MAKALAH
“JEMBATAN BETON PRATEGANG”
Diajukan sebagai tugas mata kuliah Jembatan
Disusun oleh :
Ayu Saputri 135060100111001 Shabrina Bella C. R. 135060100111003 Bondan Fariz R. 135060100111005 Muhammad Iqbal 135060100111007 Aditya Leo Dharmawan 135060100111009 Anggun Restria B. 135060100111013 Irbah Mahdiah Zulfa 135060101111031 Mega Raudhatin J. 135060107111039
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG 2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Jembatan merupakan suatu struktur yang digunakan sebagai media penghubung antar daerah yang terpisahkan oleh rintangan. Kehadiran jembatan sangat dibutuhkan guna mempelancar kegiatan sehari-hari. Seiring dengan perkembangan zaman, jembatan telah membentuk suatu bagian dalam kehidupan masyarakat pada saat sekarang, yaitu sebagai media penghubung antar daerah, sarana komunikasi untuk perdagangan, sarana transportasi dan sarana pertukaran sosial budaya. Oleh karena itu, jembatan yang dibuat harus memenuhi syarat kekakuan, lendutan, dan ketahanan terhadap beban yang bekerja. Beragam material menjadi pertimbangan dalam pembuatan jembatan. Material yang umum digunakan dalam pembuatan jembatan bentang panjang biasanya adalah baja dan beton. Namun dalam pemilihan material ada beberapa aspek yang perlu ditinjau yaitu keamanan, harga, waktu pelaksanaan, dan fleksibilitas desain.
Beton adalah material yang kuat dalam kondisi tekan, tetapi lemah dalam kondisi tarik. Kuat tarik beton bervariasi mulai dari 9% – 15% dari kuat tekannya.
Akibat rendahnya kapasitas tarik tersebut, maka retakan lentur terjadi pada taraf pembebanan yang masih rendah. Oleh karena itu dibutuhkan beton yang dapat menahan gaya tarik yang lebih besar dan dari dimensi penampang lebih kecil sehingga pembuatannya tidak membutuhkan material yang banyak. Salah satu beton yang digunakan dalam pembuatan jembatan adalah beton prategang. Beton prategang adalah beton bertulang yang diberikan gaya pada arah longitudinal elemen struktural.
Gaya prategang dapat mencegah berkembangnya retak dengan cara sangat mengurangi tegangan tarik di bagian tumpuan dan daerah kritis pada kondisi beban kerja, sehingga dapat meningkatkan kapasitas lentur, geser, dan torsional penampang tersebut.
Menurut Andri Budiadi (2008), Desain Praktis Beton Prategang, beton prategang memiliki 6 keuntungan yaitu:
1. Dapat memikul beban lentur yang lebih besar dari beton bertulang.
2. Dapat dipakai pada bentang yang lebih panjang dengan mengatur defleksi.
3. Ketahanan geser dan puntirnya bertambah dengan adanya penegangan.
4. Dapat dipakai pada rekayasa konstruksi tertentu, misalnya pada konstruksi jembatan segmen.
5. Berbagai kelebihan lain pada penggunaan struktur khusus, seperti struktur pelat dan cangkang, struktur tangki, struktur pracetak, dan lain-lain.
6. Pada penampang yang diberikan penegangan, tegangan tarik dapat di eliminasi karena besarnya gaya tekan disesuaikan dengan beban yang akan diterima.
Maka dari itu pada makalah ini akan dibahas terkaitan jembatan yang berbahan beton prategang.
1.2. Rumusan Masalah
Hal-hal yang akan dibahas ada makalah ini dirumuskan sebagai berikut:
1. Apa yang dimaksud “Jembatan Beton Prategang” dan bagaimana aplikasinya pada kehidupan nyata?
2. Bagaimana analisis perhitungan perencanaan Jembatan Beton Prategang?
3. Bagaimana metode konstruksi dari Jembatan Beton Prategang?
1.3. Tujuan
Tujuan dari pembahasan dalam makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui apa itu “Jembatan Beton Prategang” dan aplikasinya pada kehidupan
2. Untuk mengetahui langkah analisis perencanaan Jembatan beton Prategang 3. Untuk mengetahui metode konstruksi dari Jembatan Beton Prategang
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Jembatan
Jembatan merupakan komponen infrastruktur yang sangat penting karena berfungsi sebagai penghubung dua tempat yang terpisah akibat beberapa kondisi.
