PERENCANAAN BEAM-COLOUM JOINT DENGAN MENGGUNAKAN METODE BETON PRATEGANG PARTIAL GEDUNG PERKANTORAN BPR JATIM.
PERENCANAAN BEAM-COLOUM J OINT DENGAN
MENGGUNAKAN METODE BETON PRATEGANG PARTIAL
GEDUNG PERKANTORAN BPR J ATIM
TUGAS AKHIR
Diajukan Oleh :
FRANSISKUS X. E. LIE
0953210064
Pembimbing 1 : Ir . Made D. Astawa,. MT
Pembimbing 2 : Ir . Wahyu Kar tini,. MT
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERENENCANAAN BEAM-COLOUM J OINT DENGAN MENGGUNAKAN
METODE BETON PRATEGANG PARTIAL GEDUNG PERKANTORAN
BPR J ATIM
Telah dipertahankan dihadapan dan diterima oleh Tim Penguji Tugas Akhir
Progam Studi Teknik Sipil FTSP UPN “Veteran” Jawa Timur
Pembimbing Utama
Tim Penguji
Penguji I
Candra Wijaya
Ir. Made D. Astawa, MT.,
NIP. 19530191 198601 1 00 1
Penguji II
Pembimbing Pendamping
Ir. Ali Arifin, MT.,
NPT. 3 7102 99 0167 1
Ir. Wahyu Kartini, MT.,
NPT. 3 6304 94 0031 1
Penguji III
Sumaidi, ST.,
NIP. 3 7603 09 0274 1
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Univer sitas Pembangunan Nasional “Veteran” J awa Timur
Ir. NANIEK RATNI J ULIADI AR., M.Kes.
NIP. 19590729 198603 2 00 1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai
salah satu syarat akademis dalam menyelesaikan program pendidikan Strata 1 (S-1) di
Jurusan Teknik Sipil - FTSP Universitas Pembangunan Nasional “ Veteran” Jawa
Timur. Dalam menyusun tugas akhir yang berjudul “Perenencanaan Beam-Coloum Joint
Dengan Menggunakan Metode Beton Prategang Partial Gedung Perkantoran BPR
Jatim“ ini, penulis berusaha menerapkan segala sesuatu yang penulis peroleh baik dari
bangku kuliah maupun dari literatur yang berkaitan, serta arahan-arahan dari dosen
pembimbing. Penulis sadar, dengan segala keterbatasan yang ada, laporan ini masih jauh
dari kesempurnaaan. Akhirnya tidak lupa penulis ucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan,
untuk itu saran dan kritik membangun sangat penulis harapkan untuk kesempurnaan
tugas akhir ini.
Surabaya, 23 Oktober 2013
Penulis
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ..............................................................................................
ii
DAFTAR ISI.............................................................................................................
iii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ..................................................................................
1
1.2
Perumusan Masalah...........................................................................
2
1.3
Maksud dan Tujuan ...........................................................................
3
1.4
Ruang Lingkup ..................................................................................
3
1.5
Lokasi ...............................................................................................
4
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1
Umum ...............................................................................................
5
2.2
Material beton prategang ...................................................................
7
2.2.1 Beton .....................................................................................
7
2.2.2 Baja........................................................................................
8
Metode Parsial Pratekan ....................................................................
9
2.3.1 Prategang Penuh .....................................................................
9
2.3.2 Partial Prestress ......................................................................
10
2.4
Tegangan Ijin Beton Pratekan............................................................
13
2.5
Metode ACI ......................................................................................
13
2.6
Kehilangan Prategang ........................................................................
14
2.6.1 Kehilangan Prategang Langsung ............................................
14
2.6.2 Kehilangan Prategang Tidak Langsung ..................................
19
2.3
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2.7
Kontrol Lendutan ..............................................................................
22
2.7.1 Lendutan Ijin ..........................................................................
22
2.7.2 Lendutan Awal Saat Jacking...................................................
22
2.7.3 Lendutan Total .......................................................................
25
2.8
Momen Retak ....................................................................................
25
2.9
Gaya Gempa......................................................................................
27
2.9.1 Perhitungan Periode Alami Struktur T ....................................
27
2.9.2 Penentuan Faktor Respon Gempa (C1) ...................................
28
2.9.3 Penentuan Faktor Keutamaan (I) ............................................
28
2.9.4 Penentuan Parameter Daktalitas Struktur (R) ..........................
29
2.9.5 Perhitungan Gaya Geser Gempa (V).......................................
29
2.9.6 Eksentrisitas Pusat Massa Terhadap Pusat Rotasi Lantai.........
30
2.9.7 Analisa Waktu Getar Struktur Dengan Cara T-Rayleigh .........
31
2.10 Momen Nominal (Momen Batas) ......................................................
31
2.11 SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus) ...........................
32
2.12 Hubungan Balok Kolom (HBK) ........................................................
32
BAB III METODOLOGI
3.1
Pengumpulan Data ............................................................................
33
3.2
Gambar Bangunan .............................................................................
34
3.3
Langkah Kerja ...................................................................................
34
BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR
4.1
Data Dan Perencanaan .......................................................................
37
4.1.1 Pembebanan Tributari ............................................................
37
4.1.1.1
Beban Equivalen Pelat Atap ...................................
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
38
4.1.1.2
Beban Equivalen Pelat Lantai.................................
44
4.1.2 Pembebanan Gempa ...............................................................
59
4.1.2.1
Berat Gedung .........................................................
59
4.1.2.2
Periode Alami Struktur...........................................
60
4.1.2.3
Penentuan Faktor Respon Gempa ...........................
61
4.1.2.4
Penentuan Faktor Keutamaan .................................
62
4.1.2.5
Penentuan Faktor Daktalitas Struktur .....................
62
4.1.2.6
Perhitungan Gaya Geser Gempa .............................
62
4.1.2.7
Eksentrisitas Pusat Massa .......................................
63
4.1.2.8
Analisa Waktu Getar Struktur Dengan Cara TReyleigh.................................................................
4.1.2.9
4.2
64
Analisa Batas Kerja Batas Layan Dan Batas
Ultimit ...................................................................
66
Perencanaan Balok Pratekan..............................................................
76
4.2.1 Tegangan Ijin Beton Pratekan.................................................
76
4.2.2 Dimensi Penampang ...............................................................
77
4.2.3 Mencari Momen Akibat Berat Sendiri Dan Komposit .............
80
4.2.3.1
Akibat Berat Sebelum Komposit ............................
4.2.3.2
Akibat Beban Gempa, Mati Dan Hidup Setelah
80
Komposit ...............................................................
81
4.2.4 Penentuan Daerah Limit Kabel Dan Gaya Awal Prategang .....
82
4.2.4.1
Desain Pendahuluan ...............................................
82
4.2.4.2
Daerah Limit Kabel ................................................
83
4.2.5 Kontrol Tegangan...................................................................
84
v
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4.2.6 Pentuan Dimensi Tulangan Lunak ..........................................
89
4.2.7 Penentuan Jumlah Strand........................................................
91
4.2.8 Pekerjaan Grouting .................................................................
93
4.2.9 Kehilangan Prategang.............................................................
94
4.2.9.1
Kehilangan Prategang Langsung ............................
94
4.2.9.2
Kehilangan Prategang Tidak Langsung ..................
100
4.2.10 Kontrol Tegangan Setelah Kehilangan....................................
108
Kontrol Lendutan ..............................................................................
110
4.3.1 Lendutan Ijin ..........................................................................
110
4.3.2 Lendutan Awal Saat Jacking...................................................
110
4.3.3 Lendutan Saat Beban Bekerja Saat F Efektif ..........................
113
4.3.4 Lendutan Total .......................................................................
114
4.4
Momen Retak
..............................................................................
114
4.5
Penulangan Non Prategang ................................................................
116
4.6
Penulangan Geser Pada Balok ...........................................................
129
4.7
Perencanaan Penampang Kolom........................................................
131
4.7.1 Kontrol Kelangsingan Kolom .................................................
131
4.7.2 Kelangsingan Kolom Arah X .................................................
131
4.7.3 Perhitungan Tulangan Lentur Kolom......................................
134
4.7.4 Perhitungan Tulangan Geser Kolom .......................................
134
4.7.5 Konsep Balok Lemak - Kolom Kuat .......................................
135
4.8
Persyaratan SRPMK ..........................................................................
138
4.9
Partial Prestressing Ratio (PPR) ........................................................
139
4.10 Hubungan Balok-Kolom....................................................................
140
4.3
vi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4.10.1 Perencanaan Sengkang Geser Horisontal Pada Joint ...............
BAB V
140
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan .......................................................................................
143
5.2
Saran…. ............................................................................................
145
DAFTAR PUSTAKA
vii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kurva
Beban
Lendutan,
Penampang
Bertulang-Kuat
(Overreinforced) dan Bertulang-Lemah (Underreinforced).................
11
Gambar 2.2 Kurva Beban-Lendutan untuk Berbagai Tingkat Prategang (untuk
Penampang Bertulang-Lemah Balok Terekat) ....................................
12
Gambar 2.3 Respons Spektrum Gempa Rencana ...................................................
28
Gambar 3.1 Tampak Depan Gedung BPR Bank Jatim ...........................................
34
Gambar 4.1 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
38
Gambar 4.2 Pembebanan Balok B2A ....................................................................
39
Gambar 4.3 Pembebanan Balok B2 .......................................................................
40
Gambar 4.4 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
40
Gambar 4.5 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
41
Gambar 4.6 Pembebanan Balok B3 .......................................................................
42
Gambar 4.7 Pembebanan Balok B2 .......................................................................
43
Gambar 4.8 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
44
Gambar 4.9 Pembebanan Balok B2A ....................................................................
45
Gambar 4.10 Pembebanan Balok B2 .......................................................................
46
Gambar 4.11 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
46
Gambar 4.12 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
47
Gambar 4.13 Pembebanan Balok B3 .......................................................................
48
Gambar 4.14 Pembebanan Balok B2 .......................................................................
49
Gambar 4.15 Denah Tributari Pelat Atap dan Lantai ...............................................
52
viii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 4.16 Pot. Melintang Tributari Akibat Beban Mati ......................................
53
Gambar 4.17 Pot. Melintang Tributari Akibat Beban Hidup ....................................
53
Gambar 4.18 Pot. Memanjang Tributari Akibat Beban Mati....................................
54
Gambar 4.19 Pot. Memanjang Tributari Akibat Beban Hidup .................................
55
Gambar 4.20 Pot. Melintang Beban Ekivalen Tributari Akibat Beban Mati .............
56
Gambar 4.21 Pot. Melintang Beban Ekivalen Tributari Akibat Beban Hidup ..........
56
Gambar 4.22 Potongan Memanjang Beban Ekivalen Tributari Akibat Beban
Mati…….. .........................................................................................
57
Gambar 4.23 Potongan Memanjang Beban Ekivalen Tributari Akibat Beban Hidup
58
Gambar 4.24 Analisa 3D Menggunakan Software ETABS V.9.7.1 .........................
59
Gambar 4.25 Respons Spektrum Gempa Rencana ...................................................
61
Gambar 4.26 Penyaluran Gaya Gempa Pada Portal .................................................
63
Gambar 4.27 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B150...............................
69
Gambar 4.28 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B151...............................
70
Gambar 4.29 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B152...............................
71
Gambar 4.30 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B153...............................
72
Gambar 4.31 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B154...............................
73
Gambar 4.32 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B155...............................
