MODUL KULIAH

STRUKTUR BETON BERTULANG I

Minggu ke : 1

PENDAHULUAN

Oleh

Dr. Ir. Resmi Bestari Muin, MS

PRODI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL dan PERENCANAAN

UNIVERSITAS MERCU BUANA

2009

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI i

I Rencana Perkuliahan 1

I.1 Pendidikan di FTSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

I.1.1 Tujuan Umum Pendidikan di FTSP . . . . . . . . . . . . . . . . 1

I.1.2 Tujuan Khusus Pendidikan di Teknik Sipil . . . . . . . . . . . . 1

I.2 Beton Bertulang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

I.2.1 Deskripsi Singkat Mata Kuliah . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

I.2.2 TujuanUmum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

I.2.3 TujuanKhusus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

I.3 Organisasi Materi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

I.4 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

I.5 Aktivitas-Evaluasi-Aturan Pembelajaran . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

I.5.1 Aktifitas Pembelajaran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

I.5.2 Fungsi Tugas dan Quiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

I.5.3 Sistim Evaluasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

I.5.4 Aturan Pembelajaran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

II Pendahuluan 7

II.1 Material Beton Bertulang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

II.1.1 Kelebihan & Kekurangan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

II.1.2 Material Linier Vs Nonlinier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

II.1.3 Sifat Material Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

II.1.4 Model Konstitutif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

II.1.5 Sifat Baja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

II.1.6 Prinsip Dasar Beton Bertulang . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

II.2 Elemen-elemen Struktur Beton Bertulang . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

II.3 Perencanaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

II.3.1 Konsep Perencanaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

II.3.2 Peraturan-Peraturan Terkait Disain Struktur Beton Bertulang . 14

II.3.3 Metoda Perencanaan Beton Bertulang . . . . . . . . . . . . . . 15

i

II.3.4 Perencanaan batas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

ii

BAB I Rencana Perkuliahan

I.1 Pendidikan di FTSP

I.1.1 Tujuan Umum Pendidikan di FTSP

Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan bertujuan menghasilkan sarjana yang :

1. Menguasai dasar-dasar pengetahuan dan keterampilan teknik sehingga dapat

menyelesaikan masalah teknik dan desain.

2. Berkemampuan mengembangkan ilmu, keterampilan, dan sikapnya sesuai dengan

tuntutan profesinya;

3. Mampu mengikuti perkembangan ilmu dan keterampilannya sesuai dengan tun-

tutan zaman.

I.1.2 Tujuan Khusus Pendidikan di Teknik Sipil

Tujuan khusus pendidikan di jurusan Teknik Sipil adalah menghasilkan lulusan yang

berkemampuan akademik dan profesional yang cukup dalam bidang :

1. Perancangan dan pembangunan struktur gedung dan bangunan spesifik seperti

bangunan pabrik, rumah sakit, fasilitas lapangan terbang dan dermaga.

2. Perancangan dan pelaksanaan bangunan-bangunan sarana transportasi, analisis

dan perencanaan sistem transportasi, dan manajemen transportasi.

3. Perancangan dan pelaksanaan jaringan irigasi dan bangunan air, seperti bendun-

gan, waduk, tanggul sungai, dan sejenisnya.

4. Manajemen pelaksanaan dan metode pelaksanaan konstruksi segala jenis bangu-

nan sipil.

1

I.2 Beton Bertulang

Beton bertulang merupakan bahan struktur yang merupakan kombinasi dari beton

dan tulangan baja yang saling bekerja sama.

Struktur beton bertulang merupakan struktur yang terbuat dari beton bertulang.

Pada perkuliahan ini akan dibahas perilaku elemen struktur yang terbuat dari beton

bertulang serta bagaimana cara merencanakan elemen tersebut.

I.2.1 Deskripsi Singkat Mata Kuliah

Studi mengenai kekuatan, kemampuan layanan, perilaku dan disain elemen struktur

dari beton bertulang, dengan penekanan pada perilaku elemen terhadap gaya lentur,

gaya geser dan gaya torsi.

I.2.2 TujuanUmum

Tujuan Umum Pembelajaran Beton Bertulang :

Agar mahasiswa memahami teori dasar karakteristik elemen Beton Bertulang yang

mengalami gaya lentur, geser dan torsi.

