Rancang Bangun Volume 08 Nomor 01 (2022) Halaman Artikel (82-87)

## JURNAL TEKNIK SIPIL : RANCANG BANGUN
Website: http://ejournal.um-sorong.ac.id/index.php/rancangbangun

## PENGARUH SUDUT TULANGAN GESER TERHADAP PERILAKU GESER BALOK BETON BERTULANG DENGAN SOFTWARE ATENA 3D
Deden Aris Munandar 1 dan Ahmad Zaki 2
(1,2) Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

## Abstrak
Keruntuhan geser terjadi secara tiba-tiba tanpa ada tanda-tanda terlebih dahulu, sehingga perencanaan untuk  menahan gaya  geser  memerlukan  perhatian  khusus.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  pengaruh  variasi  sudut sengkang terhadap perilaku balok dan jenis keruntuhan balok. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan menggunakan software ATENA 3D. Dari hasil penelitian didapatkan nilai kekakuan tertinggi terdapat pada benda uji BU 21 sebesar 9,2934, sedangkan nilai kekakuan terendah terdapat pada benda uji BU 5 sebesar 7,5405. Untuk nilai daktilitas tertinggi terdapat pada benda uji BU 20 sebesar 1,5007 dan nilai daktilitas terendah terdapat pada benda uji BU 1 sebesar 1,1958. Sudut tulangan sengkang berpengaruh terhadap pola retak, balok dengan sudut tulangan sengkang yang mendekati sudut  45˚  memiliki  tipe  keruntuhan  geser  yang  ditandai  dengan  retakan-retakan  pada  balok  dengan  arah  diagonal, sedangkan untuk  balok dengan sudut tulangan sengkang yang menjauh dari  sudut  45˚ memiliki tipe keruntuhan lentur yang ditandai dengan banyaknya retakan-retakan dengan arah vertikal.
Kata Kunci : Kekakuan, Daktilitas, Pola Retak Metode Elemen Hingga, ATENA 3D
1. Pendahuluan
Pada  tahap  perancangan  beton  sering  dipilih menjadi material yang sering digunakan dilapangan.  Beton  merupakan  suatu  bahan kontruksi yang didapatkan melalui proses pencampuran pasir, batu, kerikil/batu pecah, semen serta  air.  Adakalanya  beberapa  bahan  tambahan ditambahkan pada campuran beton tersebut untuk memperbaiki  sifat-sifat  beton,  diantaranya  untuk meningkatkan  tingkat  kelecakan,  ketahanan,  dan waktu pengerasan beton (Setiawan, 2016).
Pada  saat  mengkaji  balok  terlentur  gaya  geser akibat  lentur  juga  harus  dipertimbangkan  karena disaat yang bersamaan balok juga menahan beban geser  akibat  lentur.  Kondisi  kritis  geser  akibat lentur  ditandai  dengan  bertambahnya  tegangan- tegangan  tarik  dibagian  tertentu  pada  struktur balok. Pada struktur balok beton bertulang apabila terjadi  gaya  geser  yang  sudah  tidak  dapat  dipikul oleh  tahanan  geser  beton,  maka  harus  diperkuat dengan memasang tulangan sengkang (Dipohusodo, 1994). Keruntuhan yang disebabkan gaya geser terjadi secara tiba-tiba tanpa peringatan terlebih  dahulu, berbeda  dengan  keruntuhan yang disebabkan  oleh  lentur  element  struktural  akan mengalami lelehnya tulangan tarik terlebih dahulu. Oleh  karena  itu  analisis  geser  suatu  element struktural memerlukan perhatian khusus (Alfisyahrin dkk., 2019).
