material beton prategang - …adminbeta.undiknas.ac.id/assets/sipil_bahan_ajar/struktur_beton... ·...

oleh :

Dr. IGL Bagus Eratodi

MATERIAL BETON PRATEGANG

Learning Outcomes

FTI, Undiknas University

Mahasiswa akan dapat menjelaskan prinsip dasar struktur beton

prategang serta perbedaannya dengan struktur beton bertulang

konvensional

PUSTAKA

FTI, Undiknas University

T.Y. Lin Ned dan H. Burns. (1993). Desain Struktur Beton Prategang Jilid 1. Edisi Ketiga.

John and Riley, London.

Prestressed Concrete Institute. (2000). PCI Bridge Design Manual.

R.I. Gilbert and N.C. Mickleborough. (2005). Design of Prestressed Concrete, Spon Press

Taylor & Francis Group, London & New York. ISBN: 0203985869

Departemen Pekerjaan Umum. (2002). Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk

Bangunan Gedung. (SKSNI 03 – 2002). Yayasan LPMB, Bandung

Prestressed Concrete Institute. (1999). PCI Design Handbook Precast & Prestressed

Concrete. 5th Edition. Rath, Rath & Johnson, Inc, Chicago. ISBN: 0937040606

Pengenalan Umum Beton Prategang

FTI, Undiknas University

Apakah yang dimaksud dengan beton prategang?

Bagaimanakah bentuk beton prategang?

Perbedaan beton prategang dan beton bertulang?

Prategang pada analisa dan desain?

Mengapa digunakan beton prategang?

Siapakah tokoh-tokoh penggerak beton prategang?

Pengenalan Umum Beton Prategang

FTI, Undiknas University

Apakah yang dimaksud dengan beton prategang?

”Merupakan integrasi teknologi bahan beton bertulang dalam

menggabungkan bahan beton mutu tinggi dan baja mutu tinggi

untuk menghasilkan bahan komposit lanjutan yang dapat bekerja

secara efektif merata pada suatu penampang struktur dalam

melawan gaya-gaya dalam baik tekan maupun tarik sama baiknya

secara bersamaan”

Beton dgn Metode prategang merupakan material penggabungan beton dan baja yang saling bekerja sama.Untuk mewujudkan kerjasama yang cukup baik pada sistem prategang antara beton dan baja maka diperlukan material material penyusun dengan kualitas yang cukup baik.

Dibutuhkan :1. Beton mutu tinggi2. Baja mutu tinggi

Material dalam Beton prategang Beton adalah material campuran antara pasir, kerikil, semen,

serta air yang memiliki kekuatan pd umur tertentu Tendon adalah baja dengan kekuatan tinggi untuk mentransfer

gaya prategang Ankur adalah alat yang digunakan untuk memungkinkan tendon

memberikan dan mempertahankan gaya prategang pada beton

BETON BERKEKUATAN TINGGI Beton : digunakan mutu yg cukup tinggi lebih tinggi

dari kebutuhan beton bertulang fc’ > 28 - 55 Mpa (Amerika)fc’ > 35 Mpa ( Eropa )

Guna : - Ekonomis, hemat biaya pengangkuran- Tarik dan geser tinggi- Retak kecil- Modulus elastisitas tinggi, regangan

rangkak kecil shg lossing kecil

PERSYARATAN KEKUATANKekuatan tekan pada beton yang disyaratkanoleh beberapa peraturan diantaranya adalah40 MPa utk Pratarik & 30 MPa utk pascatarik.

Untuk dapat mewujudkan beton mutu tinggibeberapa hal yg hrs diperhatikan :1. Kadar semen : 300 – 360 & max 530 kg/m3

2. Kadar air : serendah mungkin3. Proses pemadatan

Beberapa Hal yg perlu diperhatikan untuk mewujudkan beton yg berkualitas :

Susut BetonPerubahan deformasi beton krn kehilangan kelembaban yg bertahap.

Rangkak BetonSeiring perjalanan waktu.

