Berat Jenis Baja dan Rumus Berat Besi per Meter

Berat jenis baja yang dipakai dalam hitungan konstruksi di Indonesia adalah 7.850 kg/m³, atau 7,85 ton per meter kubik. Angka ini tercantum sebagai berat sendiri baja pada Tabel 1 Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (PPPURG 1987, SKBI-1.3.53.1987) dan masih dipakai Kementerian PU, misalnya di tabel berat isi Permen PUPR No. 8 Tahun 2023. Dari satu angka itu bisa diturunkan rumus cepat berat besi beton per meter, $W = 0{,}006165 \times d^2$, yang hasilnya sama dengan tabel berat nominal SNI 2052. Artikel ini menurunkan rumus tersebut langkah demi langkah supaya kamu bisa memeriksa tabel besi sendiri, lalu memakainya untuk menghitung kebutuhan besi satu balok.

Berat jenis baja 7.850 kg/m³ dan asal angkanya

Angka 7.850 kg/m³ punya sumber resmi yang bisa dicek. Tabel 1 PPPURG 1987, berjudul "Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung", mencantumkan baja 7.850 kg/m³, besi tuang 7.250 kg/m³, beton 2.200 kg/m³, dan beton bertulang 2.400 kg/m³. Pedoman ini adalah Lampiran No. 14 Keputusan Menteri PU No. 378/KPTS/1987.

Dokumen yang lebih baru memakai angka yang sama. Tabel B.2 Permen PUPR No. 8 Tahun 2023 (pedoman penyusunan perkiraan biaya), berjudul "Berat Isi Lepas Material dan Tingkat Kesulitan Pengangkutan secara Manual", mencatat "Baja Profil/Baja tulangan beton" dengan rentang berat isi 7,500 sampai 8,200 ton/m³ dan nilai acuan 7,850 ton/m³. Desain prototipe rumah sederhana dalam Kepmen PUPR No. 2947/KPTS/M/2024 juga menulis "berat jenis baja tulangan = 7850 kg/m³" pada data material strukturnya.

Rentang 7,5 sampai 8,2 ton/m³ itu penting dibaca. Tabel tersebut menaruh 7,850 sebagai nilai acuan di samping sebuah rentang, jadi 7.850 kg/m³ dipakai sebagai angka hitungan, bukan sifat pasti setiap batang. Untuk besi beton, penyimpangan berat batang yang masih diterima diatur tersendiri lewat toleransi berat SNI 2052 yang dibahas di bagian akhir.

Untuk perancangan beban gedung, BSN mencatat SNI 1727:2020 (Beban desain minimum dan kriteria terkait untuk bangunan gedung dan struktur lain) sebagai revisi dari SNI 1727:2013. Redaksi belum berhasil mengambil naskah tabel berat bahannya karena situs BSN tidak dapat diakses saat artikel ini disusun. Karena itu angka di artikel ini dikutip dari PPPURG 1987 dan dokumen Kementerian PU yang naskahnya sudah dicek.

1 m³ besi berapa kg?

Untuk baja, termasuk besi beton dan baja profil, 1 m³ beratnya 7.850 kg. Untuk besi tuang (besi cor), PPPURG 1987 memberi 7.250 kg/m³. Kebalikannya juga berguna di gudang: 1 ton baja hanya bervolume $1.000 / 7.850 \approx 0{,}127$ m³. Tumpukan besi satu truk terlihat sedikit, padahal beratnya sudah besar.

Berat jenis atau massa jenis baja: kg/m³, kN/m³, atau tanpa satuan

Istilah "berat jenis" di Indonesia dipakai untuk tiga besaran yang berbeda. Ketiganya sering tertukar di soal kuliah dan di lembar hitungan.

Massa jenis (densitas) adalah massa per satuan volume. Buku teks fisika OpenStax menulisnya sebagai $\rho = m / V$.

Keterangan: $\rho$ = massa jenis (kg/m³), $m$ = massa (kg), $V$ = volume (m³). Angka 7.850 kg/m³ secara ketat adalah massa jenis, walau di lapangan disebut berat jenis.

Berat per volume (berat satuan) adalah gaya berat per meter kubik. BIPM menegaskan bahwa berat adalah besaran gaya, yaitu massa dikali percepatan gravitasi, dan nilai gravitasi standarnya 9,806 65 m/s² (NIST SP 811).

