ANALISA PERBANDINGAN KEBUTUHAN TULANGAN DAN KABEL BALOK PRATEGANG PADA JEMBATAN MENGGUNAKAN BALOK PCI DAN BOX (Study Literatur) Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : BINTUA M SIMALANGO 13 0424 010 SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
ABSTRAK Seperti dilansir dalam berita online di website www.tribunnews.com tertanggal 14 November 2014 dengan judul Insinyur Harus Bisa Manfaatkan MEA untuk bangun Infrastruktur. Dalam berita tersebut dijelaskan ada 59 topik yang dibahas dalam konferensi antara perhimpunan Organisasi Insinyur se- ASEAN ke 32. Namun dari 59 topik yang dibahas ada 3 hal pokok yang didapat dari pemaparan para insinyur se ASEAN tersebut. Ketiga hal tersebut yaitu solusi untuk ketersediaan energi, transportasi dan Infrastruktur yang terintegrasi. Sejalan dengan hal tersebut diatas, pihak Insinyur Sipil sangat diharapkan maampu memenuhi kebutuhan Infrastruktur yang terintegrasi di kawasan Asia Tenggara. Untuk itu perlu kematangan ataupun keahlian seorang Insinyur dalam merencanakan infrastruktur yang akan dibangun. Salah satu perencanaan infrastruktur yang sudah kita kenal yaitu pembangunan suatu jembatan. Adapun topik bahasan dalam tugas akhir ini adalah untuk mengetahui perbandigan jumlah tulangan dan kabel pada balok PCI dan Balok Box, disamping itu juga penulis ingin mengetahui berapa dimensi yang digunakan untuk kedua jenis balok tersebut serta dibandingkan terhadap ke ekonomisan balok di tinjau dari pekerjaan pembesiaan nya yaitu pekerjaan penulangan dan kabel prategang nya. Teknik pengumpulan dan pengolahan data dibuat dengan mengasumsikan panjang bentang jembatan dan pengumpulan literature-literatur yang mendukung, dari situ diolah hingga mendapatkan desain yang diperlukan. Dari pengolahan data tersebut, ternyata balok Box memberikan nilai ke ekonomisan yang diharapkan. Perbandingan harga yang dihitung sebesar 2 PCI : 1 Box. Namun perbandingan itu hanya dibandingkan terhadap pekerjaan pembesiaan saja. Disarankan agar perhitungan pekerjaan lain yang mendukung pembangunan jembatan tersebut dihitung lagi agar didapat estimasi biaya yang real, atau detail dari pembangunan jembatan tersebut. Kata kunci: Beton prategang, PCI girder, Box Girder, losses, strand ii
ABSTRACT As reported in the online news website www.tribunnews.com dated November 14, 2014, with the title "Engineer Must Could Make the MEA to wake Infrastructure". In the news explained there are 59 topics covered in the conference between union organizations as ASEAN Engineers to 32. But from 59 topics that discussed there are 3 main things that come from exposure to the engineers of the ASEAN. The third thing that is the solution for energy supply, transportation and integrated infrastructure. In line with the above, the Civil Engineer is expected can meet the needs of an integrated infrastructure in Southeast Asia. For that we need the maturity or skills an engineer in the planning of infrastructure to be built. One of the infrastructure planning that we already know, namely the construction of a bridge. As for the topic of discussion in this thesis is to find out comparative amount of reinforcement and cables on the beam PCI and Beams Box, as it also writer wanted to know how many dimensions are used for both types of beams and compared against to the overall economy beams in the review of the inforcement s work, it is reinforcement work and its prestressed cables. Data collection and processing techniques created by assuming long-span bridges and the collection of literature-literature that supports, from which processed to obtain the necessary design. Processing of the data, it turns Box beams give the expected value to the overall economy. Comparative price calculated at 2 PCI: 1 Box. But the comparison can only be compared to the inforcement s work only. It is recommended that the calculation of other work that supports the construction of the bridge is calculated again in order to obtain estimates of the cost of real, or details of the construction of the bridge. Keywords: prestressed concrete, Box Girder, losses, PCI girder, strand iii
