jembet alex bab i

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JEMBATAN 1.1. UMUM Jembatan dibangun dengan tujuan menghubungkan dua dataran yang terpisah oleh perairan. Pada awalnya jembatan dibuat sangat sederhana dengan menggunakan kayu. Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, jembatan mulai dibuat dengan mengunakan beton atau beton yang dikompositkan dengan baja. Kemudian, dengan berkembangnya teknologi beton, mulailah orang-orang membuat jembatan dengan menggunakan beton prategang. Sejak tahun 1965, kurang lebih 47% dari semua jembatan yang dibangun di Jerman terbuat dari beton prategang. Sejak akhir tahun 1960-an dan 1970-an, sebahagian besar jembatan dengan bentang menengah antara 30 sampai dengan 90 meter dan banyak jembatan bentang besar sampai 305 meter, dan keseluruhan jembatan tersebut dibangun dengan beton prategang, yaitu beton yang diberi tegangan tekan pada daerah tarik, sehingga tegangan tarik pada beton bertulang dapat direduksi , bahkan dieliminasi sama sekali. Di Indonesia sendiri pada dekade 70-an dan 80-an jembatan yang ada juga sudah menggunakan balok beton pratekan segmental. Beberapa jembatan tipe prategang (Cantilever Box) yang sudah dibangun pada saat itu adalah Jembatan Rajamandala di Jabar (132m), Jembatan Serayu Kesugihan di Jateng (128m), Jembatan Rantau Berangin di Riau (121m). Pembangunan jembatan biasanya menemui beberapa persoalan teknis. Persoalan-persoalan teknis jembatan secara umum dapat dijumpai sebagai berikut : Informasi tentang kondisi jembatan di Indonesia yang kurang terbuka buat Pemerhati Jembatan Indonesia, sehingga informasi tentang perkembangan teknologi jembatan tak sampai ke pemakai. Kemampuan Perencanaan teknis jembatan di daerah kurang mengikuti kemajuan teknologi perencanaan baik untuk jembatan standar apalagi jembatan khusus. Kegagalan bangunan jembatan, mulai dari penurunan & kerusakan oprit, pergeseran & keruntuhan abutmen dan pilar, retak dan runtuhnya lantai jembatan, rusaknya bangunan pelengkap jembatan, sampai dengan keruntuhan waktu, gerusan air, gempa, longsoran, karat, dll, maupun disebabkan oleh manusia seperti : beban berlebih, tabrakan, dll. Pelaksanaan yang belum menguasai metode konstruksi sesuai dengan perkembangan teknologi peralatan dan material. Perbaikan/rehabilitasi terhadap kerusakan pada jembatan kurang mengikuti perkembangan teknologi material yang tepat untuk perbaikan. Penguasaan teknologi perencanaan, metode pelaksanaan, peralatan, material/ bahan yang terbatas unluk pembangunan jembatan panjang, yang makin banyak dibutuhkan saat ini Agar pembangunan beton prategang berjalan dengan baik , maka seluruh perencanaan jembatan harus dikerjakan atau diawasi langsung oleh seorang insinyur perencanaan. Insinyur perencanaan bertanggung jawab untuk memastikan bahwa perencanaan jembatan memenuhi persyaratan Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan yang telah ditetapkan.

NAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002

TUGAS JEMBATAN BETON

Hal. 1

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Maksud dan tujuan peraturan perencanaan jembatan adalah memberikan peraturan dan saransaran untuk perencanaan jembatan di Indonesia yang dapat menjamin tingkat keamanan, tingkat kegunaan dan tingkat pengamatan yang dapat diterima oleh struktur-struktur ini. Peraturan perencanaan jembatan ini dipakai dalam perencanaan dan penilaian jalan dan jembatan penyeberangan bagi pejalan kaki di Indonesia. Untuk jembatan bentang panjang dan untuk struktur-struktur yang tidak lazim dan yang menggunakan bahan-bahan atau cara- cara baru , yang berwenang dapat menetapkan landasan khusus mengenai persyaratan pembebanan dan kekuatan. Seorang insinyur perencanaan harus memiliki kualifikasi akademis yang sesuai dengan bidangnya dan salah satu universitas atau lembaga yang serupa yang diakui dan yang berwenang. Seorang insinyur perencanaan juga harus memiliki pengalaman minimal 4 tahun dibidang perencanaan dan pelaksanaan jembatan , dan memiliki pengalaman sekurang kurangnya 2 tahun dalam perencanaan . insinyur perencanaan bertugas menentukan bahwa : 1. Telah dilakukan penyelidikan yang memadai sebelum perencanaan dibuat 2. Syarat syarat khusus atau yang lain dari biasanya yang tidak tercantum dalam peraturan perencanaan jembatan, telah dipertimbangkan dalam prencanaan. 3. Jembatan dibuat dengan pengawasan yang memadai sehingga dapat dirampungkan sesuai dengan gambar dan ketentuan ketentuannya. 1.2. DASAR-DASAR PERENCANAAN Umum Perencanaan harus dibuat berdasarkan prosedur-prosedur yang memberikan kemungkinan-kemungkinan yang dapat diterima untuk mencapai suatu keadaan batas selama umur rencana jembatan. Metode-metode perencanaan tegangan kerja yang konvensional dianggap sebagai persyaratan dari peraturan perencanaan jembatan. Jembatan dianggap akan dibangun sesuai dengan persyaratan dari insinyur perencanaan dan dipelihara dengan baik selama umur rencana. Jembatan tidak direncanakan untuk dapat menyangga semua kemungkinan beban dan kondisi. Namun setiap aksi atau pengaruh yang mungkin terjadi yang dapat diramalkan sebelumnya secara rasional harus dapat dipertimbangkan dalam perencanaan. Kondisi Batas Ultimate Aksi-aksi yang menyebabkan sebuah jembatan menjadi tidak aman disebut aksi-aksi ultimate dan reaksi yang diberikan jembatan terhadap aksi itu disebut keadaan batas ultimate. Keadaan batas ultimate terdiri dari : 1. Kehilangan-kehilangan keseimbangan statis karena sebagian atau seluruh bagian jembatan longsor, terguling, atau terangkat ke atas. 2. Kerusakan sebagian jembatan akibat kelelahan atau korosi, sampai suatu keadaan dimana terjadi kehancuran. 3. Keadaan purna elastis atau purna tekuk dimana satu bagian jembatan atau lebih mencapai kondisi runtuh. Redistribusi plastis atau purna tekuk dari aksi-aksi dan reaksi jembatan diperbolehkan dalam batasNAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002


