Entri Popular
Sabtu, 03 Mei 2014
Jumat, 02 Mei 2014
TEKNOLOGI BETON PRATEKAN
BAHAN AJAR
MATA
KULIAH
TEKNOLOGI BETON PRATEKAN
Oleh :
Ir. H. Armeyn Syam, MT



PROGRAM STUDI – S1 TEKNIK SIPIL
JURUSAN TEKNIK SIPIL
INSTITUT
TEKNOLOGI PADANG
Mei
2013
Teknologi
Beton Pratekan

2.1. Pendahuluan
Perancang
struktur beton pratekan/prategang harus memiliki pengetahuan tentangteknik dan teknologi yang berhubungan dengan
penegangan dan harus terbiasa denganistilah-istilah
yang digunakan. Bab ini menguraikan teknik-teknik penegangan secarakomprehensip
dan juga memberikan detail-detail dari beberapa sistem penegangan yang luasdikenal.Materi
tentang pelaksanaan prategang dibagi dalam dua klasifikasi: Pretensioning(Penegangan/Penarikan-Awal)
dan Post-tensioning (Penegangan/Penarikan Purna). DalamPretensioning, tendon ditegangkan sebelum pengecoran beton, sementara
dalam post-tensioning, tendon
ditegangkan sesudah beton dicetak. Skema klasifikasi sistem-sistemprategangan
diberikan dalam skema di bawah (Gbr. 2.1.) semua sistem
pretensioning merupakan bonded (terekat)
|
||||
|
||||
Gambar
2.4.Klasifikasi dalam Sistem Prategangan (lihat terminologi, hal. 9-14)
2.2. Tendon Pratekan
Istilah “tendon” digunakan untuk menguraikan sebuah
kabel tunggal, untaian,kelompok kabel
atau batang (lihat Gbr. 2.2.). Tipe perkuatan pratekan yang paling seringdigunakan
adalah untaian-tujuh-kabel atau strand 7-kabel (seven-wire strand). Karena
strand7-kabel dibuat di USA maka standar diameter nominal di seluruh dunia
menggunakan satuaninci, dengan
38inci (9.53 mm),12inci (12.70 mm), dan 0.6 inci (15.24 mm) merupakandiamater-diamater yang paling sering digunakan.
Untaian-untaian kabel ini digunakan baikuntuk konstruksi pretension
maupun post-tension. Kekuatan tarik ultimit dari untaian-untaiankabel ini
bervariasi mulai dari 250 sampai 270 ksi (1720 – 1860 Mpa).

Gambar
2.2.Bentuk tendon tipikal
Batang prategang terdeformasi adalah suatu tipe khusus
perkuatan yang berguna dalam beberapa tipe konstruksi post-tension. Diameter
nominal bervariasi dari 38inci (15 mm)sampai 138inci (36 mm) dan
tegangan tarik ultimit sekitar 150 ksi (1030 Mpa).
Kawat tunggal adalah bentuk pertama perkuatan prategang
yang berhasil dan yang tetap digunakan hingga sekarang untuk penerapan khusus
seperti penghubung rel kereta.Diameter nominal 0.196 inci (5 mm)
atau 0.276 inci (7 mm) dan tegangan tarik ultimit berkisar 235 sampai 250
ksi (1620 - 1720 Mpa).
2.3. Sistem Pratekan Pretensioning
(Sistem Penegangan-Awal)
Sub-bab ini meliputi topik sbb,
· Tahap-tahap Pretensioning (Penegangan/Penarikan-Awal)
· Keuntungan
dan Kerugian Sistem Pretensioning
· Perangkat
Sistem Pretensioning
· Fabrikasi
Bantalan Rel Sistem Pretensioning
2.3.1. Tahap-tahap Pretensioning
(Penegangan-Awal)
Dalam sistem pretensioning, tendon baja kekuatan tinggi
ditarik diantara dua ujung abutmen (juga disebut bulkhead ) sebelum pengecoran beton. Abutmen-abutmen
dikekang pada
ujung-ujung landasan prategang.Pada saat
beton mencapai kekuatan yang diinginkan untuk penegangan, tendon-tendon diputus
dari abutmen-abutmennya. Gaya pratekan ditransfer ke beton dari
tendon,berdasarkan ikatan/rekatan diantara beton dan tendon. Selama transfer prategang,
elemen mengalami perpendekkan elastik. Apabila tendon
diaplikasikan secara eksentris, elemen sangat mungkin
mengalami lenturan dan defleksi.
Tahap-tahap yang berbeda dari pelaksanaan
pretensioning diringkaskan sbb.:
1.
Pengangkuran tendon pada ujung-ujung
abutmen
2.
Penempatan
jack-ack (dongkrak)
3.
Aplikasi
tarikan pada tendon
4.
Pencetakan
beton
5. Memutus tendon
Selama
pemutusan tendon-tendon, prategang ditransfer pada beton melalui perpendekkan elastik dan pelengkungan elemen.
Tahap-tahap tersebut ditunjukkan secara skematik dalamGbr. 2.3. Panjang penegangan dan alas acuan bervariasi dari sekitar 80
feet (25 m) sampai650 feet (200 m), bergantung pada produk yang
diperlukan. Untaian kabel yang ditegangkansecara individu biasanya dilepaskan
dengan api-pemotong atau sawing. Urutan pemotonganharus sedemikian rupa agar
tegangan-tegangan tetap sesimetris mungkin. Pemotongan harusdilakukan secara
bertahap dan sedekat mungkin dengan elemen untuk meminimalkan jumlah energi yang ditransfer secara
dinamik melalui tegangan ikat pada pelepasan.

