tugas beton insan[1]
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
1/23
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Seperti yang telah diketahui bahwa beton adalah suatu material yang tahan
terhadap tekanan, akan tetapi tidak tahan terhadap tarikan. Sedangkan baja adalah
suatu material yang sangat tahan terhadap tarikan. Dengan mengkombinasikan
antara beton dan baja dimana beton yang menahan tekanan sedangkan tarikan
ditahan oleh baja akan menjadi material yang tahan terhadap tekanan dan tarikan
yang dikenal sebagai beton bertulang ( reinforced concrete ). Jadi pada beton
bertulang, beton hanya memikul tegangan tekan, sedangkan tegangan tarik dipikul
oleh baja sebagai penulangan ( rebar ). Sehingga pada beton bertulang,
penampang beton tidak dapat efektif 1 ! digunakan, karena bagian yang
tertarik tidak diperhitungkan sebagai pemikul tegangan.
"al ini dapat dilihat pada sketsa
gambar disamping ini. Suatu penampang
beton bertulang dimana penampang beton yang diperhitungkan untuk memikul
tegangan tekan adalah bagian diatas garis netral ( bagian yang diarsir ).
#aya tarik pada beton bertulang dipikul oleh besi penulangan ( rebar ).
$elemahan lain dari konstruksi beton bertulang adalah bera t sendiri ( self weight)
yang besar, yaitu %.& kg'm, dapat dibayangkan berapa berat penampang yang
1
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
2/23
tidak diperhitungkan untuk memikul tegangan ( bagian tarik ). ntuk mengatasi
ini pada beton diberi tekanan awal sebelum beban*beban bekerja, sehingga
seluruh penampang beton dalam keadaan tertekan seluruhnya, inilah yang
kemudian disebut beton pratekan atau beton prategang ( prestressed concrete ).
1.2. Rumusan Masalah
1.+engertian beton prategang dan macam*macam beton prategang
%. +rinsip perhitungan beton prategang. ahan* bahan beton prategang
&.Sistem prategang post tension dan pengangkeran
-.Sistem +rategang +retension
.$ehilangan gaya pratekan langsung
/.$ehilangan gaya prategang tergantung waktu
1.3. Tujuan an Man!aat
0ujuan ditulisnya makalah ini adalah untuk memenuhi salah satu tugas mata
kuliah Stuktur eton +rategang dan menjawab pada perumusan masalah.
anfaat dari penulisan makalah ini adalah untuk meningkatkan pengetahuan
penulis dan pembaca tentang Struktur eton +rategang.
BAB II
PEMBAHA"AN
2.1. "ejarah Bet#n Prategang
2walnya, penggunaan kawat baja kuat normal tetapi tidak berhasil. +ada
tahun 13%4, 5ugene 6reyssinet menggunakan kawat baja berkekuatan dan
2
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
3/23
berdaktilitas tinggi untuk mengatasi kehilangan prategang. 7a mengemukakan
bahwa untuk mengatasi rangkak,relaksasi dan slip pada jangkar kawat atau pada
kabel maka digunakan beton dan baja yang bermutu tinggi. Disamping itu ia juga
telah menciptakan suatu system panjang kawat dan system penarikan yang baik,
yang hingga kini masih dipakai dan terkenal dengan systemFreyssinet.
