Struktur Beton Bertulang Komposit

Struktur Beton Bertulang Komposit adalah Steel Reinforced Concrete (SRC) merupakan struktur komposit gabungan dari Reinforced Concrete (beton bertulang) dengan profil baja pada dalamnya. Sistem SRC ini terdiri dari beton, baja profil, tulangan longitudinal, dan tulangan transversal (Chen dan Cheng 2003). SRC memanfaatkan kelebihan yang memiliki oleh masing-masing elemen dasar pembentuknya, yaitu sifat kekakuan dari Reinforced Concrete dan kekuatan dari struktur baja, sehingga menjadikan SRC struktur yang memiliki kekakuan dan kekuatan yang sangat tinggi.

Cek Harga Precast Terbaru 2022

Membandingkan Kolom Baja

SRC memiliki kapasitas menahan beban yang besar dengan penampang yang relative lebih kecil.  Membandingkan dengan struktur beton bertulang konvensional. Namun juga memilik ketahanan terhadap api dan korosi yang lebih baik. Membandingkan kolom baja biasa dan juga efek penguatan dalam melawan tekuk.

Penelitian mengenai Steel Reinforced Concrete terus mengembangkan dalam beberapa tahun. Terakhir pada beberapa Negara seperti Jepang, Taiwan, dan Amerika. Aplikasi dari SRC ini pun sudah banyak berguna untuk struktur bangunan bertingkat antara 5-20 lantai. Untuk bangunan gedung bertingkat sangat tinggi terutama gedung pencakar langit.

Struktur Komposit

Penggunaan struktur komposit ini akan memberikan keuntungan dari segi ekonomis. Karena kebutuhan dimensi untuk struktur beton bertulang yang semula besar dapat mereduksi. Dengan menggunakan struktur komposit sehingga dapat menghemat tata ruang (Teguh 2008).

Pada setiap kontruksi gedung, panel pertemuan (sambungan) kolom dan balok-balok merupakan bagian yang rawan. Pada suatu struktur tahan gempa karena sifat pemecaran energinya yang spesifik. Tak terkecuali pada kontruksi gedung yang menggunakan struktur SRC. Pada saat struktur melanda gempa. Akan terjadi gaya geser yang sangat besar pada sambungan balok dan kolom terutama ketika timbulnya sendi plastis balok pada muka kolom.

Gaya geser ini dapat mengakibatkan keruntuhan pada inti panel join baik karena dilampuinya kapasitas geser atau karena hancurnya lekatan (bond) dari tulangan atau akibat dari keduanya (Lillyantina 2008).

Profil Baja

Terlebih lagi karena daya lekat natural antara profil baja dan beton pada struktur balok atau kolom SRC sangat kecil dibandingkan dengan gaya tekan pada balok beton yang bekerja di atas flange profil baja. Bila kapasitas geser pada bidang pertemuan ini tidak mencukupi, keretakan dapat terjadi, dan kegagalan struktur pun tak dapat dicegah. Oleh karena itu sangatlah penting untuk bisa memperkirakan kekuatan geser yang dimiliki daerah sambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan balok-kolom ini dapat direncanakan dengan lebih baik.

Desain Sambungan Balok-Kolom SRC

Menurut Wakabayashi (1986), kriteria desain untuk sambungan yang baik pada struktur daktail tahan gempa adalah sebagai berikut :

1. Kekuatan dari sambungan tidak boleh kurang dari syarat maksimum yang dapat memperbesar mekanisme struktur sendi plastis. Hal ini dapat mengurangi secara relatif kebutuhan akan perbaikan dan kehilangan energi akibat mekanisme sambungan yang mengalami penurunan kekuatan saat terkena beban berulang dalam fase elastis.
2. Kapasitas dari kolom seharusnya tidak mempengaruhi oleh kemungkinan terjadinya penurunan kekuatan pada sambungan. Daerah sambungan harus benar-benar memperhitungkan sebagai bagian dari kolom.
3. Selama terjadi gaya gempa, sambungan mengharapkan berada dalam keadaan fase plastis.
4. Deformasi sambungan tidak boleh meningkatkan terjadinya simpangan.
5. Perkuatan pada sambungan yang memperlukan untuk meningkatkan kapasitas tidak boleh menyebabkan kesulitan dalam proses konstruksi.

