulasi kontrol kuat lentur pada balok bertulangan GFRP
Keterangan Satuan Tump. (-) Tump. (+) Lap. (+) Lap. (-) Tipe BA1 Tul. Atas mm 2D15
Tul. Bawah
mm 2D15 Af (Atas) mm 2 353,43 Af (Bawah) mm 2
353,43 Mn kN.m 104,46 104,46 104,46 104,46 Ø 0,55 0,55 0,55 0,55 ØMn kN.m 57,45 57,45 57,45 57,45 Mu kN.m 20,2 - 18,2 - Mu/ØMn 0,35 - 0,32 - Tipe BA2 Tul. Atas mm 2D13
Tul. Bawah
mm 3D13 Af (Atas)
mm 2
265,46 Af (Bawah) mm 2
398,20
Mn
kN.m 81,65 115,94 115,94 81,65 Ø 0,55 0,55 0,55 0,55 ØMn kN.m 44,91 65,52 65,52 44,91 Mu kN.m 40,95 - 30,1 - Mu/ØMn 0,91 - 0,46 - Tipe BI1 Tul. Atas mm 2D20
Tul. Bawah
mm
2D20 Af (Atas) mm 2
628,32 Af (Bawah) mm 2
628,32 Mn kN.m 294,03 294,03 294,03 294,03 Ø 0,55 0,55 0,55 0,55 ØMn kN.m 161,72 161,72 161,72 161,72 Mu kN.m 138,84 94,53 72,99 63,57 Mu/ØMn 0,86 0,58 0,45 0,39 Tipe BI2 Tul. Atas mm 2D22
Tul. Bawah
mm
3D22 Af (Atas) mm 2
760,27 Af (Bawah) mm 2
1140,40
Mn
kN.m 336,66 429,77 429,77 336,66 Ø 0,55 0,55 0,55 0,55 ØMn kN.m 185,16 267,90 267,90 185,16 Mu kN.m 147,53 56,55 85,49 44,42 Mu/ØMn 0,80 0,23 0,32 0,29
Tipe
BI3 Tul. Atas mm 2D20
Tul. Bawah
mm
3D20 As (Atas) mm 2
628,32 As (Bawah) mm 2
942,48 Mn kN.m 294,03 398,45 398,45 294,03 Ø 0,55 0,55 0,55 0,55 ØMn kN.m 161,72 234,84 234,84 161,72 Mu kN.m 114,00 56,55 49,02 46,43 Mu/ØMn 0,70 0,24 0,21 0,29

## D. Desain Elemen Struktur Primer
Dengan dimensi penampang elemen struktur yang telah didesain pada preliminary design dapat dilakukan desain konfigurasi penulangan yang diperlukan. Elemen struktur sekunder yang direncanakan meliputi struktur pelat, balok anak, dan tangga. Berikut hasil desain elemen struktur sekunder dapat dilihat pada Tabel 6 dan Tabel 7.

## E. Perbandingan Desain pada Struktur Pelat
Pada Tabel 8 - 13 dapat dilihat bahwa dari aspek kuat lentur semua desain penulangan kurang efisien, hal ini dikarenakan
pada desain pelat kontrol yang lebih menentukan yakni kontrol spasi maksimum untuk memenuhi batas retak.

## F. Perbandingan Desain pada Struktur Balok
Pada Tabel 14 dan Tabel 15 dapat dilihat bahwa dengan dimensi penampang dan beban ultimate yang sama, tulangan lentur untuk balok bertulangan baja memerlukan diameter yang lebih kecil namun dengan jumlah yang lebih banyak dibandingkan balok bertulangan GFRP akan tetapi untuk luasan tulangan yang diperlukan balok bertulangan GFRP lebih kecil daripada balok bertulangan baja. Hal ini sudah
Tabel 16.
