TUGAS AKHIR. Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil OLEH : MONANG OKTAVIANDRA

Transkripsi

1 STUDI PERBANDINGAN PENGGUNAAN BALOK BETON DENGAN SISTEM BETON BERTULANG DAN SISTEM PRATEGANG PADA PROYEK PEMBANGUNAN VIHARA ANGSAPURA TANJUNG MORAWA ( STUDI KASUS ) TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil OLEH : MONANG OKTAVIANDRA BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012

2 ABSTRAK Pemakaian balok prategang pada proyek pembangunan vihara komplek krematorium Tanjung Morawa Medan. Proyek pembangunan vihara ini pada awal perencanaannya menggunakan balok beton bertulang, namun seiring pertengahan waktu berjalannya proyek yang telah berlangsung balok tersebut diganti menggunakan balok prategang. Penggantian penggunaan balok beton bertulang karena memperhitungkan dimensi yang besar sehingga dapat menimbulkan berat sendiri yang besar jadi sangat tidak efektif digunakan. Begitu juga panjang bentang balok untuk B-1 = 30 m dan balok B-2 = 22 m serta Balok tersebut menggunakan prinsip balok grid Oleh karena itu penggantian menggunakan balok prategang dapat mengurangi dimensi dari balok tersebut sehingga lebih efektif digunakan. Pada tugas akhir ini direncanakan balok beton bertulang yang mengacu pada ketentuan yang tertera pada SNI , dan kemudian dibandingkan dengan desain balok Beton prategang yang mengacu pada ketentuan yang tertera pada ACI dengan menggunakan panjang bentang yang sama. Didalam metode perencanaan, terdapat perbedaan yang sangat signifikan antara perencanaan balok prategang dengan perencanaan balok beton bertulang yaitu pada perencanaan prestress concrete, gaya prategang pada penampang turut berpengaruh terhadap struktur sehingga menjadi beban tambahan yang perlu diperhitungkan, sedangkan hal tersebut tidak terjadi pada perencanaan balok beton bertulang. Perbedaan juga terdapat pada berat yang ditimbulkan dari balok tersebut antara lain beton bertulang B-1 = kg dan balok beton bertulang B-2 = kg sedangkan untuk balok beton prategang B-1 = kg dan B-2 =86400 kg. Dari hasil perencanaan dapat disimpulkan bahwa balok dengan bentang yang terlalu panjang lebih ekonomis didesain menggunakan Balok beton Prategang dibandingkan dengan balok beton bertulang bila dilihat dari segi volume beton yang digunakan, serta lebih menghemat ruang yang digunakan karena desain yang menggunakan balok beton prategang memiliki dimensi beton yang lebih langsing daripada balok beton bertulang. Kata Kunci : Balok, Beton Bertulang, Beton Prategang iv

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha esa, yang telah memberikan rahmat-nya hingga terselesaikannya tugas akhir ini dengan judul " Studi Perbandingan Penggunaan Balok Beton Dengan Sistem Beton Bertulang Biasa Dan Sistem Prategang Pada Proyek Pembangunan Vihara Angsapura Tanjung Morawa". Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana teknik sipil bidang studi struktur pada fakultas teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Medan. Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih banyak kekurangannya.hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis.untuk penyempurnaannya, saran dan kritik dari bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa sangatlah penulis harapkan. Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang senantiasa penulis cintai yang dalam keadaan sulit telah memperjuangkan hingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan ini. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada : 1.. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. i

4 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Syahrizal, M.Sc. Selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil. 4. Bapak Prof. Dr. Ir. Bachrian Lubis, M.Sc ; Bapak Ir. Besman Surbakti, MT dan Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT selaku pembanding yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam memberikan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak/Ibu staf pengajar jurusan teknik sipil. 6. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam penyelesaian administrasi. 7. Kedua orang tua penulis Bapak Mayor Ckm W.Ritonga dan Ibu M. Br Siahaan tersayang yang selalu mendo'akan dan terus memperjuangkan penulis untuk bisa menyelesaikan tugas akhir ini, juga kakak penulis Dewi Febrina Ritonga S.Pd dan Adik penulis Daniel Alexander Ritonga dan Yuni Natalia Ritonga yang telah membantu penulis dan memberi motivasi kepada penulis. 8. Kekasih penulis yaitu Ruth Ginting yang telah banyak memotivasi dan mendoakan, beserta Adek Intan dan Lista yang turut serta memotivasi dalam penyusunan tugas akhir ini. 9. Seluruh rekan-rekan mahasiswa-mahasiswi jurusan teknik sipil terutama untuk teman-teman stambuk 2007 diantaranya Deddy, Erikson, Markus, Dedy, Endra, Jefferey, Boyma dan temanku 2007 lain yang tak tersebutkan penulis minta maaf, kalian merupakan sahabat-sahabat terbaikku yang ii

