BUKU AJAR STRUKTUR BETON BERTULANG 1nuryanto.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/...(sendi-rol), dan di atas balok tersebut bekerja beban terpusat P serta beban merata q, maka akan

BUKU AJAR

STRUKTUR BETON BERTULANG 1

DISUSUN OLEH:

NURYANTO ST., MT

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN

UNIVERSITAS GUNADARMA

Perancangan Struktur Beton Prategang

Teknik Sipil Universitas Gunadarma

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas

rahmat-Nya, penyusunan Buku Ajar Struktur Beton Bertulang 1 dapat diselesaikan. Buku

Ajar ini disusun untuk menunjang proses belajar mengajar mata kuliah Beton Bertulang

1 sehingga pelaksanaannya dapat berjalan dengan baik dan lancar, serta pada akhirnya

tujuan instruksional umum dari mata kuliah ini dapat dicapai.

Diktat ini bukanlah satu-satunya pegangan mahasiswa untuk mata kuliah ini,

terdapat banyak buku yang bisa digunakan sebagai acuan pustaka. Diharapkan mahasiswa

bisa mendapatkan materi dari sumber lain.

Penulis menyadari bahwa diktat ini masih banyak kelemahan dan kekurangannya.

Oleh karena itu kritik dan saran pembaca dan juga rekan sejawat terutama yang mengasuh

mata kuliah ini, sangat kami perlukan untuk kesempurnaan tulisan ini. Untuk itu penulis

mengucapkan banyak terima kasih.

Depok, Februari 2018

Penulis



ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................... i

DAFTAR ISI ............................................................................................................. ii

1. PENDAHULUAN .................................................................................................. 01

1.1 Definis Beton ....................................................................................................... 01

1.2 Definis Beton Bertulang ....................................................................................... 01

1.3 Sifat Mekanis Beton Bertulang ............................................................................. 01

1.4 Kriteria Standar Perencanaan Beton ...................................................................... 03

2. PRINSIP DASAR BETON BERTULANG............................................................. 04

2.1 Kriteria Standar Perencanaan Beton ...................................................................... 05

2.2 Faktor Keamanan ................................................................................................. 07

2.3 Kekuatan Beton Bertulang .................................................................................... 09

2.4 Pemasangan Tulangan .......................................................................................... 11

3. BALOK TULANGAN TUNGGAL ........................................................................ 16

3.1 Dasar Perencanaan................................................................................................ 16

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. iii

Struktur Beton Bertulang


1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Definisi Beton

Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain,

agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang

membentuk masa padat. (SNI 03- 2847 – 2002,Pasal 3.12 )

Sifat utama dari beton, yaitu sangat kuat terhadap beban ekan, tetapi juga

bersifat getas/ mudah patah atau rusak terhadap beban tarik. Dalam perhitungan

struktur, kuat tarik beton ini biasanya diabaikan.

1.2 Definisi Beton Bertulang

Beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan

yang tidak kurang dari nilai minimum yang di syaratkan dengan atau tanpa

prategang, dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua bahan tersebut

bekerja sama dalam memikul gaya-gaya. (SNI 03- 2847 – 2002, Pasal 3.13 )

Sifat utama dari baja tulangan, yaitu sangat kuat terhadap beban tarik maupun

beban tekan. Karena baja tulangan harganya mahal, maka sedapat mungkin

dihindari penggunaan baja tulangan untuk memikul beban tekan.

Dari sifat utama tersebut dapat dilihat bahwa tiap-tiap bahan mempunyai

kelebihan dan kekurangan, maka jika kedua bahan (beton dan baja tulangan)

dipadukan menjadi satu kesatuan secara komposit, akan diperoleh bahan baru yang

disebut beton bertulang. Beton bertulang ini mempunyai sifat sesuai dengan sifat

bahan penyusunnya, yaitu sangat kuat terhadap beban tarik maupun bebann tekan.

Beban tarik pada beton bertulang ditahan oleh baja tulangan, sedangkan beban

tekan cukup ditahan oleh beton. Beton juga tahan terhadap kebakaran dan

melindungi baja supaya awet.

1.3 Sifat Mekanis Beton Bertulang

Sifat-sifat mekanis beton keras dapat diklasifikasikan sebagai :



2

1. Sifat jangka pendek, seperti kuat tekan, tarik, dan geser, serta modulus

elastisitas.

