Analisa Perbandingan Kebutuhan Tulangan dan Kabel Balok Prategang Pada Jembatan Menggunakan Balok PCI dan Box

ANALISA PERBANDINGAN KEBUTUHAN TULANGAN DAN KABEL
BALOK PRATEGANG PADA JEMBATAN MENGGUNAKAN BALOK
PCI DAN BOX
(Study Literatur)

Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian
Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh :

BINTUA M SIMALANGO
13 0424 010

SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2015

Universitas Sumatera Utara


ABSTRAK
Seperti dilansir dalam berita online di website www.tribunnews.com
tertanggal 14 ζovember β014 dengan judul “Insinyur Harus Bisa εanfaatkan
MEA untuk bangun Infrastruktur”. Dalam berita tersebut dijelaskan ada 59 topik
yang dibahas dalam konferensi antara perhimpunan Organisasi Insinyur seASEAN ke 32. Namun dari 59 topik yang dibahas ada 3 hal pokok yang didapat
dari pemaparan para insinyur se ASEAN tersebut. Ketiga hal tersebut yaitu solusi
untuk ketersediaan energi, transportasi dan Infrastruktur yang terintegrasi.
Sejalan dengan hal tersebut diatas, pihak Insinyur Sipil sangat diharapkan
maampu memenuhi kebutuhan Infrastruktur yang terintegrasi di kawasan Asia
Tenggara. Untuk itu perlu kematangan ataupun keahlian seorang Insinyur dalam
merencanakan infrastruktur yang akan dibangun. Salah satu perencanaan
infrastruktur yang sudah kita kenal yaitu pembangunan suatu jembatan.
Adapun topik bahasan dalam tugas akhir ini adalah untuk mengetahui
perbandigan jumlah tulangan dan kabel pada balok PCI dan Balok Box,
disamping itu juga penulis ingin mengetahui berapa dimensi yang digunakan
untuk kedua jenis balok tersebut serta dibandingkan terhadap ke ekonomisan
balok di tinjau dari pekerjaan pembesiaan nya yaitu pekerjaan penulangan dan
kabel prategang nya.
Teknik pengumpulan dan pengolahan data dibuat dengan mengasumsikan
panjang bentang jembatan dan pengumpulan literature-literatur yang mendukung,

dari situ diolah hingga mendapatkan desain yang diperlukan. Dari pengolahan
data tersebut, ternyata balok Box memberikan nilai ke ekonomisan yang
diharapkan. Perbandingan harga yang dihitung sebesar 2 PCI : 1 Box. Namun
perbandingan itu hanya dibandingkan terhadap pekerjaan pembesiaan saja.
Disarankan agar perhitungan pekerjaan lain yang mendukung
pembangunan jembatan tersebut dihitung lagi agar didapat estimasi biaya yang
real, atau detail dari pembangunan jembatan tersebut.

Kata kunci: Beton prategang, PCI girder, Box Girder, losses, strand

ii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

As reported in the online news website www.tribunnews.com dated
November 14, 2014, with the title "Engineer Must Could Make the MEA to wake
Infrastructure". In the news explained there are 59 topics covered in the
conference between union organizations as ASEAN Engineers to 32. But from 59
topics that discussed there are 3 main things that come from exposure to the

engineers of the ASEAN . The third thing that is the solution for energy supply,
transportation and integrated infrastructure.
In line with the above, the Civil Engineer is expected can meet the needs of
an integrated infrastructure in Southeast Asia. For that we need the maturity or
skills an engineer in the planning of infrastructure to be built. One of the
infrastructure planning that we already know, namely the construction of a
bridge. As for the topic of discussion in this thesis is to find out comparative
amount of reinforcement and cables on the beam PCI and Beams Box, as it also
writer wanted to know how many dimensions are used for both types of beams and
compared against to the overall economy beams in the review of the inforcement’s
work, it is reinforcement work and its prestressed cables.
Data collection and processing techniques created by assuming long-span
bridges and the collection of literature-literature that supports, from which
processed to obtain the necessary design. Processing of the data, it turns Box
beams give the expected value to the overall economy. Comparative price
calculated at 2 PCI: 1 Box. But the comparison can only be compared to the
inforcement’s work only. It is recommended that the calculation of other work
that supports the construction of the bridge is calculated again in order to obtain
estimates of the cost of real, or details of the construction of the bridge.


Keywords: prestressed concrete, Box Girder, losses, PCI girder, strand

iii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ..........................................................................................................

ii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL .............................................................................................. vii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii
DAFTAR NOTASI ............................................................................................

x

KATA PENGANTAR ........................................................................................ xiii
BAB I


BAB II

PENDAHULUAN .............................................................................

1

I.1 Latar Belakang ............................................................................

1

I.2 Perumusan Masalah ....................................................................

3

I.3 Tujuan .........................................................................................

3

I.4 Manfaat .......................................................................................


4

I.5 Pembatasan Masalah ..................................................................

4

I.6 Sistematika Penulisan ..................................................................

5

TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................

7

II.1 Umum .........................................................................................

7

II.2 Material Beton Prategang ...........................................................


