## PENGARUH KEKUATAN BALOK INDUK TERHADAP DIMENSI BALOK ANAK PADA BETON BERTULANG

## Tahan
Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Palangka Raya E-mail : utuntahan10@gmail.com

## ABSTRAK
Beton secara umum digolongkan menjadi dua golongan yaitu mutu normal dan mutu tinggi.  Sampai saat ini banyak  dipakai  dalam  pembangunan.    Beton mutu  normal  berkisar  antara  20  Mpa-58  Mpa,  sedangkan  beton mutu tinggi berkisar di atas 58 Mpa.  Aplikasi dalam struktur bangunan salah satunya adalah dimensi dan letak balok  anak  terhadap  kekuatan  balok  induk  dalam  suatu  struktur  bangunan  gedung  bertingkat.  Untuk menganalisa  pengaruh  balok  anak  terhadap  balok  induk  dan Finite  Element  Analysis (FEA)  menggunakan ANSYS dengan SOLID65, SOLID45, LINK8 dengan ukuran balok induk dan balok anak yang berbeda-beda dengan  ukuran  balok  induk  tipe  A  ukuran  30/40 dan  balok  anak  ukuran  masing-masing  20/40, 25/40,  30/40, balok  induk  tipe  B  dengan  ukuran  30/50, balok  anak  ukurannya  25/50,  25/40,  25/35  dan balok  induk  tipe  C dengan  ukuran  40/60  dengan  ukuran  balok  anak  35/60,  35/50,  35/40.    Material  baja  yang  digunakan mempunyai  tegangan  utama  masing-masing  untuk  tegangan  tulangan  utama  400  Mpa,  tegangan  tulangan sengkang 200 Mpa, tegangan mutu beton normal 25 Mpa, tegangan perletakkan 400 Mpa, modulus elastisitas baja  200.000  Mpa.  Berdasarkan  FEA  didapatkan  perbandingan  pengaruh  balok  anak  terhadap  balok  induk untuk beban terpusat dari hasil perbandingan tipe A, B dan C tipe yang memiliki kemampuan memikul beban terpusat yang tinggi adalah tipe C dengan beban terpusat yang mampu dipikulnya sebesar 69,000 kN dengan deformasi  yang  terjadi  sebesar  74,000  mm  dan  pengaruh  tegangan  terjadi  sebesar  18,710  Mpa  dengan penyebaran gaya yang kurang baik, untuk mengatasi penyebaran gaya  yang baik maka beban yang dipikulnya harus  sebesar  70  %  dari  69.000  kN,  pada  balok  tipe  C  dengan  ukuran  balok  induk  40/60  dan  balok  anak dengan  ukuran  35/60  sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  balok  induk  dan  balok  anak  harus  mempunyai dimensi tinggi yang sama tapi lebar balok anak lebih kecil dari balok induk dengan beban yang dipikulnya 70 % dari beban maksimum.

## Kata Kunci : Beton mutu normal, Beban maksimum, Deformasi, Tipe balok induk dan balok anak

## ABSTRACT
Generally,  concrete  can  be  categorized  into  normal  quality  concrete  and  high  quality  concrete,  both  are commonly used in construction. Normal quality concrete has approximately 20 MPa to 58 MPa quality, while the high quality concrete has higher than 58 MPa. One of the applications of these concrete in structure is the dimension  and  joist  position  toward  the  beam’s  strength  in  a  storey  structure.To  analyse  the  effect  of  joist toward  beam  ,  Finite  Element  Analysis  (FEA)is  applied  with  the  following:  Utilizing  ANSYS  with  SOLID65, SOLID45, LINK8 with varying size of joist and beam such as type A beam by the size of 30/40 and joist by the size of 20/40, 25/40, 30/40, type B beam by the size of 30/50 and joist size of 25/50, 25/40, 25/35 and type C beam  by  the  size  of  40/60  and  the  joist  size  of  35/60,  35/50,  35/40.  Steel  material  being  used  each  has  400 MPa  for  the  main  reinforcement  tension,  200  MPa  for  the  stirrup  reinforcement,  normal  quality  concrete tension of 25 MPa, placement tension of 400 MPa, steel modulus elasticity of 200,000 MPa. Based on the FEA it is obtained that the comparison of joist influence toward the beam is centered from the comparison result of
MEDIA ILMIAH TEKNIK SIPIL Volume 8 Nomor 1 Desember 2019 Hal. 1-7
type A, B, and C where the type that has the capacity to sustain focused weight is type C, with focused weight capacity  of  69.2000  kN  with  74.000 mm deformation and 18.710  MPa  tension  effect  with  less  efficient  force distribution. To improve the force distribution, the sustained weight must be 70 percent of 69.000 kN in type C with 40/60 beam size and 35/60 joist size. It  is concluded that the beam and joist must have the same height dimension but the joist’s width must be smaller than the beam, while the sustained weight is 70 percent of the maximum weight.
Keywords: Normal quality concrete, maximum weight, deformation, type  of beam and joist.

