BETON PRATEGANG DAN ISTILAH DALAM METODE APLIKASI PEKERJAAN KONSTRUKSI

 Gambar 1 : Susunan beton prategang sebelum dipasang

             Beton adalah suatu material yang kuat dalam kondisi tekan, tetapi lemah dalam kondisi tarik. Kuat tariknya bervariasi dari 8-14  persen  dari  kuat  tekannya.  Beton  tidak  selamanya  bekerja  secara  efektif  di  dalam  penampang-penampang struktur  beton  bertulang,  hanya  bagian  tertekan  saja  yang  efektif  bekerja,  sedangkan  bagian  beton  yang  retak  di bagian tertarik tidak bekerja efektif dan hanya merupakan beban mati yang tidak bermanfaat. Selain itu, retak-retak di sekitar baja tulangan berbahaya bagi struktur karena merupakan tempat meresapnya air dan udara luar ke dalam baja tulangan sehingga terjadi karatan. Putusnya baja tulangan akibat karatan akan berakibat fatal bagi struktur. Hal tersebut yang menyebabkan tidak dapatnya diciptakan struktur-struktur beton bertulang dengan bentang yang panjang secara ekonomis, karena terlalu banyak beban mati yang tidak efektif. Dikarenakan kekurangan tersebut maka timbullah  gagasan  untuk  menggunakan  kombinasi  bahan  beton,  yaitu  dengan  memberikan  pratekanan  pada  beton melalui kabel baja (rendon) yang ditarik atau biasa disebut beton pratekan. 

          Orang yang berjasa dan yang menemukan Beton pratekan pertama kali yaitu Eugene  Freyssinet,  merupakan seorang  insinyur  kebangsaann Perancis.  Ia  mengatakan bahwa  metode untuk  mengatasi  rangkak,  relaksasi dan slip pada jangkar kawat atau  kabel maka digunakan beton dan baja kualitas bermutu tinggi. Beton  prategang adalah  beton  yang  mengalami  tegangan  internal  dengan besar  (akibat  stressing)  dan  distribusi sedemikian  rupa  sehingga  dapat  mengimbangi  sampai  batas  tertentu  tegangan  yang terjadi  akibat  beban  eksternal (T.Y.Lin,  2000). Dalam  beton  prategang,  baja  sebelumnya  ditarik  terlebih  dahulu untuk  mencegah  terjadinya pemanjangan  yang  berlebihan  pada  saat  pembebanan,  sementara  beton  ditekan  terlebih  dahulu  untuk  mencegah retak-retak  akibat  tegangan  tarik. Dengan  memanfaatkan  momen  sekunder  akibat  stressing  untuk  mengimbangi momen  akibat  beban luar  tinggi  komponen  beton  prategang  berkisar  antara  65%  sampai  80%  tinggi  komponen beton bertulang pada bentang dan beban yang sama, dengan demikian beton prategang membutuhkan lebih sedikit beton dan sekitar 20% sampai 30% banyaknya tulangan (Edward G. Nawy, 2001).

               Menurut  Ir.  Winarni  Hadipratomo, 1994.,  terdapat  dua  prinsip  yang  berbeda  dalam  sistem  penegangan  pada beton prategang, yaitu :

a. Konstruksi  dimana  tendon  ditegangkan  dengan  pertolongan  alat  pembantu  sebelum beton  dicor  atau sebelum beton  mengeras dan  gaya prategang dipertahankan sampai  beton cukup keras.  Untuk ini dipakai istilah Pre-tensioned Prestress Concrete.

b. Konstruksi dimana setelah betonnya cukup keras, barulah bajanya  yang tidak  melekat pada tendon diberi tegangan. Konstruksi ini disebut Post-tensioned Prestress Concrete.

 Gambar 2 : Proses pemasangan tendon dan memberikan gaya prategang.

  Gambar 3 : Proses pemasangan tendon dan memberikan gaya prategang.

·      Beton Prategang

Beton bertulang merupakan suatu rangkaian tulangan beton yang telah diberikan tegangan tekan berbentuk tendon untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat beban kerja yang terjadi. 

