sesi 1: konsep dasar - · pdf file3/18/2015 1 beton prategang tks - 4023 dr.eng. achfas...
Post on 01-Feb-2018
285 Views
Preview:
TRANSCRIPT
3/18/2015
1
BETON PRATEGANG TKS - 4023
Dr.Eng. Achfas Zacoeb, ST., MT.
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya
Sesi 1:
Konsep Dasar
Definisi Definisi beton prategang menurut beberapa peraturan adalah sebagai berikut :
Menurut PBI – 1971
Beton prategang adalah beton bertulang dimana telah ditimbulkan tegangan-tegangan internal dengan nilai dan pembagian yang sedemikian rupa hingga tegangan-tegangan akibat beton-beton dapat dinetralkan sampai suatu taraf yang diinginkan.
3/18/2015
2
Definisi (lanjutan)
Menurut Draft Konsensus Pedoman Beton 1998
Beton prategang adalah beton bertulang dimana telah diberikan tegangan dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat pemberian beban yang bekerja.
Menurut ACI
Beton prategang adalah beton yang mengalami tegangan internal dengan besar dan distribusi sedemikian rupa sehingga dapat mengimbangi sampai batas tertentu tegangan yang terjadi akibat beban eksternal.
Definisi (lanjutan)
Beton prategang juga dapat diartikan secara luas termasuk ke dalam keadaan (kasus) dimana tegangan-tegangan yang diakibatkan oleh regangan-regangan internal diimbangi sampai batas tertentu, seperti pada konstruksi yang melengkung (busur), tetapi dalam mata kuliah ini pembahasannya hanya dibatasi dengan beton prategang yang memakai tulangan atau kabel baja yang ditarik dan dikenal sebagai tendon.
3/18/2015
3
Konsep Dasar Ada tiga konsep yang berbeda-beda yang dapat
dipakai untuk menjelaskan dan menganalisis sifat-sifat
dasar dari beton prategang :
1. Konsep pertama, sistem prategang untuk
mengubah beton menjadi bahan yang elastis.
2. Konsep kedua, sistem prategang untuk kombinasi
baja mutu tinggi dengan beton.
3. Konsep ketiga, sistem prategang untuk mencapai
perimbangan beban.
Konsep pertama, sistem prategang untuk
mengubah beton menjadi bahan yang
elastis
Konsep ini berasal dari Eugene Freyssinet (1926), orang Perancis yang dikenal juga sebagai ”bapak beton prategang”. Pada dasarnya visualisasi beton prategang adalah beton yang ditransformasikan dari bahan yang getas menjadi bahan yang elastis dengan memberikan tekanan (desakan) terlebih dahulu (pratekan) pada bahan tersebut. Dari konsep ini muncul kriteria ”tidak ada tegangan tarik” pada beton. Pada umumnya telah diketahui bahwa jika tidak ada tegangan tarik pada beton, berarti tidak akan terjadi retak, dan beton tidak merupakan bahan yang getas lagi melainkan berubah menjadi bahan yang elastis.
3/18/2015
4
Konsep pertama, sistem prategang
untuk mengubah beton menjadi bahan
yang elastis (lanjutan)
Gambar 1. Distribusi tegangan beton prategang sentris
Konsep pertama, sistem prategang untuk
mengubah beton menjadi bahan yang
elastis (lanjutan)
Gambar 2. Distribusi tegangan beton prategang eksentris
3/18/2015
5
Konsep kedua, sistem prategang untuk
kombinasi baja mutu tinggi dengan beton
Konsep ini mempertimbangkan beton prategang
sebagai kombinasi (gabungan) dari baja dan beton,
seperti pada beton bertulang, dimana baja menahan
tarikan dan beton menahan tekanan, dengan demikian
kedua bahan membentuk kopel penahan untuk
melawan momen eksternal (Gambar 3).