9

II.3 Keuntungan Beton Prategang ..................................................... 16
II.4 Kekurangan Beton Prategang ..................................................... 17
II.5 Jenis – Jenis Balok Prategang ..................................................... 17
II.6 Metode Pratekan ......................................................................... 18
II.6.1 Metode Pratarik .............................................................. 18
II.6.2 Metode Pascatarik ........................................................... 19

iv
Universitas Sumatera Utara

II.7 Tahap Pembebanan ..................................................................... 20
II.7.1 Transfer ............................................................................. 20
II.7.2 Servis / Final ..................................................................... 20
II.7.3 Kombinasi Pembebanan ................................................... 21
II.8 Saluran ........................................................................................ 25
II.9 Penampang PCI .......................................................................... 27
II.10 Eksentrisitas e dan Gaya Prategang .......................................... 28
II.11 Daerah Aman Kabel .................................................................. 31

II.12 Penulangan Lentur Balok Prategang ......................................... 34
II.13 Desain Awal untuk Lentur ........................................................ 34
II.14 Perencanaan Penampang Bertulangan Ganda ........................... 35
II.15 Geser Pada Beton Prategang ..................................................... 36
II.15.1 Kuat Geser ...................................................................... 37
II.15.2 Kuat Geser Web ............................................................... 38
II.15.3 Kuat Geser Lentur ........................................................... 39
II.16 Pendimensian Penampang ........................................................ 40
II.16.1 Balok ............................................................................... 40
II.17 Kehilangan Gaya Prategang ...................................................... 42
II.17.1 Perpendekan Elastis Beton ............................................. 43
II.17.2 Akibat Geseran Sepanjang Tendon ................................. 43
II.17.3 Akibat Slip di Pengangkuran .......................................... 44
II.17.4 Akibat Creep (Rangkak) ................................................. 45
II.17.5 Akibat Penyusutan Beton ............................................... 46
II.17.6 Akibat Relaksasi Baja Prategang .................................... 46

v
Universitas Sumatera Utara


BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................ 48
III.1 Metode Yang Digunakan ........................................................... 48
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ................................................... 51
IV.1 Data Umum Perencanaan ........................................................... 51
IV.2 Data- Data Balok Memanjang .................................................... 52
IV.2.1 Balok PCI ....................................................................... 52
IV.2.1.1 Penaksiran Tinggi Balok .............................................. 53
IV.2.1.2 Pembebanan ................................................................. 57
IV.2.1.3 Analisis Perhitungan Tulangan dan Kabel ................... 75
IV.2.2 Balok BOX ................................................................... 110
IV.2.2.1 Perhitungan Concrete Prestressed Box ....................... 110
BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 160
V.1 Kesimpulan ................................................................................. 160
V.2 Saran ........................................................................................... 161

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ xiv

vi

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1.

Tipikal Baja Prategang ………………………………………….

13

Tabel 2.2.

Luas Penampang Tulangan Biasa ………………………………

14

Tabel 2.3.

Sifat Mekanis Baja Struktural (SNI 03 – 1729 – 2002) ……....... 14


Tabel 2.4.

Detail geometris penampang PCI standar AASHTO ………….. 27

Tabel 2.5.

Batasan Defleksi ………………………………………………... 34

Tabel 2.6.

Koefisien friksi tendon pasca tarik …………………………....... 44

Tabel 2.7.

Koefisien Susut Ksh ……………………………………………. 46

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1.

Balok PCI ……………………………………………………... 2

Gambar 1.2.

Balok Box ……………………………………………………..

2

Gambar 1.3.

Tipe Balok Box ……………………………………………....

3

Gambar 2.1.

Tipikal Diagaram Tegangan Regangan Beton ………………

10

Gambar 2.2.

Diagram Tegangan Regangan Kawat Tunggal ………………. 11

Gambar 2.3.

Diagram Tegangan Regangan Untaian Kawat ……………….. 12

Gambar 2.4.

Diagram Tegangan Regangan Baja Batangan ……………….

Gambar 2.5.

Diagram Tegangan Regangan Tulangan Biasa ……………….. 1γ

Gambar 2.6.

Tulangan Non-Prategang Penahan Tarik di Tengah Bentang… 15

Gambar 2.7.

Tulangan Non-Prategang Penahan Tarik di Tepi Bentang…..

15

Gambar 2.8.

Tulangan Non-Prategang Penahan Tekan ………………….

15

Gambar 2.9.

Tulangan Non-Prategang Penahan Lentur …………………

16

Gambar 2.10.

Tulangan Non-Prategang Penahan Retak …………………

16

Gambar 2.11.

Tendon ditarik dan diangkur ………………………………

18

Gambar 2.12.

Beton dicor dan dibiarkan …………………………………

18

Gambar 2.13.

Tendon dilepas, gaya tekan ditransfer ke Beton ………….

19

Gambar 2.14.

Beton Dicor ………………………………………………..

19

Gambar 2.15.

Tendon ditarik dan gaya tekan ……………………………

19

Gambar 2.16.

Tendon diangkur dan di grouting …………………………

20

Gambar 2.17.

Muatan T …………………………………………………..

24

Gambar 2.18.

