Dokumen ini menjelaskan tentang beton dan beton bertulang, termasuk komposisi, karakteristik, keuntungan, dan kerugian penggunaannya dalam struktur bangunan. Beton bertulang adalah kombinasi dari beton dan baja, yang memberikan kekuatan tarik pada struktur yang tidak dimiliki oleh beton saja. Selain itu, dokumen ini membahas aspek perencanaan dan desain struktur beton bertulang untuk memenuhi berbagai kriteria teknik dan ekonomis.

1. Perencanaan Struktur Beton Bertulang
Bab VI

2. Beton dan Beton Bertulang
 Beton adalah campuran pasir, kerikil atau batu pecah, semen,
dan air.
 Bahan lain (admixtures) dapat ditambahkan pada campuran
beton untuk meningkatkan workability, durability, dan waktu
pengerasan.
 Beton mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, dan kekuatan
tarik yang rendah.
 Beton dapat retak karena adanya tegangan tarik akibat beban,
susut yang tertahan, atau perubahan temperatur.
 Beton bertulang adalah kombinasi dari beton dan baja,
dimana baja tulangan memberikan kekuatan tarik yang tidak
dimiliki beton. Baja tulangan juga dapat memberikan tambahan
kekuatan tekan pada struktur beton.

3. Towers
CN Tower, 1975

4. Cantilever
Ganter Bridge, 1980, Swiss

5. Water Building
Dutch Sea Barrier

6. Komponen
Struktur Beton Bertulang

7. Keuntungan Penggunaan Beton
Bertulang untuk Material Struktur
 Mempunyai kekuatan tekan yang tinggi dibandingkan
kebanyakan material lain.
 Cukup tahan terhadap api dan air.
 Sangat kaku.
 Pemeliharaan yang mudah.
 Umur bangunan yang panjang.
 Mudah diproduksi, terbuat dari bahan-bahan yang tersedia lokal
(batu pecah/kerikil, pasir, dan air), dan sebagian kecil semen
dan baja tulangan yang dapat didatangkan dari tempat lain.
 Dapat digunakan untuk berbagai bentuk elemen struktur (balok,
kolom, pelat, cangkang, dll).
 Ekonomis, terutama untuk struktur pondasi, basement, pier, dll.
 Tidak memerlukan tenaga kerja dilatih khusus.

8. Kerugian Penggunaan Beton
Bertulang untuk Material Struktur
 Mempunyai kekuatan tarik yang rendah sehingga
memerlukan baja tulangan untuk menahan tarik.
 Memerlukan cetakan/bekisting serta formwork sampai beton
mengeras, yang biayanya bisa cukup tinggi.
 Struktur umumnya berat karena kekuatan yang rendah per
unit berat.
 Struktur umumnya berdimensi besar karena kekuatan yang
rendah per unit volume.
 Properties dan karakteristik beton bervariasi sesuai dengan
proporsi campuran dan proses mixing.
 Berubah volumenya sejalan dengan waktu (adanya susut
dan rangkak).

9. Mekanisme Struktur Beton dan
Beton Bertulang
 Retak terjadi pada beton
karena tidak kuat memikul
tegangan tarik
 Baja tulangan tarik
diberikan untuk memikul
tegangan tarik pada
struktur beton bertulang

10. Perencanaan Struktur
 Tujuan Disain: Struktur harus memenuhi
kriteria berikut,
 Sesuai dengan fungsi/kebutuhan
 Ekonomis
 Layak secara struktural
 Pemeliharaan mudah
 Proses Disain:
 Definisi kebutuhan dan prioritas
 Pengembangan konsep sistem struktur
 Disain elemen-elemen struktur

11. Prinsip Dasar Disain
 Kekuatan > beban
 Berlaku untuk semua gaya dalam, yaitu
momen lentur, gaya geser, dan gaya aksial
 Rn > 1S1 + 2S2 + …
  adalah faktor reduksi kekuatan/tahanan, i
adalah faktor beban
  bervariasi sesuai dengan sifat gaya,
 Lentur,  = 0.90
 Geser dan torsi,  = 0.85
 Aksial tarik,  = 0.90
 Aksial tekan, dengan tulangan spiral,  = 0.75
 Aksial tekan, dengan tulangan lain,  = 0.70