·  Tegangan Ijin Beton Prategang Sebelum  menetukan  gaya  awal  pretegang  yang  terjadi  harus  terlebih dahulu  dihitung  tegangan  ijin  pada  balok  prategang  baik  tegangan  ijin beton  maupun  tegangan  ijin  baja  sesuai  SNI  03-2847-2002. Dimensi penampang Perhitungan  mengenai  dimensi  penampang  juga  diperlukan  sebelum melakukan  analisa  gaya  awal  prategang  yang  terjadi.  Pada  analisa dimensi  penampang  selain  menghitung  penampang  sesudah  komposit juga  memperhitungkan  letak  kern  pada  balok  yang  hendak  digunakan untuk desain tata letak tendon. Data dan perancangan : -  Dimensi balok pratekan 40 / 60 cm -  Bw = 40 cm dan h = 60 cm dengan tebal pelat = 12 cm -  Panjang balok prategang 1500 cm -  d’ (jarak serat terluar tarik hingga titik berat tendon) = 7,5 cm (Sesuai SNI 03-2847-2002). Mencari Momen Akibat Berat Sendiri dan Komposit 1.  Akibat Berat Sebelum Komposit Beban  yang  terjadi  pada  saat  sebelum  komposit  adalah  berupa berat  sendiri  balok  sebagai  beban  terbagi  rata.  

              Momen  yang terjadi  akibat  berat  sendiri  sebelum  komposit  diasumsikan sebagai momen pada perletakan sendi-sendi karena balok beton pratekan dibuat  terlebih dahulu, sebelum ada beban dari kolom diatas  balok  pratekan  (kolom  monolit  dibuat  setelah  balok pratekan selesai dibuat pada saat setelah komposit). Akibat Beban Mati dan Hidup Setelah Komposit Sedangkan  beban-beban  setelah  komposit  terdiri  dari  berat sendiri balok, berat sendiri pelat ditambah komponen-komponen yang berada diatas pelat (pelat lantai karena letak balok prestress berada pada lantai 6), selain itu terdapat pula beban akibat reaksi perletakan  pada  salah  satu  sisi  balok  prestress  yang direncanankan.  Beban  hidup  yang  bekerja  dihitung  sebesar  100 kg/m2  pada  tiap  luasan  pelat  yang  mampu  menampung  beban hidup  yang  terjadi  karena  ruangan  dipakai  untuk  ruangan meeting. 

·    Kontrol Tegangan pada  setiap  tahap  pelaksanaan  harus  dicek  dahulu  agar memenuhi syarat tegangan ijin tarik maupun tekan, yang terjadi pada saat  beban  segera  setelah  peralihan  maupun saat  pembebanan  segera setelah terjadi  peralihan  atau  pada  saat  beban  kerja  sudah  bekerja  ditambah dengan  beban-beban  mati  tembahan  lainnya  (tegangan  ijin  sesaat setelah penyaluran gaya prategang dan setelah kehilangan prategang). Pengecekan  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  apakah  tendon  yang terpasang  memiliki  tegangan  yang  sesuai  dengan  kapasitas  tegangan ijin beton dalam memikul momen yang terjadi. Sebelum  pengecekan  dilakukan,  maka  momen-momen  yang  terjadi pada  setiap  tahapan  harus  dihitung  terlebih  dahulu.

 ·  Pekerjaan Grouting  merupakan suatu  proses  saat pengisian  rongga  udara  antara  strand  dengan duct  dan  rongga  pada  bagian  dalam  casting  dengan  bahan  grout. bertujuannya  dalam menjaga dan megantisipasi terjadi korosi dan untuk mengikat strand  dengan  beton  disekelilingnya  menjadi  satu  kesatuan. Menggunakan suatu  campuran  yang terdiri dari semen  dengan  air  dan  ditambahkan bahan  non shrinkage additives.

