REDESAIN PRESTRESS (POST-TENSION) BETON PRACETAK I GIRDER ANTARA PIER 4 DAN PIER 5, RAMP 3 JUNCTION KUALANAMU “Studi Kasus pada Jembatan Fly-Over Jalan Toll Medan-Kualanamu”
TUGAS AKHIR
Adriansyah Pami Rahman Siregar 110404057
Pembimbing
Ir. Besman Surbakti, M.T. Nip.195410121980031001
BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK USU 2014
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pekerjaan Struktural
pembuatn Fly-over Toll Medan-Kualanamu,
junction
kualanamu, merupakan pekerjaan struktur yang menggunakan balok I sebagai balok girdernya. Girder pada fly-over toll Meda-Kualanamu merupakan balok precast segmental yang selanjutnya akan disatukan menggunakan sistem kabel prategang Dengan adanya revisi clearance height, sehingga pier 5 pada ramp 3, Junction Kualanamu, mengalami peninggian, maka hal ini akan menyebabkan balok di atasnya mengalami modifikasi pada ujung-ujungnya. Bentuk yang dipilih untuk permasalahan ini yaitu dapped-end. Dengan diberi model dapped-end ini pada ujung balok (perletakan) maka elevasi jalan rencana di atasnya tidak akan berubah. Dari hasil modifikasi PCI girder diperoleh bentuk tulangan pada perletakan yang berbeda dengan bentuk tulangan balok sebelumnya. Model keruntuhan pada jenis balok inilah yang memerlukan penyusunan tulangan khusus sehingga balok ini mampu memikul beban di atasnya tanpa mengalami keruntuhan. Kata kunci: Beton prategang, PCI girder, pratekan penuh, losses, end-block, dapped-end.
i Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK.......................................................................................................
i
DAFTAR ISI ...................................................................................................
ii
DAFTAR TABEL...........................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
viii
DAFTAR NOTASI .........................................................................................
xi
KATA PENGANTAR ....................................................................................
xiv
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah ....................................................................
1
I.2 Perumusan Masalah ...........................................................................
3
I.3 Tujuan ................................................................................................
4
I.4 Manfaat ..............................................................................................
4
I.5 Pembatasan Masalah ..........................................................................
5
I.6 Metodologi Penelitian .......................................................................
6
I.7 Sistematika Penulisan ........................................................................
6
BAB II STUDI PUSTAKA II.1 Umum ...............................................................................................
8
II.2 Proses Pencetakan Beton ..................................................................
11
II.3 Proses Penarikan Kabel (Stressing) ..................................................
13
II.3.1 Pratarik.....................................................................................
13
II.3.2 Pascatarik .................................................................................
14
II.4 Jenis Balok Girder ............................................................................
15
II.4.1 PCI Girder................................................................................
15
II.4.2 PCU Girder ..............................................................................
15
II.4.3 Box Girder ...............................................................................
16
II.5 Peraturan Pembebanan .....................................................................
16
ii Universitas Sumatera Utara
II.5.1 Beban mati ...............................................................................
17
II.5.2 Beban hidup .............................................................................
19
II.5.2.1 Lajur lalu lintas rencana ..............................................
19
II.5.2.2 Beban truk “T”.............................................................
19
II.5.2.3 Beban lajur “D” ...........................................................
21
II.6 Kombinasi Pembebanan ...................................................................
25
II.7 Kabel prategang ................................................................................
27
II.7.1 Daerah aman kabel ..................................................................
27
II.7.2 Kehilangan gaya prategang .....................................................
29
II.7.2.1 Short term......................................................................
29
a. Kehilangan akibat gesekan ......................................
29
b. Kehilangan akibat slip pengangkuran......................
31
c. Kehilangan akibat pemendekan elastis ....................
32
II.7.2.2 Long term .......................................................................
33
a. Kehilangan akibat penyusutan ...............................
33
b. Kehilangan akibat rangkak .....................................
34
c. Kehilangan akibat relaksasi baja ............................
35
II.8 Tegangan dan lendutan .....................................................................
36
II.9 Desain Dapped End ..........................................................................
38
II.9.1 Lentur dan aksial tarik pada ujung yang diperpanjang............
39
II.9.2 Geser langsung ........................................................................
40
II.9.3 Tarik diagonal sudut ................................................................
40
II.9.4 Tarik diagonal pada ujung yang diperpanjang ........................
41
II.10 Kontrol tegangan pada angkur........................................................
