Proyek Mal Puri Village (bangunan podium) yang merupakan bagian dari The St. Moritz memiliki luas area yang sangat besar. Bangunan megastruktur ini juga membutuhkan ruang-ruang yang secara struktural memiliki bentangan lebar. Karena kebutuhan akan estetika arsitektural pada interior mal, maka keberadaan kolom tertentu di tengah – tengah ruangan berbentang lebar perlu ditiadakan. Untuk itulah beton prategang dijadikan satu solusi dalam mengatasi ruangan dengan bentang lebar tersebut, di samping efisiensi penggunaan material beton. Dengan mengaplikasikan beton prategang maka keberadaan kolom – kolom untuk menunjang balok bentang lebar dapat ditiadakan dan penampang balok dapat bekerja lebih efektif terhadap gaya-gaya luar. Pada proyek Mal The St. Moritz ini, balok yang ditinjau adalah balok struktur di lantai UG (Upper Ground) dengan kode PC6-UG-P2 dengan lokasi seperti terlihat pada gambar 4.1.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Proyek Mal Puri Village (bangunan podium) yang merupakan bagian dari
The St. Moritz memiliki luas area yang sangat besar. Bangunan megastruktur ini
juga membutuhkan ruang-ruang yang secara struktural memiliki bentangan lebar.
Karena kebutuhan akan estetika arsitektural pada interior mal, maka keberadaan
kolom tertentu di tengah – tengah ruangan berbentang lebar perlu ditiadakan.
Untuk itulah beton prategang dijadikan satu solusi dalam mengatasi ruangan
dengan bentang lebar tersebut, di samping efisiensi penggunaan material beton.
Dengan mengaplikasikan beton prategang maka keberadaan kolom – kolom
untuk menunjang balok bentang lebar dapat ditiadakan dan penampang balok
dapat bekerja lebih efektif terhadap gaya-gaya luar.
Pada proyek Mal The St. Moritz ini, balok yang ditinjau adalah balok
struktur di lantai UG (Upper Ground) dengan kode PC6-UG-P2 dengan lokasi
seperti terlihat pada gambar 4.1.
60
Gambar 4.1 Lokasi Balok Prategang yang Ditinjau
Dengan bentang selebar 24 m (3 kali lebar modul), maka direncanakan
sebuah balok dengan dimensi lebar 80 cm dan tinggi 120 cm. Berikut adalah
gambar penampang dari balok yang dimaksud.
Gambar 4.2 Penampang Balok PC6-UG-P2
61
Beton merupakan material yang tahan terhadap tekanan, namun tidak
tahan terhadap tarikan. Sedangkan baja merupakan material yang sangat tahan
terhadap tarikan. Dengan mengkombinasikan keduanya, beton dan baja ini akan
menjadi material yang tahan terhadap tekanan dan tarikan dan disebut beton
bertulang (reinforced concrete). Hal ini yang menyebabkan beton pada beton
bertulang hanya menerima tegangan tekan, sedangkan tegangan tarik diterima
oleh baja. Akibatnya penampang beton tidak digunakan secara efektif 100%,
karena ada bagian yang mengalami tegangan tarik.
Gambar 4.3 Sketsa Penampang Beton Bertulang
Pada Gambar 4.3 terlihat sebuah penampang beton bertulang dimana
penampang beton yang diperhitungkan untuk memikul tegangan tekan adalah
bagian di atas garis netral yaitu bagian yang diarsir, sedangkan bagian di
bawahnya adalah bagian tarik yang tidak dapat diperhitungkan karena beton
tidak tahan terhadap tegangan tarik.
Kondisi ini semakin tidak efektif dimana beton memiliki berat jenis yang
sangat besar yaitu sekitar 2.400 kg/m3, sehingga bagian yang tidak memikul
62
tegangan tekan juga memiliki berat yang sangat besar dan cukup membebani
struktur.
Untuk mengatasi hal ini, perlu adanya tekanan pada beton sebelum
beban-beban bekerja sehingga penampang beton dalam kondisi tertekan
seluruhnya. Inilah yang mendasari konsep beton prategang atau prestressed
concrete.
Berikut adalah beberapa keuntungan beton prategang dibandingkan beton
bertulang biasa :
a. