ISSN : 2460-335X e-ISSN: 2686-6587
PEMODELAN DAN ANALISIS PERILAKU PULL OUT PADA BETON NORMAL DAN BETON MUTU SANGAT TINGGI (UHPC) TERHADAP VARIASI DIAMETER TULANGAN
Resti Widiacahyani 1 , Nono Suhana 2* , Wachid Hasyim 3
* Email : nono22322@yahoo.com
Suatu  bangunan  struktur  gedung  terdiri dari beberapa elemen, salah satunya yaitu balok.  Dalam  perencanan  struktur  balok material  yang  dapat  digunakan  salah satunya  material  beton.  Beton  bertulang ( reinforced concrete ) adalah suatu bahan bangunan  yang  kuat,  tahan  lama,  dan dapat  dibentuk  dalam  berbagai  bentuk
serta ukuran. Beton bertulang merupakan gabungan  dari  dua  jenis  bahan,  yaitu beton  dan  tulangan  baja.  Beton merupakan campuran antara kerikil / batu pecah, pasir, air, serta semen (PC) dengan perbandingan  berat  yang  tertentu  ( mix design ).
Pada  dasarnya  beton  bermutu  tinggi merupakan beton yang memiliki kekuatan
1 23 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Wiralodra, Indramayu 45213
Abstrak
Beton merupakan suatu bahan yang mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, tetapi kekuatan tariknya relative rendah. Balok merupakan salah satu elemen struktur yang berfungsi menahan beban lentur dan beban geser. Salah satu hal yang menyebabkan tulangan dan beton dapat bekerja sama adalah faktor lekatan (adhesi) antara beton  dan  permukaan  tulangan.  Pada penelitian ini  akan  dilakukan studi mengenai lekatan antara beton dan tulangan. Pada penelitian ini, digunakan balok berukuran 400x250x1000  dengan  4  variasi  diameter  tulangan  ( ld )  yaitu  16mm,  19mm,  22mm  dan  29mm dengan  panjang  tulangan  300  mm.  Digunakan  beton Normal  dan beton Ultra  High  Performance Concrete sebagai uji analisis. Uji analisis (beton dan tulangan) akan diberi gaya tarik sebesar 30 ton, 50 ton dan 60 ton untuk menghasilkan nilai tegangan. Penelitian ini berupa analisis menggunakan elemen  hingga  dengan  program  komputer  yaitu LISA-FEA sebagai  program  perhitungan  untuk mengetahui besar nilai tegangan yang terjadi pada balok dan Tulangan. Hasil penelitian menujukkan bahwa tegangan lekat yang diterima pada beton Ultra High Performance Concrete dengan beban tarik sebesar 60 ton dan diameter tulangan 22mm sebesar 8.628 MPa. Kata kunci: Beton, UHPC, v ariasi diameter tulangan, t egangan, LISA-FEA

