material beton pratekan by yoppy soleman

Bab Tiga

Material Beton Pratekan

3.1. Pendahuluan

Beton adalah material komposit dari semen, agregat kasar (split, batu pecah atau

kerikil), agregat halus (pasir), air dan bahan tambahan yang lain. Perbandingan berat

campuran beton pada umumnya adalah portland semen 18%, agregat kasar 44%, agregat

halus 31% dan air 7%. Setelah beberapa jam campuran tersebut dituangkan atau dicor pada

acuan (formwork) yang telah disediakan, bahan-bahan tersebut akan langsung mengeras

sesuai bentuk acuan yang telah dibuat. Standar kekuatan beton ditentukan oleh kuat tekan

karakteristik (fc’) uji siinder pada usia 28 hari.

Bab ini membahas sifat-sifat material beton dan baja yang berkaitan dengan sistem

beton pratekan.

3.2. Agregat

Agregat kasar adalah material berbutir yang diperoleh dari batu-batuan dan batu pecah.

Agregat kasar juga dapat dihasilkan dari material sintetis seperti slag (residu pembakaran

batubara), serpih, abu terbang (fly ash) dan tanah lempung yang digunakan pada beton ringan.

Untuk agregat halus digunakan pasir yang diambil dari dasar sungai atau

penambangan bersama dengan pasta semen terhidrasi mengisi celah antara agregat kasar.

Sifat-sifat penting agregat adalah:

1. Bentuk dan tekstur;

2. Ukuran butir;

3. Kadar air;

4. Berat jenis;

5. Berat satuan;

6. Daya tahan dan ketiadaan bahan-bahan pengotor.

Ukuran nominal maksimum agregat kasar dibatasi oleh nilai terendah (tidak melebihi)

nilai berikut ini:

(1) 1/5 jarak terkecil antara sisi-sisi cetakan, ataupun

(2) 1/3 ketebalan pelat lantai, ataupun

(3) 3/4 jarak bersih minimum antara tulangan-tulangan atau kawat-kawat, bundel tulangan,

atau tendon-tendon prategang atau selongsong-selongsong.

(4) Jarak spasi diantara tendon/untaian kabel dikurangi 5 mm.


© Y. Soleman, 201143

Bahan-bahan pengotor yang harus dibatasi dalam agregat adalah butiran lempung,

kayu, batubara, chert, lanau, debu batu (material yang lebih kecil dari 75 mikron), bahan

organik, kotoran, dan partikel friable (mudah hancur/terdekomposisi menjadi bubuk).

3.3. Semen

Semen adalah campuran batu gamping, gypsum dan lempung yang dihaluskan dan

dipanaskan dalam tempat pembakaran sampai 1400–1600 oC. Tipe-tipe semen yang boleh

digunakan dalam pelaksanaan beton pratekan adalah:

1. Semen portland biasa (OPC, ordinary portland cement) tipe 1 yang memenuhi spesifikasi

SNI 15-2049-2004 dan ASTM C150-2004;

2. Semen portland komposit (PCC, portland composit cement) yang mengandung terak

semen dan gypsum tidak lebih dari 50% dan memenuhi spesifikasi SNI 15-7064-2004;

3. Semen portland biasa (OPC, ordinary portland cement) tipe 3 (semen dengan pengerasan

awal tinggi).

3.4. Air

Air yang digunakan pada campuran beton harus bersih dan bebas dari bahan-bahan

merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan organik, atau bahan-bahan

lainnya yang merugikan terhadap beton atau tulangan.

Air pencampur yang digunakan pada beton prategang atau pada beton yang

didalamnya tertanam logam aluminium, termasuk air bebas yang terkandung dalam agregat,

tidak boleh mengandung ion klorida dalam jumlah yang membahayakan.

3.5. Bahan Tambahan (admixtures)

Bahan tambahan diklasifikasikan ke dalam dua golongan: bahan tambahan kimia dan

bahan tambahan mineral. Bahan tambahan yang dapat digunakan adalah:

1) Bahan tambahan pembentuk gelembung udara (air-entraining admixtures) sesuai

spesifikasi SNI 03-2496-1991;

2) Bahan tambahan pengurang air (water reducing admixtures) sesuai spek. ASTM C 494;

3) Bahan tambahan penghambat reaksi hidrasi beton (set retarding admixtures);

4) Bahan tambahan pemercepat reaksi hidrasi beton (set accelerating admixtures);

5) Bahan tambahan gabungan pengurang air dan penghambat reaksi hidasi beton (water

reducing and set retarding admixtures) sesuai spesifikasi ASTM C 494; dan,

6) Bahan tambahan pengurang air dan pemercepat reaksi hidrasi beton (water reducing

and set accelerating admixtures) sesuai spesifikasi ASTM C 494.

Bahan tambahan yang mengandung klorida (kalsium klorida) tidak boleh digunakan

pada beton pratekan.

3.6. Sifat-sifat Beton yang Mengeras



Beton yang digunakan dalam pratekan harus mempunyai kualitas yang baik. Dan

harus mempunyai karakteristik berikut:

1. Kekuatan tinggi dengan rasio air semen (f.a.s) yang rendah;

2. Ketahanan (durabilitas) dengan permeabilitas yang rendah (angka pori rendah), dengan

kandungan semen minimum dan dicampur, dipadatkan dan dirawat dengan benar.

3. Susut dan rangkak minimum dengan cara membatasi kandungan semen.

3.6.1. Kekuatan Beton

Untuk aplikasi beton pratekan, dibutuhkan beton berkekuatan tinggi karena alasan-

alasan berikut:

1. Menahan tegangan-tegangan yang tinggi pada zona pengangkuran;

2. Harus memiliki ketahanan yang tinggi dalam gaya atau tegangan tekan (kompresi), tarikan,

geser dan kemampuan rekatan;

3. Harus mempunyai kekakuan yang relatif besar untuk mengurangi defleksi; dan,

4. Harus mengurangi retak-retak akibat rangkak.

Untuk standar perencanaan kekuatan beton pratekan di Indonesia mengacu pada SNI T-12-

2004.

Kuat Tekan (Compressive Strength)

Ini merupakan parameter terpenting beton, yang apabila tidak disebutkan lain dalam

spesifikasi, kuat tekan didefinisikan sebagai kuat tekan beton pada umur 28 hari, fc’, dengan

berdasarkan suatu kriteria perancangan dan keberhasilan sebagai berikut:

1. Ditetapkan berdasarkan prosedur probabilitas statistik dari hasil pengujian tekan pada

sekelompok benda uji silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm, dinyatakan

dalam satuan MPa, dengan kemungkinan kegagalan sebesar 5%, maksudnya adalah

tidak lebih dari 5% dari sampel uji yang gagal atau bernilai kurang dari kuat karakteristik.

2. Dalam hal komponen struktur beton prategang, sehubungan dengan pengaruh gaya

prategang pada tegangan dan regangan beton, baik dalam jangka waktu pendek maupun

jangka panjang, maka kuat tekan beton minimum adalah 30 MPa.

Sketsa pada Gambar 3.1, menunjukkan suatu distribusi ideal dari harga kuat tekan fc’ tes

silinder dengan sejumlah sampel dengan menggunakan distribusi probabilitas normal. Sumbu

horizontal menyatakan nilai kuat tekan (compressive strength. Sumbu vertikal menyatakan

jumlah sampel uji untuk suatu kuat tekan tertentu atau dalam statistika disebut juga frekuensi.