Hal. 2

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA yang ditentukan dalam bagian perencanaan yang berkaitan dengan bahan-bahan dalam prategang. 4. Kehancuran bahan pondasi menyebabkan pergerakan yang berlebihan atau kehancuran bagian-bagian penting dari jembatan. Keadaan Batas Daya Tahan Keadaan batas daya tahan adalah : 1. Perubahan bentuk yang permanen pada bahan pondasi atau pada sebuah elemen penyangga utama setempat. 2. Kerusakan permanen akibat korosi, retakan, atau kelelahan. 3. Getaran. 4. Banjir pada jaringan jalan dan tanah di sekitar jembatan atau kerusakan karena penggerusan pada palung saluran, tepi sungai, dan tanggung jalan. Aksi yang menyebabkan keadaan batas daya tahan disebut aksi daya tahan. Aksi daya tahan mempunyai 5% kemungkinan dilampaui per tahun. Perencanaan Tegangan Kerja Perencanaan tegangan kerja harus berdasarkan atas nilai-nilai nominal dari aksi-aksi dan kombinasi beban yang sesuai dengan yang diberikan pada peraturan perencanaan jembatan bagian dua. Kekuatan dan ketahanan sebuah komponen harus ditetapkan berdasarkan anggapan bahwa tegangan-tegangan pada komponen berbanding lurus dengan tegangan regangan, dan tegangan maksimum yang dihitung pada dasar ini harus dibatasi pada nilai yang ditentukan pada bagian yang sesuai dalam peraturan perencanaan jembatan. 1.3. KONSEP-KONSEP DASAR BETON PRATEGANG Beton adalah material yang kuat dalam kondisi tekan, tapi lemah dalam kondisi tarik. Kuat tariknya bervariasi dari 8 sampai 14 persen dari kuat tekannya. Karena rendahnya kapasitas tarik tersebut, maka retak lentur terjadi pada taraf pembebanan yang masih rendah. Untuk mengurangi atau mencegah berkembangnya retak tersebut, gaya konsentris atau eksentris diberikan dalam arah longitudinal elemen struktural. Gaya ini mencegah berkembangnya retak dengan cara mengeliminasi atau sangat mengurangi tegangan tarik di bagian tumpuan dan daerah kritis pada kondisi beban tersebut. Penampang dapat berprilaku elastis, dan hampir semua kapasitas beton dalam memikul tekan dapat secara efektif dimanfaatkan diseluruh tinggi penampang beton pada saat semua beban bekerja di struktur tersebut. Gaya longitudinal yang diterapkan seperti di atas disebut gaya prategang, yaitu gaya tekan yang memberikan prategangan pada penampang di sepanjang bentang suatu elemen struktural sebelum bekerjanya beban mati dan beban hidup transversal atau beban hidup horizontal transient. Jenis pemberian gaya prategang, bersama besarnya, ditentukan terutama berdasarkan jenis sistem yang dilaksanakan dan panjang bentang serta kelangsingan yang dikehendaki. Karena gaya prategangNAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002


Hal. 3

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA diberikan secara longitudinal di sepanjang atau sejajar dengan sumbu komponen struktur, maka prinsip-prinsip prategang dikenal sebagai pemberian prategang linier. Untuk penggunaan pada beban layan yang tinggi, penggunaan baja tulangan (tendon) dan beton mutu tinggi akan lebih efisien. Hanya baja dengan tegangan elastis tinggi yang cocok digunakan pada beton prategang. Penggunaan baja tulangan mutu tinggi bukan saja merupakan suatu keuntungan, tetapi merupakan suatu keharusan. Prategangan akan menghasilkan elemen yang lebih ringan, bentang yang lebih besar dan lebih ekonomis jika ditinjau dari segi pemasangan dibandingkan dengan beton bertulang biasa. Prategang pada dasarnya merupakan suatu beban yang menimbulkan tegangan dalam awal sebelum pembebanan luar dengan besar dan distribusi tertentu bekerja sehingga tegangan yang dihasilkan dari beban luar dilawan sampai tingkat yang diinginkan. Gaya pratekan dihasilkan dengan menarik kabel tendon yang ditempatkan pada beton dengan alat penarik. Setelah penarikan tendon mencapai gaya/tekanan yang direncanakan, tendon ditahan dengan angkur, agar gaya tarik yang tadi dikerjakan tidak hilang. Penarikan kabel tendon dapat dilakukan baik sebelum beton dicor (pretension) atau setelah beton mengeras (post-tension). Pemberian tegangan melingkar , yang digunakan dalam cerobong reactor nuklir, pipa, roda kendaraan, dan tangki cairan, pada dasarnya mengikuti prinsip prinsip dasar yang sama dengan pemberian prategang linier. Tegangan melingkar pada struktur silindris atau kubah menetralisisr tegangan tarik di serat terluar dari permukaan kurvalinier yang disebabkan oleh tekanan kandungan internal