Konsep kedua, sistem prategang untuk
kombinasi baja mutu tinggi dengan beton (lanjutan)
Gambar 3. Momen penahan internal pada balok
3/18/2015
6
Konsep kedua, sistem prategang untuk
kombinasi baja mutu tinggi dengan beton (lanjutan)
Pada beton prategang, baja mutu tinggi dipakai dengan
jalan menariknya sebelum kekuatannya dimanfaatkan
sepenuhnya. Jika baja mutu tinggi ditanam pada beton,
seperti pada beton bertulang biasa, beton disekitarnya
akan menjadi retak berat sebelum seluruh kekuatan
baja digunakan (Gambar 4). Dengan menarik dan
menjangkarkan ke beton dihasilkan tegangan dan
regangan yang diinginkan pada kedua bahan,
tegangan dan regangan tekan pada beton serta
tegangan dan regangan pada baja.
Konsep kedua, sistem prategang untuk
kombinasi baja mutu tinggi dengan beton (lanjutan)
Gambar 4. Balok beton menggunakan baja mutu tinggi
3/18/2015
7
Konsep ketiga, sistem prategang untuk
mencapai keseimbangan beban
Konsep ini menggunakan sistem prategang untuk
mencapai keseimbangan beban, terutama
menggunakan prategang sebagai suatu usaha untuk
membuat seimbang gaya-gaya pada sebuah batang
(Gambar 5 dan Gambar 6). Penerapan dari konsep ini
menganggap beton diambil sebagai benda bebas dan
menggantikan tendon dengan gaya-gaya yang bekerja
pada beton sepanjang beton.
Konsep ketiga, sistem prategang untuk
mencapai perimbangan beban (lanjutan)
Gambar 5. Balok prategang dengan tendon parabola
3/18/2015
8
Konsep ketiga, sistem prategang untuk
mencapai perimbangan beban (lanjutan)
Gambar 6. Balok prategang dengan tendon membengkok
Perkembangan Penggunaan
Sistem Prategang
Prinsip dasar sistem prategang mungkin telah dipakai
pada konstruksi berabad-abad yang lalu, pada waktu
tali atau pita logam diikatkan mengelilingi papan kayu
yang melengkung, yang membentuk sebuah tong
(Gambar 7). Pada penerapan ini, pita dan kayu dalam
keadaan tertegang sebelum dibebani tekanan cairan
dari dalam. Penerapan lain dari sistem prategang
dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada waktu
mengangkut bata dan jari-jari pada roda sepeda seperti
pada Gambar 8.
3/18/2015
9
Perkembangan Penggunaan
Sistem Prategang (lanjutan)
Gambar 7. Distribusi tegangan beton prategang sentris
Perkembangan Penggunaan
Sistem Prategang (lanjutan)
a. Saat mengangkut bata
Gambar 8. Prinsip sistem prategang dalam kehidupan sehari-hari
b. Jari-jari roda sepeda
3/18/2015
10
Perkembangan Penggunaan
Sistem Prategang (lanjutan)
Sebelum beton prategang berkembang, ada dua
perkembangan penting yaitu penemuan semen Portland
oleh Aspdin, J., (England, 1824) dan pengenalan baja
tulangan pada beton oleh Monier, J., (France, 1857).
Perkembangan ini juga merupakan bagian dari sejarah
perkembangan beton prategang seperti berikut :
1886 : Jackson, P.H., (USA) memperkenalkan konsep pengekangan pita baja pada struktur busur beton dan batu buatan (artificial stone and concrete arches).
1888 : Doehring, C.E.W., (Germany) membuat pelat beton dan balok kecil dengan melekatkan tulangan baja yang ditarik (embedded tensioned steel).
Perkembangan Penggunaan
Sistem Prategang (lanjutan)
1908 : Stainer, C.R., (USA) menemukan adanya kehilangan prategang akibat rangkak dan susut serta menyarankan adanya pengekangan kembali untuk mengembalikan kehilangan tersebut.