## I. PENDAHULUAN

## Abstract
Concrete is a material that has a high compressive strength, but its tensile strength is relatively low. The beam is one of the structural elements that functions to withstand bending loads and shear loads. One of the things that causes reinforcing bars and concrete to work together is the adhesion factor between the concrete and the reinforcing surface. This research will conduct a study on the adhesion between concrete and reinforcement. In this study, used a beam measuring 400x250x1000 with 4 variations  of  the  diameter  of  reinforcement  (ld),  namely  16mm,  19mm,  22mm  and  29mm  with  a reinforcement length of 300 mm. Normal concrete and Ultra High Performance Concrete were used as analysis tests. The analysis test (concrete and reinforcement) will be given a tensile force of 30 tonnes, 50 tonnes and 60 tonnes to produce the stress value. This research is an analysis using finite element with a computer program LISA-FEA as a calculation program to determine the value of the stress  that  occurs  in  the  beam  and  reinforcement.  The  results  showed  that  the  adhesion  stress received in Ultra High Performance Concrete with a tensile load of 60 tons and a reinforcement diameter of 22mm is 8,628 MPa.
Keywords: Concrete, UHPC, v ariation of reinforcement diameter, s tress, LISA-FEA
tinggi,  Dalam  perkembangan  konstruksi beton  modern,  beton  dituntut  menjadi material  konstruksi  yang  bermutu  tinggi dan  berkinerja  tinggi  yang  salah  satunya adalah Ultra High Performance Concrete ( UHPC ) [3].
Dalam  perencanaan  balok  beton  banyak kemungkinan  variasi  penampang  yang dapat  digunakan.  Hal  ini  terkait  dari variasi  diameter  yang  berbeda  dapat berpengaruh  terhadap  kekuatan  tahanan dalam menerima gaya-gaya yang bekerja pada balok beton tersebut [1]. Oleh karena itu dalam penelitian ini akan memodelkan  sebuah  balok  dengan menggunakan program software LISA 8.0 . Peneltian ini diharapkan dapat menganalisis  perbandingan  dari  variasi diameter  tulangan  terhadap  bentuk pemodelan balok beton mana yang paling efektif dengan menggunakan permodelan metode elemen hingga pada beton normal dan beton mutu tinggi [5].
Tujuan  penelitian  ini  adalah  Untuk mengetahui besarnya tegangan lekat pada beberapa  variasi  diameter  tulangan  pada beton normal yang diperoleh berdasarkan pemodelan  dengan  Software LISA  FEA
8.0 .

## II. METODOLOGI PENELITIAN
2.1 Deskripsi Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam adalah  metode  analisis  deskriptif.  Penulisan ini  lebih  menitikberatkan  pada  analisis perhitungan  agar  memperoleh  dimensi tulanagn yang efektif, efisien, dan memenuhi persyaratan  teknis  yang  ada  dari  elemen- elemen struktur beton dengan menggunakan program  komputer,  dalam  hal  ini  Program Software LISA FEA 8.0 dan juga sebagai alat bantu  dalam  proses  analisis  perhitungan. Dalam  penelitian  ini  dilakukan  pemodelan atas  empat  model  sambungan  dengan diameter tulangan yang berbeda yaitu 16 mm, 19 mm, 22 mm dan 29 mm pada beton normal dan beton UHPC dengan beban tarik sebesar 30 ton, 50 ton dan 60 ton.
ld P Tumpuan Jepit
Gambar 1. Penampang Balok

## 2.2  Variabel Penelitian
Pada  penelitian  ini  akan  menganalisis perbandingan variasi diameter tulangan pada penampang pull out beton normal dan pull out Ultra  High  Performance  Concerete (Beton Mutu Sangat Tinggi) [2].

## 2.3 Objek Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  di  Universitas Wiralodra, Fakultas Teknik, Peneliti memilih lokasi  ini,  karena  peneliti  menganalisis dengan  bantuan  program LISA .  Dalam penelitian ini, yang menjadi objek penelitian adalah bentuk pemodelan balok pull out pada beton  mutu  sangat  tinggi  dengan  berbagai variasi diameter tulangan.

## 2.4 Langkah-langkah Penelitian
2.4.1  Pengumpulan Data Data  yang  diperoleh  dari  penelitian  ini termasuk dalam data sekunder karena sumber data yang didapatkan melalui studi literature, jurnal,  dan  buku  referensi  atau  secara  tidak langsung  yang  berupa  penelitian  yang  telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya.