Gambar diatas mengilustrasikan , dengan cara mendasar, aksi pemberian prategang pada beberapa buku. Buku buku diatas dianggap sama seperti blok blok beton yang bekerja sama sebagai sebuah balok akibat pemberian gaya prategang tekan yang besar. Meskipun mungkin blok blok tersebut bisa tergelincir dalam arah vertical, namun pada kenyataannya tidak demikian karena adanya gaya longitudinal tekan tersebut yang mencegah gelinciran. 1.4. PERBANDINGAN DENGAN BETON BERTULANG Dari pembahasan sebelum ini, jelaslah bahwa tegangan permanen di komponen struktur prategang diberikan sebelum seluruh beban mati dan beban hidup bekerja. Agar tegangan tarik netto yang ditimbulkan oleh beban beban tersebut dapat dieliminasi atau direduksi. Pada beton bertulang, diasumsikan bahwa kuat tarik beton tidak ada sama sekali / diabaikan. Hal ini disebabkan gaya tarik yang berasal dari momen lentur ditahan oleh lekatan yang terjadi antara tulangan dan beton. Dengan demikian, retak dan defleksi pada dasarnya tidak dapat kembali di dalam beton bertulang apabila komponen struktur tersebut telah mencapai kondisi batas pada saat mengalami beban kerja. Tulangan di dalam komponen struktur beton bertulang tidak memberikan gaya dari dirinya pada komponen struktur tersebut, suatu hal yang berlawanan dengan aksi baja prategang. Baja yang dibutuhkan untuk menghasilkan gaya prategang di dalam komponen struktur prategang secara aktif memberi beban awal pada komponen struktur , sehingga memungkinkan terjadinya pemulihan retakNAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002


Hal. 4

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA dan defleksi. Apabila kuat tarik lentur beton dilampaui, komponen struktur prategang mulai beraksi seperti elemen beton bertulang Dengan mengontrol besarnya prategang, suatu sistem struktur dapat dibuat fleksibel atau kaku tanpa mempengaruhi kekuatannya. Pada beton bertulang, perilaku yang fleksibel seperti ini sangat sulit dicapai apabila pertimbangan eknnomi perlu dimasukkan dalam desain. Struktur fleksibel seperti tiang fender didermaga harus mampu menyerap banyak energi, dan beton prategang dapat memenuhi kebutuhan tersebut. Struktur yang didesain untuk menahan getaran besar , seperti pondasi mesin, dapat dengan mudah dibuat kaku dengan memberikan kontribusi gaya prategang pada pengurangan deformasi. 1.5. KEUNTUNGAN BETON PRATEGANG Berikut ini akan dibahas mengenai keuntungan keuntungan dari pemakaian beton prategang dari pada beton bertulang. : 1. Komponen struktur beton prategang mempunyai tinggi lebih kecil dibandingkan beton bertulang untuk kondisi bentang dan beban yang sama. Pada umumnya, tinggi komponen struktur beton prategang berkisar antara 65 sampai dengan 80 % dari tinggi komponen struktur beton bertulang. Dengan demikian , komponen struktur prategang membutuhkan lebih sedikit beton dan sekitar 20 sampai 35 persen banyaknya tulangan. Sayangnya, penghematan pada berat material ini harus dibayar dengan tingginya harga material bermutu tinggi yang dibutuhkan dalam pemberian prategang. Juga , bagaimanapun sistem yang digunakan, operasi pemberian prategang itu sendiri menimbulkan tambahan harga. Cetakan untuk beton prategang menjadi lebih kompleks, karena geometri penampang pratengang biasanya terdiri atas penampang bersayap dengan beberapa badan yang tipis. 2. Tanpa memperhatikan tambahan harga tersebut, apabila komponen struktur yang cukup besar dari unit-unit pracetak dibuat, perbedaan antara sedikitnya harga awal sistem beton prategang dan beton bertulang biasanya tidak terlalu besar. 3. Penghematan jangka panjang secara tidak langsung cukup besar, karena dibutuhkan perawatan yang lebih sedikit daroi beton bertulang, yang berarti daya guna lebih lama sebagai akibat dari kontrol kualitas yang lebih baik pada betonnya. 4. Pondasi yang lebih ringan dapat digunakan akibat berat kumulatif struktur atas yang lebih kecil bila dibandingkan dengan beton bertulang biasa.. 5. Mengurangi defleksi dan retak yang besar.Apabila bentang balok dari beton bertulang melebihi 70 sampai 90 ft, maka beban mati balok tersebut manjadi sangat berlebihan, yang menghasilkan komponen struktur yang lebih berat dan akibatnya, retak dan defleksi jangka panjang yang lebih besar. Jadi, untuk bentang panjang , beton prategang merupakan keharusan karena pembuatan pelengkung mahal dan tidak dapat berprilaku dengan baik akibat adanya rangkak dan susut jangka panjang yang dialaminya. Bentang yang sangat besar, seperti jembatan segmental atau jembatan cable-stayed hanya dapat dilaksanakan dengan menggunakan beton prategang.



