Analisis numerik perilaku kolom beton penampang lingkaran dengan kekangan baja spiral, CFST, dan FRP akibat beban aksial konsentrik

LABAN, Nico Nirwanto, Dr.-Ing. Ir. Andreas Triwiyono

2010 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Kekangan yang efektif pada kolom beton bisa meningkatkan kapasitas dan daktilitasnya. Penelitian kolom penampang lingkaran kali ini dilakukan untuk mengetahui model numerik yang sesuai untuk kolom beton terkekang, efek jarak dan rasio sengkang terhadap kapasitas dan daktilitas kolom sengkang spiral, tebal baja tubular dan cara pembebanan terhadap kapasitas kolom Concrete – Filled Steel Tube (CFST), modulus elastisitas dan kuat tarik Fiber Reinforced Polymer (FRP) terhadap kapasitas kolom FRP, dan efektifitas kekangan. Penelitian dilakukan dengan metode elemen hingga menggunakan software ATENA v 4 dan GID v 9.02. Sebelum uji parameter, dilakukan uji konvergensi dan uji verifikasi terhadap beberapa penelitian eksperimental untuk mendapatkan model numerik yang sesuai. Uji konvergensi dilakukan dengan cara membandingkan hasil perhitungan numerik dengan hasil eksperimen yang pernah dilakukan peneliti lain. Konvergensi dicapai dengan selisih di bawah 10-5%. Uji verifikasi menunjukkan selisih kuat tekan di bawah 4,5% dan 54% untuk regangan puncak pada kolom sengkang spiral . Selisih kapasitas tekan kolom CFST di bawah 4% dan 54% untuk perpindahan aksial. Kolom FRP numerik memiliki kuat tekan yang lebih tinggi dan regangan pucak (14,8% dan 250%) dari eksperimen. Uji parameter menyimpulkan, untuk kolom sengkang spiral, distribusi sengkang yang rata menaikkan kuat tekan (7%). Kenaikan rasio sengkang (236,1%) menaikkan kuat tekan (54,4%), regangan puncak (165,8%), dan daktilitas (21). Di kolom CFST, kenaikkan tebal baja tubular (20%) menaikkan kapasitas tekan kolom (5,5%) dan kapasitas residunya. Kapasitas tekan kolom CFST dengan beban pada seluruh penampang (554,6kN) lebih tinggi dari kolom dengan beban pada beton saja (498,8kN). Kenaikkan modulus elastisitas FRP tidak menaikkan kuat tekan tapi menaikkan efektifitas kekangan dan menurunkan regangan ultimit (24,39%). Menurunkan modulus elastisitas FRP (30%) menaikkan regangan ultimit kolom (41,7%). Meningkatkan kuat tarik FRP akan menaikkan kuat tekan kolom (16%) dan regangan ultimitnya (33%). Semua kolom FRP runtuh karena putusnya FRP.

Effective confinement on a circular concrete column increases it’s capacity and ductility. At this paper, a series of numerical model of circular column have been tested to evaluate, if the model are suitable for the tests, then the effect of the confining steel spacing and steel volume ratio to the column capacity and ductility, tubular steel thickness and way of loading to the Concrete – Filled Steel Tube (CFST) column capacity, modulus elasticity of Fiber Reinforced Polymer (FRP) and tensile strength of CFRP to the column capacity, and confinement effectiveness. Tests were done by Nonlinear Finite Element Method with ATENA v. 4 and GID v. 9.02 software. Convergence and verification tests were done before parameters test execution to get proper numerical models. Verification tests were done by comparing numerical result to other experimental results done by another researchers. Convergence is achieved with error under 10-5%. Verification tests give compressive strength error under 4.5 % and 54 % for maximum strain for spiral steel column. CFST column has compressive capacity error under 4 % and 54 % for axial displacement. FRP column has higher compressive strength and maximum strain than experiment, those are 14.8 % and 250 % respectively. In parameter tests, even distribution raises confined compressive strength up to 7%. Increasing steel volume ratio (up to 236.1%) increases confined compressive strength (54.4 %), maximum strain (165.8 %) and ductility (up to 21) of column with steel confinement. Increasing tubular steel thickness (20 %) increases CFST column axial load capacity (5.5%) and residual strength. Column with load applied on concrete core and tubular steel has higher axial capacity (554.6 kN) than column with load applied only on concrete core (498.8 kN). Increasing FRP modulus of elasticity hardly affect column compressive strength but increases confinement effectiveness and decreases FRP column ultimate strain (24.39%). Decreasing FRP modulus of elasticity up to 30 % increases ultimate strain up to 41.7 %. Increasing FRP tensile strength increases compressive strength (16 %) and ultimate strain (33 %) of the FRP column. All of the FRP columns failure is caused by FRP failure

Kata Kunci : Analisis Numerik,Beton penampang lingkaran,Baja spiral,CFST,FRP,