41
BAB III APLIKASI DAN PEMBAHASAN III.1 Karakteristik Beton prategang.........................................................
43
III.2 Spesifikasi Balok .............................................................................
43
III.3 Pembebanan ....................................................................................
45
III.3.1 Beban Mati .............................................................................
45
III.3.2 Beban Hidup...........................................................................
51
III.4 Section Properties............................................................................
53
iii Universitas Sumatera Utara
III.4.1 Penentuan lebar efektif plat lantai ..........................................
53
III.4.2 Section analysis pada tengah bentang ....................................
55
III.4.2.1 Precast beam..................................................................
55
III.4.2.2 Composite beam ............................................................
56
III.4.2.3 Rangkuman....................................................................
57
III.4.3 Section analysis pada tumpuan ..............................................
58
III.4.3.1 Precast beam..................................................................
58
III.4.3.2 Composite beam ............................................................
59
III.4.3.3 Rangkuman....................................................................
60
III.5 Kombinasi Pembebanan Ultimit .....................................................
60
III.6 Analisa Momen dan Geser ..............................................................
60
III.6.1 Analisa Balok A .....................................................................
61
III.6.1.1 Analisa momen ultimate................................................
61
III.6.1.2 Analisa geser ultimate ...................................................
62
III.6.2 Analisa Balok C .....................................................................
62
III.6.2.1 Analisa momen ultimate................................................
63
III.6.2.2 Analisa geser ultimate ...................................................
63
III.7 Perencanaan gaya prategang ...........................................................
64
III.7.1 Asumsi Losses........................................................................
64
III.7.2 Asumsi letak tendon ekivalen ................................................
64
III.7.3 Perhitungan kebutuhan prategang ..........................................
66
III.7.4 Karakteristik kabel prategang.................................................
67
III.7.5 Cek terhadap daerah aman kabel............................................
68
III.7.6 Cable setting...........................................................................
70
III.8 Losses actual....................................................................................
73
III.8.1 Kehilangan akibat gesekan .....................................................
73
III.8.2 Kehilangan akibat slip pengangkuran ....................................
74
III.8.3 Kehilangan akibat pemendekan elastis ..................................
76
III.8.4 Kehilangan akibat penyusutan ...............................................
80
III.8.5 Kehilangan akibat rangkak .....................................................
82
III.8.6 Kehilangan akibat relaksasi baja ............................................
84
III.9 Tegangan efektif kabel ....................................................................
85
iv Universitas Sumatera Utara
III.10 Analisa tegangan dan lendutan......................................................
86
III.10.1 Tegangan awal................................................................
86
III.10.2 Lendutan awal ................................................................
88
III.10.3 Tegangan layan ..............................................................
89
III.10.4 Lendutan layan ...............................................................
91
III.11 Desain Dapped End.......................................................................
93
III.12 End Block ......................................................................................
97
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN IV.1 Kesimpulan .....................................................................................
99