Harga rata-rata kuat tekan (mean compressive strength) dinyatakan sebagai fcm. Kekuatan

karakteristik dinyatakan dengan fc’ (fck untuk benda uji kubus) yaitu nilai dalam sumbu-X di

bawah dimana 5% dari luasan total berada di bawah penurunan kurva. Harga fc’ (fck) 1.65

kali lebih rendah daripada fcm (fcm = 1.651.65fc' = 1.65fck) , dimana adalah simbol

deviasi standar untuk distribusi probabilitas normal.

Kuat tekan minimum untuk beton pratekan disyaratkan sebagai berikut:

30 MPa untuk sistem post-tensioning, dan

40 MPa untuk sistem pretensioning.



Dengan kuat tekan maksimum untuk kedua sistem sebesar 60 MPa.

Gambar 3.1. Idealisasi distribusi normal kekuatan tekan beton

Kuat Tarik (Tensile Strength)

Kekuatan tarik beton diberikan sebagai:

1. Kekuatan tarik lentur (flexural tensile srength) : hal ini diukur dengan percobaan

pembebanan 2 titik pada balok (disebut juga percobaan pembebanan 4 titik bila termasuk

reaksi-reaksi perletakkan);

2. Kekuatan tarik belah (splitting tensile strength): diukur dengan percobaan penekanan

diametral dengan sampel berbentuk silinder;

3. Kekuatan tarik langsung (direct tensile strength): diukur dengan percobaan tarikan

langsung pada sampel persegi.

Apabila tidak dilakukan percobaan pembebanan tarik dengan salah satu atau lebih dari cara-

cara yang disebutkan ini maka kuat tarik beton dapat dihitung sebagai,

Kuat tarik langsung

Kuat tarik lentur

dan,

tegangan ijin tarik untuk beton prategang penuh,

dimana,fct = kuat tarik langsung dalam N/mm2 (MPa)

fcf = kuat tarik lentur dalam N/mm 2 (MPa)

fci = kuat ijin tarik untuk beton prategang penuh (MPa)

fc’ = kuat tekan karakteristik uji silinder dalam N/mm2 (MPa)

SNI T-12-2004 pasal 4.4.1.1.2 dan pasal 4.4.1.2.3:

0,33 'ctf fc

0,6 'cff fc

0,5 'cif fc



4.4.1.1.2 Kuat tarikKuat tarik langsung dari beton, fct, bisa diambil dari ketentuan:

- 0,33 √fc’ MPa pada umur 28 hari, dengan perawatan standar; atau- Dihitung secara probabilitas statistik dari hasil pengujian.4.4.1.1.3 Kuat tarik lenturKuat tarik lentur beton, fcf, bisa diambil sebesar:

- 0,6 √fc’ MPa pada umur 28 hari, dengan perawatan standar; atau- Dihitung secara probabilitas statistik dari hasil pengujian.

4.4.1.2.3 Tegangan ijin tarik pada kondisi batas layanTegangan tarik yang diijinkan terjadi pada penampang beton, boleh diambil untuk:- beton tanpa tulangan : 0,15 √fc’

- beton prategang penuh : 0,5 √fc’Tegangan ijin tarik dinyatakan dalam satuan MPa.4.4.1.2.4 Tegangan ijin tarik pada kondisi transfer gaya prategang untuk komponenbeton prategangTegangan tarik yang diijinkan terjadi pada penampang beton untuk kondisi transfer gayaprategang, diambil dari nilai-nilai:- Serat terluar mengalami tegangan tarik, tidak boleh melebihi nilai 0,25 √fci’, kecuali untukkondisi di bawah ini.

- Serat terluar pada ujung komponen struktur yang didukung sederhana dan mengalamitegangan tarik, tidak boleh melebihi nilai 0,5 √fci’.Tegangan ijin tarik dinyatakan dalam satuan MPa.

Kekakuan Beton (Stiffness of Concrete)

Kekakuan beton diperlukan dalam menentukan besar defleksi. Kekakuan diberikan

oleh modulus elastisitas atau modulus Young. Untuk perilaku tegangan non-linear (fc)

terhadap regangan beton (c), modulus dapat ditentukan modulus awal, modulus tangensial

atau modulus secant. Dalam berbagai peraturan, modulus secant diambil pada harga kuat

tekan karakteristik sebesar 0.3fc’.

Modulus elastisitas beton, Ec, nilainya tergantung pada mutu beton, yang terutama

dipengaruhi oleh karakteristik material dan proporsi campuran beton. Namun untuk analisis

perencanaan struktur beton yang menggunakan beton normal dengan kuat tekan yang tidak

melampaui 60 MPa, atau beton ringan dengan massa jenis yang tidak kurang dari 2000 kg/m3

dan kuat tekan yang tidak melampaui 40 MPa. Harga Ec untuk pembebanan jangka pendek

(short-time loading) yaitu dengan mengabaikan efek rangkak dapat ditentukan sebagai:

atau1.5 0, 043 'c cE w fc

4700 'cE fc



dengan pertimbangan bahwa kenyataannya harga ini bisa bervariasi ± 20%. Dimana wc

menyatakan berat jenis beton dalam satuan kg/m3, fc’ menyatakan kuat tekan beton dalam

satuan MPa, dan Ec dinyatakan dalam satuan MPa. Untuk beton normal dengan massa jenis

sekitar 2400 kg/m3, Ec boleh diambil sebesar 4700√fc’, dinyatakan dalam MPa; atau

ditentukan dari hasil pengujian. Perhatikan bahwa Ec dalam formula diatas adalah untuk

pembebanan jangka pendek dengan mengabaikan efek rangkak.

Daya Tahan Beton (Durability of Concrete)

Daya tahan beton merupakan suatu hal yang sangat penting sehubungan biaya

selama usia pemakaian struktur. Biaya selama usia pakai struktur mencakup biaya awal dan

biaya pemeliharaan dan perbaikan.

Sifat ketahanan beton didefinisikan sebagai kemampuan menahan pengaruh cuaca,

serangan kimiawi, abrasi atau proses perusakan lainnya. Masalah daya tahan umum dalam

beton adalah:

1. Serangan sulfat dan bahan kimia lainnya;

2. Reaksi alkali agregat;

3. Korosi tendon atau batang tulangan baja.

Daya tahan beton secara material itu sendiri berhubungan dengan sifat kerapatan air

atau permeabilitasnya. Oleh karena itu, beton harus mempunyai tingkat permeabilitas yang

rendah dan tersedianya selimut beton yang cukup untuk melindungi tulangan baja. Pemilihan

bahan yang sesuai dan kontrol kualitas yang baik merupakan hal-hal yang fundamental untuk

ketahanan beton. Tabel 3.1. memberikan rasio air semen (f-a-s) maksimum dan kandungan

semen minimum untuk kondisi bukaan/keterpaparan sedang terhadap serangan perusak.

Tabel 3.1. Kandungan semen dan f-a-s untuk kondisi bukaan/keterpaparan sedang

Kandungan semen minimum : 300 kg per m3 beton

Rasio air semen maksimum : 0.50

Untuk membatasi susut dan rangka, kandungan semen maksimum sebesar 530 kg per m3

beton.