## PENDAHULUAN
Beton  adalah  material  konstruksi  yang banyak  dipakai  sampai  saat  ini  dibandingkan dengan material lain seperti kayu dan baja. Hal ini dikarenakan material penyusunnya mudah didapat, mempunyai  kekuatan  yang  cukup  kuat,  keawetan, proses pembuatannya mudah dan segi keekonomisan  harganya  terjangkau.  Beton  secara umum  digolongkan  menjadi  dua  golongan,  yaitu beton  mutu  normal  dan  beton  mutu  tinggi.  Beton mutu  normal  adalah  beton  yang  mempunyai  mutu berkisar  20  M pa sampai  dengan  58  M pa dan dibuat  menggunakan  agregat  alam  yang  dipecah atau  tanpa  dipecah.  Sedangkan  beton  mutu  tinggi adalah beton yang mempunyai mutu diatas 58 M pa dan  dibuat  menggunakan  agregat  alam  yang dipecah  atau  agregat  buatan  dengan  campuran bahan  tambah  (additive)  serta  metode  pelaksanaan yang disesuaikan dengan kebutuhan kuat  tekannya (SNI-03-2847-2002).
Dalam penelitian ini, dirumuskan permasalahan  analisis  pengaruh  variasi  dimensi lebar  balok  anak  terhadap  kekuatan  balok  induk pada  portal  beton  bertulang  dengan  tinggi  balok anak sama dengan tinggi balok induk, serta analisis pengaturan dimensi letak balok  anak, dan perilaku keruntuhan balok induk dengan variasi tinggi balok anak terhadap sisi atas dan bawah balok induk. Tujuan  dalam  penelitian  adalah  untuk mengetahui  pengaruh  variasi  dimensi  lebar  balok
anak  terhadap  kekuatan  balok  induk  pada  portal beton  bertulang  dengan  tinggi  balok  anak  sama dengan tinggi balok induk. Serta untuk mengetahui dimensi letak balok anak, dan perilaku keruntuhan balok  induk  dengan  variasi  tinggi  balok  anak terhadap sisi atas dan bawah balok induk.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan memodelkan balok  induk  dan  anak  beton  bertulang  dengan menggunakan analisis metode tiga dimensi elemen hingga  dengan  bantuan  komputasi  ANSYS  Hasil analisis  yang  akan  diperoleh  berupa nodal displacement ,  elemen  gaya  and  momen,  lendutan dan  diagram stress  contour .  Analisis  ini  akan menggambarkan perilaku keretakan dan keruntuhan. Analisis permodelan ini dilakukan untuk mengetahui  dan  memprediksi  kemajuan  balok induk  menerima  pembebanan  terpusat  ultimit  dan perilaku  keretakan  balok  induk  dalam  beberapa model  balok  anak,  sehingga  variasi-variasi  dan jumlah  luas  tulangan  longitudinal  yang  digunakan disepanjang  bentang  balok  induk  dan  anak.  Hasil permodelan  ini  akan  menggambarkan  masing- masing  perilaku  balok  induk  dengan  beberapa model balok anak
Gambar1 Model Dimensi Balok Anak dan Balok Induk TA
jepit p Balok Anak Ukuran 20/40,25/40,30/40 Balok Induk Ukuran 30/40 jepit
Gambar 2 Model Dimensi Balok Anak dan Balok Induk TB