2. Sifat jangka panjang, seperti rangkak dan susut.

a) Kuat Tekan

Nilai kuat tekan beton didapatkan melalui tata cara pengujian standar,

menggunakan mesin uji dengan cara memberikan beban tekan bertingkat

pada benda uji silinder beton (diameter 150mm, tinggi 300mm) sampai

hancur. Tata cara pengujian yang umum dipakai adalah standar ASTM

(American Society for Testing Materials) C39-86. Kuat tekan beton umur

28 hari berkisar antara 10 – 65 MPa. Untuk beton bertulang pada umumnya

menggunakan beton dengan kuat tekan berkisar 17 – 30 Mpa.

b) Kuat Tarik

Kuat tarik beton yang tepat sulit untuk diukur. Selama bertahun-tahun, sifat

tarik beton diukur dengan memakai modulus keruntuhan (modulus of

rupture). Baru-baru ini, hasil dari percobaan split silinder beton, umumnya

memberikan hasil yang lebih baik dan mencerminkan kuat tarik sebenarnya.

c) Kuat Geser

Kekuatan geser lebih sulit diperoleh, karena sulitnya mengisolasi geser dari

tegangan-tegangan lainnya. Ini merupakan salah satu sebab banyaknya

variasi kekuatan geser yang dituliskan dalam berbagai literature, mulai dari

20% dari kekuatan tekan pada pembebanan normal, sampai sebesar 85%

dari kekuatan tekan, dalam hal terjadi kombinasi geser dan tekan.

d) Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas, merupakan kemiringan dari bagian awal grafik yang

lurus dari diagram regangan-tegangan, yang akan bertambah besar dengan

bertambahnya kekuatan beton.

e) Rangkak

Rangkak (creep) adalah sifat di mana beton mengalami perubahan bentuk

(deformasi) permanen akibat beban tetap yang bekerja padanya. Rangkak

timbul dengan intesitas yang semakin berkurang untuk selang waktu

tertentu dan akan berakhir setelah beberapa tahun berjalan. Besarnya

deformasi rangkak sebanding dengan besarnya beban yang ditahan dan juga



3

jangka waktu pembebanan. Pada umumnya rangkak tidak mengakibatkan

dampak langsung terhadap kekuatan struktur, tetapi akan mengakibatkan

timbulnya redistribusi tegangan pada beban kerja dan kemudian

mengakibatkan terjadinya peningkatan lendutan (defleksi).

f) Susut

Susut secara umum didefinisikan sebagai perubahan volume beton yang

tidak berhubungan dengan beban. Pada dasarnya ada dua jenis susut, yaitu

susut plastis dan susut pengeringan. Susut plastis terjadi beberapa jam

setelah beton segar dicor ke dalam cetakan (bekisting). Sedangkan susut

pengeringan terjadi setelah beton mencapai bentuk akhirnya, dan proses

hidrasi pasta semen telah selesai. Laju perubahannya berkurang terhadap

waktu, karena beton semakin berumur akan semakin tahan tegangan dan

semakin sedikit mengalami susut.

1.4 Kriteria Standar Perencanaan Beton

Kriteria standar perencanaan beton diatur dalam SNI (Standar Nasional

Indonesia)

Yang memuat beberapa syarat-syarat yang harus dipenuhi dan diperhatiakan

sebelum merancang atau merencanakan sebuah bangunan.

Standar perencanaan beton bertulang diatur dalam SK-SNI 2002.

Di dalam perencanaan struktur, harus memiliki kriteria-kriteria sebagai berikut

:

1. Struktur harus kuat didalam memikul beban yang bekerja

2. Ekonomis

3. Struktur memenuhi syarat kenyamanan (sesui fungsinya/serviceability).

4. Mudah perawatannya (durabililas tinggi)

Pada dasarnya ada 2 filosofi di dalam perencanaan elemen struktur beton

bertulang, yaitu :

1. Metode tegangan kerja, dimana struktur direncanakan edemikian sehingga

yang diakibatkan oleh beban kerja nilainya lebih kecil daripada tegangan

yang diijinkan. Beberapa kendala yang dihadapi pada metode tegangan

kerja adalah :



4

a. Karena pembatasan yang dilakukan pada tegangan total di bawah beban

kerja, maka sulit untuk menperhitungkan perbedaan tingkat

ketidakpastian di dalam variasi pembebanan. Misal, pada beban mati

umumnya dapat diperkirakan lebih tepat dibandingkan dengan beban

hidup, beban gempa dan beban-beban lainnya.

b. Rangkak dan susut yang berpengaruh terhadap beton dan merupakan

fungsi waktu tidak mudah diperhitungkan dengan cara perhitungan

tegangan yang elastis.

c. Tegangan beton tidak berbanding lurus dengan regangan sampai pada

kekuatan hancur, sehingga faktor keamanan yang tersedia tidak

diketahui apabila tegangan yang didijinkan diambil sebagai suatu

prosentase f’c.

2. Metode kekuatn batas (ultimit)

Pada metode ini, unsur struktur direncanakan terhadap beban terfaktor

sedemikian rupa sehingga unsur struktur tersebut mempunyai kekuatan

ultimit yang diinginkan, yaitu

𝑀𝑢 ≤ ∅𝑀𝑛

Peraturan beton bertulang indonesia, SK-SNI-T-15-1991-03 atau SNI

BETON 2002 menggunakan konsep perencanaan kekuatan batas ini. Pada

konsep ini ada beberapa kondisi batas yang perlu diperhatikan, yaitu :

a. Kondisi batas ultimit yang disebabkan oleh : hilangnya keseimbangan

local maupun global, hilangnya ketahanan geser dan lentur elemen-

elemen struktur, keruntuhan progesiv yang diakibatkan oleh adanya

keruntuhan local maupun global, pembentukan sendi plastis,

ketidakstabilan struktur, berupa : defleksi berlebihan, lebar retak

berlebihan vibrasi/getaran yang mengganggu.

b. Kondisi batas khusus, yang menyangkut masalah beban/keruntuhan/

kerusakan abnormal, seperti : keruntuhan akibat gempa ekstrim,

kebakaran, ledakan, tabrakan kendaraan, korosi, dll.



