Beton Prategang Sipil 2011

BETON PRATEGANG Oleh:

Drs. Ir. Andi Indianto, MT.

D4 JALAN TOL TEKNIK SIPIL - PNJ Jakarta, 2010

MATERI 1. 2. 3. 4.

5. 6. 7. 8. 9.

10. 11. 12. 13.

14. 15. 16. 17. 18.

PENGANTAR BETON PRATEGANG SNI. UTNUK BETON PRATEGANG MACAM-MACAM KONSTRUKSI BETON PRATEGANG INTERNAL DAN EKSTERNAL PRESTRESSING TRACE KABEL LURUS DAN MELINGKAR PRETEGANG SEBAGIAN DAN PENUH SISTEM PRATEGANG DAN PENJANGKARAN KONSEP DASAR BETON PRATEGANG DESAIN PENAMPANG BETON PRATEGANG DAERAH AMAN KABEL LEBAR MANFAAT BALOK T PENENTUAN GAYA PRATEGANG . PENENTUAN DIA. KABEL, SELONGSONG, TYPE ANGKUR DAN TYPE DONGKRAK. KONTROL PENAMPANG BETON LOSS OF PRESTRESS KONTROL GESER TUMPUAN TULANGAN END ZONA KONTROL LENDUTAN

BUKU ACUAN 1. 2.

3. 4. 5. 6.

Desain struktur beton prategang : TY lin Beton prategang : N Krisna Raju Prestressed Concrete : Edward G. Nawy Perencanaan Beton Struktural : BMS 1992 Perencanaan struktur beton untuk jembatan: SNI 2002 Ekternal prestressing in Bridges, Antoine Naaman

PENGANTAR BETON PRATEGANG

Perlu penelitian teknologi beton yang terus menerus Berbagai macam eksperimen tentang Proses produksi design Konstruksi di lapangan

Teknologi beton baru

Beton mutu tinggi & Beton berkinerja tinggi Dapat diproduksi dan digunakan untuk scala proyek yang besar

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

Most structures in Indonesia that first require high strength concrete in the past were the prestressed concrete structures, in particular for the construction of fly-over and bridges.

Semanggi Fly-over

Jakarta 1962

Rajamandala Bridge

Cianjur, West Java 1979

Rajamandala Bridge

Cianjur, West Java 1979

Cawang – Tj. Priok – Pluit – Grogol 1996

Cawang – Tj. Priok – Pluit – Grogol 1996

Barelang Bridge

Rempang-Galang, Batam (East of Sumatra) 1998

Barelang Bridge

Rempang-Galang, Batam (East of Sumatra) 1998

Prince Edward

Canada 1998

15

High strength concrete

fc’ = 100 MPa

Better performance for under water concreting.

Better resistance against very cold water. Better durability / daya tahan Faster realization.

17

EXECUTIVE SUMMARY REPORT APRIL 2008

JEMBATAN SURAMADU Surabaya 2002

Sisi SurabayA

Sisi Madura

Causeway

Appr.Bridge

Main Bridge

Appr. Bridge

Causeway

Jalan Pendekat

1.458 m

672 m

818 m

672 m

1.818 m

11,50 km

36 Bentang

9 span ( CIC )

3 span ( CCC )

9 span ( CCC )

45 Bentang

Main Span (21 Bentang) Jalan Pendekat

Panjang Total (5.438 m)

4,35 km

| 21

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

MAIN BRIDGE Construction of Middle Cross Beam P46

|

SNI 2002 TENTANG BETON PRATEGANG Kuat Tarik & Kuat Tarik Lentur Kuat tarik langsung dari beton, fct, bisa diambil dari ketentuan:  

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

Kuat tarik lentur beton, fcf, bisa diambil sebesar  

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

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



Atau E c  wc 1,5 0,043 f c'



Angka Poisson : , 0,2 Massa Jenis : 2400 kg/m3 Koefisien muai panas : 10 x 10-6 per 0C,

