Daktilitas Struktur Beton Geopolimer Berbasis High-Calcium Fly Ash Menggunakan Metode Pencampuran Kering Dengan Pemodelan Finite Element

Wibowo, Yosi Noviari (2022) Daktilitas Struktur Beton Geopolimer Berbasis High-Calcium Fly Ash Menggunakan Metode Pencampuran Kering Dengan Pemodelan Finite Element. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6012201100-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Penerapan material berwawasan lingkungan seperti halnya beton geopolimer merupakan salah satu solusi untuk untuk mengurangi resiko pemanasan global karena mengganti penggunaan semen portland sebagai material konstruksi. Penelitian beton geopolimer sebagai material baru perlu dikembangkan lebih lanjut untuk memastikan perilakunya sebagai elemen struktur bangunan. Pengembangan geopolimer sebagai beton bertulang merupakan salah satu langkah awal untuk memperluas penggunaannya sebagai material konstruksi. Salah satu perilaku beton bertulang yang perlu ditinjau sebagai elemen struktur bangunan adalah daktilitasnya. Daktilitas merupakan parameter yang penting dalam sebuah struktur bangunan selain aspek kekuatan dan kekakuan. Suatu elemen struktur yang memiliki daktilitas tinggi memiliki perilaku keruntuhan yang lebih lama dibandingkan struktur getas. Oleh karena itu, penelitian mengenai daktilitas beton geopolimer perlu dilakukan sebagai upaya pengembangannya sebagai material konstruksi secara luas. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh nilai daktilitas balok beton bertulang geopolimer. Sifat mekanis beton geopolimer diperoleh melalui studi laboratorium serta studi secara numerik untuk memvalidasi hasil eksperimen.
Metode penelitian yang direncanakan terdapat 5 tahap, yaitu pengumpulan dan pengujian material penyusun, pembuatan mix design, pembuatan semen geopolimer, pembuatan dan pengujian beton geopolimer, permodelan finite element dan validasi. Pembuatan beton geopolimer menggunakan metode kering sebagai upaya untuk meminimalisasi kekurangan beton geopolimer dalam hal workability. Sifat mekanis beton geopolimer akan digunakan sebagai input pada program bantu numerik 3DNLFEA untuk mendapatkan nilai daktilitas balok beton bertulang geopolimer. Selain itu juga terdapat output berupa kuat lentur maksimum serta kurva beban-perpindahan balok beton bertulang geopolimer.
Hasil analisa numerik menggunakan 3DNLFEA menunjukkan kegagalan beton bertulang geopolimer terjadi di daerah tekan terlebih dahulu, sedangkan beton OPC menunjukkan material beton di bagian tekan tidak mengalami kegagalan saat momen maksimum. Mekanisme kegagalan tekan pada beton geopolimer menyebabkan tegangan di bagian tarik tidak merata, sehingga pola retak hanya terjadi hanya di zona antar perletakan (kegagalan lentur murni). Fenomena kegagalan di daerah tekan pada beton geopolimer menyebabkan respons momen kurvatur geopolimer lebih pendek dibandingkan beton OPC. Angka daktilitas beton bertulang geopolimer lebih kecil 42,8% apabila dibandingkan dengan beton OPC. Disisi lain, kapasitas momen beton geopolimer meningkat seiring dengan bertambahnya molaritas NaOH. Hal tersebut dipengaruhi oleh peningkatan kuat tekan seiring dengan pertambahan molaritas. Pada mutu yang sama di variasi molaritas 12M, hasil permodelan menunjukkan bahwa kapasitas momen yang lebih tinggi 16,6% dibandingkan dengan hasil permodelan beton OPC.
================================================================================================
The application of environmentally friendly materials such as geopolymer concrete is one solution to reduce the risk of global warming because it replaces portland cement as a construction material. Research on geopolymer concrete as a new material needs to be further developed to ensure its behavior as a structural building element. The development of geopolymer as reinforced concrete is one of the first steps to expand its use as a construction material. One of the behaviors of reinforced concrete that needs to be reviewed as a structural building element is its ductility. Ductility is a vital parameter in a building structure and aspects of strength and stiffness. A structural element with high ductility has a more extended failure behavior than a brittle structure. Therefore, research on the ductility of geopolymer concrete needs to be carried out to develop it as a broad construction material. This study aims to obtain the ductility value of geopolymer reinforced concrete beams. The mechanical properties of geopolymer concrete were obtained through laboratory studies and numerical studies to validate the experimental results.
The planned research method consists of 5 stages: collection and testing of constituent materials, the manufacture of mix designs, the manufacture of geopolymer cement, the manufacture and testing of geopolymer concrete, and finite element modeling and validation. The manufacture of geopolymer concrete uses the dry method to minimize the shortcomings of geopolymer concrete in terms of workability. The mechanical properties of geopolymer concrete will be used as input in the 3DNLFEA numerical aid program to obtain the ductility value of geopolymer reinforced concrete beams. In addition, there are also outputs in the form of maximum flexural strength and load-displacement curves of geopolymer reinforced concrete beams.
The numerical analysis results using 3DNLFEA show that geopolymer reinforced concrete failure occurs in the compression area first, while OPC concrete shows that the concrete material in the compression section does not fail at the maximum moment. The compression failure mechanism in geopolymer concrete causes the stress in the tensile section to be uneven so that the crack pattern only occurs in the pure bending zone. The phenomenon of failure in the compression area of geopolymer concrete causes the response of the geopolymer moment-curvature to be shorter than that of OPC concrete. The ductility number of geopolymer reinforced concrete is 42.8% less than OPC concrete. On the other hand, the moment capacity of geopolymer concrete increases with increasing NaOH molarity. The increase influences that in compressive strength along with the increase in molarity. At the same quality in the 12M molarity variation, the modeling results show that the moment capacity is 16.6% higher than the OPC concrete modeling results.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Beton Geopolimer, Balok Beton, Daktilitas, Metode Pencampuran Kering, 3DNLFEA, Geopolymer Concrete, Reinforced Beam, Ductility, Dry Mixing Method
Subjects:	Q Science > QA Mathematics > QA76.758 Software engineering T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA169 Reliability (Engineering)
Divisions:	Faculty of Civil, Planning, and Geo Engineering (CIVPLAN) > Civil Engineering > 22101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	YOSI NOVIARI WIBOWO
Date Deposited:	07 Feb 2022 02:38
Last Modified:	07 Feb 2022 02:38
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/92905

Actions (login required)

View Item