74
Gambar 4.33 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B156...............................
75
Gambar 4.34 Penampang Balok Pratekan................................................................
78
Gambar 4.35 Momen Sebelum Komposit ................................................................
80
Gambar 4.36 Momen Setelah Komposit ..................................................................
81
Gambar 4.37 Daerah Limit Kabel ...........................................................................
84
Gambar 4.38 Diagram Tegangan Sebelum Komposit ..............................................
88
ix
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 4.39 Diagram Tegangan Setelah Komposit ................................................
88
Gambar 4.40 Angker Dengan 9 Strand....................................................................
92
Gambar 4.41 Penampang Angker Tengah Bentang Dengan 9 Strand ......................
92
Gambar 4.42 Potongan Angker ...............................................................................
93
Gambar 4.43 Hasil Analisa SAP Akibat Kekangan Kolom......................................
99
Gambar 4.44 Penampang Balok Prategang ..............................................................
103
Gambar 4.45 Diagram Tegangan Setelah Kehilangan Prategang .............................
109
Gambar 4.46 Tulangan Geser Pada Balok ...............................................................
131
Gambar 4.47 Tulangan Pada Kolom Menggunakan PCA COL ...............................
134
Gambar 4.48 Tulangan pada Kolom Menggunakan PCA COL sesuai dengan
konsep Strong Column-Weak Beam...................................................
137
Gambar 4.49 Tinggi Efektif Balok ..........................................................................
139
Gambar 4.50 Penampang Balok ..............................................................................
140
Gambar 4.51 Hubungan Balok Kolom ....................................................................
142
Gambar 4.52 Detail Hubungan Balok Kolom Eksterior ...........................................
142
x
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR TABEL
Tabel
4.1 Pembebanan Ekivalen Pelat Atap .....................................................
50
Tabel
4.2 Pembebanan Ekivalen Pelat Lantai ....................................................
51
Tabel
4.3 Berat lantai bangunan ........................................................................
60
Tabel
4.4 Distribusi beban gempa dengan V = 250,78 ton .................................
62
Tabel
4.5 Perhitungan eksentrisitas rencana ed pada arah x ................................
64
Tabel
4.6 Perhitungan eksentrisitas rencana ed pada arah y ................................
64
Tabel
4.7 T-Rayleight arah x .............................................................................
65
Tabel
4.8 T-Rayleight arah y .............................................................................
65
Tabel
4.9 Analisa Δ s terhadap arah X ................................................................
66
Tabel
4.10 Analisa Δ s terhadap arah Y ................................................................
67
Tabel
4.11 Analisa Δ m akibat gempa arah x ........................................................
68
Tabel
4.12 Analisa Δ m akibat gempa arah y ........................................................
47
Tabel
4.13 Tabel Koefisien Susut Post Tension ...................................................
104
Tabel
4.14 Nilai momen yang diakibatkan oleh gempa ........................................
117
Tabel
4.15 Nilai momen yang diakibatkan oleh gempa ........................................
123
xi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
PERENCANAAN BEAM-COLOUM J OINT DENGAN
MENGGUNAKAN METODE BETON PRATEGANG PARTIAL
GEDUNG PERKANTORAN BPR J ATIM OLEH :
FRANSISKUS X E LIE
0953210064
ABSTRAK
Dalam tugas akhir ini, penulis mencoba mendisain balok beton prategang
pada bangunan gedung BPR Bank Jatim yang awalnya menggunakan balok beton
bertulang biasa pada ruangan lantai 6 yang digunakan sebagai ruangan pertemuan,
dengan digunakannya balok prategang diharapankan bisa bertambah luas space
ruangannya karena menghilangkan kolom di tengah-tengah ruangan pada lantai
tersebut. Adapun perubahan panjang bentang bangunan, yang awal mulanya bentang
dari panjang 10,5 meter menjadi 15 meter dan balok induk beton bertulang yang
berukuran 3 meter menjadi balok prategang dengan bentang 15 meter.
Metode yang digunakan untuk mendisain beton prategang ini adalah metode
prategang sebagian. Dalam metode ini tulangan lunak yang digunakan dalam
mendisain balok prategang ikut diperhitungkan untuk menahan momen akibat gaya
lateral gempa yang terjadi pada bangunan yang sesuai dengan peraturan ACI 2008.
Dengan asumsi, bahwa tendon hanya menerima gaya gempa sebesar 25% saja,
sedangkan 75% dari gaya gempa yang terjadi akan dilimpahkan pada baja tulangan
lunak. Adapun program bantu tambahan yang digunakan untuk mempermudah
perhitungan struktur dalam laporan tugas akhir ini yaitu program ETABS Nonlinear
Version 9.7.1.
Dan setelah dilakukan perhitungan, maka dibutuhkan 1 selongsong tendon
yang berisi 9 buah strand dengan diameter 15,2 mm. Untuk medukung motode
prestress partial dibutuhkan tulangan lunak tarik sebanyak 6D20 dan tulangan tekan
3D20 pada daerah tekan pada daerah tumpuan. Sedangkan tulangan lunak tarik
sebanyak 3D20 dan tulangan lunak tekan sebanyak 3D20 pada daerah lapangan.
Untuk tulangan geser balok digunakan tulangan 8ϕ -100 pada daerah tumpuan,
sedangkan 8ϕ -250 pada daerah lapangan. Pada kolom direncanakan dimensi 600 x
600 dan dibutuhkan tulangan longitudinal sebanyak 20D28. Dan tulangan transverse
dengan tulangan 8ϕ -150 Sedangkan pada pertemuan hubungan balok kolom,
digunakan sengkang 8ϕ -150.
Kata kunci : beton pratekan, metode pratekan sebagian.
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini penggunaan dari beton prategang telah banyak digunakan dalam
pembangunan gedung-gedung bertingkat, bahkan gedung pencakar langit. Beton
prategang yang saat ini sering kita gunakan merupakan hasil penelitian yang
dilakukan oleh para insinyur dan ilmuwan dalam bidang teknik sipil selama kurun
waktu tertentu. Di samping itu, beton prategang mempunyai kelebihan dibandingkan
dengan beton bertulang biasa, antara lain dapat menghemat dimensi struktur yang
direncanakan sehingga pemanfaatan ruangan lebih optimal dan dengan kekuatan
yang sama atau malah lebih tinggi dari beton bertulang biasa.
Beton prategang merupakan kombinasi beton mutu tinggi dan baja mutu
tinggi yang kemudian diangkurkan pada beton. Dipilihnya beton mutu tinggi dalam
perencanaan agar tidak hancur ketika menerima gaya prategang dan dipilihnya baja
mutu tinggi agar baja mampu menerima gaya tarik akibat gaya prategang dan gaya
luar yang disebabkan oleh beban hidup. Dengan dilakukan penarikan pada baja
diharapkan baja dapat digunakan dengan efektif. Apabila baja tidak dilakukan
penarikan atau hanya dipasang seperti penulangan biasa akan mengakibatkan retak
pada daerah tarik. Hal ini tentunya tidak diinginkan.
Karena keuntungan dari beton prategang diatas, maka balok beton bertulang
biasa gedung BPR Bank Jatim pada lantai 6 akan diganti menjadi balok beton
prategang partial. Dan lebar dari bangunan BPR BANK JATIM juga dimodifikasi
dari yang awalnya hanya mempunyai lebar 10,5 meter menjadi 15 meter.
1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
Penggantian dari balok beton bertulang biasa ke balok beton prategang partial
disebabkan fungsi ruangan tersebut sebagai ruangan pertemuan. Sehingga alangkah
baiknya bila tidak ada kolom di tengah-tengah ruangan tersebut. Dan akibat dari
pengurangan dari kolom adalah bertambahnya dimensi pada balok beton bertulang
biasa, karena besarnya beban akan secara langsung diterima oleh balok tanpa ada
bantuan kolom, yang awal mulanya dipakai untuk menerima beban pada titik
tersebut. Karena bertambahnya dimensi dari sturktur balok tersebut, maka space
tinggi ruangan akan berkurang. Maka dari itu dicoba menggunakan balok prategang
partial yang bisa didisain dengan penampang yang lebih ramping dari balok beton
biasa. Sistem atau metode yang akan digunakan dalam perencanaan balok beton
prategang ini adalah metode beton prategang partial atau sebagian. Selain mendesain
balok beton prategang partial, dalam tugas akhir ini akan membahas tentang
hubungan balok kolom yang terjadi antara balok beton prategang dengan metode
partial dan kolom beton bertulang biasa.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakan diatas, bisa diambil suatu rumusan masalah
sebagai berikut :
1. Bagaimana desain balok beton prategang partial agar mampu menahan beban
pada bangunan.
2. Bagaimana desain hubungan balok kolom dari balok beton prategang dengan
motode partial dan kolom beton bertulang yang akan memenuhi agar mampu
menahan gaya gempa lateral dan gaya gravitasi yang bekerja pada gedung.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
3. Bagaimana menganalisis struktur pratekan pada balok dengan beban gempa
lateral sesuai dengan peraturan ACI pasal 21 yang hanya menganjurkan bahwa
balok pratekan partial hanya boleh menerima gaya lateral gempa paling besar
25% dari gaya gempa yang terjadi.
1.3. Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari perencanaan ini adalah :
1. Dapat mengetahui desain balok beton prategang partial yang mampu menahan
beban pada struktur bangunan.
2. Dapat mengetahui desain dari hubungan balok kolom dari balok beton pretegang
partial dengan metode partial dan kolom beton bertulang biasa yang mampu
menahan gaya lateral dan gaya gravitasi yang bekerja pada gedung.
3. Dapat mengetahui analisis struktur pratekan pada balok dengan beban gempa
lateral.
1.4. Ruang Lingkup
Masalah-masalah yang akan dibahas pada proposal ini meliputi :
1. Tidak menghitung pondasi tiang pancang.
2. Beban-beban yang dihitung adalah beban mati, hidup dan gempa lateral.
3. Menghitung penampang balok beton prategang partial pada lantai 6.
4. Menghitung gaya geser yang terjadi pada sambungan hugungan balok kolom.
5. Menghitung kolom.
6. Medesain hubungan balok beton prategang dengan metode partial dan kolom
beton bertulang biasa.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
7. Perencanaan balok prategang partial hanya pada lantai 6.
1.5. Lokasi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1. Umum
Beton adalah suatu bahan yang mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, tetapi
kekuatan tariknya relatif rendah. Sedangkan baja adalah suatu material yang
mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi. Dengan mengkombinasikan beton dan
baja sebagai bahan struktur maka tegangan tekan dipikulkan ke beton sementara
tegangan tarik dipikulkan ke baja. (Budiadi, 2008)
Pada struktur dengan bentang yang panjang, struktur bertulang biasa masih
cukup untuk menahan tegangan lentur, tetapi untuk menahan gaya lentur tersebut
diperlukan dimensi dari beton bertulang yang sangat besar. Karena diakibatkan oleh
dimensi yang sangat besar untuk keperluan bentang 15 meter, maka bisa mengurangi
tinggi efisien dari tinggi ruangan yang digunakan. Sehingga untuk memecahkan
masalah ini, dicoba menggunakan beton prategang. Karena bila dikonfersikan,
dimensi beton prategang lebih ramping 25% dari dimensi beton bertulang biasa. Hal
ini disebabkan tegangan tekan yang ada pada beton prategang tidak hanya berasal
dari kuat tekan beton saja. Tetapi kekuatan tekan beton prategang juga berasal dari
tendon yang diangkurkan pada ujung-ujung balok beton pratengang. Eugene
Freyssinet (1928), seorang insinyur Perancis, berhasil memberikan pratekan terhadap
struktur beton sehingga dimungkinkan untuk membuat desain dengan penampang
yang lebih kecil.