## 2.4.2  Dimensi  dan  Variasi  Diameter Tulangan
Dimensi  balok  yang  digunakan  pada penelitian  ini  adalah  ukuran  400x250x1000 dengan  mutu  kuat  tekan,  nilai  modulus elastisitas  ( modulus  young’s,  E ),  dan  nilai poisson’s  ratio pada  beton  normal  yaitu  40 MPa,  29725,41  MPa,  dan  poisson  rasio  0,2 sedangkan  untuk  beton  UHPC  sebesar  200 MPa, 55 GPa, dan 0,25 seperti pada Tabel 1 dibawah ini.
Tabel 1. Dimensi Balok Dimensi Balok 400x250x1000 Jenis Beton Normal UHPC Kuat Tekan (fc’) 40 MPa 200 MPa Modulus Young (E) 29725 55 GPa Volume 7 Nomor 1, Juni 2021
JURNAL REKAYASA INFRASTRUKTUR ISSN : 2460-335X e-ISSN: 2686-6587 Poisson Ratio 0,2 0,25 Sedangkan  untuk  dimensi  tulangan yang  digunakan  adalah  tulangan  polos dengan  mutu  kuat  leleh  yang  dimiliki  baja adalah  sebesar  400  MPa,  nilai  modulus elastisitas  ( modulus  young’s,  E )  sebesar 200.000, berat jenis baja senilai 7850 kg/m 3 , dan  nilai poisson’s  ratio sebesar  0,3  seperti Tabel 2 dibawah ini.
Tabel 2 . Dimensi Tulangan

## 2.4.3 Asumsi Desain
Pada  penelitian  ini  balok  akan disimulasikan dengan menggunakan Software LISA FEA 8.0. Software LISA FEA 8.0 didapatkan  dari http://lisafea.com , penyusun  menggunakan LISA  FEA  8.0 dikarenakan  mudah  digunakan  untuk Windows dengan  pemodel  terintegrasi, pemecah  multi-utas,  pasca-prosesor  grafis dan  juga  sebagai  alat  bantu  dalam  proses analisis  perhitungan.  Untuk  menganalisis bagaimana perilaku dan parameter-parameter yang  terdapat  pada  diameter  tulangan  beton normal  dan  beton Ultra  High  Performance Concrete dengan  digunakannya  beberapa asusmsi  yang  sesuai  dengan  kondisi  realitas yang dimodelkan di software[4].
Hasil running dari pemodelan balok pada Software  LISA  FEA  8.0 yang  dapat  diambil adalah  konvergensi  jumlah  elemen  dengan nilai displacement dan tegangan yang terjadi pada balok dan tulangan. Pengumpulan data dilakukan menggunakan program pengolahan data Microsoft  Excel untuk  dibuat  menjadi grafik dengan variasi yang telah ditentukan. Pembebanan  yang  dilakukan  yaitu  dengan memberikan beban tarik pada masing-masing variasi beton yakni 30 ton, 50 ton, dan 60 ton.
. III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Analisis Tegangan
Pemodelan  yang  dilakukan  pada program software  LISA adalah  dengan dilakukannya  konvergensi  yang  dilakukan pada setiap jenis beton dengan
membandingkan  panjang  tulangan  dan displacement . Kemudian  dapat  dilakukan  pengolahan data sehingga diperoleh perbandingan Beton Normal  dan  Beton UHPC dengan  diameter tulangan  yang  berbeda-beda  yaitu  dengan panjang  16mm,  19mm,  22mm  dan  29mm dengan beban P sebesar 30 ton, 50 ton ,dan 60 ton  dikumpulkan  dalam  program microsoft excel untuk kemudian diolah kedalam bentuk grafik hasil konvergensi.

