Struktur Beton Pratekan Berdasarkan SNI-2847:2013

1

Dr. Ir. Mohammad Junaedy Rahman, ST., MT.

1

Struktur Beton Pratekan

Berdasarkan SNI-2847:2013

Ketentuan Mengenai Kekuatan Dan Kemampuan Layan

2

1

2

3

Kuat rencana diperoleh dari kuat nominal yang direduksi oleh suatu faktor reduksi kekuatan.

Kuat perlu merupakan nilai kekuatan yang diperlukan penampang untuk menahan bekerjanya gaya dalam terfaktor.

SKSNI-T-15-1991-03  SNI-2847:2002

 SNI-2847:2013

Tetap pada prinsip:

Perancangan berdasarkan Beban dan Kekuatan Terfaktor (PBKT) atau Load and Resistance Factored Design (LRFD)

Batasan keamanan tetap mengacu pada prinsip

Kuat Perlu  Kuat Rencana

4

Kriteria ”kuat perlu” untuk keamanan struktur

3

3

5

Kuat Perlu

SKSNI-1991 SNI-2847-2002 SNI-2847-2013

U = 1,4 D U = 1,4 D

U = 1,2 D + 1,6 L U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5(A atau R)

U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (L_ratau R)

U = 1,2 D + 1,6(L_ratau R) + (1,0 L_ratau 0,5 W)

U = 0,75 (1,2 D + 1,6 L + 1,6 W) U = 0,9 D + 1,3 W

U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,6 W + 0,5(A atau R) U = 0,9 D ± 1,6 W

U = 1,2 D + 1,0 W + 1,0 L + 0,5 (L_ratau R) U = 0,9 D + 1,0 W

U = 1,05 (D + Lr± E) U = 0,9 (D ± E)

U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,0 E U = 0,9 D ± 1,0 E

U = 1,2 D + 1,0 E+ 1,0 L U = 0,9 D + 1,0 E

dimana:

U = kuat perlu

D = gaya dalam akibat beban mati L = gaya dalam akibat beban hidup

L_r = gaya dalam akibat beban hidup yang telah direduksi W = gaya dalam akibat beban angin

E = gaya dalam akibat beban gempa A = gaya dalam akibat beban atap

6

Faktor Reduksi Kekuatan

Deskripsi Gaya Dalam

Faktor Reduksi Kekuatan ()

SKSNI-1991 SNI-2847-2002 SNI-2847-2013

Lentur, tanpa beban aksial 0,80 0,80 0,80

Beban aksial dan beban aksial dengan lentur

Aksial tarik dan aksial tarik dengan

lentur 0,80 0,80 0,80

Aksial tekan dan aksial tekan

dengan lentur (tulangan spiral) 0,70 0,70 0,70

Aksial tekan dan aksial tekan

dengan lentur (struktur lain) 0,65 0,65 0,65

Geser dan torsi 0,60 0,75 0,75

Tumpuan pada beton kecuali untuk daerah

pengangkuran pasca tarik 0,70 0,65 0,65

Daerah pengangkuran pasca tarik 0,90 0,85 0,85

5

4

Perencanaan Komponen Struktur Beton Pratekan

7

8

Pada konsep cara PBKT, baik untuk kondisi beton pratekan penuh maupun beton pratekan sebagian (parsial), beton akan mengalami retak pada kondisi batas (ultimate), sehingga konsep analisisnya akan sama seperti cara-cara perhitungan penampang beton bertulang,

kecuali

^untuk beberapa aspek pra-penekanan seperti adanya momen sekunder akibat statis tak tentu yang perlu

diperhitungkan di dalam perancangan lentur.

Dalam hal perhitungan penampang retak, beton tetap dianggap tidak memikul tarik, sehingga tegangan tarik pada beton diabaikandalam perhitungan momen kapasitas nominalnya.

7

5

9

Bila tidak dihitung secara lebih teliti berdasarkan konsep kompatibilitas regangan, nilai f

_ps

boleh didekati

dengan formula berikut asalkan nilai f

_se

tidak kurang dari 0,5 f

_pu

.

