ANALISIS PERBANDINGAN EFISIENSI BALOK
BETON PRATEGANG PENUH DAN PRATEGANG PARSIAL
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
10 0404 058
RID GRANDSON TUMORANG
SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ANALISIS PERBANDINGAN EFISIENSI BALOK
LEMBAR PENGESAHAN
BETON PRATEGANG PENUH DAN BETON PRATEGANG
PARSIAL
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum/ Ujian Sarjana Teknik Sipil
Dikerjakan oleh:
10 0404 058
RID GRANDSON TUMORANG
Pembimbing
NIP. 19561224 198103 1 002 Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan
Ketua Departemen Teknik Sipil
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang
struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara,dengan judul “ANALISIS PERBANDINGAN EFISIENSI BALOK
BETON PRATEGANG PENUH DAN BETON PRATEGANG PARSIAL”.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu studi untuk mengetahui efisiensi dari
perencanaan dua jenis prategang yang berbeda. Tugas Akhir ini dapat disusun berkat
adanya bimbingan dan kerjasama beberapa dosen maupun mahasiswa Universitas
Sumatera Utara. Disamping itu penulis juga mecari literatur yang berhubungan
dengan perencanaan tersebut.
Saya menyadari bahwa penyelesaian Tugas Akhir ini tidak terlepas dari
dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini saya menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya
kepada kedua orangtua saya yang sangat saya cintai, Drs. Jaluas Situmorang dan
Bunga Tiar br. Simbolon, mereka adalah motivator terbesar saya. Hal terbaik yang
bisa saya lakukan adalah membahagiakan mereka dengan menyelesaikan perkuliahan
ini dengan baik dan dengan hasil yang memuaskan.
Selain itu, saya juga mengucapkan terimakasih banyak kepada beberapa pihak
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara sekaligus pembimbing, yang telah
memberikan dukungan, masukan bimbingan, waktu, tenaga serta pikiran dalam
membantu saya untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.sc selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Torang Sitorus, M.T. selaku dosen pembanding yang telah
memberikan masukan kepada saya.
4. Bapak Ir. Besman Surbakti, M.T. selaku dosen pembanding yang telah
memberikan masukan pada saya.
5. Bapak/ Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuannya selama ini
kepada saya.
7. Adik saya Holong Dwi Putra Tumorang, Aditia Kartika Tumorang dan Mario
Dian Tumorang yang telah banyak mendukung saya.
8. Rekan sekaligus sahabat saya mahasiswa yang setia mendukung dan membantu
saya, stambuk 10 Fransiscus I. Pinem, Elwis Sitorus, Freddy Tantra, Desindo
Wijaya, Elfridani Saragih, Prisquilla, Andre Manurung dan lainya serta abang
dan kakak senior angkatan 2010 adik-adik stambuk 11, 12, dan 13 yang telah
memberikan dukungan serta info mengenai kegiatan sipil.
9. Keluarga dan sahabat dari KMK. St. Yosef Engineering yang selalu mendukug
saya, abang Gandi sitohang ST, abang Markus Siregar ST, abang Boyma Sinaga
Manullang,Henry Yohannes Nainggolan, Biljones Lumbangaol, Andika Pinem,
Alfonsius Tarigan, Daniel sembiring, Farida Manullang dan lainnya.
10. Keluarga dan sahabat dari KMK. St. Albertus Magnus yang selalu mendukung
saya, Irut Yovanka Yohanna Sitindaon, Horas Manik, Serani Simaremare, Artha
Rumahorbo, Friska Delviany Ginting, Afriani Desy Lumbangaol, Grace
Sembiring SE, Arta Purba, Chandra Simatupang, Anggy Sinaga SH dan lainnya.
11. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas
dukungannya yang baik.
Walaupun dalam menyusun Tugas akhir ini penulis telah berusahauntuk
mengkaji dan menyampaikan materi secara sistematis dan terstruktur, penulis sadar
Tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, saya sangat mengharapkan
saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan di masa yang
akan datang. Akhir kata saya mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya dan
semoga Tugas akhir ini bermanfaat bagi pembaca.