5
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
6
Selain itu keuntungan dari beton prategang dari pada beton bertulang biasa
adalah sebagai berikut: (Budiadi, 2008)
1. Dapat memikul beban lentur yang lebih besar dari pada beton bertulang.
2. Dapat dipakai pada bentang yang lebih panjang dengan mengatur
defleksinya.
3. Ketahanan geser dan puntirnya bertambah dengan adanya penegangan.
4. Dapat dipakai pada rekayasa konstruksi tertentu, misalnya pada
konstruksi jembatan segmen.
5. Berbagai kelebihan lain pada penggunaan struktur khusus, seperti struktur
pelat dan cangkang, struktur tangki, struktur pracetak, dan lain-lain.
6. Pada penampang yang diberi penegangan, tegangan tarik dapat
dieliminasi karena besarnya gaya tekan disesuaikan dengan beban yang
akan diterima.
Selain kelebihan ada juga kekurangan dari struktur beton prategang, tetapi
relatif lebih sedikit dibandingkan berbagai kelebihannya, di antaranya : (Budiadi,
2008)
1. Memerlukan peralatan khusus seperti tendon, angkur, mesin penarik
kabel, dll.
2. Memerlukan
keahlian
khusus
baik
dalam
perencanaan
maupun
pelaksanaannya.
Di Indonesia istilah Prestressed Concrete dikenal dengan dua istilah, yaitu
Beton Prategang dan Beton Pratekan. Kedua istilah tersebut relatif sama artinya.
Kebanyakan struktur beton prategang menggunakan metode internal prestressing,
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
sedangkan metode external prestrssing (tendon di luar penampang) diperkenalkan di
Apendiks.
2.2. Material beton prategang
2.2.1. Beton
Beton yang digunakan untuk beton prategang adalah beton mutu menengah
sampai mutu tinggi. Kekuatan tekan yang cukup tinggi dengan nilai f’c lebih besar
dari 30 MPa. Kuat tekan yang tinggi diperlukan untuk menahan tegangan tekan pada
serat tertekan pengangkuran tendon, mencegah terjadinya keretakan, mempunyai
modulus elastisitas yang tinggi dan mengalami rangkak lebih kecil. (Budiadi, 2008)
Kuat tarik beton mempunyai harga yang jauh lebih rendah dari kuat tekannya.
Untuk tujuan desain, SNI 2002 menetapkan kuat tarik beton sebesar σ
ts
= 0,6
′ .
Perubahan bentuk (deformasi) pada beton adalah langsung dan tergantung waktu
(time dependent). Pada beban tetap, perubahan bentuk bertambah dengan waktu dan
jauh lebih besar dibanding harga langsungnya. Pengembangan regangan sepanjang
waktu disebabkan oleh susut (shrinkage) dan rangkak (creep). Susut tidak
disebabkan oleh tegangan, tetapi merupakan akibat dari hilangnya air dalam proses
pengeringan beton, sementara rangkak disebabkan oleh bekerjanya tegangan. Susut
dan rangkak menyebabkan perubahan bentuk aksial, kelengkungan (curvature) pada
penampang, kehilangan tegangan, redistribusi tegangan lokal antara beton dan baja,
serta redistribusi aksi internal pada struktur statis tak tentu. Susut dan rangkak juga
bisa mengakibaktan retak yang dapat memperngaruhi kemapuan layan dan keawetan
struktur. Jumlah regangan pada struktur pada waktu adalah penjumlahan dari
regangan langsung, susut dan rangkak. Dan nilai modulus elastisitas beton bertambah
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
seiring dengan berjalannya waktu ketika beton bertambah kekuatan dan
kekakuannya. (Budiadi, 2008)
2.2.2. Baja
Baja yang dipakai untuk beton prategang dalam praktik ada empat macam,
yaitu : (Budiadi, 2008)
1. Kawat tunggal (wires), biasanya digunakan untuk baja prategang dengan
sistem pratarik.
2. Untaian kawat (strand), biasanya digunakan untuk baja prategang dengan
sistem pascatarik.
3. Kawat batangan (bars), biasanya digunakan untuk baja prategang dengan
sistem pratarik.
4. Tulangan biasa, sering digunakan untuk tulangan non-prategang (tidak
ditarik), seperti tulangan memanjang, sengkang, tulangan untuk
pengangkuran dan lain-lain.
Yang digunakan dalam perencanaan tugas akhir ini adalah untaian kawat
(strand) dengan sistem pascatarik. Untaian kawat yang dipakai harus memenuhi
syarat seperti yang terdapat pada ASTM A416. Untaian kawat yang banyak dipakai
adalah untaian tujuh kawat dengan dua kualitas: Grade 250 dan Grade 270 (seperti di
Amerika Serikat). Diameter untaian kawat bervariasi antara 7,9-15,2 mm. Tegangan
tarik (fp) untaian kawat bervariasi antara 7,9 – 15,2 mm. (Budiadi, 2008)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
2.3. Metode Parsial Pratekan
Beton prategang adalah beton yang mengalami tegangan internal dan
didistribusikan sedemikian rupa, sehingga dapat mengimbangi sampai pada batas
tertentu tegangan yang diakibatkan beban eksternal. Pada dasarnya beton prategang
memakai tulangan baja yang ditarik dan dikenal sebagai tendon. Tendon terdiri dari
untaian (strand) mutu tinggi, kabel, atau batang-batang baja (bar). Dalam
perencanaan beton prategang dikenal dua metode yaitu :
2.3.1 Prategang penuh
Metode ini memperlakukan beton sebagai bahan yang elastis. Ini merupakan
buah pemikiran Eugene Freyssinet tentang beton prategang yang pada dasarnya
adalah beton yang ditransformasikan dari bahan yang getas menjadi bahan yang
elastis dengan memberikan tekanan (desakan) terlebih dahulu (pratekan) pada beton.
Beton yang tidak mampu menahan tarik dan kuat memikul tekan, didisain
sedemikian rupa sehingga bahan yang getas dapat memikul tegangan tarik. Dari
konsep ini lahirlah kriteria “tidak ada tegangan tarik” pada beton pratekan. Sehingga
beton yang awalnya berupa bahan getas berubah menjadi bahan yang elastis. (Lin
dan Burns, 1996)
Atas dasar pandangan ini, beton divisualisasikan sebagai benda yang
mengalami dua sistem pembebanan, yaitu 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 beban eksternal dicegah
atau diperlambat dengan pratekan yang dihasilkan oleh tendon. (Lin dan Burns,
1996)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
2.3.2
Parsial prestress
Ketika beton prategang diperkenalkan pada tahun 1930-an, filosofi desainnya
adalah menemukan suatu jenis bahan baru dengan membuat beton berada dalam
keadaan tertekan sedemikian rupa, sehingga tidak ada bagian dari beton tersebut
yang tertarik, setidaknya pada tahap beban kerja. Pada akhir tahun 1940-an,
pengamatan atas struktur-struktur yang sebelumnya yang telah dibuat, menunjukan
adanya kekuatan ekstra pada elemen struktur tersebut. Oleh karena itu, sebagian
insinyur percaya bahwa tegangan tarik dengan jumlah tertentu dapat diijinkan dalam
desain. (Lin dan Burns, 1996)
Berbeda sekali dengan kriteria sebelumnya yang tidak memperkenankan
adanya tegangan tarik pada elemen struktur, yang disebut “prategang penuh” (full
prestressing). Metode desain yang mengijinkan adanya sejumlah tegangan tarik pada
elemen sturktur ini sering dinamakan “prategang sebagian” (partial prestressing).
Pada dasarnya tidak ada perbedaan mendasar antara kedua metode ini, karena
meskipun suatu struktur dapat didesain tanpa tegangan tarik pada tingkat beban
kerja, struktur tersebut akan mengalami tarikan pada kondisi beban berlebih
(overload). Dengan demikian, perbedaan diatas sekedar menyangkut tingkatan
tegangan tarik, yang akan lebih tinggi dan akan terjadi lebih sering untuk struktur
yang sama jika didesain sebagai prategang sebagian dibandingkan untuk prategang
penuh. (Lin dan Burns, 1996)
Suatu keuntungan penting dari prategang sebagian adalah berkurangnya
lendutan keatas (camber). Pengurangan lendutan keatas awal juga berarti
mengurangi pengaruh rangkak lentur dan kemudahan dalam pengendalian
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
keseragaman lendutan keatas. Untuk memahami desain balok prategang sebagian,
kita harus mempelajari perilaku balok prategang sebagian tersebut dengan mengubah
jumlah tulangan serta jumlah prategang. Perbedaan perilaku balok bertulang-kuat
(overreinforced) dan bertulang-lemah (underreinforced) dapat dilihat dengan
membandingkan kurva-kurva dalam gambar 2.1. (Lin dan Burns, 1996)
Suatu penampang yang diberi tulangan-kuat (overreinforced), gambar 2.1,
akan hancur akibat tekanan pada beton sebelum tegangan tarik pada tulangannya
melampaui batas elastis. Jadi, deformasi baja dan lendutan-batas balok relatif masih
kecil, dan diperoleh “keruntuhan getas” (brittle failure). Jika diberi tulangan yang
sangat kuat, bahkan jika tulangan tersebut tidak diprategangkan, lendutan balok
sebelum runtuh masih akan terbatas. Bila balok diberi tulangan lemah
(underreinforced), maka lendutan akan bertambah secara sangat nyata, dan ini akan
memberikan peringatan yang cukup sebelum keruntuhan. (Lin dan Burns, 1996)
Gambar 2.1 Kurva Beban Lendutan, Penampang Bertulangan-Kuat (Overreinforced)
dan Bertulangan-Lemah (Underreinforced) (Lin dan Burns, 1996)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
Gambar 2.2 Kurva Beban-Lendutan untuk Berbagai Tingkat Prategang (untuk
Penampang Bertulang-Lemah Balok Terekat) (Lin dan Burns, 1996)
Keuntungan dari pratekan sebagian :
1. Pengendalian lendutan ke atas (camber) yang lebih baik.
2. Penghematan dalam jumlah baja prategang.
3. Penghematan dalam pekerjaan penarikan dan pengangkuran ujung.
4. Kemungkinan kekenyalan yang lebih besar pada struktur.
5. Pemanfaatan yang ekonomis dari baja lunak.
Kerugian dari pratekan sebagian :
1. Retak yang lebih dini.
2. Lendutan yang lebih besar akibat beban-berlebih (overload).
3. Tegangan baik utama yang lebih tinggi di bawah beton kerja.
4. Sedikt pengurangan dalam kekuatan lentur batas untuk jumlah baja yang
sama. (Lin dan Burns, 1996)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
2.4 Tegangan Ijin Beton Prategang
Sebelum menetukan gaya awal pretegang yang terjadi harus terlebih dahulu
dihitung tegangan ijin pada balok prategang baik tegangan ijin beton maupun
tegangan ijin baja sesuai SNI 03-2847-2002 pasal 20.4. Adapun data perancangan
dan perhitungan tegangan ijin balok prategang adalah sebagai berikut :
Mutu beton (fc’)
1. Tegangan ijin beton sesaat setelah penyaluran gaya prategang (saat jacking).
-
Tegangan Tekan : σ
-
Tegangan Tarik : σ
ci
ti
= 0,6 x fci (SNI 03-2847-2002 Ps 20.4.1 (1)) ……..(2.1)
= 0,25 x
(SNI 03-2847-2002 Ps 20.4.1 (2)) ….(2.2)
2. Tegangan ijin beton sesaat sesudah kehilangan prategang (saat beban bekerja).
-
Tegangan Tekan : σ
-
Tegangan Tarik : σ t = 0,5 x
c
= 0,45 x fc (SNI 03-2847-2002 Ps 20.4.2 (1))…….(2.3)
(SNI 03-2847-2002 Ps 20.4.2 (3))……..(2.4)
2.5 Metode ACI
Metode ACI mendasarkan desainnya menggunakan peraturan ACI 318-2008
pasal 21.5.2.5 dimana tendon prestress diperbolehkan menerima 25% momen positif
atau negatif beban gempa yang terjadi. Dalam perancangan kali ini 25% momen
yang dibebankan pada tendon prestress adalah momen negatif dengan mengandalkan
eksentrisitas tumpuan di atas cgc.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
2.6.
