PERENCANAAN BETON PRATEGANG PADA PORTAL SINGLE BEAM MENGACU KEPADA EUROCODE 2 : DESIGN OF CONCRETE STRUCTURE TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
DANIEL DIANTO A 07 0404 113
BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Pertama sekali penulis ucapkan puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat yang luar biasa yang diberikan Tuhan sehingga peny\usunan tugas akhir ini dapat selesai dengan baik di mana tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam menyelesaikan program Sarjana di Departemen Teknik Sipil,Fakultas Teknik,Universitas Sumatera Utara. Dalam penyusunan tugas akhir ini menggunakan peraturan Eropa yaitu Eurocode 2.Tidak hanya itu,Eurocode 1 atau BS juga digunakan untuk menurunkan beban dalam perencanaan. Dalam kesempatan ini,tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepda : 1. Bapak Prof.Dr.Ing.Johannes Tarigan sebagai dosen pembimbing penulis yang banyak
memberi
masukan
serta
memberikan
buku
untuk
boleh
menyelesaikan Tugas Akhir ini.Juga selaku ketua Departemen Teknik Sipil,Fakultas Teknik,Universitas Sumatera Utara. 2. Kedua orang tua penulis yaitu Bapak M.Aritonang dan Ibu.br.Simanjuntak yang sangat membantu baik dalam doa dan dana serta semangat. 3. Bapak Ir.Syahrizal,MT sebagai sekretaris Departemen Teknik Sipil,Fakultas Teknik,Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak/Ibu
dosen
pengajar
di
Departemen
Teknik
Sipil,Fakultas
Teknik,Universitas Sumatera Utara. Seluruh pegawai jurusan
yang juga membantu dalam pengurusan
administrasi.
Universitas Sumatera Utara
5. Kepada saudara-saudara saya baik abang,kakak dan adik yang juga selalu memberikan motivasi. 6. Kepada teman-teman stambuk 07 khususnya Juwita atas bantuannya ,Raynelda,Friska,TRT,Ria,Desmond,Marco dan teman-teman yang lain yang tidak dapat saya sebutkan semuanya terima kasih atas bantuannya.Juga kepada kakak stambuk 06 dan 05 terkhususnya K’Elli.Juga bagi adik-adik stambuk 2010,2009,2008. 7. Khususnya bagi teman satu pelayananku semuanya yang mendukung saya dalam doa dan memberi motivasi.
Medan, Agustus 2011
( Daniel Dianto A) 07 0404 113
Universitas Sumatera Utara
Abstrak Prategang pada dasarnya merupakan beban yang menimbulkan tegangan dalam awal sebelum pembebanan luar dengan besar dan distribusi tertentu bekerja sehingga tegangan yang dihasilkan dari beban luar dapat dilawan sampai tingkat yang diinginkan. Ada dua sistem prategang yaitu pratarik dan pascatarik. Kuat tekan dan tarik beton dapat ditabelkan dalam Eurocode 2. Sifat beton yang merupakan bagian dari kehilangan gaya prategang yaitu susut dan rangkak. Ada 3 jenis baja prategang yang digunakan menurut Eurocode 2 yaitu kawat/wires dan strands relaksasi tinggi, kawat/wires dan strands relaksasi rendah,dan bars(batang tulangan.Nilai modulus elastisitas dapat dilihat dari Eurocode 2.Pembebanan berdasarkan Eurocode 2 ada 4 yaitu,beban tetap berupa berat sendiri dan beban yang ada pada struktur sepanjang struktur itu ada; beban sementara yaitu berupa beban hidup yang diwajibkan(imposed load),beban angin dan salju; beban tak terduga yaitu berupa ledakan atau dampak kendaraan dan beban/gaya prategang. Kehilangan
gaya
prategang
ada
dua
yaitu
kehilangan
seketika
berupa,perpendekan elastisitas beton,dan kehilangan tergantung waktu yaitu berupa rangkak dan susut pada beton, dan relaksasai baja.Beban beban yang bekerja pada struktur balok yaitu beban tetap terdiri dari berat sendiri g1’ = 13.319 kN/m’dan g1” = 8.631 kN/m’; beban atap+ gording g2 = 0.75 kN/m’; beban hidup qk1= 1.14 kN/m’ dan Qk1 = 0.57 kN,beban angin w = 2.815 kN/m’. Profil beton yang digunakan yaitu T roof dengan ukuran h/b = 1600/700 untuk tengah bentang dan tumpuan h/b= 850/700.Baja prategang menggunakan 9 strands diameter 0.5” .Digunakan tulangan baja nonprategang yaitu 6D21,tulangan geser balok D10/20.Sementara dimensi kolom yaitu 30X50 cm.Tulangan utama kolom yaitu 3D 25 dan begel D10.