Beton Mutu Tinggi (High Strength of Concrete)

Dengan kemajuan teknologi beton, beton mutu tinggi menjadi semakin populer dalam

penerapan pratekan. Beberapa sifat dari beton mutu tinggi adalah:

1. Kekuatan tinggi;

2. Susut dan rangkak minimum;

3. Daya tahan tinggi;

4. Mudah dikerjakan

5. Biaya efektif.



Secara tradisional, beton mutu tinggi berarti beton dengan kekuatan yang tinggi dengan

kandungan semen yang tinggi dan faktor air semen yang rendah. Tetapi kandungan semen

yang lebih banyak menyebabkan retak rangkak plastis dan autogen, dan retak termal.

Beberapa tipe khusus beton kinerja tinggi adalah sbb:

1. Beton mutu tinggi;

2. Beton kelecakan tinggi;

3. Beton kompaksi-sendiri;

4. Beton bubuk reaktif;

5. Beton kadar abu terbang tinggi;

6. Beton tulangan fiber (serat).

Dalam elemen post-tension, beton di sebelah blok angkur (disebut blok ujung/angkur

mati) memperoleh pemusatan tegangan yang tinggi. Tipe beton pada ujung blok-blok boleh

berbeda dari sisa beton lainnya pada elemen. Beton tulangan serat (fiber) digunakan untuk

mengontrol keretakan akibat gaya-gaya pecah. Gambar 3.2, menunjukkan blok-blok ujung

yang dicor secara terpisah dengan beton mutu tinggi.

Gambar 3.2. Blok ujung dalam suatu dek jembatan

Tegangan Ijin (Allowable Stress) Beton

Tegangan ijin diterapkan dalam analisis dan desain elemen pada kondisi beban layan.

Standar peraturan di Indonesia SNI 03-2874-2002 pasal 20.4 - 20.5 dan SNI T-12-2004 pasal

4.4.1.1.x – 4.4.1.2.x, memberikan tegangan-tegangan ijin maksimum untuk beton pratekan

dan tendon.

Tegangan Tekan Ijin Komponen Lentur

Gambar 3.3. menunjukkan variasi tegangan tekan ijin untuk kelas-kelas beton yang

berbeda pada saat transfer prategang.

Gambar 3.3. Variasi nilai tegangan tekan ijin pada saat transfer pratekan (IS 1343)



Gambar 3.4. menunjukkan variasi tegangan tekan ijin untuk kelas-kelas beton yang

berbeda pada kondisi beban layan. Zona 1 menggambarkan lokasi dimana tegangan-

tegangan tekan paling tidak mungkin mengalami peningkatan. Zona 2 menunjukkan lokasi-

lokasi dimana tegangan-tegangan tekan paling mungkin mengalami peningkatan, misalnya

akibat beban-beban transien dari kendaraan yang melewati dek jembatan.

Gambar 3.4. Variasi nilai tegangan tekan ijin pada kondisi beban layan (IS 1343)

Nilai-nilai tegangan ijin komponen lentur pada saat transfer prategang dan pada kondisi beban

layan.

20.4 Tegangan izin beton untuk komponen struktur lentur1) Tegangan beton sesaat sesudah penyaluran gaya prategang (sebelum terjadinya

kehilangan tegangan sebagai fungsi waktu) tidak boleh melampaui nilai berikut:(1) Tegangan serat tekan terluar ........................................................ 0,60fci’(2) Tegangan serat tarik terluar kecuali seperti yang diizinkan dalam 20.4(1(3))

....................................................................................................... (1/ 4) fci’(3) Tegangan serat tarik terluar pada ujung-ujung komponen struktur di atas

perletakan sederhana ................................................................... (1/ 2) fci’

Bila tegangan tarik terhitung melampaui nilai tersebut di atas, maka harus dipasang tulangantambahan (non-prategang atau prategang) dalam daerah tarik untuk memikul gaya tarik totaldalam beton, yang dihitung berdasarkan asumsi suatu penampang utuh yang belum retak.

2) Tegangan beton pada kondisi beban layan (sesudah memperhitungkan semuakehilangan prategang yang mungkin terjadi) tidak boleh melampaui nilai berikut:(1) Tegangan serat tekan terluar akibat pengaruh prategang, beban mati dan

beban hidup tetap ........................................................................... 0,45fc’(2) Tegangan serat tekan terluar akibat pengaruh prategang, beban mati dan

beban hidup total ............................................................................ 0,6fc’(3) Tegangan serat tarik terluar dalam daerah tarik yang pada awalnya

mengalami tekan ............................................................................ (1/ 2) fc’(4) Tegangan serat tarik terluar dalam daerah tarik yang pada awalnya

mengalami tekan dari komponen-komponen struktur (kecuali pada sistem pelatdua-arah), dimana analisis yang didasarkan pada penampang retak transformasidan hubungan momen-lendutan bilinier menunjukkan bahwa lendutan seketikadan lendutan jangka panjang memenuhi persyaratan 10.5(4), dan dimanapersyaratan selimut beton memenuhi 9.7(3(2)) .............................. fc’

3) Tegangan izin beton dalam 20.4(1) dan 20.4(2) boleh dilampaui bila dapat ditunjukkandengan pengujian atau analisis bahwa kemampuan strukturnya tidak berkurang dan lebarretak yang terjadi tidak melebihi nilai yang disyaratkan.

20.5 Tegangan izin tendon prategangTegangan tarik pada tendon prategang tidak boleh melampaui nilai berikut:1) Akibat gaya pengangkuran tendon ............................................... 0,94fpy

tetapi tidak lebih besar dari nilai terkecil dari 0,80fpu dan nilai maksimum yangdirekomendasikan oleh pabrik pembuat tendon prategang atau perangkatangkur.

2) Sesaat setelah penyaluran gaya prategang ................................. 0,82fpytetapi tidak lebih besar dari 0,74fpu.

3) Tendon pasca tarik, pada daerah angkur dan sambungan, segera setelahpenyaluran gaya .......................................................................... 0,70fpu



3.6.2. Rangkak Beton

Rangkak beton adalah pertambahan deformasi menurut waktu di bawah kondisi

pembebanan konstan. Berkaitan dengan terjadinya rangkak beton, gaya prategang di dalam

tendon berkurang sejalan waktu. Olah karena itu, kajian tentang rangkak adalah sesuatu yang

penting dalam beton pratekan guna menghitung kehilangan prategang. Rangkak timbul akibat

2 penyebab, yaitu:

1. Pengaturan ulang pasta semen terhidrasi (khususnya produk-produk berlapis);

2. Keluarnya air dari rongga di bawah pembebanan.

Bila suatu spesimen beton mengalami pembebanan tekan lambat (slow loading), kurva

tegangan – regangan bertambah panjang di sepanjang sumbu regangannya dibanding kurva

untuk pembebanan cepat (fast loading). Hal ini dapat dijelaskan dengan menggunakan

terminologi rangkak. Bila beban ditahan pada suatu tingkat, pertambahan regangan akibat

rangkak akan menyebabkan suatu pergeseran dari kurva pembebanan cepat menjadi kurva

pembebanan lambat (lihat Gbr. 3.5).

