Panel pracetak beton agregat ringan mempunyai massa yang lebih kecil dari pada panel pracetak beton agregat normal, sehingga lebih mudah dalam proses mobilisasi pada saat konstruksi. Panel pracetak beton agregat ringan dapat digunakan sebagai elemen struktur, seperti panel dinding geser penahan gempa lateral. Berhubung massa panel tersebut lebih ringan dari beton normal, maka gaya inersia akibat gempa dapat direduksi sehingga mengurangi respon struktur yang ditimbulkan. Untuk meningkatkan kekakuan, kekuatan, dan daktilitas panel serta mempermudah pelaksanaan konstruksi, maka sistem panel dibuat sebagai panel sandwich. Panel sandwich terdiri dari dua lapisan kulit beton agregat normal yang mengapit satu lapisan inti beton agregat ringan. Pada lapisan beton agregat normal diberi tulangan baja longitudinal dan transversal untuk meningkatkan kekuatan dan daktilitas panel sebagai elemen struktur yang menerima beban lateral in-plane. Persyaratan panel sandwich untuk dapat memikul beban lateral in-plane adalah kompatibilitas antara beban dan deformasi. Oleh karena itu, panel sandwich harus dapat bekerja sebagai elemen struktur komposit monolit. Panel sandwich beton dapat bekerja sebagai satu kesatuan panel yang komposit monolit jika deformasi lateral yang terjadi pada setiap lapisan pembentuknya bernilai sama. Untuk mencapai keadaan komposit monolit tersebut dibutuhkan konektor yang menghubungkan ketiga lapisan beton pembentuk panel sandwich.

Penelitian ini mempelajari perilaku mekanik struktur panel sandwich beton normal-ringan-normal terhadap beban lateral in-plane. Penelitian ini terdiri atas penelitian eksperimental dan analisis model analitikal. Penelitian eksperimental terdiri atas 2 tahap. Tahap pertama merupakan penelitian eksperimental untuk menentukan jenis dan perilaku konektor geser yang dibebani gaya geser vertikal atau pengujian geser murni (push-off test). Pengujian geser murni dilakukan terhadap 104 buah benda uji prismatik. Setiap benda uji terdiri dari dua lapisan kulit beton agregat normal yang mengapit satu lapisan inti beton agregat ringan. Ketebalan setiap lapisan beton normal dan lapisan beton ringan adalah 600 mm dan 800 mm, secara berurutan; dengan dimensi potongan penampang adalah 200 mm x 100 mm. Tinggi benda uji geser murni ini bervariasi, yaitu 200mm, 300 mm, dan 500 mm. Ketiga lapisan beton tersebut dihubungkan dengan konektor baja diameter 5,5 mm yang berbentuk sinusoidal. Penelitian ini juga dilakukan untuk mengetahui nilai , yaitu rasio antara luas penampang konektor dan luas penampang bidang geser. Metode penentuan nilai dilakukan dengan mencari nilai optimum, dimana nilai diatas nilai optimum tersebut akan menghasilkan beton dengan tipe keruntuhan getas pada benda uji. Keruntuhan getas ini dipicu oleh runtuhnya beton ringan dan normal sebelum terjadinya kelelehan pada baja tulangan. Setelah nilai optimum didapat, selanjutnya nilai ini digunakan dalam pembuatan benda uji panel sandwich beton normal-ringan-normal pada penelitian eksperimental tahap kedua. Hasil penelitian tahap pertama ini menunjukkan, bahwa kapasitas tegangan geser permukaan lapisan beton nomal-ringan dapat meningkat dengan naiknya nilai . Nilai optimum pada pengujian ini adalah sekitar 0,60%. Selain perilaku konektor geser, dari pengujian geser murni ini juga dikembangkan sebuah formulasi hubungan antara dan kekuatan geser permukaan beton normal-ringan. Formulasi tersebut diharapkan dapat memberikan kontribusi pada peraturan beton yang ada.

Tahap kedua penelitian eksperimental dilakukan terhadap 7 buah benda uji panel sandwich beton, yang terdiri dari 5 buah benda uji panel sandwich beton normal-ringan-normal, 1 buah panel solid beton normal , dan 1 buah panel solid beton ringan. Dua buah benda uji terakhir dibuat sebagai rujukan untuk membandingkan perilaku panel sandwich. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perilaku panel sandwich beton normal-ringan-normal terhadap beban lateral in-plane. Dimensi benda uji panel adalah panjang 800 mm, lebar 120 mm, dan tinggi 800 mm, rasio antara tinggi dan panjang (hw/lw) adalah satu sehingga mekanisme keruntuhan yang direncanakan adalah keruntuhan geser.

Variabel-variabel pada pengujian ini adalah jarak tulangan pada lapisan beton kulit, dan ketebalan setiap lapisan beton kulit dan inti pada panel sandwich beton. Hasil pengujian eksperimental ini adalah pola retak dan kurva hubungan antara beban terhadap deformasi lateral. Hasil pengujian menunjukkan, bahwa semua panel mengalami keruntuhan geser dengan pola retak membentuk kemiringan mendekati 45.

