Studi Numerik Perilaku Hubungan Pelat-ko

STUDI NUMERIK PERILAKU HUBUNGAN PELAT-KOLOM PADA

STUDI NUMERIK PERILAKU HUBUNGAN PELAT-KOLOM PADA

STRUKTUR FLAT SLAB MENGGUNAKAN BETON MUTU TINGGI

STRUKTUR FLAT SLAB MENGGUNAKAN BETON MUTU TINGGI

Asdam Tambusay

Asdam Tambusay11, Priyo Suprobo, Priyo Suprobo22, Faimun, Faimun33, dan Arwin Amiruddin, dan Arwin Amiruddin44

1 1

 Mahasiswa

 Mahasiswa Program Studi Doktor Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut TProgram Studi Doktor Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologieknologi Sepuluh

Sepuluh Nopember, Nopember, Email:Email: asdamtambusay@gmail.comasdamtambusay@gmail.com 2

2

 Staf Pengajar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Email:  Staf Pengajar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Email:

 priyo@ce.its.ac.id 

 priyo@ce.its.ac.id  3

3

Staf Pengajar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Email: Staf Pengajar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Email:

 faimun@ce.its.ac.id 

 faimun@ce.its.ac.id  4

4

Staf Pengajar, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Email:

Staf Pengajar, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Email: a.arwinamiruddin@yahoo.coma.arwinamiruddin@yahoo.com

ABSTRAK

ABSTRAK

Struktur

Struktur flat slab flat slab merupakan sistem struktur yang terdiri dari elemen utama berupa pelat dan merupakan sistem struktur yang terdiri dari elemen utama berupa pelat dan kolom disertai dengan adanya penebalan lokal pada daerah koneksinya menggunakan kolom disertai dengan adanya penebalan lokal pada daerah koneksinya menggunakan dropdrop  panel 

 panel // shear  shear capital capital . Kehilangan elemen balok pada sistem strukturnya menjadikan perilaku. Kehilangan elemen balok pada sistem strukturnya menjadikan perilaku struktur

struktur  flat  flat slabslab  sangat rentan dalam menerima beban lateral. Di samping itu, pengaruh  sangat rentan dalam menerima beban lateral. Di samping itu, pengaruh  gravity

 gravity shear shear ratioratio  juga dapat memperburuk perilaku struktur  juga dapat memperburuk perilaku struktur  flat  flat slabslab. Beberapa studi. Beberapa studi menunjukkan bahwa penggunaan

menunjukkan bahwa penggunaan drop panel drop panel   dinilai dapat meningkatkan kekakuan  dinilai dapat meningkatkan kekakuan transversal dan kapasitas geser pada hubungan pelat-kolom. Akan tetapi,

transversal dan kapasitas geser pada hubungan pelat-kolom. Akan tetapi, drop panel drop panel   masih  masih  belum

 belum mampu mampu meningkatkan meningkatkan daktilitas daktilitas struktur. struktur. Oleh Oleh karena karena itu, itu, penelitian penelitian lebih lebih lanjutlanjut terkait penggunaan

terkait penggunaan drop panel drop panel   dalam upaya peningkatan daktilitas struktur akibat beban  dalam upaya peningkatan daktilitas struktur akibat beban lateral perlu dilakukan. Dalam tulisan ini, penggunaan material beton mutu tinggi pada lateral perlu dilakukan. Dalam tulisan ini, penggunaan material beton mutu tinggi pada struktur flat slab diusulkan sebagai upaya peningkatan daktilitas dari struktur. Studi struktur flat slab diusulkan sebagai upaya peningkatan daktilitas dari struktur. Studi dilakukan melalui analisis numerik menggunakan program bantu ABAQUS. Geometri benda dilakukan melalui analisis numerik menggunakan program bantu ABAQUS. Geometri benda uji hubungan pelat-kolom pada struktur

