## PEMODELAN DAN ANALISIS PERILAKU PULL OUT PADA HUBUNGAN LEKATAN PADA BALOK DAN TULANGAN
* Email : wachidhasyim@unwir.ac.id Abstract
Keywords : Normal, UHPC, Beam, LISA-FEA, Stress
Abstrak
Pada  penelitian  ini  digunakan  beton  Normal  dan  beton Ultra  High  Performence  Concrete (UHPC) sebagai benda uji berupa balok berukuran 400x250x1000 dengan variasi panjang tulangan ( ld ) yaitu 200 mm, 300 mm, 400  mm dan 500 mm, diameter 16 mm dengan  gaya tarik sebesar 10 ton, 20 ton dan 50 ton. Penelitian ini berupa analisis tegangan dengan program aplikasi LISA-FEA. Hasil  penelitian  menujukkan  bahwa  tegangan  lekat  yang  terbesar  pada  beton Ultra  High Performence Concrete dengan gaya tarik sebesar 15,35 MPa pada panjang tulangan 300mm dan gaya Tarik 50 ton merupakan panjang penyaluran yang paling efektif dalam menahan beban tarik ( Pull Out ).  Nilai  tegangan  dipengaruhi  oleh  panjang  tulangan  rencana  pemodelan  dan  kuat  tarik  pada tulangan yang dihasilkan dalam pemodelan tersebut. Kata kunci : Normal, UHPC, Balok, LISA-FEA, Tegangan

## I. PENDAHULUAN
Beton  mempunyai  kemampuan  gaya tekan yang kuat tetapi lemah dalam menahan gaya  tarik.  Untuk  keseimbangan  gaya  pada beton maka dipasang tulangan baja sehingga menambah kemampuan dalam menahan gaya tarik pada daerah yang mengalami tarik.
Tulangan dan beton dapat bekerja sama dengan  faktor  lekatan  (adhesi)  antara  beton dan  permukaan  tulangan.  Daya  lekat (tegangan  lekat)  akan  dipengaruhi  oleh kualitas  dari  beton  itu  sendiri.    Pada perencanaan  balok  banyak  kemungkinan variasi  panjang  penyaluran.Variasi  panjang penyaluran yang berbeda dapat berpengaruh terhadap  kekuatan  lekatan  dalam  menerima gaya yang bekerja pada balok tersebut [2].
Penelitian  ini  menggunakan  program bantu LISA FEA 8.0 [1] untuk mendapatkan
nilai tegangan lekat antara baja tulangan dan beton normal 30 MPa dan beton UHPC 150 MPa dan beban tarik sebesar 50 ton, 20 ton dan  10  ton  dengan  panjang  tulangan  ( ld ) 200mm, 300mm, 400mm, dan 500mm.
Balok  beton  dapat  mengalami  retak ketika  menahan  momen  lentur  [5].  Perilaku keruntuhan balok beton seperti pada Gambar 1 sebagai berikut :
Gambar 1. Keruntuhan balok beton bertulang
Fifi Silviyani 1 , Wachid Hasyim 2*
12 Program Studi Teknik  Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Wiralodra, Indramayu 45213
I n this study, normal concrete and ultra high performance concrete (UHPC) were used as test objects in the form of beams measuring 400x250x1000 with variations in reinforcement length (ld) namely 200 mm, 300 mm, 400 mm and 500 mm, diameter 16 mm with a tensile force of 10 tons, 20 tons and 50 tons. This research is in the form of stress analysis using the LISA-FEA application program. The results show that the greatest bonding stress in Ultra High Performance Concrete with a tensile force of 15.35 MPa at a reinforcement length of 300mm and a tensile force of 50 tons is the most effective distribution length in resisting the tensile load (Pull Out). The stress value is influenced by  the  length  of  the  modeling  reinforcement  plan  and  the  tensile  strength  of  the  resulting reinforcement in the modeling.
Tegangan  adalah  gaya  persatuan  luas penampang pada elemen struktur seperti pada Gambar 2. Tarik P P P P Tekan
Gambar 2. Potongan  melintang  gaya  tarik dan gaya tekan
Sehingga  tegangan  dapat  dinyatakan dengan rumus:
𝜎 = 𝑃 𝐴
………………………….