Gambar
2.3.Tahap-tahap Pretensioning (Penegangan/penarikan-awal)
2.3.2.
Keuntungan dan Kerugian Sistem Pretensioning
Keuntungan relatif sistem
pretensioning dibandingkan dengan sistem post-tensioningadalah,
Ø Sistem
pretensioning cocok untuk elemen pracetak yang diproduksi dalam umlah
besar.
Kerugian relatif sistem
pretensioning adalah,
Ø Suatu
alas penegangan diperlukan untuk pelaksanaan pretensioning;
Ø Terdapat
suatu masa tunggu di alas penegangan, sebelum beton mencapai cukup
kekuatan;
Ø Harus
ada ikatan/rekatan yang baik diantara beton dan baja
sepanjang panjang transmisi

Gambar
2.4. Alas pracetak yang sedang disiapkan untuk mengecorsebuah gelagar AASHTO yang sangat panjang. Sisisamping acuan (mold) terlihat di latarbelakang ke arahkanan. Untaian kabel prategang ditahan pada pusatbalok oleh katrol-katrol baja yang akan tertinggaldalam
beton sesudah pengecoran. Alas berukurancukup
panjang sehingga beberapa gelagar dapat dicetak dari ujung ke ujung, dengan untaian kabel ditarik keatas dan ke bawah
sesuai keperluan. Baja tulanganlunak
digunakan sebagai tulangan geser (sengkang).Sisi-sisi atas sengkang akan merekat pada lapisanpenutup yang
dicetak di tempat. Puntiran vertikal kabelprategang
dekat ujung gelagar akan berfungsi sebagai putaran pengangkat.
2.3.3. Perangkat Sistem Pretensioning
Beberapa perangkat penting dalam sistem pretensioning adalah
sbb.:
· Alas / landasan
prategangan
· Abutmen
ujung
· Acuan / mold
· Jack
(dongkrak)
· Perangkat pengangkuran
· Perangkat
pelentuk kabel
Alas
prategangan, abutmen ujung dan acuan Alas/landasan
prategangan, abutmen ujung dan acuan (mold) diberikan dalam Gbr. 2.5.

Gambar 2.5. Alas prategangan, abutmen ujung dan
cetakan (mold)
Suatu perluasan dari sistem sebelumnya disebut sistem
Hoyer. Sistem ini umumnyadigunakan untuk
produksi massal. Abutmen-abutmen ujung diletakkan pada jarak terpisahyang
cukup, dan beberapa elemen dicetak pada suatu jalur tunggal. Cetakan disediakan
padasisi-sisi dan diantara elemen-elemen. Sistem ini disebut juga metoda jalur
panjang (long line method). Gambar di bawah ini adalah
contoh skematik sistem Hoyer.