Muatan D …………………………………………………..

25

Gambar 2.19.

Potongan Aktual Penampang balok I …………………….

27

12

viii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.20.

Daerah aman kabel (daerah kern) balok I …………………

γ0

Gambar 2.21.

Daerah pusat kern untuk penampang persegi panjang (boks).. 31

Gambar 2.22.

Daerah aman kabel ………………………………………….. γγ

Gambar 2.23.

Kegagalan akibat geser ……………………………………..

Gambar 3.1.

Diagram alir Metodologi ……………………………………. 50

Gambar 4.1.

Potongan Melintang Jembatan ………………………………. 53

Gambar 4.2.

Penamaan Balok dan Penyebaran Beban ……………………. 53

Gambar 4.3.

Penampang Standar AASTHO Type 6 ……………………… 54

Gambar 4.4.

Penampang Komposit Balok Pelat ………………………… 56

Gambar 4.5.

Penamaan Balok dan Penyebaran Beban ……………………. 69

36

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

A

Luas Penampang

As’

Luas Tulangan Tekan

As

Luas Tulangan Tarik

Bw

Lebar Balok

H

Tinggi Balok

d’

Tinggi Efektif Balok

Es

Modulus Elastisitas Baja

Ec

Modulus Elastisitas Beton

Fc

Kuat tekan Beton

Fy

Tegangan Leleh Baja

L

Panjang Balok

Mcr

Momen retak

Mu

Momen Ultimate

Mn

Momen nominal

P

Beban terpusat

ϕ

Faktor reduksi kekuatan
Koefisien friksi
ci

Tegangan tekan kondisi awal penegangan

cs

Tegangan tekan kondisi layan

g

Tegangan normal kabel kondisi layan

gi

Tegangan normal kabel kondisi awal penegangan

ti

Tegangan tarik kondisi awal penegangan

x
Universitas Sumatera Utara

ts

Tegangan tarik kondisi layan

Regangan

Lendutan
eoa

Batas atas aman kabel

eob

Batas bawah aman kabel

fy

Tegangan leleh baja

f’c

Kuat tekan beton kondisi layan

f’ci

Kuat tekan beton kondisi awal penegangan kabel

Ic

Inersia komposit

Io

Inersia penampang

Ix

Inersia arah x

K

Koefisien wobble

Ka =

Jarak dari pusat berat ke batas atas kern

Kb =

Jarak dari pusat berat ke batas bawah kern

K’a

Limit kern atas

K’b

Limit kern bawah

Ksh

Konstanta penyusutan

Ld

Panjang penyaluran tulangan

Mu

Momen ultimit

P

Gaya prategang kondisi layan

Pi

Gaya prategang kondisi awal penegangan kabel

r

Jari-jari girasi

Rh

Kelembaban relatif

S

Jarak rata-rata antara balok memanjang

Vu

Gaya lintang ultimit

xi
Universitas Sumatera Utara

Wa

Momen tahanan sisi atas penampang

Wb

Momen tahanan sisi bawah penampang

ya

Jarak dari pusat berat balok ke atas balok

yb

Jarak dari pusat berat balok ke bawah balok

ya’

Jarak dari pusat berat komposit ke atas komposit

yb’

Jarak dari pusat berat komposit ke bawah balok

ya”

Jarak dari pusat berat komposit ke atas balok

xii
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, dimana
atas berkat dan rahmat Nya lah maka laporan Tugas Akhir ini dapat selesai
dengan baik. Adapun judul tugas akhir ini yaitu :
“Analisa Perbandingan Kebutuhan Tulangan dan Kabel Balok Prategang
Pada Jembatan εenggunakan Balok PCI dan Box”.
Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat dalam menempuh
ujian sarjana pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara.
Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak baik bantuan berupa dukungan moril, material,
spiritual, maupun administrasi.
Dalam kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1.

Bapak Ir. Torang Sitorus, MT, sebagai dosen pembimbing;

2.

Bapak Prof,DR,Ing,Johanes Tarigan, M Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;

3.

Kepada seluruh Dosen Pembanding yaitu : Bapak Ir.Besman Surbakti,
MT, Ibu Rahmi Karolina, ST, MT. ;

4.

Seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara;

5.

Orang tua dan Abang-kakakku tercinta dengan segala kasih sayang dan
dukungannya sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini;

6.

Sahabat-sahabat seperjuangan Yogi, Hary, Edo, Salim, dan Kak Chrisna.

xiii
Universitas Sumatera Utara

Laporan ini diharapkan dapat membantu para Insinyur didalam
perencanaan suatu jembatan prategang dan dapat juga digunakan sebagai
pedoman untuk pengembangan penelitian di masa depan yang lebih baik.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir

ini masih jauh dari

sempurna baik isi maupun tata tulisannya. Untuk itu penulis mengharapkan kritik
dan saran demi kesempurnaan tugas akhir ini.
Akhir kata saya ucapkan Terimakasih. Semoga laporan ini dapat
bermanfaat bagi kita semua.

Medan,

Oktober 2015
Penulis

Bintua M Simalango
130424010

xiv
Universitas Sumatera Utara