Sistem Perkembangan Beton Pratekan

Sejarah Pekembangan Beton Pratekan
Beton adalah suatu bahan yang mempunyai kekuatan yang tinggi terhadap tekan, tetapi sebaliknya mempunyai kekuatan relative sangat rendah terhadap tarik.
Beton tidak selamanya bekerja secara efektif didalam penampang-penampang struktur beton bertulang, hanya bagian tertekan saja yang efektif bekerja, sedangkan bagian beton yang retak dibagian yang tertarik tidak bekerja efektif dan hanya merupakan beban mati yang tidak bermanfaat. Hal inilah yang menyebabkan tidak dapatnya diciptakan srtuktur-struktur beton bertulang dengan bentang yang panjang secara ekonomis, karena terlalu banyak beban mati yang tidak efektif. Disampimg itu, retak-retak disekitar baja tulangan bisa berbahaya bagi struktur karena merupakan tempat meresapnya air dan udara luar kedalam baja tulangan sehingga terjadi karatan. Putusnya baja tulangan akibat karatan fatal akibatnya bagi struktur.
Dengan kekurangan-kekurangan yang dirasakan pada struktur beton bertulang seperti diuraikan diatas, timbullah gagasan untuk menggunakan kombinasi-kombinasi bahan beton secara lain, yaitu dengan memberikan pratekanan pada beton melalui kabel baja (tendon) yang ditarik atau biasa disebut beton pratekan.
Beton pratekan pertama kali ditemukan oleh EUGENE FREYSSINET seorang insinyur Perancis. Ia mengemukakan bahwa untuk mengatasi rangkak,relaksasi dan slip pada jangkar kawat atau pada kabel maka digunakan beton dan baja yang bermutu tinggi. Disamping itu ia juga telah menciptakan suatu system panjang kawat dan system penarikan yang baik, yang hingga kini masih dipakai dan terkenal dengan system FREYSSINET.
Dengan demikian, Freyssinet telah berhasil menciptakan suatu jenis struktur baru sebagai tandingan dari strktur beton bertulang. Karena penampang beton tidak pernah tertarik, maka seluruh beban dapat dimanfaatkan seluruhnya dan dengan system ini dimungkinkanlah penciptaan struktur-struktur yang langsing dan bentang-bentang yang panjang.
Beton pratekan untuk pertama kalinya dilaksanakan besar-besaran dengan sukses oleh Freyssinet pada tahun 1933 di Gare Maritime pelabuhan LeHavre (Perancis). Freyssenet sebagai bapak beton pratekan segera diikuti jejaknya oleh para ahli lain dalam mengembangkan lebih lanjut jenis struktur ini,seperti: a). Yves Gunyon
Yves Gunyon adalah seorang insinyur Perancis dan telah menerbitkan buku Masterpiecenya “ Beton precontraint” (2 jilid) pada tahun 1951. Beliau memecahkan kesulitan dalam segi perhitungan struktur dari beton pratekan yang diakibatkan oleh gaya-gaya tambahan disebabkan oleh pembesian pratekan pada struktur yang mana dijuluki sebagai “Gaya Parasit” maka Guyon dianggap sebagai yang memberikan dasar dan latar belakang ilmiah dari beton pratekan.
b). T.Y. Lin
T.Y. Lin adalah seorang insinyur kelahiran Taiwan yang merupakan guru besar di California University, Merkovoy. Keberhasilan beliau yaitu mampu memperhitungkan gaya-gaya parasit yang tejadi pada struktur. Ia mengemukakan teorinya pada tahun 1963 tentang “ Load Balancing”. Dengan cara ini kawat atau kabel prategang diberi bentuk dan gaya yang sedemikian rupa sehingga sebagian dari beban rencana yang telah datetapkan dapat diimbangi seutuhnya pada beban seimbang ini. Didalam struktur tidak terjadi lendutan dan karenanya tidak bekerja momen lentur apapun, sedangkan tegangan beton pada penampang struktur bekerja merata. Beban-beban lain diluar beban seimbang (beban vertikal dan horizontal) merupakan “inbalanced load”, yang akibatnya pada struktur dapat dihitung dengan mudah dengan menggunakan teori struktur biasa. Tegangan akhir dalam penampang didapat dengan menggunakan tegangan merata akibat “Balanced” dan tegangan lentur akibat “Unbalanced Load”. Tanpa melalui prosedur rumit dapat dihitung dengan mudah dan cepat. Gagasan ini telah menjurus kepada pemakaian baja tulangan biasa disamping baja prategang, yaitu dimana baja prategang hanya diperuntukkan guna memikul akibat dari Inbalanced Load.
