Retrofitting / Perkuatan Struktur

Retrofitting adalah metode memodifikasi atau memperbaiki sesuatu setelah diproduksi. Pekerjaan perkuatan termasuk mengubah atau memperbaiki sistem struktur bangunan setelah pekerjaan konstruksi selesai. Pekerjaan ini menghasilkan peningkatan keamanan dan daya tahan struktur.

Perkuatan bangunan diperlukan untuk bangunan yang terkena dampak kegagalan dan kerusakan akibat gaya gempa. Perkuatan yang dilakukan untuk bangunan membuatnya tahan terhadap aktivitas seismik yang disebabkan oleh gempa bumi. Perkuatan struktur berarti membuat perubahan pada bangunan yang ada untuk melindunginya dari banjir atau bahaya lain seperti angin kencang dan gempa bumi.

Dengan kata lain, retrofitting tidak lain merupakan teknik atau metode untuk memodifikasi dan membuat struktur bangunan kembali berfungsi atau bahkan memperkuatnya. Melalui upaya ini, pembongkaran bangunan secara total tidak perlu dilakukan. Jika ingin menambahkan ruangan, maka sisa bangunan yang masih ada tidak perlu untuk dirusak.

Upaya ini sangat cocok dilakukan apabila berencana membeli properti yang bangunannya dalam kondisi rusak. Langkah ini juga merupakan pilihan ekonomis bagi yang ingin melakukan pembangunan pada aset properti dengan bentuk atau struktur bangunan yang kondisinya tidak baik.

Bagian Konstruksi yang Perlu Diperkuat

Ada beberapa masalah yang dialami struktur dan perlu ditangani di antaranya beberapa masalah umum antara lain:

• Retak struktural
• Kerusakan pada bagian struktur
• Pemuatan berlebihan
• Kesalahan dalam desain atau konstruksi
• Modifikasi sistem struktur
• Kerusakan seismik
• Korosi karena penetrasi - honeycomb

Hal Penting Sebelum Proses Retrofitting

Ada beberapa poin penting yang patut diperhatikan ketika hendak melakukan upaya retrofitting. Poin-poin yang dimaksud adalah sebagai berikut.

• Datang ke lokasi tempat bangunan berdiri. Hal ini dilakukan sebagai upaya peninjauan lapangan.
• Ketika meninjau bangunan, lakukan pengecekan material - material yang digunakan pada bangunan. Cek juga mutu dari material yang diaplikasikan pada bangunan.
• Lakukan analisa kerusakan beserta seberapa kuat bangunan tersebut mampu menahan beban.
• Apabila struktur bangunan dinilai masih dapat menahan beban dengan baik, maka upaya retrofitting tidak perlu dijalankan.
• Jika hasil yang didapatkan dari pengecekan di lapangan negatif, dalam artian bangunan tidak kuat untuk menahan beban, maka proses perbaikan struktur (retrofitting) harus dilakukan.

Alasan Diperlukan Retrofit

1. Untuk memenuhi code/standar yang berlaku saat ini

• Seiring majunya ilmu pengetahuan dan penelitian para ahli struktur dan material, serta ditemukannya fakta-fakta terbaru mengenai beban gempa, peraturan-peraturan yang ada harus disesuaikan.

2. Perubahan fungsi bangunan

• Sebuah bangunan atau ruangan yang awalnya didesain sebagai rumah tinggal berubah fungsi menjadi ruang meeting/ruang pertemuan, dengan demikian pembebanan juga akan bertambah. Mau tidak mau, kekuatan komponen struktur pendukung harus di cek ulang terhadap tambahan beban yang ada. Jika tidak mumpuni, maka perlu diperkuat.

3. Kesalahan desain

• Kurangnya pengetahuan tentang pembebanan
• Kurangnya pengetahuan tentang perilaku struktur
• Kurangnya pengetahuan tentang detail penulangan struktur

4. Kesalahan saat pelaksanaan konstruksi

• Curing atau perawatan beton yang tidak benar. Paling sering terjadi karena hal ini dianggap remeh bagi sebagian pelaksana. Padahal perawatan beton yang baru saja di cor adalah sangat penting. Karena menjadi faktor penentu kekuatan struktur setelahnya.
• Penempatan tulangan yang salah. Kemajuan dalam hal desain arsitektur menuntut desain yang rumit sehingga berdampak pendetailan tulangan yang rumit juga. Apabila tidak diperhatikan, resiko terjadi pemasangan tulangan yang salah. Apalagi bila gambar perencana yang sudah demikian bagus tidak bisa dipahami oleh pelaksana di lapangan.
• Kesalahan pemilihan material. Material banyak jenisnya. Seperti tulangan beton, mulai dari yang asli ataupun yang KW / Banci. Beda jenis, beda warna, beda mutu. Jika tidak hati-hati, maka akan terjadi kesalahan pemilihan material.

