Perilaku Kolom yang diperkuat dengan wire rope dan wire mesh

ABDUL KADIR, Prof. Ir. Iman Satyarno, M.E., Ph.D

2016 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik Sipil

INTISARI Gempa menyebabkan banyak kerusakan struktur, terutama pada kolom-kolom yang didesain dengan peraturan lama atau dominasi gravitasi. Untuk menghindari kegagalan kolom akibat gempa dimasa datang maka dibutuhkan tindakan perkuatan. Disertasi ini dikaji beberapa aspek perilaku silinder beton dan kolom yang dikekang wire rope, wire mesh dan kombinasi wire rope dan wire mesh. Kajian perilaku silinder menyangkut kekuatan dan daktilitas, sedangkan pada kolom mengenai kekuatan, kekakuan, daktilitas dan kuat geser. Studi eksperimen terdiri dari uji silinder terkekang dan perkuatan kolom. Silinder uji berjumlah 32 buah berukuran standar 150 x 300 mm2, dikekang dengan tiga model pengekangan yakni silinder yang dikekang wire rope, wire mesh dan kombinasi wire rope dan wire mesh. Silinder yang dikekang wire rope berjumlah 8 buah dengan parameter uji adalah spasi wire rope yakni 20, 40, 60 dan 80 mm. Silinder yang dikekang wire mesh berjumlah 6 buah dengan variasi kekangan yakni satu, dua dan tiga lapis wire mesh. Silinder yang dikekang kombinasi wire rope dan wire mesh terdiri dari 23 buah dengan variasi kekangan yakni masing-masing spasi kekangan wire rope (20, 40, 60 dan 80 mm) dikombinasi dengan satu, dua dan tiga lapis wire mesh. Silinder terkekang diuji dengan beban aksial sentris monotonik. Studi eksperimen pada kolom uji terdiri dari satu buah kolom kontrol atau tanpa perkuatan dan tiga buah kolom yang diperkuatan. Kolom kontrol berpenampang persegi ukuran 180 x 180 mm2 dengan tinggi 500 mm yang didesain gagal dalam geser. Kolom perkuatan berpenampang persegi dengan ukuran 210 x 210 mm2 terdiri dari 1 buah kolom yang diperkuat dengan jaket mortar dan wire rope dengan spasi wire rope 100 mm, satu buah kolom yang diperkuat dengan jaket mortar dan dua lapis wire mesh serta, satu buah kolom yang diperkuat kombinasi jaket mortar, wire rope 100 mm dan satu lapis wire mesh. Kolom diuji merupakan kolom kantilever yang diuji dengan pola quasi statik dengan beban aksial konstan. Hasil uji terhadap silinder terkekang dan perkuatan kolom menunjukkan bahwa kekuatan dan daktilitas silinder meningkat seiring dengan mengecilnya spasi wire rope. Kekuatan silinder terkekang wire rope berkisar antara 29,2892-64,4249 MPa atau sekitar 1,1386-2.5045 kali tegangan puncak silinder kontrol. Penambahan wire rope dengan spasi 20 mm kekuatan silinder dapat meningkat signifikan. Kekuatan silinder terkekang satu, dua dan tiga lapis wire mesh berkisar antara; 1,004-1,42 kali atau 0,937% - 41,98% tegangan puncak silinder tanpa kekangan. Daktilitas silinder kekangan satu, dua dan tiga lapis wire mesh berkisar 2,174-3,83 atau 82,186%-208,163% daktilitas silinder tanpa kekangan. Kekuatan dan daktilitas silinder juga dapat ditingkatkan dengan penambahan wire rope dikombinasikan dengan satu, dua dan tiga lapis wire mesh. Rasio kekuatan silinder terkekang kombinasi wire rope dan satu, dua, dan tiga lapis wire mesh terhadap silinder tanpa kekangan masing-masing berkisar antara 1,206-2,634; 1,328-2,634. dan 1,512-2,244. Rasio daktilits aksial silinder terkekang kombinasi wire rope dan satu, dua, dan tiga lapis wire mesh terhadap silinder tanpa kekangan masing-masing berkisar antara 3,275-10,919; 3,187-9,692; 2,488-9,075. Hasil uji kolom dengan perkuatan wire rope (C-WR) dan kolom yang diperkuat dengan kombinasi wire rope dan satu lapis wire mesh (C-WR-M1) retak dan gagal geser-lentur. Kekuatan kolom yang diperkuat dengan wire rope (C-WR), wire mesh (C-WM) dan kombinasi satu lapis wire mesh (C-WR-M1) adalah sebesar 1,073; 1,206 dan 1,069 kali kekuatan kolom kontrol untuk beban dorong, dan 1,074; 1,183 dan 1,110 kali kolom kontrol terhadap beban tarik Kekakuan kolom yang diperkuat dengan kombinasi wire rope dan satu lapis wire mesh (C-WR-M1) terhadap kolom kontrol (C-KTR) sebesar 1,438 untuk beban dorong dan 1,286 untuk beban tarik. Kekakuan kolom yang diperkuat dengan dua lapis wire mesh (C-WM) terhadap kolom kontrol (C-KTR) sebesar 1,152 untuk beban dorong dan 1,22 untuk beban tarik. Peningkatan kekakuan kolom yang diperkuat dengan kombinasi wire rope (C-WR) terhadap kolom kontrol (C-KTR) sebesar 1,181 untuk beban dorong dan 1,163 untuk beban tarik. Daktilitas perpindahan kolom yang diperkuat dengan wire rope (C-WR), dua lapis wire mesh (C-WM) dan kombinasi wire rope dan wire mesh (C-WR-M1) adalah 2,103; 2,399; dan 2,774 kali daktilitas kolom kontrol (C-KTR) pada beban dorong. Kata kunci: silinder, kolom, kekangan, perkuatan, wire mesh, wire rope, kekuatan, daktilitas, geser