uji hubungan pelat-kolom pada struktur  flat  flat slabslab yang digunakan dalam tulisan ini diadopsi yang digunakan dalam tulisan ini diadopsi dari penelitian Gunadi (2014). Sebelum melakukan analisis numerik pada model yang dari penelitian Gunadi (2014). Sebelum melakukan analisis numerik pada model yang diusulkan, studi awal terhadap benda uji Gunadi (2014) diverifikasi terlebih dahulu untuk diusulkan, studi awal terhadap benda uji Gunadi (2014) diverifikasi terlebih dahulu untuk memastikan tingkat akurasi permodelan yang dilakukan. Selanjutnya, usulan model memastikan tingkat akurasi permodelan yang dilakukan. Selanjutnya, usulan model disimulasikan kembali menggunakan ABAQUS untuk mengetahui perilaku strukturnya. disimulasikan kembali menggunakan ABAQUS untuk mengetahui perilaku strukturnya. Benda uji terdiri dari dua tipe model yaitu kontrol spesimen dengan menggunakan beton Benda uji terdiri dari dua tipe model yaitu kontrol spesimen dengan menggunakan beton normal (FS-NC), dan model benda uji menggunakan beton mutu tinggi (FS-HSC) di mana normal (FS-NC), dan model benda uji menggunakan beton mutu tinggi (FS-HSC) di mana metode input beton normal dan beton mutu tinggi didasarkan dari grafik uniaksial tekan dan metode input beton normal dan beton mutu tinggi didasarkan dari grafik uniaksial tekan dan tarik pada material melalui pendekatan analitis. Kedua model benda uji terdiri dari pelat tarik pada material melalui pendekatan analitis. Kedua model benda uji terdiri dari pelat dengan rasio tulangan relatif rendah (0,66%) yang diaplikasikan untuk pelat dengan dimensi dengan rasio tulangan relatif rendah (0,66%) yang diaplikasikan untuk pelat dengan dimensi 3,0

3,0  _1,5 1,5  _{0,12 m sesuai dengan geometri pada penelitian Gunadi (2014). Di samping itu, 0,12 m sesuai dengan geometri pada penelitian Gunadi (2014). Di samping itu,}

drop panel 

drop panel  diberikan di daerah koneksi pada benda uji dengan dimensi 1,0 diberikan di daerah koneksi pada benda uji dengan dimensi 1,0  _0,6 0,6  _{0,18 m. 0,18 m.}

Selama proses simulasi, beban gravitasi pada pelat diberikan secara konstan, sedangkan Selama proses simulasi, beban gravitasi pada pelat diberikan secara konstan, sedangkan  beban

 beban siklis siklis lateral lateral diberikan diberikan dalam dalam bentukbentuk displacement control displacement control   mengikuti kaidah yang  mengikuti kaidah yang ditetapkan oleh ACI 374.1-05. Hasil analisis numerik menunjukkan adanya peningkatan ditetapkan oleh ACI 374.1-05. Hasil analisis numerik menunjukkan adanya peningkatan kapasitas lateral sebesar 69,14% dan peningkatan daktilitas pada beton mutu tinggi sebesar kapasitas lateral sebesar 69,14% dan peningkatan daktilitas pada beton mutu tinggi sebesar 37,59% dari kontrol spesimennya. Berdasarkan hal tersebut, dapat diketahui bahwa 37,59% dari kontrol spesimennya. Berdasarkan hal tersebut, dapat diketahui bahwa  penggunaan

 penggunaan beton beton mutu mutu tinggi tinggi dapat dapat meningkatkan meningkatkan perilaku perilaku hubungan hubungan pelat-kolompelat-kolom mengingat struktur

mengingat struktur flat slab flat slab memiliki daktilitas simpangan yang sangat rendah. memiliki daktilitas simpangan yang sangat rendah. Kata kunci:

Kata kunci: flat slab flat slab, hubungan pelat-kolom,, hubungan pelat-kolom, drop panel drop panel , beton mutu tinggi, daktilitas, beton mutu tinggi, daktilitas

1.

1.

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN

 Flat slab

 Flat slab merupakan suatu sistem struktur yang terdiri dari elemen utama berupa pelat dan kolom (Tambusay merupakan suatu sistem struktur yang terdiri dari elemen utama berupa pelat dan kolom (Tambusay dkk., 2014). Akan tetapi, berbeda dengan sistem struktur

dkk., 2014). Akan tetapi, berbeda dengan sistem struktur  flat  flat plateplate, sistem struktur, sistem struktur flat sla flat slabb ditandai dengan ditandai dengan adanya penambahan elemen

adanya penambahan elemen drop panel drop panel   sebagai  sebagai local thickening local thickening   pada daerah hubungan pelat-kolom  pada daerah hubungan pelat-kolom (Hoffman dkk., 1998). Dalam hal ini,