5

BAB 2

PRINSIP DASAR BETON BERTULANG

2.1 Balok Beton dan Tulangan

a. Balok beton tanpa tulangan

Sifat dari bahan beton, yaitu sangat kuat untuk menahan tekan, tetapi tidak

kuat (lemah) untuk menahan tarik. Oleh karena itu, beton dapat mengalami

retak jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi

kuat tariknya.

Jika sebuah balok beton (tanpa tulangan) ditumpu oleh tumpuan sederhana

(sendi-rol), dan di atas balok tersebut bekerja beban terpusat P serta beban

merata q, maka akan timbul momen luar, sehingga balok akan melengkung ke

bawah.

Pada balok yang melengkung ke bawah akibat beban luar ini pada dasarnya

ditahan oeh kopel gaya – gaya dalam yang berupa tegangan tekan da tarik. Jadi

pada serat – serat balok bagian tepi atas akan menahan teganagn tekan, dan

semakin ke bawah teganagn tekan tersebut akan semakon kecil. Sebaliknya,

pada serat – serat bagian tepi bawah akan Manahan tegangan tarik, dan semakin

ke atas tegangan tariknya akan semakin kecil.

Pada bagian tengah, yaitu pada batas antara regangan tekan dan tarik, serat

– serat balok tidak mengalami tegangan sama sekali (tegangan tekan maupun

tariknya bernilai nol). Serat – serat yang tidak mengalami tegangan tersebut

membentuk suatu garis yang disebut garis netral.

Jika beban di atas balok tersebut cukup besar, maka serat – serat beton pada

bagian tepi bawah akan mengalami tegangan tarik cukup besar pula, sehingga

dapat terjadi retak beton pada bagian bawah. Keadaan ini terjadi terutama pada

daerah beton yang momennya besar, yaitu pada bagian tengah bentang.



6

b. Balok beton dengan tulangan

Untuk menahan gaya tarik yang cukup besar pada serat – serat balok bagian

tepi bawah, maka perlu diberi baja tulangan sehingga disebut dengan istilah

“beton bertulang”. Pada balok beton bertulang, tulangan baja ditanam di dalam

beton sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang dibutuhkan untuk menahan

momen pada penampang retak dapat ditahan oleh baja tulangan.

Karena sifat beton yang tidak kuat terhadap tarik, maka bagian balok yang

menahan tarik (dibawah garis netral) akan ditahan oleh tulangan, sedangkan

bagian yang menahan tekan (diatas garis netral) tetap ditahan oleh beton.



7

c. Fungsi utama beton dan tulangan

Beton maupun baja tulangan pada struktur beton bertulang tersebut

mempunyai fungsi atau tugas pokok yang berbeda, sesuai dengan sifat bahan

yang bersangkutan.

Fungsi utama dari beton yaitu:

1) Menahan beban/gaya tekan

2) Menutup baja tulangan agar todak berkarat

Sedangkan fungsi utama dari baja tulangan, yaitu:

1) Menahan gaya tarik (meskipun juga kuat terhadap gaya tekan)

2) Mencegah retak beton agar tidak melebar

2.2 Faktor Keamanan

Agar dapat terjamin bahwa suatu struktur yang direncananakn mampu menahan

beban yang bekerja, maka pada perencanaan struktur digunakan faktor keamanan

tertentu. Faktor keamanan ini terdiri atas 2 (dua) jenis, yaitu:

1. Faktor keamanan yang berkaitan dengan beban luar yang bekerja pada

struktur, disebut faktor beban.

2. Faktor keamanan yang berkaitan dengan kekuatan struktur (gaya dalam),

disebut faktor reduksi kekuatan ( ).

a. Faktor Beban

Besar faktor beban yang diberikan untuk masing – masing beban yang

bekerja pada suatu penampang struktur akan berbeda – beda, tergantung dari

jenis kombinasi beban yang bersangkutan. Menurut pasal 11.2 SNI 03-2847-

2002, agar supaya struktur dan komponen strukutr memenuhi syarat kekuatan

dan layak pakai terhadap bermacam – macam kombinasi beban, maka harus

dipenuhi ketentuan dari kombinasi – kombinasi beban berfaktor sebagai

berikut:

a) Jika struktur atau komponen struktur hanya menahan beban mati. D saja,

maka dirumuskan: U = 1,4D

b) Jika berupa kombinasi beban mati D dan beban hidup L, maka dirumuskan:

U = 1,2D + 1,6L + 0,5 (A atau R)