Dengan demikian, 6reyssinet telah berhasil menciptakan suatu jenis
struktur baru sebagai tandingan dari strktur beton bertulang. $arena penampang
beton tidak pernah tertarik, maka seluruh beban dapat dimanfaatkan seluruhnya
dan dengan system ini dimungkinkanlah penciptaan struktur*struktur yang
langsing dan bentang*bentang yang panjang. eton pratekan untuk pertama
kalinya dilaksanakan besar*besaran dengan sukses oleh 6reyssinet pada tahun
13 di #are aritime pelabuhan 8e"a9re (+erancis). 6reyssenet sebagai bapak
beton pratekan segera diikuti jejaknya oleh para ahli lain dalam mengembangkan
lebih lanjut jenis struktur ini,seperti:
a). ;9es #unyon
;9es #unyon adalah seorang insinyur +erancis dan telah menerbitkan
buku asterpiecenya < eton precontraint= (% jilid) pada tahun 13-1. eliau
memecahkan kesulitan dalam segi perhitungan struktur dari beton pratekan yang
diakibatkan oleh gaya*gaya tambahan disebabkan oleh pembesian pratekan pada
struktur yang mana dijuluki sebagai
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
4/23
0.;. 8in adalah seorang insinyur kelahiran 0aiwan yang merupakan guru
besar di >alifornia ni9ersity, erko9oy. $eberhasilan beliau yaitu mampu
memperhitungkan gaya*gaya parasit yang tejadi pada struktur. 7a mengemukakan
teorinya pada tahun 13 tentang < 8oad alancing=. Dengan cara ini kawat atau
kabel prategang diberi bentuk dan gaya yang sedemikian rupa sehingga sebagian
dari beban rencana yang telah datetapkan dapat diimbangi seutuhnya pada beban
seimbang ini. Didalam struktur tidak terjadi lendutan dan karenanya tidak bekerja
momen lentur apapun, sedangkan tegangan beton pada penampang struktur
bekerja merata. eban*beban lain diluar beban seimbang (beban 9ertikal dan
hori?ontal) merupakan
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
5/23
0.;. 8in juga telah berhasil membuktikan bahwa beton pratekan dapat
dipakai dengan aman dalam bangunan*bangunan didaerah gempa, setelah
sebelumnya beton pratekan dianggap sebagai bahan yang kurang kenyal (ductile)
untuk dipakai didaerah*daerah gempa, tetapi dikombinasikan dengan tulangan
baja biasa ternyata beton pratekan cukup kenyal, sehingga dapat memikul dengan
baik perubahan*perubahan bentuk yang diakibatkan oleh gempa.
c). +.@. 2beles
+.@. 2beles adalah seorang insinyur 7nggris, yang sangat gigih
mendongkrak aliran =full prestressing=, karena penggunaanya tidak kompetitif
terhadap penggunaan beton bertulang biasa dengan menggunakan baja tulangan
mutu tinggi. +enggunaan full prestressingini tidak ekonomis, menurut berbagai
penelitian biaya struktur dengan beton pratekan danfull prestressingdapat sampai
,- atau & kali lebih mahal dari pada struktur yang sama tetapi dari beton
bertulang biasa dengan menggunakan tulangan baja mutu tinggi. Dengan
demikian timbullah gagasan baru yang dikemukakan oleh +.@. 2beles untuk
mengkombinasikan prinsip pratekan dengan prinsip penulangan penampang atau
dikenal dengan nama
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
6/23
mendorong dipakainya
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
7/23
hingga tegangan*tegangan akibat beton*beton dapat dinetralkan sampai suatu taraf
yang diinginkan.
b. enurut Draft $onsensus +edoman eton 1334
eton prategang adalah beton bertulang yang dimana telah diberikan
tegangan dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat
pemberian beban yang bekerja.
c. enurut 2>7
eton 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.
d. enurut buku
eton prategang pada dasarnya adalah betondi mana tegangan*tegangan
internal dengan besar serta distribusi yang sesuai diberikan sedemikian rupa
sehingga tegangan*tegangan yang diakibatkan oleh beban*beban luar dilawan
sampai suatu tingkat yang diinginkan. +ada batang beton bertulang, prategang
pada umumnya diberikan dengan menarik baja tulangannya.
ada dasarnya ada dua macam metode pemberian gaya prategang pada beton yaitu:
2.2.2 Ma%am&ma%am Bet#n Prategang
Dalam >.5.. (Comite Europeen du Beton) ditentukan tiga kelas
beton prategang,yaitu :
a. $elas 1 : seluruh bagian konstruksi dalam tegangan tekan pada beban kerja.
