PENGARUH PENGGUNAAN PROFIL BAJA KING CROSS PADA PERILAKU GESER HUBUNGAN BALOK KOLOM BETON BERTULANG

RAHMANI KADARNINGSIH, Prof. Ir. Iman Satyarno, M.E., Ph.D; Dr. Ir. Muslich, M.Sc., M.Phil; Dr. -Ing. Ir. Andreas Triwiyono

2018 | Disertasi | DOKTOR TEKNIK SIPIL

Dua mekanisme tahanan geser Hubungan Balok Kolom (HBK) yang diusulkan oleh Park dan Paulay 1974 adalah mekanisme strut dan truss. Mekanisme strut adalah gaya geser yang didukung beton. Mekanisme truss adalah gaya geser yang didukung oleh sengkang yang bekerja setelah terjadi keretakan. SNI 2847:2013 selanjutnya hanya membatasi tegangan geser yang terjadi pada HBK tidak lebih dari untuk menjamin keamanan HBK. SNI juga mensyaratkan jumlah sengkang minimum yang harus dipasang pada HBK. Kapasitas geser HBK yang memadai dibutuhkan untuk desain daerah gempa. Kapasitas geser tersebut didapat dengan memperbesar dimensi HBK. Sejumlah sengkang pada HBK tidak meningkatkan kapasitas gesernya. Penelitian ini bertujuan bagaimana mengatasi masalah tegangan geser pada HBK yang lebih besar dari kapasitas geser HBK dengan tidak menambah dimensi tetapi dengan menambah profil baja king cross. Pengujian dilakukan terhadap sambungan balok kolom dengan pembebanan lateral quasi statik dan beban aksial konstan pada kolom. Spesimen balok kolom yang diuji adalah sebanyak 5 buah. Spesimen NR adalah spesimen balok kolom tanpa perkuatan pada HBK. Spesimen S30 adalah spesimen balok kolom dengan perkuatan sengkang sebanyak 30% dari kebutuhan perkuatan pada HBK berdasarkan Park dan Paulay. Spesimen SKC30 adalah spesimen balok kolom dengan sengkang sebanyak 15% dari kebutuhan perkuatan pada HBK berdasarkan Park dan Paulay dan profil baja king cross sebanyak 15% dari kebutuhan perkuatan berdasarkan Chen dan Lin. Spesimen KC30 adalah spesimen balok kolom dengan profil king cross sebanyak 30% dari kebutuhan perkuatan pada HBK. Spesimen KC100 adalah spesimen balok kolom dengan profil king cross sebanyak 100% dari kebutuhan perkuatan pada HBK. Benda uji HBK dengan perkuatan kombinasi sengkang dan king cross (SKC30) dapat digunakan sebagai alternatif lain dari perkuatan HBK karena kapasitas geser ultimit sebesar 59,15 kN adalah mendekati dengan kapasitas geser benda uji S30 sebesar 59,93. Nilai kekakuan rerata dan daktilitas rerata benda uji SKC30 berturut-turut sebesar 0,9 kN/mm, 3,74 yang nilainya lebih tinggi dari benda uji S30 berturut-turut sebesar 0,82 kN/mm, 2,24. Benda uji SKC30 dapat digunakan pada sisitem struktur rangka beton bertulang dengan faktor modifikasi respon R=8,5 katagori desain seismik D,E,F karena memenuhi semua kriteria penerimaan dalam hal kekuatan, kekakuan dan energi disipasi berdasarkan ACI T1.1-01. Benda uji S30 memenuhi beberapa kriteria penerimaan berdasarkan ACI T1.1-01 dan tidak memenuhi syarat disipasi energi relatif sehingga dapat digunakan pada sistem struktur rangka beton bertulang dengan faktor modifikasi respon R=8,5 katagori desain seismik A,B,C. Peningkatan dimensi profil baja king cross sebesar 33% pada spesimen tanpa sengkang yaitu KC100 terhadap KC30, menyebabkan penurunan kapasitas geser lateral sebesar 4% namun dapat meningkatkan daktilitas sebesar 21,33% . Hal ini disebabkan oleh karena lekatan yang tidak cukup kuat antara beton dan profil baja king cross, sehingga dibutuhkan pengekangan oleh sengkang seperti pada benda uji SKC30. Benda uji SKC30 memiliki kapasitas geser lateral yang lebih tinggi dibandingkan dengan benda uji S30 pada drift kurang dari 2,75% sesuai dengan batasan drift yang diijinkan oleh ACI T1-1.01 sebesar 2% untuk bangunan penting dan 2,5% untuk bangunan tidak penting.

Two mechanisms of shear resistance of beam-column joint (BCJ) proposed by Park and Paulay (1974) are strut and truss mechanisms. The strut mechanism is a concrete supported shear force. The truss mechanism is a shear force supported by a stirrup that works after a crack. SNI 2847:2013 further only limits the shear stresses that occur in the joint not higher than to ensure the safety of joint. SNI 2847:2013 also requires the minimum number of a stirrup to be installed on joint. Adequate joint shear capacity is required for the design of the earthquake area. This study aims at how to resolve the shear stress problem in the joint that higher than the shear capacity of joint by not increase the dimension but by contributing the king cross steel profile. The experimental study is a beam column specimen with a lateral loading of quasi-static and constant axial load on the column. There are 5 beam-column specimens. NR specimen is a non-reinforcing beam column specimen on the joint. S30 is a beam column specimen with 30% reinforcement of requirement on joint based on Park and Paulay (1974). SKC30 is a beam column specimen with 15% reinforcement of requirement on joint based on Park and Paulay (1974) and 15% cross-sectional steel profile of retrofitting requirements based on Chen and Lin (2009). KC30 is a beam column specimen with 30% cross-sectional steel profile of retrofitting requirements based on Chen and Lin (2009). KC100 is a beam column specimen with 100% cross-sectional steel profile of retrofitting requirements based on Chen and Lin (2009). BCJ specimen with combination stirrup and king cross (SKC30) can be used as an alternative of BCJ reinforcement because the ultimate shear capacity of 59.15 kN is close to the shear capacity of the S30 specimen of 59.93 kN. The mean value of stiffness and ductility of the average of SKC30 test specimen were 0.9 kN / mm, 3.74 which was higher than the S30 test object of 0.82 kN / mm, 2.24. The SKC30 specimen can be used on a reinforced concrete frame structure with modification response factor R = 8.5 and D, E, F of seismic design category as it satisfies all acceptance criteria regarding of strength, stiffness and energy dissipation based on ACI T1.1-01. S30 specimen satisfy some acceptance criterion based on ACI T1.1-01 and does not fulfill the requirement of relative energy dissipation, therefore, it can be used on a reinforced concrete frame structure system with modification response factor R = 8.5 and A, B, C of category seismic design factor. Increasing the dimension of king cross steel profile by 33% in non-stirrup specimens, KC100 to KC30, resulted in a decrease in lateral shear capacity by 4% but increased ductility by 21.33%. The decrease is due to the inadequate bond between the concrete and the king cross steel profile, therefore the confinement required by the stirrup as in the SKC30 specimen. The SKC30 test specimen has a higher lateral shear capacity compared to the S30 test object at a drift of less than 2.75% in accordance with the allowable drift limit by ACI T1-1.01 of 2% for crucial and 2.5% for a non-essential building.

Kata Kunci : hubungan balok kolom, profil baja king cross, kapasitas geser, ketahanan lateral, kekakuan, hysteretic energy, daktilitas