Seiring berkembangnya teknologi perencanaan, desain  balok  beton  bertulang  dapat  dilakukan melalui  perangkat  lunak.  Pemodelan  balok bertulang  dengan  perangkat  lunak  dilakukan dengan  mengevaluasi  nilai  hubungan  beban  dan
defleksi  pada  balok  beton  bertulang.  Banyak penelitian  aplikatif  yang  menggunakan  metode elemen  hingga  untuk  analisis  sifat  mekanis  balok beton  bertulang.  Hal  ini  dilakukan  disebabkan balok  beton  bertulang  sulit  diprediksi,  terkadang terjadi keadaan runtuh yang disebabkan oleh gaya yang  berbeda  dengan  keruntuhan  akibat  lentur (Nawy, 1998).
Ilmu rekayasa dibidang teknik sipil mengalami perkembangan yang signifikan , hasil dari perkembangan  tersebut  salah  satunya  adalah metode  element  hingga.  Perkembangan  teknologi juga mendorong terciptanya program atau software berbasis  element  hingga  seperti ABAQUS,  Atena ANSYS dan  lain-lain  (Cervenka  et  al.,  2002, Sucharda et al., 2014, Fajarianto et al., 2020, Zaki and Nugroho, 2021).
Sehingga dilakukan penelitian tentang pengaruh  sudut  tulangan  geser  terhadap  perilaku geser balok beton bertulang dengan software Atena 3D.  Analisis  perilaku  struktur  menggunakan software lebih  menghemat  waktu,  tenaga  dan biaya.  Hal  ini  karena  pengujian  menggunakan software tidak  perlu  membuat  benda  uji  dalam bentuk  fisik,  menunggu  umur  beton  siap  uji  dan tidak perlu memasang strain gauge dan melakukan instalasi mesin uji.
2. Metode
2.1.  Pemodelan Balok Beton Bertulang Pemodelan benda
uji seluruhnya menggunakan software  ATENA 3D.  Pemodelan benda  uji  yang  dibuat  berjumlah  21  benda  uji dengan parameter  mutu  beton  dan  sudut  tulangan
Rancang Bangun Volume 08 Nomor 01 (2022) Halaman Artikel (82-87) 2
sengkang.  Untuk  mutu  beton  yang  digunakan adalah 20 MPa, 30 MPa, dan 40 MPa. Sedangkan untuk  sudut  tulangan  yang  digunakan  yaitu  50˚, 60˚, 70˚, 90˚, 110˚,120˚ dan 130˚. Benda uji pada penelitian ini disingkat dengan BU yang kemudian akan dimodelkan pada software ATENA 3D seperti yang ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi benda uji balok beton bertulang
Kode Balo k F’c (MPa ) Diameter Tulangan Longitudin al (mm) Diamete r Tulanga n Sengkan g (mm) Sudut Tulanga n Sengkan g (mm) BU1 20 12 10 50 BU2 20 12 10 60 BU3 20 12 10 70 BU4 20 12 10 90 BU5 20 12 10 110 BU6 20 12 10 120 BU7 20 12 10 130 BU8 30 12 10 50 BU9 30 12 10 60 BU1 0 30 12 10 70
BU1 1 30 12 10 90
BU1 2 30 12 10 110
BU1 3 30 12 10 120
BU1 4 30 12 10 130
BU1 5 40 12 10 50
BU1 6 40 12 10 60
BU1 7 40 12 10 70
BU1 8 40 12 10 90
BU1 9 40 12 10
110
BU2 0 40 12 10 120
BU2 1 30 12 10 130