Gambar 3.5. Kurva tegangan-regangan beton dibawah tekanan (kompresi)

Rangkak diukur dengan besarnya regangan yang timbul sebagai tambahan kepada

regangan elastik akibat bekerjanya beban-beban. Bila beban-beban yang bekerja dekat

nilainya dengan beban-beban layan, regangan rangkak meningkat pada suatu tingkat yang

berkurang menurut waktu. Regangan rangkak ultimit ditemukan proporsional terhadap

regangan elastik. Perbandingan regangan rangkak ultimit terhadap regangan elastik disebut

koefisien rangkak Bila tegangan dalam beton kurang dari 1/3 tegangan karakteristiknya,

regangan rangkak ultimit diberikan sebagai,

εcr,ult = εel

Variasi regangan menurut waktu dibawah tegangan tekan aksial konstan ditunjukkan dalam

Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Variasi regangan berdasarkan waktu untuk beton yang mengalami kompresi



Bila beban dihilangkan, regangan elastik pulih dengan seketika. Namun regangan elastik

pemulihan kurang dari regangan elastik awal karena bertambahnya modulus elastik sesuai

usia. Terdapat pengurangan regangan akibat pemulihan rangkak yang nilainya kurang dari

regangan rangkak. Ada sejumlah regangan sisa yang tidak dapat dipulihkan (Gbr. 3.7).

Gambar 3.7. Variasi regangan menurut waktu menunjukkan efek penghilangan pembebanan

Regangan rangkak bergantung pada beberapa faktor dan meningkat sejalan dengan

peningkatan variabel-variabel berikut:

1. Kandungan semen (rasio pasta semen terhadap agregat)

2. Rasio air semen

3. Kandungan udara (gelembung udara)

4. Temperatur sekeliling

Regangan rangkak berkurang seiring peningkatan variabel-variabel berikut:

1. Umur beton pada saat pembebanan

2. Kelembaban relatif

3. Rasio volume terhadap luas permukaan.

Regangan rangkak juga bergantung pada tipe agregat.

Suatu metoda sederhana untuk mengestimasi nilai regangan rangkak ultimit dengan

hanya memperhitungkan satu faktor adalah dengan memberikan usia pembebanan struktur

beton pratekan. Tabel 3.1. memberikan koefisien rangkak untuk tiga nilai usia pembebanan.

Table 3.2. Koefisien rangkak untuk 3 nilai usia pembebanan

Usia Pembebanan Koefisien Rangkak

7 hari 2.2

28 hari 1.6

1 tahun 1.1

Dari tabel terlihat bahwa bila strukturnya dibebani pada usia 7 hari, maka koefisien rangkak

bernilai 2.2, yang berarti bahwa regangan rangkak besarnya 2.2 kali regangan elastik. Dengan

demikian regangan total adalah lebih dari tiga kali regangan elastik. Olah karena itu, perlu

mengkaji efek rangkak dalam kehilangan pratekan dan defleksi dari elemen lentur pratekan.

Bahkan bilamana struktur dibebani pada umur 28 hari, regangan rangkak tetap substansial.

Hal ini mengimplikasikan kehilangan pratekan dan defleksi yang lebih besar.



Perawatan beton yang cukup dan menunda penerapan pembebanan menghasilkan

keuntungan jangka panjang yang berhubungan dengan daya tahan, kehilangan prategang dan

defleksi.

Rangkak dalam peraturan beton Indonesia dimuat dalam SNI T-12-2004 pasal 4.4.1.9

yang kutipannya tersebut dibawah ini,

SNI T-12-2004 pasal 4.4.1.9

Koefisien rangkak pada beton φcc(t):

εcc.t = φcc(t). εe (1)

εe merupakan regangan elastis sesaat, yang diakibatkan oleh bekerjanya suatu

tegangan tetap. Dalam hal koefisien rangkak φcc(t), bila tidak dilakukan pengukuranatau pengujian secara khusus, bisa dihitung dari rumusan:

φcc(t) = (t0,6 / (10 + t0,6)) Cu (2)

Cu = 2,35 γcc (3)

γcc = Khc.Kdc.Ksc.Kfc.Kacc.Ktoc (4)

keterangan :t = waktu setelah pembebanan [hari]Cu = koefisien rangkak maksimumKhc = faktor pengaruh kelembaban relatif udara setempat [H (%)]Kdc = faktor pengaruh ketebalan komponen beton [d (cm)]Ksc = faktor pengaruh konsistensi (slump) adukan beton [s (cm)]Kfc = faktor pengaruh kadar agregat halus dalam beton [F (%)]Kacc = faktor pengaruh kadar udara dalam beton [AC (%)]Ktoc = faktor pengaruh umur beton saat dibebani [to (hari)]

Besaran faktor-faktor Khc, Kdc, Ksc, Kfc, Kacc, dan Ktoc dapat diambil dari grafik-grafikpada Gambar 3.8.

Namun demikian bila tidak dilakukan suatu perhitungan rinci seperti yangdirumuskan dalam persamaan (1) sampai (4), atau bila dianggap memang tidakdibutuhkan suatu perhitungan rinci yang sebagaimana disebutkan di atas, makadalam asumsi pada suatu kondisi yang standar, nilai koefisien rangkak maksimumCu bisa diambil secara langsung dari Tabel 3.3 di bawah ini.

Dalam hal ini, yang disebut sebagai suatu kondisi standar adalah:- Kelembaban relatif udara setempat H = 70 %- Ketebalan minimum komponen beton d = 15 cm- Konsistensi (slump) adukan beton s = 7,5 cm- Kadar agregat halus dalam beton F = 50 %- Kadar udara dalam beton AC = 6 %.

Tabel 3.3. Koefisien standar rangkak beton sebagai tambahan regangan jangka panjang



Gambar 3.8. Grafik Penentuan Faktor Rangkak

3.6.3. Susut Beton

Susut beton didefinisikan sebagai pengerutan (=kontraksi) akibat hilangnya

kelembaban. Kajian susut merupakan hal yang penting dalam beton pratekan untuk

menghitung kehilangan prategang. Susut timbul akibat 2 penyebab, yaitu:

1. Hilangnya air dari rongga-rongga;

2. Berkurangnya volume akibat proses karbonasi (pengapuran).

Gambar 3.9, menunjukkan variasi regangan susut berdasarkan waktu. Disini, t0 adalah waktu

dimulainya pengeringan. Regangan susut bertambah pada suatu tingkat yang mengecil

seiring waktu. Regangan susut ultimit sh diestimasi untuk menghitung kehilangan prategang.



Gambar 3.9. Variasi regangan susut menurut waktu

Regangan susut seperti halnya regangan rangkak bergantung pada beberapa faktor

dan meningkat sejalan dengan peningkatan variabel-variabel berikut:

1. Temperatur sekitar

2. Gradien (tinggi rendahnya) temperatur dalamelemen

3. Rasio air semen (f-a-s)

4. Kandungan semen

Regangan susut berkurang seiring meningkatnya variabel-variabel berikut:

1. Umur beton pada permulaan pengeringan

2. Kelembaban relatif

3. Rasio volume terhadap luas permukaan.

Regangan susut juga bergantung pada tipe agregat.

Suatu estimasi sederhana untuk menentukan nilai regangan susut ultimit sh diberikan

di bawah ini,

Untuk sistem pretensionεsh = 0.0003

Untuk sistem post-tension

Dimana, t adalah usia (hari) pada saat transfer. Untuk sistem post-tensioning, t adalah usia

(hari) pada saat transfer prategang yang mendekati waktu perawatan.

Dapat diamati bahwa dengan bertambahnya umur pada saat transfer prategang,

regangan susut mengecil. Seperti disebutkan sebelumnya bahwa perawatan beton yang

cukup dan menunda penerapan pembebanan akan menghasilkan keuntungan jangka

panjang yang berhubungan dengan daya tahan dan kehilangan prategang.

