## ANALISIS KEKUATAN SAMBUNGAN BALOK DAN KOLOM DITINJAU DARI RASIO TULANGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ATENA 2D

## Aidil Abrar
Dosen Program Studi Teknik Sipil, Sekolah Tinggi Teknologi Dumai Jl. Utama Karya Bukit Batrem II Email: aidilabrar@ mail-sttdumai.ac.id

## Abstrak
Salah  satu  komponen  struktur  yang  berpengaruh  dalam  keruntuhan  suatu  bangunan  adalah  balok  yang  berada  pada sambungan  balok-kolom.  Umumnya  kehancuran  sambungan  balok  kolom  tersebut  disebabkan  oleh  kurangnya kemampuan menahan geser dan rendahnya duktalitas yang diakibatkan oleh jumlah tulangan  dipasang tidak mencukupi serta tidak kuat dalam menahan beban lentur dan aksial. Analisis ini dilakukan untuk mengetahui perilaku lentur balok pada sambungan balok kolom beton bertulang. Juga dilakukan dengan  metode numerik menggunakan  software Atena 2D. Balok 40x60 cm dan Kolom 40x40 cm, penelitian ini menggunakan 2 kasus, masing-masing kasus terbagi menjadi 3  tipe  penulangan.  Kasus  dengan  rasio  tulangan  kolom  tetap  rasio  tulangan  balok  berubah,  dan  sebaliknya  rasio tulangan balok tetap tetapi rasio tulangan  kolom  yang berubah. Tulangan kolom  menggunankan   D19  mm dan Balok menggunakan  tulangan    D16  mm.  Rasio  tulangan  kolom ρ =  0,0142  dengan  rasio  tulangan  balok ρ 1=  0,0042, ρ 2= 0,0050, ρ 3=  0,0059.  Dan  Rasio  tulangan  Balok  tetap  = ρ =  0,0042  dengan  rasio  tulangan  kolom ρ 1=  0,0071, ρ 2= 0,0106, ρ 3= 0,0142. Kekakuan struktur Joint balok kolom pada case I.a rasio penulangan kolom 0,0071 sebesar 8,015, pada  case  II.a  dengan  rasio  penulangan  kolom  0,0106  terjadi  penurunan  sebesar  0,87%    dan  case  III.a  dengan  rasio penulangan kolom 0,0142 terjadi peningkatan sebesar 0,27% dari case I.a.
Kata kunci : Sambungan balok-kolom, daktalitas, rasio tulangan

## Abstract
One  of  the  most  influential  structural  components  in  the  collapse  of  a  building  is  a  beam  located  on  a  beam-column joint. Generally the collapse of the column beam joints is due to the lack of shear resistance and low ductalities caused by  the  insufficient  number  of  reinforcing  bars  and  inadequate  load  resistance  and  axial  load.  This  analysis  was conducted to determine the behavior of bending beam in the reinforced concrete column beam connection. Also done by numerical method using 2D Atena software. Beams 40x60 cm and Column 40x40 cm, this study uses 2 cases, each case is divided into 3 types of reinforcement. Cases with a fixed column reinforcement ratio change the beam reinforcement ratio, and vice versa the reinforcement ratios are fixed but the ratio of the column reinforcement changes. The column reinforcement uses D19 mm and the beam uses D16 mm reinforcement. Ratio of column reinforcement ρ = 0,0142 with beam reinforcement ratio ρ 1 = 0,0042, ρ 2 = 0,0050, ρ 3 = 0,0059. And Bearing ridge reinforcement ratio = ρ = 0,0042 with column reinforcement ratio ρ 1 = 0,0071, ρ 2 = 0,0106, ρ 3 = 0,0142. The rigidity of the Joint beam structure of the columns in the case Ia the column recoup ratio of 0.0071 by 8.015, in case II.a with the column repetition ratio 0.0106 there was a decrease of 0.87% and case III.a with the column repetition ratio 0.0142 an increase of 0.27% of the case I.a.
Keywords : beam column joint, ductility, bar ratio

