## ANALISIS PENGARUH PENGGUNAAN DROP PANEL TERHADAP NILAI MOMEN LENTUR DAN GESER PONS FLAT SLAB DENGAN METODE ELEMEN HINGGGA
Tohar Wijaya 1 dan Leo S. Tedianto 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: toharwijaya@gmail.com
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: leotedi@gmail.com

## ABSTRAK
Beberapa saat kebelakang ini, pertumbuhan pembangunan infrastruktur dan gedung sangatlah tinggi. Berbagai  inovasi  dan  pembaharuan  pun  muncul  dalam  bidang  konstruksi,  salah  satunya  pelat  lantai. Flat slab adalah salah satu contohnya. Flat slab sendiri adalah konstruksi struktur pelat beton bertulang yang  tidak  menggunakan  elemen  balok,  dimana  pelat  langsung  ditopang  oleh  kolom  dimana  dalam beberapa kondisi digunakan drop panel untuk menahan gaya yang timbul pada daerah sekitar kolom. Gaya  yang  timbul  pada  daerah  kolom  itu  adalah  gaya  geser  dua  arah  atau  biasa  disebut  gaya  geser pons  (punching  shear).  Pada  pembahasan  kali  ini,  dilakukan  analisis  mencari  besarnya  nilai  momen lentur  dan  gaya  geser  pons  pada  flat  slab  dengan  menggunakan  bantuan  aplikasi  Finite  Element Analysis (FEA). Nilai momen lentur dan gaya geser dibandingkan antara flat slab tanpa  penggunaan drop panel dan flat slab dengan penggunaan drop panel. Tujuan dari pembahasan kali ini adalah untuk mengetahui  pengaruh  penggunaan  drop  panel  pada  konstruksi  flat  slab  terhadap  nilai  momen  lentur dan  geser  pons  yang  terjadi.  Metode  yang  digunakan  adalah  finite  element  method  serta  metode analisis teoritis berdasarkan SNI.  Kesimpulan  yang didapat, adalah penggunaan drop panel pada flat slab menurunkan gaya geser pons dan momen lentur di daerah lapangan pada struktur flat slab.
Kata kunci: flat slab, drop panel, finite element analysis, momen lentur, geser pons

## 1. PENDAHULUAN
Berbagai  macam  jenis  konstruksi  berkembang  seiring  dengan  perkembangan  zaman,  termasuk  dalam  konstruksi pelat  lantai  (slab).  Pada  mulanya  hanya  dikenal  konstruksi  pelat  konvensional  (conventional  slab).  Pelat konvensional umumnya tersusun atas komponen plat lantai, balok anak, balok induk dan kolom. Sedangkan menurut SNI 2847:2013 ada plat jenis lain selain plat konvensional, yaitu plat yang langsung didukung oleh kolom dengan atau tanpa penebalan plat di atas kolom (drop panel) yang kemudian dikenal dengan plat cendawan (flat slab).
Beberapa  saat  kebelakang,  konstruksi  pelat  cendawan  atau  biasa  disebut  dengan  istilah  flat  slab  mulai  banyak digunakan  karena  beberapa  keuntungan.  Keuntungan  flat  slab  menurut  (Asroni  ,  2010)  yaitu  fleksibilitasnya terhadap tata ruang; waktu pengerjaannya relatif lebih pendek, hal ini dapat dilihat dari proses pembuatan bekisting pelat yang langsung dapat dibuat merata secara keseluruhan tanpa harus membuat bekisting balok baloknya terlebih dahulu;  kemudahan  dalam  pemasangan  instalasi  mekanikal  dan  elektrikal;    menghemat  tinggi  bangunan  (tinggi ruang bebas lebih besar dikarenakan tidak adanya pengurangan ketinggian akibat balok dan komponen pendukung struktur lainnya); pemakaian tulangan pelat bisa dengan tulangan fabrikasi (welded wire mesh).
Namun  kelebihan  flat  slab  diiringi  pula  dengan  beberapa  kelemahan.  Salah  satu  kelemahan  yang  paling  utama adalah punching shear (geser pons) yang timbul pada daerah kolom. Salah satu cara untuk mengatasi punching shear (geser pons) yang timbul adalah dengan penggunaan drop panel. Drop panel sendiri adalah penebalan pada daerah kepala kolom.   Pada pembahasan  kali ini, akan dibahas  mengenai pengaruh penggunaan drop panel terhadap nilai momen  lentur  dan  geser  pada  konstruksi  flat  slab.  Akan  diambil  sampel  flat  slab  tanpa  penggunaan  drop  panel dibandingkan  dengan  flat  slab  dengan  penggunaan  drop  panel.  Pembahasan  akan  difokuskan  pada  nilai  momen lentur dan gaya geser yang timbul.