Pada umumnya, penggunaan sistem struktur  flat slab maupun flat plate dinilai cukup popular pada beberapa negara tertentu karena memiliki tingkat hunian yang cukup tinggi (Qian dan Li, 2013). Akan tetapi, struktur  flat slab tidak sesuai digunakan sebagai penahan beban lateral karena kehilangan elemen balok menyebabkan transfer gaya yang terjadi pada pelat langsung ke kolom, sehingga daerah sambungan menjadi rentan terhadap kegagalan  punching shear   (Matzke dkk., 2015). Kegagalan  punching shear , yang dihasilkan dari akumulasi beban gravitasi dan beban lateral dalam bentuk momen tak-imbang, dapat terjadi dengan atau tanpa peringatan sehingga berindikasi pada keruntuhan progresif (Robertson dan Johnson, 2006). Kegagalan  punching shear   juga terjadi karena kuat geser pelat tidak mampu mengimbangi tegangan geser yang  berkembang sehingga keruntuhan bisa berlangsung secara tiba -tiba (Kurniawan dkk., 2014). Beberapa kasus keruntuhan progresif adalah adalah keruntuhan bangunan L‘Ambiance Plaza di Connecticut pad a tahun 1987 (Heger 1991), Commonwealth Avenue di Massachusetts pada tahun 1971 (King dan Delatte 2004).

Penelitian-penelitian terkait upaya peningkatan perilaku hubungan pelat-kolom telah dilakukan. Beberapa alternatif diusulkan dengan penggunaan  stud rail   (Robertson dkk., 2002), drop panel   dan  shear capitals (Megally dan Ghali, 2000), serat baja (McHarg dkk., 2000),   post-tensioned (Kang dkk., 2008), dan CFRP (Stark dkk., 2005). Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan  stud rail  dinilai memiliki kinerja yang  paling baik dalam meningkatkan daktilitas dan kapasitas simpangan pada hubungan pelat-kolom. Akan tetapi, kinerja dari stud rail belum sepenuhnya mengatasi kelemahan perilaku struktur untuk menahan kombinasi beban gravitasi dan beban gempa. Berdasarkan hal tersebut, penelitian lebih lanjut pada model hubungan pelat-kolom dengan menggunakan teknik perbaikan lainnya masih perlu dipelajari dan dikembangkan sebagai upaya peningkatan perilaku struktur flat slab dalam menahan kombinasi beban gravitasi dan beban gempa.

Penelitian ini berfokus pada studi numerik terkait penggunaan beton mutu tinggi pada sistem struktur  flat  slab  menggunakan drop panel . Sistem struktur  flat slab  disederhanakan dengan metode  sub-assemblage menjadi model hubungan pelat-kolom interior. Penggunaan drop panel  didasarkan pada pertimbangan bahwa drop panel   dapat meningkatkan kapasitas geser pelat. Di samping itu, penggunaan beton mutu tinggi juga dapat meningkatkan kapasitas geser pelat. Hasil penelitian Emam dkk. (1997) menunjukkan bahwa  penggunaan beton mutu tinggi dapat meningkatkan daktilitas perpindahan dan kuat geser dari hubungan  pelat-kolom. Selain itu, penggunaan tulangan lentur pelat dengan rasio yang lebih rendah dapat meningkatkan daktilitas dari struktur. Cheng dan Parra-Montesinos (2010) juga melakukan studi terkait  penggunaan serat baja dengan beton mutu tinggi pada hubungan pelat-kolom struktur  flat slab. Hasil  penelitian menunjukkan bahwa penggunaan serat baja dapat meningkatkan kapasitas  punching shear . Berdasarkan penelitian-penelitian terkait, metode perbaikan perilaku struktur  flat slab  menggunakan beton mutu tinggi dapat diterapkan.

2.

PROGRAM NUMERIK

Analisis dilakukan dengan menggunakan metode numerik untuk memprediksi perilaku inelastik struktur. Material beton dimodelkan menggunakan hexahedral brick element  (C3D8R) dengan reduced integration.  Reduced integration  digunakan untuk mengurangi iterasi selama proses running model. Tulangan baja

didesain dengan menggunakan elemen T3D2 sebagai elemen truss. Elemen T3D2 digunakan karena dapat menahan beban pada arah sepanjang sumbunya.  Embedded element  juga digunakan dalam studi numerik untuk memodelkan interkasi antara tulangan dan beton. Teknik embedded element  digunakan untuk membuat elemen beton dan tulangan dapat menjadi satu kesatuan.

Model concrete damage plasticity (CDP) diterapkan untuk menggambarkan mekanisme kegagalan cracking   beton pada kondisi tarik  ~_t  pl  dan crushing  pada kondisi tekan  ~_c pl  (Kmiecik dan Kaminski, 2011). Cracking  dan crushing   pada beton direpresentasikan dengan peningkatan nilai dari variable haredening / softening   berdasarkan hasil perhitungan analitis (Jankowiak dan Lodygowski, 2005). CDP dinilai sebagai salah satu

model konstitutif yang paling baik dalam memodelkan perilaku kompleks dari material beton. Hal ini dikarenakan CDP dapat memodelkan material quasi-brittle  pada semua elemen solid menggunakan beban monotonik, siklik, maupun beban dinamis. Di samping itu, kerusakan isotropik pada perilaku plastisitas tarik dan tekan beton juga dapat dimodelkan menggunakan parameter damage (Wasatko dkk., 2015).