Kehilangan Prategang
Adalah suatu kenyataan yang jelas bahwa gaya prategang awal yang
diberikan ke elemen beton mengalami proses reduksi yang progresif selama waktu
kurang lebih lima tahun. Dengan demikian, tahapan gaya prategang perlu ditentukan
pada setiap tahap pembebanan, dari tahap transfer gaya prategang ke beton, sampai
ke berbagai tahap prategang yang terjadi pada kondisi beban kerja, hingga mencapai
ultimit. Pada akhirnya, reduksi gaya prategang dapat dikelompokkan ke dalam dua
kategori: (Nawy, 2001)
1. Kehilangan elastis langsung, yang terjadi pada saat proses fabrikasi atau
konstruksi yaitu
perpendekan
beton secara elastis,
kehilangan karena
pengangkuran, kehilangan karena gesekan dan kehilangan akibat kekangan
kolom.
2. Kehilangan yang bergantung pada waktu, seperti rangkak, susut dan kehilangan
yang diakibatkan karena efek temperatur dan relaksasi baja, yang semuanya
dapat ditentukan pada kondisi limit tegangan akibat beban kerja di dalam elemen
beton prategang.
Kehilangan prategangan ini perlu diprediksi dengan cermat agar prategangan
efektif dapat dihitung dengan tepat dan momen perlawanan yang direncanakan dapat
bekerja sesuai rencana.
2.6.1 Kehilangan Prategang Langsung
Kehilangan prategang langsung meliputi 4 hal, yaitu akibat perpendekan
elastis, akibat pengangkuran, akibat gesekan (Wobble efek) dan akibat kekangan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
kolom. Pada subbab ini keempat hal tersebut akan dibahas lebih mendetail. (Nawy,
2001)
1. Kehilangan Prategang Akibat Perpendekan Elastis
Akibat dari gaya jacking yang terjadi oleh tendon prategang maka beton akan
mengalami perpendekan elastis (karena tekanan gaya prestress yang cukup besar),
struktur balok akan memendek dan kabel juga akan ikut mengalami perpendekan
yang menyebabkan berkurangnya gaya prategang awal. Namun pada konstruksi
pasca tarik dengan satu tendon saja kehilangan akibat elastisitas beton sangatlah kecil
dan cenderung diabaikan, karena penarikan kabel hanya terjadi satu kali dan
kehilangan akibat tarikan tendon terakhir. Sehingga kehilangan prategang akibat
perpendekan elastis tidak perlu diperhitungkan.
2. Kehilangan Akibat Gesekan
Kehilangan prategang akibat gesekan terjadi di antara tendon dan bahanbahan disekelilingnya. Besarnya kehilangan ini merupakan fungsi dari alinyemen
tendon yang disebut sebagai efek kelengkungan dan deviasi lokal dalam alinyemen
yang disebut efek tendon yang biasa disebut sebagai efek wobble. Pada saat tendon
ditarik dengan gaya Fo di ujung pendongkrakan, maka tendon tersebut akan
mengalami gesekan sehingga tegangan pada tendon akan bervariasi dari bidang
pendongkrakan ke jarak L di sepanjang bentang. Sedangkan, efek wobble
mengakibatkan gesekan antara beton dan tendon baja yang dapat menyebabkan
kehilangan oleh ketidaksempuranaan dalam alinyemen di sepanjang tendon.
Besarnya nilai kehilangan tersebut dapat dihitung sebagai berikut: (Nawy,
2001)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
16
FpF = Fi x e-((µxα)+(KxL)) ……………………………………………………………(2.5)
Δ fpF = Fi – FpF
………………......................................................................(2.6)
Dimana:
FpF = gaya prategang setelah terjadi kehilangan akibat friction.
Δ fpF = besarnya gaya kehilangan prategang akibat friction
Fi = gaya prategang awal
α = sudut kelengkungan
µ = koefisien friction (gesekan)
K = koefisien wobble
L = panjang balok
Nilai sudut kelengkungan didapat dengan rumus sebagai berikut:\
α=
…………………………………………………………….(2.7)
dengan f adalah panjang fokus tendon (dari cgs)
3. Kehilangan Akibat Slip Angkur
Kehilangan ini terjadi pada saat tendon ditarik sampai nilai gaya prategang
penuh kemudian dongkrak dilepas sehingga gaya prategang teralihkan ke angkur.
Pada metode pasca tarik setelah pemberian gaya prategang dan dongkrak dileas gaya
jacking dialihkan ke angkur. Perlengkapan dalam angkur yang mengalami tegangan
pada saat peralihan cenderung mengalami deformasi, sehingga tendon dapat
tergelincir sedikit. (Nawy, 2001)
Besarnya nilai kehilangan prategang akibat slip angkur dapat dihing dengan
perumusan berikut:
FpA = Δ fpA x Aps …………………..………………………………………(2.8)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
Δ fpA= 2fst x
+
x x …………………………………….……….(2.9)
Dimana:
FpA = kehilangan gaya prategang akibat slib angkur
Aps = luas penampang tendon
Δ fpA = jumlah kehilangan tegangan prategang akibat angkur.
fst
= besarnya tegangan ijin baja tendon minimum yang disyaratkan SNI 03-20022847.
α
= sudut kelengkungan
µ
= koefisien friction = 0,15 rad
K
= koefisien wobble = 0,0016 /m = 0,0000016 /mm.
L
= panjang balok
X
= koefisien slip angkur berdasarkan bentuk profil tendon (digunakan profil
tendon parabola.
X=
<
………………………………………………..(2.10)
Dimana:
Eps = 180000 hingga 205000 Mpa diambil 200000 Mpa
g
= diasumsi 0,08 cm = 0,8 mm
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
4. Kehilangan Akibat Kekangan Kolom
Konstruksi beton prategang dengan desain cor monolit perlu diperhitungkan
kehilangan prategang akibat kekangan kolom. Hal ini dapat terjadi karena saat
dilakukan jacking, beton terkekang oleh kekakuan kolom. Gaya berlawanan yang
diberikan oleh kolom menahan reaksi perpendekan beton akibat gaya jacking yang
terjadi. Gaya perlawanan kolom ini menyebabkan berkurangnya gaya pratekan
karena sebagian gaya prategang digunakan untuk mengatasi perlawanan gaya kolom.
Semakin kaku komponen kolom yang mengekang balok prategang maka
semakin besar gaya prategang yang hilang untuk melawan kolom agar mengikuti
lenturan balok akibat gaya jacking. Hal ini juga meyebabkan semakin besarnya
momen yang diterima kolom sebagai kontribusi dari jacking yang terjadi, demikian
pula jika kolom didesain tidak kaku, maka semakin kecil gaya kehilangan prategang
balok akibat kekangan dan semakin kecil momen yang diterima kolom akibat gaya
jacking yang terjadi.
Δ FH = FpF + FpA + FpR …………………………………………………(2.11)
Fi = F - Δ FH ……………………………………………………………(2.12)
Dimana:
Fi = sisa gaya prategang
F = gaya prategang rencana
Δ FH = Total kehilangan prategang akibat proses kehilangan langsung
FpA = kehilangan gaya prategang akibat slib angkur
FpF = gaya prategang setelah terjadi kehilangan akibat fraksi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
19
FpR = kehilangan gaya prategang akibat kekangan kolom
2.6.2 kehilangan Prategang Tidak Langsung
Kehilangan Prategang tidak langsung terjadi bergantung pada fungsi waktu.
Kehilangan ini terjadi dari susut (shringkage), rangkak (creep) dan relaksasi baja
(steel relaxation). Kehilangan prategang tidak langsung ini dibagi menjadi tahapan
dari sesaat setelah gaya prategang diberikan hingga umur rencana gedung. Umumnya
tahapan dibagi menjadi 3 hingga 4. Tahap pertama dihitung pada waktu sesaat
setelah penyaluran gaya prategang yang mana pada perancangan ini pemberian gaya
prategang dilakukan pada hari ke 7 setelah dilakukan proses curing (perawatan)
selama 5 hari, tahap kedua dihitung pada waktu 60 hari pada saat beban mati
tambahan dan beban hidup mulai bekerja, tahap terakhir dihitung saat akhir umur
rencana gedung (dalam hal ini gedung direncanakan memiliki umur rencana 10
tahun).
1. Kehilangan Prategang Akibat Relaksasi Baja
Tendon low relaxation mengalami kehilangan pada gaya prategang sebagai
akibat dari perpanjangan konstan terhadap waktu dengan kehilangan yang lebih kecil
dibanding dengan tendon strand relieved. Besarnya pengurangan gaya prategang
tidak hanya pada durasi gaya prategang yang ditahan, melainkan juga pada rasio
antara prategang awal dan tegangan leleh tendon prategang
dimana fci adalah
tegangan prategang awal setelah jacking dan kehilangan langsung dengan nilai yang
sesuai dengan tegangan ijin tendon, sedangkan nilai fpy = 0,9 fpu untuk tendon low
relaxation (Nawy, 2001). Jika nilai ratio tegangan antara prategang awal dengan
tegangan leleh tendon prategang kurang dari 0,55 maka kehilangan akibat relaksasi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
baja sangat terjadi bahkan tidak terjadi kehilangan akibat relaksasi baja. Besarnya
nilai kehilangan akibat relaksasi baja dapat dihitung dengan perumusan sebagai
berikut:
Δ fpRe =fci
− 0,55 ……………………………………(2.13)
(Nawy Edward, 2001 pers 3.8)
RET1 = Δ fpRe x Aps ………………………………………………………(2.14)
Dimana :
Δ fpRe = Tegangan yang hilang akibat relaksasi baja
RET1 = Kehilangan gaya prategang akibat relaksasi baja tahap 1
Aps
= Luas penampang tendon prestress
fci
= Tegangan prategang awal setelah jacking dan kehilangan langsung
fpy
= Tegangan leleh tendon prategang
t1
= Waktu awal interval tahapan yang dihitung
t2
= Waktu akhir interval tahapan yang dihitung
2. Kehilangan Prategang Akibat Rangkak (creep)
Rangkak merupakan deformasi lateral akibat tegangan longitudinal yang
dapat menyebabkan hilangnya sebagian gaya prategang. Tegangan tersebut hanya
terjadi akibat beban yang terus – menerus selama riwayat pembebanan elemen beton
prategang, rangkak dianggap
MENGGUNAKAN METODE BETON PRATEGANG PARTIAL
GEDUNG PERKANTORAN BPR J ATIM
TUGAS AKHIR
Diajukan Oleh :
FRANSISKUS X. E. LIE
0953210064
Pembimbing 1 : Ir . Made D. Astawa,. MT
Pembimbing 2 : Ir . Wahyu Kar tini,. MT
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERENENCANAAN BEAM-COLOUM J OINT DENGAN MENGGUNAKAN
METODE BETON PRATEGANG PARTIAL GEDUNG PERKANTORAN
BPR J ATIM
Telah dipertahankan dihadapan dan diterima oleh Tim Penguji Tugas Akhir
Progam Studi Teknik Sipil FTSP UPN “Veteran” Jawa Timur
Pembimbing Utama
Tim Penguji
Penguji I
Candra Wijaya
Ir. Made D. Astawa, MT.,
NIP. 19530191 198601 1 00 1
Penguji II
Pembimbing Pendamping
Ir. Ali Arifin, MT.,
NPT. 3 7102 99 0167 1
Ir. Wahyu Kartini, MT.,
NPT. 3 6304 94 0031 1
Penguji III
Sumaidi, ST.,
NIP. 3 7603 09 0274 1
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Univer sitas Pembangunan Nasional “Veteran” J awa Timur
Ir. NANIEK RATNI J ULIADI AR., M.Kes.
