Perencanaan Portal Bangunan Bertingkat 10 Dengan Menggunakan Prestressed Concrete Sesuai Dengan Building Code ACI 318-05

PERENCANAAN PORTAL BANGUNAN BERTINGKAT 10 DENGAN MENGGUNAKAN PRESTRESSED CONCRETE SESUAI DENGAN ACI 318-05

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh:

KELVIN 07 0404 145

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK USU

2013

ABSTRAK

Pemakaian balok prategang masih sangat jarang digunakan untuk pembangunan gedung tinggi di Indonesia sedangkan di negara maju sudah sangat sering digunakan . Pada tugas akhir ini akan direncanakan penggunaan balok prategang pada gedung bertingkat 10 yang akan direncanakan sebagai tempat parkir dan akan dibandingkan dengan penggunaan balok beton bertulang .Penggunaan beton bertulang sebenarnya tidak efisien karena bentang yang cukup besar yang terdapat pada gedung bertingkat 10 ini yakni 12 m. Oleh karena itu akan direncanakan dengan menggunakan balok prategang agar lebih efektif dan efisien untuk digunakan.

Dalam tugas akhir ini akan direncanakan penggunaan balok bertulang sesuai dengan SNI 1782-2002 dan akan dibandingkan dengan penggunaan balok prategang yang mengacu kepada ACI 318-05 agar bisa dilihat penggunaan balok ang lebih efektif dan efisien.

Dalam mendesin blok prategang cukup berbeda dengan balok beton bertulang karena setelah momen primer dihitung dengan menggunakan program maka momen sekunder harus dihitung dengan manual agar bias didapatkan momen balok prategang yang sesuai . dan dalam perencanaan juga terdapat perbedaan dari volume balok yang menggunakan beton bertulang dan beton prategang yaitu untuk balok beton bertulang , balok frame 1 volumenya = 28 m3 , balok frame 2 volumenya = 28 m3 sedangkan untuk balok beton prategang , balok frame 1 volumenya = 11,2 m3 , balok frame 2 volumenya = 11,2 m3

Dari tugas akhir ini kita dapat menyimpulkan bahwa untuk bentang panjang akan lebih efektif dan efisien jika menggunakan balok prategang karena akan menghemat penggunaan volume beton dan juga dimensi blok yang direncanakan dengan menggunakan balok prategang akan lebih kecil dan langsing dibandingkan dengan balok bertulang

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa atas segala rahmat dan berkatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana S1 pada Bidang Studi Struktur Jurusan Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : PERENCANAAN PORTAL BANGUNAN BERTINGKAT 10 DENGAN MENGGUNAKAN PRESTRESSED CONCRETE SESUAI DENGAN BUILDING CODE ACI 318-05

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil sekaligusdosen pembimbingyang telah memberi bimbingan dan saran kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Syahrizal, MT sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Medan.

3. Bapak Ir. Sanci Barus , MT selaku Ketua Koordinator bidang studi Struktur

4. Bapak Ir. Torang Sitorus , MT selaku dosen pembanding yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun.

5. Bapak Ir. Robert Panjaitan , MT selaku dosen pembanding yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun.

6. Bapak Ivan Indrawan . ST , MT selaku dosen pembimbing saya yang telah banyak memberikan nasehat dan bimbingan kepada saya .

7. Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Medan.

8. Orang tua yaitu ayah dan ibu saya tercinta dan saudara-saudara penulisyang telah memberikan dorongan semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Rekan-rekan mahasiswa stambuk 07 terutama Martinus , Rudi Salim , Darwin dan Nanda Wardhana dan juga temen-temen stambuk 07 yang telah memberi dukungan moril dan support kepada saya seperti Hermanto , Dewi Cendana , Coandra , Effendi

, Suhardi , David Siburian , Daniel Dianto , Daniel TRT , Didi Susanto , Aulia Rahman , Djuangga , Dhani Apraisal , Josua , Yosi , Emsiakui. serta adik – adik kelas yang telah memberikan motivasi serta bantuan moril dan segala kekerabatan dan kerja sama selama pendidikan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Medan. 10.Teman – teman dekat saya Steven , Dirmanto , Endy , Herman Wijaya

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf pengajar serta rekan-rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat besar bagi kita semua.

Medan, 28 Mei 2013 Hormat

DAFTAR ISI

Abstrak……….. i

Kata Pengantar……….. ii

Daftar Isi……… iv

Daftar Notasi………. vi

Daftar Tabel……….. viii

Daftar Gambar……….. ix

BAB I : PENDAHULUAN………. 1

1.1 Latar Belakang………. 1

1.2 Maksud dan Tujuan………. 2

1.3 Perumusan Masalah………...2

1.4 Batasan Masalah……….. 4

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA……… 6

2.1 Perbandingan dengan Beton Bertulang……….8

2.2 Keuntungan beton prategang……….. 9

2.3 Riwayat perkembangan prategang………... 10

2.4 Konsep-konsep dasar pemberian prategang……… 13

2.5 Sistem Pemberian Prategang……….. 17

2.5.1 Sistem Pemberian Prategang secara Pratarik ………. 17

2.5.2 Sistem Pemberian Prategang secara PascaTarik ………19

2.6 Material Beton Prategang……… 21

2.6.1 Beton ……… 21

2.6.2 Baja Prategang ………23

2.7 Sistem Pengangkeran Beton Prategang………. 24

BAB III : PERENCANAAN DAN DESAIN……… 26

3.1 Pendahuluan………... 26

3.2.1 Data-data yang digunakan dalam perencanaan……… 27

3.2.1a Building Code ……… 29

3.2.1b Syarat-syarat batas beton prategang ……….. 29

3.2.1c Kombinasi Pembebanan………. 34

3.3 Perhitungan……….. 35

3.3.1 Perencanaan pelat……….. 35

3.3.2 Pembebanan……….………36

3.3.3 Penulangan balok bertulang……….58

3.3.4 Perhitungn tulangan geser balok………..66

3.3.e Penulangan kolom………..………..71

3.3.f Perencanaan Balok Prategang……… 73

BAB IV : KESIMPULAN………94

DAFTAR NOTASI

1. f’c = Kuat tekan beton

2. fy = Kuat mutu baja

3. Tx = Waktu getar bangunan sumbu x 4. Ty = Waktu getar bangunan sumbu x 5. I = Faktor Keutamaan Gedung 6. R = Faktor Daktilitas Beton 7. DL = Beban mati

8. LL = Beban Hidup 9. qeq = Beban terbagi rata 10.Mn = Momen nominal 11.As = Luas Tulangan 12.� = Rasio tulangan 13.Vc = Gaya geser ultimate

14.Vs = Gaya geser yang dipikul beton 15.I = Inersia balok

16.P = Gaya horizontal yang menekan balok prategang

17.V = Gaya vertikal yang menekan balok prategang

18.W1 = Beban terbagi rata sepanjang balok prategang 19.

�

� = Tegangan awal pada tendon

20.

�

�� = Kuat tarik tendon yang ditetapkan 21.��= Prategang awal

23.��� = Prategang efektif pada tendon

24.�′�� = Kuat tekan beton pada saat prategang awal

25.���= Tegangan tekan izin maksimum dibeton pada saat prategang awal 26.��= Tegangan tekan izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja 27.���= Tegangan tarik izin maksimum di beton segera sesudah transfer dan sebelum terjadi kehilangan

28.��= Tegangan tarik izin maksimum dibeton sesudah semua kehilangan pada Taraf beban kerja

29.���= Tegangan awal pada tendon 30.���= Prategang efektif pada tendon

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Tipikal Baja Prategang………... 24

Tabel 3.1 : Konversi Satuan………... 32

Tabel 3.2 : Ukuran balok anak dan balok induk……… 36

Tabel 3.3 : Rekap beban hidup terbagi rata……… 40

Tabel 3.4 : Rekap beban hidup terpusat …… ……….. 44

Tabel 3.5 : Rekap beban mati terbagi rata………. 46

Tabel 3.6 : Rekap beban mati terpusat ……...………...………....48

Tabel 3.7 : Rekap berat total bangunan……….. 56

Tabel 3.8 : Rekap beban gempa ( beton bertulang)……… 57

Tabel 3.9 : Rekap beban gempa ( beton prategang kolom 70 x 70)……….. 57

Tabel 3.10 : Momen maks balok beton bertulang……… 58

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 : Tampak atas portal………... 3

Gambar 1.2 : Tampak depan portal………... 3

Gambar 1.3 : Tampak samping portal………...4

Gambar 2.1 : Ilustrasi Cara Mendasar Pemberian Prategang………...7

Gambar 2.2 : Balok tanpa eksentrisitas konsep mengubah beton menjadi elastis………..14

Gambar 2.3 : Balok dengan eksentrisitas konsep mengubah beton menjadi elastis ….….14 Gambar 2.4 : Kopel Penahan melawan momen eksternal.………...…15

Gambar 2.5 : Konsep sistem pertimbangan beton………...16

Gambar 2.6 : Proses pembuatan beton prategang pratarik (pre-tentioning)………..……..18

Gambar 2.7 : Proses pembuatan beton prategang pascatarik (post-tentioning)……....…..20

Gambar 3.1 : Beban Segitiga………...………36

Gambar 3.5 : Beban Trapesium………. 37

Gambar 3.3a : Penulangan Tumpuan frame 1 Beton Bertulang……… 70

Gambar 3.3b : Penulangan Lapangan frame 1 Beton Bertulang………... 70

Gambar 3.4a : Penulangan Tumpuan frame 2 Beton Bertulang……… 70

Gambar 3.4b : Penulangan Lapangan frame 2 Beton Bertulang………... 70

Gambar 3.5 : Penulangan kolom………. 72

Gambar 3.6a : Penulangan Tumpuan frame 1 Beton Prategang kolom 70 x 70 ..…...……..90

Gambar 3.6b: Penulangan Lapangan frame 1 Beton Prategang kolom 70 x 70 ………...90

Gambar 3.7a : Penulangan Tumpuan frame 2 Beton Prategang kolom 70 x 70…….….….90

Gambar 3.7b : Penulangan Tumpuan frame 2 Beton Prategang kolom 70 x 70 …...………90

ABSTRAK

Pemakaian balok prategang masih sangat jarang digunakan untuk pembangunan gedung tinggi di Indonesia sedangkan di negara maju sudah sangat sering digunakan . Pada tugas akhir ini akan direncanakan penggunaan balok prategang pada gedung bertingkat 10 yang akan direncanakan sebagai tempat parkir dan akan dibandingkan dengan penggunaan balok beton bertulang .Penggunaan beton bertulang sebenarnya tidak efisien karena bentang yang cukup besar yang terdapat pada gedung bertingkat 10 ini yakni 12 m. Oleh karena itu akan direncanakan dengan menggunakan balok prategang agar lebih efektif dan efisien untuk digunakan.

Dalam tugas akhir ini akan direncanakan penggunaan balok bertulang sesuai dengan SNI 1782-2002 dan akan dibandingkan dengan penggunaan balok prategang yang mengacu kepada ACI 318-05 agar bisa dilihat penggunaan balok ang lebih efektif dan efisien.