7
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
8/23
b. $elas %: konstruksi monolit yang memperkenankan adanya
tegangan tarik yang terbatas, tapi tidak boleh terlihat retak pada
beban kerja.
c. $elas : boleh terjadi retak rambut pada beban kerja, tapi besarnya
lendutan dibatasi.
d. $elas %2: adalah sub kelas yang merupakan kombinasi dari dua kelas, yaitu
kelas 1 pada beban kerja yang terdiri dari beban tetap dan beban hidup, tetapi
juga seperti kelas pada beban ekstrim. $arena sifat dari beton
prategang, retak rambut akan menutup kembali pada beban kerja
yang biasa.
Sistem desain ini sesuai dengan anggapan faktor keamanan
itu adalah terhadap beban yang ekstrim. aka desain untuk beban
kerja biasa disesuaikan dengan persyaratan beton kelas 1, dan
untuk beban ekstrim pada beton kelas . Dalam hal ini kelas 1
juga disebut fully prestressed. $ondisi beban batas yang diminta
untuk ketiga kelas adalah sama, tapi syarat gaya prategang efektif
tergantung pada pembebanan.
>5'67+ Becommendations membagi dalam & kelas :
a. $elas 1 dan % : tidak boleh ada retakan, tetapi pada kelas %
diperbolehkan retak yang halus sekaliC kelas 1 dalam keadaan
tertekan pada beban kerja.
b. $elas dan & terjadi retakan pada beban kerja.
c. $elas disebut : Prestressed Reinforced Concrete. $elas &
adalah beton bertulang.
d. $elas %2 seperti pada skema adalah yang paling ideal, sebab
merupakan kondisi kelas 1 pada beban kerja selama
8
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
9/23
berdirinya bangunan, retak sementara terjadi karena beban
kelebihan selama masa yang pendek.
2.3. Pr$ns$' Perh$tungan Bet#n Prategang
2da tiga konsep yang dapat dipergunakan untuk menjelaskan dan menganalisa
sifat*sifat dasar dari beton pratekan atau prategang :
(#nse' 'ertama )
Sistem pratekan atau prategang untuk mengubah beton yang getas menjadi bahan
yang elastis.
5ugene 6reyssinet menggambarkan dengan memberikan tekanan terlebih dahulu
(pratekan) pada bahan beton yang pada dasarnya getas akan menjadi bahan yang
elastis. Dengan memberikan tekanan (dengan menarik baja mutu tinggi), beton
yang bersifat getas dan kuat memikul tekanan, akibat adanya tekanan internal ini
dapat memikul tegangan tarik akibat beban eksternal.
"al ini dapat dijelaskan dengan gambar dibawah ini :
9
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
10/23
#ambar %
2kibat diberi gaya tekan ( gaya prategang ) 6 yang bekerja pada pusat
berat penampang beton akan memberikan tegangan tekan yang merata diseluruh
penampang beton sebesar 6'2, dimana 2 adalah luas penampang beton tsb. 2kibat
beban merata ( termasuk berat sendiri beton ) akan memberikan tegangan tarik
dibawah garis netral dan tegangan tekan diatas garis netral yang besarnya pada
serat terluar penampang adalah :
0egangan lentur : f M . c
I
Dimana : : momen lentur pada penampang yang ditinjau
c : jarak garis netral ke serat terluar penampang
7 : momen inersia penampang.
$alau kedua tegangan akibat gaya prategang dan tegangan akibat momen
lentur ini dijumlahkan, maka tegangan maksimum pada serat terluar penampang
adalah :
10
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
11/23
a. Diatas garis netral :
ftotalFA E
M . cI tidak boleh melampaui tegangan hancur beton.
c. Dibwah garis netral :
ftotal F
A *M . c
I F tidak boleh lebih kecil dari nol.
Jadi dengan adanya gaya internal tekan ini, maka beton akan dapat memikul
beban tarik.
(#nse' (eua )
Sistem +rategang untuk $ombinasi aja utu 0inggi dengan eton utu 0inggi.
