TUGAS ARTIKEL BETON PRATEGANG
ARIZONA MAHAKAM 3MRK2/1341320095
POLITEKNIK NEGERI MALANG 2016
PENGERTIAN BETON PRATEGANG Pengertian beton prategang menurut beberapa peraturan adalah sebagai berikut: a. Menurut PBI – 1971 Beton prategang adalah beton bertulang dimana telah ditimbulkan tegangan-tegangan intern dengan nilai dan pembagian yang sedemikian rupa hingga tegangan-tegangan akibat beton - beton dapat dinetralkan sampai suatu taraf yang diinginkan. b. Menurut Draft Konsensus Pedoman Beton 1998 Beton prategang adalah beton bertulang yang dimana telah diberikan tegangan dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat pemberian beban yang bekerja. c. 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.
SISTEM PEMBERIAN GAYA PRATEGANG Secara umum, sistem pemberian gaya prategang pada beton ada 2 metoda, yaitu : 1. Pratarik (pra-tension), dimana tendon ditarik sebelum beton dicor 2. Pasca tarik (post-tension), dimana tendon ditarik setelah beton dicor 1. Metoda Pratarik (Pra-tension) Pelaksanaan pemberian prategang dengan cara pratarik (pre-tension) didefinisikan dengan memberikan prategang pada beton dimana tendon ditarik untuk ditegangkan sebelum dilakukan pengecoran adukan beton ke dalam bekisting yang telah disiapkan. Pelaksanaan cara pratarik ini, umumnya dilakukan pada suatu tempat khusus di lapangan pencetakan (casting yard). Adapun langkah-langkah pelaksanaannya adalah sebagai berikut : 1. Pertama-tama tendon dipasang memanjang di antara dua jangkar di tempat pengecoran mengikuti pola tertentu sesuai dengan perhitungan seperti yang terlihat pada Gambar III.1.a. Tendon tersebut kemudian ditarik hingga mencapai nilai tegangan tarik (fsi) tidak lebih besar dari 85% kuat tarik ultimitnya (fpu) dan tidak lebih dari 94% kuat lelehnya (fpy). Kemudian, tendon dalam keadaan tertarik tersebut di angkur kuat-kuat pada kedua ujungnya sedemikian rupa sehingga gaya tarik tetap tertahan pada tendon tersebut. 2. Apabila bekisting belum dipasang di tempatnya, segera dipasang mengitari beton sesuai dengan bentuk komponen yang direncanakan. Kemudian, dilakukan pengecoran adukan beton ke dalam bekisting berisi tendon dalam keadaan tertarik dan dilanjutkan dengan pekerjaan perawatan pengerasan beton. Dalam pelaksanaannya harus disertai upaya pengendalian keamanan dan kualitas pekerjaan
mengingat
resiko
bahaya
kecelakaan
yang
dihadapi,
termasuk
pelaksanaan perawatan pengerasan beton yang harus dijaga sebaik mungkin, sedemikian rupa sehingga didapat hasil akhir berupa beton mutu tinggi yang melekat dengan baik pada tendon yang sudah ditegangkan (ditarik). Lihat Gambar III.1.b 3. Apabila beton telah mencapai kekerasan dan kekuatan
f c'
tertentu, yang
memerlukan waktu ± 24 jam, tendon dipotong di tempat penjangkarannya. Karena tendon terekat kuat dengan beton, maka seketika setelah dipotong atau dilepas
pada angkurnya akan terjadi pelimpahan gaya prategang tinggi (To) kepada beton, seperti tampak pada Gambar III.1.c. Gaya prategang mengakibatkan beton cenderung memendek apabila letak tendon sentris terhadap penampang, atau melengkung akibat desakan apabila letak tendon tidak sentris. Tegangan-tegangan yang timbul sesaat setelah tendon dipotong dari angkurnya disebut sebagai tegangan pada saat transfer (pelimpahan tegangan). Dengan diputusnya tendon dan berlangsung pelimpahan tegangan, beban mati (berat sendiri) diperhitungkan bekerja serentak bersamaan dengan gaya prategang. Keadaan tersebut diilustrasikan pada Gambar III.1.d yang merupakan keadaan tegangan paling kritis yang timbul sesaat setelah berlangsung pelimpahan, tetapi sebelum terjadi kehilangan gaya prategang. Untuk keadaan bersifat sementara ini, SNI-03 memberikan batasan tegangan tarik di bagian atas balok tidak melampui
1 4
f ci' (sekitar 40% kuat tarik) dan tegangan
' tekan di bagian tepi bawah tidak melebihi 0.6 f ci . Apabila tegangan tarik terhitung
melampui nilai tersebut, harus dipasang tulangan tambahan (nonprategang atau prategang) di daerah tarik untuk memikul gaya tarik total dalam beton yang dihitung berdasarkan asumsi penampang utuh. 4. Setelah cukup kuat dan sesuai persyaratan, komponen prategang dapat dilepas dan diangkat dari cetakannya untuk dipindahkan ke lapangan penyimpanan sehingga tempat pencetakan dapat dipakai untuk proses prategang berikutnya.
