Perancangan Geser dengan Penambahan Rangka Baja pada Daerah Sendi Plastis Lentur Balok

FATMAWATI AMIR, Prof. Ir. Iman Satyarno, ME., Ph.D.; Dr.-Ing. Ir. Djoko Sulistyo

2019 | Disertasi | DOKTOR TEKNIK SIPIL

Di daerah gempa, struktur kolom dan balok sangat rentan terhadap kerusakan geser. Beban siklik bolak-balik dapat menyebabkan terjadinya retak miring yang membuat kekuatan geser beton berkurang dan bahkan hilang. Untuk mempertahankan kekuatan geser beton dan mengurangi kebutuhan tulangan geser, diusulkan sebuah alternatif desain baru pada balok dengan menambahkan dua rangka baja di daerah sendi plastis lentur. Perancangan geser dengan penambahan rangka baja pada daerah sendi plastis lentur balok bertujuan untuk mengembangkan desain geser pada daerah sendi plastis lentur balok. Penelitian eksperimental difokuskan pada dua seri balok kantilever tanpa dan dengan tambahan rangka baja. Seri balok pertama berupa balok beton bertulang konvensional (BK), sedangkan seri balok kedua berupa balok beton bertulang dengan penambahan rangka baja (BU) yang ditempatkan pada daerah sendi plastis lentur yang sering mengalami mekanisme keruntuhan geser, dengan spasi antara tulangan geser yang bervariasi (60 mm, 100 mm dan 150 mm). Semua balok BK dirancang rusak geser, sedangkan balok BU dirancang rusak lentur. Semua balok berukuran penampang 170x300 mm2 dengan panjang 900 mm. Seluruh balok dijepit penuh pada satu ujungnya oleh tumpuan berupa kolom berukuran 400x300 mm2. Pengujian dan analisis dilakukan dengan mengacu pada ACI T1-1R-05 dan bertujuan untuk mengetahui efektivitas penambahan rangka baja di daerah sendi plastis lentur balok dalam mempertahankan kekuatan geser yang disediakan oleh inti beton. Hasil pengujian eksperimental memperlihatkan bahwa penambahan rangka baja pada balok konvensional dapat meningkatkan rasio Delta/L balok dan menjaga inti beton tetap utuh. Peningkatan nilai rasio Delta/L yang signifikan diperlihatkan balok BU dengan jarak sengkang 150 mm sebesar 50%, dimana nilai rasio Delta/L pada balok BK-150 sebesar 2,24%, sedangkan balok BU-150 memiliki nilai rasio Delta/L sebesar 4,49%. Nilai rasio Delta/L BU-150 ini mirip dengan nilai rasio Delta/L benda uji BK-60 yaitu sebesar 4,5%. Keruntuhan geser terjadi pada seluruh seri balok BK sedangkan pada seri balok BU, keruntuhan yang terjadi diawali oleh retak lentur yang diikuti oleh retak geser di sepanjang bentang balok yang semakin melebar dan dalam. Seiring dengan pertambahan rasio Delta/L, balok BU mengalami spalling pada selimut beton hingga mengalami keruntuhan.

In the seismic region, both beams and columns are particularly vulnerable to shear force. Reverse loading cycles cause crisscrossing inclined cracks which cause the shear strength provided by the concrete will decrease and disappear. To preserve the contribution of concrete shear strength and to reduce the demand for shear reinforcement, a new alternative system was developed for the beam in the flexural plastic hinge zone by embedded two steel trusses. The objectives of this study are to develop a shear design in the plastic hinge zone An experimental study presented herein focuses on two series cantilever beams with and without embedded steel truss. The first beam series consists of three conventional reinforced concrete beams (BK), while the second beam consists of three reinforced concrete beams with embedded steel truss (BU) in the flexural plastic hinge zone that expected to fall in shear failure with different shear reinforcement spacing (60 mm, 100mm, and 150 mm). All of BK beams were designed to fall into shear failure, whereas all of BU beams were designed to fall into flexural failure. All of the beams had 170x300 mm2 in cross section with 900 mm in length. All of the beams were fully fixed in the one end to the support column with cross section of 400x300 mm2. The test was carried out and analyzed accordance under ACI T1-1R-05 and conducted to determine the effectiveness of embedded steel truss to preserve the shear strength provided by the concrete core without increasing the requirement of shear reinforcement. Experimental study results show that the embeddment of steel truss into the conventional beam can increase the Delta/L ratio of the beam and preserve the concrete core. A significant increase of 50% in theDelta/L ratio is shown by the BU beam with 150 mm spacing (BU-150) with the value of the Delta/L ratio of 4.49% before failure, while the conventional beam (BK-150) has Delta/L ratio values of 2.24%. The displacement ratio value of BU-150 almost same as the BK-60 specimen, where the value of Delta/L ratio of BK-60 was 4,5%. The BK beam series fall in the shear failure while in the BU beams series, the failure mode begins with a flexural crack followed by shear crack whereas became wider and deeper in the entire span of the beam. With an increase in the the Delta/L ratio, spalling on the concrete cover of BU beams occurs until the beams were failure.

Kata Kunci : balok beton bertulang konvensional, rangka baja, sendi plastis lentur, kekuatan geser.