## PENDAHULUAN
Struktur  bangunan  adalah  komponen  utama  dari bangunan  yang  mampu  memikul  beban  secara bersama-sama  dan  meneruskan  beban  ke  bagian struktur. Kolom, balok dan pelat merupakan komponen utama  struktur  bangunan  yang  berperan  dalam menahan dan menyalurkan beban.
Komponen  struktur  yang  paling  berpengaruh  dalam menahan  kestabilan  suatu  bangunan  selain  kolom, balok, dan pelat lantai adalah sambungan balok-kolom. Pada  umumnya  kegagalan  Struktur  saat  terjadi  gempa banyak disebabkan pada sambungan balok-kolom. Dan juga  karena  terjadi  akibat  lemahnya  kemampuan menahan  geser  dan  rendahnya  daktalitas  (ductility).  ( Park,R.,Paulay,T., 1975)
Sambungan  Balok  kolom  merupakan  bagian  penting pada struktur bangunan gedung bertingkat. Pada proses
perencanaan  struktur  bangunan  gedung  haruslah dijamin  bahwa  sambungan  balok  kolom  tidak mengalami kerusakan berat akibat beban yang besar. Sejalan  dengan  perubahan  yang  terjadi  pada  metode perencanaan,  panduan  dan  peraturan  pun  berubah mengikutinya.  Perubahan  metode  perencanaan  dari metode elastik ke metode kekuatan batas secara drastis dapat  mengurangi  dimensi  dari  kolom  dan  balok. Akibatnya  sambungan  balok-kolom  dapat  menjadi lebih lemah(Aidil.A 2014).
Pada  saat  ini  metode  numerik  sangat  pesat perkembangannya,  salah  satunya  yaitu  metode  elemen hingga  (finite  element  methode).  Metode  elemen hingga  merupakan  suatu  metode  numerik  yang  dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan penyelesaian berupa pendekatan.  Oleh  sebab  itu,  maka  diperlukan  berbagai
teknik  untuk  memperoleh  nilai  yang  paling  mendekati dengan nilai eksaknya.
Pada  penelitian  ini  analitis  yaitu  menggunakan perangkat  lunak  (software)  ATENA  dua  dimensi  yang merupakan program komputer berbasis metode elemen hingga non-linear.
Tujuan  utama  penelitian  ini  adalah  untuk  menentukan perilaku  sambungan  balok-kolom  struktur  beton bertulang  dengan  penampang  balok  dan  kolom  secara analitis.

## METODE PENELITIAN
Benda  Uji  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  metode numerik  menggunakan  Software  Atena  2D.  Analisis Joint  Balok  ukuran  40/60  Cm  (Centimeters)  dan Kolom  ukuran 40x40 Cm (Centimeters), penelitian ini menggunakan  2  (Dua)  Case,  masing-masing  kasus terbagi menjadi 3 tipe penulangan diantaranya adalah : 1. Case A Rasio  penulangan  pada  balok  tetap  dan perubahan  pada  rasio  penulangan  kolom.  Pada perbedaan  rasio  penulangan  kolom  diperlihatkan  pada gambar 1,2 dan 3.
a.
Case I.a
Gambar 1. Detail penulangan case I.a
b. Case II.a Gambar 2. Detail penulangan case II.a c. Case III.a Gambar 3. Detail penulangan case III.a 40 250 250 60 30 Balok Uk. 40/60 Cm Kolom Uk. 40x40 Cm Plat Besi t = 3 Cm Penampang I.a 2 Ø 16 mm 3 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 2 Ø 19 mm 2 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 Detail Kolom Detail Balok
40 250 250 60 30 Balok Uk. 40/60 Cm Kolom Uk. 40x40 Cm Plat  Besi t =  3 Cm Penampang II.a 2 Ø 16 mm 3 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 3 Ø 19 mm 3 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 Detail Balok Detail Kolom 40 25 0 2 50 6 0 3 0 Ba l ok Uk.  4 0/60  C m K olom Uk.  40 x40 C m P la t  B es i t  =  3 C m P ena mp an g  I II .a 2  Ø  1 6 m m 3  Ø  16  m m Ø 1 0 -  10 0 m m 6 0 40 3  Ø 1 9  m m 3  Ø 1 9  m m 2  Ø 1 9  m m Ø  1 0  - 7 5 m m 40 40 D etail  Balo k D etail  Ko lom