Rekapitulasi kontrol defleksi pada balok bertulangan baja
Keterangan Satuan Tipe BA1 BA2 BI1 BI2 BI3 Tump. Lap. Tump. Lap. Tump. Lap. Tump. Lap. Tump. Lap. Mcr kN.m 27,17 27,17 81,50 81,50 81,50 Icr mm 4 2,65 x 10 8 2,65 x 10 8 1,42 x 10 9 1,42 x 10 9 1,42 x 10 9 Ms (D) kN.m 11,20 9,73 15,84 10,16 20,10 20,50 34,93 35,11 23,82 18,17 Cek Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Ms (D+L) kN.m 15,42 13,81 29,54 21,33 22,27 21,73 55,16 62,19 33,54 24,44 Cek Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Δ i,L mm 0,173 0,500 0,009 0,262 0,049 Δ i,L(max) mm 12,778 12,778 12,500 12,500 12,500 Cek Lendutan OK OK OK OK OK Δ i,tot mm 1,132 1,961 0,338 1,235 0,386 Δ i,tot(max) mm 19,167 19,167 18,750 18,750 18,750 Cek Lendutan OK OK OK
OK
OK Tabel 17. Rekapitulasi kontrol defleksi pada balok bertulangan GFRP Keterangan Satuan Tipe BA1 BA2 BI1 BI2 BI3 Tump. Lap. Tump. Lap. Tump. Lap. Tump. Lap. Tump. Lap. Mcr kN.m 27,17 27,17 81,50 81,50 81,50 Icr mm 4 8,18 x 10 7 6,32 x 10 7 3,62 x 10 8 6,21 x 10 8 5,25 x 10 8 Ms (D) kN.m 11,20 9,73 15,84 10,16 20,10 20,50 34,93 35,11 23,82 18,17 Cek Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Ms (D+L) kN.m 15,42 13,81 29,54 21,33 22,27 21,73 55,16 62,19 33,54 24,44 Cek Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Tdk Retak Δ i,L mm 0,173 0,563 0,009 0,262 0,049 Δ i,L(max) mm 12,778 12,778 12,500 12,500 12,500 Cek Lendutan OK OK OK OK OK Δ i,tot mm 1,320 2,437 0,402 1,427 0453 Δ i,tot(max) mm 19,167 19,167 18,750 18,750 18,750 Cek Lendutan OK OK OK
OK
OK Tabel 18. Rekapitulasi kontrol retak pada balok bertulangan baja Keterangan Satuan Tipe Balok BA1 BA2 BI1 BI2 BI3 Spasi Max mm 255 255 255 255 255 Spasi Pakai Tump. mm 168 168 121,5 121,5 121,5 Cek Spasi OK OK OK OK OK Spasi Pakai Lap. mm 168 168 121,5 121,5 121,5 Cek Spasi OK OK OK OK OK Lebar Retak Aktual mm 0,38 0,38 0,34 0,34 0,34 Lebar Retak Max mm 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 Cek Lebar Retak OK OK OK OK OK Tabel 19. Rekapitulasi kontrol retak pada balok bertulangan GFRP Keterangan Satuan Tipe Balok BA1 BA2 BI1 BI2 BI3 Spasi Max mm 190,51 112,0 259,65 159,83 255,35 Spasi Pakai Tump. mm 170,0 80,5 254,0 114,0 117,0 Cek Spasi OK OK OK OK OK Spasi Pakai Lap. mm 170,0 80,5 254,0 114,0 117,0 Cek Spasi OK OK OK OK OK
sepantasnya berlaku demikian karena kuat tarik dari tulangan GFRP sekitar 2 kali lebih besar dari tulangan baja, namun dalam beberapa kondisi tertentu balok bertulangan baja diharuskan memenuhi persyaratan luas minimum tulangan meskipun kapasitas momen nominal sudah cukup untuk menahan beban momen ultimate. Pada Tabel 16 dan Tabel 17 dapat dilihat bahwa dengan dimensi penampang dan beban ultimate yang sama, defleksi yang terjadi hampir sama dikarenakan pada kondisi beban layan hampir semua penampang balok belum retak. Namun jika dinilai dari momen inersia penampang retak, momen inersia penampang retak pada balok bertulangan baja bernilai lebih besar hampir 3 kali lipat dari momen inersia penampang retak balok bertulangan GFRP. Pada Tabel 18 dan Tabel 19 dapat dilihat bahwa dengan dimensi penampang dan beban ultimate yang sama, syarat spasi maksimum untuk lebar retak pada balok bertulangan GFRP lebih kritis nilainya dibandingkan dengan balok bertulangan baja. Hal ini dikarenakan pada balok bertulangan GFRP keretakan dapat menyebabkan keruntuhan rangkak sehingga pembatasan pada lebar retak lebih konservatif.

## G. Perbandingan Desain pada Struktur Kolom
Pada kondisi kontrol kekuatan pada kolom, pada kolom bertulangan baja maupun GFRP dapat terhitung over strength karena rasio beban terhadap kapasitas lenturnya mayoritas kurang dari 50% seperti yang terlihat pada Tabel 20. Hal tersebut dikarenakan pemenuhan kontrol SCWB dan rasio tulangan minimum pada kolom yakni 1-3%. Pada Gambar 2 juga dapat dilihat bahwa meskipun rasio tulangan pada kolom tulangan GFRP lebih besar sekitar 2 kali lipat rasio tulangan pada kolom tulangan baja, namun secara kapasitas kuat tekannya tetap lebih besar dari kolom tulangan GFRP. Hal ini disebabkan pada analisa kuat interaksi P-M pada tulangan
GFRP, kuat tekan dari tulangan GFRP diabaikan dikarenakan tulangan GFRP tidak kuat terhadap gaya aksial tekan.