5 memberi motivasi tersendiri bagi penulis. Adik-adik stambuk 2008 yaitu Christina R. Siregar dan adik 2010 yaitu Fanny T. N. Siregar, Serta adikadik stambuk 2008, 2009, 2010 yang lain penulis juga mengucapkan banyak terimakasih, Abang/kakak saya stambuk 2004, 2005, 2006 terima kasih atas masukannya selama ini. 10. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada bang Joko Teguh Warsito dan bang Erwin F. Simanjuntak karena dengan bantuan mereka di lokasi proyek untuk mendapatkan data dan informasi yang di butuhkan penulis untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengharapkan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Mei 2012 MONANG OKTAVIANDRA iii

6 DAFTAR ISI Kata Pengantar... Abstrak... Daftar Isi... Daftar Tabel... Daftar Gambar... Daftar Notasi... i iv v ix x xii BAB I. PENDAHULUAN Latar belakang Perumusan Masalah Tujuan Pembatasan Masalah Metodologi Penulisan Sistematika Penulisan... 8 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Standar Perencanaan Struktur Beton Bertulang Baja Tulangan Provisi Keamanan Metode Analisis dan Perencanaan Balok Persegi Kuat Lentur Penampang Balok Persegi Kondisi Penulangan Seimbang Persyaratan Kekuatan Analisis Balok Terlentur Bertulangan Rangkap v

7 2.2 Perencanaan Balok Prategang Material Beton Prategang a Beton b Baja Prategang Penampang - Penampang Beton Prategang Sistem Prategang dan Pengangkeran a Sistem Pratarik (Pre-tensioning) b Sistem Pascatarik (Post-tensioning) c Prategang Termo-Listrik Kondisi Tendon Prategang a Tedon Konsentris b Tendon Eksentris Keuntungan Beton Prategang Dibanding Beton Bertulang Definisi Pembebanan a Beban Primer b Beban Sekunder Desain Penampang Beton Prategang Terhadap Lentur Analisa Tegangan pada Penampang Beton Prategang Desain tendon Selubung Eksentrisitas yang Membatasi Analisis Dan Perancangan Tulangan Torsi Analisis Perancangan vi

8 BAB III. STUDI KASUS & PEMBAHASAN Pendahuluan Studi kasus Data yang digunakan dalam Perencanaan a Building Code b Syarat-syarat Batas pada beton prategang Kombinasi Pembebanan Pemodelan Struktur & Perletakan Pembebanan Perencanaan Balok Beton Bertulang Perencanaan Tulangan Utama Perhitungan Tulangan Utama a Tulangan utama Balok B b Tulangan utama Balok B Perencanaan Tulangan Geser & Torsi balok a Perhitungan Tulangan & Torsi Geser balok B b Perhitungan Tulangan & Torsi Geser balok B Hasil Perencanaan Balok Beton bertulang Perencanaan Balok Beton Bertulang Momen Primer Momen Sekunder Analisis Tegangan Perencanaan kabel Tendon Pada Penampang Perencanaan Terhadap geser & Puntir Balok Prategang a Perhitungan Tulangan Geser & Puntir vii

9 Balok Prategang B b Perhitungan Tulangan Geser & Puntir Balok Prategang B Penambahan Tulangan Non prategang Hasil Perencanaan Beton Prategang Pembahasan BAB IV. KESIMPULAN Daftar Pustaka... xv viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Struktur Vihara Angsapura Tanjung Morawa Gambar 1.2 Portal Balok B 1 Gambar 1.3 Portal Balok B 2 Gambar 1.4 Detail Potongan Balok B 1 Gambar 1.5 Detail Potongan Balok B 2 Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Jenis jenis baja yang dipakai untuk beton prategang strand prategang 7 kawat strand dan dipadatkan Penampang balok Persegi Panjang Kabel tendon sesaat sebelum diberi gaya prategang Pengerjaan Pemberian tegangan pada tendon prategang Jenis pengangkeran Proses pengerjaan beton Pratarik Proses pengerjaan beton Pascatarik Proses prategang Termo-Listrik Gambar 2.10 Prategang Konsentris Gambar 2.11 Distribusi Tegangan Tendon Konsentris Gambar 2.12 Distribusi Tegangan Tendon eksentris Gambar 2.13 Penampang balok puntir Gambar 3.1 Gambar 3.2 Pemodelan struktur Denah Pembalokan Gambar 3.3 Portal Balok B 1 ( Pot I I ) Gambar 3.4 Portal Balok B 2 ( Pot II II) Gambar 3.5 Detail Potongan Balok B 1 x

