## PERBANDINGAN PERANCANGAN JUMLAH DAN LUASAN TULANGAN BALOK DENGAN
CARA ACI DAN MENGGUNAKAN PROGRAM STAAD2004

## Achmad Saprudin , Nurul Chayati
Alumni Jurusan Teknik Sipil   Fakultas Teknik   UIKA Bogor Jurusan Teknik Sipil   Fakultas Teknik   UIKA Bogor
Perhitungan jumlah dan luasan tulangan balok beton bertulang dapat dilakukan secara ACI dan dengan menggunakan program STAAD2004. Perancangan jumlah dan luasan tulangan balok beton bertulang menggunakan program STAAD2004 lebih mudah dan praktis dibandingkan dengan cara ACI. Diameter tulangan dan jumlah tulangan balok secara otomatis di proses dalam program STAAD2004,  sedangkan secara ACI ditentukan terlebih dahulu dimensi tulangannya. Perancangan untuk  beton  bertulang  dengan  menggunakan  program  STAAD2004  tidak  ekonomis.  Dari Hasil analisis, selisih    rata-rata prosentase luasan tulangan total balok secara ACI, dan dengan menggunakan program STAAD2004 adalah untuk tulangan tarik antara 0,00 % sampai dengan 28,33% dan untuk tulangan tekan antara 27,14 % sampai dengan 38,00 %.
Kata-kata kunci: Program STAAD2004, beton bertulang, tulangan tarik dan tekan.

## 1.  PENDAHULUAN
1.1        Latar Belakang
Beton bertulang merupakan gabungan dari dua jenis bahan, yaitu beton yang memiliki kekuatan tekan yang tinggi akan tetapi kekuatan tarik yang rendah, dan batang- batang  baja  yang  ditanam  di  dalam  beton dapat memberikan kekuatan tarik yang diperlukan. Pembangunan konstruksi dengan beton bertulang merupakan jenis konstruksi yang   paling   banyak   digunakan   karena mudah dalam mendapatkan material dan pelaksanaannya.  Perancangan  struktur beton bertulang dapat dilakukan dengan Metode ACI dan menggunakan Program STAAD2004.

## 1.2        Tujuan Penelitian
Pada saat perhitungan jumlah dan luasan tulangan balok beton bertulang pada bangunan kantor lima lantai mengandung beberapa tujuan yang ingin dicapai, yaitu: 1.    Menghasilkan   jumlah   dan   luasan tulangan balok dengan cara ACI.
2.    Menghasilkan   jumlah   dan   luasan tulangan balok menggunakan program STAAD2004.
3.    Mendapatkan    hasil    perbandingan perancangan dengan cara ACI dan yang menggunakan program STAAD2004 dalam hal ketelitian dan efisiensi.
2.  TINJAUAN PUSTAKA
2.1   Analisis Pembebanan
Ketentuan-ketentuan mengenai pembebanan dan definisi beban-beban yang bekerja pada struktur adalah sebagai berikut:
1) BEBAN   MATI ialah   berat   dari semua bagian suatu gedung yang bersifat tetap,
termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian, mesin-mesin serta  peralatan  tetap   yang  merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung itu. 2) BEBAN HIDUP ialah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung, dan kedalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang  dapat  berpindah, serta   peralatan yang  tidak  merupakan  bagian  yang  tak terpisahkan dari gedung tersebut, termasuk beban akibat air hujan pada atap.
3) BEBAN ANGIN ialah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung oleh selisih dalam tekanan udara. Berdasarkan PPPURG 1987 pasal 2.1.3 (1) beban angin ditentukan dengan menganggap adanya  tekanan  angin positif  (angin  tekan) dan  tekanan angin negatif (angin hisap) yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang yang ditinjau. Besarnya tekanan angin positif (angin tekan) dan tekanan angin  negatif (angin hisap)  dinyatakan  dalam                    Kg/cm2, ditentukan dengan mengalikan tekanan angin dengan   koefisien-koefisien   angin yang  ditentukan  dalam  pasal  2.1.3  (3). Untuk desain bangunan gedung kantor yang merupakan gedung tertutup, maka besarnya koefisien angin tekan ditentukan sekitar 0,02
- 0,4     (untuk   < 650) dan koefisien angin hisap sebesar – 0,4.
4) BEBAN    GEMPA ialah    semua beban statik ekivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa tersebut.
No. Uraian Faktor Reduksi ( Φ ) 1 2. 3. 4. 5. Lentur     tanpa     beban aksial
Aksial   tarik   dan   aksial tarik dengan lentur Aksial  tekan  dan  aksial tekan dengan lentur: a. Komponen struktur dengan      tulangan spiral           maupun sengkang ikat.
b. Komponen struktur d t l 0,80 0,80 0,70 0,65 0,60 0,70