Karakteristik Tegangan & ReganganBerhubungan dengan kekuatan beton dalam menerima beban. Berhubungan dengan Modulus Elastisitas

KARAKTERISTIK DEFORMASI BETON

Karakteristik tegangan dan regangan pada beton akibat pembebanan perlu diperhatikan

Modulus Elastisitas yang akan berubah akibat perubahan hubungan diagram tegangan reganganEc = 4800 √fc N/mm2

SYARAT – SYARAT TEGANGAN BETON Tegangan yang diijinkan terjadi pada serat beton ditentukan didalam

berbagai peraturan. Seperti ACI, ASHTO, SNI, dll ACI

- Saat transferTekan : 0,6 x kekuatan silinder transferTarik : √ kekuatan silinder transfer

- Beban KerjaTekan : 0.45 kekuatan silinderTarik : √ kekuatan silinder

3

6

BAJA BERKEKUATAN TINGGI

Untuk sistem prategang digunakan baja mututinggi. Dimana baja mutu tinggi ini biasanyamemiliki Kndungan karbon yang cukup tinggi.

Baja mutu tinggi diharapkan mampu menerimakekuatan tarik yang cukup tinggi untuk mampumenghasilkan gaya prategang yang cukup besar.

PERSYARATAN KEKUATAN Kekuatan tarik ultimate baja bermutu tinggi bervariasi

menurut diameter kawat atau tendon. Kekuatan tariknya agak berkurang untuk diameter kawat

yang semakin membesar Ex : Dim 3, fy = 1900 N/mm2

Dim 4, fy = 1750 N/mm2

Kekuatan karakteristik Baja bermututinggi

Baja yang diijinkan digunakan adalah baja mutu tinggi dengan tegangan ijin diantaranya adalah

( Krishna Raju tab 2.6)

Kawat Bermutu Tinggi

Diameternominal

(mm)

Kawat Polos

N/mm2

Kawat BergigiN/mm2

3 1900 1900

4 1750 1750

5 1600 1600

7 1500 -

8 1400 -

Bentuk tendon lain

Batang Bermutu Tinggi

Diameter nominal

(mm)

KekuatanKarakteristik

N/mm2

10-40 mm 1000

StrandDiameter

(mm)Beban Patah

Minimum KN

2 132,9 266,3 45,367,9 70,319,5 95,2511,1 12712,5 167,8315,2 231,33

SYARAT – SYARAT TEGANGAN BAJA Syarat tegangan ijin yg diperlukan ditetapkan oleh beberapa

peraturan.

Diantaranya ACI :- Awal : 80 % kuat tarik ultimit- Transfer : 70 % kuat tarik ultimit- Beban Kerja : -

Tegangan Yang diijinkan pada Baja

ACI India

Saat Penarikan Awal 80% fu 80% fu

Setelah transfer 70% fu -

Setelah Kehilangan Gaya prategang

total (Beban Kerja) >45% fu

HAL – HAL YG HRS DIPERHATIKAN UNTUK MEWUJUDKAN BAJA MUTU TINGGI

Relaksasi Tegangan BajaBerkurangnya tegangan baja pada regangan konstan

Karat TeganganPeristiwa korosi yang dapat menurunkan tegangan baja

Kerapuhan Oleh HidrogenAkan mengakibatkan retak yg merapuhkan baja

JENIS – JENIS TENDON

Kawat : Ukuran : 3, 4, 5, 7, 8 mmMacam : Kawat polos, dan bergigiKekuatan karakteristik : 1400 – 1900 MPa

Batang BajaUkuran : 10 - 40 mmKekuatan karakteristik : 1000 MPa

Untaian Kawat Baja (Strand)Ukuran : 2 – 15 mmBeban Patah : 13 - 230 KN

Tugas Kumpulkan Peraturan di Indonesia tentang Syarat tegangan

ijin beton dan baja Kumpulkan jenis – jenis dan ukuran tendon yang diproduksi

oleh produsen di indonesia

Pengenalan Umum Beton Prategang

FTI, Undiknas University

Pengenalan Umum Beton Prategang

FTI, Undiknas University

Pengenalan Umum Beton Prategang

FTI, Undiknas University

Pengenalan Umum Beton Prategang

FTI, Undiknas University

Pengenalan Umum Beton Prategang

FTI, Undiknas University

Pengenalan Umum Beton Prategang

FTI, Undiknas University

Perbedaan beton prategang dan beton bertulang?