a. Tendon ditarik di antara dua angkur
b. Bekisting dipasang dan adukan beton dicor di dalamnya
c. Tendon dipotong dan gaya tekan dilimpahkan kepada beton
d. Kombinasi beban mati dan prategang
e. Kombinasi beban mati, beban hidup, setelah kehilangan gaya prategang Gambar III.1. Komponen Struktur Pratarik Setelah proses hilangnya gaya prategang berlangsung (Gambar III.1.e), pada tahap pelayanan beban kerja tersusun suatu kombinasi beban mati, beban hidup dan gaya prategang. SNI-03 memberikan batasan tegangan tarik pada bagian tepi bawah balok tidak boleh melebihi
1 2
f c' , sedangkan tegangan tekan pada bagian tepi atas tidak
' melebihi 0.45 f c . Nilai tegangan tarik ijin tersebut diambil hanya sedikit di bawah nilai
modulus runtuh beton normal, yaitu f r 0.7
f c' , karena kemungkinan bahaya retak
atau tekuk secara tiba-tiba di daerah tersebut hanya kecil karena umumnya posisi tendon berada di dekat serat bawah. 2. Metoda Pasca Tarik (Post-Tension) Pelaksanaan pemberian prategang dengan cara pasca tarik (post-tension) didefinisikan sebagai cara memberikan prategang pada beton, dimana tendon baru ditarik setelah betonnya dicetak terlebih dahulu dan mempunyai cukup kekerasan untuk menahan tegangan sesuai dengan yang dinginkan. Adapun langkah-langkah pelaksanaannya adalah sebagai berikut : 1. Bekisting beton dipasang di tempat yang sesuai dengan rencana letak komponen struktur dengan sekaligus dipasangi pipa selongsong lentur yang dibuat dari plastik atau metal, yang akan menyelubungi tendon. Pipa selongsong tendon diletakkan di dalam bekisting dengan posisinya diatur dan ditahan untuk membentuk pola tertentu sesuai dengan momen perlawanan yang direncanakan. 2. Kemudian adukan beton dicor ke dalam bekisting dengan menjaga agar pipa selongsong tendon tetap kokoh pada posisinya dan tidak kemasukan adukan, kemudian dilakukan perawatan pengerasan beton secukupnya sampai mencapai kekuatan tertentu. 3. Selanjutnya, tendon dimasukkan ke dalam pipa selongsong yang sudah disiapkan ke dalam beton. Pada cara lain, ada juga yang menempatkan pipa selongsong lengkap dengan tendon di dalam bekisting sebelum dilakukan pengecoran adukan beton. 4. Tendon ditarik dengan menggunakan jacking di satu ujung dan angkur mati atau plat penahan pada ujung lainnya. Kadang-kadang angkur mati atau plat penahan sudah disiapkan dipasang tertanam pada ujung komponen. Fungsi angkur digabungkan dengan cara-cara yang mencengkram tendon agar tidak terjadi slip (penggelinciran) dalam rangka upaya agar beban atau tegangan tarikan tetap bertahan pada tendon. Pada saat penarikan tendon, sudah terjadi kehilangan gaya prategang berupa : perpendekan elastis, kehilangan tegangan akibat gesekan dan sebagian momen beban mati sudah bekerja sebagai dampak dari posisi lengkung tendon. Dengan
demikian, gaya jacking harus sudah memperhitungkan hal-hal yang menyangkut kehilangan tegangan tersebut. Pembatasan tegangan-tegangan ijin pada tahaptahap pelimpahan dan pelayanan diambil sama dengan yang diberikan untuk cara pra tarik 5. Apabila digunakan tendon bonded, terutama pada lingkungan korosif, ruang kosong di dalam pipa selongsong yang mengelilingi tendon, harus diisi penuh pasta semen dengan cara disuntikkan (grouting) setelah tendon ditarik atau sebelum beban hidup bekerja. Apabila demikian halnya, maka tegangan akibat beban hidup dihitung berdasarkan penampang transformasi seperti yang dilakukan pada cara pra tarik. Tetapi ada juga tendon yang tetap dibiarkan unbonded tanpa penyuntikan pasta semen, tegantung pada kebutuhan untuk perlindungan tendon dan perhitungan ekonomi. Untuk keadaan demikian, gaya prategang hanya diperhitungkan bekerja terhadap penampang betonnya saja (bukan penampang transformasi) paling tidak sampai tercapainya keadaan seperti pada Gambar III.1.d. 6. Umunya angkur ujung setelah dikunci (dimatikan) perlu ditutupi atau dilindungi dengan lapis pelindung.