Berdasarkan standar dari Eurocode 2, tegangan tekan  _cyang dinyatakan sebagai fungsi dari regangan uniaksial tekan   diperoleh dari Persamaan (1)._c





cu c cm c k  k   f                 ₁ 2 , 2 1     (1)

dimana E cm adalah modulus elastisitas beton,  f cm adalah kuat tekan rata-rata beton pada hari ke-28,   =  c /  c1

dan k   = 1,05 c1 E cm /f cm didefinisikan sesuai Eurocode 2. Regangan pada tegangan puncak    didefinisikanc₁

menggunakan Persamaan (2) seperti yang diadopsi dari jurnal ilmiah Kmiecik dan Kaminski (2011). Selanjutnya, regangan nominal ultimit tekan pada beton yang diadopsi dari Eurocode 2 berdasarkan kuat tekan rata-rata adalah  cu1 = 0,0035.











cm cm



c1 0.0014 2exp 0.024 f   exp 0.14 f  

    (2)

Berdasarkan studi numerik yang dilakukan oleh Pavlovic dkk. (2013), Persamaan (1) dinilai menghasilkan crushing  pada beton yang overestimasi. Hal ini dikarenakan kurva plastisitas pada Eurocode 2 didefinisikan hanya sampai pada regangan nominal ultimit  cu1. Oleh karena itu, untuk mencegah overestimasi akibat

crushing   pada beton, kurva tegangan-regangan diperpanjang melebihi regangan nominal ultimitnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 a. Rumus dari perpanjangan kurva seperti yang didefinisikan oleh Persamaan (3) terdiri dari dua bagian, yaitu persamaan sinusoidal antara titik D – E dan persamaan linear antara titik E – F.





















 



                         cuE  c cuE  cuF  cuE  c cuF  c cuF  cuE  cuE  c cuD tE  tE  cm c  f    f    f   tD                                               , , , 2 sin 2 sin 1 (3)

dimana  µ = (  c -  cuD )/(  cuE  -  cuD )  adalah koordinat relatif antara titik D – E dan    = f cm /f cu1. Titik D

didefinisikan sebagai  cuD=  cu1 dan f cuD = f cu1 =  c(  cu1 ). Titik E adalah akhir dari persamaan sinusoidal pada

regangan  cuE  yang ditandai dengan pengurangan kekuatan beton menjadi  f cuE   oleh faktor   = f cm /f cuE .

Penurunan kekuatan pada persamaan linear berakhir di titik F pada regangan  cuF dengan kekuatan sisa dari

 beton f cuF . Regangan  cuF = 0,10 diambil dengan nilai yang cukup besar sehingga tidak dapat dicapai selama

 proses analisis. Hal ini juga akan berdampak pada percepatan iterasi selama proses running model . Di samping itu Pavlovic dkk. (2013) juga menjelaskan bahwa nilai dari kekuatan sisa beton f cuF   = 0,4 MPa,

faktor pengurangan   = 20 dan regangan  cuE = 0,03 telah dikalibrasi berdasarkan pengujian eksperimental.

 Nilai dari faktor  tD = 0,5 dan  tE  = 1,0 yang merupakan garis singgung sudut sinusoidal pada titik D dan E,

 juga diambil dengan pertimbangan untuk memperhalus bentuk kurva sinusoidal.

Kurva plastisitas beton pada kondisi tarik didefinisikan sebagai fungsi dari regangan uniaksial tarik  _t dan tegangan uniaksial tarik   . Tegangan meningkat secara linear sampai pada nilai puncak tegangan tarik  f _t  ct .

Setelah titik tersebut, tegangan tarik terdegradasi sampai pada regangan  t   = 0,001. Wang dan Hsu (2001)

mengusulkan rumus pendekatan untuk menghitung hubungan tegangan-regangan tarik pada beton seperti terlihat pada Persamaan (4).

cr  t  n t  cr  ct  t  f             _             ,   (4)

dimana  cr  adalah regangan pada saat beton mengalami retak dan  f ct  adalah nilai pada saat beton mengalami

tegangan tarik puncak.