## Gambar 3 Model Dimensi Balok Anak dan Balok Induk TC

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Validasi   Hasil   Model   Balok   Induk  dan Anak  Menggunakan  ANSYS      dengan  Hasil Eksperimental    Terdahulu.    Analisis    awal pemodelan    ini    adalah      pemodelan    balok  Induk dan anak dengan  input data  yang   sesuai   dengan sampel      balok    uji  Eksperimental.        Model kemudian    di analisis      menggunakan     ANSYS dan  hasilnya  akan  dibandingkan  dengan  hasil  uji eksperimental.  Apabila  hasil  sudah  tervalidasi maka  akan    dilanjutkan      dengan          implementasi model  balok  induk  dan  anak  dengan  variasi  yang telah      ditetapkan        dalam        batasan        penelitian sebelumnya.  Poin    penting    hasil      eksperimental
tersebut  yaitu  rasio  balok  induk    dan    anak    yang sama      ketinggiannya      mampu      memikul    beban ultimit  dan  kejelekannya    balok      induk      bersifat getas.
Hasil Model Eksperimental dengan Menggunakan  ANSYS  model    balok    iduk  dan anak hasil eksperimental    akan  dianalisis dengan elemen  hingga  menggunakan    program  komputasi ANSYS  akan    dibandingkan    dengan  hasil eksperimental  untuk  mendapatkan  suatu  pola tegangan      balok      induk    dan    anak    yang mendekati dengan hasil uji eksperimental
Gambar 4 Tes Uji Eksperimental (A. H. Mattock and J.F. Shen, 1992)
jepit
jepit p Balok Anak Ukuran 25/50,25/40,25/35 Balok Induk Ukuran 30/50 jepit jepit p Balok Induk Ukuran 35/60,35/50,35/40 Balok Induk Ukuran 40/60
jepit p jepit Ukuran Balok Induk 8”/12”
Ukuran Balok Anak 4”/12"
Tabel 1 Hasil Validasi ANSYS dengan Ekperimental terdahulu Keterangan Ekperimental terdahulu ANSYS Validasi F max 31,640 M pa 31,814 M pa Pmax 36,401 k N 36,500 k N
berapa besar pengaruhnya  beban, deformasi,tegangan dan pola retak beton pada sembilan model yang akan dianalisis. Dapat dilihat pada tabel dan gambar grafik di bawah ini
Tabel 2. Gabungan Beban Terpusat dan Deformasi Model A Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) TA-20.40 TA-25.40 TA-30.40 0 0 0 0 0 0 1,98004 4,2 1,291 2,705 1,46563 2,2 3,96008 8,4 2,58201 5,41 2,93125 4,4 6,51521 12,6 3,87301 8,115 4,39688 6,6 9,3858 16,8 6,5606 10,82 7,56291 8,8 15,1703 21 9,74883 13,525 11,4998 11 22,8015 25,2 13,9138 16,23 19,0664 13,2 36,9509 29,4 23,0663 18,935 28,1773 15,4 50,5559 33,6 35,755 21,64 41,916 17,6 66,9792 37,8 59,3224 24,345 68,5511 19,8 94,665 42 174,894 27,05 127,523 22
Gambar 6 . Grafik Gabungan Model A
Tabel 3 . Gabungan Beban Terpusat dan Deformasi Model B Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) TB-25.50 TB-25.40 TB-25.35 0 0 0 0 0 0 1,0759 3,5 0,910913 2,605 0,867593 2,205 2,15179 7 1,82183 5,21 1,73519 4,41
Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) 3,22769 10,5 2,73285 7,815 2,60298 6,615 5,23009 14 4,9051 10,42 5,06314 8,82 7,42141 17,5 7,22543 13,025 8,20844 11,025 10,0928 21 10,2379 15,63 11,8334 13,23 16,6329 24,5 14,7588 18,235 16,8869 15,435 23,9594 28 20,6927 20,84 26,8923 17,64 35,5871 31,5 34,5271 23,445 51,7629 19,845 53,639 35 58,1558 26,05 91,6798 22,05
Gambar 7 .  Grafik Gabungan Model B
Tabel 4 . Gabungan Beban Terpusat dan Deformasi Model C Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) Deformasi (mm) Beban Terpusat (KN) TC-35.60 TC-35.50 TB-35.40 0 0 0 0 0 0 0,869923 6,9 0,699827 5 0,517724 3 1,73985 13,8 1,39965 10 1,03545 6 2,60977 20,7 2,68084 15 1,55317 9 4,6259 27,6 4,87238 20 3,78361 12 7,1739 34,5 7,82812 25 5,56237 15 12,5444 41,4 13,7305 30 8,86671 18 21,3169 48,3 21,9667 35 14,6093 21 31,1453 55,2 32,2787 40 23,8695 24 45,2143 62,1 51,9003 45 36,3229 27 73,9993 69 88,6732 50 73,6511 30
Gambar 8 .  Grafik Gabungan Model C
Tabel 5 . Gabungan Tegangan Von Misses dan Deformasi Model C
Deformasi (mm) Tegangan Von Misses  (MPa) Deformasi (mm) Tegangan Von Misses (MPa) Deformasi (mm) Tegangan Von Misses (MPa) TC-35.60 TC-35.50 TC-35.40 0 0 0 0 0 0 0,869923 0,471791 0,699827 0,492035 0,517724 0,489887 1,73985 0,943582 1,39965 0,984069 1,03545 0,979775 2,60977 1,41537 2,68084 1,48084 1,55317 1,46966 4,6259 1,95749 4,87238 2,05494 3,78361 1,98448 7,1739 2,59926 7,82812 2,83672 5,56237 2,53851 12,5444 3,94337 13,7305 4,31281 8,86671 4,4081 21,3169 9,12076 21,9667 8,3858 14,6093 7,88913 31,1453 12,6091 32,2787 11,4047 23,8695 9,23807 45,2143 14,7147 51,9003 15,2827 36,3229 13,3003 73,9993 18,7134 88,6732 18,7387 73,6511 19,3642