$onsep ini hampir sama dengan konsep beton bertulang biasa, yaitu beton
prategang merupakan kombinasi kerja sama antara baja prategang dan beton,
dimana beton menahan betan tekan dan baja prategang menahan beban tarik. "al
ini dapat dijelaskan sebagai berikut :
+ada beton prategang, baja prategang ditarik dengan gaya prategang 0
yang manamembentuk suatu kopel momen dengan gaya tekan pada beton > untuk
melawan momen akibat beban luar.
11
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
12/23
Sedangkan pada beton bertulang biasa, besi penulangan menahan gaya
tarik 0 akibat beban luar, yang juga membentuk kopel momen dengan gaya tekan
pada beton > untuk melawan momen luar akibat beban luar.
(#nse' (et$ga )
Sistem +rategang untuk encapai $eseimbangan eban.
Disini menggunakan prategang sebagai suatu usaha untuk membuat
keseimbangan gaya*gaya pada suatu balok. +ada design struktur beton prategang,
pengaruh dari prategangdipandang sebagai keseimbangan berat sendiri, sehingga
batang yang mengalami lendutan seperti plat, balok dan gelagar tidak akan
mengalami tegangan lentur pada kondisi pembebanan yang terjadi.
"al ini dapat dijelaskan sbagai berikut :
Suatu balok beton diatas dua perletakan ( simple beam ) yang diberi gaya
prategang 6 melalui suatu kabel prategang dengan lintasan parabola. eban akibat
gaya prategang yang terdistribusi secara merata kearah atas dinyatakan :
12
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
13/23
@b8.F . h
L2
Dimana : @b : beban merata kearah atas, akibat gaya prategang 6.
h : tinggi parabola lintasan kabel prategang.
8 : bentangan balok.
6 : gaya prategang.
Jadi beban merata akibat beban (mengarah kebawah) diimbangi oleh gaya
merata akibat prategang @byang mengarah keatas.
7nilah tiga konsep dari beton prategang ( pratekan ), yang nantinya dipergunakan
untuk menganalisa suatu struktur beton prategang.
2.*. Bahan&+ahan Bet#n Prategang
2.*.1 Bet#n
eton adalah campuran air, semen dan agregat serta suatu beban
tambahan. Setelah beberapa jam dicampur, bahan*bahan tersebut akan
langsung mengeras sesuai bentuk pada waktu basahnya. >ampuran tipikal
untuk beton dengan perbandingan berat adalah agregat kasar && !, agregat
halus 1 !, dan air / !. $ekuatan beton ditentukan oleh kuat tekan
karakteristik, pada usia %4 hari fGc. $uat tekan karakteristik adalah tegangan
yang melampaui 3- ! dari pengukuran kuat tekan uniaksial yang diambil
dari tes penekanan standar, yaitu dengan kubus ukuran 1- H 1- mm, atau
13
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
14/23
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
15/23
tunggal ber9ariasi dengan diameter *4 mm, dengan tegangan tarik (fp)
antara 1- A 1/ pa, dengan modulus elastisitas 5p % H 1I
pa. ntuk tujuan desain, tegangan leleh dapat diambil sebesar ,4- dari
tegangan tariknya (,4- fp).
2.,. "$stem 'rategang '#st tens$#n an 'engangkeran
a) +ascatarik ( +ost*0ension ethod )
+ada methode +ascatarik, beton dicor lebih dahulu, dimana sebelumnya telah
disiapkan saluran kabel atau tendon yang disebut duct.
Secara singkat methode ini dapat dijelaskan sebagai berikut :
15
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
16/23
0ahap 1 : Dengan cetakan ( formwork ) yang telah disediakan lengkap dengan
saluran'selongsong kabel prategang ( tendon duct ) yang dipasang
melengkung sesuai bidang momen balok, beton dicor ( gambar 2).
0ahap % : Setelah beton cukup umur dan kuat memikul gaya prategang, tendon
atau kabel prategang dimasukkan dalam selongsong ( tendon duct ),
kemudian ditarik untuk mendapatkan gaya prategang. ethode
pemberian gaya prategang ini, salah satu ujung kabel diangker,
kemudian ujung lainnya ditarik ( ditarik dari satu sisi ). 2da pula yang
ditarik dikedua sisinya dan diangker secara bersamaan. Setelah
diangkur, kemudian saluran di grouting melalui lubang yang telah
disediakan. ( #ambar ).