2.1
dimana : 𝜎 = Tegangan (MPa) P = Gaya (N) A = Luas penampang (mm 2 ) Proses diskretisasi elemen hingga merupakan suatu analisis pendekatan tegangan,
Gambar 3. Diskretisasi pada metode elemen hingga Persamaan umum dalam metode elemen hingga :
[K] {U} = {F} ………….. 2.2 dimana : [K] : Matriks kekakuan elemen {U} : Matriks perpindahan elemen {F} : Matriks gaya pada elemen Kuat lekat merupakan kekuatan lekatan antara  tulangan  dan  beton.  Lekatan  antar beton  dan  tulangan  merupakan  salah  satu faktor  yang  berkontribusi  paling  penting dalam  struktur  beton.  Beton  memiliki kekuatan  tarik  rendah,  berfungsinya  sistem beton yang berisi tulangan secara signifikan
bergantung sepenuhnya pada kekuatan ikatan antara beton dan tulangan.
Pada tulangan polos, lekatan yang terjadi merupakan  adhesi  kimia  dan  friksi  antara permukaan  tulangan  dan  beton  yang mengelilinginya.  Pada  beban  yang  relatif kecil tulangan slip terhadap beton sekelilingnya,  selanjutnya  hanya  ada  friksi yang  mampu  menahan  lekatan  antara  beton dan  tulangan  dimana  friksi  tergantung  pada kondisi permukaan  tulangan  [3].  Sedangkan tulangan  ulir  selain  adhesi  kimia  dan  friksi ada  mekanikal  interlocking  yang  terjadi antara  tulangan  dengan  beton,  sehingga kapasitas  lekatan  pada  tulangan  ulir  lebih tinggi  jika  dibandingkan  dengan  tulangan polos [4].
Daya  lekat  beton  dan  baja  tulangan merupakan gaya luar. Untuk  menunjang hal tersebut,  slip  atau  gelicir  antara  beton  dan tulangan  diharapkan  tidak  terjadi,  sehingga memerlukan  adanya  daya  lekat (bonding) yang memadai antara beton dan baja tulangan [6].
Untuk mengetahui perilaku dan mekanisme bond antara  beton  dan  tulangan dengan melakukan pengujian cabut (pull-out test) pada  tulangan  yang  ditanam  di  dalam beton.  Mekanisme bond antara  beton  dan tulangan [7] terdiri dari :
a. Adhesi antar beton dan tulangan
b. Griffing  effect pada  beton  dan  bar deformation
c. Tahanan  friksi  pada  tulangan  berupa tegangan tarik
d. Efek mutu dan kekuatan beton baik tarik maupun tekan.
e. Efek  pengangkuran  berupa  panjang pengangkuran, hook, lewatan dan persilangan
f. Diameter, bentuk dan jarak tulangan pada perkembangan retakan
Gambar 4. Mekanisme perpindahan gaya oleh bond pada tulangan ulir ( deformed bar )

## II. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  menganalisis  model variasi  penampang  beton  normal  dan  beton Ultra  High  Performance  Concrete dengan panjang penyaluran yang berbeda. Data  dimensi  balok  yang  digunakan  pada penelitian ini seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Dimensi balok Dimensi balok 400x250x1000 Jenis beton Normal UHPC Kuat tekan (fc’) 30 MPa 150 MPa Modulus Youngs (E) 25742,9602 MPa 55 GPa Poisson ratio 0,20 0,25
Dimensi tulangan yang digunakan pada Tabel 2 sebagai berikut : Tabel 2. Dimensi tulangan Jenis tulangan Polos Kuat leleh baja (fy) 400 MPa Modulus Youngs (E) 200.000 MPa Poisson ratio 0,3 Diameter 16 Tulangan 1 2 3 4 Panjang tulangan  (ld) (mm) 200 300 400 500
Dalam penelitian ini dibuat diagram alur untuk  memudahkan  proses  analisis  dengan bantuan  program  aplikasi  sesuai  dengan Gambar 7.
Gambar 5. Diagram Alir Penelitian III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tegangan beton normal dengan panjang penyaluran  200mm  berdasarkan  hasil pemodelan LISA  FEA  8.0 sesuai  dengan Tabel 3.
Tabel 3. Tegangan pada beton pada panjang penyaluran ld 200mm Beban Tarik (p) Tegangan (MPa) 10 ton 2,311 20 ton 4,622 50 ton 11,56
Gambar 6. Tegangan pada panjang penyaluran ld 200 mm Tegangan  pada  beton  normal  dengan panjang penyaluran 300mm ditampilkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Tegangan pada beton pada panjang penyaluran ld 300mm Beban Tarik (p) Tegangan (MPa) 10 ton 2,953 20 ton 5,906 50 ton 14,77
Gambar 7. Tegangan pada panjang penyaluran ld 300 mm
Tegangan  pada  panjang  penyaluran 400mm ditampilkan pada Tabel 5.
Tabel 5. Tegangan pada beton pada panjang penyaluran ld 400mm Beban Tarik (p) Tegangan (MPa) 10 ton 1,887 20 ton 3,774 50 ton 9,43 Gambar 8. Tegangan  pada  panjang penyaluran ld 400 mm
Sedangkan  tegangan  dengan  panjang penyaluran  500mm  yang  ditampilkan  pada Tabel 6.
