BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK USU 2014

Transkripsi

1 REDESAIN PRESTRESS (POST-TENSION) BETON PRACETAK I GIRDER ANTARA PIER 4 DAN PIER 5, RAMP 3 JUNCTION KUALANAMU Studi Kasus pada Jembatan Fly-Over Jalan Toll Medan-Kualanamu TUGAS AKHIR Adriansyah Pami Rahman Siregar Pembimbing Ir. Besman Surbakti, M.T. Nip BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK USU 2014

2 ABSTRAK Pekerjaan Struktural pembuatn Fly-over Toll Medan-Kualanamu, junction kualanamu, merupakan pekerjaan struktur yang menggunakan balok I sebagai balok girdernya. Girder pada fly-over toll Meda-Kualanamu merupakan balok precast segmental yang selanjutnya akan disatukan menggunakan sistem kabel prategang Dengan adanya revisi clearance height, sehingga pier 5 pada ramp 3, Junction Kualanamu, mengalami peninggian, maka hal ini akan menyebabkan balok di atasnya mengalami modifikasi pada ujung-ujungnya. Bentuk yang dipilih untuk permasalahan ini yaitu dapped-end. Dengan diberi model dapped-end ini pada ujung balok (perletakan) maka elevasi jalan rencana di atasnya tidak akan berubah. Dari hasil modifikasi PCI girder diperoleh bentuk tulangan pada perletakan yang berbeda dengan bentuk tulangan balok sebelumnya. Model keruntuhan pada jenis balok inilah yang memerlukan penyusunan tulangan khusus sehingga balok ini mampu memikul beban di atasnya tanpa mengalami keruntuhan. Kata kunci: Beton prategang, PCI girder, pratekan penuh, losses, end-block, dapped-end. i

3 DAFTAR ISI ABSTRAK... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR NOTASI... xi KATA PENGANTAR... xiv BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah... 1 I.2 Perumusan Masalah... 3 I.3 Tujuan... 4 I.4 Manfaat... 4 I.5 Pembatasan Masalah... 5 I.6 Metodologi Penelitian... 6 I.7 Sistematika Penulisan... 6 BAB II STUDI PUSTAKA II.1 Umum... 8 II.2 Proses Pencetakan Beton II.3 Proses Penarikan Kabel (Stressing) II.3.1 Pratarik II.3.2 Pascatarik II.4 Jenis Balok Girder II.4.1 PCI Girder II.4.2 PCU Girder II.4.3 Box Girder II.5 Peraturan Pembebanan ii

4 II.5.1 Beban mati II.5.2 Beban hidup II Lajur lalu lintas rencana II Beban truk T II Beban lajur D II.6 Kombinasi Pembebanan II.7 Kabel prategang II.7.1 Daerah aman kabel II.7.2 Kehilangan gaya prategang II Short term a. Kehilangan akibat gesekan b. Kehilangan akibat slip pengangkuran c. Kehilangan akibat pemendekan elastis II Long term a. Kehilangan akibat penyusutan b. Kehilangan akibat rangkak c. Kehilangan akibat relaksasi baja II.8 Tegangan dan lendutan II.9 Desain Dapped End II.9.1 Lentur dan aksial tarik pada ujung yang diperpanjang II.9.2 Geser langsung II.9.3 Tarik diagonal sudut II.9.4 Tarik diagonal pada ujung yang diperpanjang II.10 Kontrol tegangan pada angkur BAB III APLIKASI DAN PEMBAHASAN III.1 Karakteristik Beton prategang III.2 Spesifikasi Balok III.3 Pembebanan III.3.1 Beban Mati III.3.2 Beban Hidup III.4 Section Properties iii

5 III.4.1 Penentuan lebar efektif plat lantai III.4.2 Section analysis pada tengah bentang III Precast beam III Composite beam III Rangkuman III.4.3 Section analysis pada tumpuan III Precast beam III Composite beam III Rangkuman III.5 Kombinasi Pembebanan Ultimit III.6 Analisa Momen dan Geser III.6.1 Analisa Balok A III Analisa momen ultimate III Analisa geser ultimate III.6.2 Analisa Balok C III Analisa momen ultimate III Analisa geser ultimate III.7 Perencanaan gaya prategang III.7.1 Asumsi Losses III.7.2 Asumsi letak tendon ekivalen III.7.3 Perhitungan kebutuhan prategang III.7.4 Karakteristik kabel prategang III.7.5 Cek terhadap daerah aman kabel III.7.6 Cable setting III.8 Losses actual III.8.1 Kehilangan akibat gesekan III.8.2 Kehilangan akibat slip pengangkuran III.8.3 Kehilangan akibat pemendekan elastis III.8.4 Kehilangan akibat penyusutan III.8.5 Kehilangan akibat rangkak III.8.6 Kehilangan akibat relaksasi baja III.9 Tegangan efektif kabel iv

6 III.10 Analisa tegangan dan lendutan III.10.1 Tegangan awal III.10.2 Lendutan awal III.10.3 Tegangan layan III.10.4 Lendutan layan III.11 Desain Dapped End III.12 End Block BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN IV.1 Kesimpulan IV.2 Saran DAFTAR PUSTAKA... xvi v