## H. Perbandingan Efisiensi
Dengan menggunakan program bantu, dapat dimodelkan penulangan pada seluruh elemen struktur baik itu dengan tulangan baja maupun tulangan GFRP. Dari output program bantu dapat diketahui total kebutuhan tulangan berdasarkan diameter seperti yang tertera pada Tabel 21 dan Tabel 22. Selanjutnya, berdasarkan data tersebut akan dihitung efisiensi kebutuhan tulangan total untuk model bangunan dengan tulangan baja dan GFRP. Pada aspek kebutuhan panjang total material tulangan dapat disimpulkan bahwa dari aspek kebutuhan total panjang tulangan, penggunaan tulangan GFRP pada model bangunan gedung 8 lantai lebih boros sampai 41% dibanding penggunaan tulangan baja. Pada aspek berat total material tulangan dapat disimpulkan bahwa dari aspek kebutuhan total berat tulangan, penggunaan tulangan GFRP pada model bangunan gedung 8 lantai lebih ringan sampai 61% dibanding penggunaan tulangan baja. Pada aspek estimasi biaya total material tulangan disimpulkan bahwa dari aspek estimasi kebutuhan biaya total untuk material tulangan, penggunaan tulangan GFRP pada model bangunan gedung 8 lantai lebih mahal sampai 64% dibanding penggunaan tulangan baja.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  studi yang dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:  (1)  Pada kondisi batas kekuatan, dengan dimensi penampang elemen struktur yang sama dapat disimpulkan bahwa kekuatan lentur nominal elemen struktur pada balok dan pelat bertulangan GFRP memiliki nilai yang lebih besar sampai 2 kali lipat daripada nilai kuat lentur nominal pada elemen struktur bertulangan baja. Kebutuhan tulangan geser pada elemen struktur bertulangan GFRP lebih kritis dibandingkan pada elemen
Tabel 21. Rekapitulasi kebutuhan tulangan baja pada model bangunan Model Bangunan Bertulangan Baja
Dia. Berat per m Harga per m Total Panjang Perlu Berat Total Harga Total mm kg IDR m ton IDR 10 0,617 7.333,33  213424,83  131,68  1.565.115.420,00 13 1,042  12.483,33 20623,68 21,49 257.452.272,00 16 1,578  18.966,67 44808,30 70,71 849.864.090,00 19 2,226  26.983,33 45896,58  102,17  1.238.442.717,00 22 2,984  36.708,33 0,00 0,00 - 25 3,853  47.358,33 0,00 0,00 - Total 324753,39  326,05  3.910.874.499,00 Tabel 22. Rekapitulasi kebutuhan tulangan GFRP pada model bangunan Model Bangunan Bertulangan GFRP Dia. Berat per m Harga per m Total Panjang Perlu Berat Total Harga Total mm kg IDR m ton IDR 10 0,195   5.000,00 22244,16 4,34 111.220.800,00 13 0,339  11.500,00   337003,52  114,24  3.875.540.480,00 15 0,526  14.500,00 7159,68 3,77 103.815.360,00 20 0,742  21.750,00 41281,44 30,63 897.871.320,00 22 0,990  28.250,00 50076,64 49,58  1.414.665.080,00 25 1,309  39.500,00 0,00 0,00 - Total 457765,44  202,55  6.403.113.040,00 Tabel 20. Rekapitulasi kontrol retak pada balok bertulangan baja Batas Kuat Aksial-Lentur Kolom Bertulangan Baja Kondisi Pu Mux Muy ρ ØMn Mu/ ØMn kN kN.m kN.m % kN.m P Max - 2580,24 - 122,32 - 123,46  1,29  338,82  0,36 P Min -329,10 41,48 40,98 308,07  0,13 Mx Max -675,68  130,21  120,17 361,13  0,36 Mx Min - 1735,34 - 130,21 - 120,17 388,36  0,34 My Max -677,36  105,26  133,73 361,39  0,29 My Min - 1545,09 - 105,26 - 133,73 415,74  0,25 Batas Kuat Aksial-Lentur Kolom Bertulangan GFRP Kondisi Pu Mux Muy ρ ØMn Mu/ ØMn kN kN.m kN.m % kN.m P Max - 2580,24 - 122,32 - 123,46  2,43  309,61  0,40 P Min -329,10 41,48 40,98 328,59  0,13 Mx Max -675,68  130,21  120,17 327,53  0,40 Mx Min - 1735,34 - 130,21 - 120,17 329,87  0,39 My Max -677,36  105,26  133,73 327,53  0,32 My Min - 1545,09 - 105,26 - 133,73 330,15  0,32
