PERILAKU TORSI PADA KEADAAN LAYAN & BATAS BALOK BERLUBANG MEMANJANG (HOLLOW CORE BEAM

IMRAN, Dr. –Ing. Ir. Djoko Sulistyo

2013 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Kelebihan balok penampang I dibandingkan dengan balok penampang persegi pejal yaitu bobot balok yang lebih ringan tetapi memiliki kemampuan struktural balok yang tidak berbeda jauh. Akan tetapi penulangan dan bekisitng untuk balok penampang I lebih kompleks dari balok persegi pejal yang umum. Balok persegi belubang memanjang sebagai alternatif bentuk penampang lainnya memiliki kelebihan yaitu bobot struktur yang lebih ringan seperti halnya balok penampang I tetapi penulangan dan bekesting yang lebih sederhana seperti pada balok penampang persegi pejal umumnya. Dengan bentuk yang lebih mendekati bentuk pipa, balok berlubang juga memiliki tahanan torsi yang lebih baik dari bentuk penampang I. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan perilaku balok berlubang memanjang dengan balok pejal dan balok penampang I terhadap pembebanan torsi pada keadaan layan dan batas. Perilaku balok yang akan diamati yaitu pola dan sudut retak torsi balok, kemampuan tahanan momen torsi balok, regangan tarik beton dan baja tulangan, sudut puntir balok, tegangan geser puntir balok serta faktor daktilitas balok Balok uji terdiri dari 4 balok yaitu balok berlubang memanjang HCB-1 (h/b : 30/15 cm; A = 348,66 cm2), balok penampang persegi pejal BK-1 (h/b : 30/15 cm; A = 450 cm2) dengan dimensi penampang yang sama dengan balok berlubang HCB-1 sebagai pembanding, balok berlubang HCB-2 (h/b : 37/15 cm; A = 453,66 cm2) sebagai variasi balok berlubang dengan luas penampang yang ekivalen dengan balok pejal BK-1 dan balok penampang I BK-2 (h/b : 30/15 cm; A = 350 cm2) sebagai pembanding dengan balok berlubang HCB-1 dengan luas penampang yang ekivalen. Momen torsi diberikan dengan dua beban titik pada bagian sayap balok yang saling berseberangan. Mutu kuat tekan beton dan kuat tarik baja tulangan yang dihasilkan yaitu fc = 32,19 MPa dan fy = 347,19 MPa. Pola retak torsi pada seluruh balok yaitu memanjang diagonal pada sisi penampang dari bagian bawah hingga ke bagian atas penampang dengan sudut retak 40° pada balok penampang I BK-2, 46° pada balok berlubang HCB-1 dan balok pejal BK-1, dan 47° pada balok berlubang HCB-2. Dari hasil pengujian, diperoleh kemampuan torsi balok pejal BK-1 lebih tinggi 7,25% dibandingkan balok berlubang HCB-1 tetapi masih lebih kecil 8,91% dari balok berlubang HCB-2 dan kemampuan torsi balok berlubang HCB-1 lebih tinggi 283,6% dari balok penampang I BK-2. Kemampuan tahanan torsi ultimit tertinggi dicapai oleh balok berlubang HCB-2 yaitu Tu = 6,176 kNm, kemudian balok pejal BK-1 yaitu Tu = 5,528 kNm, kemudian balok berlubang HCB-1 yaitu Tu = 5,005 kNm dan terendah pada balok penampang I BK-2 yaitu Tu = 1,845 kNm. Regangan terjadi pada beton dan tulangan dengan kecenderungan yang sama dan regangan terbesar terjadi pada sengkang. Keruntuhan pada balok berlubang lebih ductile dari balok pejal yang terlihat dari puntiran pada balok berlubang yang lebih besar. Tegangan geser terbesar terdapat pada balok pejal BK-1 yaitu 3,047 N/m2 dan terkecil pada balok penampang I BK-2 yaitu 1,536 N/m2.

One of the advantages of I beam compared to solid square beam is that it more lighter but not differ greatly in structural ability. However, the reinforcement and formwork of I beam is more complex than common solid square beam. Hollow core beam, as an alternative type of beam, have advantages that lighter weight similar to I beam and simpler reinforcement and formwork like most of the solid square beam. With the shape similar to pipe, hollow core beam also have a better torque resistance than I beam. This research is intended to compare the hollow core beam with solid beam and I beam against torque in serviceability and limit state. The behavior that observed are pattern and crack angle, torque moment resistance, concrete and reinforcement strain, twisting angle, torsional shear stress and ductility factors of beam. The tested beams are consisted of 4 beams which are hollow core beam HCB-1 (h/b : 30/15 cm; A = 348,66 cm2), solid square beam BK-1 (h/b : 37/15 cm; A = 450 cm2) which cross section have similar dimension to hollow core beam HCB-1 as comparison, hollow core beam HCB-2 (h/b : 30/15 cm; A = 453,66 cm2) as variant of hollow core beam which have equivalent cross section area to solid beam BK-1 and I beam BK-2 (h/b : 30/15 cm; A = 350 cm2) as comparison to hollow core beam HCB-1 which have equivalent cross section area. The Torque momen is given by two point load on momen-arm part of the beam that is opposite to each other. Concrete compression strength and reinforcement tensile strength of beam are fc = 32,19 MPa and fy = 347,19 MPa. Torsional crack pattern on all beams is diagonal longways from bottom side to the top side of beam with angle 40o in I beam BK-2, 46o in both hollow core beam HCB-1 and solid beam BK-1, and 47o in hollow core beam HCB-2. From experiment result, it is obtained that the torsional ability of solid beam BK-1 is 7,25% higher than hollow core beam HCB-1 but 8,91% smaller than hollow core beam HCB-2 and the torsional ability of hollow core beam HCB-2 is higher by 283,6% than I beam BK-2. Highest ultimate torque resistance is obtained by hollow core beam HCB-2 which is Tu = 6,176 kNm, than solid beam BK-1 which is Tu = 5,528 kNm, than hollow core beam HCB-2 which is Tu = 5,005 kNm and the smallest occur at the I beam BK-2 which is Tu = 1,845 kNm. The concrete and reinforcement strain are occurred with similar tendency and among the reinforcement, the greatest strain occur in stirrup from all tested beam. The torsion failure in hollow core beam and I Beam is more ductile than solid beam which is seen from greater twisted in hollow core beam. Greatest shear stress is found in solid beam BK-1 which is 3,047 N/m2 and least in I beam BK-2 which is 1,536 N/m2.

Kata Kunci : balok berlubang, torsi, sudut retak, tegangan geser