8

c) Jika berupa kombinasi beban mati D, beban hidup L dan beban angina W,

maka diambil pengaruh yang berasal dari dua macam rumus berikut:

U = 1,2D + 1,0L ± 1,6W + 0,5 (A atau R)

U = 0,9D ± 1,6W

d) Jika pengaruh beban gempa E diperhitungkan, maka diambil yang besar dari

dua macam rumus berikut:

U = 1,2D + 1,0L ± 1,0E

U = 0,9D + 1,0E

dengan:

U = kombinasi beban terfaktor, kN, kN/m atau kNm

D = beban mati (Dead Load), kN, kN/m atau kNm

L = beban hidup (Life Load), kN, kN/m atau kNm

A = beban hidup atap, kN, kN/m atau kNm

R = beban air hujan, kN, kN/m atau kNm

W = beban angin (Wind Load), kN, kN/m atau kNm

E = beban gempa (Earth Quake Load), kN, kN/m atau kNm, ditetapkan

berdasarkan ketentuan SNI 03-1726-1989-F, Tatacara Perencanaan Ketahanan

Gempa Untuk Rumah dan Gedung, atau penggantinya.

Untuk kombinasi beban terfaktor lainnya dapat dilihat pada pasal berikut:

1) Pasal 11.2.4 SNI 03-2847-2002, untuk kombinasi dengan tekanan tanah

lateral.

2) Pasal 11.2.5 SNI 03-2847-2002, untuk kombinasi dengan tekanan hidraulik.

3) Pasal 11.2.6 SNI 03-2847-2002, untuk pengaruh beban kejut.

4) Pasal 11.2.4 SNI 03-2847-2002, untuk pengaruh suhu (T), rangkak, susut

dan settlement ()

b. Faktor reduksi kekuatan

Ketidakpastian kekuatan bahan terhadap pembebanan pada komponen

struktur dianggap sebagai faktor reduksi kekuatan , yang nilainya ditentukan

menurut Pasal 11.3 SNI 03-2847-2002 sebagai berikut:

1) Struktur kentur tanpa beban aksial (misalnya: balok), = 0,80

2) Beban aksial dan beban aksial dengan lentur



9

a) Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur, = 0,80

b) Aksial tekanan dan aksial tekan dengan lentur

1. Komponen strukutr dengan tulangan spiral atau sengkang ikat, =

0,70

2. Komponen strukutr dengan tulangan sengkang biasa, 0,65

3) Geser dan torsi, =0,75

4) Tumpuan pada beton =0,65

2.3 Kekuatan Beton Bertulang

a. Jenis Kekuatan

Menurut SNI 03-2847-2002, pada perhitungan struktur beton bertulang, ada

beberapa istilah untuk menyatakan kekuatan suatu penampang sebagai berikut:

1) Kuat nominal

2) Kuat Rencana

3) Kuat perlu

Kuat nominal (Rn), diartikan sebagai kekuatan suatu komponen struktur

atau penampang yang dihitung berdasarkan ketentuan dan asumsi metode

perencanaan sebelum dikalikan dengan nilai faktor reduski kekuatan yang

sesuai. Pada penampang beton bertulang, nilai kuat nominal bergantung pada

dimensi penampang, jumlah dan letak tulangan, suatu mutu beton dan baja

tulangan. Jadi pada dasarnya kuat nominal ini adalah hasil hitungan kekuatan

yang sebenarnya dari keadaan struktur beton bertulang pada keadaan normal.

Kuat nominal ini biasanya ditulis dengan symbol – symbol Mn, Vn, Tn, dan Pn,

dengan subscript n menunjukkan bahwa nilai – nilai momen M, gaya geser V,

torsi (momen punter)T, dan gaya aksial P diperoleh dari beban nominal suatu

struktur atau komponen struktur.

Kuat perlu (Ru) diartikan sebagai kekuatan suatu komponen strukutr atau

penampang yang diperlukan untuk menahan beban terfaktor atau momen dan

gaya dalam yang berkaitan dengan beban tersebut dalam suatu kombinasi beban

U. Kuat perlu juga biasa ditulis dengan symbol – symbol Mu, Vu, Tu dan Pu

dengan subscript u diperoleh dari beban terfaktor U.



10

Karena pada dasarnya kuat rencana R, merupakan kekuatan gaya dalam

(berada di dalam struktur) yang bekerja pada struktur, maka agar perencanaan

struktur dapat dijamin keamanannya harus dipenuhi syarat berikut:

Kuat rencana Rr harus ≥ kuat perlu Ru

b. Prinsip hitungan struktur beton bertulang

Hitungan struktur beton bertulang pada dasarnya meliputi 2 buah hitungan,

yaitu hitungan yang berkaitan dengan gaya luar dan hitungan yang berkaitan

dengan gaya dalam.

