BETON PRATEGANG
BETON PRATEGANG (PRESTRESSED
CONCRETE)
BETON PRATEGANG
1
1. Sejarah
Beton adalah suatu bahan yang mempunyai kekuatan yang tinggi terhadap tekan, tetapi
sebaliknya mempunyai kekuatan relative sangat rendah terhadap tarik.Beton tidak selamanya
bekerja secara efektif didalam penampang-penampang struktur beton bertulang, hanya bagian
tertekan saja yang efektif bekerja, sedangkan bagian beton yang retak dibagian yang tertarik
tidak bekerja efektif dan hanya merupakan beban mati yang tidak bermanfaat. Hal inilah yang
menyebabkan
tidak
dapatnya
diciptakan
srtuktur-struktur
beton
bertulang
dengan
bentang yang panjang secara ekonomis, karena terlalu banyak beban mati yang tidak efektif.
Disampimg itu, retak-retak disekitar baja tulangan bisa berbahaya bagi struktur karena
merupakan tempat meresapnya air dan udara luar kedalam baja tulangan sehingga terjadi
karatan. Putusnya baja tulangan akibat karatan fatal akibatnya bagi struktur.
Dengan kekurangan-kekurangan yang dirasakan pada struktur beton bertulang seperti
diuraikan diatas, timbullah gagasan untuk menggunakan kombinasi-kombinasi bahan beton
secara lain, yaitu dengan memberikan pratekanan pada beton melalui kabel baja (tendon) yang
ditarik atau biasa disebut beton pratekan. Beton pratekan pertama kali ditemukan oleh Eugene
Freyssinet
seorang
insinyur
Perancis.
Ia
mengemukakan
bahwa
untuk
mengatasi
rangkak,relaksasi dan slip pada jangkar kawat atau pada kabel maka digunakan beton dan baja
yang bermutu tinggi. Disamping itu ia juga telah menciptakan suatu system panjang kawat dan
system penarikan yang baik, yang hingga kini masih dipakai dan terkenal dengan system
Freyssinet.
Dengan demikian, Freyssinet telah berhasil menciptakan suatu jenis struktur baru sebagai
tandingan dari strktur beton bertulang. Karena penampang beton tidak pernah tertarik, maka
seluruh beban dapat dimanfaatkan seluruhnya dan dengan system ini dimungkinkanlah
penciptaan struktur-struktur yang langsing dan bentang-bentang yang panjang. Beton pratekan
untuk pertama kalinya dilaksanakan besar-besaran dengan sukses oleh Freyssinet pada tahun
1933 di Gare Maritime pelabuhan LeHavre (Perancis). Freyssenet sebagai bapak beton pratekan
segera diikuti jejaknya oleh para ahli lain dalam mengembangkan lebih lanjut jenis struktur
ini,seperti:
a). Yves Gunyon
Yves Gunyon adalah seorang insinyur Perancis dan telah menerbitkan buku
Masterpiecenya “ Beton precontraint” (2 jilid) pada tahun 1951. Beliau memecahkan kesulitan
dalam segi perhitungan struktur dari beton pratekan yang diakibatkan oleh gaya-gaya tambahan
disebabkan oleh pembesian pratekan pada struktur yang mana dijuluki sebagai “Gaya Parasit”
maka Guyon dianggap sebagai yang memberikan dasar dan latar belakang ilmiah dari beton
pratekan.
b). T.Y. Lin
T.Y. Lin adalah seorang insinyur kelahiran Taiwan yang merupakan guru besar
di California University, Merkovoy. Keberhasilan beliau yaitu mampu memperhitungkan gayagaya parasit yang tejadi pada struktur. Ia mengemukakan teorinya pada tahun 1963 tentang “
Load Balancing”. Dengan cara ini kawat atau kabel prategang diberi bentuk dan gaya yang
sedemikian rupa sehingga sebagian dari beban rencana yang telah datetapkan dapat diimbangi
seutuhnya pada beban seimbang ini. Didalam struktur tidak terjadi lendutan dan karenanya tidak
bekerja momen lentur apapun, sedangkan tegangan beton pada penampang struktur bekerja
merata. Beban-beban lain diluar beban seimbang (beban vertikal dan horizontal) merupakan
“inbalanced load”, yang akibatnya pada struktur dapat dihitung dengan mudah dengan
menggunakan teori struktur biasa. Tegangan akhir dalam penampang didapat dengan
menggunakan tegangan merata akibat “balanced” dan tegangan lentur akibat “unbalanced load”.