   ·   Kehilangan Prategang Langsung  meliputi  4  hal,  yaitu  akibat perpendekan  elastis,  akibat  pengangkuran,  akibat  gesekan  (Woble efek)  dan  akibat  kekangan  kolom.  Pada  subbab  ini  keempat  hal tersebut akan dibahas lebih mendetail. Kehilangan prategang Akibat Perpendekan Elastis Akibat  dari  gaya  jacking  yang  terjadi  oleh  tendon  prategang  maka beton  akan  mengalami  perpendekan  elastis  (karena  tekanan  gaya prestress yang cukup besar), struktur balok akan memendek dan kabel juga  akan  ikut  mengalami  perpendekan  yang  menyebabkan berkurangnya  gaya  prategang  awal.  Namun  pada  konstruksi  pasca tarik  dengan  satu  tendon  saja  kehilangan  akibat  elastisitas  beton sangatlah  kecil  dan  cenderung  diabaikan,  karena  penarikan  kabel hanya  terjadi  satu  kali  dan  kehilangan  akibat  tarikan  tendon  terakhir. Sehingga kehilangan prategang akibat perpendekan elastis tidak perlu diperhitungkan.

  ·   Kontrol Lendutan adalah Kemampuan  layan  struktur  beton  prategang  ditinjau  dari  perilaku defleksi komponen tersebut. Elemen beton prategang memiliki dimensi yang  lebih  langsing  dibanding  beton  bertulang  biasa  sehingga  kontrol lendutan  sangat  diperlukan  untuk  memenuhi  batas  layan  yang disyaratkan.

  ·   Kontrol Tegangan pada  setiap  tahap  pelaksanaan  harus  dicek  dahulu  agar memenuhi syarat tegangan ijin tarik maupun tekan, yang terjadi pada saat  beban  segera  setelah  peralihan  maupun saat  pembebanan  segera setelah terjadi  peralihan  atau  pada  saat  beban  kerja  sudah  bekerja  ditambah dengan  beban-beban  mati  tembahan  lainnya  (tegangan  ijin  sesaat setelah penyaluran gaya prategang dan setelah kehilangan prategang). Pengecekan  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  apakah  tendon  yang terpasang  memiliki  tegangan  yang  sesuai  dengan  kapasitas  tegangan ijin beton dalam memikul momen yang terjadi. Sebelum  pengecekan  dilakukan,  maka  momen-momen  yang  terjadi pada  setiap  tahapan  harus  dihitung  terlebih  dahulu.

  ·    Pekerjaan Grouting  merupakan suatu  proses  saat pengisian  rongga  udara  antara  strand  dengan duct  dan  rongga  pada  bagian  dalam  casting  dengan  bahan  grout. bertujuannya  dalam menjaga dan megantisipasi terjadi korosi dan untuk mengikat strand  dengan  beton  disekelilingnya  menjadi  satu  kesatuan. Menggunakan suatu  campuran  yang terdiri dari semen  dengan  air  dan  ditambahkan bahan  non shrinkage additives.

·    Friksi kelengkungan

Suatu akibat dari friksi yang dibengkokkan atau lengkungan di dalam profil tendon prategang saat proses tegangan dilakukan berdasarkan seperti yang disyaratkan.

·      Friksi Wobble

Akibat terjadinya friksi wobble karena adanya penyimpangan yang tidak disengaja pada saat penempatan tendon.

selongsong prategang dari kedudukan yang seharusnya

·      Gaya Jacking

Proses yang dilakukan saat tendon sudah terpasang dan diberikan gaya sementara yang ditimbulkan oleh alat yang mengakibatkan terjadinya tarik pada tendon dengan mengikuti tahapan - tahapan saat pemasangan berlangsung dalam beton prategang.

·      Pasca tarik

Saat setelen gaya Jacking sudah terjadi maka dilakukan pemberian tarikan , karena dalam sistem prategang dimana tendon ditarik sesudah beton sudah mengeras dan mencapai batas waktu yang telah di tetapkan yang menjadi standar dalam dunia konstruksi terhadap umur beton.

·         Perangkat angkur

Suatu alat yang digunakan sebagai perangkat dalam proses pemberian gaya Jacking dan biasa digunakan pada sistem prategang pasca tarik untuk menyalurkan gaya pasca tarik dari tendon ke beton prategang.

·         Pra-tarik

Proses dalam pemberian gaya prategang dengan menarik tendon dan posisi terkunci sebelum beton dicor, hal ini merupakan kebalikan dari Pasca tarik dimana kondisi beton sudah siap dilakukan pengecoran terlebih dahulu. Hal semacam ini yang harus dipahami agar saat proses pengerjaan tidak ada hambatan.