11 Gambar 3.6 Detail Potongan Balok B 2 Gambar 3.7 Pemodelan struktur pada portal berikut dengan sistem pembebanannya Gambar 3.8 Bidang Momen Maksimum Pada balok beton bertulang B-1 Gambar 3.9 Bidang Momen Maksimum Pada balok beton bertulang B-2 Gambar 3.10 Bidang Lintang Maksimum Pada balok beton bertulang B-1 Gambar 3.11 Bidang Lintang Maksimum Pada balok beton bertulang Gambar 3.12 Bidang Torsi Pada balok beton Bertulang B-1 Gambar 3.13 Bidang Torsi Pada balok beton Bertulang B-2 Gambar 3.14 Penampang Balok Beton Bertulang Hasil Perencanaan Gambar 3.15 Momen Maksimum pada balok Beton Prategang B-1 Gambar 3.16 Momen Maksimum pada balok Beton Prategang B-2 Gambar 3.17 Beban ekivalen pada balok B-1 Gambar 3.18 Total momen akibat Prategang pada balok B-1 Gambar 3.19 Beban ekivalen pada balok B-2 Gambar 3.20 Total momen akibat Prategang pada balok B-2 Gambar 3.21 Bidang Lintang Maksimum Pada balok beton Prategang B-1 Gambar 3.22 Bidang Lintang Maksimum Pada Balok Beton Prategang B-2 Gambar 3.23 Bidang Torsi yang bekerja Pada balok Prategang B-1 Gambar 3.24 Bidang Torsi yang bekerja Pada balok Prategang B-2 Gambar 3.25 Penampang Hasil Perencanaan Balok Prategang xi

12 DAFTAR NOTASI U D L E P e A Z t Zb f atas f bawah y t yb i N A t s f s A 1 P h I R C = kekuatan yang diperlukan = beban mati pada keadaan layan = beban hidup = Beban Gempa = Gaya Prategang = Eksentrisitas gaya prategang = Luas potongan melintang batang beton = Momen penampang serat paling atas = Momen penampang serat paling bawah = Prategang pada beton yang ditimbulkan pada serat paling = Prategang pada beton yang ditimbulkan pada serat paling bawah = Jarak antara serat paling atas terhadap titik berat penampang = serat paling bawah terhadap titik berat panampang = Jari-jari girasi = Beban putus pada tendon prategang = luas tulangan torsi (sengkang) = jarak antara tulangan sengkang = tegangan leleh tulangan sengkang = luas tulangan longitudinal tambahan = keliling daerah yang dibatasi sengkang tertutup = Faktor Keutamaan Gedung = Faktor Daktilitas = koefisien gempa xii

13 T V Mlapangan Mtumpuan M u L V Vc Vs V u W ρ f ci f c f ci f ti f c f t f pi f pu P i A ps f pe Pe = waktu getar = base shear = Momen yang terjadi di lapangan (tengah bentang) = Momen yang terjadi di tumpuan = Momen lentur perlu = Panjang bentang = Gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur = Kuat geser nominal pada beton = Kuat geser nominal tulangan geser = Gaya geser perlu = Momen lembam = Rasio Tulangan = Kuat tekan beton pada saat prategang awal = Kuat tekan beton = Tegangan tekan izin maksimum di beton prategang pada saat transfer = Tegangan tarik izin maksimum di beton prategang pada saat transfer = Tegangan tekan izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja = Tegangan tarik izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja = Tegangan awal pada tendon = Kuat tarik tendon yang ditetapkan = Prategang awal = Luas tuangan prategang di daerah tarik = Prategang efektif pada tendon = Prategang efektif sesudah kehilangan xiii

14 f py Φ A cp p cp p h A oh f yv T u = Kuat leleh Tendon prategang = Koefisien Reduksi kekuatan = luas yang dibatasi keliling luar penampang beton = keliling luar penampang beton = keliling dari garis pusat tulangan sengkang terluar = luas yang dibatasi oleh garis pusat tulangan sengkang torsi terluar = tegangan leleh sengkang penahan puntir = Momen puntir terfaktor f c = Kuat tekan beton karakteristik xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 : Tipikal baja Prategang Tabel 3.1 : Data Bahan Beton Prategang Tabel 3.2 : Momen Maksimum Pada balok beton bertulang Tabel 3.3 : Momen Maksimum Pada balok balok prategang Tabel 3.4 : Tipikal Kabel Baja Prategang Tabel 3.5 : Perbandingan Hasil Perencanaan Dengan Data Dilapangan KETERANGAN ix