Perilaku balok berlubang empat persegi panjang dan lingkaran pada joint balok kolom eksterior akibat beban gempa

RIDWAN, Prof.Ir. Bambang Suhendro, MSc.,Ph.D

2004 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Perencana struktur maupun arsitek sering menghadapi masalah dalam menyediakan tempat untuk saluran utilitas guna menempatkan pipa-pipa air, pemanas ruangan, duct AC, saluran telepon dan kelistrikan. Ada upaya untuk menempatkan duct AC dan pipa-pipa melalui lubang (openings) yang dibuat menembus bagian badan balok. Namun penempatan lubang pada bagian badan balok beton bertulang akan menimbulkan konsentrasi tegangan pada tepi lubang, mengurangi kekakuan balok dan menyebabkan respon struktur menjadi lebih rumit. Oleh karena itu, pengaruh pembuatan lubang pada kuat ultimit dan perilaku beban layan balok harus diperhitungkan dalam perancangan. Penelitian ini mempelajari perilaku balok berlubang (lubang empat persegi panjang dan lingkaran) pada joint balok kolom eksterior akibat beban gempa. Dalam penelitian ini dibuat lima buah benda uji joint balok kolom. Kolom berpenampang persegi empat dengan dimensi 275 mm x 275 mm dan tinggi 2 m. Balok penampang T ukuran 175 mm x 325 mm dan panjang 1,5 m dengan tebal plat 60 mm dan lebar efektif 945 mm. Rasio kuat lentur kolom terhadap balok, Mn,k/Mn,b, sebesar 1,3 (lebih besar dari 1,2) dan tegangan geser joint adalah 1,712 (lebih kecil daru 1,0 ' c f MPa) MPa. Pengujian didahului dengan memberikan beban aksial tetap pada kolom sebesar 0,15f’cAg, kemudian diikuti dengan beban siklik berupa beban lateral terpusat pada ujung balok yang merupakan simulasi dari beban gempa. Hasil penelitian menunjukkan kerusakan terjadi pada balok dan sendi plastis tetap terjadi di dalam daerah sebesar 2h dari muka kolom. Akibat lubang, terjadi penurunan beban retak pertama akibat momen negatif hingga 13,48% dan penurunan beban retak pertama oleh momen positif hingga 37,6%. Dengan luasan lubang yang sama, penurunan kapasitas beban retak pertama akibat momen positif pada balok dengan lubang empat persegi panjang 1,5 dan 2 kali lebih besar dibandingkan dengan balok dengan lubang lingkaran. Akibat lubang juga menyebabkan berkurangnya serapan energi. Penurunan serapan energi pada balok dengan lubang empat persegi panjang 1,14 dan 1,04 kali lebih besar dibandingkan dengan balok dengan lubang lingkaran

Structural engineers are frequently confronted with the problem of providing passage for utility ducts and pipes to accommodate essential services such as plumbing, heating, air-conditioning, telephones and electricity. There is a growing trend in constructing high-rise building by passing services ducts through openings in the floor beams. However, openings in the web of a reinforced concrete beam induces high stress concentration at the corner of the opening, reduces beam stiffness and alters beam behavior to a more complex one. Therefore, while providing an opening, the effects on ultimate strength and service load behaviour of the beam must be properly accounted for in design. This study investigated the effect of rectangular and circular-shaped openings on the behavior of exterior reinforced concrete beam-column joints subjected to earthquake-type loading. Five exterior reinforced concrete beamcolumn joints were constructed and tested. All five specimens had 275 mm x 275 mm square columns with a total height of 2 m. The main beam had a 175 x 325 mm cross section and extended 1.5 m from the inner face of the column. The slab was 60 mm thick and 945 mm wide. The column-to-beam flexural strength ratio, Mn,k/Mn,b, was approximately 1.3 (greater than 1.2) and the maximum joint shear stress was 1.712 MPa (less than 1.0 ' c f MPa). An axial compressive load equal to 0.15f’cAg was applied to the column prior to the application of cyclic lateral load, and the cyclic lateral load was applied pseudo-statically using a collar located at the end of the beam. Results of the tests show that the predominant modes of failure occur in 2d from the inner face of the column. The presence of web openings will not push the failure away from plastic hinge. Degradation of the first crack load subjected to negative moment is 13.48% and degradation of the first crack load subjected to positive moment is 37.6% compared to the referenced specimen. For the same areas of the openings, degradation of the first crack load subjected to positive moment achieved by rectangular-shaped openings is 1.5 and 2 times to that of circular-shaped openings. Web openings will reduce energy dissipation too. The degradation of hysteretic energy of specimens with rectangular-shaped openings is 1.14 and 1.04 times to that of circular-shaped openings.

Kata Kunci : Balok Berlubang,Joint Balok Kolom Eksterior