## PENUTUP

## Kesimpulan
Balok  induk  dan  balok  anak  harus mempunyai  dimensi  tinggi  yang  sama  tetapi  lebar balok  anak  lebih  kecil  dari  balok  induk  dengan persentase lebar balok anak 12,5 persen kurangnya dari lebar balok induk dan Berdasarkan penyebaran retak  pertama  pada  balok  induk  dari  permodelan dalam uji coba ini, maka dapat diambil penyebaran retak  model  tipe  C  (variasi  tinggi  balok  anak terhadap  sisi  bawah  balok  induk)  dengan  ukuran balok  induk  40/60  dan  balok  anak  35/60  dimana menghasilkan kemampuan menahan beban terpusat sebesar  69,000 k N,  deformasi  sebesar  74,000  mm dan  tegangan Von  Misses sebesar  18,710  M pa .
Untuk  menghasilkan  pola  retak  yang  baik  maka beban yang bekerja sebaiknya 48,300 k N.

## DAFTAR PUSTAKA
Mattock,  A.H.,  dan  Shen,  J.F.  (1992).  ACI  Jurnal
Struktur
ANSYS Release 11. (2007). Programmer's Manual for  ANSYS.    ANSYS  Incorporations  and ANSYS  Europe,  Ltd.  (http://ansys.com diakses tanggal   5   September  2009).
Chu-Kia  Wang  Charles  G.Salmon      Reinforced Concrete Design, Fourth Edition.
Ese  Soedarsono  HS,    Design    and    Detailing    of
Flat Slab, 27 February 2002.
Jack  C.  Mc  Cormac.  Desain  Beton  Bertulang
Edisi  Kelima    Jilid    2    Penerbit    Erlangga Jakarta.
Kodur,  V.K.R.    Bisby,    L.A.    Evaluation    of    Fire
Endurance  of  Concrete  Slabs  Reinforced
With  FRP    Bars.  Journal   of   Structural Engineering.    ASCE.      131    (1).   2005. Pp  34-43        (http://link.aip.org  diakses tanggal 4 Agustus 2009).
Mac  Gregor,    J.  G.  (1997).  Reinforced  Concrete: Mechanics and Design 3rd Ed. Prentice-Hall International, Inc. http://www.gussuta.com/teknik/perpustakaan- teknik-sipil.html
Matsui.  (1997).  Tinjauan  perilaku  tegangan  lekat pada    struktur    beton    bertulang      dengan Metode Semi Beam dan Pull Out.
Neville,  A.  Aitcin,  P.  C.  High  Performance
Concrete-an  overview  Journal  of  Material and Structure. 31 March 1998. pp 111-117.
Parvanova,  Sonia.  L.,  et  al.  (2004).  Modeling  The Nonlinear  Behaviour  of R/C  Beams  With Moderate  Shear  Span  and  Without  Strirrups Using Ansys.National Scienc Fund.Bulgaria Purwono,  R.  (2005).  Tata  Cara  Perhitungan Struktur  Beton  Bertulang  Tahan    Gempa (SN103-1726-2002). Edisi ketiga  ITS Press. Surabaya. Indonesia
Purwono, R. Tavio,Iswandi  I, I.Gusti Putu R. Tata
Cara Perhitungan Struktur Beton         Untuk Bangunan Gedung. (SNI 03-2847- 2002)  Dilengkapi  Penjelasan  [S-2002].  ITS Press. Surabaya. Indonesia
R.  Park,  W.  L.  Gamble.  (1993).  Reinforced
Concrete Slabs Shah, S. P. Ahmad, S.H. (1994). High Performance Concrete: Properties and Applications.    Mc Graw-Hill Companies, (http://linkinghub.elsevier.com diakses Tanggal   4   Agustus   2009)