(a) Skematik

(b) Gambar Detail
Gambar
2.6.a - b. Skematik dan
detail sistem Hoyer (long line
method)
Abutmen
ujung haruslah cukup kaku dan mempunyai fondasi yang kuat. Hal ini biasanya
membutuhkan suaturancangan yang mahal, khususnya bila dibutuhkan gaya prategang
yang besar. Kebutuhan fondasi yang kuat dankaku
dapat dilewati mengganti sistem. Adalah mungkin untuk mencegah pemindahan
beban-beban berat kefondasi dengan menggunakan sistem keseimbangan
sendiri sebagaimana dalam uji pembebanan. Biasanya, halini dilakukan dengan
bantuan suatu alat rangka tarik. Gambar berikut ini menunjukkan komponen dasar
dari suaturangka tarik. Dongkrak dan
spesimen cenderung mendorong ujung elemen. Tetapi ujung-ujung elemen ditahanpada
posisinya oleh elemen yang mengalami tarikan yaitu batang-batang baja
berkekuatan tinggi.

Gambar
2.7. Suatu rangka
tarik
Rangka yang secara umum diadopsi dalam sistem pretensioning disebut bangku
tegangan (stress bench). Cetakan
beton ditempatkan di dalam di antara rangka dan tendon-tendondiregangkan dan
diangkur pada tangan-tangan rangka. Gambar berikut menunjukkankomponen-komponen bangku tegangan


Gambar 2.8
Bangku tegangan rangka peregang sendiri
Gambar berikut menunjukkan
diagram benda-bebas dengan mengganti dongkrak dengan gaya-gaya terapan.

Gambar 2.9.Diagram beban-bebas bangku tegangan
Gambar berikut menunjukkan bangku
tegangan sesudah pencetakan beton

Gambar 2.10. Bangku tegangan sesudah pencetakan beton
Jack (Dongkrak)
Jack atau dongkrak
digunakan untuk aplikasi tarikan pada tendon-tendon. Jack hidrolik adalah tipe
yang umumdigunakan. Dongkrak tipe ini bekerja atas tekanan minyak yang
dibangkitkan oleh pompa. Prinsip-prinsip yangmendasari bajak
adalah Hukum Pascal. Beban yang diberikan oleh dongkrak diukur melalui
pembacaan tekanan dari suatu meteran yang ditambahkan pada aliran minyak atau melalui sel beban terpisah. Gambar berikutmenunjukkan suatu jack hidrolik aksi ganda dengan
sebuah sel beban

Gambar 2.11. Sebuah Jack (dongkrak) hidrolik aksiganda
dengan sel beban
Perangkat Pengangkuran / Penjangkaran
Perangkat pengangkuran/penjangkaran sering dibuat berdasarkan prinsip baji
(pasak) dan friksi. Dalam elemen pretension, tendon ditahan selama pengecoran
dan proses pengerasan beton.Dalam hal ini digunakan suatu
alat pencengkeram sederhana, yang murah dan dapat dilepasdengan cepat. Pada gambar di bawah ini diberikan
beberapa contoh perangkat pengangkuran.


Gambar 2.12 Pemasangan chuck untuk pengangkuran Strand
Pretention
Perangkat Pelentuk ( Harping Devices )
Tendon seringkali dibengkokkan,
kecuali dalam kasus slab diatas tanah, tiang, tiang pancang, dll.Tendon dibengkokkan (dilentukkan) diantara
dukungan-dukungan dengan sebuah lenturandangkal
yang ditunjukkan di bawah.

Gambar 2.13.Pelentukkan/pembengkokkkan tendon
Tendon-tendon dibengkokkan menggunakan perangkat penahan bawah khusus yangditunjukkan dalam gambar di
bawah,

Gambar 2.14 Angkur penahan bawah
untuk membengkokkan tendon
2.3.4. Fabrikasi Bantalan Rel
Sistem Pretensioning
Gambar-gambar foto berikut ini menunjukkan urutan fabrikasi bantalan rel
keretadengan dasar-dasar teknologi pratekan sistem
pretensioning (COPCO, Chennai, India)
Untaian kabel baja (strands)
diregangkan dalam bangku
tegangan yang dapat digeser dengan roller. Bangku tegangan ini dapat memuat 4model dalam satu jalur. Perangkat pengangkuran menahan strands pada satu ujung bangkutegangan.
Pada ujung satunya lagi, dua dongkrak hidrolik mendorong sebuah pelat
dimana strands diangkur. Gerakan pelantak
dongkrak dan tekanan minyak
masing-masing dimonitor dengan skala
dan meteran. Perhatikan bahwa setelah
keluarnya pelantak, celah diantara pelat ujung dan acuan disampingnya
bertambah besar. Hal ini menunjukkan meregangnya strands.
|
|
Gambar 2.17.Penarikan kabel (strands). Dongkrak
hidrolik berada padaujung penarikan.
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
|
|
|
||||||
|
||||||
|
||||||