## 2. METODE ELEMEN HINGGA
Pada penelitian kali ini, analisis dilakukan dengan dua cara yaitu analisis metode elemen hingga dan analisis teoritis berdasarkan SNI.

## Pengertian
Metode  Elemen  Hingga  atau Finite  Element  Method  (FEM) adalah  metode  numeris  untuk  penyelesaian  masalah teknik dan fisika matematis.
Metode  Elemen  Hingga  adalah  metode  yang  dapat  menyelesaikan  persamaan  yang  dianalisa  dalam  sistem persamaan secara serentak dengan cara memberikan nilai pendekatan dari nilai sebenarnya pada titik tertentu dalam sistem yang continue .
Cara  kerja  metode  elemen  hingga  adalah  dengan  memecah  (mendiskritisasi)  atau  dalam  bahasa  inggris  disebut meshing merupakan  suatu  proses  pemodelan  sebuah  struktur  atau  objek  dengan  membaginya  ke  dalam  elemen- elemen  kecil  (elemen  hingga)  yang  terhubung  oleh  dua  atau  lebih  titik  (nodes)  dan  digunakan  sebagai  batas  dari struktur  atau  objek  tersebut.  Dalam  metode  elemen  hingga,  tidak  dilakukan  pemecahan  permasalahan  elemen struktur secara keseluruhan dalam satu kali operasi, melainkan membuat formulasi persamaan untuk masing-masing elemen hingga, kemudian menggabungkannya untuk memperoleh  solusi untuk elemen strukturnya. Secara singkat, solusi  dari  permasalahan  struktur  yang  dimaksud  adalah  menghitung  besarnya  perpindahan  dan  tegangan  yang dialami struktur akibat adanya beban yang bekerja (Logan, 2011).

## Kondisi batas
Pada analisa suatu struktur, kita harus menspesifikasikan kondisi batas yang ada sesuai dengan masalah yang akan dianalisa.  Dengan  dimasukkan  kondisi  batas  tersebut,  maka  matriks  kekakuan  suatu  struktur  dapat  direduksi, sehingga dapat menyederhanakan perhitungan.
 Untuk  gerakan  translasi-rotasi,  tanda  coret  berarti  bahwa  gerakan  pada  arah  derajat  kebebasan  tersebut dikekang atau ditahan.
 Untuk  aksi  gaya-momen,  tanda  coret  berarti  bahwa  tidak  ada  gaya  atau  momen  pada  arah    derajat kebebasan itu.
 Perlu  diingat  bahwa  pada  tabel  diatas,  gambar  rotasi  ataupun  momen  hanya  dipakai  untuk  menunjukkan apakah derajat kebebasan yang bersangkutan dikekang atau tidak. Jadi arah rotasi ataupun momen (apakah searah atau berlawanan jarum jam) tidak berpengaruh.

## Program finite element analysis
Pada pembahasan kali ini, desain yang digunakan adalah sebagai berikut:
1) Analisis numerik, Metode Elemen Hingga menggunakan program berbasis Finite Element Analysis (FEA) .
2) Peraturan yang dipakai sebagai acuan adalah SNI 2847-2013.
3) Studi difokuskan pada perbandingan antara  momen lentur serta gaya  geser pons dengan kondisi ada drop panel dan dengan kondisi  tidak ada drop panel.
4) Tulangan tidak dimodelkan dalam struktur (analisis hanya beton saja).
5) Panel pelat lantai  yang digunakan berukuran 24m  x 24m,  dengan jarak antar kolom adalah simetris 6m  x 6m.
6) Dimensi kolom, ketebalan drop panel, serta ketebalan flat slab diambil berdasarkan SNI 2847-2013
7) Ketebalan flat slab diambil 150mm
8) Drop  panel diambil  berbentuk  persegi  dengan  ukuran  2000mm  x  2000mm  dengan  ketebalan  bervariasi yaitu 50mm, 75mm, 100mm, 125mm, dan 150mm.
9) Ukuran kolom digunakan 500mm x 500mm
10) Perletakan kolom digunakan jepit
11) Untuk pelat lantai dan drop panel digunakan f’c 30 Mpa
12) Untuk kolom digunakan f’c 40 Mpa
13) Tinggi kolom digunakan 3 meter
14) Beban Dead Load =1kN/m2 , Beban Live Load= 4kN/m2
15) Kombinasi pembebanan Service (DL=1 dan LL=1) dan Ultimate (DL=1,2 dan LL=1,6)
16) Poisson’s Ratio 0,2
Gambar 1. Flat Slab tanpa Drop Panel
Gambar 2. Flat Slab dengan Drop Panel

