sesi 1: konsep dasar - · pdf file3/18/2015 1 beton prategang tks - 4023 dr.eng. achfas...

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).


kombinasi baja mutu tinggi dengan beton (lanjutan)

Gambar 3. Momen penahan internal pada balok

3/18/2015

6



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.



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.


mencapai perimbangan beban (lanjutan)

Gambar 5. Balok prategang dengan tendon parabola

3/18/2015

8


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


Sistem Prategang (lanjutan)

Gambar 7. Distribusi tegangan beton prategang sentris



a. Saat mengangkut bata

Gambar 8. Prinsip sistem prategang dalam kehidupan sehari-hari

b. Jari-jari roda sepeda

3/18/2015

10



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).



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



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).



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



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


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).


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!

sesi 1: konsep dasar - · pdf file3/18/2015 1 beton prategang tks - 4023 dr.eng. achfas...

Documents