Beton Prategang Sipil 2011

(1)

BETON PRATEGANG

Oleh

:

Drs. Ir. Andi Indianto, MT.

D4 JALAN TOL

TEKNIK SIPIL - PNJ

(2)

MATERI

1. PENGANTAR BETON PRATEGANG

2. SNI. UTNUK BETON PRATEGANG

3. MACAM-MACAM KONSTRUKSI BETON PRATEGANG

4. INTERNAL DAN EKSTERNAL PRESTRESSING

5. TRACE KABEL LURUS DAN MELINGKAR

6. PRETEGANG SEBAGIAN DAN PENUH

7. SISTEM PRATEGANG DAN PENJANGKARAN

8. KONSEP DASAR BETON PRATEGANG

9. DESAIN PENAMPANG BETON PRATEGANG

10. DAERAH AMAN KABEL

11. LEBAR MANFAAT BALOK T

12. PENENTUAN GAYA PRATEGANG .

13. PENENTUAN DIA. KABEL, SELONGSONG, TYPE ANGKUR DAN

TYPE DONGKRAK.

14. KONTROL PENAMPANG BETON

15. LOSS OF PRESTRESS

16. KONTROL GESER TUMPUAN

17. TULANGAN END ZONA

(3)

BUKU ACUAN

1.

Desain struktur beton prategang : TY lin

2.

Beton prategang : N Krisna Raju

3.

Prestressed Concrete : Edward G. Nawy

4.

Perencanaan Beton Struktural : BMS 1992

5.

Perencanaan struktur beton untuk jembatan: SNI

2002

(4)

Teknologi beton

baru

Beton mutu tinggi

&

Beton berkinerja tinggi

Dapat diproduksi dan digunakan untuk scala proyek yang besar

Perlu penelitian

teknologi beton

yang terus menerus

Berbagai macam

eksperimen tentang

Proses produksi

design

Konstruksi di

lapangan

(5)

High Performance Concrete

For contractors

suitable workability and pumpability

high early strength

For structural designers

high or very high strength

low creep and shrinkage

For owners

water tight/Kedap air sulphate resistance

low chloride penetration long term durability

The Advantages of using High Performance Concrete for heavy construction such

as high-rise buildings and long span bridges

can reduce generally the dimension of concrete section, then make

lighter and more slender structure

high early strength can induce shorter time of construction

better durability / daya tahan

(6)

Most structures in Indonesia

that first require high

strength concrete in the past

were the

prestressed

concrete structures

, in

particular for the construction

(7)

(8)

Rajamandala Bridge

Cianjur, West _Java 1979

(9)

Rajamandala Bridge

Cianjur, West _Java 1979

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

High strength concrete

f

_c

’

= 100 MPa

Better resistance against very cold water.

Faster realization.

Better durability / daya tahan Better performance for under water concreting.

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

| 21

JEMBATAN SURAMADU

Surabaya 2002

Sisi SurabayA _{Sisi Madura}

Causeway 1.458 m 36 Bentang Appr.Bridge 672 m 9 span ( CIC ) Appr. Bridge 672 m 9 span ( CCC ) Main Bridge 818 m 3 span ( CCC ) Causeway 1.818 m 45 Bentang

Main Span (21 Bentang) Panjang Total (5.438 m) Jalan Pendekat 4,35 km Jalan Pendekat 11,50 km EXECUTIVE SUMMARY REPORT APRIL 2008

(22)

Concrete Mix Trial of Pylon - Suramadu Bridge Project

JMF for Pylon

Strength 28 days : 63.2 MPa (K600) W / C ratio : 0.3 Fine agg % : 35 % Cement : 315 kg/m3 Fine aggregate : 830 kg/m3 Coarse aggregate : 1013 kg/m3 Water : 145 kg/m3

Mineral adm. : Fly ash (169 kg/m3)

Chem. Admixture : retarding (0.15%) + Super plasticizer (1.2%) Slump : 200 mm

Unit weight : 2460 kg/m3

Workability : no bleeding & segregation, good cohesiveness Initial & Set time : 10 hours & 15 hours

(23)

(24)

MAIN BRIDGE

Construction of Middle Cross Beam P46

(25)

(26)

Kuat Tarik & Kuat Tarik Lentur

Kuat tarik langsung dari beton, f_ct, bisa diambil dari ketentuan:

 0,33 f_c’ MPa pada umur 28 hari, dengan perawatan standar; atau  Dihitung secara probabilitas statistik dari hasil pengujian.