struktur bertulangan baja.  (2)  Pada kondisi batas layan, dengan dimensi penampang elemen struktur yang sama dapat disimpulkan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan pada momen inersia penampang kondisi retak. Pada elemen struktur bertulangan GFRP nilai momen inersia penampang kondisi retak hampir 1/3 dari nilai momen inersia penampang kondisi retak pada elemen struktur bertulangan baja sehingga dapat disimpulkan pada bahwa nilai lendutan pada elemen struktur bertulangan GFRP akan lebih besar sampai 3 kali lipat daripada elemen struktur bertulangan baja. Secara keseluruhan, desain  elemen struktur pada balok dan pelat dipengaruhi oleh kontrol kelayakan terhadap keretakan. Hal ini menyebabkan desain tidak efisien baik dari aspek efisiensi kebutuhan material maupun dari aspek efisiensi kapasitas lentur elemen struktur. Syarat spasi maksimum antar tulangan GFRP lebih kritis dibandingkan syarat spasi maksimum antar tulangan baja.  (3)  Pada aspek efisiensi kebutuhan panjang tulangan total, dapat diketahui bahwa penggunaan tulangan GFRP lebih boros hingga 41% dibanding tulangan baja. Hal ini disebabkan oleh syarat detailing tulangan GFRP yang lebih kritis dimana dengan diameter tulangan yang sama, kebutuhan panjang detailing pada tulangan GFRP dapat mencapai 1,5 – 3 kali lipat dari kebutuhan panjang detailing pada tulangan baja. Pada aspek efisiensi berat total kebutuhan tulangan, dapat diketahui bahwa penggunaan tulangan GFRP lebih hemat hingga 61% dibanding tulangan baja. Hal ini sejalan dengan berat jenis tulangan GFRP yang lebih ringan sampai 4 kali lipat dari tulangan baja. Pada aspek efisiensi biaya total kebutuhan tulangan, dapat diketahui bahwa
penggunaan tulangan GFRP lebih boros hingga 64% dibanding tulangan baja. Hal ini dikarenakan kebutuhan total panjang tulangan GFRP lebih besar sampai 41% yang disebabkan oleh persyaratan detailing pada tulangan GFRP yang lebih kritis dibandingkan dengan persyaratan detailing pada tulangan baja.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  A. El-Nemr, E. A. Ahmed, A. El-Safty & B. Benmokrane, "Evaluation of the flexural strength and serviceability of concrete beams reinforced with different types of GFRP bars," Engineering Structures, vol. 173, pp. 606-619, 2018. doi: 10.1016/j.engstruct.2018.06.089.
[2]  M.  Rafani,  A.  Suhardjono, Wisnumurti, A.  Wibowo  & Tavio,"A Theoretical Study of GFRP RC Beams Deflection," Journal of Physics: Conference Series, vol. 1477, p. 52047, 2020.  doi:    10.1088/1742- 6596/1477/5/052047.
[3]  S. A. A. Jabbar & S. B. H. Farid, "Replacement of steel rebars by GFRP rebars in the concrete structures," Karbala International Journal of Modern Science ,  vol.  4, no. 2,  pp.  216–227, 2018.  doi: 10.1016/j.kijoms.2018.02.002.
[4]  Tavio,  M.  Rafani,  I. G. P. Raka  &  V.  Ratnasari, "Flexural  capacity predictions and comparisons of gfrp reinforced beams," Journal of Physics: Conference Series ,  vol.  1477, no. 5, p. 52049, 2020. doi: 10.1088/1742-6596/1477/5/052049.
[5]  A. M. M. Khorasani,  M. R. Esfahani &  J.  Sabzi, "The effect of transverse and flexural reinforcement on deflection and cracking of GFRP bar reinforced concrete beams," Journal  Composites Part B: Engineering , vol. 161, pp. 530–546, 2019. doi: 10.1016/j.compositesb.2018.12.127.
[6]  A. F. Al-Khafaji, J. J. Myers & H. H Alghazali, " Evaluation of bond performance of glass fiber rebars embedded in sustainable concrete," Journal of Cleaner Production ,  vol.  282,  p.  124516, 2021.  doi: 10.1016/j.jclepro.2020.124516.
[7]  Nanni et al, Reinforced Concrete with FRP Bars Mechanic and Design. London: CRC Press, 2014.