Keterangan: $\gamma$ = berat per volume (N/m³), $\rho$ = massa jenis baja (kg/m³), $g_n$ = percepatan gravitasi standar (m/s²). Satuan kN/m³ inilah yang biasa diminta saat beban mati dimasukkan dalam satuan gaya.

Berat jenis menurut KBBI adalah perbandingan berat benda dengan berat air yang volumenya sama, jadi tanpa satuan. Contoh di KBBI: berat jenis marmer 2,8. Dengan massa jenis air sekitar 1.000 kg/m³, berat jenis baja dalam arti ini adalah 7,85.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Menurut redaksi, yang penting bukan memilih istilah yang "paling benar", melainkan selalu menulis satuannya. Angka 7,85 tanpa satuan bisa berarti t/m³ atau perbandingan terhadap air, dan keduanya sah. Kesalahan yang perlu dihindari adalah memasukkan 7.850 ke kolom yang meminta kN/m³, sehingga beban baja menjadi sekitar 100 kali terlalu besar.

Baja, besi tuang, dan aluminium: beda berat jenisnya

Kata "besi" pada besi beton, besi siku, atau besi hollow merujuk ke produk baja. Tabel acuan Kementerian PU pun memakai judul "Berat Besi/Baja Tulangan" untuk besi beton. Besi tuang dan aluminium adalah bahan lain dengan massa jenis yang berbeda, jadi rumus berat per meter di bawah tidak boleh dipakai begitu saja untuk keduanya.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Dua hal menarik terlihat dari tabel ini. Pertama, besi tuang sekitar 7,6% lebih ringan dari baja, sehingga memakai 7.850 untuk tutup saluran atau benda cor besi tuang memberi berat yang sedikit berlebih. Kedua, aluminium hanya sekitar sepertiga baja. Batang aluminium pejal berdiameter sama beratnya $0{,}006165 \times (2.700/7.850) \times d^2 \approx 0{,}002120 \times d^2$ kg/m.

Berat jenis baja WF dan profil lain

Baja WF, kanal, siku, dan pelat memakai massa jenis yang sama, 7.850 kg/m³. Yang membedakan hanya bentuk penampangnya. Karena 1 cm² × 1 m = 100 cm³ = 0,0001 m³, berat per meter profil apa pun bisa dihitung dari luas penampang:

Keterangan: $W$ = berat per meter (kg/m), $A$ = luas penampang (cm²), 0,785 = 7.850 kg/m³ × 0,0001 m² per cm².

Contoh: profil WF 150 × 75 × 5 × 7 di katalog produsen baja Indonesia punya luas penampang 17,85 cm² dan berat 14 kg/m. Hitungannya $17{,}85 \times 0{,}785 = 14{,}01$ kg/m, cocok dengan katalog. Ukuran lengkap ada di tabel baja WF 150. Cara yang sama berlaku untuk pelat: pelat baja tebal 1 mm beratnya 7,85 kg per m². Ini berguna saat memperkirakan berat profil baja ringan, meski lapisan pelindungnya menambah sedikit berat, atau berat baut dan mur sesuai ukurannya.

Penurunan rumus berat besi per meter: W = 0,006165 × d²

Besi beton dianggap silinder pejal dengan diameter nominal $d$. Berat 1 meter batang adalah massa jenis dikali volume 1 meter batang itu. Penurunannya hanya empat langkah.

Langkah 1, luas penampang.

Keterangan: $A$ = luas penampang nominal (mm²), $d$ = diameter nominal (mm), $\pi/4 = 0{,}7854$.

Langkah 2, volume 1 meter batang. Luas diubah ke m² dengan faktor $10^{-6}$ (1 mm² = 10⁻⁶ m²), lalu dikali panjang 1 m.

Keterangan: $V$ = volume per meter panjang (m³/m), $d$ = diameter nominal (mm).

Langkah 3, massa per meter.

Keterangan: $W$ = berat per meter (kg/m), $\rho$ = 7.850 kg/m³.

Langkah 4, sederhanakan konstantanya. $7.850 \times 0{,}785\,398 \times 10^{-6} = 0{,}006\,165$, sehingga:

Keterangan: $W$ dalam kg/m, $d$ dalam mm. Rumus ini sering ditulis $W \approx d^2/162$ karena $1/0{,}006165 \approx 162{,}2$. Bentuk $d^2/162$ memberi hasil sekitar 0,12% lebih besar, masih aman untuk perkiraan cepat.

