Studi Numerik Distribusi Tegangan pada Balok Bentang Pendek Menggunakan Metode Elemen Hingga Non Linier dan Metode Strut and Tie

Balok bentang pendek merupakan elemen struktur beton bertulang yang memiliki perilaku geser berbeda dibandingkan balok bentang panjang karena tegangan geser lebih tinggi dan terkonsentrasi di dekat tumpuan, sehingga lebih rentan mengalami kegagalan geser. Balok bentang pendek mengalami ketidakteraturan aliran gaya internal (D-region) yang menyebabkan mekanisme geser lebih kompleks dan kegagalan geser terjadi lebih cepat dibandingkan balok dengan rasio bentang lebih panjang. Pada penelitian ini dilakukan analisis distribusi tegangan pada balok bentang pendek dengan variasi jarak sengkang dan jumlah tulangan longitudinal menggunakan metode elemen hingga nonlinier melalui perangkat lunak ATENA 2D, serta penentuan rekomendasi pola strut and tie berdasarkan hasil optimasi topologi menggunakan perangkat lunak BESO 2D. Penelitian ini terdiri atas 9 model benda uji, yaitu balok dengan 2 tulangan tarik tanpa sengkang (B3F2S0), dengan jarak sengkang 150 mm (B3F2S2), dan dengan jarak sengkang 100 mm (B3F2S1), kemudian variasi yang sama diterapkan pada balok dengan 3 dan 5 tulangan tarik sehingga masing-masing berjumlah 3 model. Seluruh model menggunakan 2 tulangan tekan dengan mutu beton dan mutu tulangan yang sama. Hasil analisis menunjukkan bahwa peningkatan jarak sengkang memberikan pengaruh signifikan terhadap kenaikan nilai principal stress min pada beton pada kondisi yield dan ultimit, dimana Pada balok B3F2S0 menunjukkan kenaikan tegangan terhadap balok B3F2S2 pada beton saat kondisi yield sebesar 20.24%, sedangkan pada balok B3F2S2 menunjukkan kenaikan tegangan terhadap balok B3F2S1 pada beton sebesar 3.96%. Peningkatan jumlah tulangan tarik juga memberikan pengaruh signifikan terhadap peningkatan principal stress min beton, Pada balok B3F2S0 menunjukkan kenaikan tegangan terhadap balok B3F2S2 pada beton saat kondisi yield sebesar 38.10%, sedangkan pada balok B3F2S2 menunjukkan kenaikan tegangan terhadap balok B3F2S1 pada beton sebesar 14.94%. Peningkatan tegangan yang serupa juga terjadi pada balok dengan variasi jumlah tulangan tarik 3 dan 5. Hasil optimasi topologi menggunakan BESO 2D menghasilkan pola rangka batang yang menyerupai strut and tie model dan menunjukkan kesesuaian yang baik dengan distribusi tegangan hasil analisis elemen hingga nonlinier menggunakan ATENA 2D.