Kuat tarik lentur beton, f_cf, bisa diambil sebesar

 0,6 f_c’ MPa pada umur 28 hari, dengan perawatan standar; atau  Dihitung secara probabilitas statistik dari hasil pengujian.

SNI 2002

(27)

Material property

BETON

Modulus elastisitas : Ec boleh diambil sebesar 4700fc’, (MPa )

Atau

1,5



'



043 , 0 _c c c w f E  Angka Poisson : , 0,2 Massa Jenis : 2400 kg/m3

Koefisien muai panas : 10 x 10-6 per 0_C,

BAJA TULANGAN NON PRATEGANG

Modulus elastisitas baja tulangan

:

Es = 200.000 MPa

(28)

BAJA TULANGAN PRATEGANG

MODULUS ELASTISITAS Ep.

 untuk kawat tegang-lepas : 200 x 103 MPa;

 untuk strand tegang-lepas : 195 x 103 MPa;

 untuk baja ditarik dingin dengan kuat tarik tinggi :170 x 103 MPa;

KUAT TARIK LELEH EKIVALEN / TEGANGAN LELEH fpy.

 fpy kawat baja prategang : 0,75 fpu

 fpy strand dan tendon baja bulat:0,85 fpu.

TEGANGAN IJIN PADA KONDISI BATAS DAYA LAYAN fpe.

 fpe tendon pasaca traik, pada jangkar dan sambungan,setelah penjangkaran : 0,70 fpu

 fpe kondisi layan : 0,60 fpu.

TEGANGAN IJIN PADA SAAT TRANSFER GAYA PRATEGANG fpI.

(29)

(30)

(31)

SELIMUT BETON PADA TENDON

DAN SELONGSONG



Tendon dengan sistem pra tarik , minimum 2 kali

diameter tendon, tidak harus lebih besar dari 40 mm.



Selongsong sistem pasca tarik minimum 50 mm dari

permukaan selongsong ke bagian bawah komponen

dan 40 mm pada bagian lain

.



Ujung tendon pasca tarik atau perlengkapan angkur

(32)

Selimut Beton Berdasarkan Diameter Tulangan

Pada Beton Prategang

(33)

MACAM-MACAM

KONSTRUKSI BETON PRATEGANG



Konstruksi beton prategang : konstruksi beton yang

diberikan tegangan awal untuk melawan tegangan akibat

beban kerja



Konstruksi beton prategang akan efektif jika digunakan

untuk menahan beban dalam satu arah; seperti:

-

Girder Jembatan

-

Balok lantai bangunan gedung

-

Pelat lantai

(34)

INTERNAL DAN EKSTERNAL PRESTRESSING

Kabel / tendon prategang dapat dipasang diluar balok atau didalam balok. Dalam balok disebut : Internal prestressing

Diluar balok disebut: Eksternal prestressing

(35)

INTERNAL DAN EKSTERNAL PRESTRESSING

(36)

BONDED DAN UNBONDED TENDON

 Kabel Internal prestressing dapat dipasang terikat (bonded) dengan beton atau lepas dengan beton (unbonded).

 Kabel eksternal prestressing dipasang lepas dengan beton (unbonded).

 Bonded : KABEL / TENDON MELEKAT PADA BETON. Pratekan sistem pratarik selalu bonded. Pada SISTEM PASCA TARIK, agar kabel bonded dengan beton dilakukan grouting setelah kabel ditarik.

 UnBonded : KABEL / TENDON tidak MELEKAT PADA BETON. Pada SISTEM PASCA TARIK, agar kabel Unbonded dengan beton maka tidak dilakukan grouting .. Prestress Internal Eksternal Bonded Un Bonded Un Bonded

(37)

TRACE KABEL

Trace kabel prategang dapat dibuat lurus, segitiga, trapesium dan melingkar/parabolic Internal Prestressing Parabolik Segitiga Trapesium Eksternal Prestressing Model Parabolik Segitiga Trapesium Lurus

(38)

PRETEGANG SEBAGIAN DAN PENUH

 PRATEGANG PENUH: Semua tegangan tarik yang terjadi pada struktur ditahan oleh tendon/kabel, tulangan yang ada hanya difungsikan sebagai penahan retak dan susut

 PRATEGANG SEBAGIAN: Tegangan tarik yang terjadi pada struktur ditahan oleh tendon/kabel dan tulangan longitudinal.