7 DAFTAR TABEL Tabel Judul Halaman Tabel 2.1 Berat Isi Untuk Beban Mati 17 Tabel 2.2 Jumlah Lajur Lalu Lintas Rencana 19 Tabel 2.3 Faktor Distribusi Untuk Pembebanan Truk T 20 Tabel 2.4 Faktor Pembebanan 25 Tabel 2.5 Faktor Beban Untuk Berat Sendiri 26 Tabel 2.6 Faktor Beban Untuk Beban Mati Tambahan 26 Tabel 2.7 Tabel Ksh untuk pasca-tarik 34 Tabel 2.8 Tabel batasan defleksi berdasarkan BMS (l=panjang bentang) 38 Tabel 2.9 Koefisien shear-friction yang disyaratkan 40 Tabel 2.10 Faktor reduksi kekuatan ϕ 42 Tabel 3.1 Panjang tiap-tiap segmen balok 44 Tabel 3.2 Beban akibat berat sendiri pada balok A dan C 51 Tabel 3.3 Pembebanan truk T 51 Tabel 3.4 Resume beban hidup 53 Tabel 3.5 Section properties balok pracetak I lapangan 55 Tabel 3.6 Section properties balok komposit lapangan 56 Tabel 3.7 Resume Section properties balok lapangan 57 Tabel 3.8 Section properties balok pracetak I pada tumpuan 58 Tabel 3.9 Section properties balok komposit I pada tumpuan 59 Tabel 3.10 Resume section properties balok pada tumpuan 60 Tabel 3.11 Momen ultimate balok A 61 Tabel 3.12 Geser ultimate balok A 62 vi

8 Tabel 3.13 Momen ultimate balok C 63 Tabel 3.14 Geser ultimate balok C 63 Tabel 3.15 Cable setting 70 Tabel 3.16 Losses akibat friksi 74 Tabel 3.17 Losses akibat slip pengangkuran 76 Tabel 3.18 Losses akibat pemendekan elastis 80 Tabel 3.19 Losses akibat penyusutan beton 81 Tabel 3.20 Losses akibat rangkak beton 83 Tabel 3.21 Losses akibat relaksasi baja 84 Tabel 3.22 Resume gaya pratekan setelah kehilangan losses 85 Tabel 3.23 Resume losses taksiran vs losses aktual 86 Tabel 3.24 Tegangan inisial aktual 86 Tabel 3.25 Tegangan layan aktual 89 Tabel 3.26 Dimensi end block 97 Tabel 3.27 Kontrol end block 98 vii

9 DAFTAR GAMBAR Tabel Judul Halaman Gambar 1.1 Balok I Girder 2 Gambar 1.2 Balok sebelum dan setelah revisi 3 Gambar 2.1 Retak pada Struktur Beton Bertulang 9 Gambar 2.2 Struktur Beton Pratekan Pertama oleh Jackson, Gambar 2.3 Pencetakan Beton di lapangan 11 Gambar 2.4 Pencetakan Balok di Pabrik 12 Gambar 2.5 Metode Penarikan Kabel Pratarik 13 Gambar 2.6 Metode Penarikan Kabel Pasca Tarik 14 Gambar 2.7 Bentuk tampang balok girder PCI Girder 15 Gambar 2.8 Bentuk tampang balok girder PCU Girder 16 Gambar 2.9 Bentuk tampang balok girder Box Girder 16 Gambar 2.10 Pembebanan truk T 20 Gambar 2.11 Beban D : beban terbagi rata vs panjang bentang 22 yang dibebani Gambar 2.12 Faktor beban dinamis untuk beban garis terbagi rata D 23 Gambar 2.13 Beban lajur D 23 Gambar 2.14 Penyebaran pembebanan arah melintang 24 Gambar 2.15 Hubungan limit kern dan daerah aman kabel 28 Gambar 2.16 Bentuk tipikal daerah aman kabel 28 Gambar 2.17 Slip angkur 32 Gambar 2.18 Diagram Tegangan pada Balok Beton Prategang 36 Gambar 2.19 Model keruntuhan pada dapped end 39 Gambar 3.1 Potongan melintang balok 44 viii

10 Gambar 3.2 Potongan melintang jembatan 45 Gambar 3.3 Potongan melintang deck slab 46 Gambar 3.4 Penampang parapet 48 Gambar 3.5 Diaphragma ujung 49 Gambar 3.6 Diaphragma tengah 50 Gambar 3.7 Beban T 51 Gambar 3.8 Pemodelan melintang jembatan dengan SAP Gambar 3.9 Penempatan beban T dengan SAP Gambar 3.10 Hasil reaksi tumpuan beban T dengan SAP Gambar 3.11 Penempatan beban D dengan SAP Gambar 3.12 Hasil reaksi tumpuan beban D dengan SAP Gambar 3.13 Section analysis penampang balok lapangan 55 Gambar 3.14 Section analysis penampang balok tumpuan 58 Gambar 3.15 Model analisa balok A 61 Gambar 3.16 Model analisa balok C 62 Gambar 3.17 Letak kabel ekivalen 66 Gambar 3.18 Diagram tegangan pratekan penuh 66 Gambar 3.19 Daerah aman kabel 70 Gambar 3.20 Tata letak tendon 73 Gambar 3.21 Losses akibat gesekan 74 Gambar 3.22 Losses akibat slip pengangkuran 76 Gambar 3.23 Losses akibat pemendekan elastis 80 Gambar 3.24 Losses akibat penyusutan 81 Gambar 3.25 Losses akibat rangkak 83 ix

11 Gambar 3.26 Losses akibat relaksasi baja 85 Gambar 3.27 Tegangan initial balok prategang 87 Gambar 3.28 Tegangan layan balok prategang 90 Gambar 3.29 Detail penulangan dapped-end 96 Gambar 3.30 Detail penulangan balok sebelum revisi 97 x