Investigasi numerik terhadap mekanisme kerusakan dan mode kegagalan PCCP skala besar di bawah tekanan internal yang berlebihan

Abstrak
Pipa silinder beton prategang (PCCP) telah banyak digunakan dalam proyek pengangkutan air, khususnya untuk proyek lintas wilayah dengan diameter besar dan jarak jauh. Memastikan keamanan struktural dalam kondisi layanan yang kompleks sangatlah penting. Beban tekanan internal yang berlebihan akibat water hammering merupakan salah satu alasan kerusakan dan kegagalan struktural. Penelitian saat ini terutama difokuskan pada uji tekanan internal vertikal. Akan tetapi, belum ada penelitian yang memadai mengenai analisis struktural PCCP yang sedang beroperasi dan mengalami beban tekanan internal yang berlebihan. Dalam makalah ini, model elemen hingga nonlinier PCCP dibuat dan diverifikasi melalui data eksperimen, kemudian model tersebut digunakan untuk menyelidiki kerusakan dan penurunan mutu PCCP yang sedang beroperasi akibat beban tekanan internal yang berlebihan. Hasilnya menunjukkan bahwa karakteristik kerusakan berbeda untuk berbagai komponen. Posisi material luar yang paling rentan (inti beton luar, kawat prategang, dan mortar) berada di samping garis pegas, sedangkan material dalam (inti beton dalam dan silinder) berada di atas mahkota dan inversi, dan kerusakan pada setiap material meluas dari ujung spigot hingga laras pipa. Dengan meningkatnya tekanan internal, setiap material secara berturut-turut mencapai nilai kerusakan kritisnya (retak atau luluh), yang menunjukkan bahwa PCCP mencapai batasnya secara bergantian. Modus kegagalan PCCP di bawah tekanan berlebih dapat diringkas sebagai berikut: retakan terbentuk di atas bagian dalam inti beton, retakan terbentuk di mahkota beton bagian dalam, retakan terbentuk di samping garis pegas beton luar, retakan terbentuk di garis pegas lapisan mortar, silinder baja luluh, dan akhirnya, kawat luluh. Temuan ini memberikan wawasan yang mendalam dan komprehensif tentang efek tekanan berlebih internal dan berkontribusi pada penilaian keselamatan struktural PCCP yang sedang beroperasi.