Studi perbandingan keruntuhan geser pada balok tinggi beton normal dan beton fiber

DARMA, Eko, Dr.Ir. Iman Satyarno, ME

2007 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Penggunaan fiber baja pada aplikasi struktur beton sudah cukup dikenal karena sifatnya sebagai pengganti agregat kasar yang dapat menaikkan sifat mekanik beton. Begitu pula karena limbah fiber baja tersedia cukup banyak dan mudah didapatkan sehingga penggunaannya dapat lebih ekonomis dibanding beton biasa. Pada penelitian yang pernah dilakukan oleh Hendra (2006) menunjukkan penggunaan fiber baja secara full dapat menaikkan kuat tekan, kuat tarik dan kuat lentur beton secara signifikan. Diprediksi penggunaan fiber pada struktur yang mempunyai pola keruntuhan geser seperti balok tinggi dapat meningkatkan kapasitas betonnya. Pada penelitian ini dibuat dua spesimen balok tinggi yaitu balok tinggi beton normal dan balok tinggi beton fiber. Uji dilakukan dengan dua cara yaitu cara eksperimen dan numerik. Pada uji eksperimen dibuat dua buah benda uji balok tinggi yang terdiri dari balok tinggi beton normal dan balok tinggi beton fiber dimana kedua balok tersebut mempunyai dimensi (p x l x t) 850 mm x 170 mm x 420 mm dan rasio bentang geser terhadap tinggi efektif (a/d) 0,73. Komposisi fiber serutan baja sebagai pengganti agregat kasar dalam beton fiber adalah 100 % dengan metode pembuatan untuk kedua balok tinggi tersebut adalah preplaced concrete. Pada uji numerik spesimen yang ada dimodelkan dengan model elemen hingga dalam Program Atena dan input data untuk parameter beton dan baja diambil dari uji eksperimen. Baik uji eksperimen dan uji numerik pembebanan dilakukan dengan memberikan tipe pembebanan double loading point pada sepertiga panjang bentang Balok Tinggi. Hasil uji eksperimen pada beton normal menunjukkan pada kuat tekan 40,39 MPa dan kuat tarik betonnya 3,70 MPa beban ultimitnya 310 kN, lendutan di tengah bentang 4,35 mm , sedangkan pada beton fiber pada kuat tekan 34,9 MPa dan kuat tarik betonnya 6,37 MPa beban ultimitnya 280 MPa , lendutan di tengah bentang 2,30 mm , sehingga rasio hasil uji beton normal terhadap beton fiber untuk beban ultimit adalah 1,11. Kekakuan fiber meningkat 30 % saat first crack dan 16 % pasca first crack. Hasil uji numerik menunjukkan Balok Tinggi Beton Normal mencapai kapasitas ultimit pada 260 kN dengan lendutan di titik ekstrim 1,01 mm sedangkan pada Balok Tinggi Beton Fiber kapasitas ultimit mencapai 220 kN dengan lendutan di titik ekstrim 0,79 mm sehingga rasio hasil uji untuk beban ultimit adalah 1,14. Dari kedua hasil uji menunjukkan pola runtuh yang terjadi adalah keruntuhan geser dan penambahan fiber baja pada balok tinggi dapat meningkatkan kekakuan dan tidak meningkatkan kapasitas geser..

The use of steel fibre as a substitution of coarse aggregates is widely known because it’s properties can increase the mechanic properties of concrete. There are a lot of steel fibre waste in lathe machine industrial and easy to get them so that using steel fibre will be cheaper than ordinary concrete. In the previous research was conducted by Hendra (2006) showed that steel fibre was able to increase the compressive strength, tensile strength and flexural strength of concrete significantly. Therefore, it is predicted the use of steel fibre on the structure like deep beams which have mechanism of shear failure can increase the ultimate capacity. In this research two specimens of deep beams is created. The test is conducted with two methods,e.g.: experimental method and numerical method. At the experimental method the test was conducted by creating two specimens of Deep Beams which contains Reinforced Concrete Deep Beam and Fibre Concrete Deep Beam. The dimension of both beams are 850 mm length , 420 mm height and 170 mm width with ratio of shear span and effective length (a/d) 0,73. In the Fibre Concrete the composition of steel fibre as a substitution of coarse aggregates is 100 % and both beams were made by preplaced concrete method. At the numerical method the specimens were modeled by Finite Element Method then compiled in Atena software. Input data of steel and concrete parameters was taken from experimental results. Both of experimental and numerical methods were loaded by double loading point at 1/3 of total span. The result of Reinforced Concrete appeared 40,38 MPa of compressive strength , 3,70 MPa of tensile strength,the ultimit load reached by 315 kN, displacement at the midspan was 4,35 mm. In The Fibre Concrete the result appeared 34,92 MPa of compressive strength , 6,37 MPa of tensile strength,the ultimit load reached by 280 kN, the displacement at midspan 2,30 mm so that ratio of ultimit capacity between reinforced concrete and fibre concrete is 1,11. The stiffness of steel fibre increased 30 % at first crack and 16 % % after first crack. The numerical method resulted Reinforced Concrete reached the ultimit load at 260 kN with the displacement at the midspan 1,01 mm while Fibre Concrete reached the ultimit load at 220 kN with the displacement at the midspan 0,79 mm. From the test results above resulted ratio between Reinforced Concrete and Fibre Concrete for ultimit load is 1,14. Both of the results of experimental method and numerical method showed the type of failure is shear failure and the addition full of steel fibre increased the stiffness but not increased shear capacity of deep beams.

Kata Kunci : Struktur Beton,Fiber Baja,Keruntuhan Geser,Beton Fiber dan Beton Normal,Ultimit load, shear failure, displacement, stiffness, steel fibre