Parameter input lain yang harus ditentukan pada model konstitutif CDP adalah parameter  plasticity  dan  parameter damage. Beberapa parameter  plasticity  disesuaikan dengan default yang disediakan oleh

ABAQUS seperti rasio kuat tekan biaksial/uniaksial  b0 /  c0 = 1,16,  flow potential eccentricity   = 0,1 serta

deviatoric stress invariant ratio  K  = 0,667. Di sisi lain, parameter  plasticity lainnya seperti dilation angle    = 5 _{dan viscosity parameter v = 0,25 ditentukan secara iterasi dan dikalibrasi untuk mendapatkan hasil yang}

sama seperti uji eksperimental. P arameter damage pada ABAQUS didefinisikan untuk kondisi tekan dan tarik dari beton. Parameter damage yang berasal dari nilai kurva tegangan-regangan uniaksial dinyatakan sebagai rasio antara undamage dan damage dari beton dengan persamaan d c = 1 –   c /f cm dan d t = 1  –   /f t  ct  sebagai

(a) (b)

Gambar 1. Parameter beton pada kondisi tekan. (a) Kurva tegangan-regangan uniaksial tekan beton , (b) Evolusi keruntuhan tekan beton (Pavlovic dkk., 2013)

3.

VALIDASI HASIL NUMERIK

Hasil uji eksperimental pada penelitian Gunadi (2014) digunakan sebagai acuan dalam pengusulan model menggunakan pendekatan numerik. Benda uji merupakan model interior hubungan pelat kolom pada struktur  flat plate menggunakan detail tulangan geser ( stud rail ortogonal ) yang mengacu pada ACI 352.1R-89 dan

ACI 421.1R-99. Geometri benda uji dapat dilihat pada Gambar 2.

(a) (b)

(c) (d )

Gambar 2. Geometri benda uji. (a) Dimensi benda uji, (b) Detail tulangan atas pelat, (c) Detail tulangan bawah pelat, (d) Detail tulangan kolom (Gunadi, 2014)

Benda uji didesain untuk memikul beban gravitasi konstan dan beban siklik lateral. Beban gravitasi disimulasikan dalam bentuk blok-blok beton dan beban siklik diterapkan menggunakan displacement control  sesuai dengan kaidah yang ditetapkan oleh ACI 374.1-05. Bagian dasar kolom diberikan perletakan sendi dan

0 20 40 60 80 100 120 140 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1    C  o   m   p   r   e   s   s    i  v  e    S    t  r  e   s   s    (    M    p    a    ) Strain  A B C  D E  _F  f _cm f _cuD= f _cu1 0.45 f _cm f _cuE= f _cm / _   cuE= 0.03 0.4 MPa 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1    D  a   m   a   g   e    V  a   r    i  a    b    l  e ,     d  o   c   r     d    t Inelastic Strain, B C  d _c or d _t = 0  D E  F  d _c or d _t = 0.99    1    5    7    0

Beban Siklik Lateral

hs _{=120 mm} 3000 300 300 Satuan dalam mm Tumpuan Sendi Tumpuan Rol Beban Gravitasi Dimensi Kolom 300300 Dimensi Pelat 30001500120 660 3600    6    6    0    1    5    0    0    6    0    0    4    0    0    4    0    0 1450 600 1450 12 D8-120 13 D8-50 3 D8-135    6    6    0    1    5    0    0 660 3600    6    0    0    4    0    0    4    0    0 1450 600 1450 6 D8-120 7 D8-207 2 D8-200    1    8    7    0 300    3    0    0 12D13 D6-50

Benda uji hubungan pelat-kolom didesain dengan menggunakan mutu beton  f’ c  = 46,21 MPa. Tulangan

lentur longitudinal atas pada pelat didesain lebih rapat dibandingkan dengan tulangan lentur longitudinal  bawah pelat. Hal ini dikarenakan momen negatif bekerja pada daerah hubungan pelat-kolom dengan nilai yang lebih besar daripada momen positif. Selanjutnya, tulangan lentur transversal atas dan bawah pelat didesain dengan diameter yang sama mengikuti tulangan lentur longitudinal pelat. Di samping itu  stud rail  di desain secara ortogonal pada muka kolom dan dipasang pada keempat sisi kolom mengikuti kaidah ACI 352.1R-89 dan ACI 421.1R-99 . Detail tulangan lentur pada pelat dan tulangan longitudinal pada kolom serta sengkang dan stud rail disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Detail material pengujian eksperimental (Gunadi, 2014)

Elemen Diameter (mm) Tegangan

Leleh (MPa) Standar Aktual Tulangan pelat _{8 7,96 321,5} Tulagan kolom D13 13,84 390,74 Tulangan sengkang _{6 5,94 354,77} Stud rail _{8 7,68 534,3}