I.2.3 TujuanKhusus

Tujuan Khusus Pembelajaran Beton Bertulang :

Agar mahasiswa mampu merencanakan pelat dan balok Struktur Beton Bertulang

berdasarkan teori umum beton bertulang dan Standar/Aturan khusus yang berlaku di

Indonesia.

2

I.3 Organisasi Materi

Pertemuan Materi Kegiatan

1. Pendahuluan tatap muka, diskusi

2. Lentur pada Penamp. Persegi tatap muka, diskusi, Quiz

3. Analisis Balok Tulangan Tunggal tatap muka, diskusi, Tugas

4. Disain Tulangan Tunggal pada Balok tatap muka, diskusi, Tugas

5. Perencanaan Pelat Beton Bertulang tatap muka, diskusi, Tugas

6 Analisis Balok ”T” tatap muka, diskusi, Tugas

7 Disain Tulangan pada Balok ”T” tatap muka, diskusi, Quiz

8 Ujian Tengah Semester

9. Analisis Balok Tulangan Rangkap tatap muka, Diskusi, Tugas

10. Disain Balok Tulangan Rangkap tatap muka, Diskusi, Quiz

11. Persyaratan Pendetailan

Tulangan Memanjang Balok tatap muka, Diskusi, Tugas

12. Geser pada Balok Beton Bertulang tatap muka, diskusi, Tugas

13. Persyaratan Pendetailan

Tulangan Melintang Balok tatap muka, Diskusi, Quiz

14. Torsi pada Balok Beton Bertulang tatap muka, diskusi, Tugas

15. Kemampuan layan Beton Bertulang tatap muka, diskusi, Quiz

16. Ujian Akhir Semester

I.4 Literatur

Adapun literatur utama yang digunakan pada perkuliahan ini adalah :

• Dept. Kimpraswil, 2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang Untuk

Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002

• MacGregor, J. G., dan Wight, J., K., 2005, Reinforced Concrete Structure, Prentice-

Hall,Inc, New Jersey.

• Wang, C. K., Salmon, C. G. 1979, Reinforced Concrete Design, Thomas Y. Crow-

ell, Harper Row, Pub., New York.

3

• Vis, W. C., Kusuma, G., 1995, Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang (Berdasarkan

SKSNI T-15-1991-03), Seri Beton 1, Erlangga, Jakarta.

• Vis, W. C., Kusuma, G., 1995, Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang

(Berdasarkan SKSNI T-15-1991-03), Seri Beton 4, Erlangga, Jakarta.

I.5 Aktivitas-Evaluasi-Aturan Pembelajaran

I.5.1 Aktifitas Pembelajaran

Aktifitas pembelajaran terdiri dari :

1. Perkuliahan, dengan kehadiran ≥ 75% untuk kelas reguler dan ≥ 65% untuk

kelas karyawan.

2. Quiz.

3. Tugas.

I.5.2 Fungsi Tugas dan Quiz

• Tugas merupakan salah satu cara pencapaian tujuan pembelajaran, agar maha-

siswa mengerti konsep struktur beton bertulang yang tertuang pada penerapan

dalam bentuk tugas.

• Tugas ini perlu dikerjakan sesuai dengan jadwal yang ditentukan, agar pema-

haman materi terlaksana dengan baik (tidak menumpuk) sehingga tujuan pem-

belajaran juga tercapai dengan baik.

• Mahasiswa dapat bertanya ke ruang dosen jika mempunyai kesulitan dalam menger-

jakan tugas.

• Sedangkan Quiz merupakan salah satu bentuk evaluasi pencapaian tujuan pem-

belajaran, baik untuk mahasiswa maupun untuk dosen sendiri.

4

I.5.3 Sistim Evaluasi

Bentuk Evaluasi persentase nilai

1. Kehadiran 10 %

2. Tugas 30 %

3. Quiz 10 %

4. UTS 25 %

5. UAS 25 %

I.5.4 Aturan Pembelajaran

1. Kehadiran minimal 75% untuk kelas reguler dan 65% untuk kelas karyawan, bila

kurang dari kehadiran minimal, maka otomatis nilai akhir = E.

2. Toleransi keterlambatan kehadiran mahasiswa maksimal 15 menit.

3. Mahasiswa harus berpakaian sopan dan berperilaku sopan, dilarang berpakaian

kaos oblong, dan memakai sandal di lingkungan kampus.

