Kekuatan Ikatan pada Kabel Strand Biasa

Pendahuluan:

Kabelbolt sangat penting dalam memperkuat struktur batuan atau beton, memberikan stabilitas dan kekuatan. Memahami kekuatan ikatan pada kabel strand biasa sangat penting untuk memastikan efektivitasnya dalam berbagai aplikasi teknik.

Adhesi dan Kekuatan Ikatan:

Adhesi mengacu pada mekanisme ikatan antara baja dan semen. Ikatan ini rapuh dan mudah rusak di bawah tekanan, menawarkan kekuatan residual minimal setelah ruptur. Untuk baja karbon biasa dan semen dengan rasio air-semen (W:C) 0,35 hingga 0,5, adhesi atau ketahanan geser berkisar antara 1 hingga 3 MPa. Untuk kabel berdiameter 15,2 mm, ini setara dengan kapasitas 10 kN pada panjang 20 cm. Namun, ikatan ini gagal setelah kurang dari 0,2 mm slip, membuatnya tidak dapat diandalkan untuk transfer beban yang signifikan.

Slip, Dilasi, Gesekan, dan Kekuatan Ikatan:

Ketika adhesi gagal, kabel meluncur di dalam semen. Struktur heliks kabel menciptakan tonjolan dalam semen, menyebabkan ketidaksesuaian geometris saat kabel bergerak. Ketidaksesuaian ini menyebabkan semen terkompresi, menghasilkan tekanan normal dan gesekan di antarmuka. Proses ini, yang dikenal sebagai dilasi, sangat penting untuk kinerja kabelbolt. Dilasi dibatasi oleh tinggi tonjolan semen, biasanya kurang dari 0,1 mm untuk kabel strand biasa.

Kekuatan Ikatan dan Transfer Beban:

Transfer beban dari batuan ke kabel terjadi melalui ketahanan geser di antarmuka kabel-semen. Saat batuan bergerak, tegangan geser menumpuk di sepanjang kabel, meningkatkan tegangan pada strand baja. Tegangan mencapai puncak pada titik tertentu di dalam lubang bor dan kemudian menurun saat beban ditransfer kembali ke batuan. Proses ini memastikan bahwa kabel secara efektif mengikat batuan, mencegah perpindahan yang signifikan.

Contoh Transfer Beban: Perpindahan Slab:

Pertimbangkan slab dengan ketebalan A yang bergeser karena gravitasi. Jika kekuatan ikatan di sepanjang segmen A tidak mencukupi, tegangan geser menjadi konstan saat slab meluncur dari kabel. Tegangan pada kabel meningkat secara linear dari permukaan ke bidang pemisah antara segmen A dan B. Segmen A, panjang pengangkatan, mentransfer beban ke segmen B, panjang jangkar, di mana tegangan geser berbalik, mentransfer beban kembali ke batuan.

Contoh Transfer Beban: Tanah Retak:

Pada batuan retak, profil perpindahan tidak linier, dengan perpindahan maksimum di permukaan yang berkurang menjadi nol ke dalam batuan. Batas antara bagian pembebanan (A) dan bagian jangkar (B) menjadi tidak jelas. Titik netral, di mana perpindahan relatif adalah nol, menandai batas antara panjang pengangkatan dan panjang jangkar. Di atas titik ini, beban ditransfer kembali ke batuan, dan tegangan kabel turun menjadi nol.

Kesimpulan:

Memahami kekuatan ikatan dan mekanisme transfer beban pada kabel strand biasa sangat penting untuk aplikasi efektifnya dalam memperkuat batuan dan beton. Adhesi, meskipun awalnya ada, cepat gagal, membuat dilasi dan gesekan menjadi mekanisme utama untuk transfer beban. Desain dan instalasi yang tepat memastikan bahwa kabelbolt dapat secara efektif menstabilkan struktur, bahkan dalam kondisi menantang seperti batuan retak.

Sources:

• Farmer, I. W. (1975). "Stress distribution along a resin grouted rock anchor." International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 12(11), 347-351.
• Hyett, A. J., Moosavi, M., & Bawden, W. F. (1992). "Load distribution along fully grouted cablebolts with special reference to stress corrosion cracking." In Proceedings of the 11th International Conference on Ground Control in Mining (pp. 1-10).
• Diederichs, M. S., Kaiser, P. K., & Eberhardt, E. (1993). "Damage initiation and propagation in hard rock during tunnelling and the influence of near-face stress rotation." International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 41(5), 785-812.

Share this post