·         Prategang efektif

Suatu kondisi tegangan yang masih bekerja pada tendon setelah semua kehilangan tegangan terjadi, di luar pengaruh beban mati dan beban tambahan pada suatu konstruksi.

·      Tendon

Merupakan suatu elemen baja yang di desain sedemikian rupa sebagai alat yang mempunyai fungsi terhadap pengaplikasian dalam bentuk yang kokoh misalnya kawat baja, kabel batang, kawat untai atau suatu bundel dari elemen - elemen tersebut, yang digunakan untuk memberi gaya prategang pada beton.

·      Tendon dengan Lekatan

Sebagai bagian item pekerjaan kawat tendon prategang yang direkatkan pada beton baik secara langsung maupun dengan cara grouting.

·         Transfer

Proses penyaluran tegangan dalam tendon prategang dari Jacking atau perangkat angkur pasca tarik kepada komponen struktur beton yang sudah terpasang.

·      Tulangan

Salah satu bagian lain yaitu batang baja berbentuk polos atau berbentuk ulir atau berbentuk pipa yang berfungsi untuk menahan gaya tarik pada komponen struktur beton, tidak termasuk tendon prategang, kecuali bila secara khusus diikut sertakan saat pengerjaan.

·         Zona angkur

Bagian komponen struktur prategang pasca tarik dimana gaya prategang terpusat disalurkan ke beton dan disebarkan secara lebih merata ke seluruh bagian penampang. Panjang daerah zona angkur ini adalah sama dengan dimensi terbesar penampang. Terhadap perangkat angkur tengah, zona angkur mencakup suatu daerah yang terganggu di posisi depan dan di posisi belakang perangkat angkur tersebut.  

Momen Retak Perhitungan  kuat  ultimate  dari  balok  prategang  harus  memenuhi persyratan SNI 03-2847-2002  pasal  20.8.3,  jumlah  total  baja  tulangan  non  prategang  dan prategang harus   cukup untuk dapat menghasilkan beban terfaktor paling sedikit  1,2  beban  retak  yang  terjadi  berdasarkan  nilai  modulus  retak sebesar 0,7 √𝑓𝑐, sehingga didapat ϕMn  ≥ 1,2 MCr dengan nilai ϕ = 0,85. Perhitungan  momen  retak  dan  momen  batas  akan  dibahas  menjadi  dua yaitu  untuk  tumpuan  dan  lapangan.  Karena  kebutuhan  tulangan  lunak pada  daerah  tumpuan  lebih  dibutuhkan  mengingat  kontrol  tarik  pada daerah  tumpuan  tidak  memenuhi  syarat.  

                Selain  itu  pada  serat  atas sedangkan  pada  lapangan  tegangan  tarik  terjadi  pada  serat  bawah. Momen  retak  adalah  momen  yang  mengkasilkan  retak  –  retak  rambut pertama  pada  balok  prategang  dihitung  dengan  teori  elastic,  dengan menganggap  bahwa  retak  mulai  terjadi  saat  tarik  pada  serat  beton mencapai  modulus  keruntuhannya.  Yang  perlu  diperhatikan  pula  bahwa modulus  keruntuhan  hanyalah  merupakan  ukuran  permulaan  retak rambut pertama yang sering kali terlihat oleh mata secara langsung. Nilai momen  retak  dapat  dihitung  sebagai  berikut  (dengan  asumsi  tanda  (+) adalah serat yang mengalami tekan) Penulangan Non-Prategang Beban  gempa  pada  komponen  balok  beton  prategang  untuk  nilai momen positif dipikul sepenuhnya oleh tulangan lunak balok (tulangan lentur tambahan). Sedangkan momen negatifnya 25% dipikul oleh tendon prestress dengan  mengandalkan  eksentrisitas  tumpuan  untuk  melawan  momen  negatif akibat  gempa,  sedangkan  75%  momen  negatif  akibat  gempa  dipikul  oleh tulangan  lunak  (serat  atas).  Hal  ini  sesuai  dengan  ACI  2008  pasal  21.5.2 mengenai  pembagian  gaya  gempa  pada  komponen  prestress.

___________________________________________________________________