Beton Bertulang Konvensional Beton Prategang

Beton + tulangan baja normal Beton & baja mutu tinggi

Penampang tidak efektif Penampang efektif bekerja

Mengalami retak Tanpa retak

Gaya geser yang besar > sengkang Sengkang tidak menentukan > dapat dipikul oleh

kelengkungan kabel

Penampang gemuk / lebar > berat Penampang ramping > ringan

Struktur lebih berat Berat menjadi lebih ekonomis

Penggunaan beton mutu tinggi > menghasilkan

tulangan yang banyak

Beton mutu tinggi & baja mutu tinggi

menghasilkan struktur yang ekonomis akibat berat

yg berkurang

Tulangan tidak memberikan kontribusi terhadap

lendutan

Gaya prategang memberikan kontribusi terhadap

perlawanan lendutan akibat beban mati dan hidup

FTI, Undiknas University

Perbedaan beton prategang dan beton bertulang?……(lanjutan)

Beton Bertulang Konvensional Beton Prategang

Korosi terjadi akibat retak beton Tanpa retak >> tidak terjadi korosi

Beban repetisi tidak mempengaruhi tulangan pada

umur struktur

Beban repetisi mempengaruhi tulangan prategang dan

umur struktur

Proses produksi >> konvensional, lebih murah,

penggunaan alat serta pekerja lebih sedikit dan

supervisi yang konvensional

Proses produksi >> metoda khusus / rumit, lebih mahal,

penggunaan alat dan skill pekerja khusus dan supervisi

yang ketat, tingkat ketelitian yang tinggi

Keruntuhan struktur tanpa peringatan Keruntuhan struktur sebelum batas runtuh dapat

terdeteksi

FTI, Undiknas University

Dampak prategang pada analisa dan desain?

FTI, Undiknas University

LATAR BELAKANG BETON PRATEGANG

FTI, Undiknas University

Secara aplikatif, penggunaan prinsip kerja prategang telah digunakan berabad-abad pada tali

/ pita logam untuk membuat tong

Tahun 1886 – P.H. Jackson (San Fransisco, California) – mendapatkan hak paten untuk

karya berupa batang baja sebagai pengikat pada batu buatan dan beton

Tahun 1888 – C.E.W. Doehring (Jerman) – mendapatkan hak paten untuk beton yang

diperkuat dengan logam yang telah ditarik sebelum dibebani

Tahun 1928 – E. Freyssinet (Prancis) – menggunakan baja mutu tinggi sebagai kabel

prategang dan baja diangkurkan pada beton tanpa penggunaan angkur sebagai pengunci

Tahun 1939 - E. Freyssinet (Prancis) – penggunaan angkur sebagai pengunci kabel baja

prategang

Tahun 1950 – 1980 – penggunaan sistim prategang pada konstruksi beton mulai umum

dan distandarkan untuk bangunan jembatan, gedung dan bangunan sipil lainnya dan

sebagai pioneer pengembangan konstruksi bentang panjang

Keuntungan Beton Prategang

FTI, Undiknas University

1. Struktur yang lebih ringan

2. Penampang lebih ramping

3. Aplikasi pada bentang panjang

4. Sesuai untuk metoda precast

5. Biaya yang lebih ekonomis

6. Dapat digunakan pada konstruksi segmental

7. Biaya konstruksi yang ekonomis pada struktur statis tak tentu

8. Penggunaan tulangan lentur non-prategang menjadi opsional

Metoda Prestressing

FTI, Undiknas University

Metoda Prestressing

FTI, Undiknas University