Teori “inbalanced load” telah mengakibatkan perkembngan yang sangat pesat dalam menggunakan beton pratekan dalam gedung-gedung bertingkat tinggi. Struktur flat slab, struktur shell, dan lain-lain. Terutama di Amerika dewasa ini boleh dikatakan tidak ada gedung bertingkat yang tidak menggunakan beton pratekan didalam strukturnya.
T.Y. Lin juga telah berhasil membuktikan bahwa beton pratekan dapat dipakai dengan aman dalam bangunan-bangunan didaerah gempa, setelah sebelumnya beton pratekan dianggap sebagai bahan yang kurang kenyal (ductile) untuk dipakai didaerah-daerah gempa, tetapi dikombinasikan dengan tulangan baja biasa ternyata beton pratekan cukup kenyal, sehingga dapat memikul dengan baik perubahan-perubahan bentuk yang diakibatkan oleh gempa.
c). P.W. Abeles
P.W. Abeles adalah seorang insinyur Inggris, yang sangat gigih mendongkrak aliran” Full Prestressing”, karena penggunaanya tidak kompetitif terhadap penggunaan beton bertulang biasa dengan menggunakan baja tulangan mutu tinggi. Penggunaan Full Prestessing ini tidak ekonomis, menurut berbagai penelitian biaya struktur dengan beton pratekan dan Full Prestressing dapat sampai 3,5 atau 4 kali lebih mahal dari pada struktur yang sama tetapi dari beton bertulang biasa dengan menggunakan tulangan baja mutu tinggi. Dengan demikian timbullah gagasan baru yang dikemukakan oleh P.W. Abeles untuk mengkombinasikan prinsip pratekan dengan prinsip penulangan penampang atau dikenal dengan nama “Partial Prestressing”. Yang mana didalam penampang diijinkan diadakannya bagi tulangan, lebar retak dapat dikombinasikan dengan baik.
“Partial Prestrssing” telah disetujui oleh Chief Engineer’s Departement untuk digunakan pada jembatan-jembatan kereta api di Inggris, dimana tegangan tarik boleh terjadi sampai 45 kg/cm2 dengan lebar retak yang dikendalikan dengan memasang baja tulangan biasa. Freyssinet sendiri menjelang akhir karirnya telah mengakui juga bahwa “Partial Prestressing” mengembangkan struktur-struktur tertentu. Begitupun dengan teori “Load Balancing” dari T.W. Lin yang ikut mendorong dipakainya “Partial Prestressing” karena pertimbangannya kecuali segi ekonomis juga segi praktisnya bagi perencanaan.
II. Tujuan
Tujuan pemberian gaya pratekan adalah timbul tegangan-tegangan awal yang berlawanan dengan tegangan- tegangan yang oleh beban-beban kerja. Dengan demikian konstruksi dapat memikul beban yang lebih besar tanpa merubah mutu betonnya.
III. Untung/ rugi dibandingkan beton bertulang
? Dapat dipakai pada bentang-bentang yang besar
? Bentuknya langsing, berat sendiri lebih kecil, lendutan lebih kecil
? Hanya dapat memikul beban dalam satu arah,kurang cocok untuk pembebanan bolak balik
? Beton mutu tinggi, tidak mudah retak, lebih aman/ tahan terhadap pengaruh cuaca sehingga bahaya karatan dari baja oleh merembesnya air atau uap-uap korosif dapat dibatasi
? Lebih ekonomis apabila dipakai pada bentang-bentang yang besar
? Diperhitungkan alat-alat pelengkap (dongkrak, jangkar, pipa pembungkus, alat untuk memompa martel, dan lain-lain) dan juga diperlukan pengawasan pelaksanaan yang ketat.
B. BETON
Untuk beton pratekan diperlukan mutu beton yang tinggi (min K-300) karena mempunyai sifat penyusutan dan rangkak yang rendah, mempunyai modulus elastisitas dan modulus tekan yang tinggi serta dapat menerima tegangan yang lebih besar. Sifat-sifat ini sangat penting untuk menghindarkan kehilangan tegangan yang cukup besar akibat sifat-sifat beton tersebut
? Pada beton bertulang biasa berlaku ketentuan dalam PBI 71 dimana modulus elastisitas (Ebo) beton dihubungkan dengan pembebanan yang cepat.
