Model Numerik Joint Balok Kolom

silakan copy paste dengan cara yang sedikit elegan….terima kasih

Model Numerik Joint Balok Kolom Eksterior Beton Bertulang Akibat Beban Gempa Sedang

Pendahuluan

Struktur beton bertulang didesain untuk memenuhi kriteria keamanan (safety) dan layak-pakai (serviceability). Untuk memenuhi kriteria layak-pakai maka besarnya retak dan lendutan struktur pada kondisi beban kerja harus dapat diestimasi dan memenuhi kriteria tertentu. Sedangkan untuk memenuhi kriteria keamanan maka struktur harus didesain mempunyai suatu angka keamanan terhadap beban runtuh, karena itu perkiraan besarnya beban runtuh (batas) sangat penting. Selain nilai absolut beban yang menyebabkan keruntuhan, maka perilaku struktur saat runtuh juga perlu diketahui, apakah bersifat daktail (mengalami deformasi besar sebelum runtuh), atau tiba-tiba (non-daktail).

kita perlu menganalisis struktur untuk mendapatkan perilakunya dengan lebih akurat untuk berbagai keperluan antara lain, (1) pengujian kekuatan, keamanan dan keandalan struktur bangunan yang telah rusak, struktur yang didisain dan dibangun menggunakan aturan lama, (2) pengujian perilaku struktur yang sedang direncanakan, (3) pengujian perilaku struktur yang akan diperbaiki (retrofitted structures) atau untuk mendapatkan metode perbaikan struktur yang rasional, dan (4) analisis forensik pada kasus bangunan yang gagal atau runtuh serta banyak kegunaan lainnya.

Untuk mengetahui beban batas dan perilaku struktur yang dibebani maka uji eksperimental menjadi alat utama untuk mengevaluasi keandalan metode analitis yang digunakan. Dalam perkembangannya, uji simulasi komputer dengan metode elemen hingga dapat mengurangi jumlah materi uji yang harus digunakan dalam uji eksperimental, sehingga biayanya dapat dikurangi.

Detail Benda Uji

Benda uji nomor 1 sebagai bagian dari benda uji tipe II yang dilakukan oleh Duane L.N. Lee di Universitas Michigan tahun 1976 dengan pola pembebanan gempa sedang dan mode kerusakan terjadi diluar daerah joint, dipilih sebagai tinjauan analisis dalam penelitian ini.

Prosedur Pengujian

Beban aksial tetap sebesar 177,8 kN  (40 kips) diberikan lebih dulu pada kolom sebelum beban siklik pada balok bekerja. Setelah itu beban gempa yang berupa beban siklik disimulasikan dengan memberikan displacement pada ujung balok menggunakan hydraulic actuator. Pola pembebanan untuk mensimulasikan beban gempa sedang dapat dilihat pada gambar berikut.

Pemodelan Numerik benda uji

Model numerik elemen frame dan penampang benda uji joint balok kolom dapat dilihat pada gambar-gambar berikut.  Dalam pembuatan model frame, elemen frame (balok dan kolom) dibagi menjadi menjadi pias-pias elemen kecil. Untuk akurasi perhitungan, direkomendasikan untuk menggunakan panjang pias sekitar 50% dari tinggi penampang balok dan kolom. Penampang balok beton bertulang dibagi menjadi 30 sampai dengan 40 lapisan untuk mendapatkan akurasi perhitungan yang baik.

Hasil dan Pembahasan

Perilaku benda uji dapat diprediksi dengan baik melalui model yang diusulkan. Pada siklus pertama pembebanan positif , hasil eksperiman dan analisis memperlihatkan kurva beban-deflekasi sebelum tulangan atas mengalami luluh tampak linear. Setelah tulangan atas luluh, kurva beban-defleksi tidak lagi linear dan kekakuannya berkurang. Bagian pelepasan beban (unloading portion) pada kurva tersebut juga tampak memilki kemiringan yang hampir sama dengan kemiringan kurva saat pemberian beban (loading portion). Pada pembebanan negatif, kurva beban-defleksi baik hasil eksperimen maupun hasil analisis terlihat mulus dengan posisi beban negatif saat luluh kurang jelas terlihat. Bagian pelepasan beban (unloading portion) untuk siklus pertama pembebanan negatif ini memiliki kemiringan yang lebih kecil dari bagian pemberian beban (loading portion). Kurva hubungan beban – defleksi sangat dipengaruhi oleh “Bauschinger Effect”, retak yang terjadi dan slip antara tulangan dengan beton (Lee, 1976).

Perbandingan beban – beban puncak positif tiap – tiap siklus pembebanan hasil analisis dan eksperimen. Dari gambar terlihat beban – beban dapat dipredikasi dengan baik dan selisih beban yang diperoleh dari hasil analisis dengan beban hasil eksperimen tidak begitu jauh. Selisih persentase beban hasil perhitungan analisis dengan eksperimen untuk siklus pembebanan 1, 2, 3, 4 ,5, dan 6 masing-masing adalah 1,6%; 0,2%; 4,2%; 0,8%; 2,7% dan 4,4% dengan nilai rata-rata 1,8%.

Referensi

CEB-FIP, 1990, Model Code for Concrete Structures, Design Code, Comité EUROInternational du Béton, 437 pp.

Dewobroto, W, 2005, Simulasi Keruntuhan Balok Beton Bertulang Tanpa Sengkang Dengan ADINA^TM, Prosiding Seminar Nasional “Rekayasa Material dan Konstruksi Beton 2005”

Lee, D.L.N., 1976, Original and Repaired Reinforced Concrete Beam-Column Subassemblages Subjected to Earthquake Type Loading , PhD. Thesis, Department of Civil Engineering, The University of Michigan, 206 pp.

Güner, S., 2008, Performance Assesment of Shear-Critical Reinforced Concrete Plane Frames, PhD. Thesis, Department of Civil Engineering, University of Toronto, 429 pp.

Güner, S., dan Vecchio, F. J., 2010, “Pushover Analysis of Shear-Critical Frames : Verification and Application,” ACI Structural Journal, V. 107, No. 1, Jan-Feb., pp. 72-81.

Paulay, T., dan Priestley, M. J. N., 1992,  Seismic Design of Reinforced Concrete and Mansonry Buildings, New York: Wiley,

Vecchio, F. J. dan Collins, M. P., 1986, The Modified Compression-Field Theory for Reinforced Concrete Elements Subjected to Shear, ACI Journal, V.83, No.2, pp.219-231.

Vecchio, F. J., 2000,  Disturbed Stress Field Model for Reinforced Concrete: Formulation, Journal of Structural Engineering, V.126, No.9, pp. 1070-1077.