Untuk merancang keamanan struktur beton pratekan pada kondisi batas, penampang perlu dihitung berdasarkan kondisi beban dan kekuatan terfaktor:

Mutu Baja f _{y dengan} ^Diganti f _ps

10

Untuk komponen struktur yang menggunakan tendon pratekan dengan lekatan penuh:

f

_ps=

f

_pu

dimana:

γ

_p

adalah faktor yang memperhitungkan tipe baja pratekan:

= 0,55 untuk f

_py

/f

_pu

tidak kurang dari 0,80

= 0,40 untuk f

_py

/f

_pu

tidak kurang dari 0,85

= 0,28 untuk f

_py

/f

_pu

tidak kurang dari 0,90

9

6

11

Diagram Tegangan - Regangan Penampang Beton Bertulang

A

_s

b

h d

()

c

0,003



_s

()

C

_c

a = 

₁

c

0,85 f

_c

'

T

_s

12

Berdasarkan keseimbangan gaya pada blok tegangan penampang beton bertulang, diperoleh:

Keterangan:

untuk fc’ 30 MPa _{1 = 0,85}

untuk fc’ 30 MPa ₁ = 0,85 – 0,05(fc’- 30)/7 tapi ₁  0,65

11

7

13

Diagram Tegangan - Regangan Penampang Beton Pratekan

0,85 f

_c

'

A

_ps

b h

d

_p

c

0,003



_ps

C = 0,85 f

_c

’ab

T = A

_ps

f

_ps

a = 

₁

c

() ()

14

Berdasarkan keseimbangan gaya pada blok tegangan penampang beton pratekan, diperoleh:

Keterangan:

untuk fc’30 MPa _{1 = 0,85}

untuk fc’30 MPa ₁ = 0,85 – 0,05(fc’- 30)/7 tapi ₁  0,65

13

8

15

Pemodelan perhitungan momen nominal beton pratekan

Keterangan:

x menunjukkan jarak garis netral dari serat tekan terluar a adalah tinggi blok tekan

C_s’ adalah gaya pada tulangan tekan C_c’ adalah gaya tekan pada beton

T_p adalah gaya tarik pada kabel pratekan T_s adalah gaya pada tulangan tarik.

pi adalah regangan awal kabel pratekan

p adalah regangan kabel pratekan akibat lentur 0,85f_c’

A_ps d_p

A_s h d

d’

M_n(+)

_s

_p

_s’

_cu’_=0.003

garis netral garis berat

c

pi

a=₁.c f_s’ d-d’

c_c

’

c_s’

Zs=d-a/2Zp=dp-a/2 f_ps

f_y T_s

T_p A_s’

16

Jika tulangan tekan diabaikan:

M

_n

=

Keterangan:

adalah momen nominal yang dipikul oleh tulangan tarik (pasif).

adalah momen nominal yang dipikul oleh kabel pratekan.

15

9

17

Persentase pratekan:

Apabila penampang merupakan beton pratekan penuh:

M

_n

=

x 100%

P =

18

C

_s

’ + C

_c

’ = T

_p

+ T

_s

C

_s

’ = A

_s

’ x f

_s

’

C

_c

’ = 0,85 x f’

_c

x b x a T

_p

= A

_ps

x f

_ps

T

_s

= A

_s

x f

_y

M

_n

=

Bila memperhitungkan semua komponen beton dan tulangan:

17

10

19

Rasio antara baja tulangan pratekan dan baja tulangan non-pratekan yang digunakan untuk perhitungan kekuatan momen suatu komponen struktur beton pratekan, harus sedemikian hingga

harus tidak boleh lebih besar dari 0,36 

₁

.

Apabila persyaratan di atas dilampaui, maka SNI menetapkan bahwa kekuatan momen rencana tidak boleh melebihi kekuatan momen yang dihitung berdasarkan bagian tekan dari momen kopel.

Apabila persyaratan di atas dilampaui, maka SNI menetapkan bahwa kekuatan momen rencana tidak boleh melebihi kekuatan momen yang dihitung berdasarkan bagian tekan dari momen kopel.

Batasan tulangan pada komponen struktur lentur

20

Struktur statis tak tentu

Dalam menghitung besaran momen terfaktor pada struktur statis tak tentu, perlu diperhitungkan pengaruh tendon yang tidak konkordan, khususnya ada momen sekunder akibat reaksi yang ditimbulkan oleh pelaksanaan pratekan (dengan faktor beban sama dengan 1,0), yang perlu dijumlahkan pada momen akibat beban terfaktor, termasuk kemungkinan redistribusi momen.