0ahap : Setelah diangkur, balok beton menjadi tertekan, jadi gaya prategang
telah ditransfer kebeton. $arena tendon dipasang melengkung, maka
akibat gaya prategang tendon memberikan beban merata kebalok yang
arahnya keatas, akibatnya balok melengkung keatas ( gambar > ).
$arena alasan transportasi dari pabrik beton kesite, maka biasanya beton
prategang dengan sistem post*tension ini dilaksanakan secara segmental ( balok
dibagibagi, misalnya dengan panjang 1*1,- m ), kemudian pemberian gaya
prategang dilaksanakan disite, stelah balok segmental tsb. dirangkai.
$ehilangan #aya +rategang 2kibat Slip di +engangkuran
16
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
17/23
"al ini terjadi pada saat baja'kabel prategang dilepas dari mesin penarik
(dongkrak ) kemudian kabel ditahan oleh baji dipengangkuran dan gaya prategang
ditransfer dari mesin penarik ke angkur. esarnya slip pada pengankuran ini
tergantung pada type baji dan tegangan pada kabel prategang ( tendon ). Slip
dipengangkuran itu rata*rata biasanya mencapai %,- mm.
esarnya +erpanjangan 0otal 0endon :
L=
fc
ES 8
$ehilangan gaya prategang akibat slip : 2> Sratarata
L K 1!
Dimana : 2> : kehilangan gaya prategang akibat slip dipengangkuran.
L : deformasi pada angkur
fc : tegangan pada beton
5S: modulus elastisitas baja'kabel prategang
8 : panjang kabel.
Srata% : harga rata*rata slip diangkur
$ehilangan gaya prategang akibat pemindahan gaya dapat digambarkan seperti
gambar diagram dibawah ini :
17
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
18/23
#aris 2> adalah tegangan pada baja prategang ( tendon ) sebelum pengangkuran
dilaksanakan. #aris D adalah tegangan pada tendon setelah pengangkuran
tendon dilaksanakan. Disepanjang bentangan 8 terjadi penurunan tegangan pada
ujung pengangkuran dan gaya geser berubah arah pada suatu titik yang berjarak K
dari ujung pengangkuran. $arena besarnya gaya geser yang berbalik arah ini
tergantung pada koefisien geseran yang sama dengan koefisien geseran awal,
maka kemiringan garis D akan sama dengan garis 2 akan tetapi arahnya
berlawanan. +erpendekan total tendon sampai K adalah sama dengan panjang
penyetelan angker ( anchorage set ) d, sehingga kehilangan tegangan pada ujung
penarikan kabel dapat dituliskan sebagai berikut :
+s % 5+
d
X
Dimana : +s : gaya prategang pada ujung angkur
+s +H . e A ( +K Lx
18
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
19/23
+H : tegangan pada baja prategang diujung pengangkuran
8 : panjang bentang atau jarak yang ditentukan sepanjang kabel
(dengan asumsi kabel ditarik dari satu sisi saja)
$ : koefisien wabble
: koefisien geseran tendon
Lx : panjang tendon dari angkur sampai titik yang ditinjau
d : penyetelan angkur (2nchorage set)
5p : modulus elastisitas baja prategang
2.-. "$stem Prategang Pretens$#n
ethode ini baja prategang diberi gaya prategang dulu sebelum beton
dicor, oleh karena itu disebut pretension method.