## 2.2.  Tahapan Pemodelan
1. Input material Proses input material dimaksudkan untuk mendefinisikan  material  sesuai  dengan  data  yang telah ditentukan. Menginput material seperti  pelat baja, beton, dan tulangan sesuai dengan data yang telah ditentukan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1 sampai Gambar 3.
2. Membuat geometri Tahap  membuat  geometri  dimaksudkan  untuk memodelkan  balok  dan  tumpuan  pelat  sesuai dengan dimensi yang telah ditentukan sebelumnya. Seperti pada Gambar 4.
Gambar 1. Input material steel plates
Gambar 2. Input material concrete
Gambar 4. Geometri balok
3. Membuat penulangan
Tahap  membuat  penulangan  dimaksudkan  untuk membuat  desain  penulangan  sesuai  dengan diameter  dan  sudut  penulangan  yang  telah ditentukan sebelumnya.
Gambar 5. Penulangan balok beton
4. Membuat elemen hingga ( meshing )
Langkah selanjtunya adalah membuat balok benda uji  menjadi  beberapa  element  hingga.  Hal  ini dimaksudkan  agar  proses  analisis  menjadi  lebih teliti  dan  semakin  akurat.  Namun  khusus  untuk ATENA 3D  versi demo jumlah  element  hingga tidak  boleh  lebih  dari  300  buah.  Untuk  hasil meshing ditampilkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Tampak balok setelah di FE Mesh
5. Memasukkan support dan beban
Pada  langkah  ini  dibutuhkan  dua load  case yaitu support dan predescribed  deformation .Untuk beban perpindahan akan diletakan pada bagian atas balok. Proses pembebanan pada ATENA 3D yaitu
dengan  menjumlahkan  setiap step dengan step sebelumnya.  Oleh  sebab  itu,  pada  menu Predescribed  Deformation dimasukan  beban perpindahan  sebesar  1  mm  yang  nantinya  akan digunakan sebagai parameter jarak setiap stepnya, atau lihat Gambar 7.
Gambar 7. Memasukkan load
6. Menentukan parameter solusi
Tahap  ini  bertujuan  untuk  menentukan  parameter ketika  pemodelan  balok  mengalami  pembebanan pada proses running. Parameter tersebut terdiri dari displacement  error  multiple , residual  error multiple,  absolute  residual  error  multiple ,  dan energi error multiple .
7. Mengatur langkah analisis
Mengatur langkah analisis adalah tahap pengaturan ketelitian  data  setiap  analisis.  Pada  tahap  ini  juga dilakukan  penentuan  jumlah step untuk  analisis yang akan dilakukan.
8. Menentukan titik pantau
Tahap  ini  dimaksudkan  untuk  mengetahui  nilai gaya  dan  perpindahan  akibat  beban  yang  terjadi pada  pemodelan  balok  dengan  melakukan pemantauan pada titik yang telah direncanakan. 9. Running program
Setelah  pemodelan  balok  selesai  maka  dilakukan running pada program. Pada proses running mula- mula tekan tombol run pada sudut atas kanan layar. Setelah  itu  tempatkan  balok  sesuai  dengan  layer pada ATENA 3D, lalu klik tombol calculate untuk menganalisis  sifat  mekanis  balok  yang  telah dimodelkan.  Grafik  akan  muncul  setelah  selesai step  analysis .  Untuk  memunculkan  grafik hubungan dan lendutan, grafik harus diatur terlebih dahulu dengan mengatur sumbu x sebagai lendutan dan sumbu y sebagai beban.
3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1.  Beban-lendutan
Perilaku balok beton sangat dipengaruhi oleh komposisi  strukturnya.  Berdasarkan  data  hasil penelitian zona hubungan beban - lendutan terbagi
menjadi tiga zona, yaitu zona 1, zona 2, dan zona 3.  Pada  zona  1  struktur  belum  mengalami  retak zona  ini  biasa  disebut  juga  zona  praretak.  Pada zona 2 struktur mulai mengalami retak awal  pada zona ini retak masih terkontrol dan terkendali. Pada zona 3 struktur mengalami retak yang disebabkan tulangan  mulai  meleleh  karena  tulangan  tarik sudah mencapai tegangan lelehnya Nawy (2000).
Gambar 8. Grafik zona hubungan beban-lendutan Tabel 2. Nilai lendutan-beban pada seiap zona
Benda Uji Beban Lendutan Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 1 Zona 2 Zona 3 BU 1 5.256 32.36 32.36 0.10 3.53 4.251 BU 2 5.244 32.65 33.35 0.10 3.432 4.398 BU3 5.238 31.37 32.89 0.10 3.314 4.328 BU 4 5.231 32.42 33.05 0.10 3.419 4.360 BU 5 5.232 32.04 33.02 0.10 3.204 4.379 BU 6 5.237 33.45 35.03 0.10 3.134 4.230 BU 7 5.247 34.72 36.73 0.10 3.126 4.157 BU 8 6.146 31.31 32.79 0.10 3.205 4.220 BU 9 6.134 33.23 34.31 0.10 3.219 4.400 BU 10 6.128 33.06 33.89 0.10 3.214 4.381 BU 11 6.122 32.82 33.85 0.10 3.096 4.379 BU 12 6.123 32.96 33.98 0.10 3.118 4.398 BU 13 6.127 34.17 35.72 0.10 3.027 4.219 BU 14 6.138 35.97 38.15 0.10 3.118 4.171 BU 15 6.819 33.40 35.25 0.10 2.999 4.411 BU 16 6.808 33.56 34.98 0.10 3.103 4.401 BU 17 6.802 33.30 34.44 0.10 3.095 4.371
BU 18 6.796 33.35 34.42 0.10 3.095 4.370 BU 19 6.797 33.45 34.61 0.10 3.000 4.384 BU 20 6.801 34.83 36.77 0.10 2.836 4.256 BU 21 6.812 35.04 38.80 0.10 2.816 4.175