## Momen lentur
Momen Lentur Total ( 𝑀 𝑜 ) dapat diperoleh dari persamaan:
Mo = 𝑞 𝑢 𝑙 2 𝑙 𝑛 2 8 (1)
dengan 𝑞 𝑢 = gaya merata terfaktor, 𝑙 2 = jarak antar kolom arah tegak lurus, 𝐼 𝑛 = jarak bersih dalam arah sejajar

## 3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Gambar 3. Penamaan Pelat Lantai
Gambar 4. Penamaan Titik Geser Pons
Analisis momen lentur akan dilakukan pada SA1, SA2, SA3, SA4, dan SA5 serta pada Span 1 dan Span 2. Untuk penamaan titik geser pons adalah sebagai berikut.
Titik 1,6,22,26 = Titik A Titik 3,5,7,17,25,23,11,21 = Titik B Titik 12,4,16,24= Titik C Titik 8,10,18,20 = Titik D Titik 13,9,15,19 = Titik E Titik 14 = Titik F
Tabel 1. Momen Lentur Flat Slab Strip Span Location Tanpa Drop Panel Drop Panel 50 mm Drop Panel 100 mm Top Moment (kNm) Bottom Moment (kNm) Top Moment (kNm) Bottom Moment (kNm) Top Moment (kNm) Bottom Moment (kNm) SA1 Span 1 Start -74,9109 - -92,5485 - -104,5618 - SA1 Span 1 Middle - 38,4349 - 32,047 - 28,5852 SA1 Span 1 End -84,3229 - -99,3893 - -111,2606 - SA1 Span 2 Start -78,7791 - -91,6609 - -100,6433 - SA1 Span 2 Middle - 33,2815 - 27,3134 - 23,9237 SA1 Span 2 End -77,3711 - -90,2215 - -99,169 - SA2 Span 1 Start 0 - 0 - 0 - SA2 Span 1 Middle - 56,9966 - 49,0127 - 44,5599 SA2 Span 1 End -36,7043 - -31,2174 - -1,8494 - SA2 Span 2 Start -36,7043 - -31,2174 - -26,156 - SA2 Span 2 Middle - 46,0425 - 39,8004 - 35,8942 SA2 Span 2 End -32,8738 - -27,6041 - -1,5423 - SA3 Span 1 Start - 135,6903 - - 159,6478 - -167,0986 - SA3 Span 1 Middle - 68,8953 - 56,7069 - 50,299 SA3 Span 1 End - 171,6262 - - 199,9588 - -219,4836 - SA3 Span 2 Start - 160,1758 - - 183,2327 - -197,0077 - SA3 Span 2 Middle - 57,7998 - 46,7838 - 40,5463 SA3 Span 2 End - 155,6906 - - 177,3231 - -189,9411 - SA4 Span 1 Start -2,1322 - 0 - 0 - SA4 Span 1 Middle - 56,1633 - 48,6749 - 44,5267 SA4 Span 1 End -38,5626 - -33,5171 - -28,9829 - SA4 Span 2 Start -38,5626 - -33,5171 - -28,9829 - SA4 Span 2 Middle - 43,836 - 37,6812 - 33,9769 SA4 Span 2 End -33,6508 - -28,49 - -24,0651 - SA5 Span 1 Start - 131,5288 - - 155,1542 - -162,5333 - SA5 Span 1 Middle - 67,6819 - 56,0159 - 49,7282 SA5 Span 1 End - 165,0343 - - 192,3465 - -211,0243 - SA5 Span 2 Start - 153,3877 - - 175,1145 - -187,591 - SA5 Span 2 Middle - 56,2336 - 45,691 - 39,6994 SA5 Span 2 End - 148,7521 - -169,006 - -180,2804 -
Tabel 2. Geser Pons tanpa drop panel Finite Element Analysis (FEA) Titik Tegangan Geser Pons (Mpa) Tegangan Tahanan Geser (MPa) Rasio Tegangan Geser Pons/ Tegangan Tahanan Geser Status A 2,5637 1,3644 1,879 Failed B 2,4653 1,3644 1,8069 Failed C 2,3319 1,3644 1,7091 Failed D 1,7803 1,329 1,3396 Failed E 1,6196 1,329 1,2187 Failed F 1,4523 1,329 1,0928 Failed Tabel 3.  Geser Pons tanpa drop panel Teoritis Titik Tegangan Geser Pons (Mpa) Tegangan Tahanan Geser (MPa) Rasio Tegangan Geser Pons/ Tegangan Tahanan Geser Status A 2,7127 1,3555 2,001 Failed B 2,60497 1,336 1,949 Failed C 2,4975 1,336 1,869 Failed D 1,8031 1,2967 1,390 Failed E 1,69525 1,2967 1,307 Failed F 1,58228 1,2967 1,220 Failed
Tabel 4. Perbedaan Geser Pons tanpa drop panel Teoritis dan Finite Element Analysis (FEA)
Titik Tegangan Geser Pons (%) Tegangan Tahanan Geser (%) Rasio Tegangan Geser Pons/ Tegangan Tahanan Geser (%) A 5,49 0,65 6,09 B 5,36 2,12 7,29 C 6,63 2,12 8,55 D 1,26 2,49 3,62 E 4,46 2,49 6,75 F 8,21 2,49 10,4
Gambar 5. Grafik perbedaan geser pons analisis MEH dan Teoritis
Gambar 6. Grafik perbedaan tahanan geser analisis MEH dan Teoritis

