Analisis non-linear kolom beton bertulang penampang segiempat berongga dengan variasi eksentrisitas beban dan mutu beton

NURYANTI, Pingkan, Dr. -Ing. Ir. Djoko Sulistyo

2010 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Lubang akibat pemasangan pipa untuk keperluan instalasi (air hujan, sanitasi, listrik dan lain-lain) dapat berpengaruh pada degradasi kekuatan beton dan pola keruntuhan struktur seperti kolom. Selain secara eksperimental, penelitian ini dapat juga dilakukan secara numeris menggunakan metode elemen hingga nonlinier. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan, kekakuan, daktilitas, pola retak dan model keruntuhan kolom beton bertulang penampang persegi berongga dengan variasi eksentrisitas beban dan variasi mutu beton. Dalam penelitian ini dimodelkan 13 jenis kolom beton bertulang penampang segiempat yang terdiri dari 8 kolom eksperimen yang berupa 2 kolom masif (C1E1 dan C1E2) dan 6 kolom berongga (C2E1, C3E1, C4E1, C2E2, C3E2, C4E2) dengan ukuran 150 x 150 mm2, panjang 800 mm, 2 kolom berongga dengan variasi eksentrisitas beban yaitu RCM1 (e= 38 mm) dan RCM2 (e= 385 mm), dengan ukuran 550 x 550 mm2, panjang 4000 mm, dan 3 kolom berongga dengan variasi mutu beton yaitu 3030A (fc’=28 MPa), 3030B (fc’=30 MPa), dan 3030C (fc’=35 MPa), dengan dengan ukuran 300 x 300 mm2, panjang 3200 mm. Mutu baja tulangan yang digunakan P12 : f y = 328,69 MPa, Es = 234778,44 MPa dan D22 dan D25: f y = 487,8718 MPa, Es = 204835,4183 MPa. Kolom dianalisis menggunakan software elemen hingga nonlinier ATENA V.2.1.10 dan hasilnya dibandingkan dengan hasil eksperimen sebelumnya dari Zacoeb (2003). Setelah model divalidasi, dilakukan perhitungan kekakuan, daktilitas, pengamatan pola retak dan jenis keruntuhan yang terjadi pada kolom penampang segiempat berongga dengan variasi eksentrisitas beban yaitu 38 mm dan 385 mm dan variasi mutu beton yaitu secara berturut-turut 28MPa, 30MPa dan 35MPa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kolom beton bertulang berongga yang dimodelkan dengan ATENA yaitu untuk model kolom validasi C1E1, C2E1, C3E1, C4E1, C1E2, C2E2, C3E2, C4E2 mempunyai perbedaan beban maksimum dengan hasil eksperimen secara berturut-turut sebesar 0,32%, 2,22%, 1,61%, 7,74%, 1,25%, 0,65%, 2,63% dan 1,94%, dengan perbedaan kekakuan secara berturut-turut sebesar 18,30%, 21,30%, 23,79%, 31,57%, 15,22%, 22,67%, 21,39% dan 14,41%, dan perbedaan daktilitas secara berturut-turut sebesar 48,71%, 33,64%, 3,39%, 41,04%, 52,30%, 22,99%, 18,11% dan 7,76%. Sedangkan perbedaan beban maksimum pada RCM2 terhadap RCM1 sebesar 57,86%, dengan perbedaan kekakuan sebesar 49,46% dan perbedaan daktilitas sebesar 4,96%. Perbedaan beban maksimum pada 3030B dan 3030C terhadap 3030A secara berturut-turut sebesar 1,74% dan 10,85%, dengan perbedaan kekakuan secara berturut-turut sebesar 36,43% dan 30,79%, dan perbedaan daktilitas secara berturut-turut sebesar 18,63% dan 15,39%. Pola retak yang terjadi adalah pola retak lentur dan retak geser. Pola keruntuhan pada C1E1, C2E1, C3E1, C4E1, RCM1, 3030A, 3030B, dan 3030C merupakan keruntuhan tekan, sedangkan C1E2, C2E2, C3E2, C4E2, dan RCM2 merupakan keruntuhan tarik.

Hollow due to plumbing system has an effect on the strength degradation and modes of failure of structural elements such as column. Beside experimental, research can be held by using nonlinear finite element method. The objective of this research is to study the strength, stiffness, ductility, cracking patterns, and modes of failure of hollow RC columns with square cross section with various load eccentricity and concrete strength. In this research, 13 reinforced concrete columns with square cross section were made. Two of them were massive columns (C1E1, C1E2) with cross sectional dimension of 150 x 150 mm2 and 800 mm long, six of them were hollow with the same size (C2E1, C3E1, C4E1, C2E2, C3E2, C4E2). There were two hollow columns (550 x 550 x 4000 mm3) with eccentricities of 30 mm and 385 mm respectively (RCM1, RCM2). Three hollow columns were also made ( size : 300 x 300 x 3200 mm3) with variations in the concrete strength (fc’ = 28 MPa, 30 MPa, and 35 MPa), steel plain reinforcing bar with diameter of 12 mm, f y = 328,69 MPa, Es = 234778,44 MPa, and 22 mm and 25 mm with f y = 487,8718 MPa, Es = 204835,4183 MPa. Models were analyzed by nonlinear finite element method using ATENA v.2.1.10 software. The FE model is calibrated against recent experimental results from Zacoeb (2003). Once validated, the model is used to examine stiffness, ductility, cracking patterns, and modes of failure of hollow RC columns with square cross section with various load eccentricity are 38mm and 385mm and concrete strength are 28MPa, 30MPa and 35MPa. The numerical results show that the different ultimate load strength of C1E1, C2E1, C3E1, C4E1, C1E2, C2E2, C3E2, C4E2 are 0,32%, 2,22%, 1,61%, 7,74%, 1,25%, 0,65%, 2,63%, 1,94%, while the differents stiffnes are 18,30%, 21,30%, 23,79%, 31,57%, 15,22%, 22,67%, 21,39%, 14,41%, and the differents ductility are 48,71%, 33,64%, 3,39%, 41,04%, 52,30%, 22,99%, 18,11%, 7,76%. The ultimate load strength of RCM2 to RCM2 differs 57,86%, while the stiffnes differs 49,46%, and the ductility differs 4,96%. While the ultimate load strength of 3030B and 3030C to 3030A differs 1,74% and 10,85%, while the stiffness differs 36,43% and 30,79%, and the ductility differs 18,63% and 15,39%. Crack pattern occured in C1E1, C2E1, C3E1, C4E1, C1E2, C2E2, C3E2, C4E2, RCM, RCM2, 3030A, 3030B, 3030C are flexural crack and shear cracks. Exhibite modes of failure of C1E1, C2E1, C3E1, C4E1, RCM1, 3030A, 3030B, and 3030C are compression failure and C1E2, C2E2, C3E2, C4E2, RCM2 are tension failure.

Kata Kunci : Kolom berongga,Metode elemen hingga nonlinier,ATENA,Eksentrisitas,Pola keruntuhan,RC columns, hollow, Nonlinearity Finite Element Method, ATENA, eccentricity, modes failure