NIP. 19590729 198603 2 00 1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai
salah satu syarat akademis dalam menyelesaikan program pendidikan Strata 1 (S-1) di
Jurusan Teknik Sipil - FTSP Universitas Pembangunan Nasional “ Veteran” Jawa
Timur. Dalam menyusun tugas akhir yang berjudul “Perenencanaan Beam-Coloum Joint
Dengan Menggunakan Metode Beton Prategang Partial Gedung Perkantoran BPR
Jatim“ ini, penulis berusaha menerapkan segala sesuatu yang penulis peroleh baik dari
bangku kuliah maupun dari literatur yang berkaitan, serta arahan-arahan dari dosen
pembimbing. Penulis sadar, dengan segala keterbatasan yang ada, laporan ini masih jauh
dari kesempurnaaan. Akhirnya tidak lupa penulis ucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan,
untuk itu saran dan kritik membangun sangat penulis harapkan untuk kesempurnaan
tugas akhir ini.
Surabaya, 23 Oktober 2013
Penulis
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ..............................................................................................
ii
DAFTAR ISI.............................................................................................................
iii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ..................................................................................
1
1.2
Perumusan Masalah...........................................................................
2
1.3
Maksud dan Tujuan ...........................................................................
3
1.4
Ruang Lingkup ..................................................................................
3
1.5
Lokasi ...............................................................................................
4
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1
Umum ...............................................................................................
5
2.2
Material beton prategang ...................................................................
7
2.2.1 Beton .....................................................................................
7
2.2.2 Baja........................................................................................
8
Metode Parsial Pratekan ....................................................................
9
2.3.1 Prategang Penuh .....................................................................
9
2.3.2 Partial Prestress ......................................................................
10
2.4
Tegangan Ijin Beton Pratekan............................................................
13
2.5
Metode ACI ......................................................................................
13
2.6
Kehilangan Prategang ........................................................................
14
2.6.1 Kehilangan Prategang Langsung ............................................
14
2.6.2 Kehilangan Prategang Tidak Langsung ..................................
19
2.3
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2.7
Kontrol Lendutan ..............................................................................
22
2.7.1 Lendutan Ijin ..........................................................................
22
2.7.2 Lendutan Awal Saat Jacking...................................................
22
2.7.3 Lendutan Total .......................................................................
25
2.8
Momen Retak ....................................................................................
25
2.9
Gaya Gempa......................................................................................
27
2.9.1 Perhitungan Periode Alami Struktur T ....................................
27
2.9.2 Penentuan Faktor Respon Gempa (C1) ...................................
28
2.9.3 Penentuan Faktor Keutamaan (I) ............................................
28
2.9.4 Penentuan Parameter Daktalitas Struktur (R) ..........................
29
2.9.5 Perhitungan Gaya Geser Gempa (V).......................................
29
2.9.6 Eksentrisitas Pusat Massa Terhadap Pusat Rotasi Lantai.........
30
2.9.7 Analisa Waktu Getar Struktur Dengan Cara T-Rayleigh .........
31
2.10 Momen Nominal (Momen Batas) ......................................................
31
2.11 SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus) ...........................
32
2.12 Hubungan Balok Kolom (HBK) ........................................................
32
BAB III METODOLOGI
3.1
Pengumpulan Data ............................................................................
33
3.2
Gambar Bangunan .............................................................................
34
3.3
Langkah Kerja ...................................................................................
34
BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR
4.1
Data Dan Perencanaan .......................................................................
37
4.1.1 Pembebanan Tributari ............................................................
37
4.1.1.1
Beban Equivalen Pelat Atap ...................................
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
38
4.1.1.2
Beban Equivalen Pelat Lantai.................................
44
4.1.2 Pembebanan Gempa ...............................................................
59
4.1.2.1
Berat Gedung .........................................................
59
4.1.2.2
Periode Alami Struktur...........................................
60
4.1.2.3
Penentuan Faktor Respon Gempa ...........................
61
4.1.2.4
Penentuan Faktor Keutamaan .................................
62
4.1.2.5
Penentuan Faktor Daktalitas Struktur .....................
62
4.1.2.6
Perhitungan Gaya Geser Gempa .............................
62
4.1.2.7
Eksentrisitas Pusat Massa .......................................
63
4.1.2.8
Analisa Waktu Getar Struktur Dengan Cara TReyleigh.................................................................
4.1.2.9
4.2
64
Analisa Batas Kerja Batas Layan Dan Batas
Ultimit ...................................................................
66
Perencanaan Balok Pratekan..............................................................
76
4.2.1 Tegangan Ijin Beton Pratekan.................................................
76
4.2.2 Dimensi Penampang ...............................................................
77
4.2.3 Mencari Momen Akibat Berat Sendiri Dan Komposit .............
80
4.2.3.1
Akibat Berat Sebelum Komposit ............................
4.2.3.2
Akibat Beban Gempa, Mati Dan Hidup Setelah
80
Komposit ...............................................................
81
4.2.4 Penentuan Daerah Limit Kabel Dan Gaya Awal Prategang .....
82
4.2.4.1
Desain Pendahuluan ...............................................
82
4.2.4.2
Daerah Limit Kabel ................................................
83
4.2.5 Kontrol Tegangan...................................................................
84
v
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4.2.6 Pentuan Dimensi Tulangan Lunak ..........................................
89
4.2.7 Penentuan Jumlah Strand........................................................
91
4.2.8 Pekerjaan Grouting .................................................................
93
4.2.9 Kehilangan Prategang.............................................................
94
4.2.9.1
Kehilangan Prategang Langsung ............................
94
4.2.9.2
Kehilangan Prategang Tidak Langsung ..................
100
4.2.10 Kontrol Tegangan Setelah Kehilangan....................................
108
Kontrol Lendutan ..............................................................................
110
4.3.1 Lendutan Ijin ..........................................................................
110
4.3.2 Lendutan Awal Saat Jacking...................................................
110
4.3.3 Lendutan Saat Beban Bekerja Saat F Efektif ..........................
113
4.3.4 Lendutan Total .......................................................................
114
4.4
Momen Retak
..............................................................................
114
4.5
Penulangan Non Prategang ................................................................
116
4.6
Penulangan Geser Pada Balok ...........................................................
129
4.7
Perencanaan Penampang Kolom........................................................
131
4.7.1 Kontrol Kelangsingan Kolom .................................................
131
4.7.2 Kelangsingan Kolom Arah X .................................................
131
4.7.3 Perhitungan Tulangan Lentur Kolom......................................
134
4.7.4 Perhitungan Tulangan Geser Kolom .......................................
134
4.7.5 Konsep Balok Lemak - Kolom Kuat .......................................
135
4.8
Persyaratan SRPMK ..........................................................................
138
4.9
Partial Prestressing Ratio (PPR) ........................................................
139
4.10 Hubungan Balok-Kolom....................................................................
140
4.3
vi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4.10.1 Perencanaan Sengkang Geser Horisontal Pada Joint ...............
BAB V
140
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan .......................................................................................
143
5.2
Saran…. ............................................................................................
145
DAFTAR PUSTAKA
vii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kurva
Beban
Lendutan,
Penampang
Bertulang-Kuat
(Overreinforced) dan Bertulang-Lemah (Underreinforced).................
11
Gambar 2.2 Kurva Beban-Lendutan untuk Berbagai Tingkat Prategang (untuk
Penampang Bertulang-Lemah Balok Terekat) ....................................
12
Gambar 2.3 Respons Spektrum Gempa Rencana ...................................................
28
Gambar 3.1 Tampak Depan Gedung BPR Bank Jatim ...........................................
34
Gambar 4.1 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
38
Gambar 4.2 Pembebanan Balok B2A ....................................................................
39
Gambar 4.3 Pembebanan Balok B2 .......................................................................
40
Gambar 4.4 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
40
Gambar 4.5 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
41
Gambar 4.6 Pembebanan Balok B3 .......................................................................
42
Gambar 4.7 Pembebanan Balok B2 .......................................................................
43
Gambar 4.8 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
44
Gambar 4.9 Pembebanan Balok B2A ....................................................................
45
Gambar 4.10 Pembebanan Balok B2 .......................................................................
46
Gambar 4.11 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
46
Gambar 4.12 Pembebanan Balok Prategang ............................................................
47
Gambar 4.13 Pembebanan Balok B3 .......................................................................
48
Gambar 4.14 Pembebanan Balok B2 .......................................................................
49
Gambar 4.15 Denah Tributari Pelat Atap dan Lantai ...............................................
52
viii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 4.16 Pot. Melintang Tributari Akibat Beban Mati ......................................
53
Gambar 4.17 Pot. Melintang Tributari Akibat Beban Hidup ....................................
53
Gambar 4.18 Pot. Memanjang Tributari Akibat Beban Mati....................................
54
Gambar 4.19 Pot. Memanjang Tributari Akibat Beban Hidup .................................
55
Gambar 4.20 Pot. Melintang Beban Ekivalen Tributari Akibat Beban Mati .............
56
Gambar 4.21 Pot. Melintang Beban Ekivalen Tributari Akibat Beban Hidup ..........
56
Gambar 4.22 Potongan Memanjang Beban Ekivalen Tributari Akibat Beban
Mati…….. .........................................................................................
57
Gambar 4.23 Potongan Memanjang Beban Ekivalen Tributari Akibat Beban Hidup
58
Gambar 4.24 Analisa 3D Menggunakan Software ETABS V.9.7.1 .........................
59
Gambar 4.25 Respons Spektrum Gempa Rencana ...................................................
61
Gambar 4.26 Penyaluran Gaya Gempa Pada Portal .................................................
63
Gambar 4.27 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B150...............................
69
Gambar 4.28 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B151...............................
70
Gambar 4.29 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B152...............................
71
Gambar 4.30 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B153...............................
72
Gambar 4.31 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B154...............................
73
Gambar 4.32 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B155...............................
74
Gambar 4.33 Diagram Momen Yang Terjadi Pada Balok B156...............................