Tanpa melalui prosedur rumit dapat dihitung dengan mudah dan cepat. Gagasan ini telah
menjurus kepada pemakaian baja tulangan biasa disamping baja prategang, yaitu dimana baja
prategang hanya diperuntukkan guna memikul akibat dari inbalanced load.
Teori “inbalanced load” telah mengakibatkan perkembangan yang sangat pesat dalam
menggunakan beton pratekan dalam gedung-gedung bertingkat tinggi. Struktur flat slab, struktur
shell, dan lain-lain. Terutama di Amerika dewasa ini boleh dikatakan tidak ada gedung bertingkat
yang tidak menggunakan beton pratekan didalam strukturnya.
T.Y. Lin juga telah berhasil membuktikan bahwa beton pratekan dapat dipakai dengan
aman dalam bangunan-bangunan didaerah gempa, setelah sebelumnya beton pratekan dianggap
sebagai bahan yang kurang kenyal (ductile) untuk dipakai didaerah-daerah gempa, tetapi
dikombinasikan dengan tulangan baja biasa ternyata beton pratekan cukup kenyal, sehingga
dapat memikul dengan baik perubahan-perubahan bentuk yang diakibatkan oleh gempa.
c). P.W. Abeles
P.W. Abeles adalah seorang insinyur Inggris, yang sangat gigih mendongkrak aliran ”full
prestressing”, karena penggunaanya tidak kompetitif terhadap penggunaan beton bertulang biasa
dengan menggunakan baja tulangan mutu tinggi. Penggunaan full prestressing ini tidak
ekonomis, menurut berbagai penelitian biaya struktur dengan beton pratekan dan full
prestressing dapat sampai 3,5 atau 4 kali lebih mahal dari pada struktur yang sama tetapi dari
beton bertulang biasa dengan menggunakan tulangan baja mutu tinggi. Dengan demikian
timbullah gagasan baru yang dikemukakan oleh P.W. Abeles untuk mengkombinasikan prinsip
pratekan dengan prinsip penulangan penampang atau dikenal dengan nama “partial
prestressing”. Yang mana didalam penampang diijinkan diadakannya bagi tulangan, lebar retak
dapat dikombinasikan dengan baik.
“Partial prestressing” telah disetujui oleh Chief Engineer’s Departement untuk
digunakan pada jembatan-jembatan kereta api di Inggris, dimana tegangan tarik boleh terjadi
sampai 45 kg/cm2 dengan lebar retak yang dikendalikan dengan memasang baja tulangan biasa.
Freyssinet sendiri menjelang akhir karirnya telah mengakui juga bahwa “partial prestressing”
mengembangkan struktur-struktur tertentu. Begitupun dengan teori “load balancing” dari T.W.
Lin yang ikut mendorong dipakainya “partial prestressing” karena pertimbangannya kecuali segi
ekonomis juga segi praktisnya bagi perencanaan.
2. Aplikasi
Penggunaan sistem prategang pada elemen struktural linier adalah dengan memberikan
gaya konsentris atau eksentris dalam arah longitudinal. Gaya ini mencegah berkembangnya retak
dengan cara mengeliminasi atau sangat mengurangi tegangan tarik di bagian tumpuan dan daerah
kritis pada kondisi beban kerja, sehingga dapat meningkatkan kapasitas lentur, geser, dan
torsional penampang tersebut.