4. Mahasiswa dilarang makan, minum, merokok, dan mencorat coret tembok, kursi

dan melakukan aktivitas lain yang mengganggu di dalam kelas.

5. Segala bentuk alat komunikasi selama perkuliahan berlangsung di non aktifkan

atau dibuat getar.

6. Mahasiswa harus memberi tahu dosen jika akan keluar ruang kelas untuk keper-

luan tertentu.

7. Mahasiswa yang keluar ruang kelas tanpa sepengetahuan dosen dianggap tidak

hadir.

8. Jika mahasiswa berhalangan hadir, tugas tetap dikerjakan, dengan berkonsultasi

pada teman atau ketua kelas atau dosen ybs, tentang materi dan soal tugas

terkait.

9. Agar fungsi tugas tercapai, maka pengumpulan tugas harus sesuai dengan jadwal

yang telah disepakati/ditentukan.

5

10. Bagi yang mengumpulkan tugas melewati dari jadwal ditentukan, maka akan

dikenakan sanksi pemotongan nilai tugas 5 % setiap hari keterlambatan, kecuali

bagi yang sakit dengan menunjukkan surat keterangan istirahat dari ahli medis.

6

BAB II Pendahuluan

II.1 Material Beton Bertulang

Beton bertulang merupakan material kombinasi antara bahan beton dengan baja. Ma-

terial ini banyak dan lazim digunakan di Indonesia.

II.1.1 Kelebihan & Kekurangan

Secara umum material beton mempunyai lebih banyak kelebihannya dibandingkan dari

kekurangannya.

Dibandingkan dengan material struktur lainnya, kayu dan baja, beton mempunyai

kelebihan sebagai berikut :

1. Lebih murah.

2. Mudah dibentuk (memudahkan arsitek untuk berkreasi).

3. Tahan terhadap api yang tinggi.

4. Mempunyai kekakuan yang tinggi.

5. Biaya perawatan yang rendah.

6. Bahan bakunya mudah didapat.

Namun tidak dapat dipungkiri bahwa beton juga mempunyai kekurangan, yakni :

• Kekuatan tariknya rendah.

• Membutuhkan bekisting dan penumpu sementara selama konstruksi.

• Rasio kekuatan terhadap berat yang rendah.

• Stabilitas volumenya relatif rendah.

7

Gambar II.1. Bentuk Kolom dan Pelat/plafon Beton yang Mudah Dibentuk

II.1.2 Material Linier Vs Nonlinier

Jika hubungan antara beban yang diberikan pada suatu benda terhadap perpanjangan

yang terjadi bersifat linier, maka material/bahan benda tersebut disebut linier (lihat

Gambar II.2 a). Jika hubungan beban dengan perpanjang bahan bersifat linier maka

Gambar II.2. a. Hubungan linier antara Beban dengan Perpanjangan, b. HubunganLinier antara Tegangan dengan Regangan Bahan

hubungan antara tegangan (σ) dengan regangan (ε) bahan tersebut juga bersifat linier

8

(Gambar II.2 b), mengingat :

σ =N

Adan ε =

∆`

`(II.1)

dimana :

N = besarnya beban yang bekerja

A = luas penampang benda (bernilai tetap walaupun beban bertambah)

∆` = pertambahan panjang

` = panjang semula

Pada umumnya hubungan linier antara tegangan dengan regangan ini terjadi pada ba-

han yang masih dalam kondisi elastik.

Kondisi elastik adalah kondisi dimana bahan akan kembali pada bentuk semula setelah

tidak ada beban lagi.

Selain itu ada juga bahan yang hubungan antara tegangan dengan regangannya tidak

linier, seperti terlihat pada Gambar II.3 a, dan ada juga bahan dengan sifat hubungan

tegangan dengan regangannya merupakan kombinasi antara linier dengan nonlinier,

seperti terlihat pada Gambar II.3 b.

Gambar II.3. a. Hubungan Nonlinier antara Tegangan dengan Regangan, b. Kombi-nasi Hubungan Linier dengan Nonlinier

9

II.1.3 Sifat Material Beton

Beton merupakan material yang terbuat dari pasta semen dan agregat. Bahan dasar

beton ini mempunyai sifat hubungan tegangan dan regangan yang linier dan getas

dalam menahan gaya tekan. Material yang getas, kuat menerima tekan namun lemah

dalam menerima tarik.

