ANALISIS EFISIENSI KABEL BALOK BETON
PRATEGANG PADA JEMBATAN TERHADAP KAPASITAS
LENTUR DENGAN PENAMPANG YANG BERBEDA
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk
Menempuh Ujian Sidang Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
ELWIS SITORUS
10 0404 071
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
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 balok prategang pada jembatan dengan penampang yang berbeda-beda yaitu penampang persegi, I girder, dan penampang T dengan dua perletakan (balok sederhana dan tiga perletakan (balok menerus) dengan memikul beban yang sama. Sehingga akan membandingkan mana yang paling efesien atau ekonomis baik dalam hal jumlah kabel prategang yang digunakan dan luas penampang balok yang dibutuhkan.
Dasar-dasar perencanaan disusun berdasarkan buku yang menjadi referensi penulis. Serta beban yang dipikul oleh balok jembatan berdasarkan RSNI-T-02-2005. 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-beban mati, beban-beban hidup dan beban-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 penampang yang berbeda-beda pada balok beton prategang pada jembatan serta efektifitas balok menerus dengan balok sederhana pada jembatan .
DAFTAR ISI
ABSTRAKi ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR GAMBAR... v
DAFTAR NOTASI ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
KATA PENGANTAR ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 5
1.3 Tujuan ... 6
1.4 Pembatasan Masalah ... 7
1.5 Metode Penulisan ... 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 9
II.1 Material ... 9
II.1.1. Beton ... 9
II.1.1.1. Semen ... 9
II.1.2. Agregat ... 11
II.1.3. Air ... 13
II.1.4. Bahan Tambah ... 14
II.1.2. Baja ... 16
II.2 Beton Prategang ... 19
II.2.1 Konsep Dasar Prategang ... 19
II.2.2 Pratregang ... 23
II.2.4 Struktur Statis Tak Tentu ... 25
II.2.4.1 Istilah-Istilah Umum ... 28
II.2.4.2 Pola untuk Tendon Balok Menerus ... 31
II.2.5 Struktur Komposit Beton Prategang ... 32
II.2.5.1 Analisa Tegangan ... 33
II.2.6 Tendon ... 34
II.2.7 Kehilangan Prategang36 II.2.7.1 Kehilangan Prategang Langsung ... 36
II.2.7.2 Kehilangan Prategang Berdasarkan Fungsi Waktu ... 38
II.3 Pembebanan Pada Jembatan ... 40
II.3.1 Aksi Tetap ... 41
II.3.2 Aksi Lalu Lintas. ... 42
II.3.3 Faktor Beban Dinamis... 45
II.3.3 Faktor Beban Pejalan Kaki ... 46
II.3.4 Aksi Lingkungan ... 47
BAB III METODE ANALISA ... 49
III.1 Umum ... 49
III.2 Pembebanan ... 50
III.3 Desain Penampang Terhadap Lentur ... 50
III.3.1 Kondisi Tegangan ... 50
III.3.1.1 Modulus Penampang ... 50
III.3.1.2 Gaya Prateg ang ... 52
III.3.2 Keadaan Batas Runtuh ... 53
III.3.3 Gaya Prategang Pada Balok Komposit ... 56
IV.1 Gambar V.I ... 57
IV.2 Data Data Struktur dan Penentuan Bahan ... 58
IV.3 Perhitungan Pembebanan ... 59
IV.4 Balok Sederhana ... 61
IV.5 Balok Menerus ... 85
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 125
V.1 Kesimpulan ... 126
V.2 Saran ... 127
DAFTAR GAMBAR
Gambar I.1 Potongan Penampang balok Jembatan 3
Gambar I.2 Distribusi Tegangan Akibat Gaya Prategang Pada Tendon Konsentris. 4 Gambar 1.3 Distribusi Tegangan Akibat Gaya Prategang dan berat sendiri Pada
Tendon Konsentris. 4
Gambar I.4 Distribusi Tegangan Akibat Gaya Prategang Pada Tendon Ekssentris 5 Gambar I.5 Distribusi Tegangan Akibat Gaya Prategang dan berat sendiri Pada
Tendon Eksensentris 6
Gambar II.1 Distribusi Tegangan Sepanjang Penampang Beton Prategang konsentris 21
Gambar II.2 Momen Penahan Internal Pada Beton Prategang dan Beton Bertulang 22
Gambar II.3 Balok Beton Menggunakan Baja Mutu Tinggi 23
Gambar II.4 Balok Prategang Dengan Tendon Parabola 23
Gambar II.5 Proses Pengerjaan Beton Pratarik (Pre-tensioning) 24
Gambar II.6 Proses Pengerjaan Beton Pascatarik (Post-tensioning) 25
Gambar II.7 Reaksi Sekunder dan Momen Sekunder Pada Balok Beton Prategang Menerus 27
