PERILAKU STATIS DAN DINAMIS STRUKTUR BETON PRACETAK DENGAN SISTEM SAMBUNGAN DISERTASI Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dari Institut Teknologi Bandung Oleh HERY RIYANTO NIM: 35097015 INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2004
PERILAKU STATIS DAN DINAMIS STRUKTUR BETON PRACETAK DENGAN SISTEM SAMBUNGAN Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perilaku elemen struktur balok beton bertulang pracetak yang disambung dengan sambungan basah dan sambungan kering. Benda uji yang digunakan adalah balok beton bertulang 30 MPa dengan 6 buah tulangan utama diameter 8 mm yang diletakkan di atas dua tumpuan sendi rol pada masing-masing ujungnya mempunyai penampang prismatis segi empat 10x18 cm 2. Sambungan basah adalah sambungan yang menggunakan bahan beton polimer 40 MPa dengan metoda penyambungan menggunakan metoda prepacked, sedangkan sambungan kering adalah sambungan yang menggunakan las, baut dan pelat baja pada permukaan sambungannya. Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan kontribusi terhadap perkembangan beton pracetak pada konstruksi bangunan di Indonesia. Kajian perilaku statis pada model benda uji untuk mengetahui kekuatan lentur struktur, kekakuan dan pola retak struktur balok akibat beban statis yang diletakkan di tengah bentang. Beban statis adalah beban mempunyai arah dan besar tetap dan. Sedangkan kajian perilaku dinamis untuk mengetahui frekuensi alami, respon struktur saat resonansi dan kemampuan struktur meredam gaya dinamis yang juga diletakkan di tengah bentang. Gaya dinamis adalah gaya yang mempunyai arah dan besar yang berubah terhadap fungsi waktu. Pengujian dinamis dilakukan pada tiga kondisi, yaitu kondisi belum retak (elastic), kondisi retak awal first crack) dan kondisi ultimit. Hasil kajian struktur beton yang disambung kemudian dibandingkan dengan struktur yang tanpa sambungan (monolit).
Kekuatan balok dengan sambungan basah lebih kecil daripada kekuatan balok monolit. Bagi balok dengan sambungan kering reduksi luas penampang sebesar 20 % mempengaruhi pengurangan kekuatan balok sebesar 10 % dari kekuatan beton monolit. Pada daerah elastis kekakuan yang terbesar adalah kekakuan balok monolit kemudian disusul kekakuan balok dengan sambungan basah dan yang terendah kekakuannya adalah balok dengan sambungan kering. Namun pada daerah retak kekakuan balok dengan sambungan kering lebih besar daripada kekakuan balok dengan sambungan basah. Pada daerah retak, balok menerus masih mempunyai harga kekakuan paling tinggi. Daktilitas balok dengan sambungan kering mempunyai harga dua kali lebih besar daripada daktilitas balok dengan sambungan basah dan menerus. Terdapat perbedaan pola retak yang cukup jelas antara balok dengan sambungan basah dengan balok menerus dan balok dengan sambungan kering. Pada kondisi elastis, balok monolit mempunyai harga frekuensi alami terbesar, disusul balok dengan sambungan basah dan balok dengan sambungan kering mempunyai harga frekuensi alami terendah. Perbedaan harga frekuensi alami ini juga sama pada kondisi retak dan ultimit. Berdasarkan hasil uji eksperimental, balok dengan sambungan kering mempunyai redaman yang besar pada saat elastis, retak dan bahkan meningkat tajam pada saat ultimit. Redaman friksi yang terjadi pada sambungan kering dan bagian struktur yang terbuka akibat retak menyebabkan redaman saat menuju nmtuh makin besar. Suatu perilaku dinamis yang sangat baik bagi struktur dimiliki oleh balok beton bertulang yang disambung dengan sambungan kering. Redaman pada struktur balok monolit dan balok dengan sambungan basah mempunyai perilaku yang sama, baik pada kondisi elastis, retak dan ultimit.
THE STATIC AND DYNAMIC BEHAVIOR OF PRECAST REINFORCED CONCRETE STRUCTURES USING CONNECTION SYSTEM Abstract The objective of this investigation is to study the behavior of precast reinforced concrete beam elements which are connected using wet and dry joints. The specimens used were reinforced concrete beams with 30 MPa compressive strength reinforced with six main reinforcements of 8 mm diameter. The beams have rectangular prismatic sections of 10 X 18 cm 2 simply supported in their ends. The wet joints were carried out using polymer concrete material of 40 MPa with prepacked method, whereas the dry joints using welds, bolts and steel plates on the joint surfaces. The static behavior investigation is intended to examine flexural strength, stiffness and crack patterns of beam structures due to static point load applied at the midspan. The static load is a load with constant force and direction. The dynamic behavior study is implemented to examine the natural frequency, structural response at resonance and the ability of structures to damp out the dynamic force at the midspan. The dynamic force is force with direction changes in times. The dynamic tests are carried out in three conditions, i.e. elastic, first crack and ultimate. The test results of the joined structures then to be compared with those of the monolith structures. The results of the study show that the strength of wet joints is lower than those of the 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, followed by the wet joint structures and the least stiff are the dry joint beams. However, in cracked condition the stiffness of dry joint beams are stiffer than the wet joint beams. 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 wet joint and the monolith beams. It is found that a distinct difference of cracked patterns 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 the experiments showed that the dry joint beams possessed a strong damping characteristic in the elastic, cracked and even increased drastically in the ultimate condition. The contribution of friction damping took place in the open parts of structures due to cracks, and the connection bolts which undergo large deformations causing higher damping up to failure. An excellent dynamic behavior of structures is possessed by reinforced concrete beams connected by dry joints. The damping on monolithic beam and wet joint beams show a similar behavior, whether in the elastic, cracked and ultimate conditions.