PRATEGANG SEBAGIAN DAN TULANGAN NON PRATEGANG
8.1 Prategang Sebagian
Ketika beton prategang diperkenalkan pada tahun 1930-an. Filosofi disainnya adalah menemukan suatu jenis bahan baru dengan membuat beton berada dalam keadaan tekan sedemikian rupa sehingga tidak ada bagian beton tersebut yang tertarik, setidaknya pada tahap beban kerja. Pada akhir tahun 1940-an, pengamatan atas struktur-struktur sebelumnya menunjukkan adanya kekuatan ekstra pada struktur-struktur. Oleh karena itu, sebagian para ahli percaya bahwa tegangan tarik dengan jumlah tertentu dapat diizinkan dalam disain.
Berbeda sekali dengan kriteria sebelumnya yang tidak memperkenankan adanya tegangan tarik, yang disebut ”prategang penuh” (full prestessing), metode disain yang mengizinkan adanya sejumlah tegangan tarik sering dinamakan ”prategang sebagian” (partial prestressing).
Untuk menyediakan keamanan tambahan untuk beton prategang sebagian, tulangan non-prategang (tulangan biasa) sering ditambahkan untuk memberikan kekuatan batas yang lebih tinggi, pada balok dan untuk memikul tegangan tarik pada beton. Untuk balok ini, sebagian tulangan diprategangkan dan sebagian lagi tidak. Keadaan ini juga merupakan metoda ”prategang sebagian”, sehingga prategang sebagian berarti salah satu atau kedua dari kondisi-kondisi berikut ini :
1. Di bawah kondisi beban kerja, adanya tegangan tarik pada beton diizinkan. 2. Tulangan non-prategang (tulangan biasa) digunakan pada komponen struktur.
Suatu keuntungan penting dari prategang sebagian adalah berkurangnya lendutan ke atas (camber). Pengurangan lendutan ke atas menjadi minimum adalah penting, khususnya bila beban gelegar atau beban mati relatif kecil dibandingkan dengan beban rencana total.
Prategang sebagian dapat diperoleh dengan salah satu dari beberapa berikut : 1. Dengan menggunakan baja yang lebih sedikit untuk prategang: ini akan menghemat baja, tetapi juga mengurangi kekuatan batas yang besarnya hampir berbanding lurus terhadap jumlah baja.
2. Dengan menggunakan baja tegangan tarik tinggi yang sama jumlahnya, tetapi sebagian tetap merupakan tulangan biasa (non-prategang); ini akan menghemat
sejumlah penarikan dan pengankuran, dan dapat meningkatkan kekenyalan tetapi mengakibatkan terjadinya retak yang lebih dini dan kekuatan batas yang sedikit lebih kecil.
3. Dengan menggunakan jumlah baja yang sama, tetapi dengan tingkat penarikan yang lebih rendah; pengaruh dari cara ini serupa dengan metode 2, tetapi tanpa penghematan angkur ujung.
4. Dengan menggunakan baja prategang yang lebih kecil dan menambahkan sejumlah baja lunak untuk tulangan; ini akan memberikan kekuatan batas yang diinginkan dan akan menghasilkan kekenyalan yang lebih besar tetapi dengan retak yang lebih dini.
Seorang ahli harus mempertimbangkan metode mana yang diinginkan untuk suatu struktur tertentu. Keuntungan dan kerugian prategang sebagian dibandingkan dengan prategang penuh, sebagai berikut :
Keuntungan:
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:
1. Retak yang lebih dini.
2. Lendutan yang lebih besar akibat beban berlebihan.
3. Tegangan tarik utama yang lebih tinggi di bawah beban keris.
4. Sedikit pengurangan dalam kekuatan lentur batas untuk jumlah baja yang sama. 8.2 Penggunaan Tulangan Non – Prategang
Beton prategang parsial yang akan dibahas selanjutnya adalah konstruksi beton yang penampangnya mengandung dua macam tulangan, yaitu tulangan prategang (disebut tulangan aktif) dan baja non-prategang (baja tulangan biasa yang disebut dengan tulangan passif).