## 3.2.  Kekakuan
Salah  satu  faktor  yang  mempengaruhi  nilai kekakuan adalah beban dan lendutan. Berdasarkan hasil  penelitian  kekakuan  pada  balok  beton bertulang  dipengaruhi  oleh  sudut  kemiringan tulangan sengkang dan mutu beton. Nilai kekakuan paling  tingi  terjadi  pada  benda  uji  BU  21  yang memilik nilai kekakuan 9,2934. Sudut kemiringan sengkang BU 21 yaitu 130˚ dengan mutu beton 30 MPa.
Gambar 9. Hasil kekakuan balok beton bertulang
Berdasarkan  grafik  diatas  dapat  diketahui bahwa  nilai  kekakuan  tertinggi  dihasilkan  oleh balok  dengan  tulangan  sengkang  130˚  dan  nilai kekakuan terendah terjadi pada balok dengan sudut tulangan  sengkang  110˚,  dan  mutu  beton  juga bertambah  terhadap  nilai  kekakuan.  Semakin tinggi  mutu  beton  maka  struktur  beton  akan semakin kaku.
3.3.  Daktilitas
Nilai daktilitas dipengaruhi oleh
perbandingan lendutan maksimum dengan lendutan  saat  tulangan  mulai  leleh.  Berdasarkan hasil  penelitian  diapatkan  bahwa  nilai  daktilitas tertinggi didapat dari benda uji BU 20 yaitu 1,5394 dan  nilai  lendutan  terendah  terdapat  pada  BU  1 yaitu  1,1958.  Berdasarkan  penelitian  didapatkan bahwa sudut sengkang dan mutu beton mempengaruhi  nilai  daktilitas.  Nilai  daktilitas tertinggi  terdapat  pada  bena  uji  dengan  sudut tulangan  sengkang  120˚  dengan  mutu  beton  40 MPa,  sedangkan  nilai  daktilitas  terkecil  terdapat pada benda uji dengan sudut tulangan sengkang 50˚ dengan mutu beton 20 MPa.
Gambar 10. Hasil nilai daktilitas balok beton bertulang
Berdasarkan  grafik  diatas  dapat  diketahui bahwa  nilai  daktilitas  dipengaruhi  oleh  variasi sudut  sengkang.  Mutu  beton  juga  berpengaruh terhadap  daktilitas,  semakin  tinggi  mutu  beton maka nilai daktilitas akan bertambah besar.
3.4.  Pola Keretakan Balok
Menurut (Wicaksono, Suryanita, & Djauhari, 2019) jika elemen pada balok tidak dapat memikul gaya  tarik  dari  resultan  gaya  yang  terjadi  maka elemen  beton  akan  mengalami  retak  dengan  arah miring, dan membentuk sudut 45˚.
Gambar 11. Pola retak balok dengan sudut tulangan sengkang 50˚
Gambar 12. Pola retak balok dengan sudut tulangan sengkang 60˚
Gambar 13 . Pola retak balok dengan sudut tulangan sengkang 70˚
Gambar 14. Pola retak balok dengan sudut tulangan sengkang 90˚
Gambar 15. Pola retak balok dengan sudut tulangan sengkang 110˚
Gambar 16. Pola retak balok dengan sudut tulangan sengkang 120˚
Gambar 17. Pola retak balok dengan sudut tulangan sengkang 130˚