No 1 2
Metoda Pratarik Tendon prategang ditarik sebelum beton pengecoran beton Transfer prategang terjadi melalui kontak antara tendon yang diputus dan beton disekelilingnya setelah beton mengeras (jadi tidak memerlukan angkur)
Metoda Pasca tarik Tendon prategang ditarik setelah beton mengeras Transfer prategang terjadi melalui kontak antara angkur dan beton penumpunya (jadi memerlukan angkur)
3
Layout tendon terbatas berbentuk linear
4
Jenis tendon yang umum digunakan adalah strand atau kawat tunggal Dan umumnya dilakukan pada produksi beton pracetak prategang
Layout tendon dapat dibuat fleksibel (menyesuaikan dengan bentuk bidang momen), umumnya berbentuk parabola Memerlukan selongsong (ducting) tendon
5.
3. Penyuntikan Tendon Pasca Tarik (Grouting) Untuk memberikan proteksi permanen pada baja pasca tarik dan untuk mengembangkan lekatan antara baja prategang dan beton di sekitarnya, saluran prategang harus diisi bahan suntikan semen yang sesuai dalam proses penyuntikan di bawah tekanan. 3.1. Material Penyuntikan a. Semen Portland Semen portland harus sesuai dengan salah satu dari spesifikasi ASTM C150, Tipe I, II atau III. Semen yang digunakan untuk menyuntik harus segar dan tidak mengandung gumpalan apapun atau indikasi hidrasi atau “pack set” b. Air Air yang digunakan di dalam suntikan harus air layak minum, bersih dan tidak mengandung zat yang membahayakan semen portland atau baja struktur. c. Bahan Tambahan Apabila menggunakan bahan tambahan, harus bersifat mengandung kadar air rendah, mempunyai aliran yang baik, hanya sedikit bleeding dan ekspansi serta tidak mengandung bahan kimiawi yang membahayakan baja prategang atau semen, seperti klorida, flourida, sulfat dan nitrat. 3.2. Selongsong a. Cetakan (Ducts) 1.
Formed Ducts Selongsong yang dibuat dengan mengunakan lapisan tipis yang tetap di tempat. Harus berupa bahan yang tidak memungkinkan tembusnya pasta semen. Selongsong tersebut harus mentransfer tegangan lekatan yang dibutuhkan dan harus dapat mempertahankan bentuknya pada saat memikul berat beton. Selongsong logam harus berupa besi, yang dapat saja digalvanisasi
2.
Cored Ducts Selongsong seperti ini harus dibentuk tanpa adanya tekanan yang dapat mencegah aliran suntikan. Semua material pembentuk saluran jenis ini disingkirkan.