Dalam mendesin blok prategang cukup berbeda dengan balok beton bertulang karena setelah momen primer dihitung dengan menggunakan program maka momen sekunder harus dihitung dengan manual agar bias didapatkan momen balok prategang yang sesuai . dan dalam perencanaan juga terdapat perbedaan dari volume balok yang menggunakan beton bertulang dan beton prategang yaitu untuk balok beton bertulang , balok frame 1 volumenya = 28 m3 , balok frame 2 volumenya = 28 m3 sedangkan untuk balok beton prategang , balok frame 1 volumenya = 11,2 m3 , balok frame 2 volumenya = 11,2 m3

Dari tugas akhir ini kita dapat menyimpulkan bahwa untuk bentang panjang akan lebih efektif dan efisien jika menggunakan balok prategang karena akan menghemat penggunaan volume beton dan juga dimensi blok yang direncanakan dengan menggunakan balok prategang akan lebih kecil dan langsing dibandingkan dengan balok bertulang

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Beton adalah bahan konstruksi yang umum digunakan untuk membuat perkerasan jalan, struktur bangunan, fondasi, jalan, jembatan penyeberangan, struktur parkiran, dasar untuk pagar/gerbang, dan semen dalam bata atau tembok blok.Beton yang akan dibahas kali ini adalah beton prategang (prestress) yang mulai banyak digunakan saat ini dalam konstruksi dan biasanya dipakai untuk membangun jembatan beton dengan bentang yang panjang , tapi beton prategang juga sudah mulai digunakan di luar negeri untuk membangun bangunan industri maupun bangunan gedung bertingkat tinggi.

Beton prategang sudah menjadi bahan konstruksi yang umum digunakan di luar negeri seperti di negara-negara Eropa atau Amerika untuk membangun bangunan industri ataupun bangunan bertingkat tinggi. Hal yang melatarbelakangi saya unuk membuat tugas akhir mengenai desain bangunan bertigkat dengan beton prategang karena berbagai keunggulan yang dimiliki beton prategang daripada penggunaan beton bertulang dan juga karena beton prategang masih jarang digunakan di Indonesia untuk bangunan konstruksi bertingkat tinggi dan saya memilih untuk menggunakan peraturan Wight K,James .2004.

Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-

05 & commentary),sebagai acuan saya untuk mendesain balok prategang untuk bangunan

bertingkat 10.

Penggunaan balok prategang menurut PCI design handbook edisi ke enam yang mengacu kepada Wight K,James .2004. Building Code Requirements for Structural

konstruksi bila menggunakan desain balok bangunan bertingkat 10 dengan menggunakan beton prategang dibandingkan dengan penggunaan beton bertulang biasa baik itu penghematan jumlah beton yang digunakan ataupun jumlah tulangan yang diperlukan serta jumlah baja prategang yang dipakai.

Penggunaan balok prategang juga didasari pada fungsi bangunan bertingkat 10 yang akan saya desain sebagai tempat parkir telah memiliki peraturan yang telah dirancang oleh PCI Institute Amerika yaitu Force,Greg,1997.Precast Prestressed Concrete Parking

Structure : Recommended Practice for Design and Construction

1.2 Maksud dan Tujuan

Maksud dan Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menyelesaikan kurikulum Teknik Sipil dimana setiap mahasiswa yang ingin menyelesaikan studi dari Teknik Sipil harus membuat tulisan baik berupa studi literatur, perencanaan(desain), studi kasus maupun penelitian (eksperimen). Dan yang akan dibahas untuk tugas akhir ini yaitu merupakan desain balok dengan menggunakan portal bangunan bertingkat 10 dengan menggunakan beton prategang (prestress concrete) dan saya lebih memfokuskan kepada masalah desain balok menggunakan prategang sedangkan untuk desain kolom dan penulangan kolom, saya menggunakan cara biasa untuk mendesain dengan menggunakan beton bertulang mutu tinggi yaitu beton mutu k-250 .

1.3Perumusan Masalah

Masalah yang akan dibahas dalam penulisan ini adalah cara perencanaan balok pada sebuah bangunan bertingkat 10 dengan menggunakan beton prategang. Di Indonesia , penggunaan beton prategang untuk balok bangunan bertingkat tinggi masih sangat jarang digunanakan jika dibandingkan dengan penggunaan beton bertulang.Oleh karena itu pada

penulisan ini akan dibahas cara merencanakan balok pada bangunan bertingkat 10 dengan menggunakan beton prategang.

Berikut ini adalah denah portal bangunan bertingkat 10 yang akan direncanakan beserta ukuran-ukurannya.

Gambar 1.1 Tampak atas portal bangunan bertingkat 10

Gambar 1.3 Tampak samping portal bangunan bertingkat 10

1.4 Batasan Masalah

Di dalam penulisan ini , masalah dibatasi agar permasalahan yang ada tidak meluas dan hasilnya lebih baik dan disamping itu penulis juga memiliki keterbatasan di dalam penulisan. oleh karena itu pembahasan diantaranya:

a.Bangunan yang didesain adalah portal bangunan bertingkat 10 dengan beton prategang pada balok bangunan tersebut sesuai dengan design handbook PCI (Prestressed Concrete Institute) yang mengacu kepada Wight K,James,2004. Building Code Requirements for

Structural Concrete (ACI 318-05)

b.Perhitungan Struktur Bangunan 10 lantai menggunakan Structure Analysis Programe (SAP)

c.Hal yang akan dibahas lebih rinci adalah analisa dan desain balok prategang pada bangunan bertingkat 10 yang akan saya desain.

e.Untuk ukuran balok dan kolom ditentukan dan diasumsikan sendiri.

f.Mutu beton prategang yang digunakan adalah k-400 dan untuk tugas akhir saya ini saya menggunakan beton mutu tinggi k-400 karena beton prategang mempunyai sifat penyusutan dan rangkak yang rendah, mempunyai modulus elastisitas dan modulus tekan yang tinggi serta dapat menerima tegangan yang lebih besar

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Menurut (Nawy, Edward G,2001) , beton adalah material yang kuat dalam kondisi tekan, tapi lemah dalam kondisi tarik. Kuat tariknya bervariasi dari 8 sampai 14 persen dari kuat tekannya. Karena rendahnya kapasitas tarik tersebut, maka retak lentur terjadi pada taraf pembebanan yang masih rendah. Untuk mengurangi atau mencegah berkembangnya retak tersebut, gaya konsentris atau eksentris diberikan dalam arah longitudinal elemen struktural. Gaya ini mencegah berkembangnya retak dengan cara mengeliminasi atau sangat mengurangi tegangan tarik di bagian tumpuan dan daerah kritis pada kondisi beban tersebut. Penampang dapat berprilaku elastis, dan hampir semua kapasitas beton dalam memikul tekan dapat secara efektif dimanfaatkan diseluruh tinggi penampang beton pada saat semua beban bekerja di struktur tersebut.

Gaya longitudinal yang diterapkan seperti di atas disebut gaya prategang, yaitu gaya tekan yang memberikan prategangan pada penampang di sepanjang bentang suatu elemen struktural sebelum bekerjanya beban mati dan beban hidup transversal atau beban hidup horizontal transient. Jenis pemberian gaya prategang, bersama besarnya, ditentukan terutama berdasarkan jenis sistem yang dilaksanakan dan panjang bentang serta kelangsingan yang dikehendaki. Karena gaya prategang diberikan secara longitudinal di sepanjang atau sejajar dengan sumbu komponen struktur, maka prinsip-prinsip prategang dikenal sebagai pemberian prategang linier.

Untuk penggunaan pada beban layan yang tinggi, penggunaan baja tulangan (tendon) dan beton mutu tinggi akan lebih efisien. Hanya baja dengan tegangan elastis tinggi yang cocok digunakan pada beton prategang. Penggunaan baja tulangan mutu tinggi bukan saja merupakan suatu keuntungan, tetapi merupakan suatu keharusan. Prategangan

akan menghasilkan elemen yang lebih ringan, bentang yang lebih besar dan lebih ekonomis jika ditinjau dari segi pemasangan dibandingkan dengan beton bertulang biasa.

Prategang pada dasarnya merupakan suatu beban yang menimbulkan tegangan dalam awal sebelum pembebanan luar dengan besar dan distribusi tertentu bekerja sehingga tegangan yang dihasilkan dari beban luar dilawan sampai tingkat yang diinginkan. Gaya pratekan dihasilkan dengan menarik kabel tendon yang ditempatkan pada beton dengan alat penarik. Setelah penarikan tendon mencapai gaya/tekanan yang direncanakan, tendon ditahan dengan angkur, agar gaya tarik yang tadi dikerjakan tidak hilang. Penarikan kabel tendon dapat dilakukan baik sebelum beton dicor (pre-tension) atau setelah beton mengeras (post-tension).

Pemberian tegangan melingkar , yang digunakan dalam cerobong reactor nuklir, pipa, roda kendaraan, dan tangki cairan, pada dasarnya mengikuti prinsip prinsip dasar yang sama dengan pemberian prategang linier. Tegangan melingkar pada struktur silindris atau kubah menetralisisr tegangan tarik di serat terluar dari permukaan kurvalinier yang disebabkan oleh tekanan kandungan internal

Gambar 2.1 Ilustrasi Cara Mendasar Pemberian Prategang

Gambar diatas mengilustrasikan , dengan cara mendasar, aksi pemberian prategang pada beberapa buku. Buku buku diatas dianggap sama seperti blok blok beton yang bekerja sama sebagai sebuah balok akibat pemberian gaya prategang tekan yang besar. Meskipun mungkin blok blok tersebut bisa tergelincir dalam arah vertical, namun pada kenyataannya

2.1 PERBANDINGAN DENGAN BETON BERTULANG

Dari pembahasan sebelum ini, menurut (Nawy, Edward G,2001) jelaslah bahwa tegangan permanen di komponen struktur prategang diberikan sebelum seluruh beban mati dan beban hidup bekerja. Agar tegangan tarik netto yang ditimbulkan oleh beban beban tersebut dapat dieliminasi atau direduksi. Pada beton bertulang, diasumsikan bahwa kuat tarik beton tidak ada sama sekali / diabaikan. Hal ini disebabkan gaya tarik yang berasal dari momen lentur ditahan oleh lekatan yang terjadi antara tulangan dan beton. Dengan demikian, retak dan defleksi pada dasarnya tidak dapat kembali di dalam beton bertulang apabila komponen struktur tersebut telah mencapai kondisi batas pada saat mengalami beban kerja.

Tulangan di dalam komponen struktur beton bertulang tidak memberikan gaya dari dirinya pada komponen struktur tersebut, suatu hal yang berlawanan dengan aksi baja prategang. Baja yang dibutuhkan untuk menghasilkan gaya prategang di dalam komponen struktur prategang secara aktif memberi beban awal pada komponen struktur , sehingga memungkinkan terjadinya pemulihan retak dan defleksi. Apabila kuat tarik lentur beton dilampaui, komponen struktur prategang mulai beraksi seperti elemen beton bertulang

Dengan mengontrol besarnya prategang, suatu sistem struktur dapat dibuat fleksibel atau kaku tanpa mempengaruhi kekuatannya. Pada beton bertulang, perilaku yang fleksibel seperti ini sangat sulit dicapai apabila pertimbangan eknnomi perlu dimasukkan dalam desain.

Struktur fleksibel seperti tiang fender didermaga harus mampu menyerap banyak energi, dan beton prategang dapat memenuhi kebutuhan tersebut. Struktur yang didesain untuk menahan getaran besar , seperti pondasi mesin, dapat dengan mudah dibuat kaku dengan memberikan kontribusi gaya prategang pada pengurangan deformasi.

