BETON PRATEGANG TKS - 4023 Sesi 2: Analisis Kehilangan Gaya Prategang Dr.Eng. Achfas Zacoeb, ST., MT. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Pendahuluan Analisis kehilangan prategang (loss of prestress) merupakan bagian penting dari perencanaan konstruksi beton prategang. Sampai saat ini analisis kehilangan prategang selalu berpedoman pada peraturan beton prategang negara-negara yang sudah memilikinya. 1
Pendahuluan (lanjut) Diantara peraturan-peraturan tersebut ada yang dengan mudah dapat disesuaikan dengan keadaan di Indonesia dan ada pula yang sulit dilaksanakan karena peraturan tersebut khusus dibuat untuk negara yang bersangkutan. Kehilangan prategang jangka waktu panjang harus dianalisis lebih dalam karena kehilangan ini erat sekali hubungannya dengan keadaan lingkungan bangunan tersebut berada. Pendahuluan (lanjut) Pada umumnya sumber kehilangan prategang dapat dibedakan 2 (dua) bagian besar, tergantung dari waktu terjadinya, yaitu kehilangan jangka waktu pendek (immediate losses of prestress) dan kehilangan jangka waktu panjang (long term losses of prestress). 2
Pendahuluan (lanjut) Pada umumnya sumber kehilangan prategang dapat dibedakan 2 (dua) bagian besar, tergantung dari waktu terjadinya, yaitu kehilangan jangka waktu pendek (immediate losses of prestress) dan kehilangan jangka waktu panjang (long term losses of prestress). Immediate Losses of Prestress (Initial Losses) Pada sistem pre-tensioning berupa : Deformasi elstis pada beton. Pada sistem post-tensioning berupa : Deformasi elastis pada beton jika tendon ditegangkan (ditarik) secara berurutan. Jika tendon ditarik secara bersamaan, maka kehilangan akibat deformasi elastis beton tidak akan terjadi. Gesekan. Pergelinciran angker (anchorage slip). 3
Immediate Losses (lanjut) Sistem pre-tensioning : Kehilangan tegangan karena deformasi elastis beton tergantung kepada perbandingan modulus serta tegangan rata-rata dalam beton ketinggian baja. Kondisi ini bisa terjadi pada kondisi titik berat tendon berhimpit dengan titik berat beton (cgs = cgc) ataupun mempunyai eksentrisitas (cgs cgc). Immediate Losses (lanjut) Sistem post-tensioning : Jika tendon hanya 1 batang dan ditarik sekaligus, begitu selesai penarikan perpendekan elastis sudah terjadi karena dongkrak menekan beton (jadi tidak ada kehilangan prategang). Kalau tendon banyak (ditarik satu persatu), maka yang ditarik paling awal akan kehilangan prategang akibat penarikan berikutnya. Apabila titik berat tendon tidak berhimpit dengan titik berat beton eksentrisitas (cgs cgc), maka beton pada cgs mengalami deformasi akibat beban total (M tot ). 4
Immediate Losses (lanjut) Sistem post-tensioning : Jika tendon hanya 1 batang dan ditarik sekaligus, begitu selesai penarikan perpendekan elastis sudah terjadi karena dongkrak menekan beton (jadi tidak ada kehilangan prategang). Kalau tendon banyak (ditarik satu persatu), maka yang ditarik paling awal akan kehilangan prategang akibat penarikan berikutnya. Apabila titik berat tendon tidak berhimpit dengan titik berat beton eksentrisitas (cgs cgc), maka beton pada cgs mengalami deformasi akibat beban total (M tot ). Immediate Losses (lanjut) Sistem post-tensioning : Kehilangan prategang akibat gesekan antara tendon dan dinding saluran. Gesekan dalam saluran tendon disebabkan oleh : Gesekan fisis yang normal terjadi antara dua benda yang bergeser, dalam hal ini tendon yang bergerak terhadap dinding saluran yang diam, terutama pada bagian lengkung. Melendutnya letak saluran tendon (tidak tepatnya tracee saluran), biasanya disebut dengan Wobble-effect. Adanya karat (korosi) pada tendon dan dinding saluran tendon yang terbuat dari baja. Kemungkinan adanya spesi beton yang masuk (bocor) dalam saluran tendon. Kebersihan saluran. 5