b. Celah atau Bukaan Suntikan Semua selongsong harus mempunyai bukaan untuk suntikan di kedua ujung. Untuk kabel drapped, semua titik yang tinggi harus mempunyai celah suntikan kecuali di lokasi dengan kelengkungan kecil, seperti pada slab menerus. Celah suntikan atau lubang buangan harus digunakan di titik-titik rendah jika tendon akan diletakkan, diberi tegangan dan disuntik pada cuaca beku. Semua celah atau bukaan suntikan harus dapat mencegah bocornya suntikan c. Ukuran Selongsong Untuk tendon yang terdiri dari kawat, batang atau strands, luas selongsong harus sedikitnya dua kali luas netto baja prategang. Untuk tendon yang terdiri atas satu kawat, batang atau strands, diameter selongsongnya harus sedikitnya ¼ lebih besar dari pada diameter nominal kawat, batang atau strands. d. Peletakan Selongsong Sesudah selongsong diletakkan dan pencetakan selesai, harus dilakukan pemeriksaan untuk menyelidiki kerusakan selongsong yang mungkin ada. Selongsong harus dikecangkan dengan baik pada jarak-jarak yang cukup dekat, untuk mencegah peralihan selama pengecoran beton. Semua lubang atau bukaan di selongsong harus diperbaiki sebelum pengecoran beton. Celah atau bukaan untuk penyuntikan harus diangkur dengan baik pada selubung dan pada baja tulangan atau cetakan, untuk mencegah peralihan selama operasi pengecoran beton. 3.3. Proses Penyuntikan a. Selongsong dengan dinding beton (cored ducts) harus disemprot untuk menjamin bahwa beton dapat dibasahi dengan baik. b. Semua celah titik tinggi dan suntikan harus terbuka pada saat penyuntikan dimulai. Suntikan harus dapat mengalir dari celah pertama setelah pipa masukan sampai air pembersih residual atau udara yang terperangkap telah dikeluarkan, pada saat mana celah tersebut harus ditutup. Celah-celah lainnya harus ditutup secara berurutan dengan cara yang sama. Proses pemompaan pada masukan tendon tidak boleh melebihi 250 psig (1700 kPa). c. Bahan suntikan harus dipompa melalui selongsong dan secara terus menerus ke luar di pipa buangan sampai tidak terlihat lagi ada air atau udara
yang keluar. Waktu keluar suntikan tidak boleh kurang dari waktu pemberian bahan suntikan. Untuk menjamin bahwa tendon tetap terisi dengan bahan suntikan, maka keluaran dan atau masukan harus ditutup. Tutup yang dibutuhkan tidak boleh lepas atau dibuka samapi bahan suntikan mengering. d. Apabila aliran searah dari bahan suntikan tidak dapat dipertahankan, maka suntikan harus segera dikuras dari saluran dengan air e. Pada temperatur di bawah 0o C, saluran harus dijaga bebas air untuk menghindari kerusakan akibat pembekuan f.
Temperatur tidak boleh 1.67o C atau lebih tinggi dari temperatur pada saat penyuntikan sampai kubus suntikan yang berukuran 5.08 cm (2”) mencapai kuat tekan sebesar 5.5 MPa
g. Bahan suntikan tidak boleh melebihi 32.2oC selama pencampuran atau pemompaan. Jika perlu, pencampuran air harus didinginkan. 4. Tegangan Izin Maksimum Beton dan Tendon 4.1. Tegangan izin beton untuk komponen struktur lentur 1. Tegangan beton sesaat sesudah penyaluran gaya prategang (sebelum terjadinya kehilangan tegangan sebagai fungsi waktu) tidak boleh melampui nilai berikut : a. Tegangan serat terluar
0.6 f ci' b. Tegangan serat tarik terluar kecuali seperti yang diizinkan dalam
(c) 1
4
f ci'
c. Tegangan serat tarik terluar pada ujung-ujung komponen struktur
di
1
2
atas
perletakan
sederhana
f ci'
Bila tegangan tarik terhitung melampui nilai tersebut di atas, maka harus dipasang tulangan tambahan (non prategang) dalam daerah tarik untuk memikul gaya tarik total aksial dalam beton, yang dihitung berdasarkan asumsi suatu penampang utuh yang belum retak
2. Tegangan beton pada kondisi layan (sesudah memperhitungkan semua kehilangan prategang yang mungkin terjadi) tidak boleh melampui nilai berikut : a. Tegangan serat tekan terluar akibat pengaruh prategang, beban
mati
dan
beban
hidup
tetap
0.45 f c' b. Tegangan serat tekan terluar akibat pengaruh prategang, beban
mati
dan
beban
hidup
total
0.6 f c' c. Tegangan serat tarik terluar dalam daerah tarik yang pada awalnya 1