Walaupun bahan dasar beton (pasta semen dan agregat) mempunyai sifat elastik linier

serta getas, namun hasil uji coba tekan beton menunjukkan kurva hubungan tegangan

dengan regangan beton tidak linier dan sepertinya mempunyai sifat yang daktail.

Hal ini disebabkan oleh adanya retak-retak kecil yang terbentuk antara bidang agregat

dan pasta semen, retak kecil ini disebut retak lekatan (bond cracks). Retak kecil ini

pada umumnya disebabkan oleh phenomena susut pada saat pembentukan beton.

Jika beton dikenai beban uniaksial tekan maka,

Gambar II.4. Hubungan Tegangan-Regangan Beton

1. Sebelum beton diberi beban sampai dengan 30 − 40 % nilai tekan maksimum-

nya (f ′c atau kekuatan batasnya), kurva hubungan tegangan dengan regangannya

masih linier.

2. Setelah beton dibebani melebihi 30−40 % f ′c, retak-retak lekatan mulai terbentuk,

kurva hubungan tegangan-regangan mulai tidak linier.

10

3. Pada saat tegangan mencapai 75−90 % f ′c, retak-retak lekatan tersebut merambat

ke mortar sehingga terbentuk pola retak yang menerus. Pada kondisi ini kurva

hubungan tegangan-regangan beton semakin tidak linier.

II.1.4 Model Konstitutif

Dalam bentuk matematis, hubungan tegangan dengan regangan beton dapat diny-

atakan dalam persamaan yang diusulkan Hognestad,

fc = f ′c

[2

(εc

ε′c

)−

(εc

ε′c

)2]

dimana :

fc = tegangan tekan beton.

εc = regangan tekan beton pada saat tegangan = fc.

f ′c = kuat tekan uniaksial beton.

ε′c = regangan tekan beton pada tegangan f ′

c.

II.1.5 Sifat Baja

Gambar II.5. Hubungan Tegangan-Regangan Baja

Baja mempunyai sifat yang linier selama masih dalam kondisi elastik, dimana tegangan

dan regangannya belum mencapai batas leleh (yield). Setelah melewati batas lelehnya

11

maka baja bersifat nonlinier.

II.1.6 Prinsip Dasar Beton Bertulang

Karena beton merupakan material yang kuat menahan tekan, namun lemah dalam

menahan tarik, maka beton akan mengalami retak jika beban yang dipikulnya menim-

bulkan tegangan tarik yang melebihi kekuatan tariknya.

Kemudian timbul ide untuk mengkombinasikan material beton ini dengan material

baja yang mempunyai kelebihan yang kuat menahan tarik.

Dengan menanamkan material baja seperlunya pada beton diperoleh material beton

bertulang dengan baja sebagai andalan pemikul tarik dan beton sebagai andalan

pemikul tekan.

II.2 Elemen-elemen Struktur Beton Bertulang

Gambar II.6. Struktur Beton Bertulang dengan 3 Macam Elemen

Untuk gedung, pada umumnya struktur beton bertulang bagian atas terdiri dari 3

macam elemen utama :

• Pelat, merupakan elemen struktur beton bertulang yang langsung memikul beban

lantai.

12

• Balok, dapat terdiri dari balok anak (joist) dan balok induk (beam), atau hanya

balok induk saja. Balok berfungsi sebagai pemikul pelat dan beban yang berada

diatasnya.

• Kolom, merupakan elemen struktur yang berfungsi sebagai pemikul balok serta

beban lateral pada struktur.

Sebagai ilustrasi lihat Gambar II.6.

Pada perkuliahan Struktur Beton Bertulang I ini, akan dibahas perilaku dan desain

elemen pelat dan balok beton bertulang saja, sedangkan untuk elemen kolom beton

bertulang dibahas khusus pada perkuliahan Beton Bertulang II.

Namun ada juga bentuk struktur beton bertulang yang tidak mempunyai balok, seperti

terlihat pada gambar II.7. Pada struktur seperti ini bagian pelat yang terletak pada

jalur kolom bertindak sebagai balok.

Gambar II.7. Struktur Beton Bertulang tanpa Balok (Flat Plate)

13

II.3 Perencanaan

II.3.1 Konsep Perencanaan

Struktur yang didisain pada dasarnya harus memenuhi kriteria-kriteria berikut :

1. Bentuknya pantas/cocok. Dari segi perencaan tata ruang, bentangan, tinggi pla-

fon, akses dan arus lalu lintas. Struktur harus seimbang dengan yang dibutuhkan.