Untuk menjamin keakuratan analisis numerik, benda uji dari penelitian Gunadi (2014) dimodelkan kembali menggunakan ABAQUS dengan mengacu pada spesifikasi material, geometri, dan prosedur pembebanan yang diterapkan. Detail dari material beton dan tulangan juga dianalisis kembali dengan mengikuti kaidah yang ditetapkan oleh ABAQUS. Komparasi trend dari kurva backbone pada model Gunadi (2014) dan model numerik dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Perbandingan kurva

backbone

 eksperimental dan analisis numerik

Gambar 3 menunjukkan bahwa model kedua kurva backbone  mengindikasikan trend yang hampir sama sampai pada drift ratio 5.0%. Hal ini membuktikan bahwa studi numerik yang dilakukan cukup baik untuk dikembangkan pada model struktur meskipun terdapat perbedaan pada nilai kuat tekan betonnya.

4.

USULAN MODEL

Model benda uji yang diusulkan adalah model hubungan pelat-kolom interior pada struktur  flat slab dengan drop panel . Detail geometri dan tulangan benda uji diadopsi dari penelitian Gunadi (2014). Akan tetapi,  stud rail  ortogonal dihilangkan dan digantikan dengan elemen drop panel  sebagai penebalan lokal pada daerah koneksi. Benda uji dibagi menjadi dua jenis yaitu model hubungan pelat-kolom menggunakan beton normal (FS-NC) dengan  f’ c = 30 MPa, dan model hubungan pelat-kolom menggunakan beton mutu tinggi (FS-HSC)

dengan  f’ c  = 140 MPa. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kedua trend dari perilaku strukturnya. Detail

geometri benda uji yang diusulkan dapat dilihat pada Gambar 4.

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8    G  a   y   a    L  a    t  e  r   a    l    (     k      N      ) Drift Ratio (%₎ Model ABAQUS Model Gunadi (2014)

gaya lateral – rasio simpangan yang terjadi pasca pembebanan lateral. Di samping itu, penilaian daktilitas simpangan akibat peningkatan mutu beton juga dievaluasi.

Gambar 4. Geometri usulan model hubungan pelat-kolom menggunakan

drop panel

5.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kapasitas Gaya Lateral

 _– 

Rasio Simpangan

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, bentuk umum kurva histerisis hubungan gaya lateral-rasio simpangan (drift ratio) untuk semua benda uji adalah sama. Akan tetapi, persentase rasio simpangan maksimum pada benda uji FS-HSC yang dimodelkan menggunakan beton mutu tinggi adalah 37,59% lebih tinggi dibandingkan dengan benda uji FS-NC yang menggunakan beton normal. Di samping itu, kapasitas gaya lateral pada benda uji FS-HSC meningkat 69,14% dibandingkan dengan kontrol spesimen. Gaya lateral maksimum pada benda uji FS-HSC tercapai pada rasio simpangan 4,74% pada arah positif, sementara kegagalan tercapai pada rasio simpangan 6,31%. Untuk benda uji FS-NC, gaya lateral maksimum tercapai  pada rasio simpangan 2,43% dan kegagalan terjadi ada rasio simpangan 3,50%.

(a) (b)

Gambar 5. Kurva histerisis model hubungan pelat-kolom menggunakan

drop panel

. (

a

) Benda uji FS-NC, (

b

) Benda uji FS-HSC

Gambar 5 juga menunjukkan bahwa kekuatan pada arah negatif dari benda uji lebih rendah dibandingkan dengan arah positifnya. Hal ini disebabkan karena adanya akumulasi momen lentur akibat beban gravitasi dan beban siklik lateral yang secara bergantian saling menjumlahkan pada satu sisinya sesuai dengan arah  beban lateral yang bekerja, sehingga nilai momen lentur pada sisi berlawanan dari arah beban lateral akan  berkurang. Oleh karena itu, pada rasio simpangan tertentu, retak umumnya mulai terbentuk pada arah beban  positif, sehingga ketika beban berbalik arah, kekuatan lateral negatif tidak sepenuhnya tercapai sama dengan

        1         5         7         0

Beban Siklik Lateral

hs _{=120 mm} 3000 300 300 Satuan dalam mm Tumpuan Sendi Tumpuan Rol Beban Gravitasi drop panelhd  _{= 180 mm} (1000 x 600-mm) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 -45 -30 -15 0 15 30 45 -60 -40 -20 0 20 40 60 Drift Ratio (%)    G  a   y   a    L  a    t  e  r   a    l    (    k    N     ) Simpangan (mm) FS-NC -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 -150 -100 -50 0 50 100 150 -150 -100 -50 0 50 100 150 Drift Ratio (%)    G  a   y   a    L  a    t  e  r   a    l    (     k      N    ) Simpangan (mm) FS-HSC