75
Gambar 4.34 Penampang Balok Pratekan................................................................
78
Gambar 4.35 Momen Sebelum Komposit ................................................................
80
Gambar 4.36 Momen Setelah Komposit ..................................................................
81
Gambar 4.37 Daerah Limit Kabel ...........................................................................
84
Gambar 4.38 Diagram Tegangan Sebelum Komposit ..............................................
88
ix
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 4.39 Diagram Tegangan Setelah Komposit ................................................
88
Gambar 4.40 Angker Dengan 9 Strand....................................................................
92
Gambar 4.41 Penampang Angker Tengah Bentang Dengan 9 Strand ......................
92
Gambar 4.42 Potongan Angker ...............................................................................
93
Gambar 4.43 Hasil Analisa SAP Akibat Kekangan Kolom......................................
99
Gambar 4.44 Penampang Balok Prategang ..............................................................
103
Gambar 4.45 Diagram Tegangan Setelah Kehilangan Prategang .............................
109
Gambar 4.46 Tulangan Geser Pada Balok ...............................................................
131
Gambar 4.47 Tulangan Pada Kolom Menggunakan PCA COL ...............................
134
Gambar 4.48 Tulangan pada Kolom Menggunakan PCA COL sesuai dengan
konsep Strong Column-Weak Beam...................................................
137
Gambar 4.49 Tinggi Efektif Balok ..........................................................................
139
Gambar 4.50 Penampang Balok ..............................................................................
140
Gambar 4.51 Hubungan Balok Kolom ....................................................................
142
Gambar 4.52 Detail Hubungan Balok Kolom Eksterior ...........................................
142
x
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR TABEL
Tabel
4.1 Pembebanan Ekivalen Pelat Atap .....................................................
50
Tabel
4.2 Pembebanan Ekivalen Pelat Lantai ....................................................
51
Tabel
4.3 Berat lantai bangunan ........................................................................
60
Tabel
4.4 Distribusi beban gempa dengan V = 250,78 ton .................................
62
Tabel
4.5 Perhitungan eksentrisitas rencana ed pada arah x ................................
64
Tabel
4.6 Perhitungan eksentrisitas rencana ed pada arah y ................................
64
Tabel
4.7 T-Rayleight arah x .............................................................................
65
Tabel
4.8 T-Rayleight arah y .............................................................................
65
Tabel
4.9 Analisa Δ s terhadap arah X ................................................................
66
Tabel
4.10 Analisa Δ s terhadap arah Y ................................................................
67
Tabel
4.11 Analisa Δ m akibat gempa arah x ........................................................
68
Tabel
4.12 Analisa Δ m akibat gempa arah y ........................................................
47
Tabel
4.13 Tabel Koefisien Susut Post Tension ...................................................
104
Tabel
4.14 Nilai momen yang diakibatkan oleh gempa ........................................
117
Tabel
4.15 Nilai momen yang diakibatkan oleh gempa ........................................
123
xi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
PERENCANAAN BEAM-COLOUM J OINT DENGAN
MENGGUNAKAN METODE BETON PRATEGANG PARTIAL
GEDUNG PERKANTORAN BPR J ATIM OLEH :
FRANSISKUS X E LIE
0953210064
ABSTRAK
Dalam tugas akhir ini, penulis mencoba mendisain balok beton prategang
pada bangunan gedung BPR Bank Jatim yang awalnya menggunakan balok beton
bertulang biasa pada ruangan lantai 6 yang digunakan sebagai ruangan pertemuan,
dengan digunakannya balok prategang diharapankan bisa bertambah luas space
ruangannya karena menghilangkan kolom di tengah-tengah ruangan pada lantai
tersebut. Adapun perubahan panjang bentang bangunan, yang awal mulanya bentang
dari panjang 10,5 meter menjadi 15 meter dan balok induk beton bertulang yang
berukuran 3 meter menjadi balok prategang dengan bentang 15 meter.
Metode yang digunakan untuk mendisain beton prategang ini adalah metode
prategang sebagian. Dalam metode ini tulangan lunak yang digunakan dalam
mendisain balok prategang ikut diperhitungkan untuk menahan momen akibat gaya
lateral gempa yang terjadi pada bangunan yang sesuai dengan peraturan ACI 2008.
Dengan asumsi, bahwa tendon hanya menerima gaya gempa sebesar 25% saja,
sedangkan 75% dari gaya gempa yang terjadi akan dilimpahkan pada baja tulangan
lunak. Adapun program bantu tambahan yang digunakan untuk mempermudah
perhitungan struktur dalam laporan tugas akhir ini yaitu program ETABS Nonlinear
Version 9.7.1.
Dan setelah dilakukan perhitungan, maka dibutuhkan 1 selongsong tendon
yang berisi 9 buah strand dengan diameter 15,2 mm. Untuk medukung motode
prestress partial dibutuhkan tulangan lunak tarik sebanyak 6D20 dan tulangan tekan
3D20 pada daerah tekan pada daerah tumpuan. Sedangkan tulangan lunak tarik
sebanyak 3D20 dan tulangan lunak tekan sebanyak 3D20 pada daerah lapangan.
Untuk tulangan geser balok digunakan tulangan 8ϕ -100 pada daerah tumpuan,
sedangkan 8ϕ -250 pada daerah lapangan. Pada kolom direncanakan dimensi 600 x
600 dan dibutuhkan tulangan longitudinal sebanyak 20D28. Dan tulangan transverse
dengan tulangan 8ϕ -150 Sedangkan pada pertemuan hubungan balok kolom,
digunakan sengkang 8ϕ -150.
Kata kunci : beton pratekan, metode pratekan sebagian.
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini penggunaan dari beton prategang telah banyak digunakan dalam
pembangunan gedung-gedung bertingkat, bahkan gedung pencakar langit. Beton
prategang yang saat ini sering kita gunakan merupakan hasil penelitian yang
dilakukan oleh para insinyur dan ilmuwan dalam bidang teknik sipil selama kurun
waktu tertentu. Di samping itu, beton prategang mempunyai kelebihan dibandingkan
dengan beton bertulang biasa, antara lain dapat menghemat dimensi struktur yang
direncanakan sehingga pemanfaatan ruangan lebih optimal dan dengan kekuatan
yang sama atau malah lebih tinggi dari beton bertulang biasa.
Beton prategang merupakan kombinasi beton mutu tinggi dan baja mutu
tinggi yang kemudian diangkurkan pada beton. Dipilihnya beton mutu tinggi dalam
perencanaan agar tidak hancur ketika menerima gaya prategang dan dipilihnya baja
mutu tinggi agar baja mampu menerima gaya tarik akibat gaya prategang dan gaya
luar yang disebabkan oleh beban hidup. Dengan dilakukan penarikan pada baja
diharapkan baja dapat digunakan dengan efektif. Apabila baja tidak dilakukan
penarikan atau hanya dipasang seperti penulangan biasa akan mengakibatkan retak
pada daerah tarik. Hal ini tentunya tidak diinginkan.
Karena keuntungan dari beton prategang diatas, maka balok beton bertulang
biasa gedung BPR Bank Jatim pada lantai 6 akan diganti menjadi balok beton
prategang partial. Dan lebar dari bangunan BPR BANK JATIM juga dimodifikasi
dari yang awalnya hanya mempunyai lebar 10,5 meter menjadi 15 meter.
1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
Penggantian dari balok beton bertulang biasa ke balok beton prategang partial
disebabkan fungsi ruangan tersebut sebagai ruangan pertemuan. Sehingga alangkah
baiknya bila tidak ada kolom di tengah-tengah ruangan tersebut. Dan akibat dari
pengurangan dari kolom adalah bertambahnya dimensi pada balok beton bertulang
biasa, karena besarnya beban akan secara langsung diterima oleh balok tanpa ada
bantuan kolom, yang awal mulanya dipakai untuk menerima beban pada titik
tersebut. Karena bertambahnya dimensi dari sturktur balok tersebut, maka space
tinggi ruangan akan berkurang. Maka dari itu dicoba menggunakan balok prategang
partial yang bisa didisain dengan penampang yang lebih ramping dari balok beton
biasa. Sistem atau metode yang akan digunakan dalam perencanaan balok beton
prategang ini adalah metode beton prategang partial atau sebagian. Selain mendesain
balok beton prategang partial, dalam tugas akhir ini akan membahas tentang
hubungan balok kolom yang terjadi antara balok beton prategang dengan metode
partial dan kolom beton bertulang biasa.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakan diatas, bisa diambil suatu rumusan masalah
sebagai berikut :
1. Bagaimana desain balok beton prategang partial agar mampu menahan beban
pada bangunan.
2. Bagaimana desain hubungan balok kolom dari balok beton prategang dengan
motode partial dan kolom beton bertulang yang akan memenuhi agar mampu
menahan gaya gempa lateral dan gaya gravitasi yang bekerja pada gedung.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
3. Bagaimana menganalisis struktur pratekan pada balok dengan beban gempa
lateral sesuai dengan peraturan ACI pasal 21 yang hanya menganjurkan bahwa
balok pratekan partial hanya boleh menerima gaya lateral gempa paling besar
25% dari gaya gempa yang terjadi.
1.3. Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari perencanaan ini adalah :
1. Dapat mengetahui desain balok beton prategang partial yang mampu menahan
beban pada struktur bangunan.
2. Dapat mengetahui desain dari hubungan balok kolom dari balok beton pretegang
partial dengan metode partial dan kolom beton bertulang biasa yang mampu
menahan gaya lateral dan gaya gravitasi yang bekerja pada gedung.
3. Dapat mengetahui analisis struktur pratekan pada balok dengan beban gempa
lateral.
1.4. Ruang Lingkup
Masalah-masalah yang akan dibahas pada proposal ini meliputi :
1. Tidak menghitung pondasi tiang pancang.
2. Beban-beban yang dihitung adalah beban mati, hidup dan gempa lateral.
3. Menghitung penampang balok beton prategang partial pada lantai 6.
4. Menghitung gaya geser yang terjadi pada sambungan hugungan balok kolom.
5. Menghitung kolom.
6. Medesain hubungan balok beton prategang dengan metode partial dan kolom
beton bertulang biasa.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
7. Perencanaan balok prategang partial hanya pada lantai 6.
1.5. Lokasi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1. Umum
Beton adalah suatu bahan yang mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, tetapi
kekuatan tariknya relatif rendah. Sedangkan baja adalah suatu material yang
mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi. Dengan mengkombinasikan beton dan
baja sebagai bahan struktur maka tegangan tekan dipikulkan ke beton sementara
tegangan tarik dipikulkan ke baja. (Budiadi, 2008)
Pada struktur dengan bentang yang panjang, struktur bertulang biasa masih
cukup untuk menahan tegangan lentur, tetapi untuk menahan gaya lentur tersebut
diperlukan dimensi dari beton bertulang yang sangat besar. Karena diakibatkan oleh
dimensi yang sangat besar untuk keperluan bentang 15 meter, maka bisa mengurangi
tinggi efisien dari tinggi ruangan yang digunakan. Sehingga untuk memecahkan
masalah ini, dicoba menggunakan beton prategang. Karena bila dikonfersikan,
dimensi beton prategang lebih ramping 25% dari dimensi beton bertulang biasa. Hal
ini disebabkan tegangan tekan yang ada pada beton prategang tidak hanya berasal
dari kuat tekan beton saja. Tetapi kekuatan tekan beton prategang juga berasal dari
tendon yang diangkurkan pada ujung-ujung balok beton pratengang. Eugene
Freyssinet (1928), seorang insinyur Perancis, berhasil memberikan pratekan terhadap
struktur beton sehingga dimungkinkan untuk membuat desain dengan penampang
yang lebih kecil.