## 2.
Case B
Rasio  penulangan  pada  kolom  tetap  dan perubahan  pada  rasio  penulangan  balok.  Pada perbedaan  rasio  penulangan  balok  diperlihatkan  pada gambar .4, 5 dan 6.
a. Case I.b Gambar 4. Detail penulangan case I.b b. Case II.b Gambar.5. Detail penulangan case II.b c. Case III.b
Gambar 6. Detail penulangan case III.b
Tabel 1. Identifikasi analisis
Prosedur Pengujian Analisis Joint balok dan kolom ini menggunakan  mutu  beton  K-250  dan  baja  tulangan fy=400  MPa.  Pada  tepi  kiri  dan  kanan  kolom  dilapisi plat  baja  yang  berguna  menghindari  interaksi  secara langsung  terhadap  benda  uji.  Pada  plat  baja  kolom tersebut  diberi  gaya  Fixed.  Dan  pada  ujung  balok diberi  plat  baja  t  =  3  Cm  dengan  tinggi  30  Cm  dan diberi  pembebanan  (P)  dengan  tipe  beban  terpusat incremental sebesar 0,001 mN (mega Newton) per step dengan koefisien 1 (-).
40 250 250 60 30 Bal o k U k.  4 0/ 60  C m K ol om Uk .  40 x 40  C m Pla t  Besi t  = 3  C m Penam pang I .b 2 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 3 Ø 19 mm 3 Ø 19 mm 2 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 3 Ø 16 mm Detail Balok Detail Ko lom 40 250 250 60 30 Balok Uk.  40/60 Cm K olom Uk. 40x40 Cm P lat Besi t  = 3 Cm Pena mpang II.b 3 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 3 Ø 19 mm 3 Ø 19 mm 2 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 3 Ø 16 mm Detail Balok Detail Kolom
4 0 2 5 0 2 5 0 6 0 3 0 B al o k U k .  40 / 6 0  Cm K ol o m U k . 4 0 x 4 0  C m P l a t B e si t  =  3  C m P e n a m p a n g  I II. b 3  Ø  1 6  mm Ø  10  - 1 0 0  mm 60 40 3  Ø  1 9  mm 3  Ø  1 9  mm 2  Ø  1 9  m m Ø  10  - 7 5  m m 40 40 4  Ø  1 6  m m D etail  B alo k D et ail  Ko lo m No Kode
Rasio tulangan kolom Rasio tulangan balok 1. Case I.a 0,0071 0,0042 2. Case II.a 0,0106 0,0042 3. Case III.a 0,0142 0,0042 4. Case I.b 0,0142 0,0042 5. Case II.b 0,0142 0,0050 6. Case III.b 0,0142 0,0059
Step Step I a II a III a MN -8,544E+02 Mpa 2,411E+03 Mpa MN -8,348E+02 Mpa 2,370E+03 Mpa Mpa 1,557E+02 Mpa 237 2,370E-01 Mpa 1,578E+02 Mpa 233 2,330E-01 26 2,600E-02 MN -1,821E+01 26 2,600E-02 MN -1,882E+01 C A S E Nilai Nilai Tul. Tekan Keruntuhan Pada Elemen Forces Tul. Tekan Tul. Tarik 227 2,270E-01 MN -6,694E+02 Mpa 2,329E+03 Forces ρ (rasio) Mpa Mpa Tul. Tarik Retak Awal Akibat External Forces (P) 25 2,500E-02 MN -1,307E+01 Mpa 1,285E+01 0,0071 0,0106 0,0142 CASES Detail Penulangan Kolom Detail Penulangan
Balok
C A S E C A S E 2 Ø 16 mm 3 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 2 Ø 19 mm 2 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 2 Ø 16 mm 3 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 3 Ø 19 mm 3 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 2 Ø 16 mm 3 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 3 Ø 19 mm 3 Ø 19 mm 2 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 X Y X Y