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  pengaruh  sudut tulangan  sengkang  terhadap  perilaku  balok  beton bertulang  dengan ATENA 3D  dapat  disimpulkan bahwa:
1. Sudut tulangan sengkang berpengaruh terhadap perilaku balok beton bertulang. Nilai kekakuan tertinggi terdapat pada benda uji BU 21 sebesar 9,2934,  sedangkan  nilai  kekakuan  terendah terdapat  pada  benda  uji  BU  5  sebesar  7,5405. Untuk  nilai  daktilitas  tertinggi  terdapat  pada benda  uji  BU  20  sebesar  1,5007  dan  nilai daktilitas terendah terdapat pada benda uji BU 1 sebesar 1,1958.
2. Sudut tulangan sengkang berpengaruh terhadap pola  retak,  balok  dengan  sudut  tulangan
sengkang  yang  mendekati  sudut  45˚  memiliki tipe  keruntuhan  geser  yang  ditandai  dengan retakan-retakan  pada  balok  dengan  arah diagonal, sedangkan untuk balok dengan sudut tulangan sengkang yang menjauh dari sudut 45˚ memiliki  tipe  keruntuhan  lentur  yang  ditandai dengan banyaknya retakan-retakan dengan arah vertikal.

## DAFTAR PUSTAKA
Penulisan  pustaka  harus  diurutkan  secara  alpabet dengan sistematika urutan sebagai berikut :
Alfisyahrin, A., Afifuddin, M., & Putra, R. (2019).
Analisis  Perilaku  Geser  Balok  Beton Bertulang dengan Metode Elemen Hingga Non-Linear. Journal of The Civil Engineering Student, 1 (3), 15-21. Anggarini,  E.,  Hayati,  F.,  &  Setiawan,  I.  (2018). Pemodelan Balok Tinggi pada Beton Mutu Tinggi dengan Pengekangan
Menggunakan  Perangkat  Lunak  Berbasis Metode  Elemen  Hingga  3D. Konstruksia,
9 (2), 31-40.
Azwarman,  A.,  &  Zulfiati,  R.  (2021).  Kontribusi Tulangan Memanjang Terhadap Kekuatan Geser  Pada  Penampang  Balok  Beton. Jurnal Talenta Sipil, 4 (1), 13-22.
Bastian,  E.  (2019).  Analisis  Pola  Retak  pada
Struktur  Balok  Beton  Bertulang  dengan Perbandingan Bentang Geser. Ensiklopedia of Journal, 1 (2). Cervenka  J,  Prochazkova  Z  (2013)  ATENA
Program Documentation. Part 4-2:
Tutorial  for  Program  ATENA  3D”.

## Cervenka Consulting, Prag
David,  A.  (2013).  Pengaruh  Ssudut  Sengkang Miring  Pada  Balok  Pendek  TerhadapP Pola  Runtuh. Jurnal  Kajian  Pendidikan Teknik Bangunan, 2 (1/JKPTB/13).
Dipohusodo,  I.  (1994). Struktur  beton  bertulang:
berdasarkan SK SNI T-15-1991-03 departemen  pekerjaan  umum  RI .  Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.
FAJARIANTO,  M.  F.,  ZAKI,  A.  &  THAMRIN, R.,  2020,  "Pengaruh  Geometri  Balok Beton Bertulang Terhadap Perilaku Lentur Menggunakan  Program  Atena  3D  dan
RCCSA"  dalam  Prosiding  of  1st  UMY Grace  2020  (Bantul,  Yogyakarta,  27 October 2020)
Nur,  O.F., Kajian  Eksperimental  Perilaku  Balok Beton  Tulangan  Tunggal  Berdasarkan Tipe  Keruntuhan  Balok. Jurnal  Rekayasa Sipil (JRS-Unand), 2009. 5 (2): p. 39-52.
McCormac  JC  (2001)  Desain  Beton  Bertulang Edisi  Kelima  Jilid  1  dan  2. Jakarta:

## Erlangga
Nawy E (2000) Reinforced concrete: A
fundamental approach .
Nawy  EG  (1998)  Beton  Bertulang. Suatu Pendekatan Dasar(Terjemahan),
Setiawan, A. (2016). Perancangan Struktur Beton Bertulang  Berdasarkan  SNI  2847:2013 .
Jakarta: Erlangga.
Stefany,  S.,  &  Supartono,  F.  (2019).  Pemodelan Zona  Angkur  GandaA  Ddengan  Metode Elemen Hingga Dan Strut And Tie Model. JMTS:  Jurnal  Mitra  Teknik  Sipil,  2 (1), 189-198.
SNI  (2013)  Persyaratan  beton  struktural  untuk bangunan  gedung  (SNI  2847:  2013).
Jakarta: Standar Nasional Indonesia
SNI (2017) Baja tulangan beton. SNI 2052 - 2017
Timoshenko, S.P. and J.M. Gere, Mekanika bahan . 1987: Erlangga.
Wicaksono,  D.  A.,  Suryanita,  R.,  &  Djauhari,  Z. (2019).  Studi  Eksperimental  Balok  Beton Bertulang  Dengan  dan  Tanpa  Sengkang.
Sainstek (e-Journal), 7 (1), 32-39.
ZAKI,  A.  &  NUGROHO,  A.  2021.  Pemodelan Perilaku  Beton  Berkarat  Menggunakan ATENA 3D. Siklus : Jurnal Teknik Sipil, Vol. 7 , No. 2, Hal. 175 -186,