5. Kesalahan perencanaan: kurangnya pemahaman perencana mengenai perilaku struktur

• Tingkat lunak / soft story
• Efek kolom pendek / short column effect
• Detail penulangan

Prinsip Penerapan Retrofitting

Ada beberapa prinsip yang sangat penting untuk diterapkan dan mana poin yang sifatnya tidak terlalu vital untuk dilakukan dalam upaya retrofitting.

1. Memperkuat elemen bangunan atau memperkuat sistem struktur bangunan?

Jika ada beberapa bagian elemen bangunan yang rusak dan tidak sesuai dengan standar keselamatan, maka elemen konstruksi tersebut perlu untuk diperkuat. Namun, hal yang yang lebih penting lagi sebenarnya adalah memperkuat struktur bangunan secara keseluruhan. Struktur bangunan merupakan titik vital dari kekuatan bangunan karena fungsinya menjadi tumpuan untuk menahan beban.

2. Melakukan penguatan satu elemen konstruksi lokal atau keseluruhan konstruksi?

Penguatan satu elemen konstruksi lokal dapat diabaikan jika elemen tersebut tidak berdampak signifikan pada performa kekuatan bangunan secara keseluruhan.

3. Menguatkan konstruksi secara temporer atau penguatan konstruksi permanen?

Penguatan konstruksi secara temporer memiliki standar dan signifikansi yang lebih rendah daripada penguatan konstruksi secara permanen. Jadi, konstruktor perlu untuk mempertimbangkan poin ini dan menyelaraskannya dengan tujuan retrofitting yang diupayakan.

4. Apakah untuk bangunan di area rawan gempa?

Jika bangunan didirikan di area rawan gempa, maka perlu dipertimbangkan adanya penguatan agar bangunan dapat tahan terhadap guncangan gempa.

5. Pengetesan konstruksi dengan teknologi seismik baru?

Retrofitting merupakan upaya untuk merekonstruksi bangunan-bangunan lama. Agar dapat mencegah terjadinya keruntuhan konstruksi di kemudian hari, maka konstruktor perlu menerapkan pengujian pada bagian struktur bangunan. Pengujian seismik bisa menjadi simulasi untuk mengetes ketahanan konstruksi tersebut terhadap pembebanan bahkan guncangan gempa.

Macam Teknik untuk Perkuatan Struktur

1. Menambahkan Dinding Geser Baru

Metode yang pertama adalah menambahkan dinding geser baru ke bangunan untuk perkuatan bangunan.Ini adalah teknik yang sering digunakan untuk perkuatan bangunan dari bangunan rangka beton bertulang yang tidak daktail. Elemen dapat berupa elemen beton cor di tempat atau elemen beton pracetak. Elemen baru sebaiknya ditempatkan di bagian luar bangunan. Metode ini tidak cocok di bagian dalam struktur untuk menghindari cetakan bagian dalam.

2. Menambahkan Penguat Baja

Penguatan baja adalah solusi efektif dalam perkuatan bangunan bila diperlukan bukaan yang besar. Keuntungan potensial karena kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dan pembukaan untuk cahaya alami dapat disediakan. Jumlah pekerjaan juga lebih sedikit sehingga biaya pondasi dapat diminimalkan dan menambah bobot yang jauh lebih sedikit pada struktur yang ada.

3. Teknik Penebalan Dinding

Dinding-dinding yang ada pada suatu bangunan ditambahkan ketebalan tertentu dengan menambahkan batu bata, beton, dan baja yang disejajarkan pada tempat-tempat tertentu sebagai tulangan. Berat dinding meningkat dan dapat menahan lebih banyak beban vertikal dan horizontal. Ini juga dirancang dalam kondisi khusus sehingga beban melintang tidak menyebabkan kegagalan tiba-tiba pada dinding. Karat dapat berkembang pada tulangan jika tidak ditutup dengan baik oleh mortar.

4. Teknik Isolasi Dasar

Isolasi bangunan atas dari pondasi dikenal sebagai isolasi dasar. Ini adalah metode yang paling kuat untuk teknik kontrol getaran struktural pasif. Ketika bangunan diisolasi dari tanah, hal itu menyebabkan beban seismik yang lebih rendah, sehingga kerusakan struktur yang lebih rendah dan perbaikan struktur atas yang minimal.