IV.2 Saran................................................................................................
100
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
xvi
v Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
Judul
Halaman
Tabel 2.1
Berat Isi Untuk Beban Mati
17
Tabel 2.2
Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana
19
Tabel 2.3
Faktor Distribusi Untuk Pembebanan Truk “T”
20
Tabel 2.4
Faktor Pembebanan
25
Tabel 2.5
Faktor Beban Untuk Berat Sendiri
26
Tabel 2.6
Faktor Beban Untuk Beban Mati Tambahan
26
Tabel 2.7
Tabel Ksh untuk pasca-tarik
34
Tabel 2.8
Tabel batasan defleksi berdasarkan BMS (l=panjang bentang)
38
Tabel 2.9
Koefisien shear-friction yang disyaratkan
40
Tabel 2.10 Faktor reduksi kekuatan ϕ
42
Tabel 3.1
Panjang tiap-tiap segmen balok
44
Tabel 3.2
Beban akibat berat sendiri pada balok A dan C
51
Tabel 3.3
Pembebanan truk “T”
51
Tabel 3.4
Resume beban hidup
53
Tabel 3.5
Section properties balok pracetak I lapangan
55
Tabel 3.6
Section properties balok komposit lapangan
56
Tabel 3.7
Resume Section properties balok lapangan
57
Tabel 3.8
Section properties balok pracetak I pada tumpuan
58
Tabel 3.9
Section properties balok komposit I pada tumpuan
59
Tabel 3.10 Resume section properties balok pada tumpuan
60
Tabel 3.11 Momen ultimate balok A
61
Tabel 3.12 Geser ultimate balok A
62
vi Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.13 Momen ultimate balok C
63
Tabel 3.14 Geser ultimate balok C
63
Tabel 3.15 Cable setting
70
Tabel 3.16 Losses akibat friksi
74
Tabel 3.17 Losses akibat slip pengangkuran
76
Tabel 3.18 Losses akibat pemendekan elastis
80
Tabel 3.19 Losses akibat penyusutan beton
81
Tabel 3.20 Losses akibat rangkak beton
83
Tabel 3.21 Losses akibat relaksasi baja
84
Tabel 3.22 Resume gaya pratekan setelah kehilangan losses
85
Tabel 3.23 Resume losses taksiran vs losses aktual
86
Tabel 3.24 Tegangan inisial aktual
86
Tabel 3.25 Tegangan layan aktual
89
Tabel 3.26 Dimensi end block
97
Tabel 3.27 Kontrol end block
98
vii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Tabel
Judul
Halaman
Gambar 1.1 Balok I Girder
2
Gambar 1.2 Balok sebelum dan setelah revisi
3
Gambar 2.1 Retak pada Struktur Beton Bertulang
9
Gambar 2.2 Struktur Beton Pratekan Pertama oleh Jackson, 1886
9
Gambar 2.3 Pencetakan Beton di lapangan
11
Gambar 2.4 Pencetakan Balok di Pabrik
12
Gambar 2.5 Metode Penarikan Kabel Pratarik
13
Gambar 2.6 Metode Penarikan Kabel Pasca Tarik
14
Gambar 2.7 Bentuk tampang balok girder PCI Girder
15
Gambar 2.8 Bentuk tampang balok girder PCU Girder
16
Gambar 2.9 Bentuk tampang balok girder Box Girder
16
Gambar 2.10 Pembebanan truk “T”
20
Gambar 2.11 Beban “D”: beban terbagi rata vs panjang bentang yang dibebani
22
Gambar 2.12 Faktor beban dinamis untuk beban garis terbagi rata “D”
23
Gambar 2.13 Beban lajur “D”
23
Gambar 2.14 Penyebaran pembebanan arah melintang
24
Gambar 2.15 Hubungan limit kern dan daerah aman kabel
28
Gambar 2.16 Bentuk tipikal daerah aman kabel
28
Gambar 2.17 Slip angkur
32
Gambar 2.18 Diagram Tegangan pada Balok Beton Prategang
36
Gambar 2.19 Model keruntuhan pada dapped end
39
Gambar 3.1 Potongan melintang balok
44
viii Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Potongan melintang jembatan
45
Gambar 3.3 Potongan melintang deck slab
46
Gambar 3.4 Penampang parapet
48
Gambar 3.5 Diaphragma ujung
49
Gambar 3.6 Diaphragma tengah
50
Gambar 3.7 Beban T
51
Gambar 3.8 Pemodelan melintang jembatan dengan SAP 2000
52
Gambar 3.9 Penempatan beban “T” dengan SAP 2000
52
Gambar 3.10 Hasil reaksi tumpuan beban “T” dengan SAP 2000
52
Gambar 3.11 Penempatan beban “D” dengan SAP 2000
53
Gambar 3.12 Hasil reaksi tumpuan beban “D” dengan SAP 2000
53
Gambar 3.13 Section analysis penampang balok lapangan
55
Gambar 3.14 Section analysis penampang balok tumpuan
58
Gambar 3.15 Model analisa balok A
61
Gambar 3.16 Model analisa balok C
62
Gambar 3.17 Letak kabel ekivalen
66
Gambar 3.18 Diagram tegangan pratekan penuh
66
Gambar 3.19 Daerah aman kabel
70
Gambar 3.20 Tata letak tendon
73
Gambar 3.21 Losses akibat gesekan
74
Gambar 3.22 Losses akibat slip pengangkuran
76
Gambar 3.23 Losses akibat pemendekan elastis
80
Gambar 3.24 Losses akibat penyusutan
81
Gambar 3.25 Losses akibat rangkak
83
ix Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.26 Losses akibat relaksasi baja
85
Gambar 3.27 Tegangan initial balok prategang
87
Gambar 3.28 Tegangan layan balok prategang
90
Gambar 3.29 Detail penulangan dapped-end
96
Gambar 3.30 Detail penulangan balok sebelum revisi
97
x Universitas Sumatera Utara
