VALIDASI EKSPERIMENTAL LABORATORIUM PERILAKU LENTUR STRUKTUR BALOK BETON SANDWICH TERHADAP PENGARUH TEMPERATUR TINGGI

Experimental Laboratory Validation Flexural Behavior of Sandwich Concrete Beams Under High Temperature Exposure

Authors

Vembri Affiano , Suryawan Murtiadi , Syahril Taufik , Akmaluddin Akmaluddin

DOI:

10.29303/spektrum.v12i2.412

Published:

2025-10-20

Issue:

Vol. 12 No. 2 (2025): SPEKTRUM SIPIL

Keywords:

Balok beton, Sandwich, Temperatur, Tegangan, Kapasitas beban

Articles

Downloads

How to Cite

Affiano, V., Murtiadi, S., Taufik, S., & Akmaluddin, A. (2025). VALIDASI EKSPERIMENTAL LABORATORIUM PERILAKU LENTUR STRUKTUR BALOK BETON SANDWICH TERHADAP PENGARUH TEMPERATUR TINGGI: Experimental Laboratory Validation Flexural Behavior of Sandwich Concrete Beams Under High Temperature Exposure. Spektrum Sipil, 12(2), 131–142. https://doi.org/10.29303/spektrum.v12i2.412

Downloads

Download data is not yet available.

Abstract

Concrete is a primary material widely used in structural elements due to its high compressive strength. However, concrete experiences a significant reduction in compressive strength when exposed to elevated temperatures. This study investigates the flexural behavior of normal and sandwich concrete beams subjected to high temperatures. Numerical modeling using ANSYS software was performed to validate laboratory experimental results. The analysis includes load-bearing capacity, stress distribution based on von Mises criteria, and beam deflection. The models consist of normal concrete and sandwich concrete beams with dimensions of 200×300×4000 mm. The compressive strength of normal concrete is 25 MPa, while the lightweight core concrete in the sandwich beam is 15 MPa, with a concrete cover of 20 mm. Reinforcement consists of 3Ø12 mm tensile bars and 2Ø12 mm compressive bars with a yield strength of 300 MPa. Two-point loads were applied symmetrically at one-third of the span from the supports. The results show that the load capacity of normal concrete beams at 20°C, 200°C, 400°C, 600°C, and 800°C are 18.982 kN, 10.899 kN, 8.361 kN, 5.059 kN, and 2.348 kN, respectively, whereas sandwich beams achieve 25.327 kN, 12.101 kN, 7.349 kN, 5.436 kN, and 3.354 kN. It can be concluded that sandwich concrete beams exhibit superior load-bearing stability at elevated temperatures compared to normal concrete beams.

Keywords: Concrete beam, Sandwich, Temperature, Stress, Load Capacity

References

Afrizal, Y. (2014). Analisis Kekuatan Beton Pascabakar Dengan Metode Numerik. Jurnal Teknosia Universitas Bengkulu.

Akmaluddin, A., Murtiadi, S., & Anshari, B. (2020). Flexural Stiffness of Normal and Sandwich Reinforced Concrete Beam Exposed to Fire Under Fixed Loading. International Review of Civil Engineering (IRECE), Vol. 11, No. 1, pp. 36-44. DOI: 10.15866/irece.v11i1.17550.

ANSYS Mechanical Academic Teaching Version (2025). License No. cc28aadbb66f, ISTN, Jakarta.

Adiguna., & Alkhamuddin, A. (2018). Simulasi Perubahan Kuat Tekan Beton pada Kondisi Ekstrim Pasca Pembakaran. Jurnal Deformasi Universitas PGRI Palembang.

Badan Standardisasi Nasional. (2019). SNI 2847-2019: Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung. Badan Standarisasi Nasional (BSN), Jakarta.

CEN (2005). Eurocode 3: Design of Steel Structures – Part 1-2: General rules – Structural fire design (EN 1993-1-2). Brussels: European Committee for Standardization.

European Convention for Constructional Steelwork (ECCS). (2001). Fire Safety of Steel Structures: A Handbook. ECCS Technical Committee 3.

Fiana, L., Ngudiyono., Kencanawati, N., & Murtiadi, S. (2024). Modeling the Effect of Hole Diameter on Axial Capacity Columns Using ANSYS Software. SSRG International Journal of Civil Engineering.

Kodur, W. (2013). Effect of Temperature on Strength and Elastic Modulus of High-Strength Steel. Journal of Materials in Civil Engineering.

Murtiadi, S., & Akmaluddin, A. (2023). Performance of Concrete Building Structure Exposed to Localized Fire. Civil Engineering and Architecture 11(1): 114-122, 2023 http://www.hrpub.org. DOI: 10.13189/cea.2023.110110.