DAFTAR ISI ABSTRAK... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR NOTASI... x KATA PENGANTAR... xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Perumusan Masalah... 3 I.3 Tujuan... 3 I.4 Manfaat... 4 I.5 Pembatasan Masalah... 4 I.6 Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7 II.1 Umum... 7 II.2 Material Beton Prategang... 9 II.3 Keuntungan Beton Prategang... 16 II.4 Kekurangan Beton Prategang... 17 II.5 Jenis Jenis Balok Prategang... 17 II.6 Metode Pratekan... 18 II.6.1 Metode Pratarik... 18 II.6.2 Metode Pascatarik... 19 iv
II.7 Tahap Pembebanan... 20 II.7.1 Transfer... 20 II.7.2 Servis / Final... 20 II.7.3 Kombinasi Pembebanan... 21 II.8 Saluran... 25 II.9 Penampang PCI... 27 II.10 Eksentrisitas e dan Gaya Prategang... 28 II.11 Daerah Aman Kabel... 31 II.12 Penulangan Lentur Balok Prategang... 34 II.13 Desain Awal untuk Lentur... 34 II.14 Perencanaan Penampang Bertulangan Ganda... 35 II.15 Geser Pada Beton Prategang... 36 II.15.1 Kuat Geser... 37 II.15.2 Kuat Geser Web... 38 II.15.3 Kuat Geser Lentur... 39 II.16 Pendimensian Penampang... 40 II.16.1 Balok... 40 II.17 Kehilangan Gaya Prategang... 42 II.17.1 Perpendekan Elastis Beton... 43 II.17.2 Akibat Geseran Sepanjang Tendon... 43 II.17.3 Akibat Slip di Pengangkuran... 44 II.17.4 Akibat Creep (Rangkak)... 45 II.17.5 Akibat Penyusutan Beton... 46 II.17.6 Akibat Relaksasi Baja Prategang... 46 v
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 48 III.1 Metode Yang Digunakan... 48 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN... 51 IV.1 Data Umum Perencanaan... 51 IV.2 Data- Data Balok Memanjang... 52 IV.2.1 Balok PCI... 52 IV.2.1.1 Penaksiran Tinggi Balok... 53 IV.2.1.2 Pembebanan... 57 IV.2.1.3 Analisis Perhitungan Tulangan dan Kabel... 75 IV.2.2 Balok BOX... 110 IV.2.2.1 Perhitungan Concrete Prestressed Box... 110 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 160 V.1 Kesimpulan... 160 V.2 Saran... 161 DAFTAR PUSTAKA... xiv vi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tipikal Baja Prategang. 13 Tabel 2.2. Luas Penampang Tulangan Biasa 14 Tabel 2.3. Sifat Mekanis Baja Struktural (SNI 03 1729 2002)... 14 Tabel 2.4. Detail geometris penampang PCI standar AASHTO.. 27 Tabel 2.5. Batasan Defleksi... 34 Tabel 2.6. Koefisien friksi tendon pasca tarik... 44 Tabel 2.7. Koefisien Susut Ksh. 46 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Balok PCI... 2 Gambar 1.2. Balok Box.. 2 Gambar 1.3. Tipe Balok Box... 3 Gambar 2.1. Tipikal Diagaram Tegangan Regangan Beton 10 Gambar 2.2. Diagram Tegangan Regangan Kawat Tunggal. 11 Gambar 2.3. Diagram Tegangan Regangan Untaian Kawat.. 12 Gambar 2.4. Diagram Tegangan Regangan Baja Batangan. 12 Gambar 2.5. Diagram Tegangan Regangan Tulangan Biasa.. 13 Gambar 2.6. Tulangan Non-Prategang Penahan Tarik di Tengah Bentang 15 Gambar 2.7. Tulangan Non-Prategang Penahan Tarik di Tepi Bentang.. 15 Gambar 2.8. Tulangan Non-Prategang Penahan Tekan. 15 Gambar 2.9. Tulangan Non-Prategang Penahan Lentur 16 Gambar 2.10. Tulangan Non-Prategang Penahan Retak 16 Gambar 2.11. Tendon ditarik dan diangkur 18 Gambar 2.12. Beton dicor dan dibiarkan 18 Gambar 2.13. Tendon dilepas, gaya tekan ditransfer ke Beton. 19 Gambar 2.14. Beton Dicor.. 19 Gambar 2.15. Tendon ditarik dan gaya tekan 19 Gambar 2.16. Tendon diangkur dan di grouting 20 Gambar 2.17. Muatan T.. 24 Gambar 2.18. Muatan D.. 25 Gambar 2.19. Potongan Aktual Penampang balok I. 27 viii