Susut dalam peraturan beton Indonesia dimuat dalam SNI T-12-2004 pasal 4.4.1.8

yang kutipannya tersebut dibawah ini,

SNI T-12-2004 pasal 4.4.1.8

4.4.1.8 Susut betonBila tidak dilakukan pengukuran atau pengujian secara khusus, nilai regangan susutrencana beton pada umur t (hari), untuk beton yang dirawat basah di lokasipekerjaan, bisa ditentukan berdasarkan rumusan di bawah ini:



εcs.t = (t / (35 + t)) εcs.u (1)

dengan pengertian :εcs.t = nilai regangan susut beton pada umur t hari, dan

εcs.u = nilai susut maksimum beton, yang besarnya bisa diambil sebagai:

εcs.u = 780 x 10-6 λcs (2)

Nilai λcs ditentukan oleh kondisi campuran beton dan lingkungan pekerjaan:

λcs = Khs.Kds.Kss.Kfs.Kbs.Kacs (3)

keterangan :t = umur beton yang dirawat basah di lokasi pekerjaan, terhitung sejak 7 hari

setelah pengecoran [hari]Khs = faktor pengaruh kelembaban relatif udara setempat [H (%)]Kds = faktor pengaruh ketebalan komponen beton [d (cm)]Kss = faktor pengaruh konsistensi (slump) adukan beton [s (cm)]Kfs = faktor pengaruh kadar agregat halus dalam beton [F (%)]Kbs = faktor pengaruh jumlah semen dalam beton [C (kg/m3)]Kacs = faktor pengaruh kadar udara dalam beton [AC (%)].

Besaran faktor-faktor Khs, Kds, Kss, Kfs, Kbs, dan Kacs dapat diambil dari grafik-grafikpada Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Grafik Penentuan Faktor Susut



3.7. Karakteristik Bahan Injeksi (Properties of Grout)

Injeksi semen adalah campuran air, semen dan bahan tambahan seperti pasir, bahan

tambahan pengurang air, bahan-bahan ekspansif (air-entraining agent, agen pembentuk

gelembung udara), dan bahan-bahan pozzolan (silika atau aluminium silika). Menggunakan

rasio air semen sekitar 0.45 – 0.50, dan agregat pasir halus untuk mencegah segregasi

(pemisahan). Sifat-sifat bahan injeksi yang diinginkan adalah:

1. Fluiditas atau kemampu-aliran (=bersifat seperti larutan)

2. Perdarahan (bleeding) dan pemisahan (segregation) minimum

3. Susut kecil

4. Mempunyai kekuatan yang cukup sesudah mengeras

5. Tidak mengandung campuran yang berbahaya/merusak

6. Berdaya tahan.

Perdarahan (bleeding) adalah suatu bentuk tertentu segregasi dimana sejumlah air keluar ke

permukaan beton, sebagai dampak dari air memiliki gravitasi jenis yang terkecil diantara

material yang digunakan. Perdarahan yang berlebihan umumnya disebabkan oleh campuran

yang terlalu basah (kandungan air terlalu banyak), proporsi campuran jelek atau proses

pencampuran yang tidak baik.

Spesifikasi bahan injeksi:

1. Butiran pasir harus lolos ayakan 150 - 200 um;

2. Kuat tekan uji kubus atau silinder dari bahan injeksi usia 7 hari tidak kurang dari 17

N/mm2.

Bahan injeksi dalam peraturan beton Indonesia dimuat dalam SNI 03-2847-2002 pasal

20.18 yang kutipannya tersebut dibawah ini,

SNI 03-2847-2002 pasal 20.18

1) Grout harus terdiri dari semen portland dan air; atau semen portland, pasir, dan air.2) Bahan untuk grout yaitu semen portland, air, pasir dan bahan-tambahan yang boleh

digunakan, harus memenuhi ketentuan yang berlaku dalam pasal 5. Bahan-tambahan yang boleh digunakan adalah yang telah diketahui tidak memilikipengaruh buruk terhadap bahan grout, baja, atau beton. Bahan tambahan yangmengandung kalsium klorida tidak boleh dipergunakan.

3) Pemilihan proporsi grout:(1) Proporsi bahan untuk grout harus didasarkan pada salah satu ketentuan

berikut:a) Hasil pengujian pada grout yang masih segar dan yang sudah mengeras

yang dilaksanakan sebelum pekerjaan grout dimulai, ataub) Catatan pengalaman sebelumnya dengan bahan dan peralatan yang serupa

dan pada kondisi lapangan yang sebanding.(2) Semen yang digunakan untuk pekerjaan harus sesuai dengan jenis semen

yang digunakan dalam penentuan proporsi grout.(3) Kandungan air haruslah merupakan nilai minimum yang cukup untuk menjamin

tercapainya pelaksanaan pemompaan grout dengan baik, tetapi nilai rasioberat air-semen tidak boleh melampaui 0,45.

(4) Penurunan kemampuan alir grout akibat penundaan pelaksanaan grouting tidakboleh diatasi dengan penambahan air.

4) Pengadukan dan pemompaan grout(1) Grout harus diaduk dalam alat yang mampu untuk mencampur dan beragitasi

Secara menerus sehingga akan menghasilkan distribusi bahan yang meratadan seragam. Selanjutnya, adukan dilewatkan melalui saringan, dan kemudiandipompa sedemikian hingga akan mengisi selongsong tendon secara penuh.



(2) Suhu komponen struktur pada saat pelaksanaan grout harus di atas 2 °C dan

Harus dijaga agar tetap diatas 2 °C hingga kubus grout ukuran 50 mm yangdirawat di lapangan mencapai suatu kuat tekan minimum sebesar 6 MPa.

(3) Selama pengadukan dan pemompaan, suhu grout tidak boleh lebih tinggi dari30 °C.

3.8. Baja Prategang (Prestressing Steel)

Bab ini mencakup topik-topik sbb:

1. Bentuk-bentuk Baja Prategang;

2. Tipe-tipe Baja Prategang;

3. Karakteristik Baja Prategang;

4. Peraturan Standar Baja Prategang

3.8.1. Bentuk-bentuk Baja Prategang

Perkembangan beton pratekan dipengaruhi oleh penemuan baja berkekuatan tinggi.

Itu adalah suatu paduan besi, karbon, mangan dan bahan tambahan lainnya. Material berikut

ini menguraikan tipe-tipe dan karakteristik baja prategang.

Sebagai tambahan pada baja prategang, tulangan non-prategang konvensional

digunakan untuk (tambahan) kapasitas lentur, kapasitas geser, kebutuhan tulangan susut dan

suhu. Sifat-sifat tulangan bajanon-prategang tidak dicakup dalam bagian ini. Diharapkan para

mahasiswa telah cukup menguasai penulangan konvensional.

Kawat (Wires)

Sebuah kawat prategang adalah suatu satuan tunggal yang terbuat dari baja. Dalam beton

prategang kawat tunggal hanya untuk aplikasi sistem pretensioning (slab pracetak). Diameter

nominal kawat adalah 2.5, 3.0, 4.0, 5.0, 7.0, 8.0, 10.0 mm. Tipe-tipe kawat sbb:

1. Kawat polos (plain wire) : tanpa lekukan permukaan

2. Kawat lekuk (indented wire) : terdapat lekukan melingkar atau elips pada permukaan.

Tabel 3.4.a. Tipe-tipe Baja Prategang yang umum digunakan

(Kawat berlekuk)

(Untaian 3-Kawat)



Strand (Untaian Kawat)

Beberapa kawat dipintal bersama berbentuk segitiga atau segienam untuk membentuk suatu

untaian kawat atau strand. Tipe-tipe strand sbb (lihat Tabel. 3.4. a- b) :

1. Strand 2-kawat : 2 kawat dipintal bersama membentuk untaian (strand);

2. Strand 3-kawat : 3 kawat dipintal bersama membentuk strand;

3. Strand 7-kawat : Dalam tipe strand ini, enam kawat dipintal di sekitar kawat pusat.

Biasanya kawat pusat berdimensi lebih besar daripada kawat lainnya dan digunakan untuk

kedua sistem, pre dan post-tensioning.