Immediate Losses (lanjut) Sistem post-tensioning : Kehilangan prategang akibat penggelinciran angker dapat terjadi jika kabel ditegangkan dan dongkrak dilepaskan untuk memindahkan pratekan kepada beton (tidak bisa terjadi 100% tanpa adanya suatu perubahan bentuk sama sekali pada peralatan angker). Tentu ada slip sedikit antara angker dan tendons yang besarnya untuk tiap jenis sistem angker akan berbeda. Untuk berbagai jenis angker sudah ditentukan berdasarkan atas banyak percobaan, yang perlu mendapat perhatian adalah makin panjang bentang balok (panjang tendon), maka makin kecil prosentase kehilangannya. Long Term Losses of Prestress (Final Losses) Baik pada sistem pre-tensioning ataupun sistem post-tensioning, kehilangan prategang jaga panjang berupa : Susut (shrinkage) pada beton. Rangkak (creep) pada beton. Relaksasi (relaxation) pada baja. 6
Susut (shrinkage) pada beton disebabkan oleh beberapa hal, antara lain : Hilangnya air dari beton karena mengeras Pemadatan kurang sempurna Perubahan temperatur Komposisi adukan kurang sempurna Sifat-sifat fisis dari bahan penyusun beton Bila menderita tekanan, maka beton akan menyusut dan memendek akibat adanya sifat-sifat di atas Kehilangan prategang akibat rangkak beton adalah meregangnya/memendeknya beton tanpa adanya pertambahan tegangan. 7
Kehilangan prategang akibat relaksasi baja : Merupakan reaksi pertahanan diri dari bahan, bila bekerja gaya luar terhadap bahan tersebut. Karena reaksi internal tersebut atom-atom bahan tersebut menyesuaikan diri dengan berkurangnya tegangan internal. Terhadap baja prategang, relaksasi merupakan kehilangan tegangan tarik pada tendon yang dibebani gaya tarik pada panjang tendon tetap dan suhu tertentu. Kehilangan prategang akibat relaksasi baja. Kehilangan prategang relaksasi jangka waktu panjang dihitung berdasarkan kehilangan relaksasi jangka waktu yang relatif pendek (umumnya pengamatan dilakukan selama 1000 jam pada suhu tertentu dan beban awal tertentu). Kehilangan relaxasi berdasarkan pengamatan tersebut adalah kehilangan relaxasi-murni, karena tidak dipengaruhi oleh regangan medium sekitarnya. 8
Kehilangan prategang akibat relaksasi baja. Kehilangan jangka waktu panjang beton prategang oleh susut beton, rangkak beton dan relaksasi baja terjadi bersama-sama menurut perkembangan waktu (regangan susut beton dan regangan rangkak beton akan mempengaruhi relaksasi baja). Kehilangan relaxasi nyata yang terjadi kurang dari relaksasi murni. Kehilangan prategang akibat relaksasi baja. Berdasarkan atas hasil beberapa percobaan, T.Y. Lin menganjurkan bahwa kehilangan prategang baja akibat relaksasi baja adalah sebesar : Sistem pre-tensioning = 8 % Sistem post-tensioning = 8 % 9
Total Losses of Prestress Didalam perencanaan batang beton prategang, sudah menjadi kebiasaan untuk menganggap kehilangan tegangan total sebagai prosentase dari tegangan awal serta menyediakannya untuk ini didalam perhitungan perencanaan. Dikarenakan banyak faktor yang mempengaruhinya, maka akan sulit untuk menyeragamkan nilai yang pasti. Kehilangan tegangan total yang dapat digunakan dalam kondisi kerja normal adalah seperti yang dianjurkan oleh T.Y. Lin seperti tabel berikut : Total Losses of Prestress (lanjut) Tabel Kehilangan tegangan total No. Type kehilangan 1. Perpendekan elastis dan lenturan beton. Prosentase kehilangan Pre-tensioning Post-tensioning 1 1 2. Rangkak beton 6 5 3. Susut beton 7 6 4. Relaxasi baja 8 8 Jumlah 25 20 10
Total Losses of Prestress (lanjut) Didalam rekomendasi pelaksanaan dianggap bahwa telah dilakukan pemberian tegangan lebih secara sementara untuk mengimbangi kehilangan-kehilangan akibat geseran dan slip pada angker. Besarnya kehilangan prategang tidak mungkin dapat diketahui secara pasti, karena banyaknya faktor yang turut menentukan dan saling mempengaruhi selama terjadinya kehilangan tersebut. Dari analisis kehilangan prategang, terlihat bahwa kehilangan prategang jangka waktu panjang sangat dipengaruhi oleh lingkungan bangunan tersebut berada. Oleh karena itu penggunaan peraturan beton prategang negara lain, belum tentu sesuai untuk Indonesia, sehingga perlu dicarikan formulasi yang lebih sesuai dan mudah dipergunakan di Indonesia. Thanks for Your Attention and Success for Your Study! 11