ABSTRACT The purposes of this study are to examine strength and ductility of cylinder confined using wire rope, wire mesh, and a combination of wire rope and wire mesh, and to examine crack patterns, collapse model, the strength, stiffness, and ductility of columns without reinforcement and with reinforcement by using wire rope, wire mesh, and a combination of wire rope and wire mesh. This experimental study consisted of the tests of confined cylinders and strengthened columns. Twenty two cylinders tested with standard size of 150 x 300 mm2 were confined using three models, i.e. cylinders confined using wire rope, wire mesh, and a combination of wire rope and wire mesh. Eight cylinders were confined using wire rope with the parameter of wire rope space 20, 40, 60 and 80 mm. Six cylinders were confined using wire mesh with variation of one, two, and three layers of wire mesh restraint. Twenty three cylinders were confined using a combination of wire rope and wire mesh with variation of wire rope space 20, 40, 60, and 80 mm that were combined with one, two, and three layers of wire mesh. The confined cylinders were tested using monotonic centric axial loading. The experimental study in the columns consisted of one column without reinforcement as control and three ones with reinforcement. Control column has a square section of 180 x 180 mm2 with height of 500 mm that was designed to fail in shear. The columns with reinforcement has a square section of 210 x 210 mm2, consisting of one column strengthened using mortar jacket and wire rope with wire rope space of 100 mm, one column strengthened using mortar jacket and two layers of wire mesh, and one column strengthened using a combination of mortar jacket, wire rope space of 100 mm, and one layer of wire mesh. The tested column was cantilever column tested using a quasistatic pattern with a constant axial loading. The results of tests on the confined cylinders and the strengthened columns showed that the strength and ductility of cylinders increased with the reduced space of wire rope. The strength of cylinders confined by using wire rope ranged from 29,289 to 64,425 MPa or approximately 1,137 to 2,505 times of peak strength of control cylinder. The addition of wire rope with space of 20 mm could increase the strength of cylinders, while that of wire mesh could not increase it. Strength confined cylinder one, two and three layers of wire mesh ranges; 1,004 to 1,42 times or 0,937 % - 41,98 % strength peak cylinder without confinemnet. Ductility confined cylinder one, two and three-layer of wire mesh ranges from 2,174 to 3,83, or 82,186 % -208,163 % ductility cylinder without confinement. The strength and ductility of cylinders could also be increased with the addition of wire rope combined with one, two, and three layers of wire mesh. The strength ratio of cylinders confined by using a combination of wire rope and one, two, and three layers of wire mesh compared to cylinder without being confined ranged from 1,206 to 2,634; 1,328 to 2,634; and 1,512 to 2,244, respectively. The axial ductility ratio of cylinders confined by using a combination of wire rope and one, two, and three layers of wire mesh compared to that without being confined ranged from 3,275 to 10,919; 3,187 to 9,692; and 2,488 to 9,075, respectively. Results of tests on the columns strengthened using wire rope (C-WR) and a combination of wire rope and one layer of wire mesh (C-WR-M1) were cracked and failed in shear. Column strength strengthened with wire rope (C-WR), wire mesh (C-WM ) and a combination of one layer of wire mesh (C-WR-M1 ) was 1,073; 1,206 and 1,069 times the power of the control column to push load, and 1,074; 1,183 and 1,110 times the tensile load control column. Stiffness of the columns strengthened with a combination of wire rope and a layer of wire mesh (C-WR-M1) on the control column (C-KTR ) of 1,438 to 1,286 for the push load and tensile load. Stiffness of the columns strengthened with two layers of wire mesh (C-WM) to the control column (C-KTR ) of 1,152 to 1,22 for the push load and tensile load. Stiffness of the columns strengthened with a combination of wire rope (C-WR ) on the control column (C-KTR) of 1,181 to 1,163 for the push load and tensile load. Displacement ductility of the columns strengthened with wire rope (C-WR), two layers of wire mesh (C-WM) and a combination of wire rope and wire mesh (C-WR-M1) was 2,103; 2,399; and 2,774 times the ductility of the control column (C-KTR) on the push load. Keywords: cylinder, column, restraint, reinforcement, wire mesh, wire rope, strength, ductility, shear

Kata Kunci : silinder, kolom, kekangan, perkuatan, wire mesh, wire rope, kekuatan, daktilitas, geser