2. Ekonomis.

3. Kuat, dalam menahan beban yang akan dipikulnya (beban yang direncanakan).

4. Mudah perawatannya.

II.3.2 Peraturan-Peraturan Terkait Disain Struktur Beton Bertu-

lang

Perencanaan dan pelaksanaan konstruksi diatur oleh pemerintah dalam bentuk stan-

dar. untuk bangunan di Indonesia berlaku Standar Nasional Indonesia (SNI).

Tujuan dari standar ini adalah :

• Untuk menjamin keseragaman, keamanan di bidang teknik dan keselamatan

umum.

• Mengakomodasi teknologi mutakhir. Sehingga dalam selang waktu tertentu se-

tiap standar perlu diperbaharui, sesuai dengan perkembangan IPTEK terkait

berdasarkan penelitian- penelitian para ahli.

• Menjadi tempat rujukan.

• Menjadi sarana untuk mencapai efisiensi dan efektifitas suatu kegiatan.

SNI terbaru yang mengatur perencanaan struktur beton bertulang adalah SNI 03-

2847-2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang untuk Bangunan Gedung,

yang diterbitkan oleh Departemen Kimmpraswil Indonesia.

14

II.3.3 Metoda Perencanaan Beton Bertulang

Menurut SNI 03-2847-2002 pasal 10 ayat 1, perencanaan elemen struktur beton bertu-

lang dapat dilakukan dengan salah satu dari dua metoda berikut,

1. Metoda Beban Kerja.

Dengan metoda Beban Kerja, elemen struktur beton bertulang direncanakan

kuat memikul beban-beban yang bekerja pada elemen tersebut, dimana penger-

tian kuat disini ditandai dengan lebih kecil atau sama dengannya tegangan yang

terjadi pada elemen akibat beban kerja tersebut dibandingkan dengan tegangan

yang diizinkan, dimana tegangan izin adalah tegangan batas/ultimit material

yang sudah dibagi dengan suatu faktor keamanan.

σ ≤ σ̄

2. Metoda Kekuatan Batas/Ultimit.

Dengan menggunakan metoda Kekuatan Batas, elemen struktur direncanakan

harus kuat memikul beban terfaktor.

Beban terfaktor adalah kombinasi beban-beban yang bekerja, dimana masing-

masing beban sudah dikalikan dengan suatu faktor (keamanan) tertentu. Tegangan-

tegangan yang terjadi pada elemen tidak boleh melebihi tegangan batas/ultimit

dari material.

Atau secara umum dapat dikatakan, bahwa

Kuat perlu ≤ Kuat rencana

Metoda yang pertama (metoda Tegangan Kerja) merupakan metoda lama dalam meren-

canakan elemen struktur beton bertulang.

SNI 03-2847-2002 lebih menyarankan untuk menggunakan metoda kedua (metoda

Kekuatan Batas), karena lebih realistis.

II.3.4 Perencanaan batas

Ada beberapa kondisi yang dapat dijadikan batasan pada perencanaan elemen beton

bertulang,

1. Kondisi Batas Ultimit, yang dapat disebabkan oleh :

15

• Hilangnya keseimbangan lokal atau global.

• Rupture : hilangnya ketahanan lentur dan geser elemen-elemen struktur.

• Keruntuhan progressive akibat adanya keruntuhan lokal pada daerah seki-

tarnya.

• Pembentukan sendi plastis.

• Ketidakstabilan struktur.

• Fatique.

2. Kondisi Batas Kemampuan Layan, yakni menyangkut berkurangnya fungsi

struktur, anntara lain,

• Defleksi yang berlebihan pada kondisi layan.

• Lebar retak yang berlebih.

• Vibrasi yang mengganggu.

3. Kondisi Batas Khusus, yaitu menyangkut kerusakan/keruntuhan akibat beban

abnormal, antara lain

• Keruntuhan pada kondisi gempa ekstrim.

• Kebakaran, ledakan atau tabrakan kendaraan.

• Korosi atau jenis keruntuhan lainnya akibat lingkungan.

Perencanaan yang memperhatikan kondisi-kondisi batas di atas disebut perencanaan

batas. Konsep perencanaan batas ini digunakan sebagai prinsip dasar peraturan beton

Indonesia (SNI 03-2847-2002).

16