Murtiadi, S., Mahendra, M., Karyawan, I. D. M. A., Akmaluddin, A., & Pradjoko, E. (2023). Constitutive Model of Concrete Frame Structure under Localized Fire Simulations. Mandalika International Multiconference on Science and Engineering, MIMSE-C-A 2022, AER 215, pp. 65–75.

https://doi.org/10.2991/978-94-6463-088-6_8.

Nakasone, Y., Yoshimoto, S., & Stolarski, T.A. (2006). Engineering Analysis with ANSYS Software. Elsevier Butterworth-Heinemann, Linacre House, Jordan Hill, Oxford.

Pauw, A. (1960). Static Modulus of Elasticity of Concrete as Affected by Density. Journal of the American Concrete Institute, Vol. 57, No. December 1960.

Schneider, U. (1990). Behaviour of concrete at high temperatures. ACI Materials Journal, 87(2), 160–165.

Rao, S.K.P, & Tadepalli, T. (2024). High-Temperature Behaviour of Concrete: A Review. Conference: International Conference on Cement and Building Concrete for a Sustainable and Resilient Infrastructur, pp. 167-186, India. DOI:10.1007/978-981-99-7464-1_13.

Author Biographies

Vembri Affiano, Institut Sains dan Teknologi Nasional

<em>Beton merupakan material utama yang sering dipakai pada elemen struktur bangunan karena memiliki kuat tekan tinggi. Namun beton akan mengalami penurunan kuat tekan yang signifikan saat terekspos pada temperatur tinggi. Penelitian ini membahas perilaku lentur balok beton normal dan sandwich terhadap pengaruh temperatur tinggi. Pemodelan numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS dilaksanakan untuk memvalidasi hasil uji eksperimental laboratorium. Analisis meliputi kapasitas beban, distribusi tegangan berdasarkan kriteria von mises, dan defleksi balok. Variasi model terdiri atas beton normal dan beton sandwich dengan dimensi balok 200×300×4000 mm. Mutu beton normal 25 MPa, sedangkan beton ringan pada core sandwich 15 MPa, dengan selimut beton 20 mm. Tulangan baja sesuai pengujian laboratorium terdiri dari tulangan tarik 3Ø12 mm, tulangan tekan 2Ø12 mm, dengan kuat leleh baja 300 MPa. Beban diletakkan simetris pada dua titik masing-masing berjarak 1/3 bentang dari perletakan. Hasil analisis menunjukkan kapasitas beban balok beton normal pada suhu 20°C, 200°C, 400°C, 600°C, dan 800°C berturut-turut adalah 18,982 kN; 10,899 kN; 8,361 kN; 5,059 kN dan 2,348 kN. Sedangkan balok beton sandwich berturut-turut 25,327 kN; 12,101 kN; 7,349 kN; 5,436 kN dan 3,354 kN. Dapat disimpulkan bahwa balok beton sandwich memiliki performa lebih stabil dibandingkan beton normal pada temperatur tinggi dalam mempertahankan kapasitas beban.</em><em>Kata kunci: Balok beton, Sandwich, Temperatur, Tegangan, Kapasitas Beban</em>

Suryawan Murtiadi, Institut Sains dan Teknologi Nasional

<em>Beton merupakan material utama yang sering dipakai pada elemen struktur bangunan karena memiliki kuat tekan tinggi. Namun beton akan mengalami penurunan kuat tekan yang signifikan saat terekspos pada temperatur tinggi. Penelitian ini membahas perilaku lentur balok beton normal dan sandwich terhadap pengaruh temperatur tinggi. Pemodelan numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS dilaksanakan untuk memvalidasi hasil uji eksperimental laboratorium. Analisis meliputi kapasitas beban, distribusi tegangan berdasarkan kriteria von mises, dan defleksi balok. Variasi model terdiri atas beton normal dan beton sandwich dengan dimensi balok 200×300×4000 mm. Mutu beton normal 25 MPa, sedangkan beton ringan pada core sandwich 15 MPa, dengan selimut beton 20 mm. Tulangan baja sesuai pengujian laboratorium terdiri dari tulangan tarik 3Ø12 mm, tulangan tekan 2Ø12 mm, dengan kuat leleh baja 300 MPa. Beban diletakkan simetris pada dua titik masing-masing berjarak 1/3 bentang dari perletakan. Hasil analisis menunjukkan kapasitas beban balok beton normal pada suhu 20°C, 200°C, 400°C, 600°C, dan 800°C berturut-turut adalah 18,982 kN; 10,899 kN; 8,361 kN; 5,059 kN dan 2,348 kN. Sedangkan balok beton sandwich berturut-turut 25,327 kN; 12,101 kN; 7,349 kN; 5,436 kN dan 3,354 kN. Dapat disimpulkan bahwa balok beton sandwich memiliki performa lebih stabil dibandingkan beton normal pada temperatur tinggi dalam mempertahankan kapasitas beban.</em><em>Kata kunci: Balok beton, Sandwich, Temperatur, Tegangan, Kapasitas Beban</em>