Pada hitungan dari gaya luar, maka harus disertai dengan faktor keamanan

yang disebut faktor beban sehingga diperoleh kuat perlu Ru,. Sedangkan pada

hitungan dari gaya dalam, maka disertai dengan faktor aman yang disebut faktor

reduski kekuatan sehingga diperoleh kuat rencana Rr = Rn. Selanjutnya, agar

struktur mampu memikul beban luar yang bekerja pada struktur tersebut, maka

harus dipenuhi syarat bahwa kuat rencana Rr = Rn minimal sama dengan kuat

perlu Ru.

Prinsip hitungan struktur beton bertulang yang menyangkut gaya luar dan

gaya dalam tersebut secara jelas dapat dilukiskan dalam bentuk skematis,

seperti tampak pada gambar berikut.



11

2.4 Pemasangan Tulangan

a. Pemasangan tulangan longitudinal

Fungsi utama baja tulangan pada struktur beton bertulang yaitu untuk

menahan gaya tarik. Oleh karena itu pada struktur balok, plat, fondasi, ataupun

struktur lainnya dari bahan beton bertulang, selalu diupayakan agar tulangan

longitudinal (tulangan memanjang) dipasang pada serat – serat beton yang

mengalami tegangan tarik. Keadaan ini terjadi terutama pada daerah yang

menahan momen lentur besar (umunya di daerah lapangan tengah bentang, atau

di atas tumpuan), sehingga sering mengakibatkan terjadinya retakan beton

akibat tegangan lentur tersebut.

Tulangan longitudinal ini dipasang searah sumbu batang. Berikut ini

diberikan beberapa contoh pemasangan tulangan memanjang pada balok

maupun pelat

b. Pemasangan tulangan geser

Retakan beton pada balok juga dapat terjadi di daerah ujung balok yang

dekat dengan tumpuan. Retakan ini disebabkan oleh bekerjanya gaya geser atau

gaya lintang balok yang cukup besar, sehingga tidak mampu ditahan oleh

material beton dari balok yang bersangkutan.

Agar balok dapat menahan gaya geser tersebut, maka diperlukan tulangan

geser yang dapat berupa tulangan miring/tulangan serong atau berupa



12

sengkang/begel. Jika sebagian penahan gaya geser hanya digunakan begel saja,

maka pada daerah dengan gaya geser besar (misalnya pada ujung balok yang

dekat dengan tumpuan) dipasang begel geser kecil (daerah lapangan/tengah

bentang balok) dapat dipasang begel dengan jarak yang lebih besar/renggang.

Contoh pemasangan tulangan miring dan begel balok dapat dilihat pada

gambar berikut

c. Jarak Tulangan Pada balok

Tulangan longitudinal maupun begel balok diatur pemasangannya dengan

jarak tertentu, seperti terlihat pada gambar berikut

Keterangan

Sb = tebal penutup beton minimal (9-7-1 SNI 03-2847-2002). Jika berhubungan

dengan tanah/cuaca:

Untuk D ≥ 16 mm, tebal Sb = 50 mm.

Untuk D < 16 mm, tebal Sb = 40 mm.



13

Jika tidak berhungan dengan tanah/cuaca, tebal Sb = 40 mm.

b = Jarak maksimal (as-as) tulangan samping (3.3-6-7 SK SNI T-15-1991-03),

diambil ≤ 300 mm dan ≤ balok (1/6) kali tinggi efektif balok. Tinggi efektif =

tinggi balok – ds atau d = h – ds.

Snv = Jarak bersih tulangan pada arah vertical (9.6-2 SNI 03-2847-2002) diambil ≥

25 mm, dan ≥ D.

Sn = Jarak bersih tulangan pada arah mendatar (9.6-1 SNI 03-2847-2002) diambil

≥ 25 mm, dan ≥ D.

Disarankan d ≥ 40 mm, untuk memudahkan pegeseran tulangan balok

D = diameter tulangan longitudinal, mm.

ds = jarak titik berat tulangan tarik, sebaiknya diambil ≥ 60 mm.

d. Jumlah tulangan maksimal dalam 1 baris

Dimensi struktur biasanya diberi notasi b dan h, dengan b adalah ukuran

lebar dan h adalah ukuran tinggi total dari penampang struktru. Sebagai contoh

dimensi balok ditulis dengan b/h atau 300/500, berarti penampang dari balok

tersebut berukuran lebar balok b = 300 mm dan tinggi h = 500 mm.

Keterangan

As = luas tulangan tarik, mm2

As’ = luas tulangan tekan, mm2



14

b = lebar penampang balok, mm

c = jarak antara garis netral dan tepi serat beton tekan, mm

d = tinggi efektif penampang baok. Mm

ds = jarak antara titik berat tulangan tarik dan tepi serat beton tarik, mm

ds1 = jarak antara titik berat tulangan tarik baris pertama dan tepi serat beton

tarik, mm

ds2 = jarak antara titik berat tulangan tarik pada baris pertama dan kedua, mm

ds’ = jarak antara titik berat tulangan tekan dan tepi serat beton tekan, mm

h = tinggi penampang balok, mm

Karena lebar balok terbatas pada nilai b, maka jumlah tulangan yang dapat

dipasang pada 1 baris (m) juga terbatas. Jika dari hasil hitungan tulangan total

(n) yang ternyata lebih besar daripada nilai m, maka terpaksa tulangan tersebut

harus dipasang pada baris berikutnya. Jumlah tulangan maksimal pada baris 1

(m) tersebut ditentukan dengan persamaan berikut:

𝑚 = 𝑏 − 2𝑑𝑠1

𝐷 + 𝑆𝑛+ 1

dengan

M = jumlah tulangan maksimal yang dapat dipasang pada 1 baris.