1923 : Emperger, F., (Austria) mengembangkan metode prategang dengan lilitan kabel baja mutu tinggi disekeliling pipa beton.
1924 : Hewett, W.H., (USA) memperkenalkan penggunaan prategang secara melingkar horisontal pada sekeliling dinding tangki beton
3/18/2015
11
Perkembangan Penggunaan
Sistem Prategang (lanjutan)
1925 : Drill, R.H., (USA) menggunakan batang baja tanpa lekatan mutu tinggi (high strength unbonded steel rods), dimana batang tersebut ditarik dan diangkur setelah beton mengeras.
1926 : Freyssinet, E., (France) menggunakan baja mutu tinggi (kekuatan ultimit = 1725 MPa dan tegangan leleh > 1240 MPa), pada tahun 1939 mengembangkan penjepit berbentuk kerucut (conical wedges) untuk angker ujung dan dongkrak aksi ganda (double acting jack).
Perkembangan Penggunaan
Sistem Prategang (lanjutan)
1938 : Hoyer, E., (Germany) mengembangkan metode prategang untuk sistem garis panjang (long line).
1940 : Magnel, G., (Belgium) mengembangkan sistem anker untuk pasca tarik dengan penjepit berbentuk datar (flat wedges).
Selama PD II, aplikasi beton prategang dan pracetak meningkat sangat cepat. Beberapa nama turut terlibat dalam pengembang beton prategang, antara lain Guyon, Y., (France) membangun banyak jembatan beton prategang, Abeles, P.W., (England) memperkenalkan konsep prategang parsial dan nama lain yang cukup terkenal seoerti Leonhardt, F., (Germany), Mikhailor, V., (Russia) dan Lin, T.Y., (USA).
3/18/2015
12
Perkembangan Penggunaan
Sistem Prategang (lanjutan)
Organisasi profesional internasional terbentuk pada tahun
1952 di Eropa dengan nama the International Federation for
Prestressing (FIP). Organisasi beton prategang dan
pracetak terbentuk pada tahun 1954 di USA dengan nama
the Precast/Prestressed Concrete Institue (PCI).
Keuntungan dan Kerugian
Beton Prategang
Keuntungan
Terhindarnya retak terbuka di daerah beton tarik, jadi
lebih tahan terhadap korosif.
Penampang struktur lebih kecil/langsing, sebab seluruh
penampang dipakai secara efektif.
Ketahanan geser balok bertambah, yang disebabkan
oleh pengaruh pratekan yang mengurangi tegangan
tarik utama.
3/18/2015
13
Keuntungan dan Kerugian
Beton Prategang (lanjutan)
Pemakaian kabel yang melengkung, khususnya dalam
untuk bentang panjang membantu mengurangi gaya
geser yang timbul pada penampang tempat tumpuan.
Jumlah berat baja prategang jauh lebih kecil
dibandingkan dengan berat baja tulangan biasa (1/5 –
1/3), sehingga berkurangnya beban mati yang diterima
pondasi.
Biaya pemeliharaan beton prategang lebih kecil,
karena tidak adanya retak-retak pada kondisi beban
kerja (terhindar dari bahaya korosi).
Keuntungan dan Kerugian
Beton Prategang (lanjutan)
Kerugian
Dituntut kualitas bahan yang lebih tinggi (pemakaian
beton dan baja mutu yang lebih tinggi), yang harganya
lebih mahal.
Dituntut keahlian dan ketelitian yang lebih tinggi.
3/18/2015
14
Material Beton
Beton berkekuatan tinggi adalah perlu di dalam beton
prategang oleh karena materialnya memberikan
tahanan yang tinggi dalam tegangan tarik, geser,
pengikatan dan dukungan.
Dalam daerah angker, yang tegangan-tegangan
dukungnya menjadi lebih tinggi, beton berkekuatan
tinggi selalu lebih disukai untuk menghindarkan
pengangkuran yang khusus, sehingga dapat
memperkecil biaya.