Tabel 3.4.b. Tipe-tipe Batang, Kawat dan Strand Prategang lainnya

(Kawat polos)

(Kawat berlekuk)

(Kawat terpuntir)

(Untaian 2 kawat)

(Untaian 7 kawat)

(Untaian 19 kawat)

(batang bulat)

[Dywidag]

Strand (untaian) 19 kawat [21.6 – 21.8 mm] Strand 3 kawat [9.0 mm] Kawat tunggal berlekuk

[3.0 – 10.0 mm, Tianjin]



Spesifikasi Strand Baja 7-Kawat (Strand Prategang yang Paling Sering Dipakai)

Aplikasi :The seven-wire, uncoated steel strand isused in pretensioned and post-tensionedprestressed concrete construction such as:Bridges, Ground Anchors, BuildingConstruction, Water Tanks, Hollow Core& Reinforcement Applications.

Standards :These steel strands are produced inconformity with the following standards:- BS 5896- ASTM A 416- ASTM A 779- ISO 6934- clients's specifications

Jangkauan produksi :

Standar Tipe Strand

Diameter Nominal TeganganTarik

Nominal.N/mm²

mm inch

BS (BritishStandard)

5896Relaxationclass 2

7-kawat standar

9,30 3/8 1770

11,00 7/16 1770

12,50 1/2 1770

15,20 6/10 1670

7-kawat super

8,00 5/16 1860

9,60 3/8 1860

11,30 7/16 1860

12,90 1/2 1860

15,70 6/10 1770

7-kawatditarik

12,70 1/2 1860

15,20 6/10 1820

18,00 7/10 1700

ASTM A416Low

relaxation

Grade 1725

7,90 5/16 1725

9,50 3/8 1725

11,10 7/16 1725

12,70 1/2 1725

15,20 6/10 1725

Grade 1860

9,53 3/8 1860

11,11 7/16 1860

12,70 1/2 1860

15,24 6/10 1860

17,78 7/10 1860

Relaksasi :Strand relaksasi rendah dengan maksimum kehilangan relaksasi 2.5% sesudah 1000 jam di bawah pembebananawal 70% dari beban putus aktual..

Gambar 3.11. Strand 3-kawat, dan Strand 7-kawat dengan 5 variasi diameter (a), dan (b) diagramtegangan-regangan baja tulangan konvensional dan baja prategang.



Gambar 3.12. a-b. Slab Post-tension, acuan, angkur, dongkrak, pasak (wedge) dan tendon

Tendon

Suatu kelompok strand atau kawat-kawat ditempatkan bersama membentuk sebuah tendon

prategang. Tendon digunakan dalam sistem post-tension. Gambar 3.13 menunjukkan

potongan melintang sebuah tendon. Untaian-untaian kawat (strands) diletakkan di dalam

sebuah pipa (duct) atau saluran yang dapat diisi penuh dengan injeksi semen (grout) sesudah

penarikan post-tension selesai.

(a) (b)

Gambar 3.13. a-c. Potongan melintang sebuah tendon (a), dan (b) selubung/pipa (duct) tendon

Jenis-jenis tendon yang sering digunakan untuk beton prategang pada sistem pretension

adalah seven-wire strand dan single-wire. Untuk seven-wire ini, satu bundel kawat terdiri dari

7 buah, sedangkan single wire terdiri dari kawat tunggal. Sedangkan untuk beton prategang



dengan sistem post-tension sering digunakan tendon monostrand, batang tunggal, multi-wire

dan multi-strand. Untuk sistem post-tension method ini tendon dapat bersifat bonded (dimana

saluran kabel diisi dengan material grouting) dan unbonded saluran kabel diisi dengan minyak

gemuk atau grease.

Kabel

Kelompok tendon membentuk sebuah kabel prategang. Kabel prategang umumnya digunakan

pada konstruksi jembatan.

Gambar 3.14. Kabel prategang

Batang (Bar)

Sebuah tendon dapat dibuat dari batang baja tunggal. Diameter sebuah batang baja jauh lebih

besar dari sebuah kawat. Batang-batang baja tersedia dalam ukuran berikut: 10, 12, 16, 20,

22, 25, 28 dan 32 mm. Batang baja umumnya digunakan untuk sistem pretensioning.

Gambar berikut menunjukkan perbandingan bentuk tulangan biasa dan prategang.

Baja Prategang

Baja Tulangan Non-Prategang

Gambar 3.15. Bentuk-bentuk penulangan dan baja prategang (batang, kawat, strand)

3.8.2. Tipe-tipe Perlakuan Baja Prategang

Baja dikerjakan untuk menghasilkan sifat-sifat yang dikehendaki. Di bawah ini

diberikan beberapa proses perlakuan baja.

Pelakuan/Penarikan Dingin (Cold Drawing)



Perlakuan dingin (cold working) dibuat dengan cara menarik batang-batang melalui

serangkaian pencelupan. Hal ini menyusun kembali kristal-kristal dan meningkatkan kekuatan.

Pelepasan Tegangan (Stress Relieving)

Pelepasan tegangan (stress relieving) dibuat dengan cara memanaskan strand hingga

sekitar 3500C dan mendinginkannya secara perlahan. Hal ini mengurangi deformasi plastis

baja setelah permulaan leleh (yield).

Pengerasan Regangan untuk Relaksasi Rendah (Strain Tempering for Low Relaxation)

Proses ini dibuat dengan dengan cara memanaskan strand hingga sekitar 3500C

sementara baja dalam keadaan ditarik. Hal ini memperbaiki perilaku tegangan- regangan baja

dengan mengurangi deformasi plastis sesudah permulaan luluh. Sebagai akibatnya relaksasi

direduksi.

3.8.3. Karakteristik Baja Prategang

Baja dalam aplikasi prategang harus berkualitas baik. Hal itu memerlukan sifat-sifat

berikut:

1) Kekuatan tinggi;

2) Duktilitas cukup;

3) Kemampu-bengkokan, yang diperlukan pada titik-titik lentukan dan di dekat angkur;

4) Rekatan tinggi, diperlukan untuk elemen pretensioning;

5) Relaksasi rendah untuk mengurangi kehilangan; dan,

6) Korosi minimum.

Kekuatan Baja Prategang

Kekuatan tarik baja prategang dinyatakan dalam kuat tarik karakteristik (fpk) yang

didefinisikan sebagai kuat tarik ultimit dari sepotong spesimen yang tidak melebihi 5% dari

hasil-hasil tesnya yang mengalami kegagalan. Kuat tarik ultimit sepotong spesimen ditentukan

oleh mesin uji (Gbr. 3.16. a - b).

Gambar 3.16.a. Uji kuat tarik spesimen kawat prategang. Permulaan pengujian.



Gambar 3.16.b. Uji kuat tarik spesimen kawat prategang. Putusnya kawat.

Kuat tarik minimum untuk berbagai tipe kawat diberikan pada Tabel 3.5.a – c.

Tabel 3.5.a. Kawat-kawat dengan proses pelepasan tegangan tarikan dingin

Tegangan terbukti harus tidak kurang daripada 85% dari tegangan tarik yang diberikan.