Kelemahan utama dari metode ini adalah, tidak dapat diterapkan pada struktur seperti perkuatan lainnya dan mahal dalam anggaran. Metode ini tidak efisien untuk bangunan tinggi dan tidak cocok untuk bangunan yang bertumpu pada tanah lunak.

5. Teknik Pengurangan Massa

Dalam teknik pengurangan massa, misalnya, dengan menghilangkan satu atau lebih lantai seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dalam metode ini, terbukti bahwa penghilangan massa akan menyebabkan penurunan beban, yang akan menyebabkan peningkatan kekuatan yang dibutuhkan.

6. Metode Jacketing

Ini adalah metode perkuatan bangunan yang paling banyak digunakan. Jaket adalah metode yang paling populer digunakan untuk memperkuat kolom dan balok bangunan. Jacketing terdiri dari beton tambah dengan tulangan memanjang dan melintang di sekeliling kolom eksisting. Ini meningkatkan kekuatan aksial dan geser kolom dan penguatan utama pondasi dapat dihindari. Jumlah pekerjaan lebih sedikit karena penguatan pondasi tidak memerlukan dan meningkatkan kekuatan geser kolom. Hal ini juga meningkatkan kurungan beton dalam kolom melingkar. Steel jacketing tidak menambah berat kolom yang signifikan dan juga menghemat waktu konstruksi.

7. Fiber Reinforced Polymer (FRP)

FRP adalah sistem perkuatan aksial yang digunakan untuk memperbaiki atau meningkatkan kapasitas balok beton bertulang. Ini dapat digunakan untuk kolom berbentuk lingkaran maupun persegi panjang tetapi lebih efektif dalam bentuk sebelumnya. FRP meningkatkan daya dukung beban ultimate dari kom
ponen struktur beton bertulang dan meningkatkan kapasitas geser elemen beton bertulang. Juga, daktilitas kolom beton bertulang meningkat secara signifikan. Komposit harus dikeringkan sebelum diperbaiki karena semua resin dan beberapa serat menyerap kelembaban.

8. Metode Injeksi Epoksi

Injeksi epoksi adalah metode yang ekonomis untuk memperbaiki retakan yang tidak bergerak pada dinding beton, pelat, kolom, dan tiang. Dalam perkuatan bangunan, injeksi epoksi digunakan untuk mengisi dan memperbaiki kesalahan struktural. Cara ini mampu mengembalikan kekuatan beton ke kekuatan pra-retaknya. Ikatan tarik epoksi pada beton lebih kuat dari pada kuat tarik beton. Penguatan diberikan dengan memasang tulangan tambahan di seluruh bidang kegagalan dalam kombinasi dengan injeksi resin epoksi.

9. Pemasangan Plat Eksternal

Untuk memperkuat kolom langit-langit, dapat dilakukan pemasangan plat eksternal. Caranya tidak begitu rumit, plat eksternal hanya akan dipasang pada balok dengan menggunakan baut khusus. Pemasangan plat eksternal akan memberikan kekuatan tambahan pada besi cor yang ada di dalam balok. 

Penguatan balok beton bertulang dengan pelat atau strip eksternal adalah metode konvensional dan telah digunakan selama beberapa dekade. Metode pelekatan pelat luar dapat digunakan untuk meningkatkan kuat geser balok beton bertulang dengan membungkus sebagian atau seluruh pelat baja pada sambungan kolom dan balok. Pelat luar yang memberikan tegak lurus terhadap potensi retak geser efektif untuk meningkatkan kekuatan geser komponen struktur beton bertulang. Kekuatan geser tambahan dapat dicapai, tetapi tergantung pada geometri balok, kekuatan beton yang ada, dan penerapan metode pembungkus. Sayangnya, ketika menerapkan plat ini sebagai penguat, bagian balok berpotensi untuk mengalami retakan.

10. Metode Penguatan Pembesaran Bagian

Metode penampang yang diperbesar digunakan untuk meningkatkan komponen area tulangan, yang meningkatkan daya dukung dan juga meningkatkan kekakuan penampang dan mengubah frekuensi alami getaran. Metode ini banyak digunakan pada struktur beton bertulang balok, pelat, kolom, dll. Metode penampang yang diperbesar cocok untuk perkuatan komponen lentur dan tekan beton bertulang.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Metode Retrofitting Bangunan

• Faktor-faktor berikut harus diingat saat memilih metode perkuatan untuk bangunan:
• Kekuatan beton yang eksisting.
• Aksesibilitas ke area kerja.
• Besarnya kekuatan yang akan ditingkatkan.
• Biaya konstruksi dan pemeliharaan.
• Kendala waktu.
• Masalah izin.
• Pertimbangan efek seismik.
• Aspek lingkungan.