Rumus resmi di tabel acuan Kementerian PU ternyata identik. Lampiran II SE Dirjen Bina Konstruksi No. 47/SE/Dk/2026 menulis berat nominal SNI 2052:2017 sebagai $(0{,}785 \times 0{,}7854 \times d^2)/100$ kg/m. Angka 0,7854 adalah $\pi/4$. Angka $0{,}785/100 = 0{,}00785$ adalah 7.850 kg/m³ yang sudah dikali $10^{-6}$. Jadi tabel resmi itu memang diturunkan dari massa jenis 7.850 kg/m³.

Rumus dibandingkan dengan tabel resmi

Tabel berikut membandingkan hasil rumus untuk empat diameter dengan berat nominal pada Tabel A.5.a (polos, BjTP) dan A.5.b (sirip, BjTS) SNI 2052:2017 yang dikutip Lampiran II SE Dirjen Bina Konstruksi No. 47/SE/Dk/2026. Kolom penamaan menunjukkan ukuran mana yang memang tercantum di tabel resmi: P untuk polos, S untuk sirip.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Selisih rumus dan tabel resmi paling besar sekitar 0,1% (diameter 8 mm), murni karena pembulatan tiga desimal. Tabel lengkap diameter 6 sampai 32 mm, polos dan sirip, ada di tabel besi beton. Jadi kalau ada tabel lain yang angkanya berbeda jauh dari kolom ini, tabel itu yang perlu dicurigai. Contoh: angka 0,617 kg/m untuk diameter 10 mm berarti 1 ton besi 10 mm panjangnya sekitar 1.621 m atau 135 batang 12 m.

Perhatikan juga bahwa diameter 12 mm hanya ada di tabel polos dan 13 mm hanya di tabel sirip. "Besi ulir 12" yang dijual di pasar tidak tercantum di tabel SNI 2052:2017 yang dikutip, jadi beratnya tidak bisa dicocokkan dengan tabel resmi. Cara paling jujur adalah menimbangnya dan menghitung diameter ekuivalen dengan rumus di kotak catatan di atas. Data lengkap per diameter, termasuk ukuran sirip dan luas penampang hingga 32 mm, ada di tabel besi beton, termasuk besi 10 mm dan besi 13 mm.

Contoh hitungan kebutuhan besi satu balok

Contoh ini memakai data balok rekaan supaya langkahnya terlihat utuh. Angkanya bukan hasil desain struktur. Ukuran tulangan sebenarnya selalu mengikuti gambar kerja dari perencana.

Data contoh: balok 200 × 300 mm sepanjang 4,0 m, tulangan pokok 4 S13 (2 atas, 2 bawah) dengan panjang potong 4,30 m per batang (sudah termasuk penjangkaran di ujung), dan sengkang S10 berjarak 150 mm. Selimut beton 40 mm diambil dari SNI 2847:2019 Tabel 20.6.1.3.1 untuk balok yang tidak terpapar cuaca. Kait sengkang 135° memakai perpanjangan lurus terbesar dari $6d_b$ dan 75 mm (SNI 2847:2019 Tabel 25.3.2), jadi untuk S10 dipakai 75 mm.

Contoh hitungan

Langkah 1: berat tulangan pokok 4 S13

1. Panjang total = 4 batang × 4,30 m = 17,20 m

2. Berat per meter S13 = 0,006165 × 13² = 1,042 kg/m (sama dengan tabel resmi)

3. Berat tulangan pokok = 17,20 m × 1,042 kg/m = 17,92 kg

Contoh hitungan

Langkah 2: berat sengkang S10 jarak 150 mm

1. Jumlah jarak = 4.000 mm / 150 mm = 26,7, dibulatkan ke atas menjadi 27 jarak

2. Jumlah sengkang = 27 + 1 = 28 buah

3. Ukuran luar sengkang = (200 − 2 × 40) × (300 − 2 × 40) = 120 mm × 220 mm

4. Panjang satu sengkang ≈ 2 × (120 + 220) + 2 × 75 = 830 mm = 0,83 m

5. Panjang total sengkang = 28 × 0,83 m = 23,24 m

6. Berat sengkang = 23,24 m × 0,617 kg/m = 14,34 kg

Contoh hitungan

Langkah 3: total berat dan faktor susut AHSP

1. Berat bersih tulangan = 17,92 kg + 14,34 kg = 32,26 kg

2. Koefisien AHSP Permen PUPR 8/2023 untuk penulangan balok: 1,02 kg besi per 1 kg penulangan (U.4.6.a.3 untuk S10, U.4.6.a.4 untuk S13; koefisiennya sama)

3. Kebutuhan menurut AHSP = 32,26 kg × 1,02 = 32,91 kg

Panjang sengkang di langkah 2 adalah pendekatan dari ukuran luar ditambah dua kait. Panjang potong final juga memperhitungkan lengkungan, dan itu urusan daftar potong besi (bar bending schedule) proyek.