|
|
2.4. Sistem
Pratekan Post-tensioning (Sistem Penegangan-Purna)
Sub-bab ini meliputi topik sbb,
ü Tahap-tahap Post-tensioning
(Penegangan/Penarikan-Purna)
ü Keuntungan dan Kerugian Sistem Post-tensioning
ü Perangkat Sistem Post-tensioning
ü Fabrikasi Gelagar Jembatan Sistem Post-tensioning
2.4.1. Tahap-tahap
Post-Tensioning (Penegangan-Purna)
Dalam sistem post-tensioning, pipa atau saluran
untuk tendon (strands) ditempatkan bersama-sama
dengan penulangan sebelum pencetakan beton. Tendon dimasukkan kedalam
saluran (pipa) sesudah pencetakan beton. Pipa mencegah kontak diantara beton
dan tendon selama pelaksanaan penarikan. Tidak seperti sistem pretensioning, tendon-tendon ditarik dengan reaksi yang bekerja terhadap beton yang
mengeras.
Bila saluran/pipa dipenuhi dengan injeksi semen (grout), maka ini disebut post-tensioning terekat (bonded). Injeksi merupakan pasta
semen murni atau suatu mortar semen-pasir yang mengandung bahan tambahan yang
sesuai. Pelaksanaan injeksi semen diberikandalam Bab 3.Dalam sistem post-tensioning tak-terekat (unbonded), pipa/saluran tidak pernahdiinjeksi dan tendon ditahan semata-mata oleh pengangkuran ujung. Sketsa berikutmenunjukkan gambaran skematik
dari suatu elemen post-tensioning yang diinjeksi. Profilsaluran bergantung pada kondisi tumpuan. Untuk elemen perletakkan sederhana, saluranmempunyai suatu profil penurunan diantara ujung-ujung.
Untuk elemen perletakkan menerus,saluran menurun pada bagian bentangan dan naik di atas tumpuan

Gambar 2.29.Sistem post-tensioning, angkur penarikan,
angkur ujung tetap dan tabung/pipa.
Gambar 2.30 menunjukkan penempatan tabung/pipa/saluran dalam sebuah
gelagar kotak (box girder) jembatan ditumpu sederhana. Gambar 2.31 menunjukkan
bagian ujung gelagar kotak sesudah penarikan beberapa tendon.


Gambar 2.30 Saluran pipa Tendon Post-Tensioning
didalam bentuk suatu gelagar I dan box


Gambar 2.31.Bagian ujung suatu gelagar kotak sesudah
penarikan tendon
Adapun tahap-tahap pelaksanaan penarikan-purna
(post-tensioning) dapat diberikan sbb.:
- Pengecoran beton
- Penempatan tendon
- Penempatan blok angkur dan dongkrak
- Aplikasi tarikan pada tendon-tendon
- Pengaturan pasak/baji
- Pemotongan tendon
Tahap-tahap tersebut ditunjukkan
secara skematik pada Gambar 2.32. Sesudah mengangkurkan sebuah tendon pada satu ujung,
tarikan diberikan pada ujung lainnya menggunakan dongkrak.Penegangan tendon-tendon dan gaya
pra-tegang beton timbul secara simultan. Sebuah sistemkeseimbangan-sendiri dari gaya-gaya berkembang sesudah
peregangan tendon.