Ditemukan bahwa jarak tulangan pada lapisan beton kulit mempengaruhi pola retak permukaan panel beton dan daktilitas panel sandwich. Pada permukaan panel dengan jarak antara tulangan yang besar, terbentuk retak diagonal yang rapat. Apabila jarak antara tulangan semakin rapat maka daktilitas panel sandwich akan meningkat. Hasil pengujian ini juga menunjukkan bahwa panel sandwich yang terdiri dari lapisan beton kulit dengan indeks penulangan 1,0% mempunyai kekuatan geser tertinggi saat dibebani beban lateral in-plane. Ketebalan lapisan beton kulit panel sandwich mempengaruhi kurva hubungan antara beban dan deformasi lateral. Dari hasil pengujian didapatkan bahwa panel sandwich yang terbuat dari lapisan kulit beton normal dengan tebal 30 mm mencapai kekuatan tertinggi dibandingkan dengan panel sandwich yang terbuat dari lapisan kulit beton normal dengan tebal 20 mm atau 40 mm. Hal ini disebabkan karena terjadi keruntuhan lokal prematur pada panel sandwich tersebut . Pada panel sandwich dengan ketebalan lapisan beton normal 20 mm, keruntuhan terjadi pada lapisan normal tersebut dikarenakan lapisan beton ini tipis. Sedangkan pada sandwich dengan ketebalan lapisan beton normal 40 mm, keruntuhan terjadi pada lapisan ringan yang berada pada tengah panel sandwich. Hal ini terjadi karena semakin tebal lapisan beton normal semakin kuat lapisan kulit panel sandwich tersebut. Hasil studi ini juga menunjukkan, bahwa kekakuan panel sandwich beton normal-ringan-normal berada diantara kekakuan panel solid beton normal dan panel solid beton ringan,. Bila dibandingkan terhadap panel solid beton ringan, maka kekakuan panel sandwich beton normal-ringan-normal ini memiliki kekakuan sekitar empat kali lebih tinggi; hal ini sesuai dengan hipotesis.

Dari penelitian ekperimental tahap pertama dan tahap kedua dapat diketahui sifat-sifat kekuatan, kekakuan, dan daktilitas struktur. Sedangkan, kontur tegangan sulit diketahui dari pengujian eksperimental saja. Oleh karena itu, untuk mengetahui distribusi tegangan tarik dan tekan pada panel sandwich beton normal-ringan-normal, maka penelitian dilanjutkan dengan metode analitik dengan menggunakan metode elemen hingga non-linier dengan bantuan program komputer. Sebelum dilakukan analisis tegangan pada panel sandwich, hasil analisis program metode elemen hingga non-linier diverifikasi terlebih dahulu dengan cara curve-fitting terhadap hasil kurva hubungan antara beban dan deformasi lateral pada penelitian eksperimental tahap kedua. Hasil analisis curve-fitting dengan program metode elemen hingga non-linier, secara umum menunjukkan bahwa kurva beban-deformasi lateral panel mendekati hasil eksperimental. Hasil analisis program metode elemen hingga non-linier, memperlihatkan bahwa kontur distribusi tegangan tekan pada panel sandwich beton menunjukkan perilaku transfer gaya geser struktur panel melalui penunjang diagonal beton (diagonal strut), hal ini sesuai dengan pola retak diagonal yang terbentuk pada pengujian eksperimental.

Lebar diagonal strut tersebut dipengaruhi oleh rasio tulangan pada lapisan beton kulit panel sandwich. Analisis dengan metoda elemen hingga menghasilkan rasio antara tegangan tekan dan tarik pada lapisan beton ringan yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang terjadi pada lapisan beton normal. Pada lapisan kulit panel sandwich, beton normal mempunyai tegangan tarik lebih besar daripada tegangan tekan. Hal ini dikarenakan adanya tulangan baja pada lapisan tersebut yang menahan tegangan tarik. Sebaliknya terjadi pada lapisan inti panel sandwich dimana pada lapisan ini tegangan tarik beton ringan jauh lebih kecil, karena lapisan beton ringan ini merupakan beton polos. Baik ketebalan setiap lapisan inti dan kulit, maupun jarak tulangan pada lapisan kulit secara signifikan tidak mempengaruhi distribusi tegangan tekan yang terjadi pada penampang setiap lapisan beton normal dan beton ringan panel sandwich. Perbandingan distribusi tegangan tekan rata-rata pada lapisan beton normal dan lapisan beton ringan secara berturut-turut sebesar 74% dan 26% dari tegangan tekan total panel sandwich beton.

Dari penelitian ini diketahui bahwa panel sandwich beton normal-ringan-normal yang menahan beban lateral in-plane mempunyai perilaku sebagai berikut: (a) panel bersifat komposit monolit bila dilengkapi konektor dengan nilai sebesar 0,60%; (b)semua panel sandwich mengalami keruntuhan geser; (c) panel akan mencapai kekakuan , kekuatan, dan daktilitas yang optimum jika tebal total lapisan beton kulit relatif sama dengan tebal lapisan beton inti, serta indeks penulangan pada lapisan kulit pada kedua arah utama panel, masing-masing sekitar 1,0%;(d) selain daripada itu, sebagian besar tegangan tekan pada panel pracetak sandwich beton normal-ringan-normal ditahan oleh beton normal pada lapisan kulit, sehingga tegangan tidak terdistribusi secara merata.

Karena lapisan beton normal tersebut diberi tulangan, maka lapisan beton normal tersebut lebih kuat daripada beton ringan yang menyebabkan keruntuhan panel sandwich beton diawali dengan keruntuhan tarik diagonal pada lapisan beton ringan.