Komponen-komponen yang membentuk jembatan diantaranya adalah sebagai berikut :
Gambar 2.1 Komponen – Komponen Jembatan
- Girder atau gelagar merupakan balok yang membentang secara memanjang maupun melintang yang berfungsi untuk menerima dan menyebarkan beban yang bekerja dari atas jembatan dan meneruskannya ke bagian struktur bawah jembatan.
- Abutment atau lebih dikenal dengan perletakan jembatan berfungsi sebagai pendukung struktur jembatan sekaligus penerima beban dari gelagar dan meneruskannya ke tanah dasar.
- Railing atau tiang sandaran pada jembatan berfungsi sebagai pembatas dan keperluan keamanan untuk pengguna jembatan.
- Plat lantai jembatan merupakan bagian dari struktur atas jembatan dimana merupakan tempat kendaraan untuk lewat. Secara fungsi, plat lantai jembatan merupakan struktur pertama yang menerima beban dan meneruskannya ke gelagar utama.
2.2 Beton Prategang
Beton prategang merupakan beton bertulang yang telah diberikan tegangan tekan dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat beban
kerja (Manual Perencanaan Beton prategang Untuk Jembatan Dirjen Bina Marga, 2011).
Jembatan beton prategang atau yang dikenal dengan PSC Bridge merupakan salah satu jenis jembatan dengan material konstruksi beton prategang atau beton yang berisi kabel baja dengan tujuan untuk memberikan tegangan awal berupa tegangan tarik terhadap beton akibat sifat beton yang tidak mampu menahan gaya tarik. Dalam hal ini, beton prategang sebagai solusi untuk mengatasi besarnya tegangan tarik yang timbul pada struktur beton khususnya pada struktur dengan bentang yang besar.
Material yang digunakan untuk sistem ini adalah material beton dan sistem kabel.
Sistem kabel terdiri dari kabel (wire, strand, bar), selongsong dan angkur (angkur hidup, angkur mati).
Dalam perkembangannya ada tiga (3) konsep beton prategang yang menjelaskan bagaimana suatu sistem prategang membantu menahan gaya luar, yaitu:
a. Sistem prategang yang bisa menjadikan beton sebagai bahan elastis yang bisa menahan tegangan tarik akibat dari beban luar. Konsep ini diperkenalkan oleh Eugene Freyssinet, dimana menurut teorinya beton yang telah diberikan tegangan awal terlebih dahulu dapat bertransformasi menjadi bahan yang elastis.
Kondisi ini menunjukan bahwa tegangan tarik pada beton tidak ada. Pada kondisi ini pun, beton akan mengalami dua (2) kondisi yaitu :
Gaya prategang berada pada garis penampang atau dikenal dengan kondisi dimana c.g.c dan c.g.c saling berhimpit. Kondisi seperti ini disebut gaya prategang kosentris.
Gambar 2.2 Gaya Prategang Kosentris
Kondisi lainnya adalah gaya prategang tidak berada atau tidak bekerja pada garis penampang sehingga dapat disimpulkan bahwa c.g.c dan c.g.s tidak berhimpit. Kondisi ini dikenal dengan gaya prategang eksentris.
Gambar 2.3 Gaya Prategang Eksentris
Adapun besarnya tegangan yang diperhitungankan dalam kondisi ini adalah sebagai berikut:
• Serat Atas
• Serat Bawah
b. Sistem prategang yang merupakan kombinasi baja mutu tinggi dengan beton mutu tinggi. Konsep ini merupakan kombinasi dua material yang menggambarkan bahwa beton merupakan material yang menahan gaya tekan dan baja merupakan material yang menahan gaya tarik. Kedua gaya tersebut membentuk kopel gaya yang berfungsi untuk menahan gaya eksternal.
Gambar 2.4 Kombinasi Baja Mutu Tinggi dan Beton Mutu Tinggi
c. Sistem prategang untuk mencapai keseimbangan beban atau yang dikenal dengan metode Load Balancing. Dalam konsep ini dijelaskan bahwa gaya prategang berperan untuk menyeimbangkan gaya luar. Konsep ini diperkenalkan pertama kalinya oleh T.Y.Lin yang menganggap bahwa beton sebagai benda bebas dimana tendon dan gaya prategang berfungsi untuk melawan beban yang bekerja.