Selain itu, pemberian tegangan (stressing) juga digunakan pada cerobong reaktor nuklir,
pipa, dan tangki cairan, yang pada dasarnya mengikuti prinsip-prinsip dasar yang sama dengan
pemberian prategang linier. Tegangan melingkar pada struktur silindris atau kubah menetralisir
tegangan tarik di serat terluar dari permukaan kurvilinier yang disebabkan oleh tekanan
kandungan internal.
Struktur beton prategang mempunyai beberapa keuntungan, antara lain :
a)
b)
c)
Terhindarnya retak terbuka di daerah tarik, jadi lebih tahan terhadap keadaan korosif.
Kedap air, cocok untuk pipa dan tangki.
Karena terbentuknya lawan lendut sebelum beban rencana bekerja, maka lendutan akhirnya
akan lebih kecil dibandingkan pada beton bertulang.
d) Penampang struktur lebih kecil/langsing, sebab seluruh luas penampang dipakai secara efektif.
e) Jumlah berat baja prategang jauh lebih kecil dibandingkan jumlah berat besi beton biasa.
f)
Ketahanan gesek balok dan ketahanan puntirnya bertambah. Maka struktur dengan bentang
besar dapat langsing. Tetapi ini menyebabkan Natural Frequency dari struktur berkurang,
sehingga menjadi dinamis instabil akibat getaran gempa/angin, kecuali bila struktur itu memiliki
redaman yang cukup atau kekakuannya ditambah.
Adapun kekurangan dari penggunaan beton prategang adalah :
a)
Dengan ketahanan gesek balok dan ketahanan puntirnya bertambah, maka struktur dengan
bentang besar dapat langsing. Tetapi ini menyebabkan natural frequency dari struktur berkurang,
sehingga menjadi dinamis instabil akibat getaran gempa/angin, kecuali bila struktur itu memiliki
redaman yang cukup atau kekakuannya ditambah.
b) Penggunaan bahan-bahan bermutu tinggi mengakibatkan harga satuan pekerjaan menjadi lebih
tinggi.
c) Pengerjaan membutuhkan menuntut ketelitian yang lebih tinggi dan pengawasan yang lebih
ketat dari pelaksana ahli.
3. Sifat-Sifat Bahan
a) Beton
Untuk beton pratekan diperlukan mutu beton yang tinggi (min K-300) karena mempunyai
sifat penyusutan dan rangkak yang rendah mempunyai modulus elastisitas dan modulus tekan
yang tinggi serta dapat menerima tegangan yang lebih besar dibandingkan beton mutu rendah,.
Sifat-sifat ini sangat penting untuk menghindarkan kehilangan tegangan yang cukup besar akibat
sifat-sifat beton tersebut.
b) Baja Prategang
Baja mutu tinggi merupakan bahan yang umum dipakai pada struktur beton prategang.
Baja untuk beton prategang terdiri dari:
Kawat baja
Kawat baja disediakan dalam bentuk gulungan, kawat dipotong dengan panjang tertentu dan
dipasang di pabrik atau lapangan. Baja harus bebas dari lemak untuk menjamin rekatan antara
beton dengan baja prategang.
Untaian kawat (strand)
Kekuatan batas strand ada 2 jenis yaitu 1720 MPa dan 1860 MPa, yang lazim dipakai adalah
strand dengan 7 kawat.
Tabel spesifikasi strand 7 kawat
Ø Nominal (mm)
6,35
7,94
Luas Nominal mm2
23,22
37,42
Kuat Putus (kN)
40
64,5
9,53
11,11
12,70
15,24
51,61
69,68
92,9
139,35
89
120,1
160,1
240,2
Batang Baja
Batang baja yang digunakan untuk beton prategang disyaratkan pada ASTM A 322, kekuatan
batas minimum adalah 1000 MPa. Modulus elastisitas 1,72 10 5 – 1,93.105 MPa. Batang baja
mutu tinggi tersedia pada panjang sekitar 24 m. Batang-batang baja tersedia sampai Ø 34,9 mm.