Nilai m dibulatkan ke bawah, tetapi jika angka decimal lebih besar daripada

0,86 maka dapat dibulatkan ke atas.

B = lebar penampang balok, mm

Ds1= jarak antara titik berat tulangan tarik baris pertama dan tepi serat beton

tarik, mm.

D = diameter tulangan longitudinal balok, mm

Sn = jarak bersih antar tulangan pada arah mendatar, dengan syarat lebih besar

dari D dan lebih besar dari 40 mm (dipilih nilai yang besar).

Pada persamaan tersebut, jika ternyata jumlah tulangan balok (n) > jumlah

tulangan per baris (m), maka kelebihan tulangan (n-m) tersebut harus

dipasang pada baris berikutnya.



15

Contoh:

Balok beton bertulang berukuran 300 mm x 500 mm terletak di atas tumpuan

sederhana seperti tampak pada gambar berikut. Di atas balok tersebut bekerja

beban mati plat qDplat = 2 kN/m dan beban hidup qL = 2 kN/m. Jika berat beton

diperhitungkan sebesar c = 25 kN/m3, hitnglah momen perlu dan momen

nominal untuk peencanaan balok tersebut.

Menghitung momen perlu Mu balok

Beban mati : Berat balok, qD balok = 0,3 x 0,5 x 25 = 3,75 kN/m

Berat plat, qDplat = 2,00 kN/m

Jumlah beban mati qD = 5,75 kN/m

Momen akibat beban mati,

MD = 1/8 qL . L2 = 1/8 x 2 x 82 = 16 kN.m

Momen perlu Mu = 1,2 MD + 1,6 ML

= 1,2 x 46 + 1,6 x 16 = 80,8 kN.m

Menghitung momen nominal Mn balok

Pada perencanaan balok harus dipenuhi syarat bahwa nilai kuat rencana

minimal sama dengan kuat perlu balok. Kuat perlu ini sudah dihitung yaitu

Mu sebesar 80,8 kNm

Nilai kuat rencana = x kuat nominal

Jadi momen rencana Mr = x Mn atau Mn = Mr/

Sehingga Mr ≥ Mu



16

Bab 3

BALOK TULANGAN TUNGGAL

3.1 Dasar Perencanaan

a. Pengertian Balok dan Portal

Balok dapat didefenisikan sebagai salahs atu dari elemen struktur portal

dengan bentang yang arahnya horizontal, sedangkan portal merupakan

kerangka utama dari struktur bangunan khususnya bangunan gedung. Portal

digambarkan dalam bentuk garis – garis horizontal (disebut balok) dan vertical

(disebut kolom) yang saling bertemu /berpotongan pada titik buhul (joint).

Biasanya pada perencanaan portal dengan bahan beton bertulang, ujung kolom

bagian bawah dari portal tersebut bertumpu/tertanam kuat pada fondasi dan

dapat dianggap/direncanakan sebagai perletakan jepit ataupun sendi.

Beban yang bekerja pada balok biasanya berupa beban lentur, beban geser

maupun torsi (momen punter), sehingga perlu baja tulangan untuk menahan

beban – beban tersebut. Tulangan ini berupa tulangan memanjang atau tulangan

longitudinal (yang menahan beban lentur) serta tulangan geser/begel (yang

menahan beban geser dan torsi).

b. Tinggi penampang minimal balok

Dalam hal mendukung beban lentur, jika ukuran balok terlalu kecil maka

akan terjadi lendutan yang sangat berbahaya bagi keamanan struktur balok,

bahkan akan timbul retak yang lebar sehingga dapat meruntuhkan balok.

Jika persyaratan lendutan tidak diperhitungkan secara detail, maka SNI

Beton 2002 memberikan tinggi penampang (h) minimal pada balok maupun

pelat seperti tercantum pada table berikut:



17

c. Distribusi regnagn dan tegangan balok

Balok dengan tulangan tunggal ini sering disebut dengan balok bertulangan

sebelah atau balok dengan tulangan saja. Untuk keperluan hitungan balok

dengan tulangan tunggal, berikut ini dilukiskan bentuk penampang balok yang

dilengkapi dengan distribusi regangan dan tegangan beton serta notasinya,

seperti terlihat pada gambar berikut

Keterangan

a = tinggi balok tegangan beton tekan persegi ekivalen = 1 . c, dalam mm.