(39)

SISTEM PRATEGANG DAN PENJANGKARAN

Pemberian tegangan tekan pada penampang beton dilakukan dengan

memberikan gaya tarik pada kabel / tendon.

Gaya tarik pada kabel ditransfer ke penampang beton menjadi gaya tekan melalui angkur yang ditahan oleh cover plate

Penarikan kabel dapat dilakukan sebelum beton dicor ( pratarik) (

pretensioning) atau setelah beton dicor ( Pascatarik) ( postensioning) Penarikan kabel dapat dilakukan dengan cara Mekanis, Hidrolis, dan termal

Listrik..

Penyebaran gaya dari

cover plate angkur ke beton

Gaya tarik Kabel

Oleh dongkrak

Gaya tekan

pada angkur

Cover plate

Angkur

Kabel / Tendon

Beton

(40)

PEMBERIAN GAYA PRATEGANG

SEBELUM BETON DICOR / PRATARIK /

PRETENSIONING

SESUDAH BETON DICOR PASCA TARIK /

POSTENSIONING

-Beton di cor, ditengahnya diberi lubang tendon -Ditunggu hingga mengeras -Diberi tendon

-Dipasang angkur -Tendon ditarik

(41)

PENARIKAN KABEL

DENGAN MUR

(42)

PENARIKAN KABEL

(43)

PENARIKAN KABEL

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

PERHITUNGAN GIRDER BETON PRATEGANG

1 Pembebanan Kondisi Awal 2 Pembebanan Kondisi Akhir 3 Penentuan Gaya Prategang 4 Penentuan Ukuran Cover Plate 5 Kontrol Kehilangan tegangan 6 Kontrol geser tumpuan

7 Tulangan end zone

(49)

DESAIN Penampang Girder

Penampang Girder Ujung

Penampang Girder Tengah

(50)

DAERAH AMAN KABEL

bm

KONDISI AWAL KONDISI AKHIR

Girder _Girder Plat lantai ka kb Cgc awal Cgc akhir ka kb e₁ e

e₁ : untuk mendapatkan daya layan max P

P.e = M_dl + M_ll

(51)

(52)

PENENTUAN GAYA PRATEGANG

DAN DIAMETER KABEL

KONDISI AWAL di tengah bentang :

beban yang diperhitungkan : DL dan Pi

M

_Pi

= Pi x e

Wa Ix

ya  Ix Wb yb  DL MDL M Wa   Pi e₁

e

cgc ka kb ya yb DL MDL M Wb   Pi Pi Ac   Pi Pi Ac   pi Mpi M Wa   pi Mpi M Wb  

0,6 fc

, , 0, 25 fc

Pi didapatkan, Ø kabel didapatkan, Ø selongsong didapatkan,

Tipe angkur didapatkan, Tipe dongkrak didapatkan.

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

Tegangan di tengah bentang Kondisi pengecoran plat lantai :

beban yang diperhitungkan : DLgirder, DL lantai , beban peralatan dan Pe1

M

Pe1

= Pe1 x e

Wa Ix ya  Ix Wb yb  Pe1 = Pi x (1-loss) Loss = ± 8 %

KONTROL TEGANGAN PADA SAAT LANTAI DI COR

MLt = Momen akibat berat lantai jembatan dan peralatan diatasnya

DL MDL M Wa   Pe1 e₁

e

cgc ka kb ya yb DL MDL M Wb   1 1 Pe Pe Ac   1 1 Pe Pe Ac   1 1 pe Mpe M Wa   1 1 pe Mpe M Wb   ,

0, 45 fc

Lt MLt M Wa   Lt MLt M Wb   lantai

(58)