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisis Balok Kolom Joint Case A
Data yang diperoleh dari hasil analisis berupa beban, perpindahan, nilai tulangan tarik, tulangan tekan dan  pola  retak  dilihat  dari  analisis  menggunakan Software Atena 2D.
Tabel 2. Hasil analisis case A
Gambar  7.  memperlihatkan  saat  struktur  menerima beban  luar  horizontal  sebesar  0,227  mN  227  step, Reaksi  yang  diterima  oleh  kolom  yang  berada  sudut kanan  sebesar  0,467  mN  dengan  perpindahan  balok 0,087 m.
Gambar 7. Pola retak case I.a
Gambar  9.  Pada  saat  beban  maksimum,  tegangan utama  (principal  stress)  yang  terjadi  pada  tulangan longitudinal  balok  atas  mengalami  tarik  sebesar  2.401 Mpa dan sengkang pada bagian yang sama sebesar 612 Mpa.  Jika  dibandingkan  dengan  tegangan  leleh tulangan  longitudinal  sebesar  349,034  Mpa  maka  saat pembebanan  maksimum,  tulangan  longitudinal  telah leleh dan sengkang telah leleh.
Gambar 9. Pola retak case II.a
Gambar 10.Grafik  hasil analisis Case II.a
Gambar  11.Pada  saat  beban  maksimum,  tegangan utama  (Principal  Stress)  yang  terjadi  pada  tulangan longitudinal  balok  atas  mengalami  tarik  sebesar  2370 Mpa dan sengkang pada bagian yang sama sebesar 964 Mpa.  Jika  dibandingkan  dengan  tegangan  leleh tulangan  longitudinal  sebesar  349,034  Mpa  maka  saat pembebanan  maksimum,  tulangan  longitudinal  telah leleh dan sengkang telah leleh.
X
Y
X Y