Hal. 5

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

1.6. RIWAYAT PERKEMBANGAN PEMBERIAN PRATEGANG Beton prategang bukan merupakan konsep baru, pada tahun 1872, pada saat Jackson, seorang insinyur dari California, mendapatkan paten untuk sistem struktural yang menggunakan tie rod untuk membuat balok atau pelengkung dari blok-blok. Pada tahun 1888, C.W.Doehring dari Jerman memperoleh paten untuk pemberian prategang pada slab dengan kawat-kawat metal. Akan tetapi, upaya awal untuk pemberian tegangan tersebut tidak benar-benar sukses karena hilangnya prategang dengan berjalannya waktu. Sesudah selang waktu yang sangat lama, pada saat hanya ada sedikit kemajuan karena sulitnya mendapatkan baja berkekuatan tinggi untuk mengatasi masalah kehilangan prategang, Dill dari Alexandria, Nebraska, mengetahui adanya pengaruh susut dan rangkak ( aliran material arah transversal ) pada beton terhadap hilangnya prategang. Selanjutnya , ia mengembangkan ide bahwa pemberian pascatarik batang berpenampang bulat tanpa lekatan secara berturutan dapat mengganti kehilangan tegangan yang bergantung pada waktu pada batang tersebut akibat berkurangnya panjang komponen struktur yang ditimbulkan oleh rangkak dan susut. Pada awal tahun 1920-an.Hewett dari Minneapolis mengembangkan prinsip-prinsip pemberian prategang melingkar. Ia memberikan tegangan melingkar horisontal di sekeliling tangki beton dengan menggunakan trekstang untuk mencegah retak akibat tekanan cairan internal. Setelah itu, pemberian prategang pada tangki dan pipa berkembang pesat diAmerika Serikat, dengan ribuan tangki penyimpan air, cairan dan gas dibangun dan banyak sekali pipa tekanan prategang yang dibuat pada dua sampai tiga dekade setelah itu. Pemberian prategang linier teruse berkembang di Eropa dan Prancis, khususnya dikembangkan oleh Eugene Freyssinet, yang pada tahun 1926 sampai 1928 mengusulkan metode metode untuk mengatasi kehilangan prategang dengan cara menggunakan baja berkekuatan tinggi dan berdaktilitas tinggi. Pada tahun 1940, ia memperkenalkan sistem Freyssinet yang sangat terkenal yang menggunakan jangkar konus untuk tendon 12 kawat. Selama perang dunia II dan setelah itu, pembangunan kembali secara cepat jembatan jembatan utama yang hancur selama perang menjadi suatu kebutuhan. G Magnel dari Gghent, Belgia dan Guyon dari Paris mengembangkan dan menggunakan konsep pemberian prategang untuk desain dan pelaksanaan banyak jembatan di Eropa Barat dan Tengah. Sistem Magnel juga menggunakan blokblok untuk menjangkar kawat-kawat prategang. Blok-blok tersebut berbeda dengan yang digunakan dalam sistem Freyssinet dalam hal bentuknya yang datar, sehingga memungkinkan pemberian tegangan pada dua kawat sekaligus. Abeles dari inggris memperkenalkan dan mengembangkan konsep pemberian prategang parsial diantara tahun 1930-an dan 1960-an. Leonhardt dari Jerman dan Mikhailov dari Rusia dan T.Y.Lin dari Amerika Serikat juga memberikan kontribusi banyak pada seni dan ilmu pengetahuan tentang desain beton prategang. Metode pemberian keseimbangan beban dari Lin ini sangat dihargai. Perkembangan pada abad kedua puluh ini telah menjadikan banyak penggunaan beton prategang di seluruh dunia, dan khususnya di Amerika Serikat. Dewasa ini, beton prategang digunakan pada gedung, struktur bawah tanah menara TV, struktur lepas pantai dan gudang apung, stasiun stasiun pembangkit, cerobong reaktor nuklir, dan berbagai jenis sistem jembatan termasuk jembatan segmental dan cable-stayed. Suksesnya perkembangan dan pelaksanaan semua struktur terkanal di dunia ini adalah karena banyaknyaNAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002


Hal. 6

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA kemajuan dalam teknologi bahan, khususnya baja prategang, dan bertambahnya pengetahuan untuk mengestimasi kehilangan jangka pendek dan panjang pada gaya prategang. 1.7. KONSEP-KONSEP DASAR PEMBERIAN PRATEGANGa. Konsep Pertama : Sistem Prategang untuk Mengubah Beton Menjadi Bahan