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis program finite element analysis dan analisis teoritis SNI, didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut.
1. Drop Panel mereduksi tegangan geser pons pada struktur. Pada kondisi tanpa drop panel, geser pons lebih besar daripada pada kondisi dengan adanya drop panel. Hal ini dibuktikan dengan nilai geser pons yang timbul. Misalnya pada titik A. Tanpa drop panel nilai tegangan geser pons adalah 2,5637 MPa sedangkan dengan drop panel 75mm nilai tegangan geser pons turun menjadi 1,6135 MPa.
2. Semakin tebal drop panel, semakin kecil tegangan geser pons yang timbul. Hal ini dapat dilihat pada titik A misalnya. Besarnya tegangan geser pons dengan ketebalan drop panel yang bervariasi dapat dilihat pada:
-Tanpa drop panel……………………………………….….2,5637 Mpa -50mm………………………………………………………1,824Mpa -75mm ………………………………………..………….....1,6135Mpa -100mm………………………………………………..…....1,3446Mpa -125mm….………………………………………………….1,171Mpa -150mm…………………………………………..…….…...1,0272Mpa
3. Drop Panel memperkecil momen lentur pada daerah lapangan, namun memperbesar momen lentur pada daerah tumpuan.
4. Semakin besar ukuran drop panel, maka tegangan geser pons yang dihasilkan akan semakin kecil. Contohnya drop panel pada daerah tengah dan drop panel pada daerah tepi. Pada daerah tengah tegangan geser pons yang timbul lebih kecil daripada tegangan geser pons yang timbul pada daerah tepi sebab ukuran drop panel pada daerah tengah lebih besar.
5. Analisis Metode Elemen Hingga pada flat slab menghasilkan nilai momen lentur rata-rata berbeda 20% dari analisis teoritis (berdasarkan SNI) , nilai tegangan geser pons rata-rata berbeda 5% , dan tegangan tahanan geser rata-rata berbeda 2%.

## Saran
Berdasarkan  proses  pengerjaan  studi  ini  ditemukan  beberapa  kesulitan,  maka  dari  itu  penulis  memberikan  saran untuk studi selanjutnya :
1. Untuk penelitian selanjutnya dapat dicoba untuk memperhitungkan gaya gempa/gaya lateral.
2. Dapat dicoba untuk menggunakan tinggi kolom yang bervariasi, apakah mempengaruhi nilai momen lentur dan gaya geser pons.Dapat dicoba penelitian pengaruh luas pengaku terhadap kuat tekan profil dengan nilai rasio kelangsingan lainnya.
3. Dapat dicoba dengan ketebalan pelat lantai yang bervariasi, untuk melihat besarnya pengaruh yang ditimbulkan.

## DAFTAR PUSTAKA
Chaudari,  Yogesh  A.  (2016). Finite  Element  Analysis  of  Effect  of  Punching Shear  in Flat  Slab  Using  Ansys  16.0 . India: ,Sapkal Knlowedge Hub College of Engineering.
Chavan, Gaurav Ravindra. (2016). Analysis and Design of Flat Slab. India: Walchand College of Engineering.
Indonesia,  Badan  Standarisasi  Nasional.  (2013) Persyaratan  Beton  Strutural  untuk  Bangunan  Gedung ( SNI  2847- 2013 ). Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.
Institute, American Concrete. (2014). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14). America: American Concrete Institute.
Priya M P and 2Santhi A S. (2018). Experimental Study on the Behavior of Flat ____ Slab Under Different Support Conditions. India: VIT University
Prof  G.  N.  Shete. Analysis  and  Design  of  Flat  slab  with  various  shapes .  (2014).  India  :  M.S  Bidve  Engineering College, Latur, Maharashtra, India
R.S.More1, V. S. Sawant. (2013). Analysis of Flat Slab R . India: University of Pune.
Ruiz, Miguel Fernandez PhD. (2010). Performance and Design of Punching Shear Reinforcing System. Switzerland : Ecole Polytechnique Federale de Lausanne.