Electronic Theses and Dissertation

Kebutuhan penguatan kapasitas geser pada beton meningkat akibat berbagai faktor seperti tuntutan standar desain yang lebih tinggi, perubahan fungsi struktur, dampak lingkungan, dan kurangnya perawatan. Solusi untuk masalah tersebut adalah dengan menambah perkuatan, namun metode perkuatan beton bertulang konvensional dapat menambah beban struktur yang cukup signifikan. Maka untuk mengatasi keterbatasan tersebut, penelitian ini akan mengkaji material ferrofoam concrete (SG 1,6) berbasis beton busa dengan 15% fly ash POFA (Palm Oil Fuel Ash) terhadap berat semen sebagai alternatif material ringan dan ekonomis yang kemudian diperkuat dengan serat polyethylene (PE) divariasikan oleh tanpa serat, serat panjang 12 mm, dan 18 mm. Metode penelitian meliputi: (1) pengujian sifat mekanis (kuat tekan silinder 100×200 mm dan kuat tarik belah 150×300 mm) pada umur 7 dan 28 hari, serta (2) pengujian kapasitas geser menggunakan metode push-off pada benda uji Z dengan wiremesh 2 lapis pada umur 28 hari. Hasil menunjukkan serat PE 18 mm meningkatkan kuat tekan hingga 16,0% (15,4 MPa) dan kuat tarik belah 15,5% (1,61 MPa). Pada pengujian geser, serat ini menghasilkan kapasitas geser (τult) 4,02 MPa yang mana meningkatkan 39,7% kapasitas geser dibandikan spesimen kontrol, sementara memiliki deformasi terkontrol dan mempertahankan 91,0% tegangan retak. Sebaliknya, serat PE 12 mm menurunkan kuat tekan sebesai 18,1% (10,8 MPa) namun tetap meningkatkan kuat tarik belah sebesar 10,7% (1,54 MPa). Serat ini juga menurunkan kapasitas geser sebesar 32,2% (1,95 MPa) akibat ketidakstabilan foam (SG 1,43), meski memberikan daktilitas tertinggi dan mempertahankan 84,3% tegangan retak. Maka dari hasil tersebut membuktikan ferrofoam concrete dengan serat PE 18 mm merupakan solusi efektif untuk meningkatkan kapasitas geser sekaligus mengubah mode kegagalan menjadi lebih daktail, tanpa menambah berat struktur berlebihan.

The need for shear capacity enhancement in concrete has increased due to various factors, such as higher design standards, changes in structural functionality, environmental impacts, and lack of maintenance. While adding reinforcement is a common solution, conventional methods for strengthening reinforced concrete can significantly increase structural weight. To address this limitation, this study investigates ferrofoam concrete (SG 1.6)—a lightweight and cost-effective material based on foamed concrete with 15% palm oil fuel ash (POFA) by weight of cement—reinforced with polyethylene (PE) fibers at three conditions: without fibers, with 12 mm fibers, and with 18 mm fibers. The research methodology includes: (1) mechanical property testing (compressive strength of 100×200 mm cylinders and splitting tensile strength of 150×300 mm specimens) at 7 and 28 days, and (2) shear capacity test using the push-off method on Z-shaped specimens with double-layered wire mesh at 28 days. Results indicate that 18 mm PE fibers increase compressive strength by 16.0% (to 15.4 MPa) and splitting tensile strength by 15.5% (to 1.61 MPa) compared to the control. In shear tests, these fibers achieve an ultimate shear stress (τult) of 4.02 MPa, a 39.7% improvement over the control, while maintaining controlled deformation and retaining 91.0% of post-cracking stress. In contrast, 12 mm PE fibers reduce compressive strength by 18.1% (to 10.8 MPa) due to foam instability (SG 1.43) but still enhance splitting tensile strength by 10.7% (to 1.54 MPa). However, they decrease shear capacity by 32.0% (to 1.95 MPa), despite offering the highest ductility and retaining 84.3% of post-cracking stress. These findings demonstrate that ferrofoam concrete with 18 mm PE fibers effectively enhances shear capacity while shifting the failure mode to a more ductile behavior without excessively increasing structural weight.