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 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 (sekitar 40% kuat tarik) dan tegangan tekan

di bagian tepi bawah tidak melebihi . 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 prategangGambar 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 , sedangkan tegangan tekan pada bagian tepi atas tidak

melebihi . Nilai tegangan tarik ijin tersebut diambil hanya sedikit di bawah nilai

modulus runtuh beton normal, yaitu , 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 tahap-

tahap 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 Metoda Pratarik Metoda Pasca tarik1 Tendon prategang ditarik sebelum beton pengecoran beton Tendon prategang ditarik setelah beton mengeras2 Transfer prategang terjadi melalui kontak antara tendon yang diputus

dan beton disekelilingnya setelah beton mengeras (jadi tidak memerlukan angkur)

Transfer prategang terjadi melalui kontak antara angkur dan beton penumpunya (jadi memerlukan angkur)

3 Layout tendon terbatas berbentuk linear Layout tendon dapat dibuat fleksibel (menyesuaikan dengan bentuk bidang momen), umumnya berbentuk parabola

4 Jenis tendon yang umum digunakan adalah strand atau kawat tunggalDan umumnya dilakukan pada produksi beton pracetak prategang

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 Penyuntikana. 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. Selongsonga. 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 Penyuntikana. 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 Tendon4.1. 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

b. Tegangan serat tarik terluar kecuali seperti yang diizinkan

dalam (c)

c. Tegangan serat tarik terluar pada ujung-ujung komponen

struktur di atas perletakan sederhana

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

b. Tegangan serat tekan terluar akibat pengaruh prategang,

beban mati dan beban hidup total

c. Tegangan serat tarik terluar dalam daerah tarik yang pada

awalnya mengalami tekan

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 didasarkan pada penampang retak

transformasi dan hubungan momen-lendutan bilinier

menunjukkan bahwa lendutan seketika dan lendutan

jangka panjang terpenuhi

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

Tetapi tidak lebih besar dari nilai terkecil dan nilai maksimum yang

direkomendasikan oleh pabrik pembuat tendon prategang atau perangkat

angkur

2. Sesaat setelah penyaluran gaya prategang

Tetapi tidak lebih besar dari

3. Tendon pasca tarik, pada daerah angkur dan sambungan, segera setelah

penyaluran gaya

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 prategangBeton bertulang yang telah diberikan tegangan tekan dalam untuk mengurangi

tegangan tarik potensial dalam beton akibat beban kerja

Gaya JackingGaya sementara yang ditimbulkan oleh alat yang mengakibatkan terjadinya tarik

pada tendon dalam beton prategang

Pasca TarikCara 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 tunggalPerangkat yang digunakan untuk strand tunggal atau batang tunggal berdiameter

16 mm dan memenuhi persyaratan yang telah ditentukan

Perangkat angkur strand majemukPerangkat yang digunakan untuk strand, batang atau kawat majemuk, atau

batang tunggal berdiameter lebih besar daripada 16 mm dan memenuhi

persyaratan yang telah ditentukan.

PratarikPemberian 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.

TendonElemen 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 lekatanTendon 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 polosBatang 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 spiralTulangan yang dililitkan secara menerus membentuk suatu ulir lingkar silindris

Zona AngkurBagian 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.