Beban merata akibat gaya prategang pada kondisi ini dinyatakan dalam : Wb =
8Pa l2 Dimana:
Wb : beban merata akibat gaya prategang
Berdasarkan konsepnya, beton diberikan gaya prategang berbentuk tendon atau kabel baja. Pemberian gaya prategang pada beton terdiri dari dua (2) cara, yaitu:
Pra Tarik (Pre-Tension)
Prinsip kerja metode ini adalah kabel baja diregangkan terlebih dahulu sebelum beton dicetak. Awalnya tendon prategang ditarik kemudian dilakukan pengangkuran pada abutment. Setelah tendon terpasang, maka beton dapat dicetak. Setelah itu, tendon dapat dipotong sehingga gaya prategang dapat ditransfer ke beton. Pada kondisi ini, kuat tekan beton harus sesuai dengan yang disyaratkan. Konsep ini digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.5 Konsep Pra Tarik
Pasca Tarik (Post- Tension)
Prinsip kerja metode ini adalah beton dicetak terlebih dahulu, kemudian setelah beton kering kabel ditarik. Awalnya beton dicetak mengelilingi selongsong atau selubung tendon dimana kabel prategang berada didalam selongsong selama pengecoran kemudian setalah beton mengeras diberi gaya prategang dengan cara mengangkur kabel prategang ke abutment. Pada saat itu gaya prategang ditransfer ke beton sehingga beton akan tertekan. Konsep ini digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.6 Konsep Pasca Tarik
Adapun batas – batas tegangan ijin sistem prategang berdasarkan SNI– T –12-2004 tentang Perencanaan Struktur Jembatan Beton adalah sebagai berikut :
a. Pada kondisi transfer yaitu kondisi dimana belum terjadi kehilangan gaya prategang, tegangan yang diijinkan adalah sebagai berikut :
ft = - Pi
Ac
(
1−e cr2t)
−MStD ≤ ftifb = - Pi
Ac
(
1+e cr2b)
+MSbD ≤ fcib. Pada kondisi beban layan yaitu kondisi dimana telah terjadi kehilangan gaya pratekan, tegangan yang diijinkan adalah sebagai berikut :
2.3 Standar Pembebanan Jembatan
Faktor beban merupakan hal terpenting dalam perencanaan jembatan.
Diperlukan standar khusus untuk perencanaan pembebanan yang nantinya menjadi dasar dan patokan perencanaan pembebanan. Di Indonesia, standar perencanaan pembebanan untuk jembatan mengacu pada Bridge Management System tahun 1992 tentang Panduan Perencanaan Jembatan dan SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan.
Berdasarkan SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan, beban pada jembatan terbagi atas :
a. Aksi Tetap
Aksi tetap pada jembatan dipengaruhi oleh berat sendiri elemen – elemen struktural jembatan, beban mati tambahan berupa utilitas, dan pengaruh dari penyusutan dan rangkak. Adapun faktor beban untuk berat sendiri adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1 Faktor Beban untuk Berat Sendiri Jangka
Waktu
Faktor Beban KS;MS
KU;MS Bias
a Terkurangi
Tetap
Baja,aluminium 1.
0 1.1 0.9
Beton Pracetak 1.
0 1.2 0.85
Beton Cor tempat 1.
0 1.3 0.75
Kayu 1.
0 1.4 0.7
(Sumber: SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Untuk Jembatan)
Berdasarkan SNI-T-02-2005 tentang Standar Pembebanan untuk Jembatan bagian 3 tentang Istilah dan Definisi dan bagian 5 tentang Aksi dan Beban Tetap, maka tabel diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :
• Jangka waktu tetap adalah kondisi dimana beban bekerja sepanjang waktu dan beban tersebut bersumber dari beban tetap yang berada di sekitar jembatan.
• Faktor beban biasa adalah faktor beban yang digunakan apabila pengaruh dari aksi rencana untuk mengurangi keamanan.
• Faktor beban terkurangi adalah faktor beban yang digunakan apabila pengaruh dari aksi rencana untuk menambah keamanan.
• Faktor beban terkurangi biasanya digunakan untuk mengatasi apabila kerapatan masa struktur sangat besar. Secara batas kerapatan masa yang besar akan sangat aman untuk struktur tetapi tidak untuk kondisi lainnya sehingga harus digunakan faktor beban terkurangi.
• Sebaliknya, apabila kerapatan masa kecil maka dapat digunakan faktor beban biasa dimana keadaan ini merupakan keadaan paling kritis dari kondisi struktur.