Identifikasi Kerusakan Struktural dan Proses Perkuatannya

1. Perkuatan Anggota Struktural yang Terkorosi

Jika korosi telah dimulai, proses berikut bisa diadopsi:

1. Buang beton yang lemah dan buka tulangan di sekelilingnya.
2. Bersihkan karat baja dengan sikat kawat atau sandblasting.
3. Terapkan penghilang karat dan pencegah karat.
4. Perkuat untuk melengkapi baja berkarat jika diperlukan dengan angkur yaitu konektor geser.
5. Aplikasikan tack coat atau bonding coat (untuk memberikan ikatan antara beton lama dan beton baru) dari bahan pengikat berbasis polimer dan resin epoksi.
6. Gunakan salah satu teknik penambalan untuk mengembalikan beton ke permukaan semula. Mortar yang ditentukan oleh polimer sangat bagus. Ini dapat digunakan dengan atau tanpa guiniting.
7. Injeksi cement slurry atau polymerd modified slurry atau epoksi untuk mengisi pori-pori atau retakan internal atau sarang lebah.
8. Oleskan lapisan pelindung yang sesuai.

2. Perkuatan Beton Rusak Berat

Jika beton asli dalam kondisi yang sangat buruk dan injeksi grouting tidak mampu merehabilitasi bagian tersebut untuk menerima pembebanan yang diperlukan, maka harus disediakan RCC Jacketing pada bagian beton tersebut.

1. Sediakan sistem pendukung penting untuk struktur.
2. Buang beton yang lemah.
3. Bersihkan permukaan dan bersihkan bagian baja yang berkarat.
4. Terapkan penghilang karat dan pencegah karat.
5. Berikan baja tambahan di sekitar struktur.
6. Menyediakan bekisting yang diperlukan.
7. Berikan lapisan ikatan berbasis polimer antara permukaan beton lama dan baru.
8. Tempatkan beton dengan ketebalan, kadar, dan kemampuan kerja yang diperlukan dicampur dengan bahan tambahan yang berbeda.

3. Manfaat Perkuatan Bangunan:

Berikut manfaat dari teknik perkuatan bangunan:

• Teknik ini digunakan untuk mencegah pergeseran dari pondasi beton struktur.
• Ini meningkatkan stabilitas dan tingkat keamanan struktur.
• Perkuatan bangunan lebih mudah beradaptasi dan cocok untuk kegiatan yang ada atau kegiatan masa depan dan membuat bangunan lebih nyaman untuk menahan beban.
• Membantu mencegah kerusakan pada struktur dan cedera pada penghuninya.
• Bangunan yang dipasang kembali lebih hemat energi dan menurunkan emisi karbon dari operasi bangunan.
• Proses tersebut membantu meningkatkan kemampuan hunian untuk menjaga keamanan penghuninya saat terjadi gempa.
• Perkuatan juga membantu membuat rumah lebih layak huni setelah gempa besar.
• Juga, ketika menyelesaikan perkuatan di rumah, sebagian besar perusahaan asuransi telah meningkatkan manfaat asuransi mereka.
• Meningkatkan kapasitas lokal komponen struktural dan non struktural.
• Adaptasi teknologi baru.
• Bahan dari struktur dapat digunakan kembali dalam beberapa kasus.
• Mengurangi biaya pemeliharaan.
• Memungkinkan perubahan di masa depan sesuai kebutuhan.

4. Kerugian Perkuatan Bangunan

Selain kelebihan, retrofitting juga memiliki beberapa kelemahan, seperti:

• Keterampilan pekerja harus sesuai dengan pendekatan perkuatan yang diadopsi
• Keterbatasan akses ke lokasi konstruksi, karena bangunan masih bisa berfungsi.
• Sulitnya ikatan mat timbul antara pasangan bata lama dan permukaan beton baru.
• Beton memiliki kekuatan yang lebih tinggi daripada struktur pasangan bata lama, oleh karena itu perhatian khusus harus diberikan untuk menentukan kekuatan beton yang dilapis.
• Proses membutuhkan biaya mahal.
• Insulasi dinding dapat mengurangi ruang internal.
• Perkuatan dapat menyebabkan kerusakan pada warisan atau aset kuno.
• Penelitian yang lebih rinci diperlukan untuk retrofit.
• Harus ada lebih banyak fokus pada risiko perkuatan.

Contoh Retrofitting Lainnya

    Retak Jahitan di Plester

Semen Grouting di retakan

Shotcreting