Tegangan di tengah bentang KONDISI AKHIR :

beban yang diperhitungkan : DLgirder dan lantai , beban Hidup dan Pe

M

Pe

= Pe x e

Wa Ix ya  Ix Wb yb  Pe = Pe1 x (1-loss) Loss = ± 7 %

KONTROL TEGANGAN PADA SAAT BEBAN HIDUP BEKERJA

MLL = Momen akibat beban hidup P dan q

DL MDL M Wa   DL MDL M Wb   Pe e₁

e

cgc ka kb ya yb Pe Pe Ac   Pe Pe Ac   pe Mpe M Wa   pe Mpe M Wb   0,5 fc, LL MLL M Wa   LL MLL M Wb   , 0, 45 fc

(59)

Kontrol Penampang Beton

Diagram tegangan pada beton prategang murni

Untuk beton biasa :

Mu ' 1 ' 1 30 0,85 30 0, 65 0,8 c c f MPa f MPa





      

Mu





Mn

(60)

Kontrol Penampang Beton

(61)

LOSS OF PRESTRESS

Kehilangan tegangan pada kondisi awal:

a. Penyusutan/pemendekan beton b. Slip angkur

c. Gesekan tendon / kabel

Kehilangan tegangan pada kondisi akhir:

d. Rangkak beton e. Relaksasi baja

Data yang diperlukan: Pi, Ap, Ec,



Pi, t(umur beton, min. 28 hari)

a. Penyusutan/pemendekan beton





5 10 200 10 log 2 x loss t      _      Pi Pi Ap



 Kehilangan tegangan = loss x Ec

loss x Ec

Prosentase kehilangan tegangan = 100%

Pi x       

Data yang diperlukan: Pi, Ap,Pi, Es, L

Slip angkur (Δ) umumnya antara 3 ~ 5 mm ( 0,3 ~ 0,5 cm )

b. Slip Angkur

.

Prosentase kehilangan tegangan = 100% . Pi Es x L   _     

(62)

c. Gesekan Tendon / Kabel

Data yang diperlukan: Pi, Ap, Po, Po, , (dalam radian)

e=2,7183

= 0,18 ~0,3 ( tergantung tingkat kekasaran selongsong) K= 0,15 per 100 m panjang tendon

y= 2 e (tendon parabolik ) 0,85 Pi Po  Po py Po f Ap    . 57, 30 y inv tg x rad



 Kehilangan tegangan = Po - Px

-Prosentase kehilangan tegangan = Po Px x100%

Po

 

 

(63)

d. Rangkak

Beton

Data yang diperlukan: Es, Ec, Øcc, Pi, Ap ,fc ( tegangan akhir beton), fp1(tegangan tendon)

e

Es Ec

  fp1 Pi



1-loss awal



_{Kehilangan teg. (loss) = (Øcc . fc .}__e₎ Ap



(

. .

)

Prosentase kehilangan tegangan =

100%

1

e

cc fc

x

fp

















(64)

e. Relaksasi

Tendon

Kehilangan tegangan sebagai akibat dari susut dan rangkak beton





1 Pi

1-fp loss awal Ap



Data yang diperlukan:

K4 = koefisien waktu / umur konstruksi K5 = Koefisien tegangan baja

K6 = Koefisien tenperatur Rb = Relaksasi dasar

j = umur konstuksi / umur rencana ( hari)

4.

5.

6. Rt



K

Rb

1,6 4 log 5, 4 K  _ xj _ fp K5=1~1,7 jika =0,70 maka K5=1 fp' fp jika =0,85 maka K5=1,7 fp' 

6 , dimana T = suhu setempat 20 T K  Rb = 2% untuk tendon = 1% untuk kawat  

Δfc

=

kehilangan tegangan akibat susut dan rangkak

fp1

=

Tegangan setelah transfer gaya prategang

fp = tegangan yang terjadi pada tendon pada kondisi layan fp’ = tegangan izin tendon pada kondisi layan

Prosentase kehilangan tegangan = Rt 100% 1 fc x fp      

(65)

6 Kontrol geser tumpuan

.

y

inv tg

x





y=± 2 e (tendon parabolik )

R=reaksi perletakan akibat DL dan LL Pv=gaya geser akibat tendon

Vc= gaya geser pada penampang ujung Agc=Luas penampang beton keseluruhan

d=h, jika tidak terjadi teg. tarik pada pen. Beton ujung

.sin

Pv



Pe



Vc

 

R Pv

' ' 1 . . . 14. 6 fc Ph Vc bw d Agc      _  _{ }_ __  _{ } _ bw d Pen. ujung