## 3.1.1 Hasil Tegangan Beton Normal
Dari  hasil  pemodelan  yang  dilakukan menggunakan Software LISA  FEA  8.0
diperoleh  tegangan  pada  beton  normal dengan diameter tulangan 16 mm yang ditarik dengan beban sebesar 30 ton, 50 ton dan 60 ton yang ditampilkan pada Gambar 1. seperti dibawah ini.
Gambar 2. Grafik Tegangan pada Diameter 16 mm
Pada Gambar 2, diperoleh tegangan pada beton  normal  dengan  diameter  tulangan  19 mm ditarik dengan beban sebesar 30 ton, 50 ton  dan  60  ton  yang  ditampilkan  pada Gambar 2 seperti dibawah ini.
Gambar 3. Grafik Tegangan pada Diameter Tulangan 19 mm
Pada Gambar 3. diperoleh tegangan pada beton  normal  dengan  diameter  tulangan  22 mm ditarik dengan beban sebesar 30 ton, 50
Jenis Tulangan Polos Kuat Leleh Baja (fy) 300 MPa Kuat Tekan Beton 40 MPa Modulus Young (E) 200000 MPa Poisson Ratio 0,3
4.153 8.306 6.92 0.000 5.000 10.000 30 ton60 ton50 ton teg ang an (M P a) Beban Tarik (ton) 16 mm Tegangan (MPa) 4.153 8.306 6.92 0.000 5.000 10.000 30 ton 60 ton 50 ton teg ang an (M P a) Beban Tarik (ton) 19 mm Tegangan (MPa)
ton  dan  60  ton  yang  ditampilkan  pada Gamabar 3 seperti dibawah ini.
Gambar 4. Grafik Tegangan pada Diameter Tulangan 22 mm
Diperoleh  tegangan  pada  beton  normal dengan  diameter  tulangan  29  mm  ditarik dengan beban sebesar 30 ton, 50 ton dan 60 ton yang ditampilkan pada Gambar 4. seperti dibawah ini.
Gambar 5. Grafik Tegangan pada Diameter Tulangan 29 mm

## 4.1.2 Hasil Tegangan Beton UHPC
Dari  hasil  pemodelan  yang  dilakukan menggunakan Software  LISA  FEA  8.0 diperoleh  tegangan  pada  beton Ultra  High Performance  Concrete dengan  diameter tulangan  16  mm  yang  ditarik  dengan  beban sebesar  30  ton,  50  ton  dan  60  ton  yang ditampilkan pada Gambar 5. seperti dibawah ini.
Gambar 6. Grafik Tegangan pada Diameter Tulangan 16 mm
Diperoleh  tegangan  pada  beton Ultra High  Performent  Concrete dengan  diameter tulangan  19  mm  yang  ditarik  dengan  beban sebesar  30  ton,  50  ton  dan  60  ton  yang ditampilkan pada Gambar 6 seperti dibawah ini.
Gambar 7. Grafik Tegangan pada Diameter Tulangan 19 mm
Diperoleh  tegangan  pada  beton Ultra High  Performent  Concrete dengan  diameter tulangan  22  mm  yang  ditarik  dengan  beban sebesar  30  ton,  50  ton  dan  60  ton.  Yang ditampilkan pada Gambar 7. seperti dibawah ini.
Gambar 8. Grafik Tegangan pada Diameter Tulangan 22 mm
Diperoleh  tegangan  pada  beton Ultra High  Performent  Concrete dengan  diameter tulangan  29  mm  yang  ditarik  dengan  beban sebesar  30  ton,  50  ton  dan  60  ton  yang ditampilkan pada Grafik 4.8 seperti dibawah ini.
4.153 8.306 6.92 0.000 5.000 10.000 30 ton 60 ton 50 ton teg ang an (M P a) Beban Tarik (ton) 22 mm Tegangan (MPa) 4.153 8.306 6.92 0.000 5.000 10.000 30 ton 50 ton 60 ton te gan gan ( M Pa) Beban Tarik (ton) 29 mm Tegangan (MPa) 4.314 7.190 8.628 0.000 5.000 10.000 30 ton 50 ton 60 ton te gangan (M P a) Beban Tarik (ton) 16 mm Tegangan (MPa)
4.314 7.190 8.628 0.000 5.000 10.000 30 ton 50 ton 60 ton teg ang an (M P a) Beban Tarik (ton) 19 mm Tegangan (MPa) 4.314 7.190 8.628 0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 30 ton 50 ton 60 ton teg an gan (M P a) Beban Tarik (ton) 22 mm Tegangan (MPa) 4.314 7.190 8.628 0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 30 ton 50 ton 60 ton te ga ng an (M Pa ) Beban Tarik (ton) 29 mm Tegangan (MPa)
ISSN : 2460-335X e-ISSN: 2686-6587
Gambar 9. Grafik Tegangan pada Diameter Tulangan 29 mm
3.1.3  Hasil  Gabungan  Tegangan  Beton Normal
Dari  hasil  pemodelan  yang  dilakukan menggunakan Software  LISA  FEA  8.0 diperoleh  tegangan  pada  beton  normal dengan diameter tulangan 16 mm, 19 mm, 22 mm  dan  29  mm  yang  ditarik  dengan  beban sebesar  30  ton,  50  ton,  dan  60  ton.  yang ditampilkan pada Grafik 4.9 dibawah ini.
Gambar  10. Grafik  Tegangan  Gabungan pada Beton Normal