Elastis Konsep ini memperlakukan beton sebagai bahan elastis dan mungkin merupakan pendapat umum dari pada insinyur. Ini merupakan buah pikiran dari Eugene Freysinet yang mempersualisasikan beton prategang pada dasarnya adalah beton yang ditransformasikan dari bahan yang getas menjadi bahan yang elastis dengan memberikan tegangan yang terlebih dahulu ( prategang ) pada bahan tersebut. Beton yang tidak mampu menahan tarikan dan kuat memikul tekanan umumnya dengan baja mutu tinggi yang ditarik sedemikian rupa sehingga beban yang getas dapat memikul tegangan tarik. Dari konsep inilah lahir kriteria tidak ada tegangan tarik pada beton. 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. Atas dasar pandangan ini, beton divisualisasikan sebagai benda yang mengalami dua sistem pembebanan, gaya internal prategang dan beban eksternal dengan tegangan tarik akibat gaya eksternal dilawan oleh tegangan tekan akibat gaya prategang. Begitu juga retak pada beton akibat gaya elastisnya dicegah atau diperlambat dengan peraturan yang dihasilkan oleh tendon sejauh tidak terjadi retak-retak, tegangan-tegangan, regangan-regangan, lendutan-lendutan pada beton akibat kedua sistem pembebanan dapat dipandang secara terpisah dan bersama-sama bila perlu. Balok Tanpa Eksentrisitas

F/A

n/w

F/ANAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002

n/wTUGAS JEMBATAN BETON Hal. 7

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Maka gaya prategang F + Akibat beban eksternal n = Akibat F + n

Balok Dengan Eksentrisitas

F/A

n/w

F e/w

F/A

n/w

F e/w

Akibat gaya prategang F + Akibat beban eksternal n + Akibat gaya eksentrisitas = Akibat F + n +e Kesimpulan : Beton mengalami tekan sehingga mengubah beton yang merupakan bahan yang getas menjadi bahan yang elastis. b. Konsep Kedua : Sistem Prategang untuk Kominasi 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 menahantekanan, dengan demikian kedua bahan membentuk kopel penahan untuk melawan momen eksternal.

C A A

C

Balok Prategang

Balok Beton Bertulang



Hal. 8


Pada beton prategang baja mutu tinggi dipakai dengan jalan menariknya sebelum kekuatannya dimanfaatkan sepenuhnya. Jika baja mutu tinggi ditanamkan pada beton, seperti pada beton bertulang biasa, beton sekitarnya akan menjadi retak berat, sebelum seluruh kekuatan baja digunakan, oleh karena itu baja perlu ditarik sebelumnya ( pratarik ) terhadap beton. Dengan menarik dan menjangkarkan baja ke beton, dihasilkan tegangan dan tegangan yang diinginkan pada kedua bahan, tegangan dan regangan tekan pada beton tekan, tegangan dan regangan tarik pada baja. Kombinasi ini memungkinkan pemakaian yang aman dan ekonomis dari kedua bahan, dimana hal ini tidak dapat dicapai jika baja hanya ditanamkan di dalam beton seperti pada beton bertulang biasa. c. Konsep Ketiga : Sistem Prategang untuk Mencapai Pertimbangan Beton Konsep ini terutama menggunakan prategang sebagai suatu usaha untuk membuat seimbang gaya-gaya pada sebuah batang. Konsep ini sesungguhnya dikembangkan oleh pengarang meskipun dapat dipastikan juga digunakan oleh insinyur-insinyur baru untuk hal yang lebih sederhana.

Gaya prategang ditentukan dari prinsip-prinsip mekanika dan hubungan tegangan-regangan dengan menganggap material bersifat homogen dan elastis. Sehingga tegangan-tegangan elastis pada tiap potongan penampang dapat dihitung dengan rumus dibawah ini :f top = f bot = P Pec Mc Ac Ig Ig P Pec Mc Ac Ig Ig

Dimana ftop adalah tegangan pada serat paling atas , dan fbot adalah tegangan pada serat terbawah. Tanda minus menyatakan tekan dan tanda positif menyatakan tarik. P,M,Ac,Ig menyatakan gaya prategang, momen, luasan beton, dan momen inersia kotor berturut turut. Sedangkan eNAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002


Hal. 9

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA menyatakan eksentrisitas dari tendon terhadap sumbu pusat penampang beton dan c menyatakan jarak dari sumbu pusat penampang menuju serat terluar dari penampang beton. 1.8. SISTEM PEMBERIAN PRATEGANG 1.8.1. SISTEM PEMBERIAN PRATEGANG SECARA PRATARIK Baja prategang diberi pratarik terhadap pengangkeran independen sebelum pengecoran beton dis ekitarnya. Penjangkaran seperti ini ditumpu oleh bulkheads yang stabil dan besar untuk memikul gaya terpusat yang sangat besar yang diberikan pada masing masing tendon. Sebutan pratarik berarti pemberian pratarik pada baja prategang, bukan pada baloknya. Dengan demikian, balok pratarik adalah balok prategang dimana tendon prategang ditarik sebelum dicor, sedangkan balok pasca tarik adalah balok dengan tendon prategangnya ditarik sesudah balok dicor dan mencapai sebahagian besar dari kuat betonnya. Pemberian pratarik biasanya dilakukan dilokasi pembuatan beton pracetak , dimana landasan pracetak berupa slab beton bertulang yang panjang dicor diatas tanah dengan bulkheads angker vertikal atau dinding di ujung-ujungnya.. Untuk lebih jelas lihatlah gambar dibawah. Strand baja diregangkan dan diangker ke dinding vertikal, yang di desain untuk menahan gaya prategang eksentrisitas besar,. Pemberian prategang dapat dilakukan dengan memberi prategang pada strand secara individual, atau semua strand pada satu operasi pendongkrakan. Metode ini digunakan untuk beton-beton pracetak dan biasanya digunakan untuk konstruksikonstruksi kecil. Beton-beton pracetak biasanya digunakan pada konstruksi-konstruksi bangunan, kolom-kolom gedung, tiang pondasi atau balok dengan bentang yang panjang. Adapun tahap urutan pengerjaan beton pre-tension adalah sebagai berikut : Kabel tendon dipersiapkan terlebih dahulu pada sebuah angkur yang mati (fixed anchorage) dan sebuah angkur yang hidup (live anchorage). Kemudian live anchorage ditarik dengan dongkrak (jack) sehingga kabel tendon bertambah panjang. Jack biasanya dilengkapi dengan manometer untuk mengetahui besarnya gaya yang ditimbulkan oleh jack. Setelah mencapai gaya yang diinginkan, beton dicor. Setelah beton mencapai umur yang cukup, kabel perlahan-lahan dilepaskan dari kedua angkur dan dipotong. Kabel tendon akan berusaha kembali ke bentuknya semula setelah pertambahan panjang yang diakibatkan oleh penarikan pada awal pelaksanaan. Hal inilah yang menyebabkan adanya gaya tekan internal pada beton.