Tabel 3.5.b. Kawat dengan proses penarikan

Tegangan terbukti harus tidak kurang dari 75% dari tegangan tarik yang diberikan.

Tabel 3.5.c. Kawat berlekuk

Tegangan terbukti harus tidak kurang daripada 85% dari tegangan kuat tarik yang diberikan.

Untuk batang (bar) baja kekuatan tinggi, tegangan tarik minimum adalah 980 N/mm2.

Tegangan bukti (proof stress) harus tidak boleh kurang dari 80% dari tegangan tarik yang

diberikan.

Kekakuan Baja Prategang

Kekakuan baja prategang diberikan oleh modulus elastisitas awal. Modulus elastisitas

bergantung pada bentuk baja prategang (kawat atau strand atau batang). Nilai-nilai pada

Tabel 3.6, boleh digunakan apabila tidak tersedia data pengujian.

Tabel 3.6. Modulus Elastisitas Baja Prategang



Tegangan Ijin Baja Prategang

Tegangan tarik maksimum selama penarikan (fpi) tidak boleh melebihi 80% kekuatan

karakteristik fpk.

Tidak ada batas atas tegangan pada saat transfer (sesudah kehilangan jangka pendek) atau

untuk prategang efektif (sesudah kehilangan jangka panjang).

Kurva Tegangan-Regangan Baja Prategang

Perilaku tegangan-regangan baja prategang dibawah tarikan uniaksial mula-mula

linear (tegangan proporsonal terhadap regangan) dan elastik (regangan dipulihkan pada saat

pelepasan beban). Sekitar 70% dari tegangan ultimit, perilaku baja prategang menjadi

nonlinear dan inelastik. Tidak ada titik luluh yang definitif.

Titik luluh ditentukan dalam hubungannya dengan tegangan bukti (proof stress) atau

regangan luluh yang diberikan. Peraturan di beberapa negara merekomedasikan titik luluh

pada 0.2% tegangan bukti. Tegangan ini berhubungan dengan suatu regangan non-elastik

sebesar 0.002 sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17. Tegangan terbukti yang berhubungan dengan regangan nonelastik 0.002

Karakteristik kurva tegangan – regangan diberikan pada Gambar 3.18. Tegangan yang

berhubungan dengan suatu regangan dapat ditemukan dengan menggunakan kurva-kurva di

bawah ini.

Kawat, batang dan strand yang Kawat penarikan dingindiproses dengan pelepasantegangan

Gambar 3.18. Kurva tegangan-regangan karakteristik untuk baja prategang



Kurva tegangan-regangan dipengaruhi oleh proses perlakuan. Gambar berikut

memperlihatkan variasi dalam tegangan bukti 0.2%.

Gambar 3.19. Variasi 0.2% tegangan bukti untuk kawat-kawatdengan proses perlakuan berbeda

Kurva desain tegangan-regangan dihitung dengan cara membagi tegangan diantara 0.8fpk

dengan suatu faktor keamanan material m = 1.15. Gambar 3.20 di bawah ini menunjukkan

kurva tegangan-regangan desain dan kurva karakteristik.

Gambar 3.20. Kurva tegangan-regangan dan karakteristikuntuk baja prategang

Tegangan ijin baja prategang dalam peraturan beton Indonesia dimuat dalam SNI 03-

T12-2004 pasal 4.4.3, yang kutipannya tersebut dibawah ini,

SNI T12-2004 pasal 4.4.3

4.4.3 Baja tulangan prategang4.4.3.1 Kekuatan nominal4.4.3.1.1 Kuat tarik putusKuat tarik baja prategang, fpu, harus ditentukan dari hasil pengujian, atau diambilsebesar mutu baja yang disebutkan oleh fabrikator berdasarkan sertifikat fabrikasiyang resmi.4.4.3.1.2 Kuat tarik leleh ekivalenKuat leleh baja prategang, fpy, harus ditentukan dari hasil pengujian atau dianggapsebagaiberikut:- untuk kawat baja prategang : 0,75 fpu- untuk semua kelas strand dan tendon baja bulat : 0,85 fpu.4.4.3.2 Tegangan ijin4.4.3.2.1 Tegangan ijin pada kondisi batas layanTegangan tarik baja prategang pada kondisi batas layan tidak boleh melampaui nilaiberikut:- Tendon pasca tarik, pada daerah jangkar dan sambungan, sesaat setelahpenjangkaran tendon, sebesar 0,70 fpu.- Untuk kondisi layan, sebesar 0,60 fpu.4.4.3.2.2 Tegangan ijin pada kondisi transfer gaya prategangTegangan tarik baja prategang pada kondisi transfer tidak boleh melampaui nilaiberikut:



- Akibat gaya penjangkaran tendon, sebesar 0,94 fpy tetapi tidak lebih besar dari0,85 fpu atau nilai maksimum yang direkomendasikan oleh fabrikator pembuat tendonprategang atau jangkar.- Sesaat setelah transfer gaya prategang, boleh diambil sebesar 0,82 fpy, tetapi tidaklebih besar dari 0,74 fpu.4.4.3.3 Modulus elastisitasModulus elastisitas baja prategang, Ep, bisa diambil sebesar:- untuk kawat tegang-lepas : 200 x 103 MPa;- untuk strand tegang-lepas : 195 x 103 MPa;- untuk baja ditarik dingin dengan kuat tarik tinggi : 170 x 103 MPa;- ditentukan dari hasil pengujian.4.4.3.4 Lengkung tegangan-reganganLengkung tegangan-regangan baja prategang ditentukan dari hasil pengujian.4.4.3.5 Relaksasi baja prategangRelaksasi baja prategang harus diperhitungkan pada tiap umur dan tahapanpenegangan, dari kondisi kawat baja, strand, dan batang-batang baja prategang yangberprilaku relaksasi rendah, sesuai dengan hasil pengujian.4.5 Faktor beban dan faktor reduksi kekuatan4.5.1 Faktor beban dan kombinasi pembebananUntuk besaran beban dan kombinasi pembebanan, diambil mengacu kepada StandarPembebanan untuk Jembatan Jalan Raya.4.5.2 Faktor reduksi kekuatanFaktor reduksi kekuatan diambil dari nilai-nilai berikut:- Lentur .......................................................................................................... 0,80- Geser dan Torsi ........................................................................................... 0,70- Aksial tekan* dengan tulangan spiral ................................................................................ 0,70* dengan sengkang biasa ............................................................................... 0,65- Tumpuan beton ............................................................................................ 0,70

Ada 2 (dua) metode perencanaan beton prategang, yaitu :1. Working stress method (metode beban kerja)

Prinsip perencanaan disini ialah dengan menghitung tegangan yang terjadi akibatpembebanan ( tanpa dikalikan dengan faktor beban ) dan membandingkan dengantegangan yang diijinkan. Tegangan yang diijinkan dikalikan dengan suatu faktorkelebihan tegangan (overstress factor) dan jika tegangan yang terjadi lebih kecil daritegangan yang diijinkan tersebut, maka struktur dinyatakan aman.