BAJA TULANGAN NON PRATEGANG Modulus elastisitas baja tulangan : Es = 200.000 MPa Koefisien muai panas : 12 x 10-6 per oC

BAJA TULANGAN PRATEGANG MODULUS ELASTISITAS Ep.  untuk kawat tegang-lepas :  untuk strand tegang-lepas :  untuk baja ditarik dingin dengan kuat tarik tinggi

200 x 103 MPa; 195 x 103 MPa; :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.  fpI = 0,94 fpy. Dan lebih kecil dari 0,85 fpu.

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 harus diambil 50 mm.

Selimut Beton Berdasarkan Diameter Tulangan Pada Beton Prategang

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 silo

-

-

INTERNAL DAN EKSTERNAL PRESTRESSING Kabel / tendon prategang dapat dipasang diluar balok atau didalam balok. Dalam balok disebut : Internal prestressing Diluar balok disebut: Eksternal prestressing

Internal prestressing

INTERNAL DAN EKSTERNAL PRESTRESSING

Eksternal prestressing

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 ..

Bonded Internal Prestress

Eksternal

Un Bonded

Un Bonded

TRACE KABEL Trace kabel prategang dapat dibuat lurus, segitiga, trapesium dan melingkar/parabolic Parabolik Internal Prestressing

Segitiga Trapesium

Model Parabolik Eksternal Prestressing

Segitiga Trapesium Lurus

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.

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..

Gaya tekan pada angkur Gaya tarik Kabel Oleh dongkrak

Penyebaran gaya dari cover plate angkur ke beton Beton

Angkur Cover plate

Kabel / Tendon

PEMBERIAN GAYA PRATEGANG 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

PENARIKAN KABEL DENGAN MUR

PENARIKAN KABEL DENGAN DONGKRAK HIDROLIS

PENARIKAN KABEL DENGAN TERMO LISTRIK

KONSEP DASAR BETON PRATEGANG

KONSEP DASAR BETON PRATEGANG

KONSEP DASAR BETON PRATEGANG

KONSEP DASAR BETON PRATEGANG

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

Potongan Lintang jembatan

DESAIN Penampang Girder

bw

Penampang Girder Ujung

Penampang Girder Tengah

bm

DAERAH AMAN KABEL

Plat lantai

Girder

KONDISI AWAL

Girder

KONDISI AKHIR

ka

ka Cgc akhir Cgc awal

kb

kb e 1 e1 : untuk mendapatkan daya layan max

Teori Load Balancing

P.e = Mdl + Mll

e P

PENENTUAN GAYA PRATEGANG DAN DIAMETER KABEL KONDISI AWAL di tengah bentang : beban yang diperhitungkan : DL dan Pi

 MDL 

ya

M DL Wa

 Pi 

MPi = Pi x e Pi Ac

 Mpi 

Wb 

Ix yb

Wa 

M pi Wa

0, 25 fc

ka

cgc yb

kb

e1

e

Pi

 MDL 

M DL Wb

 Pi 

Pi Ac

 Mpi 

M pi Wb

0,6 fc

,

Pi didapatkan, Ø kabel didapatkan, Ø selongsong didapatkan, Tipe angkur didapatkan, Tipe dongkrak didapatkan.

,

Ix ya

TABEL TENDON

TABEL TENDON

TABEL ANGKUR DAN SELONGSONG

TABEL DONGKRAK

KONTROL TEGANGAN PADA SAAT LANTAI DI COR Tegangan di tengah bentang Kondisi pengecoran plat lantai : beban yang diperhitungkan : DLgirder, DL lantai , beban peralatan dan Pe1