Elemen Struktur

Mekanisme Geser yang bekerja pada elemen struktur merupakan hal yang sangat penting untuk memperhatikan terlebih lagi pada komponen struktur yang rentan terhadapgaya geser seperti pada balok tinggi beton bertulang. Gaya geser umumnya tidak bekerja sendiri, tetapi terjadi kombinasi dengan lentur, torsi, atau gaya normal. Perilakukeruntuhan geser pada balok beton bertulang sangat berbeda dengan keruntuhan yang mengakibatkan oleh lentur.

Keruntuhan geser bersifat getas (brittle)  tanpa adanya peringatan atau tanda-tanda berupa lendutan yang berarti.Penunjang dan pengikat (Strut-and-Tie model ) adalah suatu sistem penyaluran gayadalam yang berhubungan dari titik beban kepada penunjang.

Model Kuda-kuda

Prinsip dasar dari metode ini membuat berdasarkan model kuda-kuda sederhana dengan memberi penekanan pada penyaluran dan distribusi beban dalam struktur dan dapat mengaplikasikan pada struktur bangunan, jembatan dan struktur lainnya.

Strut-and-Tie Model sesuai untuk menggunakan menganalisis dan memodelkan struktur beton bertulang yang memikul tiga jenis gayayaitu gaya lentur, gaya geser dan torsi dengan berdasarkan pada teori keseimbangandesain plastis. Metode ini dapat mempergunakan pada daerah-daerah saat teori balok tidak tepat menerapkan. Daerah-daerah ini sering menyebut sebagai daerah terganggu (D-regions).

Elemen Struktur

Dengan metode Strut-and-Tie Model, analisa D-region pada elemen struktur dapat lebih mudah melakukan saat keadaan tegangan yang terjadi idealisasi sebagai strut dari beton,tie dari baja dan daerah nodal (Lumantarna,2002). Dengan adanya aksi dari strut and tie tersebut, pertambahan kekuatan pada struktur balok tinggi beton bertulang dapat terjadi (Nilson dan Winter,1991).

Strut-and-Tie Model  berawal dari Truss-Analogy-Model yang pertama kali memperkenalkan oleh Ritter (1899), Morsch (1902). Dengan memperhatikan pola retakyang terjadi pada balok beton bertulang yang mengakibatkan oleh beban, Morschmenggunakan model rangka batang (Truss)  untuk menjelaskan aliran gaya (load path)dari transfer beban ketumpuan seperti yang terjadi pada struktur beton bertulang dalam kondisi retak (craked condition).

Perancangan Model

Perancangan model balok tinggi membuat secara 3D dengan bantuan komputasi ANSYSED versi 9.0 sesuai dengan dimensi sebenarnya. Sealnjutnya model ini mengharapkan mampu menggambarkan defleksi. Keretakan dan kehancuran yang terjadi akibat pengaruh perilaku penggunaan model. Struktur Penunjang dan Pengikat (Strut-and-Tie Model)terhadap beban ultimit dan variasi tinggi balok.

Model Beton

Dalam model beton menggunakan element types SOLID65 yang mendefinisikan dalam delapan nodes. Yaitu merupakan material isotropic yang mampu menggambarkan defleksi,keretakan dan kehancuran beton. Element SOLID65 ini dapat bekerja bersama dengan material lain, misalnya baja tulangan. Input data element types SOLID65, Kuat tekan beton memperoleh dari hasil pengujian terdahulu. Modulus elastisitas beton (Ec), Poissonrasio untuk beton berguna 0,20.Kuat tarik beton.

Nilai tegangan-regangan dalam multilinier kinematic hardening plasticity

Perilaku elastic isotropic pada beton terjadi pada saat sebelum beton mengalami retak awal. Sebagaimana posisi akan mengalami kehancuran. Parameter kehancuran pada permukaan beton dalam ANSYS memodelkan pada material model nonlinier nonmetal plasticityconcrete. Kurva tegangan- regangan untuk beton normal. Dengan menggunakan tata cara perhitungan struktur beton bertulang untuk bangunan gedung (SNI 03-2847-2002).

Model Baja Tulangan

Model baja tulangan menggunakan element types LINK8 yang mendefiniskan dengan 2nodes material isotropic. Data untuk material model baja tulangan menggunakan elemennon linier rate independent multilinier isotropic hardening dan von Mises yield criteriandengan nilai young modulus, poisson ratio dan nilai kurva tegangan regangan baja berdasarkan tata cara perhitungan struktur beton bertulang untuk bangunan gedung (SNI03-2847-2002).