## Gambar 1 Daerah gempa di Indonesia
5) BEBAN   KHUSUS ialah   semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang terjadi akibat selisih suhu, pengangkatan dan pemasangan, penurunan pondasi, susut, gaya-gaya tambahan yang berasal dari beban hidup, seperti gaya rem yang berasal dari keran, gaya  sentrifugal  dan  gaya  dinamis  yang berasal dari mesin-mesin, serta pengaruh- pengaruh khusus lainnya.
2.2   Persyaratan Kekuatan
Struktur   yang   direncanakan   kekuatannya harus lebih besar dari kekuatan yang diperlukan dalam menahan gaya-gaya yang bekerja, atau
Kuat rencana   >   Kuat perlu Agar struktur dan komponen struktur memenuhi syarat kekuatan dan layak pakai terhadap macam-macam kombinasi beban, maka harus dipenuhi ketentuan dari faktor beban   yang   termuat  dalam   SK  SNI   T-15- 1991-03 pasal 3.2.2, yaitu:

## 1) Kuat Perlu
Kuat perlu terbagi dalam 5 kombinasi pembebanan, yaitu  :
a)   Kuat perlu (U) yang menahan beban mati (D) dan beban hidup (L), paling tidak harus sama dengan:
U  =  1,2 D  +  1,6 L
b)   Kuat perlu (U) yang menahan beban mati (D), beban hidup (L) dan beban angin (W), yaitu: U = 0,75 (1,2 D  + 1,6 L  + 1,6 W)
2) Kuat Rencana Dalam menentukan kuat rencana suatu komponen   struktur,   maka   kuat   minimum harus direduksi dengan faktor reduksi kekuatan yang ditentukan dalam SK SNI T – 15 – 1991 – 03   pasal 3.2.3 (2). Faktor reduksi dimaksud tercantum dalam tabel 1. Tabel 1 Faktor reduksi kekuatan

## 2.3   Asumsi perancangan
Perancangan pada komponen struktur beton ini dilakukan dengan metode perancangan beban ultimit (Ultimate Strength Design Method, USD Method) yang didasarkan atas asumsi-asumsi sebagai berikut:
1)
Bidang penampang rata sebelum terjadi lenturan, tetap rata setelah terjadi lenturan dan tetap tegak     lurus     terhadap     sumbu     dari komponen struktur  yang  ditinjau  (Prinsip Bernoulli ).
2) Tegangan
sebanding     dengan     regangan     hanya sampai    pada    beban    sedang,    dimana tegangan tekan beton tidak melampaui r ½ f c `.  Untuk beban sampai beban ultimit, maka tegangan yang timbul tidak sebanding     lagi     dengan     regangannya sehingga  distribusi  tegangan  tekan  tidak linier lagi.
3)
Beton dianggap tidak mampu menahan tegangan
2 l x

## tarik, sehingga seluruh tegangan tarik yang
terjadi ditahan oleh tulangan baja tarik.
4) Regangan beton  tekan  maksimum  pada serat  tepi tekan terluar ( H b `) sebesar 0,003.
5) Balok tegangan tekan penampang beton berupa garis  lengkung  yang  dimulai  dari garis netral dan berakhir pada serat tepi tekan terluar.    Namun,  menurut  SK  SNI  T – 15- 1991-03      pasal  3.3.2  (7)  distribusi tegangan    lengkung    dianggap    persegi dan diambil nilai-nilai terkecil dari nilai-
nilai berikut:
-    1/12  panjang bentang balok
-    6 h f ( enam kali tebal plat )
-    ½   jarak   dari  pusat  ke   pusat  antar balok
d) Untuk balok yang khusus dibentuk sebagai balok T dengan maksud untuk mendapatkan  tambahan  luas  daerah tekan,  ketebalan  flens  tidak  boleh  lebih
panjang ekivalen
besar  dari  setengah  lebar  balok  ( 1 /  b w )