12. Prinsip Dasar Disain
  bervariasi sesuai dengan sifat beban
dan peraturan
 Beban yang umum bekerja:
 Beban mati atau berat sendiri (D)
 Beban hidup (L)
 Beban atap (Lr)
 Beban hujan (R)
 Beban gempa (E)
 Beban angin (W), dll
 Kombinasi beban yang umum dipakai:
 U = 1.4D + 1.7 L
 U = 1.2D + 1.6 L + E

13. Struktur Beton Bertulang

14. Properties Beton Bertulang
 Kekuatan tekan
 Modulus Elastisitas
 Rasio Poisson
 Susut (Shrinkage)
 Rangkak (Creep)
 Kekuatan tarik
 Kekuatan geser

15. Material Beton
 Hubungan regangan vs waktu

16. Material Beton
 Hubungan tegangan-regangan

17. Material Beton
 Hubungan kekuatan vs waktu

18. Kekuatan Tekan (fc’)
 Tipikal kurva tegangan-regangan beton

19. Kekuatan Tekan (fc’)
 Kurva tegangan regangan bersifat linier hingga 1/3 sampai
1/2 dari kekuatan tekan ultimate, setelah itu kurva bersifat
non linier
 Tidak terdapat titik leleh yang jelas, kurva cenderung smooth
 Kekuatan tekan ultimate tercapai pada regangan sebesar
0.002
 Beton hancur pada regangan 0.003 sampai 0.004. Untuk
perhitungan, diasumsikan regangan ultimate beton adalah
0.003
 Beton mutu rendah lebih daktail dari beton mutu tinggi, yaitu
mempunyai regangan yang lebih besar pada saat hancur

20. Kekuatan Tekan (fc’)
 Ditentukan berdasarkan tes benda uji silinder beton
(ukuran 15 x 30 cm) usia 28 hari
 Dipengaruhi oleh:
 Perbandingan air/semen (water/cement ratio)
 Tipe semen
 Admixtures/bahan tambahan
 Agregat
 Kelembaban pada waktu beton mengeras
 Temperatur pada waktu beton mengeras
 Umur beton
 Kecepatan pembebanan

21. Modulus Elastisitas, Ec
 Beberapa definisi:
 Modulus awal, yaitu slope atau kemiringan kurva tegangan
regangan di titik awal kurva
 Modulus tangen, yaitu slope atau kemiringan di suatu titik pada
kurva tegangan regangan, misalkan pada kekuatan 50% dari
kekuatan ultimate
 Nilai Modulus Elastisitas:
 Ec = wc
1.5 (0.043) fc’ (SI Unit)
 Ec = wc
1.5 (33) fc’ (Imperial Unit)
Untuk beton normal, wc = 2320 kg/m3 (atau 145 lb/ft3 ):
 Ec = 4700 fc’ (SI Unit)
 Ec = 57000 fc’ (Imperial Unit)

22. Kekuatan Tarik
 Kekuatan tarik (modulus
of rupture):
fr = 6M/(bh2)
 Kekuatan tarik –
split test (tensile
flexural strength)
ft = 2P/(ld)

23. Susut (Shrinkage)
 Pada saat adukan beton mengeras, sebagian dari air akan menguap.
Akibatnya beton akan menyusut dan retak.
 Retak dapat mengurangi kekuatan elemen struktur, dan dapat
menyebabkan baja tulangan terbuka sehingga rawan terhadap korosi.
 Susut berlangsung pada waktu yang lama, tetapi 90% terjadi pada
tahun pertama.
 Semakin luas permukaan beton yang terbuka, semakin tinggi tingkat
susut yang terjadi.
 Untuk mengurangi susut:
 Gunakan air secukupnya pada campuran beton
 Permukaan beton harus terus dibasahi selama pengeringan berlangsung
(curing)
 Pengecoran elemen besar (plat, dinding, dll) dilangsungkan secara bertahap
 Gunakan sambungan struktur untuk mengontrol lokasi retak
 Gunakan tulangan susut
 Gunakan agregat yang padat dan tidak berongga (porous)

24. Rangkak (Creep)
 Pada saat mengalami beban, beton akan terus berdeformasi
sejalan dengan waktu. Deformasi tambahan ini disebut dengan
rangkak atau plastic flow.
 Pada saat struktur dibebani, deformasi elastis akan langsung
terjadi pada struktur,
 Jika beban terus bekerja, deformasi akan terus bertambah,
hingga deformasi akhir dapat mencapai dua atau tiga kali
deformasi elastis.
 Jika beban dipindahkan, struktur akan kehilangan deformasi
elastisnya, tetapi hanya sebagian kecil dari deformasi
tambahan/rangkak yang akan hilang.
 Sekitar 75% dari rangkak terjadi pada tahun pertama.