Diposkan 11th January 2013 oleh mohammad amri widyangga
CONCRETE)
BETON PRATEGANG
1
1. Sejarah
Beton adalah suatu bahan yang mempunyai kekuatan yang tinggi terhadap tekan, tetapi
sebaliknya mempunyai kekuatan relative sangat rendah terhadap tarik.Beton tidak selamanya
bekerja secara efektif didalam penampang-penampang struktur beton bertulang, hanya bagian
tertekan saja yang efektif bekerja, sedangkan bagian beton yang retak dibagian yang tertarik
tidak bekerja efektif dan hanya merupakan beban mati yang tidak bermanfaat. Hal inilah yang
menyebabkan
tidak
dapatnya
diciptakan
srtuktur-struktur
beton
bertulang
dengan
bentang yang panjang secara ekonomis, karena terlalu banyak beban mati yang tidak efektif.
Disampimg itu, retak-retak disekitar baja tulangan bisa berbahaya bagi struktur karena
merupakan tempat meresapnya air dan udara luar kedalam baja tulangan sehingga terjadi
karatan. Putusnya baja tulangan akibat karatan fatal akibatnya bagi struktur.
Dengan kekurangan-kekurangan yang dirasakan pada struktur beton bertulang seperti
diuraikan diatas, timbullah gagasan untuk menggunakan kombinasi-kombinasi bahan beton
secara lain, yaitu dengan memberikan pratekanan pada beton melalui kabel baja (tendon) yang
ditarik atau biasa disebut beton pratekan. Beton pratekan pertama kali ditemukan oleh Eugene
Freyssinet
seorang
insinyur
Perancis.
Ia
mengemukakan
bahwa
untuk
mengatasi
rangkak,relaksasi dan slip pada jangkar kawat atau pada kabel maka digunakan beton dan baja
yang bermutu tinggi. Disamping itu ia juga telah menciptakan suatu system panjang kawat dan
system penarikan yang baik, yang hingga kini masih dipakai dan terkenal dengan system
Freyssinet.
Dengan demikian, Freyssinet telah berhasil menciptakan suatu jenis struktur baru sebagai
tandingan dari strktur beton bertulang. Karena penampang beton tidak pernah tertarik, maka
seluruh beban dapat dimanfaatkan seluruhnya dan dengan system ini dimungkinkanlah
penciptaan struktur-struktur yang langsing dan bentang-bentang yang panjang. Beton pratekan
untuk pertama kalinya dilaksanakan besar-besaran dengan sukses oleh Freyssinet pada tahun
1933 di Gare Maritime pelabuhan LeHavre (Perancis). Freyssenet sebagai bapak beton pratekan
segera diikuti jejaknya oleh para ahli lain dalam mengembangkan lebih lanjut jenis struktur
ini,seperti:
a). Yves Gunyon
Yves Gunyon adalah seorang insinyur Perancis dan telah menerbitkan buku
Masterpiecenya “ Beton precontraint” (2 jilid) pada tahun 1951. Beliau memecahkan kesulitan
dalam segi perhitungan struktur dari beton pratekan yang diakibatkan oleh gaya-gaya tambahan
disebabkan oleh pembesian pratekan pada struktur yang mana dijuluki sebagai “Gaya Parasit”
maka Guyon dianggap sebagai yang memberikan dasar dan latar belakang ilmiah dari beton
pratekan.
b). T.Y. Lin
T.Y. Lin adalah seorang insinyur kelahiran Taiwan yang merupakan guru besar
di California University, Merkovoy. Keberhasilan beliau yaitu mampu memperhitungkan gayagaya parasit yang tejadi pada struktur. Ia mengemukakan teorinya pada tahun 1963 tentang “
Load Balancing”. Dengan cara ini kawat atau kabel prategang diberi bentuk dan gaya yang
sedemikian rupa sehingga sebagian dari beban rencana yang telah datetapkan dapat diimbangi
seutuhnya pada beban seimbang ini. Didalam struktur tidak terjadi lendutan dan karenanya tidak
bekerja momen lentur apapun, sedangkan tegangan beton pada penampang struktur bekerja
merata. Beban-beban lain diluar beban seimbang (beban vertikal dan horizontal) merupakan
“inbalanced load”, yang akibatnya pada struktur dapat dihitung dengan mudah dengan
menggunakan teori struktur biasa. Tegangan akhir dalam penampang didapat dengan
menggunakan tegangan merata akibat “balanced” dan tegangan lentur akibat “unbalanced load”.