Pe1 = Pi x (1-loss) Loss = ± 8 %

MPe1 = Pe1 x e

Wb 

Ix yb

Wa 

Ix ya

MLt = Momen akibat berat lantai jembatan dan peralatan diatasnya  MDL 

lantai ya

M DL Wa

 Pe1 

M  DL Wb

Pe1  Pe1  Ac

Pe1 Ac

 Mpe1 

M pe1 Wa

 MLt 

M Lt Wa

ka

cgc yb

kb

e1

e

Pe1

 MDL

 Mpe1 

M pe1 Wb

 MLt

M  Lt Wb

0, 45 fc

,

KONTROL TEGANGAN PADA SAAT BEBAN HIDUP BEKERJA Tegangan di tengah bentang KONDISI AKHIR : beban yang diperhitungkan : DLgirder dan lantai , beban Hidup dan Pe

Pe = Pe1 x (1-loss) Loss = ± 7 %

MPe = Pe x e

Wb 

Ix yb

Wa 

Ix ya

MLL = Momen akibat beban hidup P dan q  MDL ya

M  DL Wa

 Pe 

Pe Ac

 Mpe 

M pe Wa

 MLL 

M LL Wa

 MLL 

M LL Wb

0,45 fc

,

ka

cgc yb

e

kb e1 Pe

 MDL 

Pe M DL  Pe  Ac Wb

 Mpe 

M pe Wb

0,5 fc

,

Kontrol Penampang Beton Diagram tegangan pada beton prategang murni Untuk beton biasa :

f c'  30 MPa   1  0,85 f c'  30 MPa   1  0, 65

  0,8

Mu

Mu   Mn

Kontrol Penampang Beton Diagram tegangan pada beton prategang penampang T

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

a. Penyusutan/pemendekan beton Data yang diperlukan: Pi, Ap, Ec, Pi, t(umur beton, min. 28 hari)

 Pi

Pi  Ap

 200 x105  loss     log10  t  2  

Kehilangan tegangan = loss x Ec

 loss x Ec  Prosentase kehilangan tegangan =  x100%   Pi  

b. Slip Angkur Data yang diperlukan: Pi, Ap,Pi, Es, L Slip angkur (Δ) umumnya antara 3 ~ 5 mm ( 0,3 ~ 0,5 cm )

 Es.  Prosentase kehilangan tegangan =  x100%    Pi .L 

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 )

y x rad  57,30 inv.tg

Kehilangan tegangan = Po - Px  Po - Px  Prosentase kehilangan tegangan =  x100%   Po 

Po 

 Po 

Pi 0,85

Po  f py Ap

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  Ap

Kehilangan teg. (loss) = (Øcc . fc . e )

 ( cc. fc.e )  Prosentase kehilangan tegangan =  x100%  fp1  

e. Relaksasi Tendon

Kehilangan tegangan sebagai akibat dari susut dan rangkak beton

Data yang diperlukan: K4 = koefisien waktu / umur konstruksi K5 = Koefisien tegangan baja K6 = Koefisien tenperatur Rb = Relaksasi dasar j = umur konstuksi / umur rencana ( hari)

T K6  , dimana T = suhu setempat 20

Rt  K 4.K 5.K 6.Rb 1,6  K 4  log  5, 4 xj  

fp =0,70 maka K5=1 fp' fp jika =0,85 maka K5=1,7 fp'

K5=1~1,7  jika

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

 fc  Prosentase kehilangan tegangan = Rt  x100%   fp1 

fp1 

Pi 1- loss awal  Ap

6 Kontrol geser tumpuan d

bw

  inv.tg

y Pv  Pe.sin  x Vc  R  Pv

y=± 2 e (tendon parabolik ) R=reaksi perletakan akibat DL dan LL Pv=gaya geser akibat tendon  Ph   Vc= gaya geser pada penampang ujung Vc '  1   .   14. Agc   Agc=Luas penampang beton keseluruhan d=h, jika tidak terjadi teg. tarik pada pen. Beton ujung

fc '   .bw.d 6 

Persyaratan : Jika Vc >Vc’, maka perlu tulangan penahan geser Jika Vc