Dinding Geser Beton
Desain Dinding Geser Beton
Dinding geser beton bertulang (RC) dikenal sebagai sistem struktural yang sesuai, dengan kemampuan memberikan ketahanan lateral berikut control drift pada bangunan beton bertulang. Namun dinding geser yang lebih tua biasanya dirancang terutama untuk aksi gabungan dari beban gravitasi dan beban angin tanpa pertimbangan beban seismik khusus. Ketentuan seismik baru diperkenalkan pada tahun 1970-an, dan sejak itu berkembang untuk memastikan memiliki kapasitas dan daktilitas yang memadai terhadap beban seismik.
Pada artikel ini, kita akan membahas evolusi kode desain untuk desain dan
detailing dinding geser beton.
Institut Beton Amerika - ACI 318
Metodologi desain untuk dinding geser beton pada tahun 1963.
Didasarkan pada desain tegangan kerja; namun, pendekatan desain kekuatan pamungkas juga diperkenalkan. Bab 22 dari kode ini mensyaratkan ketebalan minimum 6 inci (150 mm) untuk dinding setinggi dua lantai. Ketebalan minimum ini bertambah 1 inci (25 mm) untuk setiap 25 kaki (7,6 m) di bawah dua lantai teratas. Kode ini mensyaratkan luas tulangan horizontal dan vertikal masing-masing tidak kurang dari 0,0025 dan 0,0015 kali luas penampang dinding yang diperkuat.
Untuk dinding dengan ketebalan lebih dari 10, harus ada tulangan untuk setiap arah yang ditempatkan dalam dua lapisan sejajar dengan permukaan dinding. Ukuran batang minimum dibatasi pada batang #3 (diameter 9,5 mm) dengan jarak tidak lebih dari 18 inci (450 mm) di tengahnya. Di sekitar bukaan dan pada batas dinding, harus ada tidak kurang dari dua batang #5 (16 mm). Panjang sambungan lap minimum yang diperlukan untuk tulangan Grade 50 dan 60 tidak boleh kurang dari diameter batang 30 dan 36.
Secara umum mengikuti desain dan persyaratan perincian yang sama untuk rasio tulangan dan ukuran batang seperti pada kode 1963, kecuali bahwa dalam Lampiran A – “Ketentuan Seismik Khusus untuk Desain Seismik”, area minimum terdistribusi tulangan horizontal dan vertikal harus paling sedikit 0,0025 kali luas penampang bruto dinding. Untuk dinding geser dengan P e / P b < 0,4 , ( P e , beban aksial rencana, dan P b , kapasitas beban aksial pada kondisi seimbang), diperlukan tulangan vertikal tambahan di dekat elemen batas. Jumlah minimum tulangan terkonsentrasi ini adalah 200b w .d/ f y , di mana d adalah jarak antara serat tekan terluar dan pusat tulangan terkonsentrasi dan b w adalah tebal dinding.
Untuk dinding
dengan tingkat beban aksial yang lebih tinggi, jumlah tulangan terkonsentrasi
harus dipilih sedemikian rupa sehingga dinding dapat menahan kombinasi gaya
gravitasi dan momen guling. Baja tulangan pada elemen batas harus dikekang dengan
tulangan melintang melebihi tinggi penuhnya. Jumlah minimum tulangan
transversal yang diperlukan pada elemen batas adalah l h .ρ s .s h /2 , di mana
s = 0,45(A g / Ac- 1). f' c / f y , l h adalah panjang lingkaran tak bertuan, dan s
h adalah jarak lingkaran. Panjang
sambungan lap minimum dari semua tulangan vertikal setidaknya berdiameter 30
batang.
Kode ACI 1977 (ACI 318, 1977)
Memiliki desain dan persyaratan perincian yang sama dengan kode 1971, kecuali bahwa kode 1977 memperkenalkan panjang sambungan putaran minimum yang dimodifikasi untuk Kelas sambungan yang berbeda.
1983
Mensyaratkan luas minimum
0,0025 kali luas penampang bruto untuk tulangan memanjang dan melintang.
Tulangan ini tidak boleh memiliki jarak lebih dari 18 inci (450 mm). Bagian
dari dinding geser, di mana serat terluar dikenai tegangan lebih besar dari 0,2
f'c , harus memiliki elemen batas. Elemen batas harus proporsional untuk
memikul semua beban gravitasi terfaktor pada dinding, serta momen guling akibat
beban gempa. Elemen batas harus dikekang dengan tulangan transversal yang
berjarak tidak lebih kecil dari: seperempat dari dimensi komponen struktur
minimum dan 4 inci (100 mm). Jumlah minimum tulangan transversal adalah:
di mana,
h c = jarak pusat - ke - pusat pada bidang horizontal ikatan pembatas,
s = adalah jarak vertikal ikatan.