2.2 KEUNTUNGAN BETON PRATEGANG

Berikut ini akan dibahas mengenai keuntungan keuntungan dari pemakaian beton prategang dari pada beton bertulang berdasarkan (Budiadi,Andri,2008) sebagai berikut :

1. Terhindarnya retak terbuka di daerah tarik, jadi lebih tahan terhadap keadaan korosif.

2. Komponen struktur beton prategang mempunyai tinggi lebih kecil dibandingkan beton bertulang untuk kondisi bentang dan beban yang sama. Pada umumnya, tinggi komponen struktur beton prategang berkisar antara 65 sampai dengan 80 % dari tinggi komponen struktur beton bertulang. Dengan demikian , komponen struktur prategang membutuhkan lebih sedikit beton dan sekitar 20 sampai 35 persen banyaknya tulangan. Sayangnya, penghematan pada berat material ini harus dibayar dengan tingginya harga material bermutu tinggi yang dibutuhkan dalam pemberian prategang. Juga,bagaimanapun sistem yang digunakan, operasi pemberian prategang itu sendiri menimbulkan tambahan harga. Cetakan untuk beton prategang menjadi lebih kompleks, karena geometri penampang pratengang biasanya terdiri atas penampang bersayap dengan beberapa badan yang tipis.

3. Penghematan jangka panjang secara tidak langsung cukup besar, karena dibutuhkan perawatan yang lebih sedikit dari beton bertulang, yang berarti daya guna lebih lama sebagai akibat dari kontrol kualitas yang lebih baik pada betonnya.

4. Pondasi yang lebih ringan dapat digunakan akibat berat kumulatif struktur atas yang lebih kecil bila dibandingkan dengan beton bertulang biasa..

berlebihan, yang menghasilkan komponen struktur yang lebih berat dan akibatnya, retak dan defleksi jangka panjang yang lebih besar. Jadi, untuk bentang panjang , beton prategang merupakan keharusan karena pembuatan pelengkung mahal dan tidak dapat berprilaku dengan baik akibat adanya rangkak dan susut jangka panjang yang dialaminya.

6. Karena terbentuknya lawan lendut sebelum beban rencana bekerja, maka lendutan akhirnya akan lebih kecil dibandingkan pada beton bertulang.

7. Penampang struktur lebih kecil/langsing, sebab seluruh luas penampang dipakai secara efektif.

8. Jumlah berat baja prategang jauh lebih kecil dibandingkan jumlah berat besi beton biasa.

Kekurangan struktur beton prategang berdasarkan (Budiadi,Andri,2008) relatif lebih sedikit dibandingkan dengan berbagai keuntungan dan kelebihan desain menggunakan beton prategang daripada menggunakan beton bertulang.

1. Memerlukan peralatan khusus seperti tendon , angkur , mesin penarik kabel , dll 2. Memerlukan keahlian khusus baik dalam perencanaan maupun pelaksanaannya.

2.3 RIWAYAT PERKEMBANGAN PEMBERIAN PRATEGANG

Beton prategang bukan merupakan konsep baru.Berdasarkan (Nawy, Edward G,2001) pada tahun 1872, pada saat Jackson, seorang insinyur dari California, mendapatkan paten untuk sistem struktural yang menggunakan tie rod untuk membuat balok atau pelengkung dari blok-blok. Berdasarkan (Nawy, Edward G,2001) pada tahun 1888, C.W.Doehring dari Jerman memperoleh paten untuk pemberian prategang pada slab dengan

kawat-kawat metal. Akan tetapi, upaya awal untuk pemberian tegangan tersebut tidak benar-benar sukses karena hilangnya prategang dengan berjalannya waktu.

Sesudah selang waktu yang sangat lama, pada saat hanya ada sedikit kemajuan karena sulitnya mendapatkan baja berkekuatan tinggi untuk mengatasi masalah kehilangan prategang, Dill dari Alexandria, Nebraska, mengetahui adanya pengaruh susut dan rangkak ( aliran material arah transversal ) pada beton terhadap hilangnya prategang. Selanjutnya , ia mengembangkan ide bahwa pemberian pascatarik batang berpenampang bulat tanpa lekatan secara berturutan dapat mengganti kehilangan tegangan yang bergantung pada waktu pada batang tersebut akibat berkurangnya panjang komponen struktur yang ditimbulkan oleh rangkak dan susut. Berdasarkan (Nawy, Edward G,2001) pada awal tahun 1920-an.Hewett dari Minneapolis mengembangkan prinsip-prinsip pemberian prategang melingkar. Ia memberikan tegangan melingkar horisontal di sekeliling tangki beton dengan menggunakan trackstang untuk mencegah retak akibat tekanan cairan internal. Setelah itu, pemberian prategang pada tangki dan pipa berkembang pesat diAmerika Serikat, dengan ribuan tangki penyimpan air, cairan dan gas dibangun dan banyak sekali pipa tekanan prategang yang dibuat pada dua sampai tiga dekade setelah itu.

Pemberian prategang linier teruse berkembang di Eropa dan Prancis, khususnya dikembangkan oleh Eugene Freyssinet, berdasarkan (Nawy, Edward G,2001) yang pada tahun 1926 sampai 1928 mengusulkan metode metode untuk mengatasi kehilangan prategang dengan cara menggunakan baja berkekuatan tinggi dan berdaktilitas tinggi. Berdasarkan (Nawy, Edward G,2001) pada tahun 1940, ia memperkenalkan sistem Freyssinet yang sangat terkenal yang menggunakan jangkar konus untuk tendon 12 kawat.

dari Gghent, Belgia dan Guyon dari Paris mengembangkan dan menggunakan konsep pemberian prategang untuk desain dan pelaksanaan banyak jembatan di Eropa Barat dan Tengah. Sistem Magnel juga menggunakan blok-blok untuk menjangkar kawat-kawat prategang. Blok-blok tersebut berbeda dengan yang digunakan dalam sistem Freyssinet dalam hal bentuknya yang datar, sehingga memungkinkan pemberian tegangan pada dua kawat sekaligus.

Abeles dari inggris memperkenalkan dan mengembangkan konsep pemberian prategang parsial berdasarkan (Nawy, Edward G,2001) diantara tahun 1930-an dan 1960-an. Leonhardt dari Jerman dan Mikhailov dari Rusia dan T.Y.Lin dari Amerika Serikat juga memberikan kontribusi banyak pada seni dan ilmu pengetahuan tentang desain beton prategang. Metode pemberian keseimbangan beban dari Lin ini sangat dihargai. Perkembangan pada abad kedua puluh ini telah menjadikan banyak penggunaan beton prategang di seluruh dunia, dan khususnya di Amerika Serikat.

Dewasa ini, beton prategang digunakan pada gedung, struktur bawah tanah menara TV, struktur lepas pantai dan gudang apung, stasiun stasiun pembangkit, cerobong reaktor nuklir, dan berbagai jenis sistem jembatan termasuk jembatan segmental dan cable-stayed. Suksesnya perkembangan dan pelaksanaan semua struktur terkanal di dunia ini adalah karena banyaknya kemajuan dalam teknologi bahan, khususnya baja prategang, dan bertambahnya pengetahuan untuk mengestimasi kehilangan jangka pendek dan panjang pada gaya prategang.

2.4 KONSEP-KONSEP DASAR PEMBERIAN PRATEGANG

a.

Konsep ini berdasarkan (Nawy, Edward G,2001) memperlakukan beton sebagai bahan elastis dan mungkin merupakan pendapat umum dari pada insinyur. Ini merupakan buah pikiran dari Eugene Freysinet yang mempersualisasikan beton prategang pada dasarnya adalah beton yang ditransformasikan dari bahan yang getas menjadi bahan yang elastis dengan memberikan tegangan yang terlebih dahulu ( prategang ) pada bahan tersebut.

Beton yang tidak mampu menahan tarikan dan kuat memikul tekanan umumnya dengan baja mutu tinggi yang ditarik sedemikian rupa sehingga beban yang getas dapat memikul tegangan tarik. Dari konsep inilah lahir kriteria tidak ada tegangan tarik pada beton. 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.

Atas dasar pandangan ini, beton divisualisasikan sebagai benda yang mengalami dua sistem pembebanan, gaya internal prategang dan beban eksternal dengan tegangan tarik akibat gaya eksternal dilawan oleh tegangan tekan akibat gaya prategang. Begitu juga retak pada beton akibat gaya elastisnya dicegah atau diperlambat dengan peraturan yang dihasilkan oleh tendon sejauh tidak terjadi retak-retak, tegangan-tegangan, regangan-regangan, lendutan-lendutan pada beton akibat kedua sistem pembebanan dapat dipandang secara terpisah dan bersama-sama bila perlu.

 Balok Tanpa Eksentrisitas

Gambar 2.2 Balok tanpa eksentrisitas konsep mengubah beton menjadi elastis

Maka gaya prategang F + Akibat beban eksternal n = Akibat F + n

 Balok Dengan Eksentrisitas

Akibat gaya prategang F + Akibat beban eksternal n + Akibat gaya eksentrisitas = Akibat F + n + e

Kesimpulan : Beton mengalami tekan sehingga mengubah beton yang merupakan bahan yang getas menjadi bahan yang elastis.

b.

Konsep ini berdasarkan (Nawy, Edward G,2001) 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.

Konsep Kedua : Sistem Prategang untuk Kombinasi Baja Mutu Tinggi Dengan Beton

Gambar 2.4 Kopel Penahan nelawan momen eksternal

Pada beton prategang baja mutu tinggi dipakai dengan jalan menariknya sebelum kekuatannya dimanfaatkan sepenuhnya. Jika baja mutu tinggi ditanamkan pada beton, seperti pada beton bertulang biasa, beton sekitarnya akan menjadi retak berat, sebelum seluruh kekuatan baja digunakan, oleh karena itu baja perlu ditarik sebelumnya ( pratarik ) terhadap beton. Dengan menarik dan menjangkarkan baja ke beton, dihasilkan tegangan dan tegangan yang diinginkan pada kedua bahan, tegangan dan regangan tekan pada beton tekan, tegangan dan regangan tarik pada baja. Kombinasi ini memungkinkan

pemakaian yang aman dan ekonomis dari kedua bahan, dimana hal ini tidak dapat dicapai jika baja hanya ditanamkan di dalam beton seperti pada beton bertulang biasa.

c.

Konsep berdasarkan (Nawy, Edward G,2001) ini terutama menggunakan prategang sebagai suatu usaha untuk membuat seimbang gaya-gaya pada sebuah batang. Konsep ini sesungguhnya dikembangkan oleh pengarang meskipun dapat dipastikan juga digunakan oleh insinyur-insinyur baru untuk hal yang lebih sederhana.

Konsep Ketiga : Sistem Prategang untuk Mencapai Pertimbangan Beton

Gambar 2.5 Konsep Sistem Pertimbangan Beton

Gaya prategang ditentukan dari prinsip-prinsip mekanika dan hubungan regangan dengan menganggap material bersifat homogen dan elastis. Sehingga tegangan-tegangan elastis pada tiap potongan penampang dapat dihitung dengan rumus dibawah ini :

Ig Mc Ig Pec Ac

P

f_top =− ± 

Ig Mc Ig Pec Ac

P

f_bot =−  ±

Dimana ftop adalah tegangan pada serat paling atas , dan fbot adalah tegangan pada

P,M,Ac,Ig menyatakan gaya prategang, momen, luasan beton, dan momen inersia kotor berturut turut. Sedangkan e menyatakan eksentrisitas dari tendon terhadap sumbu pusat penampang beton dan c menyatakan jarak dari sumbu pusat penampang menuju serat terluar dari penampang beton.