Menurut CEB/FIP 1970, beton ini termasuk kelas III, yaitu beton bertulang prategang. Pada kelas ini terjadinya retak pada penampang merupakan hal yang wajar
(normal), akan tetapi lebar retak harus dibatasi menurut sifat agresif dari lingkungan sekitarnya.
8.2.1 Konsep Perhitungan
Berhubung didalam penampang ada dua macam tulangan yang dalam tahap pembebanan kerja mempunyai konsep perhitungan yang berbeda, maka kita perlu mencari dasar perhitungan yang berlaku untuk keduanya.
Dalam tahap pembebanan kerja (tahap elastis), perhitungan beton bertulang didasarkan pada keadaan retak dari penampang, karena tulangan itu berfungsi untuk mengambil alih gaya tarik yang tidak dapat lagi dipikul oleh beton, sedangkan dalam hal beton prategang, perhitungan didasarkan pada keadaan penampang utuh (tidak retak). Namun demikian dalam keadaan batas, antara beton bertulang dan beton prategang ini mempunyai pola yang tidak begitu berbeda seperti terlihat dalam gambar berikut :
Gambar 8.2 Beton prategang
Apabila kita bandingkan kedua diagram diatas, pada beban kerja berbeda sama sekali, tetapi pada keadaan beban batas perbedaannya terletak hanya pada deformasi awal (ε ai) pada beton prategang. Kita dapat menarik kesimpulan, bahwa jika pada suatu penampang terdapat tulangan prategang (aktif) dan tulangan non-prategang (passif), maka dalam keadaan batas, diagramnya tinggal menggabungkan kedua diagram diatas seperti gambar 8.3 seperti berikut :
Gambar 8.3 Beton prategang parsial (Beton Berulang Prategang)
Berdasarkan pemikiran diatas maka perhitungan tulangan non-prategang (passif) pada penampang beton prategang parsial paling cocok didasarkan pada keadaan batas.
8.2.2 Ratio Prategang Parsial
Partial Prestressing Ratio PPR (Ratio Prategang Parsial), yaitu bagian momen batas (M1) yang diimbangi oleh tulangan prategang dibagi dengan momen batas total yang diimbangi oleh tulangan prategang dan non-prategang.
Lihat gambar 8.3 atau :
PPR = (Mc)(Mc)ss +p ...(8.1) dengan
(Mc)s : momen batas yang diimbangi oleh tulangan prategang
(Mc)s + p : momen batas total yang diimbangi oleh tulangan prategang dan non-prategang.
Kedudukan garis netral (tinggi x ) dicari sedemikian rupa sehingga keseimbangan penampang tercapai, artinya bahwa Nbu = Na + Nρ (lihat Gambar 8.3). Pencarian harga x yang memenuhi keseimbangan ini dilakukan dengan jalan memutar-mutar bidang deformasi dengan sumbu putar sbu atau ∆ s du yang mana tercapai terlebih dahulu.
Keseimbangan gaya-gaya horisontal.
Nbu = Na - Nρ = 0...(8.2) dengan : N1
bu = ω x Na = Na . σ au
Nρ = Nρ . σ pu
Momen batas yang diimbangi oleh tulangan prategang :
(Mc)s = (Ac . aau . z2) ...(8.3) Momen batas total yang diimbangi oleh tulangan prategang dan non- prategang : (Mc)a + p = (A2 . σ au) zc + (Ap . σ pu) zp ...(8.4)
Jika suatu struktur akan direncanakan dengan beton prategang parsial, terlebih dahulu struktur tersebut harus dihitung untuk prategang penuhnya, karena kemampuan batas prategang parsial harus sama dengan kemampuan batas beton prategang penuh yang bersangkutan. Kemudian dengan mengambil presentase prategang yang > 60%, kita dapat menghitung luas tulangan passifnya (non-prategang).
DAFTAR PUSTAKA
1. Nawy, G.N. (2001). Beton Prategang (Suatu Pendekatan Dasar). Diterjemahkan oleh: Suryoatmono. Penerbit ; Erlangga. Jakarta.
2. Budiadi. (2008). Desain Praktis Beton Prategang. Penerbit : Andi Yogyakarta. 3. SNI 03-2874-2002, Tata cara perencanaan struktur beton bertulang untuk
bangunan gedung, oleh Badan Standar Indonesia (BSN) 2002