25. Beton normal vs Beton ringan

26. Baja Tulangan
 Terdiri dari tulangan polos dan tulangan
ulir
 Umumnya kekuatan tarik baja:
 Tulangan polos: fy = 240 MPa
 Tulangan ulir: fy = 400 Mpa

27. Kurva Tegangan-Regangan
Baja Tulangan

28. Ukuran Baja Tulangan

29. Pembebanan pada Struktur
 Jenis beban:
 Beban mati/Dead Loads (DL) : berat sendiri
struktur, beban permanen
 Beban hidup/Live Loads (LL) : berubah besar dan
lokasinya
 Beban lingkungan : gempa (E), angin (W), hujan
(R), dll
 Kombinasi beban ditentukan oleh peraturan,
misal:
 1.4 D
 1.2 D + 1.6 L

30. Analisis Lentur
Balok Beton Bertulang
 Balok mengalami 3 tahap sebelum runtuh:
 Sebelum retak (uncracked concrete stage)
 Setelah retak – tegangan elastis (concrete
cracked-elastic stresses stage),
 Kekuatan ultimate (ultimate strength stage)

31. Analisis Lentur
Balok Beton Bertulang

32. Analisis Lentur
Balok Beton Bertulang

33. Analisis Lentur
Balok Beton Bertulang

34. Uncracked concrete stage
 Tegangan tarik beton fc < fr
 fr = 0.7 fc’ (SI Unit)
 fr = 7.5 fc’ (US Unit)
 Dibatasi oleh momen pada saat retak (cracking moment) Mcr
Mcr = fr Ig / yt

35. Contoh 1: Cracking Moment

36. Contoh 1: Cracking Moment

37. Concrete Cracked – Elastic
Stresses Stage
 Beton di bawah garis netral (NA)
tidak memikul gaya tarik, dan
sepenuhnya ditahan oleh baja
 NA ditentukan dengan prinsip
transformed area (n x Ac)
 Rasio modulus:
n = Es/Ec

38. Contoh 2: Bending Moment
for Cracked Concrete

39. Ultimate Strength Stage
Asumsi:
 Tulangan tarik leleh sebelum
beton di daerah tekan hancur
 Diagram kurva tegangan beton
dapat didekati dengan bentuk
segi empat

40. Ultimate Strength Stage
Penyederhanaan kurva tegangan beton:
 US Unit
 SI Unit

41. Ultimate Strength Stage
Prosedur Analisis:
1. Hitung gaya tarik T = As fy
2. Hitung C = 0.85 fc’ a b, dan dengan T = C, tentukan nilai a
3. Hitung jarak antara T dan C (untuk penampang segi empat, jarak
tersebut adalah d – a/2)
4. Tentukan Mn sebagai T atau C dikalikan dengan jarak antara kedua
gaya tersebut

42. Contoh 3: Nominal moment

43. Keruntuhan Balok Beton
Bertulang
 Tension failure
 tulangan leleh sebelum beton hancur
 balok bersifat under-reinforced
 Compression failure
 beton hancur sebelum tulangan leleh
 balok bersifat over-reinforced
 Balanced failure
 beton hancur dan tulangan leleh secara
bersamaan
 balok bersifat balanced-reinforced

44. Keruntuhan Balok Beton
Bertulang

45. Luas Tulangan Minimum
 Diperlukan untuk mencegah balok runtuh mendadak
 Berdasarkan peraturan:

46. Luas Tulangan Balanced b
 Beton hancur dan tulangan leleh secara bersamaan

47. Tulangan Tekan/Negatif
 Tulangan tekan/negatif adalah tulangan yang berada di daerah tekan balok
 Balok yang mempunyai tulangan tarik dan tekan disebut doubly reinforced beams
 Momen Nominal:

48. Contoh 4: Doubly Reinforced
Beams
SOLUTION

49. Contoh 4: Doubly Reinforced
Beams

50. Tulangan Transversal/Geser
 Memikul sebagian gaya geser pada balok
 Menahan retak geser pada balok
 Meningkatkan kekuatan dan daktilitas balok

51. Tulangan Transversal (Stirrup)

52. Kekuatan Geser Balok
 Kuat geser nominal:
 Vn = Vc + Vs
 Kuat geser beton:
Vc = 2 fc’ bw d (US Unit)
Vc = (fc’ bw d)/6 (SI Unit)
 Kuat geser tulangan:
Vs = Av fy d/s