2.5 SISTEM PEMBERIAN PRATEGANG

2.5.1. SISTEM PEMBERIAN PRATEGANG SECARA PRATARIK

Baja prategang berdasarkan (Budiadi,Andri,2008) diberi pratarik terhadap pengangkeran independen sebelum pengecoran beton dis ekitarnya. Penjangkaran seperti ini ditumpu oleh bulkheads yang stabil dan besar untuk memikul gaya terpusat yang sangat besar yang diberikan pada masing masing tendon. Sebutan “ pratarik “ berarti pemberian pratarik pada baja prategang, bukan pada baloknya. Dengan demikian, balok pratarik adalah balok prategang dimana tendon prategang ditarik sebelum dicor, sedangkan balok pasca tarik adalah balok dengan tendon prategangnya ditarik sesudah balok dicor dan mencapai sebahagian besar dari kuat betonnya.

Pemberian pratarik biasanya dilakukan dilokasi pembuatan beton pracetak , dimana landasan pracetak berupa slab beton bertulang yang panjang dicor diatas tanah dengan bulkheads angker vertikal atau dinding di ujung-ujungnya.. Untuk lebih jelas lihatlah gambar dibawah. Strand baja diregangkan dan diangker ke dinding vertikal, yang di desain untuk menahan gaya prategang eksentrisitas besar,. Pemberian prategang dapat dilakukan dengan memberi prategang pada strand secara individual, atau semua strand pada satu operasi pendongkrakan.

Metode ini digunakan untuk beton-beton pracetak dan biasanya digunakan untuk konstruksi kecil. Beton-beton pracetak biasanya digunakan pada

konstruksi-konstruksi bangunan, kolom-kolom gedung, tiang pondasi atau balok dengan bentang yang panjang.

Adapun tahap urutan pengerjaan beton pre-tension adalah sebagai berikut :

Kabel tendon dipersiapkan terlebih dahulu pada sebuah angkur yang mati (fixed anchorage) dan sebuah angkur yang hidup (live anchorage). Kemudian live anchorage ditarik dengan dongkrak (jack) sehingga kabel tendon bertambah panjang. Jack biasanya dilengkapi dengan manometer untuk mengetahui besarnya gaya yang ditimbulkan oleh jack. Setelah mencapai gaya yang diinginkan, beton dicor. Setelah beton mencapai umur yang cukup, kabel perlahan-lahan dilepaskan dari kedua angkur dan dipotong. Kabel tendon akan berusaha kembali ke bentuknya semula setelah pertambahan panjang yang diakibatkan oleh penarikan pada awal pelaksanaan. Hal inilah yang menyebabkan adanya gaya tekan internal pada beton.

(a) Tendon ditarik dan diangkur

(b) Beton Dicor dan dibiarkan mongering

(c) Tendon Dilepas , Gaya Tekan ditransfer ke Beton

Gambar 2.6 Proses Pembuatan Beton Prategang Pratarik (Pre-Tentioning)

Kekurangan dari metode pre-tentioning menurut (Budiadi,Andri,2008), antara lain :

a. Tidak dapat digunakan untuk bangunan tingkat tinggi.

b. Kabel yang dipakai umumnya lurus sehingga tidak tahan terhadap pergeseran atau letak konstruksi yang berjauhan.

c. Pemberian tegangan yang berlebihan sangat tidak cocok / sesuai.

Untuk profil tendon harped, landasan untuk memberikan prategang berupa alat pemegang. Karena landasan dapat mempunyai panjang ratusan feet, maka elemen prategang pracetak dapat dihasilkan pada satu operasi, dan strands prategang yang diekspos diantaranya dapat dipotong setelah beton mengeras.

Prinsip : “Kabel ditarik terlebih dahulu, kemudian beton dicor di sekeliling kabel. Setelah beton cukup umur, lalu kabel dilepas.”

2.5.2. PEMBERIAN PRATEGANG SECARA PASCATARIK

Kebanyakan pelaksanaan pretensioning dilapangan dilaksanakan dengan metode post-tensioning. Post-tensioning berdasarkan (Budiadi,Andri,2008) juga banyak digunakan konstruksi beton prategang segmental pada jembatan dengan bentang yang panjang.

Metode pelaksanaan post-tension adalah sebagai berikut :

Selongsong kabel tendon dimasukkan dengan posisi yang benar pada cetakan beton beserta atau tanpa tendon dengan salah satu ujungnya diberi angkur hidup dan ujung lainnya angkur mati atau kedua ujungnya dipasang angkur hidup. Beton dicor dan dibiarkan mengeras hingga mencapai umur yang mencukupi. Selanjutnya, dongkrak hidrolik dipasang pada angkur hidup dan kabel tendon ditarik hingga mencapai tegangan atau gaya yang direncanakan. Untuk mencegah kabel tendon kehilangan tegangan akibat slip pada ujung

angkur terdapat baji. Gaya tarik akan berpindah pada beton sebagai gaya tekan internal akibat reaksi angkur.

(a) Beton Dicor

(b) Tendon Ditarik dan Gaya Tekan ditransfer (c)

( c) Tendon Diangkur dan digrouting

Gambar 2.7 Proses Pembuatan Beton Prategang Pascatarik (Post-Tentioning)

Didalam pemberian pascatarik, strand, kawat-kawat , atau batang-batang ditarik sesudah beton mengeras. Strand diletakkan di dalam saluran longitudinal di dalam elemen beton pracetak. Gaya prategang ditransfer melalui penjangkaran ujung seperti chucks dari supreme products. Setelah terjadi prategang penuh, kemudian selongsong tempat dimasukkannya baja prategang tersebut disuntikkan dengan cairan beton ( di grouting ).

Prinsip : “Beton dicor terlebih dahulu disediakan tempat di dalamnya agar setelah mengeras dengan tegangan mencapai ±275 kg/cm2, kemudian kabel ditarik sampai gaya

Tegangan yang disebabkan oleh prategang umumnya merupakan tegangan kombinasi yang disebabkan oleh beban langsung dan lenturan yang dihasilkan oleh beban yang ditempatkan secara eksentris.

Analisa tegangan-tegangan yang timbul pada suatu elemen struktur beton prategang didasarkan atas asumsi-asumsi berikut:

1. Beton prategang adalah suatu mineral yang elastic serta homogen

2. Didalam batas-batas tegangan kerja, baik beton maupun baja berperilaku elastis, tidak dapat menahan rangkak yang kecil yang terjadi pada keduamaterial tersebut pada pembebanan terus-menerus.

3. Suatu potongan datar sebelum melentur dianggap tetap datar meskipun sudahmengalami lenturan, yang menyatakan suatu distribusi regangan linier padakeseluruhan tinggi batang.

Selama tegangan tarik tidak melampaui batas modulus keruntuhan beton (yang sesuai dengan tahap retakan yang terlihat pada beton), setiap perubahan dalam pembebanan batang menghasilkan perubahan tegangan pada beton saja, satu-satunya fungsi dari tendon prategang adalah untuk memberikan dan memelihara prategang pada beton.

Tegangan yang disebabkan oleh prategang umumnya merupakan tegangan kombinasi yang disebabkan oleh aksi beban langsung dan lenturan yang dihasilkan oleh beban yang ditempatkan secara eksentris maupun kosentris.

2.6

MaterialBetonPrategang

2.6.1. Beton

Menurut (Budiadi,Andri,2008) betonadalahcampurandarisemen,air,danagregatsertasuatubahan

prategangadalahyangmempunyaikekuatantekanyangcukuptinggidimana betonminimal30Mpa.Kuattekanyangtinggidiperlukanuntukmenahan tegangantekanpadaserattertekan,pengangkurantendon,mencegahterjadinya

keretakan,mempunyaimoduluselastisitasyangtinggidanmengalamirangkak lebih kecil. Betonadalahmeterialyangkuatterhadapkondisitekan,akantetapi

materialyanglemahterhadapkondisitarik.Kuattarikbetonbervariasimulaidari8 sampai14persendarikuattekannya.Rendahnyakapasitastarikbeton

menimbulkanterjadinyaretaklenturpadatarafpembebananyangmasihrendah.

Untukmengurangiataumencegahberkembangnyaretaktersebut,gayakonsentris atau eksentris diberikandalam arahlongitudinal elemenstruktural.

Gayalongitudinalyangditerapkantersebutdiatasdisebutgaya prategang,yaitugayatekanyangmemberikanprategangpadapenampangdi sepanjangbentangsuatuelemenstrukturalsebelumbekerjanyabebanmatidan bebanhiduptransversalataubebanhiduphorizontaltransien.Gayaprategang iniberupatendonyangdiberikanteganganawalsebelummemikulbeban kerjanya,yangberfungsimengurangiataumenghilangkantegangantarikpada

saatbetonmengalamibebankerja,mengantikantulangantarikpada struktur beton bertulangbiasa.

Betonprategangadalahmaterialyangsangatbanyakdigunakandalam kontruksi.Betonprategangpadadasarnyaadalahbetondimanategangan-tegangan

internaldenganbesarsertadistribusiyangsesuaidiberikansedemikianrupa sehinggategangan-teganganyangdiakibatkanolehbeban-bebanluardilawan

sampaisuatutingkatyangdiinginkan.Prategangmeliputitambahangayatekan

padastrukturuntukmengurangiataubahkanmenghilangkangayatarikinternal dandalamhalini retak padabetondapatdihilangkan.

Beton yang digunkan dalam beton prategang adalah mempunyai kuat tekanyangcukuptinggidengannilaif'cminK-300,moduluselastisyangtinggi dan

mengalamirangkakultimityanglebihkecil,yangmenghasilkan

kehilanganprategangyanglebih kecil padabaja.Kuat tekanyangtinggiini diperlukanuntukmenahantegangantekanpadaserattertekan,pengangkuran

tendon,mencegahterjadinyakeretakan.Pemakaianbetonberkekuatantinggi dapatmemperkecildimensipenampangmelintangunsur-unsurstrukturalbeton prategang.Denganberkurangnyaberatmatimaterial,makasecarateknis maupunekonomisbentangyanglebihpanjangdapatdilakukan.

2.6.2

Baja Prategang

Menurut (Budiadi,Andri,2008) prategangpadadasarnyamerupakansuatubebanyangmenimbulkan tegangandalam awal

sebelum pembebananluardenganbesardandistribusitertentu

bekerjasehinggateganganyangdihasilkandaribebanluardilawansampai tingkatyangdiinginkan.Gayapratekandihasilkandenganmenarikkabeltendon

yangditempatkanpadabetondenganalatpenarik.Setelahpenarikantendon mencapai gaya/tekananyangdirencanakan,tendonditahandenganangkur,agar gaya tarikyangtadi dikerjakantidakhilang.Penarikankabeltendondapat dilakukanbaiksebelumbetondicor(pre-tension)atausetelahbetonmengeras (post-tension).

Baja (tendon)yangdipakai untukbetonprategangdalamprakteknya ada tigamacam,yaitu: 1. Kawattunggal(wires),biasanyadigunkanuntuk bajaprategang pada beton

prategangdengan system pratarik(pre-tension).

3. Kawat batangan(bar),biasanyadigunakan untukbajaprategangpada beton

prategangdengan system pratarik(pre-tension).

Kawattunggalyangdipakaiuntukbetonprategangadalahyangsesuai dengan spesifikasisepertiASTM (American Standard for Testing Materials)421. Strandsterbuatdaritujuhkawatdenganmemuntirenam

diantaranyapadapichsebesar12sampai16kalidiameterdisekelilingkawat

lurusyangsedikitkebihbesar.Ukurandari kawat tunggal bervariasi dengan diameterantara3-8m,dengantengangantarik(fp)antara1500-1700Mpa dengan modulus elastisitasEp=200x10

Mpa

Untuk memaksimumkan luas baja strands 7 kawat untuk suatu diameter nominal , kawat strands dapat dipadatkan seperti gambar di bawah ini . Standar ASTM juga

tercantum pada tabel di bawah ini .