Gambar II.8 Garis Tekan Pada Suatu Balok Prategang Menerus29 Gambar II.9 Garis Tekanan dan Profil Kabel Konkordan 31
Gambar II.10 Pola Tendon Untuk Balok Menerus 32
Gambar II.11 Jenis-jenis Baja yang Dipakai Untuk Beton Prategang 35
Gambar II.12 Beban Lajur “D” 43
Gambar II.15 Pembebanan untuk Pejalan Kaki 46
Gambar III.1 Bentuk penampang yang digunakan 49
Gambar III.2 Tegangan Akibat Pretegang, Beban Mati, Beban Terpasang 51
Gambar III.4 Analisa Tegangan Balok Komposit pada (a) Balok Persegi, (b) Balok I, (c) Balok T 56 Gambar IV.1 Balok pada 2 perletakan (a), balok pada 3 perletakan (b), penampang balok persegi (c), T (d), dan I girder (e). 58
DAFTAR NOTASI
f’ci tegangan tekan beton
ft tegangan tekan pada serat atas balok fb tegangan tekan pada serat bawah balok Ac luas penampang beton
Aps luas baja prategang b lebar penampang balok h tinggi 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 fu tegangan tarik ultimate
fy tegangan leleh
Ix inersia arah sumbu x penampang Kcr 2,0 untuk struktur pratarik
1,6 untuk struktur pasca tarik L panjang bentang
M momen
Ms momen sekunder Mu momen ultimate
Pe gaya prategang efektif q beban terbagi rata
Tu gaya tarik pada serat bawah w berat jenis beton
Zt modulus section bagian atas Zb modulus section bagian bawah
Zkt modulus section komposit bagian atas Zkb modulus section komposit bagian atas Yt jarak titik berat ke serat atas terluar yb jarak titik berat ke serat bawah terluar
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Empat senyawa utama dalam semen portland 10
Tabel II.2 Batas-Batas Gradasi Agregat Halus 12
Tabel II.3 Batas-Batas Gradasi Agregat Kasar 12
Tabel II.4 Persyaratan Kekerasan Agregat Kasar Beton 13
Tabel II.5 Sifat-safat baja 18
Tabel II.6 Strand Standar Tujuh Kawat Untuk Beton Prategang 36
Tabel II.7 Jumlah Lajur Lajur Lalu Lintas 42
Tabel II.8 Kecepatan angin rencana 48
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 EFISIENSI KABEL BALOK BETON PRATEGANG PADA JEMBATAN TERHADAP KAPASITAS LENTUR DENGAN PENAMPANG YANG BERBEDA”.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu studi untuk mengetahui efisiensi kabel balok beton prategang dengan membandingkan penampang yang berbeda-beda dan dua perletakan dengan tiga perletakan. 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. Baktiar Sitorus dan Ibu saya Resmi Manurung dan teman-teman saya yang setia mendoakan dalam perjalanan pengerjaan skripsi ini.
Selain itu, saya juga mengucapkan terimakasih banyak kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
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/ Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuannya selama ini kepada saya.
5. Orang-orang spesial bagiku Febriantris Sitorus, Lilis Sitorus, Widya Banjarnahor, Trissa Purba, Noni Sinaga yang setia mendoakan dan mendukung.
6. Rekan sekaligus sahabat saya mahasiswa yang setia mendukung dan membantu saya, stambuk 10 Tohap Pakpahan, Fander Simanjuntak, Jernih Putri, Boby Hutapea, Rizky Torang, Fransiscus I. Pinem, Rid Grandson, Freddy Tantra, Desindo Wijaya, Elfridani Saragih, Prisquilla Sembiring, Rebekka Silalahi, Hopnagel Sinaga, Yahya, Essy Santaria Ginting, Zefanya Hutasoit, Ebenezer Simanjuntak, Alfian Simbolom 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.
7. Teman kelompok Kecilku Mardi Banurea, Samarpal Limbong, Nova, dan PKK ku Kak Novita, ST yang setia mendukung dan mendoakan.
8. Adik-adik kelompok kecilku Cicilia Simbolon, Angel Sibayang, Ronald, Sintong, Fany, Imanuel Butar-butar, Imanuel Simanullang, Fery, Tambang.
9. Kawan-kawan kos Boy Sijabat, Mikael Sinaga, Mardiko Saragih, Jefvry Rumahorbo. 10. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya
yang baik.
Walaupun dalam menyusun Tugas akhir ini penulis telah berusaha untuk 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, Agustus 2014
Elwis Sitorus
