KAJIAN LANJUT SISTEM LANTAI KOMPOSIT PROPFREE TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh : DJAMAL MUHAMMAD ABDAT NIM : 25002023 Program Studi Rekayasa Struktur INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2004
ABSTRAK KAJIAN LANJUT SISTEM LANTAI KOMPOSIT PROPFREE Oleh Djamal Muhammad Abdat NIM : 25002023 Sistem lantai komposit Propfree merupakan sistem pelat beton komposit isotropik yang tersusun dari pelat baja datar yang diperkaku. Pelat baja datar berfungsi sebagai tulangan tarik dua arah, dan bersama dengan pengakunya berfungsi sebagai bekisting permanen. Pengaku yang dipasang pada sisi atas pelat baja datar adalah berupa suatu rib yang terdiri dari tulangan web diagonal dan longitudinal. Pelat baja datar dan rib tersebut membentuk sistem rangka baja yang stabil. Propfree Deck merupakan bagian utama dari sistem lantai pelat beton komposit isotropik yang berkemampuan memikul berat sendiri, berat beton segar, serta beban-beban lainnya pada saat konstruksi tanpa menghajatkan adanya penopang. Sistim lantai komposit Propfree bersifat satu arah pada saat konstruksi dan dua arah pada saat layan. Pada penelitian ini dilakukan kajian analitis dan eksperimen baik monotonik maupun siklik termasuk pengaruh api terhadap model berbentang 6.000 mm. Kajian analitis perilaku elemen struktur diawali dengan kajian perilaku penampang berdasarkan hubungan momen-kelengkungan. Adanya tulangan web diagonal telah menimbulkan ketidakseragaman kurva momen-kelengkungan. Dengan demikian dapat dikonstruksi hubungan kelengkungan sebagai fungsi posisi sepanjang bentang untuk setiap pembebanan. Berdasarkan hubungan tersebut didapati bahwa pengaruh tulangan web diagonal hanya signifikan pada daerah pascaelastis. Dengan mengintegrasikannya, diperoleh hubungan putaran sudut dan defleksi sebagai fungsi posisi. Ditemukan bahwa putaran sudut dan defleksi pascaelastis pada sistem lantai komposit Propfree jauh lebih kecil dibandingkan sistem lainnya. Hal ini semakin nyata bila pengaruh tulangan web diagonal semakin dominan. Perbandingan kajian analitis dan eksperimental memberikan basil yang saling mendukung.
Kinerja sistim lantai komposit Propfree ditinjau dari sudut energi disipasi dan degradasi kekakuan telah dikaji dari hasil percobaan siklik yang dilakukan menurut positive cyclic deflection history. Bentuk hysteretic loop menunjukkan kapasitas energi disipasi yang gemuk dan degradasi kekakuan yang relatif stabil. Pada seluruh program eksperimen tidak dijumpai adanya slip antara beton dan pelat baja datar. Hal ini menunjukkan efektifitas fungsi tulangan web diagonal sebagai penghubung geser pada saat layan. Pada sistem lantai komposit Propfree yang under reinforced tidak dijumpai kerusakan akibat gejala tekuk lokal, menurunnya kapasitas energi disipasi, atau meningkatnya degradasi kekakuan secara signifikan pada siklus-siklus tinggi. Pengaruh api terhadap sistem lantai Propfree telah mereduksi kekakuan awalnya hingga mencapai sekitar 40%. Kata kunci: Lantai komposit, Propfree, monotonik, siklik, ketahanan api, penghubung geser, energi disipasi, degradasi kekakuan.
ABSTRACT FURTHER INVESTIGATION OF THE ISOTROPIC CONCRETE-STEEL COMPOSITE SLAB: THE PROPFREE DECK SYSTEM By Djamal Muhammad Abdat NIM : 25002023 Propfree Deck System is an isotropic concrete-steel composite slab that consists of underside smooth metal deck which is stiffened in its upper side. The smooth metal deck serves as a two way tensile reinforcement, and in its stiffened form provides a permanent formwork. The stiffening element is a rib that comprises of web diagonal and longitudinal reinforcing bars. The Propfree Deck, which is made of smooth metal deck and ribs, forms a stable steel structure and to become the main component of the isotropic composite slab. The deck can support its own weight, the weight of the fresh concrete, and other loads during construction without requiring any temporary props. The slab is a one way during construction, however, serves as a two way while on service. This research investigates analytically as well as experimentally a slab of 6,000 mm span considering cyclic and monotonic loading, and also the fire resistance. Analytical investigation starts with sectional analysis by the moment-curvature relation. The existence of the web diagonal reinforcement generates different moment-curvature relation for particular sections. Moreover, the curvature at any position can be constructed for a given loading combination. It is discovered that the contribution of the web diagonal reinforcement is significant only in the post elastic regime. Integrating the curvature, one will find the slopes and deflections at any position. It was found that the post elastic slopes and deflections are much less for the Propfree Deck System compared to the other. This gets more significant when the web diagonal reinforcement is more dominant. The analytical and experimental results give good agreement. The performance of the Propfree Deck System from the point of view of the energy dissipation and the stiffness degradation was also investigated according to the positive
cyclic deflection history. The hysteretic loops show high energy dissipation capacity and stable stiffness degradation. In the experiment, the slip between the metal deck and the concrete was not observed. This indicates the effectiveness of the web diagonal reinforcing bar as shear connectors during service. In the under reinforced Propfree Deck System, the drawbacks as shown by the local buckling, the reduction in the energy dissipation capacity, or the increase in the stiffness degradation especially in higher cycles were not noted. The fire exposure has caused the reduction of the initial stiffness as high as 40%. Keywords: Composite slab, Propfree, monotonic, cyclic, fire resistance, shear connector, energy dissipation, stiffness degradation.