Tabel 2.1 Tipikal Baja Prategang (Budiadi,Andri.2008) 2.7SistemPengangkeran Beton Prategang

Sehubungandenganperbedaansistemuntukpenarikandan Material type and standard Nominal Diameter (mm)

Area (mm2) Minimum breaking Load Minimum tensile strength (fp) Mpa Wire

5 19,6 30,4 1550

5 19,6 33,3 1700

7 38,5 65,5 1700

7-wire strand super grade

9,3 54,7 102 1860

12,7 100 184 1840

15,2 143 250 1750

7 wire strand

regular grade 12,7 94,3 165 1750

Bars ( super grade)

23 415 450 1080

26 530 570 1080

29 660 710 1080

32 804 870 1080

penerapanbetonprategang.Seorangsarjanatekniksipilharus

mempunyaipengetahuanumummengenaimetode-metodeyangadadan

mengingatnyapadasaatmenentukandimensikomponenstruktur,sehingga tendon-tendondaribeberapasistemdapatditempatkandenganbaik.

Berbagai metodedengannamapratekanan(pre-compression)diberikanpadabeton dapat dilakukan sebagaiberikut:

1. Pembangkit gaya tekan antara elemen structural dan tumpuan-tumpuannya denganpemakaiandongkrak (flatjack).

2. Pengembangan Tekanan Keliling (hoop compression) dalam struktur

berbentuksilinder dengan mengulungkawatsecaramelingkar.

3. Pemakaianbajayangditariksecaralongitudinalyangditanamdalambeton atau ditempatkandalamselongsong.

4. Pemakaianprinsipdistorsisuatustrukturstatistaktentubaik dengan perpindahanmaupundenganrotasisatubagianrelatifterhadapbagian lainnya.

5. Pemakaian pemotong baja structural yang dilendutkan dan ditanam dalam betonsampai betontersebutmengeras.

6. Pengembangan tarikan terbatas pada baja dan tekanan pada beton dengan memakai semenyangmengembang

Metodeyangbiasadipakanuntukmemberikanparategangpadasemen

betonstrukuraladalahdenganmenarikbajakearahlongitudinaldenganalat penarikyangberbeda-beda.Prategangdenganmenggunakangaya-gayalangsung diantaratumpuan-tumpuanumumnyadipakaipelengkungdanperkerasan,dan dongkrakdatarselalu dipakai untuk memberikangaya-gayayangdiinginkan.

matiadalahangkeryangtidakbiasdilakukanlagipenarikansetelahpenegangan tendondilakukan.Angkermatiseringdigunakandalamprategangdengansistem

pratarik.Sedangkanangkerhidupdapatdilakukanpenarikankembalijikahalitu diperlukan. Pegangkeraniniseringdijumpaidalamprategangdengansistempasca tarik

BAB III

PERENCANAAN DAN DESAIN

3.1 Pendahuluan

Pada bangunan gedung bertingkat 10 yang akan saya rencanakan ini akan membandingkannggunaan balok beton bertulang dan balok beton prategang . Pada gedung bertingkat 10 ini memiliki bentang terpanjang yaitu 12 m sehingga tidak akan efektif dalam menggunakan beton bertulang karena dimensi balok akan menjadi besar sehingga berat beban sendiri cukup besar jadi akan direncanakan balok beton prategang agar dapat dibandingkan penggunakan beton bertulang dan beton prategang. Beton prategang cukup ideal digunakan karena dimensi balok akan menjadi lebih efektif dan efisien.

3.2 Perencanaan

Dalam tugas akhir ini akan direncanakan peggunakan balok berton bertulang dan balok beton prategang sedangkan untuk perencanaan kolom akan tetap menggunankan beton bertulang biasa . Setelah perncanaan balok bertulang dan balok prategang ini selesai , maka akan dibandingkan hasil dimensi antara balok prategang dan balok bertulang yang dipakai agar bias diliat mana yang lebih efektif dan efisien di lapangan .Beban yang digunakan dalan perencanaan ini meliputi beban hidup , beban mati dan beban gempa . Kombinasi pembebanan yang digunakan akan sesuai dengan Anonim 1, 2002 . Tata Cara

3.2.1 Data-data yang digunakan dalam perencanaan

Dalam sistematis perencanaan balok , akan dilakukan dengan merencanakan balokbeton bertulangdan beton prategang.

Adapundata-dataperencanaansebagaiberikut:

1. Konstruksiportalbalokbetonbangunangedung 10 tingkat

terdiriluasbangunandenganpanjang34m,lebar 40 mdan tinggi35 m. 2. DalamperencanaaninidigunakanmaterialBeton danbajadenganmutu.

 UntukBetonBertulang:

• (fc')=25Mpa

• (fy)=300MPa.

 UntukBetonPrategang:

• (fc')=40Mpa

• (fy)=300MPa.

3. Komponenstrukturyangdibandingkanhanyalahbaloktampangpersegi. 4. Perletakanstrukturgedungadalahjepit-jepit.

5. Struktur gedung bertingkat 10 direncanakan sebagai tempat parkir

Beban-beban yangbekerjayangdisesuaikandengan peraturan Anonim 1, 2002 . Tata Cara

Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2487-2002) yang berlaku

yaitu :

a.BebanMati

Besarnyabeban matiyangakanditentukanharusberdasarkanberatisi pada bahan-bahanbangunantersebut,diantaranya:

b. BebanHidup

BerdasarkanperaturanyangberlakudiIndonesia,bebanhiduppada atapadalah100kg/m2.

c. BebanGempa

BerdasarkanperaturanyangberlakudiIndonesia,bebanbebangempa statikekuivalendiperoleh :

Perhitungn Base Shear

V =

�

.

�

�

_�

.

��

Direncanakan

• Waktu getar bangunan :

Tx = Ty = 0,0731.H3/4 = 0,0731 (35) ¾ = 1,052 detik

• Struktur dalam wilayah gempa 3

• Struktur dalam tanah lunak

• Dari grafik respons spectrum gempa rencana ( sesuai dengan Anonim 2, 2002 . Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 1726-2002)

Diperoleh nilai C = 0,75

• Faktor Daktilitas (R) untuk beton bertulang = 8,5

3.2.1a Building Code

Dalammerencanakansebuahbangunansetidaknyakitaharusmemiliki acuanyangjelas,sehingganantinyatidakditemukankesalahan-kesalahan

dalamperencanaan.Olehkarenaitu,penulismenggunakanbeberapabuildingcode

atauperaturan-peraturanyangdigunakandalamperencanaanini,diantaranya:

1. Wight K,James . Building Code Requirements for Structural

Concrete (ACI 318- 05 & commentary)

2. Anonim 1, 2002 . Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk

Bangunan Gedung (SNI 03-2487-2002)

3. Anonim 2, 2002 . Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan

Gedung (SNI 1726-2002)

3.2.1bSyarat-syarat Batas pada beton prategang

Berdasarkan peraturan yang tertera pada building code, diperoleh data ketentuan-ketentuan untuk mencari tegangan pada beton dan tendon yaitu sebagai

berikut:

Mutu beton (f’c) dan syarat-syarat batasnya :

 Kuat tekan beton pada saat prategang awal :

Untuk tujuan desain, Kuat tekan beton pada saat prategang awal (�′��) yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-05 adalah sebesar :

�′��= 0,75�′�

Dimana :

�′�= Kuat tekan beton

 Tegangan tekan izin maksimum di beton prategang pada saat prategang awal : Untuk tujuan desain, tegangan tekan izin maksimum di beton prategang pada saat transfer (���) yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-05 adalah sebesar :

���= 0.6 �′��

Dimana :

���= Tegangan tekan izin maksimum di beton prategang pada saat transfer �′��= Kuat tekan beton pada saat prategang awal

 Tegangan tarik izin maksimum di beton prategang pada saat prategang awal. Untuk tujuan desain, tegangan tarik izin maksimum di beton prategang pada saat prategang awal (���) yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-05 adalah sebesar :

���= 6 �′��

Dimana :

���= Tegangan tarik izin maksimum di beton prategang pada saat transfer �′��= Kuat tekan beton pada saat prategang awal

Tegangan tekan izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja

Untuk tujuan desain, tegangan tekan izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja (��) yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-05 adalah sebesar :

��= �′

Dimana:

Tegangan tarik izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja

Untuk tujuan desain, tegangan tarik izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja (��) yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-05 adalahsebesar :

��=12 �′� Dim ana:

ft = Tegangan tarik izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja

f'c= Kuat tekan beton

฀฀Mutu Baja Tendon (fpu)

Untuk tujuan desain, tegangan tarik izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja(��) yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-05 adalah sebesar :

�

��

=

0,70

�

��

��=

A

ps

x f

pi ���= �����

Pe =

A

ps

x f

pe

Dimana:

�

�� = Tegangan awal pada tendon

�

�� = Kuat tarik tendon yang ditetapkan �� = Prategang awal

��� = Prategang efektif pada tendon

Tegangan tarik dalam tendon pratekan tidak boleh melampaui nilai berikut : a). Akibat gaya penjangkaran tendon

฀฀0,94 fpy = 157.400.000 Kg/m2

฀฀Tetapi tidak lebih besar dari 0,8 fpu = 148.800.000 Kg/m2 Atau nilai maksimum yang

direkomendasikan oleh pabrik pembuat tendon pratekan atau jangkar. b). Sesaat setelah pemindahan gaya pratekan

฀฀0,82 fpy = 137.300.000 Kg/m2

฀฀Tetapi tidak boleh lebih besar dari 0,74 fpu = 137.600.000 Kg/m2

c). Tendon pasca tarik, pada daerah jangkar dan sambungan, sesaat setelah penjangkaran tendon .

฀฀0,70 fpy = 137.300.000 kg/m2

Tabel 3.1 Konversi Satuan

Untuk beton prategang direncanakan :

 Direncanakan kehilangan total ( lost Prestress) = 18 % ; � = (1- 0,18) = 0,82

• _�′�� = 0,75.�′� = 3.000.000 kg/m2

• _��� = 0,6 .�′�� = 1.800.000 kg/m2

• _��� = 6 �′�� = 18.000.000 kg/m2

Keterangan Konversi Satuan

MPa Kg/m2

Mutu Beton (f’c) 40 4.000.000

MutuBaja (

fy)

300 30.000.000

KuatTarikTendon (f’pu) 1860 186.000.000

• _���= 0,70 .��� = 130.200.000 kg/m2

• _��� =0,82.��� = 137.300.000 kg/m2

฀฀Dimana :

�′� = Kuat tekan beton

�′�� = Kuat tekan beton pada saat prategang awal

��� = Tegangan tekan izin maksimum dibeton pada saat prategang awal

�� = Tegangan tekan izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja

��� = Tegangan tarik izin maksimum di beton segera sesudah transfer dan sebelum terjadi kehilangan

�� = Tegangan tarik izin maksimum dibeton sesudah semua kehilangan pada taraf beban kerja

��� = Tegangan awal pada tendon

��� = Prategang efektif pada tendon

3.2.1.c Kombinasi Pembebanan

Kombinasi Pembebanan yang digunakan sesuain dengan Anonim 1, 2002 . Tata

Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2487-2002)

yaitu :

1. 1,4 DL

2. 1,2 DL + 1,6 LL

3. 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 E 4. 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 E