## 3.1.4  Hasil  Gabungan  Tegangan  Beton
Ultra High Performance Concrete Dari  hasil  pemodelan  yang  dilakukan menggunakan Software  LISA  FEA  8.0 diperoleh tegangan pada beton UHPC dengan dengan  diameter  tulangan  16mm,  19mm, 22mm dan 29mm yang ditarik dengan beban sebesar  30  ton,  50  ton,dan  60  ton.  yang ditampilkan  pada  Gambar  10.  seperti dibawah ini
Gambar  11. Grafik  Tegangan  Gabungan pada Beton UHPC

## IV. KESIMPULAN
Dengan  membandingkan  persamaan  dari beton  normal  dan  beton Ultra  High Performance Concrete bahwa tegangan lekat yang  terbesar  diterima  pada  beton UHPC
dengan  beban  tarik  sebesar  60  ton  dan diameter tulangan 22mm sebesar 8.628 MPa, sedangkan  daya  lekat  terkecil  pada  beton Normal  dengan  beban  tarik  sebesar  30  ton dan  diameter  tulangan  16mm  dengan  nilai tegangan sebesar 4.153 MPa
Tegangan pada beton Normal cenderung lebih  kecil  dari  pada  Beton Ultra  High Performent  Concrete .  Hal  ini  dikarenakan mekanisme  lekatan  pada  beton Ultra  High Performence  Concrete lebih  kuat  dari  pada beton  Normal.  Pada  hasil ini tegangan  pada Ultra  High  Performence  Concrete dengan beban  tarik  sebesar  60  ton  dan  diameter tulangan 22mm merupakan Panjang penyaluran  yang  paling  efektif  dalam menahan beban tarik ( Pull Out ).

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Marchiano,  Sendow  Hieryco  Manalip, Ellen  J.  Kumaat,  “Tegangan  Lekat Antara  Baja  Dan  Beton  Mutu  Tinggi Dengan  Variasi  Luas  Tulangan,” Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas  Sam  Ratulangi  Manado, 2018.
[2]  Nuroji,  “Studi  Eksperimental  Lekatan Antara Beton dan Tulangan Pada Beton
Mutu Tinggi , Jurusan Teknik Sipil,Universitas Diponogoro, 2004.
[3]  Rahman,  T  Molyneaux,  I  Patnaikuni, “Beton berkinerja sangat tinggi: aplikasi dan  Penelitian  Terkini,”  Australian Journal of Civil Engineering , 2: 1, 13-20, 2005 .
[4]  Silviyani  Fifi,  “Pemodelan  dan  Analisis Pull  Out pada  Hubungan  Lekatan  pada Balok  dan  Tulangan,”  Fakultas  Teknik Jurusan  Teknik  Sipil  Universitas Wiralodra Indramayu ,2020 .
[5]  William  Langi,  Ellen  J.  Kumaat,  dan Hieryco  Manalip,  “Tegangan  Lekat antara  Baja  dan  Beton  dengan  Mutu Beton 40-70 MPa ,” Jurusan Teknik Sipil, Fakultas  Teknik,  Universitas  Sam Ratulangi, Manado, 2018.
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 30 ton 50 ton 60 ton teg an ga n (M Pa ) Beban Tarik Gabungan 16 19 22 29 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 30 ton 50 ton 60 ton te ga ng an (M Pa ) Beban Tarik Gabungan 16 19 22 29