5
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
6
Selain itu keuntungan dari beton prategang dari pada beton bertulang biasa
adalah sebagai berikut: (Budiadi, 2008)
1. Dapat memikul beban lentur yang lebih besar dari pada beton bertulang.
2. Dapat dipakai pada bentang yang lebih panjang dengan mengatur
defleksinya.
3. Ketahanan geser dan puntirnya bertambah dengan adanya penegangan.
4. Dapat dipakai pada rekayasa konstruksi tertentu, misalnya pada
konstruksi jembatan segmen.
5. Berbagai kelebihan lain pada penggunaan struktur khusus, seperti struktur
pelat dan cangkang, struktur tangki, struktur pracetak, dan lain-lain.
6. Pada penampang yang diberi penegangan, tegangan tarik dapat
dieliminasi karena besarnya gaya tekan disesuaikan dengan beban yang
akan diterima.
Selain kelebihan ada juga kekurangan dari struktur beton prategang, tetapi
relatif lebih sedikit dibandingkan berbagai kelebihannya, di antaranya : (Budiadi,
2008)
1. Memerlukan peralatan khusus seperti tendon, angkur, mesin penarik
kabel, dll.
2. Memerlukan
keahlian
khusus
baik
dalam
perencanaan
maupun
pelaksanaannya.
Di Indonesia istilah Prestressed Concrete dikenal dengan dua istilah, yaitu
Beton Prategang dan Beton Pratekan. Kedua istilah tersebut relatif sama artinya.
Kebanyakan struktur beton prategang menggunakan metode internal prestressing,
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
sedangkan metode external prestrssing (tendon di luar penampang) diperkenalkan di
Apendiks.
2.2. Material beton prategang
2.2.1. Beton
Beton yang digunakan untuk beton prategang adalah beton mutu menengah
sampai mutu tinggi. Kekuatan tekan yang cukup tinggi dengan nilai f’c lebih besar
dari 30 MPa. Kuat tekan yang tinggi diperlukan untuk menahan tegangan tekan pada
serat tertekan pengangkuran tendon, mencegah terjadinya keretakan, mempunyai
modulus elastisitas yang tinggi dan mengalami rangkak lebih kecil. (Budiadi, 2008)
Kuat tarik beton mempunyai harga yang jauh lebih rendah dari kuat tekannya.
Untuk tujuan desain, SNI 2002 menetapkan kuat tarik beton sebesar σ
ts
= 0,6
′ .
Perubahan bentuk (deformasi) pada beton adalah langsung dan tergantung waktu
(time dependent). Pada beban tetap, perubahan bentuk bertambah dengan waktu dan
jauh lebih besar dibanding harga langsungnya. Pengembangan regangan sepanjang
waktu disebabkan oleh susut (shrinkage) dan rangkak (creep). Susut tidak
disebabkan oleh tegangan, tetapi merupakan akibat dari hilangnya air dalam proses
pengeringan beton, sementara rangkak disebabkan oleh bekerjanya tegangan. Susut
dan rangkak menyebabkan perubahan bentuk aksial, kelengkungan (curvature) pada
penampang, kehilangan tegangan, redistribusi tegangan lokal antara beton dan baja,
serta redistribusi aksi internal pada struktur statis tak tentu. Susut dan rangkak juga
bisa mengakibaktan retak yang dapat memperngaruhi kemapuan layan dan keawetan
struktur. Jumlah regangan pada struktur pada waktu adalah penjumlahan dari
regangan langsung, susut dan rangkak. Dan nilai modulus elastisitas beton bertambah
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
seiring dengan berjalannya waktu ketika beton bertambah kekuatan dan
kekakuannya. (Budiadi, 2008)
2.2.2. Baja
Baja yang dipakai untuk beton prategang dalam praktik ada empat macam,
yaitu : (Budiadi, 2008)
1. Kawat tunggal (wires), biasanya digunakan untuk baja prategang dengan
sistem pratarik.
2. Untaian kawat (strand), biasanya digunakan untuk baja prategang dengan
sistem pascatarik.
3. Kawat batangan (bars), biasanya digunakan untuk baja prategang dengan
sistem pratarik.
4. Tulangan biasa, sering digunakan untuk tulangan non-prategang (tidak
ditarik), seperti tulangan memanjang, sengkang, tulangan untuk
pengangkuran dan lain-lain.
Yang digunakan dalam perencanaan tugas akhir ini adalah untaian kawat
(strand) dengan sistem pascatarik. Untaian kawat yang dipakai harus memenuhi
syarat seperti yang terdapat pada ASTM A416. Untaian kawat yang banyak dipakai
adalah untaian tujuh kawat dengan dua kualitas: Grade 250 dan Grade 270 (seperti di
Amerika Serikat). Diameter untaian kawat bervariasi antara 7,9-15,2 mm. Tegangan
tarik (fp) untaian kawat bervariasi antara 7,9 – 15,2 mm. (Budiadi, 2008)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
2.3. Metode Parsial Pratekan
Beton prategang adalah beton yang mengalami tegangan internal dan
didistribusikan sedemikian rupa, sehingga dapat mengimbangi sampai pada batas
tertentu tegangan yang diakibatkan beban eksternal. Pada dasarnya beton prategang
memakai tulangan baja yang ditarik dan dikenal sebagai tendon. Tendon terdiri dari
untaian (strand) mutu tinggi, kabel, atau batang-batang baja (bar). Dalam
perencanaan beton prategang dikenal dua metode yaitu :
2.3.1 Prategang penuh
Metode ini memperlakukan beton sebagai bahan yang elastis. Ini merupakan
buah pemikiran Eugene Freyssinet tentang beton prategang yang pada dasarnya
adalah beton yang ditransformasikan dari bahan yang getas menjadi bahan yang
elastis dengan memberikan tekanan (desakan) terlebih dahulu (pratekan) pada beton.
Beton yang tidak mampu menahan tarik dan kuat memikul tekan, didisain
sedemikian rupa sehingga bahan yang getas dapat memikul tegangan tarik. Dari
konsep ini lahirlah kriteria “tidak ada tegangan tarik” pada beton pratekan. Sehingga
beton yang awalnya berupa bahan getas berubah menjadi bahan yang elastis. (Lin
dan Burns, 1996)
Atas dasar pandangan ini, beton divisualisasikan sebagai benda yang
mengalami dua sistem pembebanan, yaitu 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 beban eksternal dicegah
atau diperlambat dengan pratekan yang dihasilkan oleh tendon. (Lin dan Burns,
1996)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
2.3.2
Parsial prestress
Ketika beton prategang diperkenalkan pada tahun 1930-an, filosofi desainnya
adalah menemukan suatu jenis bahan baru dengan membuat beton berada dalam
keadaan tertekan sedemikian rupa, sehingga tidak ada bagian dari beton tersebut
yang tertarik, setidaknya pada tahap beban kerja. Pada akhir tahun 1940-an,
pengamatan atas struktur-struktur yang sebelumnya yang telah dibuat, menunjukan
adanya kekuatan ekstra pada elemen struktur tersebut. Oleh karena itu, sebagian
insinyur percaya bahwa tegangan tarik dengan jumlah tertentu dapat diijinkan dalam
desain. (Lin dan Burns, 1996)
Berbeda sekali dengan kriteria sebelumnya yang tidak memperkenankan
adanya tegangan tarik pada elemen struktur, yang disebut “prategang penuh” (full
prestressing). Metode desain yang mengijinkan adanya sejumlah tegangan tarik pada
elemen sturktur ini sering dinamakan “prategang sebagian” (partial prestressing).
Pada dasarnya tidak ada perbedaan mendasar antara kedua metode ini, karena
meskipun suatu struktur dapat didesain tanpa tegangan tarik pada tingkat beban
kerja, struktur tersebut akan mengalami tarikan pada kondisi beban berlebih
(overload). Dengan demikian, perbedaan diatas sekedar menyangkut tingkatan
tegangan tarik, yang akan lebih tinggi dan akan terjadi lebih sering untuk struktur
yang sama jika didesain sebagai prategang sebagian dibandingkan untuk prategang
penuh. (Lin dan Burns, 1996)
Suatu keuntungan penting dari prategang sebagian adalah berkurangnya
lendutan keatas (camber). Pengurangan lendutan keatas awal juga berarti
mengurangi pengaruh rangkak lentur dan kemudahan dalam pengendalian
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
keseragaman lendutan keatas. Untuk memahami desain balok prategang sebagian,
kita harus mempelajari perilaku balok prategang sebagian tersebut dengan mengubah
jumlah tulangan serta jumlah prategang. Perbedaan perilaku balok bertulang-kuat
(overreinforced) dan bertulang-lemah (underreinforced) dapat dilihat dengan
membandingkan kurva-kurva dalam gambar 2.1. (Lin dan Burns, 1996)
Suatu penampang yang diberi tulangan-kuat (overreinforced), gambar 2.1,
akan hancur akibat tekanan pada beton sebelum tegangan tarik pada tulangannya
melampaui batas elastis. Jadi, deformasi baja dan lendutan-batas balok relatif masih
kecil, dan diperoleh “keruntuhan getas” (brittle failure). Jika diberi tulangan yang
sangat kuat, bahkan jika tulangan tersebut tidak diprategangkan, lendutan balok
sebelum runtuh masih akan terbatas. Bila balok diberi tulangan lemah
(underreinforced), maka lendutan akan bertambah secara sangat nyata, dan ini akan
memberikan peringatan yang cukup sebelum keruntuhan. (Lin dan Burns, 1996)
Gambar 2.1 Kurva Beban Lendutan, Penampang Bertulangan-Kuat (Overreinforced)
dan Bertulangan-Lemah (Underreinforced) (Lin dan Burns, 1996)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
Gambar 2.2 Kurva Beban-Lendutan untuk Berbagai Tingkat Prategang (untuk
Penampang Bertulang-Lemah Balok Terekat) (Lin dan Burns, 1996)
Keuntungan dari pratekan sebagian :
1. Pengendalian lendutan ke atas (camber) yang lebih baik.
2. Penghematan dalam jumlah baja prategang.
3. Penghematan dalam pekerjaan penarikan dan pengangkuran ujung.
4. Kemungkinan kekenyalan yang lebih besar pada struktur.
5. Pemanfaatan yang ekonomis dari baja lunak.
Kerugian dari pratekan sebagian :
1. Retak yang lebih dini.
2. Lendutan yang lebih besar akibat beban-berlebih (overload).
3. Tegangan baik utama yang lebih tinggi di bawah beton kerja.
4. Sedikt pengurangan dalam kekuatan lentur batas untuk jumlah baja yang
sama. (Lin dan Burns, 1996)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
2.4 Tegangan Ijin Beton Prategang
Sebelum menetukan gaya awal pretegang yang terjadi harus terlebih dahulu
dihitung tegangan ijin pada balok prategang baik tegangan ijin beton maupun
tegangan ijin baja sesuai SNI 03-2847-2002 pasal 20.4. Adapun data perancangan
dan perhitungan tegangan ijin balok prategang adalah sebagai berikut :
Mutu beton (fc’)
1. Tegangan ijin beton sesaat setelah penyaluran gaya prategang (saat jacking).
-
Tegangan Tekan : σ
-
Tegangan Tarik : σ
ci
ti
= 0,6 x fci (SNI 03-2847-2002 Ps 20.4.1 (1)) ……..(2.1)
= 0,25 x
(SNI 03-2847-2002 Ps 20.4.1 (2)) ….(2.2)
2. Tegangan ijin beton sesaat sesudah kehilangan prategang (saat beban bekerja).
-
Tegangan Tekan : σ
-
Tegangan Tarik : σ t = 0,5 x
c
= 0,45 x fc (SNI 03-2847-2002 Ps 20.4.2 (1))…….(2.3)
(SNI 03-2847-2002 Ps 20.4.2 (3))……..(2.4)
2.5 Metode ACI
Metode ACI mendasarkan desainnya menggunakan peraturan ACI 318-2008
pasal 21.5.2.5 dimana tendon prestress diperbolehkan menerima 25% momen positif
atau negatif beban gempa yang terjadi. Dalam perancangan kali ini 25% momen
yang dibebankan pada tendon prestress adalah momen negatif dengan mengandalkan
eksentrisitas tumpuan di atas cgc.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
2.6.