Keterangan

E = beban gempa

LL =beban hidup

3.3 Perhitungan

3.3.1Perencanaan pelat atap dan pelat lantai

Kuat tekan beton f’c= 25 Mpa

Kuat mutu baja Fy = 300 Mpa

Ln = 12 m = 1200 cm

Tebal Pelat

H min =

(0,8 + ��

1500 ) Ln

36+9�

=

�0,8 +

300

1500�1200

36+9.1,2

= 25, 64 cm

Karena tebal pelat terlalu besar , maka digunakan balok anak bersilang

H min =

(0,8 + ��

1500 ) Ln

36+9�

=

(0,8 +

300

1500 ) 600

36+9.1,2

Maka diambil tebal pelat atap = 13 cm ,untuk pelat lantai , tebalnya diasumsikan = 15 cm

Untuk ukuran dimensi balok anak dan balok induk akan diasumsikan

Berikut tabel ukuran dimensi balok anak dan balok induk :

Dimensi Balok Atap Lantai

Anak

Melintang

35 cm x 50 cm 35 cm x 50 cm Memanjang

35 cm x 50 cm 35 cm x 50 cm

Induk

Melintang

70 cm x 100 cm 70 cm x 100 cm Memanjang

70 cm x 100 cm 70 cm x 100 cm

Tabel 3.2 Ukuran balok anak dan balok induk

3.3.2Pembebanan

Untuk beban segitiga

Gambar 3.1 Beban segitiga

=

2

�

5

96

�

2,5q

�

5

2

= 6,51 q

Akibat beban merata ekivalen

MO =1

12

�

qeq

�

�

2

6,51q = 1

12

�

qeq

�

5

2

qeq = 3,125 q

Untuk beban trapesium

Gambar 3.2 Beban Trapesium

MO =2(2,5�)�

2

96

�

(1 +

�

�

) (5

−

�2

�2

)

=2(2,5�)6

2

96

�

(1 +

1

2,5

) (5

−

12

2,52

)

= 12,705 q

Akibat beban merata ekivalen

MO =1

12

�

qeq

�

�

2

12,705q = 1

12

�

qeq

�

6

2

qeq = 4,235 q

Beban hidup yang terdapat pada gedung 10 tingkat ini ditentukan berdasarkan PPURPG 1987 pedoman peraturan pembebanan untuk rumah dan gedung yaitu :

Gedung bertingkat 10 ini direncanakan sebagai gedung parkir bertingkat maka beban hidupnya adalah sebagai berikut :

Untuk lantai 1 , beban hidup = 800 kg/m2

Untuk lantai 2 sampai dengan lantai 9 , beban hidup = 400 kg/ m2

Untuk lantai 10 , beban hidup = 100 kg/ m2

= 2500 kg/ m Pembebanan

Untuk lantai 1 , beban hidup terbagi rata untuk L1=12 m dan L3=12 m adalah :

qeq = 4,235 q

= 4,235 x 800

= 3388 kg/ m

L2=10 m

qeq = 3,125 q

Untuk lantai 2 sampai lantai 9 , beban hidup terbagi rata untuk L1=12 m dan L3=12 m adalah :

qeq = 4,235 q

= 4,235 x 400

= 1694 kg/ m

Untuk L2=10 m

qeq = 3,125 q

= 3,125 x 400

= 1250 kg/ m

Untuk lantai 10 , beban hidup terbagi rata untuk L1=12 m dan L3=12 m adalah :

qeq = 4,235 q

= 4,235 x 100

= 423,5 kg/ m

Untuk L2=10 m

qeq = 3,125 q

= 3,125 x 100

= 312,5 kg/ m

Lantai L1=12 m L2=10 m L3=12 m

Tabel3.3 Rekap beban hidup terbagi rata untuk tiap-tiap lantai

= 32000 kg

Beban hidup terpusat untuk lantai 1

P1 = 21,25 q

= 21,25 x 800

= 17000 kg

P2 = 42,5 q

= 42,5 x 800

= 34000 kg

P3 = 40 q

= 40 x 800

= 32000 kg

P4 = 37,5 q

= 37,5 x 800

= 30000 kg

P5 = 40 q

= 40 x 800

Lantai 2-9 1694 kg/ m 1250 kg/ m 1694 kg/ m

P6 = 42,5 q

= 42,5 x 800

= 34000 kg

P7 = 21,25 q

= 21,25 x 800

= 17000 kg

Beban hidup terpusat untuk lantai 2-9

P1 = 21,25 q

= 21,25 x 400

= 8500 kg

P2 = 42,5 q

= 42,5 x 400

= 17000 kg

P3 = 40 q

= 40 x 400

= 16000 kg

P4 = 37,5 q

P5 = 40 q

= 40 x 400

= 16000 kg

P6 = 42,5 q

= 42,5 x 400

= 17000 kg

P7 = 21,25 q

= 21,25 x 400

= 8500 kg

= 4000 kg

Beban hidup terpusat untuk lantai 10

P1 = 21,25 q

= 21,25 x 100

= 2125 kg

P2 = 42,5 q

= 42,5 x 100

= 4250 kg

P3 = 40 q

P4 = 37,5 q

= 37,5 x 100

= 3750 kg

P5 = 40 q

= 40 x 100

= 4000 kg

P6 = 42,5 q

= 42,5 x 100

= 4250 kg

P7 = 21,25 q

= 21,25 x 100

= 2125 kg

Tabel 3.4 Rekap beban hidup terpusat untuk tiap-tiap lantai Lantai

P1 (kg)

P2 (kg)

P3 (kg)

P4 (kg)

P5 (kg)

P6 (kg)

P7 (kg) Lantai 1 17000 34000 32000 30000 32000 34000 17000

Lantai 2-9 8500 17000 16000 15000 16000 17000 8500

o Pelat atap = 1,0 x 0,13 x 2400 x 3,125 = 975 kg/m Beban mati untuk tiap meter qeq untuk balok atap (lantai 10)

qeq1 = 3,125 q

qeq2 = 4,235 q

Beban mati untuk tiap meter qeq1 :

o Specie = 1,0 x 0,02 x 2400 x 3,125 = 150 kg/m o Plafond = 1,0 x 30 x 3,125 = 93,75 kg/m

Wd1 = 1218,75 kg/m

Beban mati untuk tiap meter qeq2

o Pelat atap = 1,0 x 0,13 x 2400 x 4,235 = 1321,32 kg/m o Specie = 1,0 x 0,02 x 2400 x 4,235 = 203,28 kg/m o Plafond = 1,0 x 30 x 4,235 = 127,05 kg/m

Wd2 = 1651,65 kg/m

Beban mati untuk tiap meter qeq arah melintang untuk balok lantai (lantai 1-9)

qeq1 = 3,125 q

Beban mati untuk tiap meter qeq1 :

o Pelat lantai = 1,0 x 0,15 x 2400 x 3,125 = 1125 kg/m o Specie = 1,0 x 0,02 x 2400 x 3,125 = 150 kg/m o Plafond = 1,0 x 30 x 3,125 = 93,75 kg/m

Wd1 = 1368,75 kg/m

Beban mati untuk tiap meter qeq2

o Pelat lantai = 1,0 x 0,15 x 2400 x 4,235 = 1524,6 kg/m o Specie = 1,0 x 0,02 x 2400 x 4,235 = 203,28 kg/m o Plafond = 1,0 x 30 x 4,235 = 127,05 kg/m

Wd2 = 1854,93 kg/m

Tabel 3.5 Rekap beban mati terbagi rata tiap-tiap lantai Lantai

Beban mati terpusat untuk lantai 1 sampai lantai 9

P1 =[21,25 x {(1,0 x 0,15 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}] + (0,7 x 1,0 x 10 x2400)

=26107,5 kg

P2 = [42,50 x {(1,0 x 0,15 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}]+(0,35 x 0,5 x 16 x 2400)

= 25335 kg

L1=12 m L2=10 m L3=12 m

Lantai 1-9 1854,93 kg/m 1368,75 kg/m 1854,93 kg/m

P3 = [40,00 x {(1,0 x 0,15 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}]+( 0,7 x 1,0 x 10 x 2400)

+ (0,35 x 0,5 x 5,5 x 2400)

=35013kg

P4 =[ 37,50 x {(1,0 x 0,15 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30)}]+(0,35 x 0,5 x 15 x 2400)

=22725kg

P5 = [40,00 x {(1,0 x 0,15 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}]+( 0,7 x 1,0 x 10 x 2400)

+ (0,35 x 0,5 x 5,5 x 2400)

= 35013 kg

P6 = [42,50 x {(1,0 x 0,15 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}]+(0,35 x 0,5 x 16 x 2400)

= 25335 kg

P7 =[21,25 x {(1,0 x 0,15 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}] + (0,7 x 1,0 x 10 x2400)

= 26107,5 kg

Beban mati terpusat untuk lantai 10

P1 =[21,25 x {(1,0 x 0,13 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}] + (0,7 x 1,0 x 10 x2400)

P2 = [42,50 x {(1,0 x 0,13 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}]+(0,35 x 0,5 x 16 x 2400)

= 20058 kg

P3 = [40,00 x {(1,0 x 0,13 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}]+( 0,7 x 1,0 x 10 x 2400)

+ (0,35 x 0,5 x 5,5 x 2400)

= 31668 kg

P4 =[ 37,50 x {(1,0 x 0,13 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30)}]+(0,35 x 0,5 x 15 x 2400)

= 18078 kg

P5 = [40,00 x {(1,0 x 0,13 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}]+( 0,7 x 1,0 x 10 x 2400)

+ (0,35 x 0,5 x 5,5 x 2400)

= 31668 kg

P6 = [42,50 x {(1,0 x 0,13 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}]+(0,35 x 0,5 x 16 x 2400)

= 20058 kg

P7 =[21,25 x {(1,0 x 0,13 x 2400) + (1,0 x 0,02 x 2400) + (1,0 x 30 )}] + (0,7 x 1,0 x 10 x2400)

Tabel 3.6 Rekap beban mati terpusat tiap-tiap lantai

Perhitungan Beban Gempa untuk beton bertulang dengan kolom 100 x 100 cm

Berat Keseluruhan Bangunan

Beban mati ( Wd atap )

• Pelat atap = (34 x 40 x 0,13 x 2400) = 424.320 kg

• Blok Induk = 4 {(34 x 0,7 x 1)+ (40 x 0,7 x 1)} x 2400 = 492.280 kg

• Balok Anak = 4 {(34 x 0,35 x 0,5) + (40 x 0,35 x 0,5)} x 2400 = 124.320 kg

• Kolom =40 {(1)2 (1/2 x 3,5) } x 2400 = 168.000 kg

• Balok Tepi = 2{(34 + 40) x (0,7 x 1)} x 2400 = 248.640 kg

• Plafon = (34 x 40) x 18 = 24.480 kg

• Spesi = (34 x 40) x 0,02 x 2100 = 57.120 kg

• Dinding Bata = 4 (34+40) x 0,15 x (0,5 x 3,5) x 1700 = 13.209 kg

Wd = 1.552.369 kg

Beban hidup

ql atap = 100 kg/m2

Koefisien reduksi = 0,5 (Sesuai dengn PPURPG 1987)

WL = 0,5 x 100 x 34 x 40

Lantai

P1 (kg)

P2 (kg)

P3 (kg)

P4 (kg)

P5 (kg)

P6 (kg)

P7 (kg) Lantai 1-9 26107,5 25335 35013 22725 35013 25335 26107,5

= 68.000 kg

Berat total = 1.620.369 kg

Beban mati ( Wd lantai 2-lantai 9 )

