Investigasi Alternatif Campuran untuk Retrofitting dengan Meninjau Perilaku Mekanik dari Mortar Fiber

Feriscilla, Siti Misilia (2025) Investigasi Alternatif Campuran untuk Retrofitting dengan Meninjau Perilaku Mekanik dari Mortar Fiber. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6012231016-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (9MB) | Request a copy

Abstract

Perbaikan konstruksi beton menjadi semakin penting seiring bertambahnya usia infrastruktur, dengan tujuan memperpanjang masa pakai fasilitas yang ada. Pengurangan anggaran untuk konstruksi baru oleh pemerintah mendorong inovasi dalam pemeliharaan dan perbaikan struktur beton, meskipun biaya tersebut tetap tinggi. Salah satu masalah yang sering muncul adalah retak antarmuka antara material baru dan material existing pada struktur yang diperbaiki. Penambahan fiber pada beton sebagai campuran material untuk retrofitting dapat meningkatkan kekuatan dan ketahanan beton, seperti fiber polipropilen (PP) dan polivinil alkohol (PVA). Namun, biaya tinggi dan keterbatasan ketersediaan fiber PVA mendorong penelitian terhadap campuran fiber hybrid (PP-PVA), yang diharapkan memberikan performa yang baik dan sebanding dengan PVA. Penelitian ini dilakukan dengan pengujian laboratorium, pemodelan 3D-NLFEA, dan digital image correlation (DIC) untuk menganalisis perilaku mekanik dari berbagai variasi campuran benda uji. Variasi campuran yang diteliti meliputi fiber PP, PVA, dan hybrid (PP-PVA), yang diuji melalui uji kuat lentur, kuat tekan, kuat geser miring, dan kuat tarik belah. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan alternatif campuran yang paling optimal dalam retrofitting serta menganalisis kesesuaian hasil eksperimen di laboratorium dengan identifikasi numerik menggunakan 3D-NLFEA dan Digital Image Correlation (DIC). Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan fiber PVA pada mortar menghasilkan kekuatan tekan tertinggi dengan rata-rata 56.05 MPa, diikuti oleh mortar C (49.95 MPa), PP (42.19 MPa), dan HYB (48.03 MPa). Fiber juga meningkatkan ketangguhan pasca-retak, meskipun menyebabkan penurunan kekakuan mortar. Selain itu, mortar dengan fiber PVA menunjukkan nilai kuat lentur tertinggi, dengan variasi PVA pada pelat mortar satu lapis mencapai 9.840 MPa, dan PVA-PVA pada pelat dua lapis sebagai variasi paling optimal dengan nilai 14.020 MPa. Dengan mempertimbangkan aspek biaya dan ketersediaan yang lebih efisien, fiber polipropilen (PP) digunakan dalam pengujian kuat geser miring dan tarik belah. Variasi PP-C dan C-C dipilih sebagai objek penelitian, dimana hasil menunjukkan bahwa PP-C memberikan peningkatan signifikan pada nilai kohesi dan kuat tarik belah dibandingkan C-C. Selain itu, permodelan 3D-NLFEA secara keseluruhan menunjukkan hasil baik dalam mendeskripsikan perilaku mekanik mortar fiber. Sementara itu, evaluasi menggunakan Digital Image Correlation (DIC) dinilai berhasil menangkap pola retak (crack pattern) yang sesuai dan lebih detail dibandingkan hasil eksperimen.
================================================================================================================================
The repair of concrete structures becomes increasingly important as infrastructure ages, with the goal to extend the service life of existing facilities. Government budget cuts for new construction have driven innovation in the maintenance and retrofitting of concrete structures, despite the persistently high costs. A common issue encountered is interface cracking between new and existing materials in repaired structures. The addition of fibers to concrete as a composite material for retrofitting can improve the strength and durability of the concrete, such as polypropylene (PP) and polyvinyl alcohol (PVA) fibers. Nonetheless, the elevated expense and restricted accessibility of PVA fibers have prompted investigations into hybrid fiber combinations (PP-PVA), anticipated to deliver performance on par with PVA fibers. This study was conducted through laboratory testing, 3D nonlinear finite element analysis (3D-NLFEA), and Digital Image Correlation (DIC) to analyze the mechanical behavior of various mixtures of the test specimen. The examined mixtures comprised PP, PVA, and hybrid (PP-PVA) fibers, evaluated through tests for flexural strength, compressive strength, slant shear strength, and splitting tensile strength. The aim of this research is to determine the most effective fiber mixture for retrofitting and to examine the relationship between laboratory experimental outcomes and numerical identification through 3D-NLFEA and DIC. The findings indicate that incorporating PVA fibers into mortar produces the greatest compressive strength, averaging 56.05 MPa, followed by type C mortar at 49.95 MPa, PP at 42.19 MPa, and HYB at 48.03 MPa. Fibers improve post-peak behavior, despite diminishing mortar stiffness. Furthermore, mortar with PVA fibers exhibited the highest flexural strength, with the single-layer mortar plate variation reaching 9.840 MPa and the PVA-PVA double-layer plate identified as the most optimal variation with a value of 14.020 MPa. Considering cost efficiency and availability, polypropylene (PP) fibers were used in shear and splitting tensile strength tests. Variations PP-C and C-C were selected as the research objects, where PP-C showed a significant increase in cohesion and splitting tensile strength compared to C-C. Additionally, 3D-NLFEA modeling overall demonstrated good results in describing the mechanical behavior of fiber mortar. Meanwhile, evaluation using Digital Image Correlation (DIC) successfully captured crack patterns that were consistent with and more detailed than the experimental findings.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Retrofitting, Polypropylene Fiber (PP), Polyvinyl Alcohol Fiber (PVA), Hybrid Fiber (PP-PVA), 3D-NLFEA, Digital Image Correlation (DIC), Retrofitting, Fiber Polipropilen (PP), Fiber Polivinil Alkohol (PVA), Fiber Hybrid (PP-PVA), 3D-NLFEA, Digital Image Correlation (DIC).
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.16 Materials--Testing.
Divisions:	Faculty of Civil, Planning, and Geo Engineering (CIVPLAN) > Civil Engineering > 22101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Siti Misilia Feriscilla
Date Deposited:	25 Jul 2025 06:41
Last Modified:	25 Jul 2025 06:41
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/121438

Actions (login required)

View Item