## Gambar 12. Grafik hasil analisis case III.a

## Analisis Balok Kolom Joint Case B
Data yang diperoleh dari hasil analisis berupa beban, perpindahan, nilai tulangan tarik, tulangan tekan dan  pola  retak  dilihat  dari  analisis  menggunakan Software Atena 2D.
Tabel 3 Hasil analisis case B
Gambar  13,  pada  beban  luar  horizontal  maksimum sebesar  0,244  mN  dengan  perpindahan  0,080  m, tegangan utama yang terjadi pada tulangan longitudinal sebesar  1.669  mPa,  pada  step  25  kolom  mengalami keretakan awal.
Gambar 13. Pola retak case I.b
Gambar 14. Grafik Hasil analisis case I.b
Gambar 15. Jumlah tulangan tarik pada balok 3 – Ø 16 mm,  keretakan  awal  terjadi  pada  struktur  kolom dengan beban luar sebesar 0,026 mN dengan tegangan utama  (Principal  Stress)  tulangan  longitudinal  sebesar 13,5  mPa,  jika  dibandingkan  dengan  tulangan  leleh longitudinal sebesar 349,034 mPa, tulangan longitudinal  pada  balok  belum  leleh,  tulangan  pada balok terjadi leleh pada beban 0,070 mN .
Gambar 15. Pola retak case II.b
Gambar 16.Grafik hasil analisis case II.b
Gambar 17. Keruntuhan yang terjadi pada struktur step ke-247  dengan  nilai  beban  luar  sebesar  0,247  mN (mega  Newton),  tegangan  utama  (Principal  Stress) tulangan longitudinal sebesar 1.233 mPa ini menunjukan  tulangan  longitudinal  pada  balok  telah
Step Step I b II b III b 1,233E+03 Mpa Mpa 247 2,470E-01 MN -7,589E+02 Mpa Mpa 1,659E+03 Mpa C A S E 26 2,600E-02 MN -1,344E+01 Mpa 1,283E+01 1,309E+01 Mpa 242 2,420E-01 MN -8,039E+02 Mpa Mpa 1,318E+01 Mpa 244 C A S E 26 2,600E-02 MN -1,352E+01 0,0050 Tul. Tekan Tul. Tarik -9,629E+02 Mpa 1,668E+03 Mpa -1,381E+01 0,0042 Tul. Tekan Tul. Tarik Forces 2,440E-01 MN 0,0059 CASES Detail Penulangan Kolom Detail Penulangan
Balok Retak Awal Akibat External Forces (P) Keruntuhan Pada Elemen
Nilai Nilai Forces ρ (rasio) C A S E 26 2,600E-02 MN 3 Ø 19 mm 3 Ø 19 mm 2 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 3 Ø 19 mm 3 Ø 19 mm 2 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 3 Ø 19 mm 3 Ø 19 mm 2 Ø 19 mm Ø 10 - 75 mm 40 40 2 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 3 Ø 16 mm 3 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 3 Ø 16 mm 3 Ø 16 mm Ø 10 - 100 mm 60 40 4 Ø 16 mm X Y
leleh,  keruntuhan  yang  terjadi  pada  struktur  tipe keruntuhan tarik.
Gambar 17. Pola retak case III.b
Gambar 18. Grafik hasil analisis case III.b
Hasil Analisis
Dalam  analisis  ini  kekakuan  didapat  dari beban  puncak  sebelum  terjadi  retak  di  bagi perpindahan yang terjadi.
K=P/ δ K  =  Kekakuan elemen P  =  Beban sebelum tulangan leleh δ =  Displacement (perpindahan)
Tabel 4. Nilai kekakuan elemen balok dan kolom
Daktilitas  merupakan  kemampuan  dari  suatu  struktur untuk  mengalami  perpindahan  yang  besar  sebelum mengalami  keruntuhan.  Dengan  pemasangan  tulangan pada balok yang berlebihan membuat daktilitas struktur menurun.
Tabel 5. Nilai daktilitas elemen balok dan kolom
No Case Displac ements hancur (m) Displacements leleh -1 (m) Daktilita s 1 I.a 0,08679 0,04895 1,773 2 II.a 0,09055 0,04846 1,868 3 III.a 0,09188 0,04871 1,886 4 I.b 0,07106 0,03849 1,856 5 II.b 0,06533 0,03828 1,706 6 III.b 0,05286 0,03482 1,518

## DAFTAR PUSTAKA
Kaku,  T.  and  Asakusa,  H.,  1991,  "Bond    and Anchorage of Bars in Reinforced Concrete Beam- Column    Joints,"    Design  of    Beam-Column Joints    for    Seismic    Resistance,    SP-123,
American  Concrete  Institute,  Farmington  Hills,
Mich., pp. 401-423i
Kitayama,  K.,  Otani.  S.,  and  Aoyama,  H.,  1991,
"Development of Design Criteria  for RC Interior Beam-Column  Joints,"  Design  of  Beam-Column Joints  for  Seismic  Resistance,  SP-123,  American Concrete  Institute,  Farmington  Hills,  Mich.,  pp. 97-123.
Park,  R.,  Paulay,  T.,  (1975), ″ Reinforced  Concrete Structure ″ , John Wiley & Sons, New York.
Abrar,Aidil,2015,  Analisis  Pengaruh  Pengurangan Mutu  Beton  (f’c)  Terhadap  Kapasitas  Momen Lentur  Pada  Balok  Beton  Bertulang,  Jurnal UNITEK,hal 1-11,STT Dumai
Abrar,Aidil,2014, Studi Eksperimental Perilaku Lentur Balok  pada  Sambungan  Balok-Kolom  Beton Bertulang, Thesis Program Pascasarajana, Universitas Andalas, Padang No Case Forces (mN) Displacements (m) Kekakuan (mN/m) 1 I.a 0,06506 0,008117 8,015 2 II.a 0,06376 0,008025 7,945 3 III.a 0,06491 0,008076 8,037 4 I.b 0,05286 0,005732 9,221 5 II.b 0,05285 0,005712 9,252 6 III.b 0,05316 0,004699 11,313
X Y