• Pelat lantai = (34 x 40 x 0,15 x 2400) = 489.600 kg

• Blok Induk = 4 {(34 x 0,7 x 1) + (40 x 0,7 x 1)} x 2400 = 492.280 kg

• Balok Anak = 4 {(34 x 0,35 x 0,5) + (40 x 0,35 x 0,5)} x 2400 = 124.320 kg

• Kolom = 40 {(1)2 (1/2 x 3,5) } x 2400 = 168.000 kg

• Balok Tepi = 2{(34 + 40) x (0,7 x 1)} x 2400 = 248.640 kg

• Plafon = (34 x 40) x 18 = 24.480 kg

• Spesi = (34 x 40) x 0,02 x 2100 = 57.120 kg

• Dinding Bata = 4 (34+40) x 0,15 x (0,5 x 3,5) x 1700 = 13.209 kg

Wd = 1.617.649 kg

Beban hidup

ql lantai 2,3,4,5,6,7,8,9 = 400 kg/m2

Koefisien reduksi = 0,5 (Sesuai dengn PPURPG 1987)

WL = 0,5 x 400 x 34 x 40

= 272.000 kg

Beban mati ( Wd lantai 1 )

• Pelat lantai = (34 x 40 x 0,15 x 2400) = 489.600 kg

• Blok Induk = 4 {(34 x 0,7 x 1) + (40 x 0,7 x 1)} x 2400 = 492.280 kg

• Balok Anak = 4 {(34 x 0,35 x 0,5) + (40 x 0,35 x 0,5)} x 2400 = 124.320 kg

• Kolom = 40 {(0,5)2 (1/2 x 3,5) } x 2400 = 168.000 kg

• Balok Tepi = 2{(34 + 40) x (0,7 x 1)} x 2400 = 248.640 kg

• Plafon = (34 x 40) x 18 = 24.480 kg

• Spesi = (34 x 40) x 0,02 x 2100 = 57.120 kg

• Dinding Bata = 4 (34+40) x 0,15 x (0,5 x 3,5) x 1700 = 13.209 kg

Wd = 1.617.649 kg

Beban hidup

ql lantai 1 = 800 kg/m2

Koefisien reduksi = 0,5 (Sesuai dengn PPURPG 1987)

WL = 0,5 x 800 x 34 x 40

= 544.000 kg

Berat total = 2.161.649 kg

Wt ( Berat total bangunan)

= (1.889.649 x 8) + 2.161.649 + 1.620.369

= 18.899.210 kg

• Pelat lantai = (34 x 40 x 0,15 x 2400) = 489.600 kg

• Balok Induk = 4 {(34 x 0,4 x 0,7) + (40 x 0,4 x 0,7)} x 2400 = 198.912 kg

• Kolom = 40 {(1)2 (1/2 x 3,5) } x 2400 = 168.000 kg

• Balok Tepi = 2{(34 + 40) x (0,7 x 1)} x 2400 = 248.640 kg

• Plafon = (34 x 40) x 18 = 24.480 kg

• Spesi = (34 x 40) x 0,02 x 2100 = 57.120 kg

• Dinding Bata = 4 (34+40) x 0,15 x (0,5 x 3,5) x 1700 = 13.209 kg

Wd = 1.199.961 kg

Beban hidup

ql lantai 1 = 800 kg/m2

Koefisien reduksi = 0,5 (Sesuai dengn PPURPG 1987)

WL = 0,5 x 800 x 34 x 40

= 544.000 kg

Berat total = 1.743.961 kg

Wt ( Berat total bangunan)

= (1.471.961 x 8) + 1.743.961 + 1.202.681

= 14.722.330 kg

Perhitungan Beban Gempa untuk beton prategang kolom 70 x 70 cm

Beban mati ( Wd atap )

• Pelat atap = (34 x 40 x 0,13 x 2400) = 424.320 kg

• Balok Induk = 4 {(34 x 0,4 x 0,7) + (40 x 0,4 x 0,7)} x 2400 = 198.912 kg

• Kolom = 40 {(0,7)2 (1/2 x 3,5) } x 2400 = 82.320 kg

• Balok Tepi = 2{(34 + 40) x (0,7 x 1)} x 2400 = 248.640 kg

• Plafon = (34 x 40) x 18 = 24.480 kg

• Spesi = (34 x 40) x 0,02 x 2100 = 57.120 kg

• Dinding Bata = 4 (34+40) x 0,15 x (0,5 x 3,5) x 1700 = 13.209 kg

Wd = 1.049.001 kg

Beban hidup

ql atap = 100 kg/m2

Koefisien reduksi = 0,5 (Sesuai dengn PPURPG 1987)

WL = 0,5 x 100 x 34 x 40

= 68.000 kg

Berat total = 1.117.001 kg

Beban mati ( Wd lantai 2-lantai 9 )

• Pelat lantai = (34 x 40 x 0,15 x 2400) = 489.600 kg

• Balok Induk = 4 {(34 x 0,4 x 0,7) + (40 x 0,4 x 0,7)} x 2400 = 198.912 kg

• Balok Tepi = 2{(34 + 40) x (0,7 x 1)} x 2400 = 248.640 kg

• Plafon = (34 x 40) x 18 = 24.480 kg

• Spesi = (34 x 40) x 0,02 x 2100 = 57.120 kg

• Dinding Bata = 4 (34+40) x 0,15 x (0,5 x 3,5) x 1700 = 13.209 kg

Wd = 1.114.281 kg

Beban hidup

ql lantai 2,3,4,5,6,7,8,9 = 400 kg/m2

Koefisien reduksi = 0,5 (Sesuai dengn PPURPG 1987)

WL = 0,5 x 400 x 34 x 40

= 272.000 kg

Berat total = 1.386.281 kg

Beban mati ( Wd lantai 1 )

• Pelat lantai = (34 x 40 x 0,15 x 2400) = 489.600 kg

• Balok Induk = 4 {(34 x 0,4 x 0,7) + (40 x 0,4 x 0,7)} x 2400 = 198.912 kg

• Kolom = 40 {(1)2 (1/2 x 3,5) } x 2400 = 168.000 kg

• Balok Tepi = 2{(34 + 40) x (0,7 x 1)} x 2400 = 248.640 kg

• Plafon = (34 x 40) x 18 = 24.480 kg

• Spesi = (34 x 40) x 0,02 x 2100 = 57.120 kg

• Dinding Bata = 4 (34+40) x 0,15 x (0,5 x 3,5) x 1700 = 13.209 kg

Beban hidup

ql lantai 1 = 800 kg/m2

Koefisien reduksi = 0,5 (Sesuai dengn PPURPG 1987)

WL = 0,5 x 800 x 34 x 40

= 544.000 kg

Berat total = 1.658.281 kg

Wt ( Berat total bangunan)

= (1.386.281 x 8) + 1.658.281 + 1.117.001

= 13.865.530 kg

Rekap berat total berat bangunan

Jenis beton

Berat total bangunan (kg)

Beton bertulang (kolom 100 x 100 cm) 18.899.210 kg Beton prategang (kolom 70 x 70 cm) 13.865.530 kg

Tabel 3.7 Rekap berat total bangunan Perhitungan Base Shear

Direncanakan

• Waktu getar bangunan :

Tx = Ty = 0,0731.H3/4 = 0,0731 (35) ¾ = 1,052 detik

• Struktur dalam wilayah gempa 3

• Struktur dalam tanah lunak

• Dari grafik respons spectrum gempa rencana ( sesuai dengan SNI gempa 1726-2002)

Diperoleh nilai C = 0,75

• Faktor Daktilitas (R) untuk beton bertulang = 8,5

• Faktor keutamaan gedung (I) = 1,0 Perhitungan Base Shear

V = 0,75 x 1,0�_8,5x 18.899.210 kg

=1.667.577,353 kg

Tabel 3.8 Rekap beban gempa tiap-tiap lantai (beton bertulang)

Tingkat

Hi

Wi

Wi.Hi

V

Fi

1/4 Fi

Atap 35.0 1620369 56712915 1667577.353 266189.877 66547.469 9 31.5 1889649 59523944 1667577.353 279383.827 69845.957 8 28.0 1889649 52910172 1667577.353 248341.179 62085.295 7 24.5 1889649 46296401 1667577.353 217298.532 54324.633 6 21.0 1889649 39682629 1667577.353 186255.884 46563.971 5 17.5 1889649 33068858 1667577.353 155213.237 38803.309 4 14.0 1889649 26455086 1667577.353 124170.590 31042.647 3 10.5 1889649 19841315 1667577.353 93127.942 23281.986 2 7.0 1889649 13227543 1667577.353 62085.295 15521.324 1 3.5 2161649 7565772 1667577.353 35510.991 8877.748

Tingkat

Hi

Wi

Wi.Hi

V

Fi

1/4 Fi

Atap 35.0 1117001 39095035 1667577.353 252312.127 63078.032

9 31.5 1386281 43667852 1667577.353 281824.239 70456.060 8 28.0 1386281 38815868 1667577.353 250510.435 62627.609 7 24.5 1386281 33963885 1667577.353 219196.630 54799.158 6 21.0 1386281 29111901 1667577.353 187882.826 46970.706 5 17.5 1386281 24259918 1667577.353 156569.022 39142.255 4 14.0 1386281 19407934 1667577.353 125255.217 31313.804 3 10.5 1386281 14555951 1667577.353 93941.413 23485.353 2 7.0 1386281 9703967 1667577.353 62627.609 15656.902 1 3.5 1658281 5803984 1667577.353 37457.836 9364.459

∑= 258386292.5

Tabel 3.9 Rekap beban gempa tiap-tiap lantai (beton prategang kolom 70 x 70 cm) 3.3.3 Penulangan beton bertulang

Momen Maksimum pada balok beton bertulang

Keterangan

Momen Ultimit (Mu) max

Momen Tumpuan (kg.m) Momen Lapangan (kg.m)

Balok Frame 1 (L = 12 m ) -402365,26 197904,76

Balok Frame 2 (L = 10 m ) -344923,86 120922,28

Tabel 3.10 Momen maksimum beton bertulang

Tulangan Utama Balok frame 1

• M tumpuan = 1979,05 kNm

• M lapangan = 4023,65 kNm

• F’c = 25 Mpa

• F’y = 300 Mpa

• Dimensi balok : b = 700 mm h = 1000 mm

o Direncanakan :

 Asumsi tulangan utama : D 40 mm

 Asumsi diameter sengkang :∅ 10 mm

 Tebal penutup beton minimal menurut SK SNI T-15-1991-03 adalah (p) =40 mm

 d = h -11/2∅tulangan utama- ∅sengkang- p

= 1000- 1 1/2 (40) – 10 – 40

= 890 mm

 Penulangan Lapangan

o Momen Nominal Rencana (M+)

• Mn = ��

∅

=

1979,05

0,8

=

2473,813 kNm

• Rn = �� b.d2

=

2473 ,813 � 106

700 � 8902

=

4,4616

o Rasio Tulangan •

_�

min =

1,4

fy = 0,00467

•

_�

perlu = 0,85 x

�′�

f′y

( 1-

�

1

−

2 ���

0,85 ��′�

) =

0,01619

•

_�

max = 0,75.

�

b = 0,75

�

(�,85 ��′���1)

��

�

600

(600+��)

�

=0,04214

o Tulangan Tarik

• Luas Tulangan :

As = �.b.d = 0,01619 x 700 x 890 = 10086,37 mm2

N = ₁ ��

4�� ��

2

=

10086 ,37

1

4� �� 40

2

≈

9

o Tulangan Tekan

Jadi tulangan yang digunakan adalah 9 D 40

• Luas Tulangan :

As’ = ½ As = ½ x 10086,37 = 5043,185 mm2

• Jumlah tulangan yang digunakan N = ₁ ��

4�� ��

2

=

5043 ,185

1

4� �� 40

2

≈

5

 Penulangan Tumpuan

Jadi tulangan yang digunakan adalah 5 D 40

o Momen Nominal Rencana (M+)

• Mn = ��

∅

=

4023 ,65

0,8

=

5029,563 kNm

• Rn = �� b.d2

=

5029,563 � 106

700 � 8902

=

9,0699

o Rasio Tulangan •

_�

min =

1,4

fy = 0,00467

•

_�

perlu = 0,85 x

�′�

f′y

( 1-

�

1

−

2 ���

0,85 ��′�

) =

0,03721

•

_�

max = 0,75.

