Kekakuan Efektif untuk Balok Perangkai Beton

Posted on Updated on

Nilai kekuatan efektif balok perangkai diperlukan agar modelisasi linear dari balok perangkai sebelum leleh perilakunya dapat didekati (lihat tulisan penulis lainnya “Mengapa ada reduksi kekakuan ?”). Namun dikarenakan adanya perbedaan rekomendasi kekakuan efektif pada beberapa code yang ada, hal ini dapat membingungkan insinyur untuk mendapatkan nilai yang sesuai.

FEMA 356 merekomendasikan nilai kekakuan efektif untuk elastic bending dan shear stiffness sebesar 0.5EcIg dan 0.4EcAw. ASCE 41-06 merekomendasikan nilai sebesar 0.3EcIg untuk bending dan 0.4EcAw untuk geser. Sementara itu ACI 318 merekomendasikan nilai 0.35EcIg untuk kekakuan bending dari balok perangkai.

Berbeda dengan ketiga peraturan US, NZS 3101 merekomendasikan nilai kekakuan efektif dari balok perangkai yang bergantung dengan nilai aspect ratio (h/ln) dan target nilai daktalitas yang diinginkan, yaitu :

Rumus Ie NZE

Dimana h adalah tinggi total dari balok perangkai, ln adalah nilai clear span, dan koefisien A, B, C dapat dilihat di tabel berikut :

NZS ABC

Nilai – nilai koefisien di atas berlaku baik untuk balok perangkai dengan tulangan diagonal maupun tulangan konvensional. Untuk nilai aspect ratio yang berbeda – beda dan kebutuhan daktalitas yang diinginkan dapat dilihat di grafik berikut (ATC 72-1) :

Coupling NZS

Dari grafik di atas, terlihat jelas bahwa untuk target daktalitas tinggi (μ=6) maka nilai rasio kekakuan efektif dari balok perangkai berkisar antara 0.1 sampai 0.2, dimana nilai inilah yang direkomendasikan oleh ATC 72-1.

Naish (2013) melakukan eksperimen untuk balok coupling untuk balok tanpa pelat, balok dengan pelat, dan balok dengan pelat prestress. Nilai rasio kekakuan yang didapatkan dapat dilihat pada grafik berikut :

Nash Ie

Dari grafik diatas terlihat bahwa tidak banyak penaruh pelat terhadap penambahan kekakuan efektif balok coupling. Peningkatan kekakuan akibat aksi pelat utamanya terlihat pada awal kekakuan dan perbedaannya berkurang pada rotasi yang semakin besar, namun hasil test eksperimen menyimpulkan bahwa pengaruh pelat dapat meningkatkan kekuatan balok coupling sekitar 20%. Dari grafik diatas juga terlihat bahwa rekomendai ATC 72-1 lebih sesuai.

Couling Test Nash

ATC 72-1 juga menyatakan bahwa dari hasil – hasil eksperimen lainnya (Paulay and Binney (1974), Massone (2006), Xiao et al. (1999)) menyatakan bahwa nilai kekakuan efektif yang direkomendasikan FEMA 356, ASCE 41-06, dan ACI 318 terlalu besar. Hal ini utamanya dikarenakan kegagalan bound slip pada tulangan longitudinal yang diangkur ke wall menyebabkan deformasi yang signifikan di balok coupling (Naish 2013). Selain itu untuk balok coupling dengan aspek rasio yang kecil, deformasi geser menjadi signifikan dan kekakuan efektif semakin mengecil.

Kesimpulan :

Berdasarkan penjelasan di atas, nilai rekomendasi kekakuan efektif balok coupling untuk lentur dan geser adalah (ATC 72-1) :

EI untuk Elemen Garis

Untuk balok coupling yang dimodelkan sebagai element shell, kekakuan lentur berhubungan dengan serat horizontal (F11) dan kekakuan geser berhubungan dengan tegangan geser (F12), sehingga nilai stiffness modifier factors menjadi :

EI untuk Elemen Shell

* Catatan : Gc = Ec/2(1+μ) dimana nilai poison (μ) = 0.2 sehingga Gc = 0.4 Ec

Referensi :

FEMA 356, “Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings,” Federal Emergency Management Agency, Washington, DC, 2000.

ASCE/SEI 41-06, “Seismic Rehabilitation of Existing Buildings,” American Society of Civil Engineers, Reston, VA, 2007, 428 pp.

NZS 3101:1995, “Concrete Structures Standard,” New Zealand Standards Association, Wellington, New Zealand, 1995, 256 pp.

PEER/ATC-72-1, 2010, “Modeling and Acceptance Criteria for Seismic Design and Analysis of Tall Buildings,” Applied Technology Council, Redwood City, CA.

Naish, D.; Fry, A.; Klemencic, R.; and Wallace, J. W., “Testing of Reinforced Concrete Coupling Beams: Part I,” ACI Structural Journal, V. 110, No. 6, Nov.-Dec. 2013, pp. 1057-1066.

Naish, D.; Fry, A.; Klemencic, R.; and Wallace, J. W., “Testing of Reinforced Concrete Coupling Beams: Part 2,” ACI Structural Journal, V. 110, No. 6, Nov.-Dec. 2013, pp. 1067-1075.

Versi PDF :

https://www.academia.edu/12049268/Kekakuan_Efektif_untuk_Balok_Perangkai_Beton

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s