Medan, Oktober 2014
Rid Grandson Tumorang
ABSTRAK
Efektifitas perencanaan dalam beton prategang penting dalam peningkatan mutu, kapasitas dan nilai ekonomis dari prategang tersebut. Perencanaan yang berbeda akan menghasilkan kelebihan dan kekurangan dari masing-masing perencanaan. Pada tugas akhir ini, penulis merencanakan sebuah balok pada konstruksi toko dengan dua metode prategang, yaitu beton prategang penuh dan beton prategang parsial, dimana metode penarikan kabel yang dilakukan adalah pretensioned.
Dasar-dasar perncanaan balok prategang ini mengacu pada Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung (SNI 03-2847-2002), Building code requirements (ACI 318), Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (PPURG 1987). Kabel prategang dalam perencanaan ini mengacu pada ASTM A 416 yaitu Uncoated seven wires stress relieved strands for prestressed concrete Gradw 270 low relaxation. Adapun beban-beban yang bekerja adalah beban mati, beban hidup dan beban mati tambahan. Analisa kehilangan terhadap gaya prategang dilakukan, akibat perpendekan elastis, susut, rangkak dan relaksasi baja. Hasil analisa dari semua peraturan dikombinasikan untuk melakukan kontrol terhadap tegangan yang terjadi pada balok prategang. Pada Tugas Akhir ini akan terlihat bagaimana efektifitas perancanaan prategang penuh dibandingkan prategang parsial, dimana masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan yang bila diperhatikan dapat berguna dalam perencanaan konstruksi dengan fungsi bangunan yang berbeda.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR………...i
ABSTRAK………...iv
DAFTAR ISI………...………..v
DAFTAR GAMBAR………...………ix
DAFTAR NOTASI………..………x
DAFTAR TABEL………..………...….xii
BAB I PENDAHULUAN……….1
1.1 Umum………...……….1
1.2 Latar Belakang Masalah………...….4
1.3 Batasan Masalah………...………….6
1.4 Tujuan……….,,……….7
1.5 Manfaat……… ..………...7
1.6 Metode Penulisan………...………7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA……….….………..9
2.1 Umum……….………9
2.2 Sejarah Perkembangan Beton Prategang………..………….11
2.3 Beton Prategang……….………13
2.4 Sistem Beton Prategang……….15
2.5 Prinsip Dasar Beton Prategang………..16
2.7 Material Beton Prategang………20
2.7.1 Beton……….20
2.7.2 Baja………26
BAB III METODE ANALISA...31
3.1 Sistem Beton Prategang………...32
3.2 Analisa Penampang……….33
3.3 Pembebanan Balok Prategang………34
3.4 Perhitungan Momen di Tengah Bentang………36
3.5 Perhitungan Momen Ultimate………37
3.6 Perhitungan Gaya Prategang………37
3.6.1 Beton Prategang Penuh………..37
3.6.2 Beton Prategang Parsial………..…………38
3.7 Perhitungan Retak Beton..………48
3.8 Kehilangan Gaya Prategang………49
3.8.1 Kehilangan Jangka Pendek………50
3.8.2 Kehilangan Jangka Panjang………51
3.9 Perhitungan Lendutan………..………55
BAB IV APLIKLASI PERHITUNGAN………..57
4.1 Data Awal Perencanaan………...57
4.2 Pra-Desain………58
4.3 Perhitungan Precast Prestressed Rectangular Beam………64
4.3.2 Kabel prategang………...67
4.4 Analisa Penampang………...67
4.4.1 Pra-Desain Penampang………...67
4.4.2 Analisa Geometri Penampang……….67
4.5 Analisa Pembebanan Balok Prategang……….69
4.5.1 Beban Mati………..69
4.5.2 Beban Hidup………70
4.6 Analisa Momen di Tengah Bentang……….71
4.6.1 Beban Mati………..71
4.6.2 Beban Hidup………72
4.6.3 Ultimate Total……….72
4.7 Kabel Prategang Penuh………72