Material (lanjutan)
Pada beton prategang penting untuk mengetahui
diagram tegangan-regangan untuk memperkirakan
kehilangan gaya prategang dan juga untuk analisis
penampang.
Untuk lebih memahami sifat-sifat dan karakteristik dari
beton mutu tinggi, pembaca hendaknya mempelajari
dari peraturan-peraturan tentang beton yang berlaku.
3/18/2015
15
Material (lanjutan)
Baja
Baja mutu tinggi merupakan bahan yang umum untuk
menghasilkan gaya prategang dan mensuplai gaya tarik
pada beton prategang, khususnya diagram tegangan-
regangannya. Diagram tegangan-regangan baja prategang
(mutu tinggi) berbeda dengan baja beton biasa. Pada baja
prategang diagram tegangan regangannya tidak tetap,
tergantung dari diameter baja dan bentuknya. Sedangkan
pada baja biasa, mempunyai diagram tegangan-regangan
yang tetap untuk setiap diameter.
Metode Pemberian Pratekan Banyak metode pemberian pratekan pada elemen
struktur beton, tetapi yang paling luas
pemakaiannya adalah dengan menarik baja
(tendon) ke arah longitudinal dengan alat penarik.
Menegangkan atau menarik tendon tidaklah mudah,
sebab mengingat kebutuhan gaya yang cukup
besar sampai ratusan ton.
Terdapat 2 (dua) prinsip yang berbeda :
① Prategang (Pre-tensioning)
② Pascategang (Post-tensioning)
3/18/2015
16
Metode Pre-tensioning Konstruksi dimana tendon ditegangkan dengan
pertolongan alat bantu sebelum beton di cor atau
sebelum beton mengeras dan gaya prategang
dipertahankan sampai beton cukup keras (dalam hal ini
beton melekat pada baja prategang). Setelah beton
mencapai kekuatan yang diperlukannya, tegangan
pada jangkar dilepas perlahan-lahan dan baja akan
mentransfer tegangannya ke beton melalui panjang
transmisi baja, yang tergantung pada kondisi
permukaan, profil dan diameter baja dan mutu beton.
Metode Pre-tensioning (lanjut)
Gambar 8. Sistem pre-tensioning
3/18/2015
17
Metode Post-tensioning Konstruksi dimana setelah betonnya cukup keras,
barulah bajanya yang tidak terekat pada beton diberi
tegangan. Pada sistem Post-tensioning, beton di cor
dahulu dan dibiarkan mengeras sebelum di beri gaya
pratekan. Baja dapat ditempatkan seperti profil yang
ditentukan, lalu beton di cor, lekatan dihindarkan
dengan menyelubungi baja (yaitu dengan membuat
selubung/sheat). Bila kekuatan beton yang diperlukan
telah tercapai, maka baja ditegangkan di ujung-
ujungnya dan dijangkar. Gaya pratekan ditransfer ke
beton melalui jangkar pada saat baja ditegangkan, jadi
dengan demikian beton ditekan.
Metode Post-tensioning (lanjut)
Gambar 9. Sistem post-tensioning
3/18/2015
18
Pada dasarnya ada 3 (tiga) prinsip
tendon dengan mana baja atau strand
(untaian kawat) di angkurkan ke beton : 1. Dengan prinsip kerja pasak yang menghasilkan
penjepit gesek pada tendon (Gambar 10.a.).
2. Dengan perletakan langsung dari kepala paku
keling atau baut yang dibuat pada ujung tendon
(Gambar 10.b.).
3. Dengan membelitkan tendon ke sekeliling beton
(Gambar 10.c.).
Penjangkaran Ujung
(End Anchorage)
Penjangkaran Ujung
(End Anchorage) (lanjut)
Gambar 10. Sistem angker (anchorage)
a. Sistem pasak b. Sistem baut
c. Angker mati
3/18/2015
19
Terima kasih atas perhatian dan
sukses buat studinya!
top related