As = luas tulangan tarik,mm2

b = lebar penampang balok, mm

c = jarak antara garis netral dan tepi serat beton tekan, mm

Cc = gaya tekan beton, kN

d = tinggi efektif penampang balok, mm



18

ds = jarak antara titik berat tulangan tarik dan tepi serat beton tarik, mm

fc’ = tegangan tekan beton yang disyaratkan pada umur 28 hari, MPa

Es = modulus elastisitas baja tulangan, diambil sebesar 200.000 MPa

fs = tegangan tarik baja tulangan s . Es dalam MPa

fy = tegangan tarik baja tulangan pada saat leleh, MPa

h = tinggi penampang balok, mm

Mn = momen nominal actual, kNm

Ts = gaya tarik baja tulangan, kNm

1 = faktor pembentuk tegangan beton tekan persegi ekivalen, bergantung pada

mutu beton (fc’) sebagai berikut:

Untuk fc’ ≤ 30 MPa, maka 1 = 0,85

Untuk fc’ > 30 MPa, maka 1 = 0,85 − 0,05.(𝑓𝑐′−30)

7

Tetapi 1 ≥ 0,65

c’ = regangan tekan beton, dengan c’ maksimal (cu’) = 0,003

s = regangan tarik baja tulangan

y = regangan tarik baja tulangan pada saat leleh = fy/Es = fy/200000

d. Perencanaan Batas

Dalam perencanaan elemen beton bertulang ada beberapa kondisi batas

yang dapat dijadikan constraint, yaitu:

1) Kondisi batas ultimit, dapat disebabkan beberapa faktor berikut:

a) Hialangnya keseimbangan local atau global

b) Rupture, yaitu hilangnya ketahanan lentir dan geser elemen –

elemen struktur

c) Keruntuhan progressive akibat adanya keruntuhan local pada

daerah sekitarnya

d) Pembentukan sendi plastis

e) Ketidakstabilan struktur

2) Kondisi batas kemampuan layanan yang menyangkut berkurangnya

fungsi struktur, dapat berupa:

a) Defleksi yang berlebihan pada kondisi layan.



19

b) Lebar retak yang berlebih.

c) Vibrasi yang mengganggu.

3) Kondisi batas khusus, yang menyangkut kerusakanlkeruntuhan

akibat beban ab-normal, dapat berupa:

a) Keruntuhan pada kondisi gempa ekstrim.

b) Kebakaran, ledakan, atau tabrakan kendaraan.

c) Korosi ataujenis kerusakan Iainnya akibat lingkungan.

Perencanaan yang memperhatikan kondisi-kondisi batas di atas disebut

perencanaan batas. Konsep perencanaan batas ini digunakan sebagai prinsip

dasar peraturan beton di Indonesia (SNI 03-2847-2002).

e. Asumsi dasar perhitungan lentur

Menurut peraturan beton di Indonesia (SNI 03-2847-2002), pada perencanaan

beton bertulang yang berkaitan dengan lentur diberlakukan beberapa asumsi

sebagai berikut:

1) Penampang tegak lurus sumbu lentur yang berupa bidang datar sebelum

lentur, akan tetap berupa bidang datar setelah lentur (Pasal 12.2.2).

2) Tidak terjadi slip antara beton dan baja tulangan (pada level yang sama,

regangan pada beton adalah sama dengan regangan pada baja) (Pasal

12.2.2).

3) Beton diasumsikan runtuh pada saat regangan tekannya (c’) mencapai

regangan batas tekan (c’) (Pasal 12.2.3)

4) Tegangan pada beton dan baja tulangan dapat dihitung dan regangan dengan

menggunakan hubungan antara tegangan-regangan beton dan baja (Pasal

12.2.4).

5) Untuk perhitungan kekuatan lentur penampang, kuat tank beton diabaikan

(Pasal 12.2.5).

6) Hubungan tegangan-regangan beton dapat diasumsikan persegi, trapezium,

parabola, atau lainyya (Pasal 12.2.6).

Berdasarkan asumsi (3) atau Pasal 12.2.3 SNI 03-2847-2002, regangan

batas beton tekan cu’ dapat diambil sebesar 0,003. Asumsi yang ditegaskan

pada pasal 12.2.6 SNI 03-2847-2002 membolehkan penggunaan berbagai



20

bentuk hubungan tegangan regangan beton, selama prediksi kekuatan yang

dihasilkan sesuai dengan hasil pengujian.

f. Perhitungan tulangan longitudinal balok

Jika balok menahan momen lentur cukup besar, maka pada serat serat

balok bagian atas akan mengalami tegangan tekan dan pada serat serat balok

bagian bawah mengalami tegangan tank. Untuk serat-serat balok bagian atas

yang mengalami tegangan tekan, tegangan ini akan ditahan oleh beton,

sedangkan untuk serat-serat balok yang mengalami tegangan tank akan ditahan

oleh baja tulangan, karena kuat tank beton diabajkan (Pasal 12.2.5 SNI 03-

2847-2002).