## 2.4   Analisis Perancangan Struktur 1) Balok
Komponen lantai atau atap bangunan gedung struktur beton bertulang dapat berupa plat dengan seluruh beban yang didukung langsung dilimpahkan ke kolom dan selanjutnya ke pondasi bangunan. Namun, bentangan struktur plat demikian tidak dapat panjang karena pada ketebalan tertentu (termasuk  berat  sendiri)  menghasilkan struktur yang tidak hemat dan praktis. a)  Balok T dan L Sebuah balok di desain sebagai balok T dan L apabila balok beton di cor monolit dengan plat yang didukung oleh balok tersebut. Pada SK SNI T-15-1991-03 pasal 3.1.10 dicantumkan ketentuan untuk menentukan besar lebar efektif balok T, yakni sebagai berikut:
b) Lebar  efektif  flens  yang  diperhitungkan tidak lebih besar dari dan diambil nilai-nilai terkecil dari nilai-nilai berikut:
-       ¼ panjang bentang balok -       b w + 16 h f
-       ½   jarak   dari  pusat   ke   pusat  antar balok
c)  Untuk balok yang hanya mempunyai flens pada satu sisi (balok L), lebar efektif flens yang diperhitungkan tidak lebih besar dari
Untuk beban segitiga : Untuk beban trapesium : q ek =            1/3      .      q      .      l x q
dan lebar flens total tidak boleh lebih dari empat kali lebar balok (4 b w ).

## b                                  b
hf

## bw      b1               b1      bw       b2
Gambar  2. Lebar efektif dari balok T dan balok L

## 2) Pembebanan
Balok selain memikul berat sendiri juga memikul berat dari plat. Beban plat diatasnya didistribusikan kepada balok-balok yang mendukung  plat  tersebut.  Distribusi  beban plat tersebut berupa beban merata trapesium yang   disalurkan   pada   balok   yang   lebih panjang dan beban merata segitiga yang disalurkan kepada balok yang lebih pendek yang dirubah menjadi beban merata persegipanjang yang disebut dengan beban ekivalen (q ek ).
Rumus   beban   ekivalen   diberikan   sebagai berikut di bawah ini :
2 ek = ½ . q . l x 1 1 3
l 2 y q q ek l x
STAAD (Structural Analysis And Design) adalah salah satu  program analisis struktur yang saat ini telah banyak digunakan didunia. STAAD menggunakan teknologi yang paling modern. Program STAAD dikembangkan oleh tim dengan pengalaman lebih dari 20 tahun
yang diadakan di USA, Kanada, dan Eropa dalam merumuskan metode ini. Program STAAD Pro 2004 merupakan generasi terbaru versi STAAD sebelumnya dan telah teruji sebagai perangkat lunak rancang bangun struktur terbaik di dunia. Dari penelitian dan pengembangan      yang      dilakukan      oleh
Research Engineers, Intl., program ini dapat melakukan  desain  struktur  sesuai  dengan kode yang berlaku di 30 negara. Bahkan sampai  saat  ini  program  ini  sudah  memiliki lebih  dari  150.000 cabang instalasi, 15.000 klien, dan sertifikasi NRC/NUPIC, STAAD.

## 3.. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Berikut disampaikan bagan alir perencanaan dengan metode ACI:
Mulai
Pengumpulan data:
Perhitungan beban pada gedung:
1.     Beban mati tiap lantai
2.     Beban hidup tiap lantai
Kombinasi pembebanan:
1.    Beban mati, beban hidup, beban gempa
2.    Kombinasi 1 : 1,2 beban mati + 1,6 beban hidup
3.    Kombinasi 2 : 0,9 beban mati + 0,9 beban gempa
4.    Kombinasi 3 : 0,9 beban mati – 0,9 beban gempa
5.    Kombinasi 4 : 1,05 beban mati + 1,05 beban hidup + 1,05 beban gempa
6.    Kombinasi 5 : 1,05 beban mati + 1,05 beban hidup - 1,05 beban gempa
Tentukan momen-momen yang dihasilkan program STAAD2004

## Hitung tulangan
Cek kapasitas penampang:
1. ρ min < ρ akt < ρ max

## Selesai
Gambar 3. Diagram alir metodologi penelitian dengan Metode ACI

## 3.2 Bagan alir perancangan dengan menggunakan Program STAAD2004
R fc b b 4 ac
Mn U
Mulai Geometri model strukTUR: x Satuan
x Portal, rangka, dsb. (2D/3D) Data: x Jenis dan kekuatan bahan (fc’, fy, Bj beton,) x Dimensi penampang (b, h) x Macam beban (mati, hidup, gempa) x Kombinasi beban (tetap, sementara) Perencanaan awal elemen struktur: x Menempatkan jenis dan kekuatan material
x Menempatkan jenis dimensi penampang
x Menempatkan beban yang bekerja
Analisis mekanika teknik:
Design struktur dan penampang:
x Satuan x Perencanaan penulangan
Memeriksa dan menyimpan output data
Modifikasi