Kata kunci : Beton Prategang,Eurocode 2
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR………………………………………………………………i ABSTRAKSI ………………………………………………………………………iii DAFTAR ISI……………………………………………………………………….iv DAFTAR NOTASI…………………………………………………………………v DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………….ix DAFTAR TABEL…………………………………………………………………..x BAB 1 PENDAHULUAN……………………………………………………..… 1 1.1 Umum …………………………………………………………………..1 1.2 Perumusan Masalah……………………………………………………..4 1.3.Tujuan……………………………………………………………….….5 1.4.Batasan Masalah………………………………………………………..5 1.5.Sistematika …………………………………………………………….6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA…………………………………………………..8 2.1 Prinsip-prinsip Dasar Beton Prategang………………………………...8 2.2 Riwayat Perkembangan Beton Prategang…………………………….11 2.3.Metode Pemberian Prategang…………………………………………13 2.4.Tahap Pembebanan……………………………………………………17 2.5.Material Beton Prategang……………………………………………..18 2.6.Pembebanan Portal Single Beam……………………………………...29 BAB 3 TINJAUAN BETON PRATEGANG MENURUT EUROCODE 2…….34 3.1 Beton…………………………………………………………………..34 3.2.Baja Prategang ………………………………………………………..36 3.3 Perencanaan Gaya Prategang…………………………………………38
Universitas Sumatera Utara
3.4.Kehilangan Gaya Prategang…………………………………………..39 BAB 4.APLIKASI……………………………………………………………….45 4.1.Perencanaan Balok……………………………………………………45 4.1.1Perhitungan Beban…………………………………………..46 4.1.2.Mutu Bahan………………………………………………...59 4.1.3.Analisa Statika Balok……………………………………….60 4.1.4.Perencanaan Gaya Prategang…………………………….....66 4.1.5 Kehilangan Seketika………………………………………..69 4.1.6 Perhitungan Kehilangan Tergantung Waktu……………….71 4.1.7 Pemeriksaan Kapasitas/Kondisi Ultimit……………………76 4.1.8 Desain Terhadap Geser …………………………………….80 4.1.9 Pemeriksaan Batas Kemampuan Layan…………………….84 4.1.10 Ketentuan Konstruksi …………………………………….92 4.2 Perencanaan Kolom…………………………………………………..95 4.2.1 Mutu Bahan…………………………………………………95 4.2.2 Dimensi Kolom……………………………………………..96 4.2.3 Analisa Beban………………………………………………96 4.2.4 Periksa Kelangsingan Kolom……………………………….97 4.2.5 Perhitungan Eksentrisitas Tambahan……………………….98 4.2.6 Tinjauan Batas Kapasitas Ultimit…………………………..98 BAB 5 KESIMPULAN…………………………………………………………102 5.1 Kesimpulan…………………………………………………………..102 5.2.Saran………………………………………………………………....103 DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………….104
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Ecm
Modulus Elastisitas Beton
Es
Modulus Elastisitas Baja
Ed
Total kombinasi pembebanan
Gk
Nilai karakteristik beban tetap
Qk
Nilai karakteristik beban tidak tetap/sementara
A
Nilai beban tak terduga
γG
faktor beban untuk beban tetap
γQ
faktor beban untuk beban sementara
γP
faktor beban untuk gaya prategang
γGA
faktor beban untuk beban tidak terduga
Ψ0,Ψ1Ψ2
Nilai koefisien untuk faktor beban sementara
γC
faktor bahan untuk beton
γS
faktor bahan untuk baja prategang/non prategang
ρ
berat jenis beton
h0
Nilai perbandingan antara Ac/U
Ac
Luas tampang beton
Ap
Luas tampang baja prategang
As
Luas tampang tulangan baja non prategang
U
Keliling penampang beton prategang
fctm
nilai kekuatan tarik beton
fctm0.05
nilai terendah kekuatan tarik beton(5%-keretakan)
Universitas Sumatera Utara
fctm0.05
nilai tertinggi kekuatan tarik beton(95 % keretakan)
fck
nilai karakteristik kekuatan tekan silinder beton
P m,t
Nilai rata-rata gaya prategang yaitu nilai gaya prategang setelah dikurangi seluruh kehilangan gaya prategang.