54. Contoh 5: Stirrup

55. Contoh 5: Stirrup

57. Perencanaan Balok
(Komponen Struktur Lentur)
pada SNI

58. Komponen Struktur Lentur (Balok)
Persyaratan Gaya:
 Gaya aksial tekan terfaktor pada komponen struktur tidak
melebihi
Persyaratan Geometri:
 Bentang bersih komponen struktur tidak boleh kurang dari
empat kali tinggi efektifnya.
 Perbandingan lebar terhadap tinggi ≥ 0,3.
 Lebar penampang haruslah
(a) ≥ 250 mm,
(b) ≤ lebar kolom ditambah jarak pada tiap sisi kolom yang
tidak melebihi tiga perempat tinggi komponen struktur
lentur
'
c
g f
A
,1
0

59. Persyaratan Tulangan Lentur
 Jumlah tulangan atas dan bawah tidak boleh kurang dari tulangan
minimum atau 1,4bwd/fy, dan rasio tulangan  tidak boleh melebihi
0,025. Harus ada minimum dua batang tulangan atas dan dua batang
tulangan bawah yang dipasang secara menerus
 Kuat lentur positif balok pada muka kolom harus ≥ setengah kuat lentur
negatifnya. Kuat lentur negatif dan positif pada setiap penampang di
sepanjang bentang harus ≥ seperempat kuat lentur terbesar pada
bentang tersebut.
 Sambungan lewatan pada tulangan lentur harus diberi tulangan spiral
atau sengkang tertutup yang mengikat sambungan tersebut.
 Sambungan lewatan tidak boleh digunakan (a) pada daerah hubungan
balok-kolom (b) pada daerah hingga jarak dua kali tinggi balok dari
muka kolom, dan (c) pada tempat-tempat yang berdasarkan analisis,
memperlihatkan kemungkinan terjadinya leleh lentur akibat
perpindahan lateral inelastis struktur rangka

60. Tulangan Lentur (Longitudinal) Balok

61. Persyaratan Sambungan Lewatan

62. Persyaratan Tulangan Transversal
 Sengkang tertutup harus dipasang:
 Pada daerah hingga dua kali tinggi balok diukur dari muka
tumpuan
 Di sepanjang daerah dua kali tinggi balok pada kedua sisi
dari suatu penampang yang berpotensi membentuk sendi
plastis
 Sengkang tertutup pertama harus dipasang tidak lebih dari 50
mm dari muka tumpuan. Spasi sengkang tertutup tidak boleh
melebihi (a) d/4,
(b) delapan kali diameter terkecil tulangan memanjang
(c) 24 kali diameter batang tulangan sengkang tertutup,
dan
(d) 300 mm.

63. Tulangan Transversal Balok
(Confinement/Kekangan)

64. Contoh Sengkang Tertutup yang
Dipasang Bertumpuk
Pengikat-pengikat silang berurutan
yang mengikat tulangan longitudinal
yang sama harus mempunyai kait
90o
yang dipasang selang-seling
6db ( 75 mm)
A
ul
a
n
g
A
la
n
g
a
C
C
Detail
C
Detail
A
Detail
B
B
6db

65. Persyaratan Kuat Geser
 Gaya Rencana
Gaya geser rencana Ve harus ditentukan dari
peninjauan gaya statik pada bagian komponen
struktur antara dua muka tumpuan
 Tulangan transversal
Tulangan transversal harus dirancang untuk memikul
geser dengan menganggap Vc = 0 bila:
a. Gaya geser akibat gempa mewakili setengah atau
lebih daripada kuat geser perlu maksimum di
sepanjang daerah tersebut, dan
b. Gaya aksial tekan terfaktor, termasuk akibat
gempa, lebih kecil dari 20
/
f
A '
c
g

66. Perencanaan Geser untuk Balok
Untuk balok:
2
2
1 L
W
L
M
M
V u
pr
pr
e 


Beban gravitasi WU = 1,2D + 1,0L
L
Ve Ve
Mpr
2
Mpr1
Momen ujung Mpr didasarkan pada tegangan tarik 1,25 fy

67. Susut

68. Susut
 Efek kelembaban pada susut  Efek ketebalan beton pada susut

69. Rangkak

70. Rangkak
 Efek ketebalan beton pada rangkak