Hal. 10


Bulkhead / angker

Kekurangan dari metode pre-tentioning, antara lain : a. Tidak dapat digunakan untuk bangunan tingkat tinggi. b. Kabel yang dipakai umumnya lurus sehingga tidak tahan terhadap pergeseran atau letak konstruksi yang berjauhan. c. Pemberian tegangan yang berlebihan sangat tidak cocok / sesuai. Untuk profil tendon harped, landasan untuk memberikan prategang berupa alat pemegang. Karena landasan dapat mempunyai panjang ratusan feet, maka elemen prategang pracetak dapat dihasilkan pada satu operasi, dan strands prategang yang diekspos diantaranya dapat dipotong setelah beton mengeras. Prinsip : Kabel ditarik terlebih dahulu, kemudian beton dicor di sekeliling kabel. Setelah beton cukup umur, lalu kabel dilepas. 1.8.2. PEMBERIAN PRATEGANG SECARA PASCATARIK Kebanyakan pelaksanaan pretensioning dilapangan dilaksanakan dengan metode posttensioning. Post-tensioning juga banyak digunakan konstruksi beton prategang segmental pada jembatan dengan bentang yang panjang. Metode pelaksanaan post-tension adalah sebagai berikut : Selongsong kabel tendon dimasukkan dengan posisi yang benar pada cetakan beton beserta atau tanpa tendon dengan salah satu ujungnya diberi angkur hidup dan ujung lainnya angkur mati atau kedua ujungnya dipasang angkur hidup. Beton dicor dan dibiarkan mengeras hingga mencapai umur yang mencukupi. Selanjutnya, dongkrak hidrolik dipasang pada angkur hidup dan kabel tendon ditarik hingga mencapai tegangan atau gaya yang direncanakan. Untuk mencegah kabel tendon kehilangan tegangan akibat slip pada ujung angkur terdapat baji. Gaya tarik akan berpindah pada beton sebagai gaya tekan internal akibat reaksi angkur.NAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002


Hal. 11

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Didalam pemberian pascatarik, strand, kawat-kawat , atau batang-batang ditarik sesudah beton mengeras. Strand diletakkan di dalam saluran longitudinal di dalam elemen beton pracetak. Gaya prategang ditransfer melalui penjangkaran ujung seperti chucks dari supreme products. Setelah terjadi prategang penuh, kemudian selongsong tempat dimasukkannya baja prategang tersebut disuntikkan dengan cairan beton ( di grouting ). Prinsip : Beton dicor terlebih dahulu disediakan tempat di dalamnya agar setelah mengeras dengan tegangan mencapai 275 kg/cm2, kemudian kabel ditarik sampai gaya rencana yang diinginkan keujung-ujungnya diangker. 1.8.3. SISTEM PRATEGANG PENUH ( FULLY PRESTRESSED ) DAN PRATEGANG SEBAGIAN ( PARTIALLY PRESTRESSED ) Sistem pemberian prategang penuh adalah sistem pemberian prategang dimana tidak mengijinkan terjadinya tegangan tarik pada serat terluar dari tiap tiap potongan penampang sepanjang bentang. Dengan kata lain, seluruh bentang tersebut , tegangannya harus berada dalam keadaan tekan. Sedangkan sistem prategang sebagian adalah sistem pemberian prategang dimana tegangan tarik diperbolehkan terjadi pada serat serat terluar dari penampang dengan syarat tidak melewati ketentuan tegangan ijin dari peraturan SNI maupun ACI. 1.9. KEHILANGAN SEBAGIAN PRATEGANG 1.9.1. PENDAHULUAN Adalah suatu kenyataan yang jelas bahwa gaya prategang awal yang diberikan ke elemen beton mengalami proses reduksi yang progresif selama waktu kurang lebih lima tahun. Dengan demikian, tahapan gaya prategang perlu ditentukan pada setiap tahap pembebanan, dari tahap transfer gaya prategang ke beton , sampai ke berbagai tahap prategang yang terjadi pada kondisi beban kerja, hingga mencapai ultimit. Pada akhirnya, reduksi gaya prategang dapat dikelompokkan kedalam dua kategori : 1. Kehilangan jangka pendek : yaitu kehilangan elastis segera yang terjadi pada saat proses fabrikasi atau konstruksi, termasuk perpendekkan elastis beton, kehilangan karena slip pada pengangkeran, dan kehilangan karena gesekkan ( friksi ) dan wooble 2. Kehilangan jangka panjang : yaitu kehilangan yang bergantung pada waktu, seperti rangkak, susut dan kehilangan yang diakibatkan karena efek temperatur dan relaksasi baja, yang kesemuanya dapat ditentukan pada kondisi limit tegangan akibat beban kerja di dalam elemen beton prategang. Penentuan secara tepat semua kehilangan tersebut, khususnya yang bergantung pad waktu sulit dilakukan karena kehilangan tersebut bergantung pada berbagai faktor yang saling berkaitan. Metode metode empiris untuk memperkirakan kehilangan berbeda-beda menurut peraturan atau rekomendasi. 1.9.2. PERPENDEKAN ELASTIS BETON