2dapun prinsip dari +ratarik ini secara singkat adalah sebagai berikut :
19
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
20/23
0ahap 1 : Siapkan bekisting (formwork) yang telah lengkap dengan lubang
untuk kabel tendon (tendon duct) yang dipasang melengkung
sesuai bidang momen balok, setelah itu beton dicor (gambar - a)
0ahap % : Setelah beton di cor dan sudah bisa memikul berat sendiri,
tendon atau kabel prategang dimasukkan ke dalam 8ubang
0endong (tendon duct), selanjutnya ditarik untuk mendapatkan
gaya prategang. etode pemberian gaya prategang adalah dengan
cara mengikat salah satu angker, kemudian ujung angker lainnya
ditarik ( ditarik dari satu sisi ). tetapi ada pula yang ditarik dikedua
sisinya kemudiang diangker secara bersamaan. Setelah diangkur
kemudiang dilakukan grouting pada lubang angker tadi (gambar
- ).
0ahap : Setelah diangkur, balok beton menjadi tertekan, jadi gaya
konsentris telah ditransfer kebeton. $arena tendon dipasang
melengkung, maka akibat gaya konsentris tendon memberikan
beban merata kebalok yang arahnya keatas, akibatnya bentuk balok
melungkung keatas ( gambar - > ).
Setelah gaya prategang ditransfer kebeton, balok beton tsb. akan melengkung
keatas sebelum menerima beban kerja. Setelah beban kerja bekerja, maka balok
beton tsb. akan rata.
2.. (eh$langan ga/a 'ratekan langsung
20
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
21/23
$ehilangan gaya prategang itu adalah berkurangnya gaya yang bekerja
pada tendonpada tahap*tahap pembebanan.Secara umum kehilangan gaya
prategang dapat dijelaskan sebagai berikut :
7mmediate 5lastic 8osses
7ni adalah kehilangan gaya prategang langsung atau segera setelah beton diberi
gayaprategang. $ehilangan gaya prategang secara langsung ini disebabkan oleh :
+erpendekan 5lastic eton.
$ehilangan akibat friksi atau geseran sepanjang kelengkungan dari tendon,
ini terjadipada beton prategang dengan sistem post tension.
$ehilangan pada sistem angkur, antara lain akibat slip diangkur.
2.0. keh$langan ga/a 'rategang tergantung aktu
0ime dependent 8osses
7ni adalah kehilangan gaya prategang akibat dari pengaruh waktu, yang mana hal
inidisebabkan oleh :
Bangkak ( creep ) dan Susut pada beton.
+engaruh temperatur.
Belaksasi baja prategang.
$arena banyaknya faktor yang saling terkait, perhitungan kehilangan gaya
prategang ( losses ) secara eksak sangat sulit untuk dilaksanakan, sehingga banyak
dilakukan metoda pendekatan, misalnya metoda lump*sum ( 22S"0L ), +>7
method dan 2S>52>7 methods.
21
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
22/23
BAB III
PENUTUP
1.1. (es$m'ulan
Dengan mengkombinasikan antara beton dan baja dimana beton yang
menahan tekanan sedangkan tarikan ditahan oleh baja akan menjadi material yang
tahan terhadap tekanan dan tarikan yang dikenal sebagai beton bertulang
(reinforced concrete).eton 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.
+ada dasarnya ada dua macam metode pemberian gaya prategang pada beton
yaitu:
22
-
7/25/2019 Tugas Beton Insan[1]
23/23
1. +ratarik (pre*tension method) cara kerja metode ini baja prategang diberi
gaya prategang dahulu sebelum beton dicor, oleh karena itu disebut pre*
tension method. Setelah gaya prategang ditransfer ke beton, balok beton
tersebut akan melengkung ke atas sebelum menerima beban kerja. Setelah
beban kerja bekerja, maka balok beton tersebut akan rata .
2. +asca tarik (post*tension method) pada metode pasca tarik, beton dicor
terlebih dahulu, dimana sebelumnya telah disiapkan saluran kabel atau
tendon yang disebut duck. $arena alasan transfortasi dari pabrik beton ke
site, maka biasanya beton prategang dengan sistem post*tension ini
dilaksanakan segmental (balok dibagi*bagi, misalnya dengan panjang 1*
1-, m), kemudian pemberian gaya prategang dilaksanakan di site, setelah
balok segmental dirangkai.
23