Tanpa melalui prosedur rumit dapat dihitung dengan mudah dan cepat. Gagasan ini telah
menjurus kepada pemakaian baja tulangan biasa disamping baja prategang, yaitu dimana baja
prategang hanya diperuntukkan guna memikul akibat dari inbalanced load.
Teori “inbalanced load” telah mengakibatkan perkembangan yang sangat pesat dalam
menggunakan beton pratekan dalam gedung-gedung bertingkat tinggi. Struktur flat slab, struktur
shell, dan lain-lain. Terutama di Amerika dewasa ini boleh dikatakan tidak ada gedung bertingkat
yang tidak menggunakan beton pratekan didalam strukturnya.
T.Y. Lin juga telah berhasil membuktikan bahwa beton pratekan dapat dipakai dengan
aman dalam bangunan-bangunan didaerah gempa, setelah sebelumnya beton pratekan dianggap
sebagai bahan yang kurang kenyal (ductile) untuk dipakai didaerah-daerah gempa, tetapi
dikombinasikan dengan tulangan baja biasa ternyata beton pratekan cukup kenyal, sehingga
dapat memikul dengan baik perubahan-perubahan bentuk yang diakibatkan oleh gempa.
c). P.W. Abeles
P.W. Abeles adalah seorang insinyur Inggris, yang sangat gigih mendongkrak aliran ”full
prestressing”, karena penggunaanya tidak kompetitif terhadap penggunaan beton bertulang biasa
dengan menggunakan baja tulangan mutu tinggi. Penggunaan full prestressing ini tidak
ekonomis, menurut berbagai penelitian biaya struktur dengan beton pratekan dan full
prestressing dapat sampai 3,5 atau 4 kali lebih mahal dari pada struktur yang sama tetapi dari
beton bertulang biasa dengan menggunakan tulangan baja mutu tinggi. Dengan demikian
timbullah gagasan baru yang dikemukakan oleh P.W. Abeles untuk mengkombinasikan prinsip
pratekan dengan prinsip penulangan penampang atau dikenal dengan nama “partial
prestressing”. Yang mana didalam penampang diijinkan diadakannya bagi tulangan, lebar retak
dapat dikombinasikan dengan baik.
“Partial prestressing” telah disetujui oleh Chief Engineer’s Departement untuk
digunakan pada jembatan-jembatan kereta api di Inggris, dimana tegangan tarik boleh terjadi
sampai 45 kg/cm2 dengan lebar retak yang dikendalikan dengan memasang baja tulangan biasa.
Freyssinet sendiri menjelang akhir karirnya telah mengakui juga bahwa “partial prestressing”
mengembangkan struktur-struktur tertentu. Begitupun dengan teori “load balancing” dari T.W.
Lin yang ikut mendorong dipakainya “partial prestressing” karena pertimbangannya kecuali segi
ekonomis juga segi praktisnya bagi perencanaan.
2. Aplikasi
Penggunaan sistem prategang pada elemen struktural linier adalah dengan memberikan
gaya konsentris atau eksentris dalam arah longitudinal. Gaya ini mencegah berkembangnya retak
dengan cara mengeliminasi atau sangat mengurangi tegangan tarik di bagian tumpuan dan daerah
kritis pada kondisi beban kerja, sehingga dapat meningkatkan kapasitas lentur, geser, dan
torsional penampang tersebut.
