Dasar-dasar Desain Beton Bertulang dan Peraturan-peraturan Desainnya

Perbandingan antara desain dan analisis:

Desain meliputi penentuan jenis sistem struktur yang akan digunakan, dimensi-dimensi penampang, dan tulangan yang diperlukan.  Struktur yang didesain harus mampu menahan semua beban yang bekerja selama jangka waktu penggunaan struktur secara aman dan tanpa deformasi yang berlebihan atau retak.

Analisis adalah penentuan kapasitas dari sebuah penampang yang mana dimensinya, properti-properti bahannya serta luas tulangan bajanya diketahui. Kapasitas disini bisa terhadap gaya maupun momen. 

Desain struktur:

Desain struktur harus memenuhi tiga kriteria dasar:

1. Kekuatan untuk menahan tegangan yang terjadi akibat adanya beban yang bekerja pada berbagain elemen-elemen struktur.
2. Masa layan untuk menjamin performa yang memuaskan terhadap kondisi beban layan (service load condition). Dengan kata lain struktur tidak mengalami lendutan yang berlebihan, lebar retak dan getaran masih dalam batas yang dapat diterima.
3. Stabilitas terhadap guling, pergerakan horisontal (sliding) dan tekuk pada struktur atau bagian dari struktur selama beban bekerja.

Ada dua (2) lagi yang perlu diperhatikan oleh seorang yang melakukan desain, ekonomi aspek dan keindahan.

Peraturan, standar dan spesifikasi:

• Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung (SNI 03-2847-2002)
• Perencanaan struktur beton untuk jembatan (RSNI T-12-2004)

Metode-metode Desain (Dasar-dasar)
Ada dua metode desain beton bertulang yang telah digunakan sejak lama

• Metode desain berdasarkan tegangan yang bekerja (Working Stress Method) adalah metode desain yang memfokuskan pada beban-beban dalam keadaan layan. Metode ini didasarkan pada tegangan-tegangan yang  disebabkan oleh beban layan (tanpa faktor beban) tidak boleh melebihi tegangan ijin (tegangan batas dibagi oleh faktor keamanan/safety factor)
• Metode desain berdasarkan kekuatan (Strength Design Method) adalah metode desain yang meninjau kondisi dimana beban yang bekerja hampir menyebabkan keruntuhan (jauh di atas beban layan, sering disebut beban ultimit/beban batas). Secara konsep,  metode desain berdasarkan kekuatan diakui lebih rasional dalam mencapai keamanan dari suatu struktur.
  loads.

Metode Desain berdasarkan Kekuatan Batas (The Ultimate – Strength Design Method)

Sekarang, metode desain yang dominan dipakai diberbagai negara adalah metode desain berdasarkan kekuatan batas, kekuali untuk sedikit kasus-kasus dimana lebar retak yang terjadi sangat dibatasi seperti pada bangunan penampung air. Pada metode ini, elemen-elemen struktur didesain sehingga kapasitas kekuatan penampang yang telah dikurangi mampu menahan beban-beban terfaktor (factored loads) yang bekerja.  Beban terfaktor didapat dengan mengalikan beban-beban kerja/layan dengan faktor-faktor yang biasanya besarnya lebih dari satu (1).

Ketetapan-ketetapan mengenai Keamanan (dari segi kekuatan), Safety Provisions (the strength requirement)

Keamanan diperlukan untuk menjamin bahwa suatu struktur dapat menahan semua beban-beban yang bekerja baik pada tahap konstruksi maupun selama tahap layan/penggunaan dengan menggunakan faktor keamanan yang tepat. Ada tiga alasan utama mengapa faktor keamanan diperlukan dalam desain struktur.

• Variasi dalam kapasitas kekuatan. 
  • Variasi dari nilai  and 
  • Asumsi-asumsi yang dibuat dalam proses desain
  • Perbedaan-perbedaan antara dimensi-dimensi yang dibangun (as-built) dan dimensi-dimensi dalam gambar-gambar
• Variasi dalam pembebanan. Beban yang benar-benar bekerja mungkin berbeda dari beban-beban yang diasumsikan, atau berbeda pendistribusiannya
• Konsekuensi dari keruntuhan.
  • Kemungkinan adanya korban jiwa
  • Biaya membersihkan debu dan pengganti struktur dan juga isinya
  • Biaya untuk masyarakat 

Dalam metode desain berdasarkan kekuatan, dua (2) cara digunakan untuk mencapai tingkat keamanan yang diiginkan. Yang pertama adalah dengan menggunakan faktor-faktor pembebanan yang biasanya nilainya lebih besar dari satu (1) untuk menambah beban-beban layan. Kedua, keamanan coba dicapai dengan hal sesuai dengan yang dinyatakan oleh peraturan SNI, yaitu dengan mengalikan kekuatan nominal dari penampang dengan faktor reduksi kekuatan () yang biasanya harganya lebih kecil dari satu. 

Kuat Rencana  > Kuat Perlu

Dimana  adalah kuat nominal dan  adalah kuat perlu yang dihasilkan dari beban-beban terfaktor. Baik kuat rencana maupun kuat perlu bisa berupa momen, gaya geser/lintang, aksial dan torsi.

Faktor-faktor Pembebanan untuk Mendapatkan Kuat Perlu

Beban Mati (): 

Beban Mati (), Beban Hidup (), Beban Hidup di Atap () atau Beban Hujan ():

Beban Mati (), Beban Hidup (), Beban Angin (), Beban Hidup di Atap () atau Beban Hujan ():

Beban Mati () dan Beban Angin () saja:

Beban Mati (), Beban Hidup (), dan Beban Gempa ():

Beban Mati () dan Beban Gempa () saja:

Faktor Reduksi Kekuatan ():

• Lentur tanpa beban aksial, 
• Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur, 
• Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur dengan tulangan spiral, 
• Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur dengan tulangan tidak spiral, 
• Geser dan torsi, , kecuali pada sistem rangka pemikul momen khusus atau sistem dinding khusus untuk menahan pengaruh gempa.
• Tumpuan pada beton kecuali untuk daerah pangankuran pasca tarik, .
• Daerah pengangkuran pasca tarik, .
• Penampang lentur pada sistem pra tarik dimana panjang penanaman strand kurang dari yang disyaratkan,