## Selesai

## Gambar 4. Diagram alir Perancangan dengan Mengunakan STAAD2004

## 4.. TATA KERJA PERANCANGAN

## 4.1  Perancangan balok beton bertulang menggunakan Metode ACI
Rumus-rumus yang digunakan adalah sebagai berikut, yaitu:
Mu 1. M n ) 2. n         b u h d ' 2 3. a 0,59 u fy u fy 4. b fy 5. c R n 2 6. 1                2 a
a a

## 7. U 2
b b 2 4 ac 2 a 8. ρ = nilai minimum dari ρ 1 dan ρ 2
1,4
9.
10. U min U b fy 0,85 u E u fc fy
600
600 fy 11. ρ max = 0,75 ρ b + 0,5 ρ 12. ρ pakai = jika ρ < ρ min maka digunakan ρ min dan jika ρ > ρ max digunakan ρ max atau ρ 13.     As = ρ pakai x b x (h-d ’ ) 2 14.     As dia tul = (1/4) π D n As b a lo k 15.
As d ia tu l
16.     As ’ = ½ x As
17. U aktual As d ia tu l u n b h d ' 18. d’ = h - d 19.     d = h - p – Ø tul seng - ½ Ø tul ut 20.     As tot = As tul x n
21. As d ia tu l u n As ' d ia tu l u n u fy 0,8 5 u f ' c u b
22. Mn akt
As tul u n As ' tul u n u fy h d ' 2 As ' tul u n u h d ' u fy
4.2 Perancangan balok beton bertulang menggunakan Program STAAD2004
Perancangan balok portal arah X
Gambar 5. Perancangan balok portal Arah X

## Tabel 2 Contoh perhitungan penampang Arah X

## Perancangan balok portal arah Y

## Gambar 6. Perancangan balok portal arah Y
Tabel 3 Contoh perhitungan penampang Arah Y
Gambar 7. Beban mati arah X
Gambar 8. Beban hidup arah X
GambAr 9. Beban gempa arah X
Gambar 10. Kombinasi arah X
Gambar 11. Beban mati arah Y
Gambar 12. Beban hidup Arah Y
Gambar 13. Beban gempa arah Y
Gambar 14. Kombinasi  arah Y
Gambar 15. Program dan perhitungan
Gambar 16 Portal arah X dengan distribusi beban horizontal
Gambar 17. Program dan perhitungan
Gambar 18. Portal arah X dengan beban hidup
Gambar 19. Program dan perhitungan
Gambar 20. Portal arah X dengan beban mati
Gambar 21. Program dan perhitungan
Gambar 22. Portal arah Y dengan beban mati
Gambar 23. Program dan perhitungan
Gambar 24. Portal arah X dengan beban hidup

## 5. KESIMPULAN
5.1   Kesimpulan
Perancangan jumlah dan luasan tulangan balok beton bertulang menggunakan program STAAD2004 lebih cepat untuk mengetahui besarnya diameter (Ø), jumlah (n), dan luasan tulangan   dibandingkan   Metode   ACI.   Hasil
yang  diperoleh  dari  selisih  rata-rata prosentase luasan tulangan total Metode ACI terhadap  STAAD  2004  untuk  tulangan  tarik adalah antara 0,00 % sampai dengan 28,33 %, dan untuk tulangan tekan antara 27,14 % sampai dengan 38 %.

## DAFTAR PUSTAKA
Firdaus Alkaff. M, STAAD 2004 Untuk Orang Awam, Maxikom, Pelembang, 2005.
KH. Ir. V. Sunggono, Buku Teknik Sipil, Nova, Bandung, 1995.
Kusuma  Gideon,   Dasar-Dasar  Perencanaan Beton Bertulang, Erlangga, Jakarta, 1993.
Kusuma   Gideon,   Desain   Struktur   Rangka Beton Bertulang di Daerah Rawan Gempa, Erlangga, Jakarta, 1993.
Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung  (PPPURG), Departemen Pekerjaan Umum, 1987.
Pedoman Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang Untuk Bangunan Gedung (SK
SNI – T – 15 – 1991 – 03), Departemen Pekerjaan Umum, 1991.
Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia Untuk Gedung (PPTGIUG), Departemen Pekerjaan Umum, 1983.
Romadhon Eri Setia, Ir., MT., Diktat Struktur Beton, Universitas Ibn Khaldun Jurusan Teknik Sipil, Bogor.
Romadhon Eri Setia, Ir., MT., Diktat Perancangan Bangunan  Bertingkat, Universitas Ibn Khaldun Jurusan Teknik Sipil, Bogor.
Thambah Sembiring Gurki. J, Beton Bertulang Edisi Revisi, Rekayasa Sains, Bandung, 2002.