Kehilangan Prategang
Adalah suatu kenyataan yang jelas bahwa gaya prategang awal yang
diberikan ke elemen beton mengalami proses reduksi yang progresif selama waktu
kurang lebih lima tahun. Dengan demikian, tahapan gaya prategang perlu ditentukan
pada setiap tahap pembebanan, dari tahap transfer gaya prategang ke beton, sampai
ke berbagai tahap prategang yang terjadi pada kondisi beban kerja, hingga mencapai
ultimit. Pada akhirnya, reduksi gaya prategang dapat dikelompokkan ke dalam dua
kategori: (Nawy, 2001)
1. Kehilangan elastis langsung, yang terjadi pada saat proses fabrikasi atau
konstruksi yaitu
perpendekan
beton secara elastis,
kehilangan karena
pengangkuran, kehilangan karena gesekan dan kehilangan akibat kekangan
kolom.
2. Kehilangan yang bergantung pada waktu, seperti rangkak, susut dan kehilangan
yang diakibatkan karena efek temperatur dan relaksasi baja, yang semuanya
dapat ditentukan pada kondisi limit tegangan akibat beban kerja di dalam elemen
beton prategang.
Kehilangan prategangan ini perlu diprediksi dengan cermat agar prategangan
efektif dapat dihitung dengan tepat dan momen perlawanan yang direncanakan dapat
bekerja sesuai rencana.
2.6.1 Kehilangan Prategang Langsung
Kehilangan prategang langsung meliputi 4 hal, yaitu akibat perpendekan
elastis, akibat pengangkuran, akibat gesekan (Wobble efek) dan akibat kekangan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
kolom. Pada subbab ini keempat hal tersebut akan dibahas lebih mendetail. (Nawy,
2001)
1. Kehilangan Prategang Akibat Perpendekan Elastis
Akibat dari gaya jacking yang terjadi oleh tendon prategang maka beton akan
mengalami perpendekan elastis (karena tekanan gaya prestress yang cukup besar),
struktur balok akan memendek dan kabel juga akan ikut mengalami perpendekan
yang menyebabkan berkurangnya gaya prategang awal. Namun pada konstruksi
pasca tarik dengan satu tendon saja kehilangan akibat elastisitas beton sangatlah kecil
dan cenderung diabaikan, karena penarikan kabel hanya terjadi satu kali dan
kehilangan akibat tarikan tendon terakhir. Sehingga kehilangan prategang akibat
perpendekan elastis tidak perlu diperhitungkan.
2. Kehilangan Akibat Gesekan
Kehilangan prategang akibat gesekan terjadi di antara tendon dan bahanbahan disekelilingnya. Besarnya kehilangan ini merupakan fungsi dari alinyemen
tendon yang disebut sebagai efek kelengkungan dan deviasi lokal dalam alinyemen
yang disebut efek tendon yang biasa disebut sebagai efek wobble. Pada saat tendon
ditarik dengan gaya Fo di ujung pendongkrakan, maka tendon tersebut akan
mengalami gesekan sehingga tegangan pada tendon akan bervariasi dari bidang
pendongkrakan ke jarak L di sepanjang bentang. Sedangkan, efek wobble
mengakibatkan gesekan antara beton dan tendon baja yang dapat menyebabkan
kehilangan oleh ketidaksempuranaan dalam alinyemen di sepanjang tendon.
Besarnya nilai kehilangan tersebut dapat dihitung sebagai berikut: (Nawy,
2001)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
16
FpF = Fi x e-((µxα)+(KxL)) ……………………………………………………………(2.5)
Δ fpF = Fi – FpF
………………......................................................................(2.6)
Dimana:
FpF = gaya prategang setelah terjadi kehilangan akibat friction.
Δ fpF = besarnya gaya kehilangan prategang akibat friction
Fi = gaya prategang awal
α = sudut kelengkungan
µ = koefisien friction (gesekan)
K = koefisien wobble
L = panjang balok
Nilai sudut kelengkungan didapat dengan rumus sebagai berikut:\
α=
…………………………………………………………….(2.7)
dengan f adalah panjang fokus tendon (dari cgs)
3. Kehilangan Akibat Slip Angkur
Kehilangan ini terjadi pada saat tendon ditarik sampai nilai gaya prategang
penuh kemudian dongkrak dilepas sehingga gaya prategang teralihkan ke angkur.
Pada metode pasca tarik setelah pemberian gaya prategang dan dongkrak dileas gaya
jacking dialihkan ke angkur. Perlengkapan dalam angkur yang mengalami tegangan
pada saat peralihan cenderung mengalami deformasi, sehingga tendon dapat
tergelincir sedikit. (Nawy, 2001)
Besarnya nilai kehilangan prategang akibat slip angkur dapat dihing dengan
perumusan berikut:
FpA = Δ fpA x Aps …………………..………………………………………(2.8)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
Δ fpA= 2fst x
+
x x …………………………………….……….(2.9)
Dimana:
FpA = kehilangan gaya prategang akibat slib angkur
Aps = luas penampang tendon
Δ fpA = jumlah kehilangan tegangan prategang akibat angkur.
fst
= besarnya tegangan ijin baja tendon minimum yang disyaratkan SNI 03-20022847.
α
= sudut kelengkungan
µ
= koefisien friction = 0,15 rad
K
= koefisien wobble = 0,0016 /m = 0,0000016 /mm.
L
= panjang balok
X
= koefisien slip angkur berdasarkan bentuk profil tendon (digunakan profil
tendon parabola.
X=
<
………………………………………………..(2.10)
Dimana:
Eps = 180000 hingga 205000 Mpa diambil 200000 Mpa
g
= diasumsi 0,08 cm = 0,8 mm
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
4. Kehilangan Akibat Kekangan Kolom
Konstruksi beton prategang dengan desain cor monolit perlu diperhitungkan
kehilangan prategang akibat kekangan kolom. Hal ini dapat terjadi karena saat
dilakukan jacking, beton terkekang oleh kekakuan kolom. Gaya berlawanan yang
diberikan oleh kolom menahan reaksi perpendekan beton akibat gaya jacking yang
terjadi. Gaya perlawanan kolom ini menyebabkan berkurangnya gaya pratekan
karena sebagian gaya prategang digunakan untuk mengatasi perlawanan gaya kolom.
Semakin kaku komponen kolom yang mengekang balok prategang maka
semakin besar gaya prategang yang hilang untuk melawan kolom agar mengikuti
lenturan balok akibat gaya jacking. Hal ini juga meyebabkan semakin besarnya
momen yang diterima kolom sebagai kontribusi dari jacking yang terjadi, demikian
pula jika kolom didesain tidak kaku, maka semakin kecil gaya kehilangan prategang
balok akibat kekangan dan semakin kecil momen yang diterima kolom akibat gaya
jacking yang terjadi.
Δ FH = FpF + FpA + FpR …………………………………………………(2.11)
Fi = F - Δ FH ……………………………………………………………(2.12)
Dimana:
Fi = sisa gaya prategang
F = gaya prategang rencana
Δ FH = Total kehilangan prategang akibat proses kehilangan langsung
FpA = kehilangan gaya prategang akibat slib angkur
FpF = gaya prategang setelah terjadi kehilangan akibat fraksi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
19
FpR = kehilangan gaya prategang akibat kekangan kolom
2.6.2 kehilangan Prategang Tidak Langsung
Kehilangan Prategang tidak langsung terjadi bergantung pada fungsi waktu.
Kehilangan ini terjadi dari susut (shringkage), rangkak (creep) dan relaksasi baja
(steel relaxation). Kehilangan prategang tidak langsung ini dibagi menjadi tahapan
dari sesaat setelah gaya prategang diberikan hingga umur rencana gedung. Umumnya
tahapan dibagi menjadi 3 hingga 4. Tahap pertama dihitung pada waktu sesaat
setelah penyaluran gaya prategang yang mana pada perancangan ini pemberian gaya
prategang dilakukan pada hari ke 7 setelah dilakukan proses curing (perawatan)
selama 5 hari, tahap kedua dihitung pada waktu 60 hari pada saat beban mati
tambahan dan beban hidup mulai bekerja, tahap terakhir dihitung saat akhir umur
rencana gedung (dalam hal ini gedung direncanakan memiliki umur rencana 10
tahun).
1. Kehilangan Prategang Akibat Relaksasi Baja
Tendon low relaxation mengalami kehilangan pada gaya prategang sebagai
akibat dari perpanjangan konstan terhadap waktu dengan kehilangan yang lebih kecil
dibanding dengan tendon strand relieved. Besarnya pengurangan gaya prategang
tidak hanya pada durasi gaya prategang yang ditahan, melainkan juga pada rasio
antara prategang awal dan tegangan leleh tendon prategang
dimana fci adalah
tegangan prategang awal setelah jacking dan kehilangan langsung dengan nilai yang
sesuai dengan tegangan ijin tendon, sedangkan nilai fpy = 0,9 fpu untuk tendon low
relaxation (Nawy, 2001). Jika nilai ratio tegangan antara prategang awal dengan
tegangan leleh tendon prategang kurang dari 0,55 maka kehilangan akibat relaksasi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
baja sangat terjadi bahkan tidak terjadi kehilangan akibat relaksasi baja. Besarnya
nilai kehilangan akibat relaksasi baja dapat dihitung dengan perumusan sebagai
berikut:
Δ fpRe =fci
− 0,55 ……………………………………(2.13)
(Nawy Edward, 2001 pers 3.8)
RET1 = Δ fpRe x Aps ………………………………………………………(2.14)
Dimana :
Δ fpRe = Tegangan yang hilang akibat relaksasi baja
RET1 = Kehilangan gaya prategang akibat relaksasi baja tahap 1
Aps
= Luas penampang tendon prestress
fci
= Tegangan prategang awal setelah jacking dan kehilangan langsung
fpy
= Tegangan leleh tendon prategang
t1
= Waktu awal interval tahapan yang dihitung
t2
= Waktu akhir interval tahapan yang dihitung
2. Kehilangan Prategang Akibat Rangkak (creep)
Rangkak merupakan deformasi lateral akibat tegangan longitudinal yang
dapat menyebabkan hilangnya sebagian gaya prategang. Tegangan tersebut hanya
terjadi akibat beban yang terus – menerus selama riwayat pembebanan elemen beton
prategang, rangkak dianggap