Pada perencanaan beton bertulang, diusahakan kekuatan beton dan baja

agar dirnanfaatkan dengan sebaik-baiknya. Untuk beton, karena sangat kuat

menahan beban tekan, makà dimanfaatkan kuat tekan beton jangan sampai

melebihi batas runtuh pada regangan tekan beton maksimal (cu’) = 0,003.

Sedangkan untuk baja tulangan tank yang tertanam di dalam beton, dapat

dimanfaatkan kekuatan sepenuhnya sampai mencapal batas leleh, yaitu nilai

tegangan tank baja fs sama dengan tegangan leleh fy.

a) Gaya tekan beton. Gaya tekan beton dapat diperhitungkan dan hubungan

tegangan-regangan beton. Karena gaya merupakan hasil kali antara

tegangan dan luas penampangnya, dengan blok tegangan tekan persegi

ekivalen dapat dihitung besar gaya tekan beton Cc sebagai berikut: .

C = 0,85.fc’.a.b

b) Gaya tank baja tulangan. Gaya tank baja tulangan (Ta) dapat dihitung

dengan cara membuat perkalian antara luas baja tulangan dan tegangan

lelehnya, yaitu sebagai berikut: Ts =As . fy

c) Luas tulangan longitudinal balok. Karena balok dalam keadaan setimbang,

maka gaya tekan beton akan sama dengan gaya tañk baja tuiangan.

Substitusi dan akan diperoleh luas tulangan balok (As) sebagai berikut: .

𝐴𝑠 = 0,85. 𝑓𝑐′. 𝑎. 𝑏

𝑓𝑦



21

g. Faktor momen pikul K dan nilai a

Luas tulangan balok (As) dapat dihitung, dan nilainya bergantung pada

mutu beton fc’, tinggi blok tegangan tekan beton persegi ekivalen a, lebar balok

b, dan mutu baja f. Pada perencanaan balok, biasanya nilai-nilai fc, fy, dan b

sudah ditentukan, sedangkan nilai a perlu ditanyakan/dianalisis lagi nielalui

pembahasan momen nominal (Mn) berikut ini.

Besar gaya tekan beton Cc sama dengan gaya tank baja tulangan T, dan

kedua gaya tersebut berlawanan arah dengan jarak sebesar d – a/2. Arah gaya

tekan beton Cc (yang berada di sebelah atas) ke kiri, sedangkan arah gaya tarik

baja tulangan Ts (sebelah bawah) ke kanan, sehingga membentuk momen kopel

(disebut momen nominal aktual Mn) dengan arah berlawanan jarum jam.

Momen ini dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Mn = Cc (d-a/2) atau Mn = Ts (d-a/2)

Selanjutnya jika faktor momen pikul (K) didefinisikan sebagai momen

nominal (Mn) yang dibagi dengan hasil perkalian antara luas efektif dan tinggi

balok(b.d x d), maka diperoleh hitungan/persamaan berikut:

𝐾 = 𝑀𝑛

𝑏𝑑2 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐾 =

𝑀𝑢

𝑏𝑑2

Mn = Cc (d-a/2) atau Mn = 0,85 fc’ a b (d-a/2)

K = 0,85 fc’ a b (d-a/2)/(b d2) atau K = 0,85 fc’ a (d-a/2)/d2

Selanjutnya

𝐾𝑑2

0,85 𝑓𝑐′= 𝑎. 𝑑 − 0,5. 𝑎2 𝑎𝑡𝑎𝑢 0,5. 𝑎 − 𝑑. 𝑎 +

𝐾𝑑2

0,85𝑓𝑐′= 0

a1,2 = −(−𝑑)±√𝑑2−

4.0,5𝐾𝑑2

0,85 𝑓𝑐′𝐾𝑑2

2.0,5= 𝑑 ± (√1 −

2.𝐾

0,85.𝑓𝑐′) 𝑑

Karena nilai a selalu lebih kecil daripada tinggi efektif balok d, maka diperoleh nilai

a berikut:

a = (1 − √1 −2.𝐾

0,85.𝑓𝑐′) 𝑑



22

h. Regangan Tekan Beton

Pada perenaan beton bertulang, regangan tekan beton c’ dibatasi sampai

batas retak cu’ sebesar 0,003. Nilai regangan c’ (bukan cu’) ini dapat

ditentukan berdasarkan diagram distribusi regangan



iii

DAFTAR PUSTAKA

Istimawan Dipohusodo, “Struktur Beton Bertulang”, PT Gramedia Pustaka Utama,

Jakarta, 1996

L.Wahyudi dan Syahril A.Rahim, “Struktur Beton Bertulang”, PT Gramedia Pustaka

Utama, Jakarta, 1999

Trianto Budi Astanto, “Konstruksi Beton Bertulang”, Penerbit Kanisius, Yogyakarta,

2001

Departemen Pekerjaan Umum, “Tata Cara Perhitungan Beton untuk Bangunan

Gedung”, Yayasan LPMB, Bandung, 1991

Documents

BUKU AJAR STRUKTUR BETON BERTULANG 1nuryanto.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/...(sendi-rol), dan di atas balok tersebut bekerja beban terpusat P serta beban merata q, maka akan