mengalami 2
tekan
f c'
d. Tegangan serat tarik terluar dalam daerah tarik yang pada awalnya mengalami tekan dari komponen-komponen struktur (kecuali pada sistem pelat dua arah), dimana analisis
yang
transformasi
didasarkan
dan
hubungan
pada
penampang
momen-lendutan
retak bilinier
menunjukkan bahwa lendutan seketika dan lendutan jangka
panjang 1
2
terpenuhi
f c'
3. Tegangan izin dalam 1 dan 2 boleh dilampui apabila dapat ditunjukkan dengan pengujian atau analisis bahwa kemampuan strukturnya tidak berkurang dan lebar retak yang terjadi tidak melebihi nilai yang disyaratkan. 4.2. Tegangan izin tendon prategang Tegangan tarik pada tendon prategang tidak boleh melampui nilai berikut : 1. Akibat pengangkuran tendon 0.94 f py Tetapi tidak lebih besar dari nilai terkecil 0.8 f pu dan nilai maksimum yang direkomendasikan oleh pabrik pembuat tendon prategang atau perangkat angkur 2. Sesaat setelah penyaluran gaya prategang 0.82 f py Tetapi tidak lebih besar dari 0.74 f pu
3. Tendon pasca tarik, pada daerah angkur dan sambungan, segera setelah penyaluran gaya 0.70 f pu
5. Gambar-gambar
Gambar 2. Jenis Tendon Prategang
Gambar 3. Contoh Angkur Hidup untuk Multistrand (VSL)
Gambar 4. Contoh Angkur Tengah (VSL)
Gambar 5. Contoh Angkur Mati (VSL)
Gambar 6. Contoh Angkur Mati (VSL)
Gambar 7. Contoh Angkur Kopel (VSL)
Gambar 8. Prosedur Jacking
Gambar 9. Selongsong (Duct) Tendon
Gambar 10. Jacking Tendon Prategang
Gambar 11. Tendon yang telah di jacking
Gambar 12. Detail Balok Prategang
Gambar 13. Detail Penulangan
6. Istilah-istilah Angkur Suatu alat yang digunakan untuk menjangkarkan tendon kepada komponen struktur beton dalam sistem pasca tarik atau suatu alat yang digunakan untuk menjangkarkan tendon selama proses pengerasan beton dalam sistem pra tarik Beton prategang Beton bertulang yang telah diberikan tegangan tekan dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat beban kerja Gaya Jacking Gaya sementara yang ditimbulkan oleh alat yang mengakibatkan terjadinya tarik pada tendon dalam beton prategang Pasca Tarik Cara pemberian tarikan, dalam sistem prategang dimna tendon ditarik sesudah beton mengeras Perangkat angkur Perangkat
yang
digunakan
pada
sistem
prategang
pasca
tarik
untuk
menyalurkan gaya pasca tarik dari tendon ke beton Perangkat angkur strand tunggal Perangkat yang digunakan untuk strand tunggal atau batang tunggal berdiameter 16 mm dan memenuhi persyaratan yang telah ditentukan
Perangkat angkur strand majemuk Perangkat yang digunakan untuk
strand, batang atau kawat majemuk, atau
batang tunggal berdiameter lebih besar daripada 16 mm dan memenuhi persyaratan yang telah ditentukan. Pratarik Pemberian gaya prategang dengan menarik tendon sebelum ditarik
Prategang efektif Tegangan yang masih bekerja pada tendon setelah semua kehilangan tegangan terjadi, di luar pengaruh beban mati dan beban tambahan. Tendon Elemen baja, misalnya kawat baja, kabel batang, kawat untai atau suatu bundel dari elemen-elemen tersebut yang digunakan untuk memberi gaya prategang pada beton Tendon dengan lekatan Tendon yang direkatkan pada beton baik secara langsung ataupun dengan cara grouting. Tulangan Batang baja berbentuk polos atau berbentuk ulir atau berbentuk pipa yang berfungsi untuk menahan gaya tarik pada komponen struktur beton, tidak termasuk tendon prategang kecuali bila secara khusus diikutsertakan Tulangan polos Batang baja yang permukaan sisi luarnya rata, tidak bersirip dan tidak berukir Tulangan ulir Batang baja yang permukaan sisi luarnya tidak rata, tetapi bersirip atau berukir Tulangan spiral Tulangan yang dililitkan secara menerus membentuk suatu ulir lingkar silindris
Zona Angkur Bagian komponen struktur prategang pasca tarik dimana gaya parategang terpusat disalurkan ke beton dan disebarkan secara lebih merata ke seluruh bagian penampang. Panjang daerah zona angkur ini adalah sama dengan dimensi tersebar penampang. Untuk perangkat angkur tengah, zona angkur mencakup daerah terganggu di depan dan di belakang perangkat angkur tersebut.
