Bagaimana Menentukan Diameter Tulangan yang Tepat pada Struktur Beton

Pemilihan diameter besi tulangan merupakan salah satu aspek paling krusial dalam perencanaan struktur beton bertulang. Tulangan yang tepat menjamin kekuatan, keamanan, dan umur bangunan, sedangkan tulangan yang kurang atau berlebihan dapat menyebabkan kegagalan struktur atau pemborosan biaya.

Artikel ini membahas fungsi tulangan dalam beton, rumus dasar dan standar SNI, contoh perhitungan besi tulangan, studi penerapan di proyek kecil, serta kesimpulan.

Fungsi Tulangan dalam Beton

Beton memiliki kekuatan tekan tinggi, tetapi lemah terhadap tarik dan geser. Oleh karena itu, baja tulangan ditempatkan untuk menahan gaya tarik dan mendukung beton dalam menahan beban.

Fungsi utama tulangan beton:

1. Menahan Gaya Tarik
   • Balok dan kolom mengalami tarik akibat momen lentur; tulangan baja menahan gaya ini
2. Meningkatkan Daya Lentur
   • Tulangan mendukung beton untuk menahan deformasi tanpa retak
3. Kontrol Retak Beton
   • Tulangan membatasi lbar retak akibat perubahan suhu, shrinkage, atau beban hidup
4. Menyediakan Daya Geser
   • Stirrup atau sengkang menahan gaya geser di balok dan kolom
5. Menjamin Kestabilan Struktur
   • Tulangan memadukan beton dan baja menjadi satu kesatuan struktural

Dengan memahami fungsi tulangan, insinyur dapat menentukan diameter dan jumlah besi tulangan yang tepat sesuai kebutuhan beban dan ukuran balok/kolom.

Rumus Dasar & Standar SNI

Penentuan diameter tulangan harus mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI 2847:2019) dan perhitungan desain struktur.

Rumus Dasar Balok

Balok menahan momen lentur dan geser. Diameter tulangan utama ditentukan dari momen lentur (M):

[
A_s = \frac{M}{0.9 \times f_y \times z}
]

Dimana:

• (A_s) = luas penampang tulangan (mm²)
• (M) = momen lentur desain (N.mm)
• (f_y) = tegangan leleh baja (N/mm²)
• (z) = jarak efektif (lever arm) antara tulangan tekan dan tarik

Catatan: Z biasanya 0,9 × tinggi efektif balok (d)

Rumus Dasar Kolom

Kolom menahan gaya aksial dan momen lentur. Diameter tulangan ditentukan dari:

[
A_s = \frac{P_u – 0.4 f’_c b h}{0.9 f_y}
]

Dimana:

• (P_u) = gaya aksial ultimit (N)
• (f’_c) = kuat tekan beton (N/mm²)
• (b) = lebar kolom (mm)
• (h) = tinggi kolom (mm)

Ketentuan SNI 2847:2019

• Diameter minimum tulangan utama: 10 mm
• Diameter maksimum tulangan stirrup: 16 mm
• Rasio tulangan: 1–4% dari luas penampang kolom
• Jarak tulangan: Minimal 25 mm dari tepi beton

Standar ini menjamin struktur aman dan sesuai praktik teknik sipil nasional.

Contoh Perhitungan Besi Tulangan

Balok Beton

• Dimensi balok: 300 mm × 500 mm
• Beban desain: M = 120 kNm
• Tegangan leleh baja: f_y = 420 N/mm²
• Jarak efektif: z = 0,9 × 450 mm = 405 mm

[
A_s = \frac{120 \times 10^6}{0.9 \times 420 \times 405} \approx 784 , mm²
]

Jika menggunakan tulangan Ø16 mm (A_t = 201 mm² per batang):

[
\text{Jumlah batang} = \frac{784}{201} \approx 4 , batang
]

Kolom Beton

• Dimensi kolom: 400 mm × 400 mm
• Gaya aksial ultimit: P_u = 2000 kN
• Kuat tekan beton: f’_c = 25 N/mm²
• Tegangan leleh baja: f_y = 420 N/mm²

[
A_s = \frac{2000 \times 10^3 – 0.4 \times 25 \times 400 \times 400}{0.9 \times 420} \approx 1520 , mm²
]

Jika menggunakan tulangan Ø20 mm (A_t = 314 mm² per batang):

[
\text{Jumlah batang} = \frac{1520}{314} \approx 5 , batang
]

Perhitungan ini memastikan kolom dan balok aman terhadap beban desain, sesuai standar SNI.

Studi Penerapan di Proyek Kecil

Dalam proyek rumah tinggal atau gedung 3–4 lantai:

1. Balok Lantai Rumah
   • Menggunakan tulangan Ø12–16 mm, 2–4 batang sesuai panjang dan beban lantai
   • Stirrup Ø8 mm setiap 200 mm untuk menahan geser
2. Kolom Penopang Rumah
   • Tulangan utama Ø16–20 mm, 4–6 batang, ratio tulangan 2–3%
   • Stirrup Ø8 mm setiap 150–200 mm

Hasil penerapan:

• Struktur rumah aman dan stabil
• Penggunaan tulangan sesuai perhitungan menghindari pemborosan biaya
• Mempermudah inspeksi dan pelaksanaan di lapangan

Penerapan di proyek kecil menekankan praktik sederhana dan efektif bagi kontraktor dan tukang.

Kesimpulan

Menentukan diameter besi tulangan adalah tahap vital dalam desain struktur beton bertulang.

• Fungsi tulangan: menahan tarik, kontrol retak, meningkatkan daya lentur, dan kestabilan
• Rumus dasar: balok (A_s = M / (0,9 f_y z)), kolom (A_s = (P_u – 0,4 f’_c b h) / (0,9 f_y))
• Standar SNI 2847:2019 mengatur diameter minimum, rasio, dan jarak tulangan
• Contoh perhitungan dan studi kasus proyek kecil menunjukkan pentingnya perhitungan tepat untuk keamanan dan efisiensi biaya

Dengan memahami metode ini, insinyur sipil dapat menentukan tulangan optimal untuk balok dan kolom, sehingga bangunan aman, efisien, dan tahan lama.

Ingin tahu cara akurat menentukan jenis tanah untuk konstruksi rumah tinggal? Baca selengkapnya sekarang dan klik tautan ini untuk melihat jadwal terbaru dan penawaran spesial

Referensi

1. SNI 2847:2019, Peraturan Beton Bertulang untuk Bangunan Gedung, Badan Standardisasi Nasional, 2019.
2. Nilson, A.H., Darwin, D., & Dolan, C.W., Design of Concrete Structures, 15th Edition, 2020.
3. Mindess, S., Young, J.F., & Darwin, D., Concrete, 2nd Edition, 2003.
4. Jurnal Indonesian Journal of Civil Engineering, 2020–2023: aplikasi tulangan pada proyek rumah tinggal dan gedung menengah.
5. Das, B.M., Principles of Foundation Engineering, 9th Edition, 2020.