? Pada beton pratekan, pembebanan oleh gaya prestress berlangsung lama maka dipakai modulus sekam (Eb)
Dimana menurut ACI : Eb= 1.800.000 + 500 T’bk (PSi Pound per Square Inchi).
C. BAJA
Untuk beton pratekan digunakan baja bermutu tinggi kehilangan-kehilangan tegangan yang diakibatkan oleh sifat-sifat baja dapat diperkecil.
Adapun jenis-jenis baja yang dipakai dalam beton pratekan:
? Kawat baja (Wire)
Beberapa kawat baja sejajar yang digabungkan sehingga membentuk suatu kabel (Tendon)
Pada pretentioning kabel ini tidak terbungkus, sedangkan pada post tentioning kabel dibungkus pipa bergerigi (Tendon)
? Tali baja (Strand) : diameter 3 mm
Biasanya 6 buah kawat dililitkan pada satu kawat inti (Swin Write Strand). Digunakan pada Pretentioning.
? Batang baja (Bar) : diameter ? 20 mm
D. CARA PEMBERIAN TEGANGAN
? Pretentioning : kabel ditarik dulu sebelum dicor
? Post Tentioning : kabel ditarik setelah beton cukup keras
Pemberian pra tegangan bias penuh (full prestressing) atau sebagian saja (partial prestressing).
- Full Prestressing : tidak boleh ada bagian tarik
- Partially Presstressing : boleh ada bagian tarik
E. KEHILANGAN PRATEGANGAN
1. Sehubungan dengan sifat-sifat baja:
? Akibat penggelinciran pada waktu dongkrak dilepaskan
? Akibat gesekan :
- Dalam dongkrakan sendiri
- Pada unit penjangkaran (tepi dongkrak)
- Gesekan kabel dengan dinding pembungkus
? Akibat rangkak
2. Sehubungan dengan sifat-sifat beton :
? Akibat elastisitas beton
? Akibat rangkak dan susut dari beton
3. Akibat perubahan bentuk kronstruksi (Lenturan)
? System prestensioning 18%
? System Post tensioning 15%
4. PEMERIKSAAN TEGANGAN-TEGANGAN PADA PENAMPANG MELINTANG
Untuk memeriksa tegngan-tegangan yang terjadi diserat atas dan bawah pada suatu penampang yang mana telah diketahui dimensinya, besarnya gaya prategang, awal dan transfer, letaknya kabel, serta besarnya momen lentur yang bekerja, maka perlu ditinjau beberapa keadaan antara lain :
? Keadaan awal
- super posisi :a). Tegangan-tegangan akibat gaya prestesing awal
b). Tegangan akibat berat sendiri
? setelah kehilangan tegangan
- Super posisi
? Setelah beban luar bekerja
- Tegangan akibat beben luar
- Tegangan akhir (Super Posisi dari hasil 2 dan 3)
Rumus umum :? = -
Bila kabel diletakkan dititik berat beban, jadi e = 0
? = -
5. PEMERIKSAAN TEGANGAN PADA KOMPOSIT
Tegangan-tagangan yang harus ditinjau dalam beberapa keadaan :
? Keadaan awal penampang precast
- tegangan akibat gaya prestress akhir
- tegangan akibat berat sendiri
? setelah kehilangan tegangan (penampang precast)
- Tegangan akibat gaya prestress akhir
- Tegagan akibat berat sendiri precest
? Setelah beton dicor (penampang precast)
- Tegangan akibat gaya prestress akhir
- Tegangan akibat berat sendiri precast + cast in place
? Setelah beban luar bekerja (penampang komposit)
- Tegangan akibat beban luar
- Tegangan-tegangan akhir
Rumus umum pada F tidak berlaku
6. DAERAH AMAN UNTUK JALANNYA KABEL
? Analisa penampang memanjang :
Akibat dari gaya prategang baja mengalami tarikan, akibatnya beton mengalami tekanan yang besarnya sama dengan tarikan P = D. Sebelum beban luar bekerja, resultante gaya tarik pada baja dan resultante gaya tekan pada beton berhimpit yaitu pada titik berat baja. Setelah beban luar bekerja (beban vertical), berarti ada momen postif akibat beban luar tersebut maka pad asetiap penampang timbul momen perlawanan yang bersal dari momen kopel antara P dan D. Letak garis kerja P tetap,sedangkan letak garis D berubah-ubah sesuai dengan besarnya kopel yang timbul.
Sumber : http://wartawarga.gunadarma.ac.id/