Hal. 12

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Beton memendek pada saat gaya prategang bekerja padanya. Karena tendon yang melekat pada beton disekitarnya seecara simultan juga memendek, maka tendon tersebut akan kehilangan sebagian dari gaya prategang yang dipikulnya 1.9.2.1.ELEMEN ELEMEN PRATARIK Untuk elemen-elemen pratarik, gaya tekan yang dikerjakan pada balok oleh tendon menyebabkan perpendekan longitudinal pada balok beton. Akibat dari memendeknya beton tersebut, maka tulangan prategang juga ikut memendek yang mengakibatkan terjadinya kehilangan tegangan pada baja prategang. Untuk menghitung kehilangan tegangan ini maka, pertama tama dihitung dahulu besarnya regangan / deformasi pada beton, kemudian deformasi pada beton akan sebanding dengan deformasi pada baja prategang juga. Sehingga kehilangan prategang pada elemen pratarik akibat perpendekan elastis beton dapat dihitung sebagai berikut :f pES = Es * f cs Ec

Dimana : fcs adalah tegangan di beton pada elevasi pusat berat dari baja prategang. Yang dihitung berdasarkan rumus dibawah ini .f cs = P Pe 2 Me + Ac Ig Ig

f Untuk memahami lebih lanjut mengenai penurunan rumus dari pada pES , maka pembaca disarankan membaca buku beton prategang karangan T.Y.Lin.

1.9.2.2.ELEMEN ELEMEN PASCATARIK Di balok pascatarik, kehilangan akibat perpendekan elastis bervariasi dari nol jika semua tendon didongkrak secara simultan, hingga setengah dari nilai yang dihitung pada kasus pratarik dengan beberapa pendongkrak sekuensial , seperti pendongkrakan dua tendon sekaligus. Jika n adalah banyaknya tendon atau pasangan tendon yang ditarik secara sekuensial makaf pES = 1 n (f pES ) j n j =1

Dimana j menunjukkkan nomor operasi pendongkrakan perhatikan bahwa tendon yang ditarik terakhir tidak mengalami kehilangan akibat perpendekan elastis, sedangkan tendon yang ditarik pertama mengalami banyak kehilangan maksimum. 1.9.3. RELAKSASI TEGANGAN BAJA ( R ) Tendon stress-relieved mengalami kehilangan pada gaya prategang sebagai akibat dari perpanjangan konstan terhadap waktu. Besar pengurangan prategang bergantung tidak hanya pada durasi gaya prategang yang ditahan, melainkan juga pada rasio antara prategang awal dan kuat leleh baja prategang f pi f py . Kehilangan gaya prategang seperti ini disebut relaksasi tegangan dan dapat dihitung dengan rumus dibawah ini :NAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002


Hal. 13

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARAf pR = f ' pi log t f pi 0.55 10 f py

Dimana fpr adalah tegangan prategang yang tersisa pada baja sesudah relaksasi, fpi adalah tegangan awal dibaja yang dialami elemen beton sesudah dikurangi dengan kehilangan akibat slip, dan perpendekan elastis beton. Dan t dinyatakan dalam jam. 1.9.4. KEHILANGAN YANG DIAKIBATKAN OLEH RANGKAK ( CR ). Rangkak adalah peristiwa perubahan bentuk / volume beton akibat pembebanan secara terus menerus dalam jangka waktu yang lama. Deformasi atau regangan yang berasal dari perilaku yang bergantung pada waktu ini merupakan fungsi dari besarnya beban yang bekerja, lamanya, serta sifat beton yang meliputi proporsi campurannya, kondisi perawatannya, umur elemen pada saat dibebani pertama kali dan kondisi lingkungan. Karena hubungan tegangan dan regangan akibat rangkak pada dasarnya linier, maka regangan rangkak dan regangan elastis dapat dihubungkan linier sedemikian hingga koefisien rangkak Cu dapat didefinisikan sebagaiCu = CR EL

Dengan demikian koefisien rangkak pada waktu sembarang t dalam hari dapat didefinisikan sebagaiCt = t 0,6 Cu 10 + t 0, 6

Kemudian kehilangan tegangan akibat rangkak untuk komponen struktur bonded dapat didefinisikan sebagai berikut :f pCR = Ct Eps f CS Ec