2. Limit state method (metode beban batas)Prinsip perencanaan disini didasarkan pada batas-batas tertentu yang dapatdilampaui oleh suatu sistim struktur. Batas-batas ini ditetapkan terutama terhadapkekuatan, kemampuan layan, keawetan, ketahanan terhadap beban, api , kelelahandan persyaratan-persyaratan khusus yang berhubungan dengan penggunaanstruktur tersebut. Dalam menghitung beban rencana maka beban harus dikalikandengan suatu faktor beban (load factor), sedangkan kapasitas bahan dikalikandengan suatu faktor reduksi kekuatan (reduction factor).Tahap batas (limit state) adalah suatu batas tidak diinginkan yang berhubungandengan kemungkinan kegagalan struktur.Kombinasi pembebanan untuk Tahap Batas Kekuatan ( Strength Limit State ) adalah:Berdasarkan SNI 03-2874-20021. U = 1,4 D ……………………………………… ..…. .. ( 4 )2. U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 ( A atau R ) …………….…. ( 5 )3. U = 1,2 D + 1,0 L ±1,6 W + 0,5 ( A atau R ) …..… ( 6 )

4. U = 0,9 D ±1,6 L ………………………………….... ( 7 )

5. U = 1,2 D + 1,0 L ±1,0 E ………………………….. ( 8 )

6. U = 0,9 D ±E ………………………………………... ( 9 )Dimana : U = Kuat perluD = Dead Load ( Beban Mati )L = Live Load ( Beban Hidup )A = Beban AtapR = Beban Air HujanW = Beban AnginE = Beban GempaCatatan : a. Jika ketahanan terhadap tekanan tanah H diperhitungkan didalamperencanaan, maka pada persamaan 5, 7 dan 9 ditambahkan 1,6 H, kecuali bilaakibat tekanan tanah H akan mengurangi pengaruh beban W dan E,



maka pengaruh tekanan tanah H tidak perlu diperhitungkan.b. Jika ketahanan terhadap pembebanan akibat berat dan tekanan fluida Fdiperhitungkan dalam perencanaan, maka beban fluida 1,4 F harus ditambahkanpada persamaan 4, dan 1,2 F pada persamaan 5.c . Untuk kombinasi beban ini selanjutnya dapat dipelajari dalam buku kode betonSNI 03 – 2874 – 2002 Perencanaan struktur untuk tahap batas kekuatan (StrengthLimit State), menetapkan bahwa aksi design (Ru) harus lebih kecil dari kapasitasbahan dikalikan dengan suatu faktor reduksi kekuatan .Ru ≤ Rn ( 5.1 )Dimana : Ru = aksi desain

Rn = kapasitas bahan= faktor reduksi

Relaksasi Baja

Relaksasi baja didefinisikan sebagai penurunan tegangan seiring berjalannya waktu

dibawah regangan konstan. Sehubungan relaksasi baja, gaya prategang di dalam tendon

berkurang menurut waktu. Oleh karena itu, kajian tentang relaksasi merupakan suatu yang

penting dalam beton pratekan guna menghitung kehilangan pratekan. Relaksasi bergantung

pada tipe baja, tegangan prategang awal dan temperatur. Gambar di bawah ini menunjukkan

efek relaksasi berkaitan dengan kondisi pembebanan yang berbeda.

Gambar 3.21. Efek relaksasi berkaitan dengan tipe-tipe pembebanan yang berbeda

Gambar 3.22, menunjukkan variasi tegangan terhadap waktu untuk tingkat prategangan yang

berbeda. Dalam gambar ini, tegangan seketika (fp) dinormalkan dengan mengacu kepada

prategang awal (fpi) dalam ordinat. Kurva-kurva diberikan untuk nilai-nilai yang berbeda fpi/fpy,

dimana fpy adalah tegangan luluh.

Gambar 3.22. Variasi tegangan terhadap waktu untuk tingkat prategangan yang berbeda



Dapat diamati bahwa terdapat kehi langan akibat relaksasi yang signif ikan

pada saat tegangan yang diberikan ni lainya lebih dari 70% dari tegangan

luluh. Gambar 3.23.a - b, menunjukkan pelaksanaan tes relaksasi baja prategang.

Gambar 3.23.a. Tes relaksasi untaian kawat tunggal

Gambar 3.23.b. Tes relaksasi untaian 7-kawat

Batas-batas atas kehilangan akibat relaksasi diberikan dalam tabel berikut.

Tabel 3.7. Kehilangan Relaksasi pada 1000 Jam.

Apabila tidak tersedia data, nilai-nilai dalam tabel di bawah ini dapat digunakan untuk mem-

perkirakan kehilangan relaksasi.



Tabel 3.8. Kehilangan Relaksasi pada 1000 Jam dengan Temperatur 270C.

Kelelahan Material

Dibawah pembebanan dinamik berulang kali, kekuatan elemen dapat berkurang

dengan jumlah siklus penerapan beban. Reduksi kekuatan yang sedemikian disebut

kekelahan atau fatique. Dalam aplikasi prategang, kelelahan elemen mendekati nihil untuk

kondisi dimana tidak terdapat keretakan dalam kondisi beban layan. Apabila suatu elemen

mengalami keretakan, maka kelelahan harus diperhitungkan dalam kaitannya dengan

tegangan tinggi dalam baja di dekat lokasi retak. Suatu contoh dites pada siklus beban 2 x

106 untuk mengamati fenomena kelelahan. Untuk baja, uji kelelahan dilaksanakan guna

memperoleh diagram tegangan vs jumlah siklus kegagalan (Stress vs Number of Cycles

diagram). Dibawah suatu nilai tegangan yang terbatas, spesimen dapat menahan jumlah

siklus pembebanan tak terhingga. Limit (batas) ini disebut limit daya tahan.

Elemen prategang didesain sedemikian rupa sehingga tegangan baja dalam kondisi

beban layan tetap dipertahankan di bawah limit daya tahan tersebut. Gambar

3.24,memperlihatkan suatu rancangan pengujian kelelahan (fatique) untuk strand.

Gambar 3.24. Pengujian tes fatique (kelelahan) untuk strand-strand

Ketahanan (Durabilitas)

Baja prategang rentan terhadap korosi tegangan dan perapuhan hidrogen dalam

lingkungan agresif. Oleh karena itu baja pratekan perlu diproteksi dengan baik. Untuk tendon

terekat, lingkungan basah bahan injeksi memberikan proteksi yang kuat. Untuk tendon tak-

terekat (unbonded), proteksi korosi diberikan melalui satu atau lebih metoda di bawah ini:



1) Lapisan epoksi (epoxy)

2) Bungkus mastic (pita minyak gemuk/grease)

3) Strand dan batang galvanis (lapisan seng)

4) Memasukkan dalam selubung.

Gambar 3.26. Strand yang dibungkus minyak gemuk (grease) dan diselubungi (sheathing)

Strand dilapisi epoksi hitam

Strand dilapisi epoksi putih

Strand digalvanis

Strand polos (bare)

Gambar 3.27. Strand yang dilapisi (coating) epoksi hitam, epoksi putih, strand galvanisdan strand polos.

Tabel 3.9. Metoda-metoda perlindungan korosi

CorrosionProtection Type

AbrasionResistance

(4=best)

TypicalThickness

Relative Cost(4=highest)

LeadTime

Can be applied toaccessories?

Applied inthe Field?

Hot DipGalvanizing

4 3-4 mils 22-4

weeksyes no

Epoxy Coating 1 7-12 mils 12-3

weeksyes no

Pre-Grouted Bars 32", 3" or 4"

tubing3

2weeks

no yes

ExtrudedPolyethylene

Coating2 23-25 mils 1

2-4weeks

no no

Corrosion InhibitingCompound

2 N.A. 22-4

weeksyes yes

material beton pratekan by yoppy soleman

Documents