PERILAKU STATIS DAN DINAMIS STRUKTUR BETON

PRACETAK DENGAN SISTEM SAMBUNGAN

DISERTASIKarya tulis sebagai salah satu syaratuntuk memperoleh gelar Doktor dari

Institut Teknologi Bandung

OlehHERY RIYANTO

NIM: 35097015

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2004

PERILAKU STATIS DAN DINAMIS STRUKTUR BETON PRACETAKDENGAN SISTEM SAMBUNGAN

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perilaku elemen struktur balok betonbertulang pracetak yang disambung dengan sambungan basah dan sambungankering. Benda uji yang digunakan adalah balok beton bertulang 30 MPa dengan 6buah tulangan utama diameter 8 mm yang diletakkan di atas dua tumpuan sendirol pada masing-masing ujungnya mempunyai penampang prismatis segi empat10x18 cm2 . Sambungan basah adalah sambungan yang menggunakan bahan betonpolimer 40 MPa dengan metoda penyambungan menggunakan metoda prepacked,sedangkan sambungan kering adalah sambungan yang menggunakan las, baut danpelat baja pada permukaan sambungannya. Hasil penelitian diharapkan dapatmemberikan kontribusi terhadap perkembangan beton pracetak pada konstruksibangunan di Indonesia.

Kajian perilaku statis pada model benda uji untuk mengetahui kekuatan lenturstruktur, kekakuan dan pola retak struktur balok akibat beban statis yangdiletakkan di tengah bentang. Beban statis adalah beban mempunyai arah danbesar tetap dan. Sedangkan kajian perilaku dinamis untuk mengetahui frekuensialami, respon struktur saat resonansi dan kemampuan struktur meredam gayadinamis yang juga diletakkan di tengah bentang. Gaya dinamis adalah gaya yangmempunyai arah dan besar yang berubah terhadap fungsi waktu. Pengujiandinamis dilakukan pada tiga kondisi, yaitu kondisi belum retak (elastic), kondisiretak awal first crack) dan kondisi ultimit. Hasil kajian struktur beton yangdisambung kemudian dibandingkan dengan struktur yang tanpa sambungan(monolit).

Kekuatan balok dengan sambungan basah lebih kecil daripada kekuatan balokmonolit. Bagi balok dengan sambungan kering reduksi luas penampang sebesar20 % mempengaruhi pengurangan kekuatan balok sebesar 10 % dari kekuatanbeton monolit. Pada daerah elastis kekakuan yang terbesar adalah kekakuan balokmonolit kemudian disusul kekakuan balok dengan sambungan basah dan yangterendah kekakuannya adalah balok dengan sambungan kering. Namun padadaerah retak kekakuan balok dengan sambungan kering lebih besar daripadakekakuan balok dengan sambungan basah. Pada daerah retak, balok menerusmasih mempunyai harga kekakuan paling tinggi. Daktilitas balok dengansambungan kering mempunyai harga dua kali lebih besar daripada daktilitas balokdengan sambungan basah dan menerus. Terdapat perbedaan pola retak yang cukupjelas antara balok dengan sambungan basah dengan balok menerus dan balokdengan sambungan kering.

Pada kondisi elastis, balok monolit mempunyai harga frekuensi alami terbesar,disusul balok dengan sambungan basah dan balok dengan sambungan keringmempunyai harga frekuensi alami terendah. Perbedaan harga frekuensi alami inijuga sama pada kondisi retak dan ultimit. Berdasarkan hasil uji eksperimental,balok dengan sambungan kering mempunyai redaman yang besar pada saatelastis, retak dan bahkan meningkat tajam pada saat ultimit. Redaman friksi yangterjadi pada sambungan kering dan bagian struktur yang terbuka akibat retakmenyebabkan redaman saat menuju nmtuh makin besar. Suatu perilaku dinamisyang sangat baik bagi struktur dimiliki oleh balok beton bertulang yangdisambung dengan sambungan kering. Redaman pada struktur balok monolit danbalok dengan sambungan basah mempunyai perilaku yang sama, baik padakondisi elastis, retak dan ultimit.

THE STATIC AND DYNAMIC BEHAVIOR OF PRECAST REINFORCEDCONCRETE STRUCTURES USING CONNECTION SYSTEM

Abstract

The objective of this investigation is to study the behavior of precast reinforcedconcrete beam elements which are connected using wet and dry joints. Thespecimens used were reinforced concrete beams with 30 MPa compressivestrength reinforced with six main reinforcements of 8 mm diameter. The beamshave rectangular prismatic sections of 10 X 18 cm2 simply supported in their ends.The wet joints were carried out using polymer concrete material of 40 MPa withprepacked method, whereas the dry joints using welds, bolts and steel plates onthe joint surfaces.

The static behavior investigation is intended to examine flexural strength, stiffnessand crack patterns of beam structures due to static point load applied at themidspan. The static load is a load with constant force and direction. The dynamicbehavior study is implemented to examine the natural frequency, structuralresponse at resonance and the ability of structures to damp out the dynamic forceat the midspan. The dynamic force is force with direction changes in times. Thedynamic tests are carried out in three conditions, i.e. elastic, first crack andultimate. The test results of the joined structures then to be compared with thoseof the monolith structures.

The results of the study show that the strength of wet joints is lower than those ofthe monolith beams. For dry joints reduction of section area approximately 20 %which affects to the beam strengths is observed. However, this reduction of

section area only causing reduction in strength up to 10 % of the monolith beams.In elastic condition it is shown that the monolith beams are the stiffest, followedby the wet joint structures and the least stiff are the dry joint beams. However, incracked condition the stiffness of dry joint beams are stiffer than the wet jointbeams. In this cracked condition the monolith beams still have highest stiffness.Flexural ductility of the dry joint beams is twice of flexure ductility of the wetjoint and the monolith beams. It is found that a distinct difference of crackedpatterns among the wet joint, the monolith and dry joint beams.

In the elastic condition, the monolithic beams have highest natural frequencies,followed by the wet joint beams, whereas the dry joint beams have lowest values.These differences also occurred in the cracked and failure conditions. From theexperiments showed that the dry joint beams possessed a strong dampingcharacteristic in the elastic, cracked and even increased drastically in the ultimatecondition. The contribution of friction damping took place in the open parts ofstructures due to cracks, and the connection bolts which undergo largedeformations causing higher damping up to failure. An excellent dynamicbehavior of structures is possessed by reinforced concrete beams connected by dryjoints. The damping on monolithic beam and wet joint beams show a similarbehavior, whether in the elastic, cracked and ultimate conditions.