�

b = 0,75

�

(�,85 ��′���1)

��

�

600

o Tulangan Tarik

• Luas Tulangan :

As = �.b.d = 0,03721 x 700 x 890 = 23181,83 mm2

• Jumlah tulangan yang digunakan N = ₁ ��

4�� ��

2

=

23181 ,83

1

4� �� 40

2

≈

20

o Tulangan Tekan

Jadi tulangan yang digunakan adalah 20 D 40

• Luas Tulangan :

As’ = ½ As = ½ x 23181,83 = 11590.915mm2

• Jumlah tulangan yang digunakan N = ₁ ��

4�� ��

2

=

11590 .915

1

4� �� 40

2

≈

10

• M tumpuan = 1209,22 kNm

Jadi tulangan yang digunakan adalah 10 D 40

Tulangan Utama Balok frame 2

• M lapangan = 3449,24 kNm

• F’c = 35 Mpa

• F’y = 300 Mpa

• Dimensi balok : b = 700 mm h = 1000 mm

o Direncanakan :

 Asumsi tulangan utama : D 40 mm

 Tebal penutup beton minimal menurut SK SNI T-15-1991-03 adalah (p) =40 mm

 d = h -1 1/2 ∅ tulangan utama- ∅ sengkang- p

= 1000- 1 1/2 (40) – 10 – 40

= 890 mm

 Penulangan Lapangan

o Momen Nominal Rencana (M+)

• Mn = ��

∅

=

1209,22

0,8

=

1511,525 kNm

• Rn = �� b.d2

=

1511 ,525 � 106

700 � 8902

=

2,7261

o Rasio Tulangan •

_�

min =

1,4

fy = 0,00467

•

_�

perlu = 0,85 x

�′�

f′y

( 1-

�

1

−

2 ���

0,85 ��′�

) =

0,00955

•

_�

max = 0,75.

�

b = 0,75

�

(�,85 ��′���1)

��

�

600

(600+��)

�

=0,04214

o Tulangan Tarik

• Luas Tulangan :

As = �.b.d = 0,00955 x 700 x 890 = 5949,65 mm2

• Jumlah tulangan yang digunakan N = ₁ ��

4�� ��

2

=

5949,65

1

4� �� 40

2

≈

5

o Tulangan Tekan

• Luas Tulangan :

As’ = ½ As = ½ x 5949,65 = 2974,825 mm2

• Jumlah tulangan yang digunakan N = ₁ ��

4�� ��

2

=

2974,825

1

4� �� 40

2

≈

3

 Penulangan Tumpuan

Jadi tulangan yang digunakan adalah 3 D 40

o Momen Nominal Rencana (M+)

• Mn = ��

∅

=

3449,24

0,8

=

4311,55 kNm

• Rn = �� b.d2

=

4311 ,55 � 106

700 � 8902

=

7,776

o Rasio Tulangan •

_�

min =

1,4

fy = 0,00467

•

_�

perlu = 0,85 x

�′�

f′y

( 1-

�

1

−

2 ���

0,85 ��′�

) =

0,03066

•

_�

max = 0,75.

�

b = 0,75

�

(�,85 ��′���1)

��

�

600

(600+��)

�

=0,04214

o Tulangan Tarik

• Luas Tulangan :

As = �.b.d = 0,03066 x 700 x 890 = 19101,18 mm2

• Jumlah tulangan yang digunakan N = ₁ ��

4�� ��

2

=

19101 ,18

1

4� �� 40

o Tulangan Tekan

Jadi tulangan yang digunakan adalah 16 D 40

• Luas Tulangan :

As’ = ½ As = ½ x 19101,18= 9550,59 mm2

• Jumlah tulangan yang digunakan N = ₁ ��

4�� ��

2

=

9550,59

1

4� �� 40

2

≈

8

3.3.4Perhitungan Tulangan Geser Balok

Vc = 1

6

.

��′�

. bw . d

Vs = ��

∅ - Vc

Di mana :

Vc = gaya geser ultimate

Vs = gaya geser yang dapat dipikul beton

Kontrol harga Vs

 Jika Vs <2

3

.

��′�

. bw . d (tampang ok)

 Jika Vs >2

3

.

��′�

. bw . d ( tampang harus diperbesar)

Kontrol harga Vu



Jika Vu >

∅

Vc , pasang sengkang dengan s =�� .�� .�

��



Jika 1

2∅Vc < Vu <∅Vc , pasang sengkang dengans =

3�� .��

��  Jika Vu <1

Perhitungan sengkang frame 1 (lantai 1)

Vu = 1290,401 kN

Vc = 1

6

.

��′�

. bw . d

= 1

6

.

√

25

. 700 . 890

= 519,167 kN

Vs = ��

∅

-

Vc

= 1290,401

0,6

–

519,167

= 1630,901 kN

Kontrol

= 2

3

.

��′�

. bw . d

= 2

3

.

√

25

. 700 . 890 = 2076,667 kN > Vs (ukuran tampang Ok !) ∅ Vc = 0,6 x 519,167

= 311,5 kN

1

2∅Vc = 1

2

x 311,5

= 155,75 kN

150



As total =

�

x Agr

= 0,00641 x 490.000 = 3140,9 mm2

Pakai tulangan 12∅ 25 ( As= 5890,486 mm2)

Penggunaan Sengkang

 Penulangan sengkang menggunakan D10

Jarak spasi tulangan sengkang tidak boleh lebih kecil dari nilai minimum

 48 x diameter tulangan sengkang = 48 x 10 = 480 mm

 16 x diameter tulangan kolom = 16 x 25 = 400 mm

 Lebar kolom = 700 mm

Jadi digunakan sengkang untuk kolom adalah D10-400

3.4 Pembahasan

Hasil yang diperoleh dari merencanakan balok dengan menggunakan balok bertulang dan balok prategang terdapat perbedaan yang dapat dilihat dalam volume beton serta berat total bangunan

Balok beton prategang yang direncanakan memiliki tegangan yang lebih kecil dari tegangan izin maksimum sehingga dapat dikatakan bahwa balok beton oretgng yng direncankn itu aman untuk digunakan .

Dalam tugas akhir ini , balok yang direncakan penggunaan beton bertulang maupun beton prategang adalah balok frame 1 dan balok frame 2 yang terdapat di lantai 1 . karena dari perhitungan program didapatkan momen maksimum pada kedua frame tersebut , sehingga frame 1 dan frame 2 ini digunakan sebagai acuan untuk mendimensikan balok

Dalam tugas akhir dapat dilihat bahwa beton prategang memakai mutu beton yang lebih tinggi dari beton bertulang yaitu k-400 sehingga dilapangan akan lebih susah didapat mutu beton tinggi seperti ini sedangkan beton bertulang hanya memakai mutu beton k-250 yang lebih umum digunakan di lapangan.

152

BAB IV

KESIMPULAN

Setelah penulis melakukan perencanaan dan desain dengan menggunakan program dan analitis didapat kesimpulan bahwa :

1.Hasil perhitungan analisa menunjukkan bahwa tegangan yang terjadi pada balok prategang yang telah didesain lebih kecil daripada tegangan maksimum yang diizinkan sehingga aman untuk digunakan.

2.Dalam desain terdapat perbedaan dimensi antara beton prategang dan beton bertulang yaitu :

•Untuk Balok beton prategang

Dimensi balok : 1. BalokFrame 1 : 400 mm x 700 mm

2. BalokFrame 2 : 400 mm x 700 mm •Untuk balok beton bertulang

Dimensi balok : 1. BalokFrame 1 : 700 mm x 1000 mm

2. BalokFrame 2 : 700 mm x 1000 mm

3.Dalam desain terdapat perbedaan volume antara beton prategang dan beton bertulang yaitu :

•Untuk Balok beton prategang

Volume balok : 1. BalokFrame 1 : 11,2 m3 2. BalokFrame 2 : 11,2 m3 •Untuk balok beton bertulang

Dimensi balok : 1. BalokFrame 1 : 28 m3

•Untuk selisih volume balok

Dimensi balok : 1. BalokFrame 1 : 16,8 m3

2. BalokFrame 2 : 16,8 m3

4.Dalam desain terdapat perbedaan volume antara beton prategang dan beton bertulang yaitu :

•Untuk Beton Bertulang

Berat total bangunan = 18.899.210 kg

•Untuk Beton Prategang Kolom 100 x 100 cm

Berat total bangunan = 14.722.330 kg

•Untuk Beton Prategang Kolom 70 x 70 cm

Berat total bangunan = 13.865.530 kg

Jadi perbedaan berat total bangunan antara beton bertulang dengan beton prategang kolom 100 x 100 cm adalah 4.176.880 kg ( 22 % ) dan dengan beton

prategang 70 x 70 cm adalah 5033680 kg (26,6 %)

5.Keuntungan pemakaian beton prategang dibandingkan dengan beton bertulang

adalah sebagai berikut :

 Pemakaian beton prategang lebih cocok untuk bentang – bentang

bangunan yang panjang dan memikul beban berat

 Dimensi balok prategang lebih ramping dan lebih langsing dari balok beton bertulang

 Pemakaian jumlah bahan yang lebih sedikit baik beton maupun bajanya

dengan memikil beban yang sama.

 Berat komponen struktur (berat total bangunan )akan berkurang sehingga penampang bias lebih kecil dan efisien

154

6. Kerugian pemakaian beton prategang dibandingkan dengan beton bertulang adalah sebagai berikut :

 Memerlukan peralatan khusus seperti tendon , angkur , mesin penarik tendon dan alat-alat lainnya

DAFTAR PUSTAKA

Anonim 1, 2002 . Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2487-2002) ,BSN (Badan Standarisasi Nasional) , Jakarta

Anonim 2, 2002 . Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung(SNI 1726-2002) ,BSN (Badan Standarisasi Nasional) , Jakarta

Force,Greg,1997.Precast Prestressed Concrete Parking Structure : Recommended Practice for Design and Construction, PCI Institute,USA

Wight K,James .2004. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318- 05 & commentary),ACI International , USA

Kh, Sunggono. 1995. Buku Teknik Sipil. Nova , Bandung

Nawy, Edward G,2001.Beton Prategang:Suatu Pendekatan Mendasar Jilid 1. Erlangga , Jakarta Nawy, Edward G,2003.Beton Prategang:Suatu Pendekatan Mendasar Jilid 2, Erlangga ,Jakarta Budiadi,Andri,2008.Desain Praktis Beton Prategang.Andi Offset.Yogyakarta

Umehara H, Diep BK ,2002. Non Linear Analysis of Externally Prestress Concrete Beam.Department of Environmental Technology and Urban Planning Nagoya Institute of

Technology , Japan

Adewuyi AP, Franklin SO , 2001.Analytical Investigation of Prestressed Concrete Structures Incorporating Post Tensioned and Post Compressed Reinforcements.Faculty of Engineering and Technology University of Botswana. Botswana

Priestley MJN.1999.Pre Eliminary Results and Conclusions from the Press Five Story Precast Concrete Test Building.Department of Structural Engineering University of California,USA