Selain itu, pemberian tegangan (stressing) juga digunakan pada cerobong reaktor nuklir,
pipa, dan tangki cairan, yang pada dasarnya mengikuti prinsip-prinsip dasar yang sama dengan
pemberian prategang linier. Tegangan melingkar pada struktur silindris atau kubah menetralisir
tegangan tarik di serat terluar dari permukaan kurvilinier yang disebabkan oleh tekanan
kandungan internal.
Struktur beton prategang mempunyai beberapa keuntungan, antara lain :
a)
b)
c)
Terhindarnya retak terbuka di daerah tarik, jadi lebih tahan terhadap keadaan korosif.
Kedap air, cocok untuk pipa dan tangki.
Karena terbentuknya lawan lendut sebelum beban rencana bekerja, maka lendutan akhirnya
akan lebih kecil dibandingkan pada beton bertulang.
d) Penampang struktur lebih kecil/langsing, sebab seluruh luas penampang dipakai secara efektif.
e) Jumlah berat baja prategang jauh lebih kecil dibandingkan jumlah berat besi beton biasa.
f)
Ketahanan gesek balok dan ketahanan puntirnya bertambah. Maka struktur dengan bentang
besar dapat langsing. Tetapi ini menyebabkan Natural Frequency dari struktur berkurang,
sehingga menjadi dinamis instabil akibat getaran gempa/angin, kecuali bila struktur itu memiliki
redaman yang cukup atau kekakuannya ditambah.
Adapun kekurangan dari penggunaan beton prategang adalah :
a)
Dengan ketahanan gesek balok dan ketahanan puntirnya bertambah, maka struktur dengan
bentang besar dapat langsing. Tetapi ini menyebabkan natural frequency dari struktur berkurang,
sehingga menjadi dinamis instabil akibat getaran gempa/angin, kecuali bila struktur itu memiliki
redaman yang cukup atau kekakuannya ditambah.
b) Penggunaan bahan-bahan bermutu tinggi mengakibatkan harga satuan pekerjaan menjadi lebih
tinggi.
c) Pengerjaan membutuhkan menuntut ketelitian yang lebih tinggi dan pengawasan yang lebih
ketat dari pelaksana ahli.
3. Sifat-Sifat Bahan
a) Beton
Untuk beton pratekan diperlukan mutu beton yang tinggi (min K-300) karena mempunyai
sifat penyusutan dan rangkak yang rendah mempunyai modulus elastisitas dan modulus tekan
yang tinggi serta dapat menerima tegangan yang lebih besar dibandingkan beton mutu rendah,.
Sifat-sifat ini sangat penting untuk menghindarkan kehilangan tegangan yang cukup besar akibat
sifat-sifat beton tersebut.
b) Baja Prategang
Baja mutu tinggi merupakan bahan yang umum dipakai pada struktur beton prategang.
Baja untuk beton prategang terdiri dari:
Kawat baja
Kawat baja disediakan dalam bentuk gulungan, kawat dipotong dengan panjang tertentu dan
dipasang di pabrik atau lapangan. Baja harus bebas dari lemak untuk menjamin rekatan antara
beton dengan baja prategang.
Untaian kawat (strand)
Kekuatan batas strand ada 2 jenis yaitu 1720 MPa dan 1860 MPa, yang lazim dipakai adalah
strand dengan 7 kawat.
Tabel spesifikasi strand 7 kawat
Ø Nominal (mm)
6,35
7,94
Luas Nominal mm2
23,22
37,42
Kuat Putus (kN)
40
64,5
9,53
11,11
12,70
15,24
51,61
69,68
92,9
139,35
89
120,1
160,1
240,2
Batang Baja
Batang baja yang digunakan untuk beton prategang disyaratkan pada ASTM A 322, kekuatan
batas minimum adalah 1000 MPa. Modulus elastisitas 1,72 10 5 – 1,93.105 MPa. Batang baja
mutu tinggi tersedia pada panjang sekitar 24 m. Batang-batang baja tersedia sampai Ø 34,9 mm.
Diposkan 11th January 2013 oleh mohammad amri widyangga