Gambar 2.32. Tahap-tahap post-tensioning
2.4.2. Keuntungan dan Kerugian Sistem
Post-tensioning
Keuntungan relatif sistem post-tensioning dibandingkan
dengan sistem pretensioningadalah,
· Sistem
post-tensioning cocok untuk elemen yang dicetak di lokasi pekerjaan
dengan bobot besar;
· Waktu
tunggu dalam alas pencetakan kurang;
· Transfer
prategang tidak bergantung pada panjang transmisi.
Kerugian relatif sistem post-tensioning adalah,
- memerlukan perangkat pengangkuran dan peralatan untuk injeksi semen (grouting)
2.4.3. Perangkat Sistem Post-tensioning
Beberapa perangkat utama dalam sistem post-tensioning adalah
sbb.:
- Alas/landasan pencetakan
- Mold/acuan
- Saluran/pipa tendon
- Perangkat pengangkuran
- Dongkrak
- Coupler
- Peralatan grouting (injeksi/penyuntikkan semen)
Alas pencetakan, mold/acuan dan
pipa/saluran tendon Alas/landasan prategangan, abutmen ujung dan acuan
(mold) diberikan dalam Gbr. 2.33.

Gambar
2.33. Alas
pencetakan, mold/acuan dan pipa/saluran tendon
Perangkat Pengangkuran
Dalam
elemen post-tension, perangkat angkur memindahkan gaya prategang pada
beton.Perangkat pengangkuran didasarkan atas prinsip-prinsip pengakuran tendon
berikut:
ü Aksi
pasak/baji
ü Dukungan
langsung
ü Belitan
kabel
Aksi
Pasak/Baji
Perangkat pengangkuran berbasis
aksi pasak/baji terdiri dari blok angkur dan baji-baji/pasak. Untaian kabel ditahan
oleh pegangan friksi pada baji dalam blok angkur. Beberapa contoh dari sistem berbasis aksi pasak adalah
produk pengangkuran Fressynet, Gifford-Udall, Anderson dan Magnel-Blaton.
|
|
|
|
|
Gambar
2.34. Perangkat Pengangkuran Sistem Pasak/Baji
Dukungan
Langsung
Kepala baut atau kepala kancing dibentuk pada ujung
kabel-kabel yang secara langsung menumpu
berlawanan arah terhadap blok angkur. Sistem post-tensioning BBRV(Birkenmaier-Brandestini-Ros) dan sistem Prescon
bekerja atas prinsip ini.

Gambar 2.35.Perangkat pengangkuran sistem dukungan langsung
Belitan Kabel
Sistem Baur-Leonhard , SistemLeoba dan
SistemAngkur-Tunggal Dywidag ,
bekerja atas dasar prinsip ini dimana kabel ditanam atau dibelitkan di dalam
beton sebagai angkur mati pada ujung tetap elemen. Kabel-kabel
digulung/dibelitkan berbentuk bola lampu. Gambar berikut memperlihatkan
pengangkuran dengan menggulung kabel dalam suatu pelat post-tension.
Gambar 2.36. Perangkat
pengangkuran sistem gulungan kabel (bentuk bola lampu) pada ujung tetap yang
merupakan suatu angkur mati.
|
Perangkat pengangkuran diuji untuk menghitung
kekuatannya gambar berikut menunjukkan pengujian blok angkur.
|
Tahap-tahap pengangkuran
Gambar dibawah ini menunjukkan urut-urutan penegangan dan pengangkuran
kabel-kabel
kabel-kabel
|
||||
|
||||

|
|
|
Perangkat Pengangkuran / Penjangkaran
Perangkat pengangkuran/penjangkaran sering dibuat
berdasarkan prinsip baji (pasak) dan friksi.Dalam elemen pretension, tendon
ditahan selama pengecoran dan proses pengerasan beton.Dalam hal ini digunakan suatu alat pencengkeram
sederhana, yang murah dan dapat dilepasdengan
cepat. Pada gambar di bawah ini diberikan beberapa contoh perangkat
pengangkuran
Perangkat pengangkuran berbasis aksi pasak/baji terdiri dari blok angkur
dan baji-baji/pasak. Untaian kabel ditahan oleh
pegangan friksi pada baji dalam blok angkur.Beberapa
contoh dari sistem berbasis aksi pasak adalah produk pengangkuran Fressynet,Gifford-Udall, Anderson dan
Magnel-Blaton. Gambar 2.34.Perangkat Pengangkuran Sistem Pasak/Baji
Dongkrak
Cara bekerja dongkrak dan pengukuran beban telah diberikan pada hal. 20-21.
Gambar berikut menunjukkan sketsa yang
diperluas dari perangkat pengangkuran.

