Penguatan kolom

Pada struktur rangka beton bertulang bertingkat, ditemukan bahwa kekuatan beton 9 kolom rangka tidak memenuhi persyaratan desain saat penerimaan konstruksi, sehingga mengakibatkan rasio tekan aksial yang berlebihan, sehingga tidak memenuhi persyaratan daktilitas yang disyaratkan oleh nilai batas rasio tekan aksial. Di satu sisi, pembalutan CFRP dapat meningkatkan kuat tekan aksial beton hingga batas tertentu. Di sisi lain, efek penahan transversal dari pembalutan serat karbon pada kolom juga dapat meningkatkan daktilitas kolom secara signifikan di bawah beban horizontal dan memenuhi persyaratan daktilitas rasio tekan aksial.

Dengan memperhitungkan daya dukung dan daktilitas, tiga kolom dengan kekuatan lebih rendah dibungkus dengan tiga lapis serat karbon di sepanjang tinggi kolom. Untuk 6 kolom lainnya, 2 lapis serat karbon akan dibungkus di sepanjang tinggi kolom.

Analisis daya dukung dan daktilitas tulangan bungkus CFRP

Setelah penguatan pembungkus serat karbon, kapasitas geser dan daktilitas kolom rangka dapat ditingkatkan secara signifikan.

Struktur aslinya adalah kolom rangka berukuran 800 x 800 mm dengan tinggi 3,6 m. Berdasarkan hasil penelitian yang relevan, kapasitas geser pembungkus CFRP dapat ditingkatkan dengan perhitungan tekanan.


Untuk keseluruhan skema pembungkus proyek, rumusnya adalah

Kekuatan desain beton adalah C40. Berdasarkan perhitungan ini, kapasitas geser kolom tunggal seharusnya 1312KN. Untuk tiga kolom dengan kekuatan lebih rendah, kekuatan beton terendah adalah 28,3 MPa, dan kapasitas gesernya 1031 KN tanpa tulangan. Ketika tiga lapis CFRP dibungkus, peningkatan daya dukungnya adalah 319KN, dan total daya dukungnya adalah 1350KN, yang lebih tinggi dari daya dukung desain. Untuk 6 kolom lainnya, kekuatan beton minimum adalah 35MPa, dan kekuatan gesernya 1209KN tanpa tulangan. Ketika dua lapis serat karbon dibungkus, peningkatan daya dukungnya adalah 246KN, dan total daya dukungnya adalah 1455KN, yang lebih tinggi dari daya dukung desain.

Kolom Pembungkus Serat Karbon

Berdasarkan hasil pengujian, ketika rasio kompresi aksial ditentukan, koefisien daktilitas kolom pembungkus CFRP meningkat secara linear seiring dengan kekuatan geser dan koefisien lentur lemah Vs/Vm. Ketika rasio kompresi aksial adalah 0,48, terdapat rumus yang sesuai sebagai berikut.

μ=-1,278+5,233Vs/VM

Dapat dilihat dari rumus di atas bahwa semakin besar kuat geser serat karbon, semakin besar Vs/VM dan semakin besar pula faktor daktilitasnya.

Selain itu, menurut literatur, ketika koefisien daktilitas tetap tidak berubah, koefisien karakteristik sengkang memiliki hubungan berikut dengan rasio kompresi aksial:


Rumus di atas menunjukkan bahwa ketika rasio kompresi aksial ditingkatkan, rasio hoop harus ditingkatkan dengan tepat agar koefisien daktilitas tetap tidak berubah.

Menurut estimasi konservatif, dengan asumsi bahwa rasio kompresi aksial kolom meningkat sebesar 0,3 karena penurunan kekuatan beton, peningkatan koefisien karakteristik sengkang yang sesuai adalah 0,066, dan koefisien karakteristik sengkang CFRP yang baru adalah 0,097, yang sepenuhnya memenuhi persyaratan.

Dari analisis di atas dapat diketahui bahwa jumlah lilitan CFRP harus ditentukan berdasarkan daya dukung dan indeks daktilitas apabila kolom RC diperkuat dengan lilitan CFRP guna meningkatkan daya tahan gempa.