Kenapa angka belanja lebih besar dari 32,91 kg

Besi dijual per batang 12 m, bukan per kilogram bersih. Satu batang S13 hanya menghasilkan dua potongan 4,30 m (sisa 3,40 m), jadi empat potongan butuh 2 batang. Satu batang S10 menghasilkan 14 sengkang 0,83 m, jadi 28 sengkang butuh 2 batang.

Contoh hitungan

Langkah 4: berat yang dibeli per batang 12 m

1. S13: 2 batang × 12,50 kg = 25,00 kg

2. S10: 2 batang × 7,40 kg = 14,80 kg

3. Total dibeli = 25,00 kg + 14,80 kg = 39,80 kg

4. Sisa potongan = 39,80 kg − 32,26 kg ≈ 7,5 kg, terutama dua sisa S13 sepanjang 3,40 m

Di sini perlu dibedakan dua hal. Koefisien 1,02 di AHSP adalah angka untuk menyusun harga satuan per kilogram pekerjaan, bukan daftar belanja untuk satu elemen. Pada contoh satu balok ini, sisa potongan hampir seperlima besi yang dibeli (7,5 dari 39,80 kg). Sisa itu bisa ditekan bila potongan dari banyak elemen digabung dalam satu daftar potong. Sebagai pembanding skala proyek, studi Nasautama dan Sitompul (2022) pada struktur kolom, balok, dan pelat sebuah pasar di Mandailing Natal mencatat sisa tulangan 10,92%. Untuk volume yang lebih besar, termasuk tulangan pondasi footplat dan beton menurut mutu beton yang dipakai, hitungan cepatnya bisa dicoba di kalkulator beton dan besi.

Toleransi berat besi beton menurut SNI 2052

Berat di tabel adalah berat nominal. Pabrik tidak bisa membuat batang yang persis sama beratnya, jadi SNI 2052:2017 memberi batas penyimpangan berat per batang untuk baja tulangan sirip (BjTS). Tabel berikut dikutip dari Tabel 2 Purwanto (2021) yang bersumber dari SNI 2052:2017.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Rentang di kolom ketiga dihitung redaksi dari berat per batang resmi dikali (1 ± toleransi). Pemeriksaannya sederhana dan bisa dilakukan di lokasi dengan timbangan.

Contoh hitungan

Memeriksa satu batang "besi 10" sepanjang 12 m yang ditimbang 6,60 kg

1. Berat per meter terukur = 6,60 kg / 12 m = 0,550 kg/m

2. Diameter ekuivalen = √(0,550 / 0,006165) = √89,2 = 9,45 mm

3. Penyimpangan berat terhadap S10 = (6,60 − 7,40) / 7,40 × 100% = −10,8%

4. Batas toleransi diameter 10 mm = ±6%, jadi batang ini di luar toleransi SNI 2052:2017

Angka 6,60 kg di atas adalah contoh, bukan hasil uji produk tertentu. Polanya yang penting: batang yang jauh lebih ringan dari tabel berarti luas penampangnya lebih kecil, dan luas itulah yang dipakai perencana saat menghitung kekuatan tulangan.

Ringkasan cara memakai angka 7.850 kg/m³

Untuk hampir semua hitungan berat baja di proyek, cukup ingat tiga bentuk angka yang sama. Massa jenis 7.850 kg/m³ untuk volume apa pun. Faktor 0,785 untuk profil yang luas penampangnya diketahui dalam cm². Rumus $0{,}006165 \times d^2$ untuk besi beton dengan diameter nominal dalam mm.

Ketiganya berasal dari satu angka, yaitu massa jenis baja 7.850 kg/m³ yang tercantum di PPPURG 1987 dan juga terkandung dalam rumus berat nominal SNI 2052. Selama satuannya ditulis jelas, kamu bisa menyusun ulang tabel berat besi sendiri, memeriksa tabel dari pemasok, dan menimbang batang yang mencurigakan. Konversi satuan seperti kg/m³ ke kN/m³ atau t/m³ bisa dicek di alat konversi satuan.