Gambar 2.40 Pengangkuran dan pendongkrakan dengan baji-baji
Coupler (Penyambung)
Coupler digunakan untuk
menghubungkan untaian kabel (strand) atau batang (bar). Alat initerdapat pada
pertemuan elemen-elemen, misalnya di dekat kolom-kolom pada pelat post-tension dan di atas pier pada lantai (dek) jembatan
post-tension. Perangkat coupler harus diujidengan
kapasitas penuh dari untaian kabel atau batang. Beberapa tipe coupler
ditunjukkandalam gambar di bawah.
|
|
|
Gambar
2.41 Berbagai tipe alat sambung Untaian kabel (Coupler) multistrand



Gambar 2.42.Coupler monostrand, dengan saluran
grouting (atas)dan tanpa saluran grouting (bawah dan kanan).
Kekuatan pengangkuran dan alat sambung (coupler) dites
untuk menentukan kapasitasnya dengan mesin berikut.
Gambar 2.43.Mesin penguji
kekuatan angkur strand/kabel dan kapasitas coupler
Injeksi Semen (Grouting)
Grouting (injeksi) didefinisikan sebagai pengisian saluran/pipa, dengan
suatu bahan yang bersifat
anti karat lingkungan basa (alkali) untuk baja prategang dan juga menyediakanrekatan yang kuat diantara tendon dan bahan grouting
sekelilingnya.Bagian utama injeksi terdiri dari air dan semen, dengan rasio air
semen sekitar 0.50, bersama-sama dengan bahan tambah pereduksi air, bahan
ekspansif dan bahan pozzolan.Spesifikasi utama bahan injeksi dapat diberikan
sebagai:
- Butiran pasir harus lolos diameter ayakan 150 - 200 µm;
- Kuat tekan tes kubus 100 mm bahan grouting tidak boleh kurang dari 17 N/mm2
pada usia 7 hari.
Di bawah ini
diberikan gambar peralatan grouting (injeksi) dengan kandungan bahan (mortar) dicampur
dan pengisian bahan injeksi melalui pemompaan.
Gambar
2.44.Berbagai tipe pompa groutin
|
|
|
Gambar 2.44 Berbagai tipe pompa grouting
2.4.4. Fabrikasi Gelagar Jembatan
Post-tension
Gambar-gambar foto berikut ini menunjukkan beberapa
tahap penting dalam fabrikasi girder-I (gelagar) post-tension untuk jembatan (Larsen & Toubro). Gambar 2.45
menunjukkan perakitan/pemasangan baja tulangan
dengan pipa/saluran tendon berada di dalam.Perhatikan bahwa bentuk profil parabola pipa/saluran adalah untuk
gelagar tumpuansederhana. Sesudah beton dicetak dan dirawat untuk mencapai
kekuatan yang cukup,tendon-tendon
dimasukkan ke dalam pipa/saluran (Gbr. 2.46). Tendon-tendon kemudiandiangkur
pada ujung tetap dan ditarik menggunakan dongkrak pada ujung lainnya (Gbr. 2.47).

Gambar 2.45 Perakitan/Pemasangan pendetailan
tulangan non pratekan dan Tendon

Gambar 2.46
Memasukkan tendon (kabel) kedalam pipa / saluran

|
||||
|
||||
Gambar 2.47. Penarikan dan Pengangkuran Tendon-Tendon
|
|||
|
|||

Gambar 2.52. Jembatan pratekan post-tension dalam
pelaksanaan

Motto :
- Jadikanlah setiap desah nafas dan langkahku dalam kehidupan sebagai Ibadah yang terindah kepada Allah, ingin selalu kuniatkan segala karena ALLAH.
- Kumohon Ampunan Dosaku dan Dosa Kedua Orang Tuaku , kuingin dalam setiap kehidupanku, keberadaanku tidak menjadi beban bagi siapapun. Cukup beban itu kusandarkan pada Allah
- Dan kuingin, Allah ciptakan keberadaanku dimuka bumi ini sebagai berkah, manfaat dan sebagai pembawa kebaikan
- Ya Robbi, kabulkan permintaanku ini.
Ir. H. Armeyn Syam, MT
Langganan:
Komentar (Atom)