Gambar 2.20. Daerah aman kabel (daerah kern) balok I 30 Gambar 2.21. Daerah pusat kern untuk penampang persegi panjang (boks).. 31 Gambar 2.22. Daerah aman kabel.. 33 Gambar 2.23. Kegagalan akibat geser.. 36 Gambar 3.1. Diagram alir Metodologi. 50 Gambar 4.1. Potongan Melintang Jembatan. 53 Gambar 4.2. Penamaan Balok dan Penyebaran Beban. 53 Gambar 4.3. Penampang Standar AASTHO Type 6 54 Gambar 4.4. Penampang Komposit Balok Pelat 56 Gambar 4.5. Penamaan Balok dan Penyebaran Beban. 69 ix
DAFTAR NOTASI A A s A s Bw H Luas Penampang Luas Tulangan Tekan Luas Tulangan Tarik Lebar Balok Tinggi Balok d Tinggi Efektif Balok E s Ec F c F y L M cr Mu Mn P ϕ μ ζci ζcs ζg ζgi ζti Modulus Elastisitas Baja Modulus Elastisitas Beton Kuat tekan Beton Tegangan Leleh Baja Panjang Balok Momen retak Momen Ultimate Momen nominal Beban terpusat Faktor reduksi kekuatan Koefisien friksi Tegangan tekan kondisi awal penegangan Tegangan tekan kondisi layan Tegangan normal kabel kondisi layan Tegangan normal kabel kondisi awal penegangan Tegangan tarik kondisi awal penegangan x
ζts δ eoa eob fy f c f ci Ic Io Ix K Ka = Kb = K a K b Ksh Ld Mu P Pi r Rh S Vu Tegangan tarik kondisi layan ε Regangan Lendutan Batas atas aman kabel Batas bawah aman kabel Tegangan leleh baja Kuat tekan beton kondisi layan Kuat tekan beton kondisi awal penegangan kabel Inersia komposit Inersia penampang Inersia arah x Koefisien wobble Jarak dari pusat berat ke batas atas kern Jarak dari pusat berat ke batas bawah kern Limit kern atas Limit kern bawah Konstanta penyusutan Panjang penyaluran tulangan Momen ultimit Gaya prategang kondisi layan Gaya prategang kondisi awal penegangan kabel Jari-jari girasi Kelembaban relatif Jarak rata-rata antara balok memanjang Gaya lintang ultimit xi
Wa Wb ya yb ya yb ya Momen tahanan sisi atas penampang Momen tahanan sisi bawah penampang Jarak dari pusat berat balok ke atas balok Jarak dari pusat berat balok ke bawah balok Jarak dari pusat berat komposit ke atas komposit Jarak dari pusat berat komposit ke bawah balok Jarak dari pusat berat komposit ke atas balok xii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, dimana atas berkat dan rahmat Nya lah maka laporan Tugas Akhir ini dapat selesai dengan baik. Adapun judul tugas akhir ini yaitu : Analisa Perbandingan Kebutuhan Tulangan dan Kabel Balok Prategang Pada Jembatan Menggunakan Balok PCI dan Box. Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat dalam menempuh ujian sarjana pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak baik bantuan berupa dukungan moril, material, spiritual, maupun administrasi. Dalam kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Torang Sitorus, MT, sebagai dosen pembimbing; 2. Bapak Prof,DR,Ing,Johanes Tarigan, M Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik ; 3. Kepada seluruh Dosen Pembanding yaitu : Bapak Ir.Besman Surbakti, MT, Ibu Rahmi Karolina, ST, MT. ; 4. Seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik ; 5. Orang tua dan Abang-kakakku tercinta dengan segala kasih sayang dan dukungannya sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini; 6. Sahabat-sahabat seperjuangan Yogi, Hary, Edo, Salim, dan Kak Chrisna. xiii
Laporan ini diharapkan dapat membantu para Insinyur didalam perencanaan suatu jembatan prategang dan dapat juga digunakan sebagai pedoman untuk pengembangan penelitian di masa depan yang lebih baik. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna baik isi maupun tata tulisannya. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata saya ucapkan Terimakasih. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Oktober 2015 Penulis Bintua M Simalango 130424010 xiv