Daktilitas merupakan salah satu pertimbangan yang paling penting dalam desain suatu struktur untuk memikul beban gempa. Filosofi desain struktur tahan gempa didasarkan pada penyerapan energi yang dihasilkan dari deformasi inelastik ketika gempa bumi terjadi, di mana struktur masih mampu mempertahankan integritas strukturnya dalam memikul beban gravitasi. Untuk jenis struktur yang masih memiliki sifat getas, upaya peningkatan daktilitas strukturnya harus terus diteliti lebih lanjut.

Gambar 6. Alternatif penentuan nilai daktilitas simpangan suatu struktur

Secara umum, rasio daktilitas simpangan ( µ) didefinisikan sebagai perbandingan antara perpindahan ultimit (u) dengan perpindahan pada saat pelelehan pertama pada struktur (  y). Perpindahan yang terjadi pada saat

leleh sering kali cukup sulit untuk diamati. Hal ini terjadi akibat perilaku inelastik dari material atau karena tulangan longitudinal pada posisi penampang beton bertulangan dengan kedalaman yang berbeda telah leleh  pada tingkat beban yang berbeda. Oleh karena itu, seperti terlihat pada Gambar 6, alternatif yang digunakan

untuk menentukan titik perpindahan leleh dengan mencari titik perpotongan antara garis kekakuan elastik terhadap beban ultimit. Di samping itu, perpindahan ultimit dari benda uji dikategorikan menjadi dua bagian sebagaimana dijabarkan dalam Tabel 2. Hal ini dikarenakan perpindahan ultimit ditentukan dari perpindahan yang koresponden dengan beban puncak (  p) atau dari perpindahan di mana beban lateral telah menurun

dengan nilai tidak kurang dari 80% dari beban lateral puncaknya. Tabel 2 menunjukkan bahwa model dengan mutu beton yang sangat tinggi mempunyai daktilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol specimen.

Tabel 2. Daktilitas simpangan model benda uji

Model

Rasio Simpangan (%) Daktilitas Simpangan Titik Leleh Titik Puncak Titik Ultimit  y  p  p _      y u u _      Arah Positif FS-NC 1,52 2,96 3,45 1,94 2,27 FS-HSC 1,81 4,74 5,70 2,62 3,15  Arah Negatif FS-NC 1,64 2,43 3,50 1,48 2,13 FS-HSC 1,86 3,32 5,60 1,79 3,01

6.

KESIMPULAN

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan pada dua model hubungan pelat-kolom menggunakan drop panel , dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Penggunaan beton mutu tinggi dapat meningkatkan kapasitas lateral dan kapasitas rasio simpangan dari struktur sampai 69,14% dan 37,59%, secara berurutan.

2. Penggunaan beton dengan mutu 140 MPa dengan rasio tulangan 0,66% dapat mencapai rasio simpangan maksimum pada titik 4,74% dibandingkan dengan beton mutu 35 MPa yang hanya mencapai rasio simpangan 2,43%.

3. Peningkatan rasio simpangan pada model benda uji berimplikasi pada peningkatan daktilitas simpangan, di mana daktilitas benda uji FS-HSC tercapai pada nilai 3,15.

7.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Pendidikan Tinggi (DIKTI), atas bantuan dana melalui hibah penelitian dengan skim Pendidikan Magister menuju Doktor Sarjana Unggul (PMDSU).

DAFTAR PUSTAKA

ABAQUS Version 6.13. (2013). User Manual . DS SIMULIA Corp, USA.

ACI Committee 318. (2011).  Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-11). American Concrete Institute.

ACI Committee 352. (1989).  Recommendations for Design of Slab-Column Connections in Monolithic  Reinforced Concrete Structures (ACI 352.1R-89). American Concrete Institute.

ACI Committee 374. (2005).  Acceptance Criteria for Moment Frame Based on Structural Testing and Commentary (ACI 374.1-05). American Concrete Institute.

ACI Committee 421. (1999). Shear Reinforcement for Slabs (ACI 421.1R-99). American Concrete Institute. Cheng, M.Y., dan Parra-Montesinos, G.J. (2010). ―Evaluation of Steel Fiber Reinforcement for Punching

Shear Resistance in Slab-Column Connections  –  Part II: Lateral Displacement Reversals‖,  ACI Structural Journal , 107 (1), 110 – 118.