19

11

21

persen

Khusus mengenai redistribusi momen, ada beberapa kondisi yang disyaratkan dalam SNI-2002, yaitu bahwa pada daerah tumpuan di mana disediakan tulangan non-pratekan berdasarkan ketentuan di

SNI, maka momen negatif yang dihitung dengan teori elastis untuk setiap pola pembebanan diijinkan untuk diperbesar atau diperkecil tidak lebih dari:

22

Rasio tulangan pratekan

𝝆_𝒑= 𝑨_𝒑𝒔 𝒃𝒅_𝒑

𝝎_𝒑= 𝝆_𝒑𝒇_𝒑𝒔 𝒇_𝒄′ Rasio tulangan tarik non pratekan

𝝆^,= 𝑨_𝒔^, 𝒃(𝒅 − 𝒅 )

𝝎^,= 𝝆^,𝒇_𝒔^, 𝒇_𝒄′ Rasio tulangan tekan non pratekan

𝝆 = 𝑨_𝒔 𝒃𝒅

𝝎^,= 𝝆𝒇_𝒔 𝒇_𝒄′ 21

12

23

Momen negatif yang telah diubah tadi harus digunakan untuk menghitung momen-momen pada penampang dalam batas bentang yang

ada untuk pola pembebanan yang sama.

Namun demikian, SNI mensyaratkan bahwa redistribusi momen negatif hanya boleh dilakukan

bila penampang yang momennya direduksi, telah dirancang sedemikian hingga faktor rasio tulangan

harus tidak boleh lebih besar dari 0,24 

₁

.

24

Untuk komponen struktur beton pratekan penuh, perlu dilakukan pemeriksaan tegangan pada penampang berdasarkan cara PBL (Perencanaan Berdasarkan Batas Layan), untuk saat penyaluran gaya pratekan dan akibat beban luar (terutama DL dan LL) pada tahapan pembebanan LL penuh maupun kosong, agar dapat dipastikan besaran tegangan tarik yang terjadi pada serat beton tertarik, tidak melampaui tegangan ijin tarik beton.

• Syarat batasan tegangan untuk menjamin serviceability (kemampuan layan) komponen struktur beton pratekan terhadap lentur telah ditetapkan di dalam SNI-2002 dan 2013.

23

13

25

Tegangan ijin untuk komponen struktur lentur

Tegangan beton sesaat sesudah penyaluran gaya pratekan tidak boleh melampui nilai berikut:

1

Bila tegangan tarik terhitung melampui nilai tersebut di atas, maka harus dipasang tulangan tambahan (non-pratekan atau pratekan) dalam daerah tarik.

Tegangan serat terluar yang tertekan………0,60f’_ci Tegangan serat terluar yang tertarik, kecuali seperti yang diijinkan di bawah ini………(1/4)

Tegangan serat terluar yang tertarik pada ujung- ujung komponen struktur di atas perletakan sederhana ………(1/2)

26

Tegangan beton pada kondisi beban layan tidak boleh melampui nilai berikut:

2

Tegangan ijin beton pratekan boleh dilampaui bila dapat ditunjukkan dengan pengujian atau analisis bahwa kemampuan strukturnya tidak berkurang dan lebar retak yang terjadi tidak melebihi nilai yang disyaratkan.

3

Tegangan serat terluar yang tertekan akibat pengaruh pratekan dan beban tetap ………0,45f’_c Tegangan serat terluar yang tertekan akibat pengaruh pratekan dan beban total ……… 0,6 f’_c Tegangan serat terluar yang tertarik dalam daerah tarik yang awalnya tertekan ……… (1/2)

Tegangan serat terluar yang tertarik dalam daerah tarik yang pada awalnya mengalami tekan (kecuali pada sistem pelat dua-arah), dan yang lendutannya (dari hasil analisis penampang retak transformasi) memenuhi syarat batas lendutan, serta penutup beton yang cukup

………

25

14

27

Tegangan ijin tendon pratekan

Tegangan tarik pada tendon pratekan juga dibatasi oleh SNI-2002 dengan syarat tidak boleh melebihi nilai berikut:

f_py= kuat leleh baja pratekan

f_pu= kuat tarik baja pratekan yang direncanakan

 Akibat gaya pengangkuran tendon……….

tetapi tidak lebih besar dari nilai terkecil dari 0,80f_pu dan nilai maksimum yang direkomen-dasikan oleh pabrik pembuat tendon pratekan atau angkur.

 Sesaat setelah penyaluran gaya pratekan………

tetapi tidak lebih besar dari 0,74f_pu.

 Tendon pasca tarik, pada daerah angkur dan sambungan, segera setelah penyaluran ga………

0,94f_py

0,82f_py

0,70f_pu

27