Analisis Nonlinier Dengan Elemen Hingga Terhadap Pengaruh Tata Letak Tulangan Dan Metode Perkuatan Menggunakan FRP Lembaran Pada Perilaku Geser Balok Setengah Sambungan

Njoko, Fillbert Hanselly (2023) Analisis Nonlinier Dengan Elemen Hingga Terhadap Pengaruh Tata Letak Tulangan Dan Metode Perkuatan Menggunakan FRP Lembaran Pada Perilaku Geser Balok Setengah Sambungan. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6012211030-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Tesis ini berfokus pada penerapan analisis nonlinear dengan metode elemen hingga balok beton half-joint, dengan mempertimbangkan yang tidak diperkuat maupun yang diperkuat dengan lembaran FRP. Analisa nonlinear dengan metode element hingga menggunakan program ATENA Science. Atena Science terdiri dari GiD sebagai pra-prosesor dan ATENA sebagai program analisis numerik. Di ATENA, model fraktur-plastik digunakan untuk merepresentasikan perilaku nonlinear beton, yang diimplementasikan dalam konteks pendekatan smeared crack dan crush-band. Lembaran FRP dimodelkan sebagai 2D membrane dengan representasi smeared dan dihubungkan ke permukaan beton dengan 3D interface melalui parameter perekat. Tesis ini terdiri dari dua bagian utama: studi validasi dan studi parametrik. Studi validasi difokuskan pada perbandingan model numerik dengan uji eksperimen yang dilakukan oleh Nagy dan Desnerck. Hasil eksperimen yang diperoleh dari pengujian Nagy digunakan untuk memvalidasi model balok half-joint yang diperkuat dengan dan tanpa FRP. Hasil eksperimen yang diperoleh dari pengujian Desnerck digunakan untuk memvalidasi model spesimen yang tidak diperkuat lembaran FRP. Evaluasi dilakukan terhadap keakuratan perangkat lunak dalam memprediksi respons balok half-joint. Di sisi lain, Studi parametrik mengadopsi spesimen dari Desnerck untuk mengevaluasi lebih lanjut respon balok half-joint dengan berbagai tata letak tulangan dengan perkuatan FRP yang dipasang di disturbed region yang diaplikasikan pada kedua sisi balok. Secara keseluruhan, analisis elemen hingga secara akurat memprediksi respons balok half-joint baik dalam studi validasi. Dalam studi validasi, presentase error pada kapasitas beban yang diamati terhadap prediksi untuk eksperimen Nagy dan Desnerck masing-masing adalah 0.22% dan 3.99%. Koefisien variasi, yang menunjukkan variabilitas hasil prediksi, relatif rendah yaitu sebesar 5.64% untuk eksperimen Nagy dan 7,98% untuk eksperimen Desnerck. Mode kegagalan yang diprediksi juga selaras dengan temuan eksperimental. Selain itu, studi parametrik menunjukkan bahwa penggunaan lembaran FRP untuk perkuatan menghasilkan peningkatan kapasitas beban rata-rata sebesar 11%. Kehadiran lembar FRP memainkan peran penting dalam mendistribusikan tekanan di area kritis. Redistribusi tegangan ini mengurangi regangan utama pada beton yang secara efektif mengurangi pembentukan dan penyebaran retakan.
==================================================================================================================================
This work focuses on the application of nonlinear finite element analysis of shear-critical reinforced concrete half-joint beams, considering both unstrengthened and strengthened with FRP sheets. The nonlinear responses were investigated using ATENA Science, a software package that includes GiD as the pre-processor and ATENA as the numerical analysis software. In ATENA, the fracture-plastic model was utilized to represent the nonlinear behaviour of concrete, implemented in the context of smeared crack approach and crush-band method. Furthermore, the FRP sheet was modelled as a orthotropic 2D membrane with smeared representation and was connected to the concrete surface with a 3D interface through bonding parameters. This work consists of two main parts: a validation study and a parametric study. The validation study focused on comparing the numerical model with the experimental tests conducted by Nagy and Desnerck. The experimental results obtained from Nagy's tests were employed to validate the model for the half-joint beams strengthened with and without FRP. The experimental results obtained from Desnerck's tests were utilized to validate the model for the unstrengthened specimens. Critical evaluations were conducted into the accuracy of the software in predicting the response of half-joint beams. On the other hand, The parametric study utilized Desnerck’s spcimens to conduct a more comprehensive assessment of the behaviour of half-joint beams. The evaluation focused on different reinforcement layouts, with the additional application of FRP strengthening on the disturbed region, bonded on the two sides. Overall, finite element analysis accurately predicted the response of half-joint beams in validation study. In the validation study, the predicted load capacity coincided with the experimental results. The percentage of error of the observed-to-predicted load capacity ratios for the Nagy and Desnerck experiments were 0.22% and 3.99%, respectively. The coefficient of variation, indicating the variability of the predicted results, was relatively low at 5.64% for the Nagy experiments and 7.98% for the Desnerck experiments. The predicted failure modes also aligned well with the experimental findings. Furthermore, the parametric study exhibited that the utilization of FRP sheets for strengthening resulted in an average increase in load capacity of 11%. The presence of FRP sheets played a crucial role in distributing the stresses across the critical area. This redistribution of stresses reduced the principal strains in the concrete which effectively mitigated the formation and propagation of cracks.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	balok beton bertulang setengah sambungan, tata letak tulangan, perkuatan, FRP lembaran, metode element hingga nonlinier, ATENA, reinforced concrete half-joint beams, reinforcement layout, strengthening, FRP Sheets, nonlinear finite element analysis
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method
Divisions:	Faculty of Civil, Planning, and Geo Engineering (CIVPLAN) > Civil Engineering > 22101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Fillbert Hanselly Njoko
Date Deposited:	28 Jul 2023 13:41
Last Modified:	28 Jul 2023 13:41
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/100444

Actions (login required)

View Item