Emam, M., Marzouk, H., dan Hilal, M. (1997). ―Seismic Response of Slab -Column Connections Constructed with High-Strength Concrete‖, ACI Structural Journal , 94 (2), 197 – 204.

EN1992-1-1: Eurocode 2. (2004).  Design of Concrete Structure, Part 1-1: General Rules and Rules for  Buildings. European Committee for Standardization (CEN), Brussels, Belgium.

Gunadi, R. (2014).  Perilaku Hubungan Pelat-Kolom Bertulangan Geser Terhadap Beban Siklis Lateral . Disertasi. Program Doktor Teknik Sipil Pengutamaan Rekayasa Struktur, Institut Teknologi Bandung, Bandung.

Heger, F.J. (1991). ―Public Safety Issues in Collapse of L‘Ambiance Plaza‖,  Journal of Performance of Constructed Facilities  –  ASCE , 5 (2), 92 – 112.

Hoffman, E.S., Gustafson, D.P., dan Gouwens, A.J. (1998). Structural Design Guide to the ACI Building Code. Springer Science Business Media, New York.

Jankowiak, T., dan Lodygowski, T. (2005). ―Identification of Parameters of Concrete Damage Plasticity Constitutive Model‖, Foundation of Civil and Environmental Engineering , No. 6, 53 – 69.

Kang, T.H-K., Robertson, I.N., Hawkins, N.M., dan Lafave, J.M. (2008). ―Recommendations for Design of Post-Tensioned Slab-Column Connections Subjected to Lateral Loading‖,  PTI Journal , 6 (1), 45 – 59. King, S. dan Dellate, N.J. (2004). ―Collapse of 2000 Commonwealth Avenue: Punching Shear Case Study‖,

 Journal of Performance of Constructed Facilities  –  ASCE , 18 (1), 54 – 61.

Kmiecik, P., dan Kaminski, M. (2011). ―Modelling of Reinforced Concrete Structures and Composite Structures with Concrete Strength Degradation Taken into Consideration‖,  Archives of Civil and  Mechanical Engineering , 11 (3), 623 – 636.

Kurniawan, R., Budiono, B., Surono, A., dan Pane, I. (2014). ―Studi Eksperimental Perilaku Siklis Flat Slab Beton Mutu Sangat Tinggi‖, Jurnal Teknik Sipil , 21 (2), 139 – 146.

Matzke, E.M., Lequesne, R.D., Parra-Montesinos, G.J., dan Shield, C.K. (2015). ―Behavio r of Biaxially Loaded Slab-Column Connections with Shear Studs‖,  ACI Structural Journal , 112 (3), 335 – 346.

McHarg, P.J., Cook, W.D., Mitchell, D., dan Yoon, Y- S. (2000). ―Benefits of Concentrated Slab Reinforcement and Steel Fibers on Performance of Slab-Column Connections,  ACI Structural Journal , 97 (2), 225 – 235.

Megally, S. dan Ghali, A. (2002). ―Punching Shear Design of Earthquake -Resistance Slab-Column Connections‖, ACI Structural Journal , 97 (5), 720 – 730.

Pavlovic, M., Markovic, Z., Veljkovic, M., dan Budevac, D. (2013). ―Bolted Shear Connectors Vs. Headed Studs Behaviour in Push-Out Tests‖, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 88, 134 – 149. Qian, K. dan Li, B. (2013). ―Experimental Study of Drop -Panel Effects on Response of Reinforced Concrete

Robertson, I.N., Kawai, T., Lee, J., & Enomoto, B. (2002). ―Cyclic Testing of Slab -Column Connection with Shear Reinforcement‖, ACI Structural Journal , 99 (5), 605 – 613.

Stark, A., Binici, B., dan Bayrak, O. (2005). ―Seismic Upgrade of Reinforced Concrete Slab -Column Connections Using Carbon Fiber-Reinforced Polymers‖, ACI Structural Journal , 102 (2), 324 – 333. Tambusay, A., Suprobo, P., dan Faimun. (2014). ―Studi Eksperimental Perilaku Hubungan Pelat -Kolom

Menggunakan  Drop Panel   dengan Serat PVA-ECC Terhadap Beban Siklik Lateral‖,  Prosiding  Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS 2014), 1 – 7.

Wang, T., dan Hsu, T.T.C. (2001). ―Nonlinear Finite Element Analysis of Concrete Structures Using New Constitutive Models‖, Computer and Structures, Vol. 79, 2781 – 2791.

Wasatko, A., Pamin, J., dan Polak, M.A. (2015). ―Application of Damage -Plasticity Models in Finite Element Analysis of Punching Shear‖, Computer and Structures, Vol. 151, 73 – 85.