Po
Nilai gaya prategang awal pada saat penarikan tendon.
∆Pu(x)
Kehilangan gaya prategang akibat friksi antara tendon dan angkur.
∆Psl
Kehilangan gaya prategang akibat slip pada angkur
∆Pc
Kehilangan gaya prategang akibat perpendekan elastis beton pada saat transfer.
∆Pt(t)
Kehilangan gaya prategang akibat rangkak dan susut pada beton serta relaksasi pada baja.
∆σp,c+s+r
total kehilangan tegangan pada tendon/baja prategang akibat rangkak beton,susut beton,dan relaksasi pada baja prategang.
εs(t,to)
koefisien susut beton yang didapat dari tabel 3.5
α
perbandingan antara Es/Ecm
∆σpr
tegangan akibat relaksasi baja
φ(t,to)
koefisien rangkak yang didapat dari tabel 3.4
σcg
tegangan yang terjadi akibat berat sendiri beton prategang
σcp0
tegangan yang terjadi akibat gaya prategang dan momen
Ic
Inersia beton prategang
zcp
jarak antara pusat massa beton prategang dengan pusat massa baja
prategang
prategang e
eksentrisitas tendon.
yb
letak titik berat penampang beton terhadap sisi atas balok
Universitas Sumatera Utara
ya
letak titik berat beton terhadap sisi bawah balok
yp
jarak titik berat beton terhadap letak titik berat strands prategang
Wa
momen tahanan balok terhadap sisi atas balok
Wb
momen tahanan balok terhadap sisi bawah balok
Wp
momen tahanan balok terhadap pusat massa prategan
MG
momen akibat beban tetap/beban amti
MQ
momen akibat beban sementara yaitu imposed load
MW
momen akibat beban angin.
σC
tegangan pada beton akibat beban yang bekerja
σs
tegangan tarik tulangan baja untuk kondisi retak.
σsr
tegangan tarik tulangan baja kondisi di mana terjadinya retak pertama
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gamabr 2.1
Ilustrasi Cara Mendasar Pemberian Prategang………………………9
Gambar 2.2
Metode Pemberian Pratarik…………………………………………14
Gambar 2.3
Metode Pemberian Pascatarik………………………………………15
Gambar 2.4
Live dan Dead Angkur……………………………………………..16
Gambar 2.5
Tipikal Diagram Tegangan Regangan Beton………………………19
Gambar 2.6
Kurva Susut-Terhadap Waktu………………………………………21
Gambar 2.7
Kurva Regangan-Terhadap Waktu…………………………………22
Gambar 2.8
Strands Prategang 7 kawat…………………………………………25
Gambar 2.9
Bentuk Kawat Batangan…………………………………………...25
Gambar 2.10 Diagram Tegangan Regangan Baja Prategang……………………..26 Gambar 3.1
Tampak Depan Portal………………………………………………45
Gambar 3.2
Tampak Balok………………………………………………………46
Gambar 3.3
Sketsa Penulangan Balok…………………………………………..94
Gambar 3.5
Pemodelan Kolom………………………………………………….95
Gambar 3.6
Sketsa Penulangan Kolom…………………………………………101
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tipikal Baja Prategang…………………………………………….26
Tabel 2.2
Faktor Beban ……………. ………………………………….…….30
Tabel 2.3
Faktor Keamanan Untuk Material …………….…………………..30
Tabel 3.1
Nilai Kekuatan Tekan dan Tarik Beton……………..…………..…35
Tabel 3.2
Nilai Modulus Elastisitas ……………. …………..…….................36
Tabel 3.3
Hubungan Antara Kehilangan Relaksasi dan Waktu………………37
Tabel 3.4
Koefisien Rangkak…………………………………………………41
Tabel 3.5
Koefisien Susut…………………………………………………….42
Universitas Sumatera Utara