Panjang pengembangan minimum untuk batang lurus yang disyaratkan oleh Kode 1983 adalah,
2,5 f y d b /√ f' c
yang harus dimodifikasi untuk mendapatkan panjang sambungan lap yang sesuai, berdasarkan Kelas sambungan lap.
1989Kode ACI 1989 (ACI-318, 1989)
Untuk panjang
pengembangan minimum dan panjang sambungan lap berubah secara signifikan,
dengan memodifikasi panjang yang diperlukan untuk efek penutup, jarak batang,
diameter batang, dan adanya lapisan epoksi. Kode ACI 1989 menetapkan dua Kelas
sambungan lap yang berbeda: Kelas A, di mana hanya 50% atau kurang tulangan yang
disambung; dan Kelas B dimana lebih dari 50% tulangan disambung dengan putaran.
Untuk sambungan Kelas A, panjang sambungan putaran diambil sebagai panjang
pengembangan, dan untuk sambungan Kelas B, panjang sambungan putaran diambil
sebagai 1,3 kali panjang pengembangan. Namun, ketentuan seismik tetap identik
dengan versi kode sebelumnya. Persyaratan untuk menentukan panjang pengembangan
minimum dalam Kode ACI 1995 (ACI-318, 1995) adalah:
Dimana, faktor modifikasi dan memperhitungkan pengaruh lokasi batang, lapisan batang, ukuran batang, dan kepadatan beton (diambil lebih besar dari 1,0 untuk beton ringan), masing-masing. Faktornya, k tr , adalah efek kurungan dan c b adalah jarak maksimum antar batang. Ketentuan seismik untuk dinding geser tetap sangat mirip dengan versi sebelumnya.
2008 dan 2011Kode ACI 2008 dan 2011 (ACI-318, 2008, 2011)
mensyaratkan bahwa panjang pengembangan tulangan longitudinal ditentukan
untuk mengembangkan 1,25 kali tegangan leleh nominal. Kode ACI 2011 pada
dasarnya memiliki ekspresi yang sama untuk panjang pengembangan minimum, tetapi
diformat ulang sebagai:
Memperhitungkan kepadatan beton (diambil kurang dari 1,0 untuk beton ringan).
Referensi;
Major Techniques for Modeling Shear Walls - FPrimeC Solutions Inc.
Clough, R. W.; Benuska, K. L; and Wilson, E. L. (1965). “Inelastic Earthquake Response of Tall Buildings” Proc. 3rd World Conference on Earthquake Engineering, New Zealand.
Giberson, M. (1967). The response of nonlinear multi-story structures subjected to earthquake excitation. Tech. report, Earthquake Engineering Research Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, California.
Kabayesawa, T. H., Shiohara, S., Otani, S. and Aoyama, H. (1982). Analysis of the Full-Scale 7-Story R.C. Test Structure. Proceedings, 3rd Joint Technical Coordinating Committee, U.S. Japan Cooperative Earthquake Research Program, Building Research Institute, Tsukuba.
Vulcano, A., Bertero, V. V. and Colotti, V. (1988). Analytical Modeling of RC Structural Walls. Proceedings, 9th World Conference on Earthquake Engineering, V. 6, Tokyo-Kyoto, Japan, 41-46.
Orakcal, K., Wallace, J. W. (2006). “Flexural Modeling of Reinforced Concrete Walls-Experimental Verification”. ACI Strcutural Journal , 103 (2), 196-206.
Orakcal, K., Wallace, J. W., Conte, J. P. (2004). “Flexural Modeling of Reinforced Concrete Walls – Model Attributes”. ACI Structural Journal, 101 (5), 688-698.
Vecchio, F. J., (1999) “Toward Cyclic Load Modeling of Reinforced Concrete”, ACI Structural Journal, 96(2), 193-202
Belmouden, Y. and Lestuzzi, P. (2007). Analytical model for predicting nonlinear reversed cyclic behaviour of reinforced concrete structural walls. Journal of Engineering Structures 29:7, 1263-1276.
NIST, 2010, Evaluation of the FEMA P-695 Methodology for Quantification of Building Seismic Performance Factors, GCR 10-917-8, prepared by the NEHRP Consultants Joint Venture for the National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD.
Cho, J.-Y., Pincheira, J. A., 2006. “Inelastic analysis of reinforced concrete columns with short lap splices subject to reversed cyclic loads”, ACI Struct. J. 103, 280–290.Belmouden and Lestuzzi, 2006; Massone et al., 2009
ASCE/SEI 41 (2007). “Seismic Rehabilitation of Existing Buildings”, American Society of Civil Engineers, Reston, VA.
Massone, L.; Orakcal, K. and M., Wallace, J. W. (2009). “Modeling of Squat Structural Walls Controlled by Shear”. ACI Structural Journal, 106 (5), 646-655.
Zhao, J., and S. Sritharan. (2007). “Modeling of strain penetration effects in fiber-based analysis of reinforced concrete structures.”, ACI Structural Journal, 104(2), pp. 133-141.