Tabel 6. Tegangan pada beton pada panjang penyaluran ld 500mm
Beban Tarik (p) Tegangan (MPa) 10 ton 1,582 20 ton 3,164 50 ton 7,91
Gambar 9. Tegangan  pada  panjang penyaluran ld 500 mm Tegangan pada beton Ultra High Performent
Concrete (UHPC) pada Tabel 7.
Tabel 7. Tegangan pada beton pada panjang penyaluran ld 200mm Beban Tarik (p) Tegangan (MPa) 10 ton 2,379 20 ton 4,758 50 ton 11.90
Gambar 10. Tegangan pada panjang penyaluran ld 200 mm Tegangan pada beton UHPC dengan panjang penyaluran 300mm pada Tabel 8. Tabel 8. Tegangan beton pada Panjang Penyaluran ld 300 mm Beban Tarik (p) Tegangan (MPa) 10 ton 3,07 20 ton 6,14 50 ton 15,35
Gambar  11. Tegangan  pada  panjang penyaluran ld 300 mm
Tegangan  dengan  panjang  penyaluran 400mm yang ditampilkan pada Tabel 9.
Tabel  9. Tegangan  Beton  pada Panjang
Penyaluran ld 400mm Beban Tarik (p) Tegangan (MPa) 10 ton 1,955 20 ton 3,91 50 ton 9,775
Gambar  12. Tegangan  pada  panjang penyaluran ld 400 mm
Sedangkan  tegangan  dengan  panjang penyaluran 500mm seperti pada Tabel 10.
Tabel  10. Tegangan  beton  pada Panjang
Penyaluran ld 500mm Beban Tarik (p) Tegangan (MPa) 10 ton 1,635 20 ton 3,269 50 ton 8,173
Gambar 13. Tegangan  pada  panjang penyaluran ld 500 mm
Hubungan panjang penyaluran dan tegangan lekatan beton  normal pada Gambar 14.
Gambar 14. Tegangan  gabungan  pada beton normal Sedangkan  nilai  displacement  pada  panjang penyaluran dapat dilihat pada Gambar 15.
Gambar  15. Grafik  Hasil  Gabungan  Nilai

## Displacement
Gambar  15.  menunjukkan  bahwa displacement terbesar 6,865 mm terjadi pada benda  uji  panjang  penyaluran  200  mm dengan beban 50 ton dan nilai displacement terkecil sebesar 5,884 mm terjadi pada benda uji  panjang  penyaluran  300  mm  dengan beban tarik sebesar 10 ton mm dengan nilai.
ISSN : 2460-335X e-ISSN: 2686-6587

## IV. KESIMPULAN
P anjang tulangan 300mm sebesar 15,35 MPa  dan  panjang  tulangan  merupakan panjang penyaluran yang paling efektif dalam menahan  beban  tarik  ( Pull  Out ).  Nilai tegangan dipengaruhi oleh panjang tulangan rencana  pemodelan  dan  kuat  tarik  pada tulangan  yang  dihasilkan  dalam  pemodelan tersebut.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  LISA  Finite  Element  Technologies  : http://www.LISA-Free_Affordable Finite Element Analysis Software.htm/
[2]  Nuroji;  “Studi  Eksperimental  Lekatan Antara Beton dan Tulangan pada Beton Mutu  Tinggi”;  Semarang  :  Jurusan Teknik  Sipil,  Universitas  Diponogoro; 2004.
[3]      Robert  Park,  Thomas  Paulay  ; “Reinforced Concrete Structure” : John Wiley and Son ; 1975.
[4] Sunarmarso;  “Tegangan  Lekat  Baja Tulangan (Polos dan Ulir) pada Beton”; Surakarta  :    Jurusan  Teknik  Sipil, Fakultas  Teknik,  Universitas  Sebelas
Maret; 2007.
[5] Widodo Slamet; “Perencanaan
Penulangan  Lentur  Dan  Geser  Balok Persegi  Menurut  SNI  03-2847-2002 ”;
Yogyakarta : Jurusan Pendidikan Teknik Sipil dan Perencanaan UNY; 2009.
[6] William Langi, Ellen J. Kumaat, dan Hieryco  Manalip;  “Tegangan  Lekat Antara Baja dan Beton dengan Mutu Beton  40- 70  MPa”;  Manado  :
Jurusan  Teknik  Sipil,  Fakultas Teknik,  Universitas  Sam  Ratulangi; 2018.
[7]      Edward  G.  Nawy  ;  “Reinforced Concrete” : Prentice Hall Inc ; 1985.