Dimana fcs adalah tegangan dibeton pada level pusat berat tendon prategang . 1.9.5. KEHILANGAN YANG DIAKIBATKAN OLEH SUSUT ( SH ) Seperti halnya pada rangkak beton, besarnya susut beton dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut tersebut meliputi proporsi campuran, tipe agregat, tipe semen, waktu perawatan, waktu antara akhir perawatan eksternal dan pemberian prategang. Ukuran komponen struktur dan kondisi lingkungan. Ukuran dan bentuk komponen struktur juga mempengaruhi susut. Kira kira 80 persen dari susut terjadi pada tahun pertama. Nilai rata rata regangan susut ultimit pada beton yang dirawat basah maupun yang dirawat uap dilaporkan sebesar 780 x 10-6 in/in. didalam ACI report. Nilai rata rata ini dipengaruhi oleh panjang perawatan basah awal, kelembaban relatif sekitar, rasio volume permukaan, temperatur dan komposisi beton. Untuk memperhitungkan pengaruh-pengaruh tersebut, nilai rata-rata regangan susut harus dikalikan dengan faktor koreksi SH sebagai berikutSH = 780 x10 6 SHNAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002


Hal. 14

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komponen-komponen dari SH adalah faktor-faktor untuk berbagai kondisi lingkungan. Untuk kondisi standar, Prestress Concrete Institute menetapkan nilai rata-rata untuk regangan susut ultimate 6 nominal (SH ) u = 820 x10 in/in. Jika adalah regangan susut sesudah menyesuaikan untuk SH kelembaban relatif pada rasio volume permukaan V/S, kehilangan prategang pada komponen struktur pratarik adalahf pSH = SH xE ps

Untuk komponen struktur pasca tarik, kehilangan prategang akibat susut agak lebih kecil karena sebagian susut telah terjadi sebelum pemberian pascatarik. Jika kelembaban relatif diambil sebagai nilai persen dan efek rasio V/S ditinjau, rumus umum Prestress Concrete Institute untuk menghitung kehilangan prategang akibat susut menjadiV f pSH = 8,2 * 10 6 K SH E ps 1 0,06 (100 RH ) S

Nilai Ksh untuk komponen struktur pascatarik dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Waktu dari perawatan basah hingga pemberian prategang, hari Ksh

1

3

5

7

10

20

30

60

0,92

0,85

0,8

0,77

0,73

0,64

0,58

0,45

Sedangkan Ksh bernilai 1 untuk komponen struktur pratarik. Penyesuaian kehilangan susut untuk kondisi standar sebagai fungsi dari waktu t dalam hari sesudah 7 hari untuk perawatan basah dan 3 hari untuk perawatan uap dapat diperoleh dari rumus rumus berikut Perawatan basah sesudah 7 hari(SH ) t = t (SH ) u 35 + t

Dimana ( ) u adalah regangan susut ultimit, dan t adalah waktu dalam hari sesudah susut ditinjau. SH Perawatan uap , sesudah 1 sampai 3 hari(SH ) t = t (SH ) u 55 + t

1.9.6. KEHILANGAN AKIBAT FRIKSI ( f ) Kehilangan prategang terjadi pada komponen struktur pascatarik akibat adanya gesekan antara tendon dan beton di sekelilingnya. Besarnya kehilangan ini merupakan fungsi dari alinemen tendon , yangNAMA : ALEXANDER NIM : 06 0404 002


Hal. 15

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA disebut efek kelengkungan, dan deviasi lokal di dalam alinemen tendon, yang disebut efek wobble. Besarnya koefisien kehilangan sering dihitung dengan teliti dalam menyiapkan gambar kerja dengan memvariasikan tipe tendon dan ketepatan alinemen saluran. Efek kelengkungan dapat ditetapkan terlebih dahulu, sedangkan efek wobble merupakan hasil dari penyimpangan alinemen yang tak sengaja atau yang tak dapat dihindari, karena saluran tidak dapat secara sempurna diletakkan. Perlu diperhatikan bahwa kehilangan tegangan friksional maksimum terjadi di ujung balok jika pendongkrakan dilakukan dari satu ujung, dengan demikian, kehilangan akibat adanya gesekan bervariasi secara linier disepanjang bentang blok dan dapat diinterpolasi untuk lokasi tertentu jika dikehendaki perhitungan yang lebih teliti. Berikut ini dalah rumus dan pasal-pasal yang dikutip dari SNI yang digunakan dalam memperhitungkan kehilangan akibat friksi sebagai berikut : Kehilangan akibat friksi pada tendon pasca tarik: 1. Pengaruh kehilangan akibat friksi pada tendon pasca tarik harus dihitung dari :Ps = Px e Klx +)

( 107 )

Bila (K lx + ) tidak lebih besar dari 0,3, maka pengaruh kehilangan akibat friksi boleh dihitung sebagai berikut,Ps = Px (1 + Klx + )

( 108 )

1. Kehilangan akibat friksi harus didasarkan pada koefisien friksi akibat wobble K dan kelengkungan yang ditentukan secara eksperimental, dan harus dibuktikan pada saat pelaksanaan penarikan tendon dilakukan. 2. Nilai koefisien friksi akibat wobble dan kelengkungan yang dipakai dalam perhitungan perencanaan harus dicantumkan dalam gambar perencanaan (Tabel 14). 3. Bila kehilangan prategang dalam suatu komponen struktur terjadi akibat komponen struktur tersebut menyatu dengan komponen struktur lain disekitarnya, maka kehilangan gaya prategang tersebut harus diperhitungkan dalam perencanaan.



Hal. 16


Tabel 14. Koefisien friksi dan koefisien wobble tendon



Hal. 17

jembet alex bab i

Documents