Syahril Taufik, Institut Sains dan Teknologi Nasional

<em>Beton merupakan material utama yang sering dipakai pada elemen struktur bangunan karena memiliki kuat tekan tinggi. Namun beton akan mengalami penurunan kuat tekan yang signifikan saat terekspos pada temperatur tinggi. Penelitian ini membahas perilaku lentur balok beton normal dan sandwich terhadap pengaruh temperatur tinggi. Pemodelan numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS dilaksanakan untuk memvalidasi hasil uji eksperimental laboratorium. Analisis meliputi kapasitas beban, distribusi tegangan berdasarkan kriteria von mises, dan defleksi balok. Variasi model terdiri atas beton normal dan beton sandwich dengan dimensi balok 200×300×4000 mm. Mutu beton normal 25 MPa, sedangkan beton ringan pada core sandwich 15 MPa, dengan selimut beton 20 mm. Tulangan baja sesuai pengujian laboratorium terdiri dari tulangan tarik 3Ø12 mm, tulangan tekan 2Ø12 mm, dengan kuat leleh baja 300 MPa. Beban diletakkan simetris pada dua titik masing-masing berjarak 1/3 bentang dari perletakan. Hasil analisis menunjukkan kapasitas beban balok beton normal pada suhu 20°C, 200°C, 400°C, 600°C, dan 800°C berturut-turut adalah 18,982 kN; 10,899 kN; 8,361 kN; 5,059 kN dan 2,348 kN. Sedangkan balok beton sandwich berturut-turut 25,327 kN; 12,101 kN; 7,349 kN; 5,436 kN dan 3,354 kN. Dapat disimpulkan bahwa balok beton sandwich memiliki performa lebih stabil dibandingkan beton normal pada temperatur tinggi dalam mempertahankan kapasitas beban.</em><em>Kata kunci: Balok beton, Sandwich, Temperatur, Tegangan, Kapasitas Beban</em>

Akmaluddin Akmaluddin, Universitas Mataram

<em>Beton merupakan material utama yang sering dipakai pada elemen struktur bangunan karena memiliki kuat tekan tinggi. Namun beton akan mengalami penurunan kuat tekan yang signifikan saat terekspos pada temperatur tinggi. Penelitian ini membahas perilaku lentur balok beton normal dan sandwich terhadap pengaruh temperatur tinggi. Pemodelan numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS dilaksanakan untuk memvalidasi hasil uji eksperimental laboratorium. Analisis meliputi kapasitas beban, distribusi tegangan berdasarkan kriteria von mises, dan defleksi balok. Variasi model terdiri atas beton normal dan beton sandwich dengan dimensi balok 200×300×4000 mm. Mutu beton normal 25 MPa, sedangkan beton ringan pada core sandwich 15 MPa, dengan selimut beton 20 mm. Tulangan baja sesuai pengujian laboratorium terdiri dari tulangan tarik 3Ø12 mm, tulangan tekan 2Ø12 mm, dengan kuat leleh baja 300 MPa. Beban diletakkan simetris pada dua titik masing-masing berjarak 1/3 bentang dari perletakan. Hasil analisis menunjukkan kapasitas beban balok beton normal pada suhu 20°C, 200°C, 400°C, 600°C, dan 800°C berturut-turut adalah 18,982 kN; 10,899 kN; 8,361 kN; 5,059 kN dan 2,348 kN. Sedangkan balok beton sandwich berturut-turut 25,327 kN; 12,101 kN; 7,349 kN; 5,436 kN dan 3,354 kN. Dapat disimpulkan bahwa balok beton sandwich memiliki performa lebih stabil dibandingkan beton normal pada temperatur tinggi dalam mempertahankan kapasitas beban.</em><em>Kata kunci: Balok beton, Sandwich, Temperatur, Tegangan, Kapasitas Beban</em>

License

Copyright (c) 2025 Vembri Affiano, Suryawan Murtiadi, Syahril Taufik, Akmaluddin Akmaluddin

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

You are free to:

  • Share — copy and redistribute the material in any medium or format for any purpose, even commercially.
  • Adapt — remix, transform, and build upon the material for any purpose, even commercially.

The licensor cannot revoke these freedoms as long as you follow the license terms.

Under the following terms:

  • Attribution — You must give appropriate credit, provide a link to the license, and indicate if changes were made. You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use.
  • No additional restrictions — You may not apply legal terms or technological measures that legally restrict others from doing anything the license permits.

Notices:

You do not have to comply with the license for elements of the material in the public domain or where your use is permitted by an applicable exception or limitation.

No warranties are given. The license may not give you all of the permissions necessary for your intended use. For example, other rights such as publicity, privacy, or moral rights may limit how you use the material.

Most read articles by the same author(s)

1 2 3 > >> 

Similar Articles

<< < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.