4.7.1 Profil Kabel……….72
4.7.2 Analisa Prategang………75
4.7.3 Kontrol Tegangan………..…………76
4.7.4 Kehilangan Gaya Prategang………..…………77
4.7.5 Kehilangan Total Gaya Prategang……….…………80
4.7.6 Lendutan Beton Prategang Penuh……….………….81
4.8 Kabel Prategang Parsial I………83
4.8.1 Profil Kabel………83
4.8.2 Analisa Indeks Penulangan………85
4.8.4 Kehilangan Total Gaya Prategang………..93
4.8.5 Kontrol Tegangan……….………..97
4.8.6 Momen Retak ……….97
4.8.7 Lebar Retak Beton Prategang Parsial……….……….98
4.8.8 Lendutan Beton Prategang Parsial……….…….98
4.9 Kabel Prategang Parsial II………..……101
4.9.1 Profil Kabel………..…101
4.9.2 Analisa Indeks Penulangan………..……102
4.9.3 Kehilangan Gaya Prategang Parsial………..……107
4.9.4 Kehilangan Total Gaya Prategang………..……..111
4.10 Bab Diskusi………..121
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………122
5.1 Kesimpulan………122
5.2 Saran………..…122
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Skema pemberian gaya prategang 1
Gambar 1.2 Tampak depan rencana toko 4
Gambar 1.3 Skema perencanaan balok prestressed precast 5
Gambar 1.4 Daerah kern penampang persegi 5
Gambar 2.1 Tegangan pada balok prategang penuh 18
Gambar 2.2 Tegangan pada balok prategang parsial 19
Gambar 2.3 Penampang strand 29
Gambar 3.1 Kurva beban lendutan berbagai tingkat prategang 33
Gambar 3.2 Sketsa titik berat penampang 35
Gambar 3.3 Sketsa sambungan pada precast 37
Gambar 3.4 Perpendekan elastis beton 53
Gambar 4.1 Tampak depan toko 60
Gambar 4.2 Tampak samping toko 61
Gambar 4.3 Tampak belakang toko 61
Gambar 4.4 Rencana struktur rangka toko 64
Gambar 4.5 Rencana pondasi 1 65
Gambar 4.6 Rencana pondasi 2 65
Gambar 4.7 Rencana kolom 1, konsol 1 dan balok 1 65
Gambar 4.8 Rencana kolom 2, konsol 2 dan balok 2 65
Gambar 4.9 Denah pondasi 65
Gambar 4.10 Sketsa bentang balok 66
Gambar 4.11 Sketsa cross section balok 67
Gambar 4.12 Beban ekuivalen segitiga 73
DAFTAR NOTASI
σbk tegangan tekan beton
σtop tegangan tekan pada serat atas balok
σbottom tekan pada serat bawah balok
β1 konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton
a tinggi diagram tekan segi empat ekuivalen Ac luas penampang beton
Aps luas baja prategang
As luas baja non-prategang
b lebar penampang balok C gaya tekan penampang
c jarak ke sumbu netral diagram tegangan e eksentrisitas
Ec modulus elastisitas beton
Es modulus elastisitas baja
f’c kuat tekan beton pada awal penegangan
fcpe tegangan pada baja prategang pada saat servis
fcse tegangan pada baja non-prategang pada saat servis
fps tegangan pada baja saat dekompresi
fr modulus ruptur
fu tegangan tarik ultimate
fy tegangan leleh
h tinggi penampang balok
Ix inersia arah sumbu x penampang
Kcr 2,0 untuk struktur pratarik
1,6 untuk struktur pasca tarik L panjang bentang
M momen
Mu momen ultimate
Pi gaya prategang saat initial
q beban terbagi rata
Tu gaya tarik pada serat bawah
w berat jenis beton
wa modulus section bagian atas
wb modulus section bagian bawah
wu indeks penulangan
ya jarak titik berat ke serat atas terluar
yb jarak titik berat ke serat bawah terluar
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Kebutuhan precast struktur toko 66
Tabel 4.2 Data penampang balok 72
Tabel 4.3 Hasil perencanaan prategang penuh 86
Tabel 4.4 Data pembebanan balok prategang 88
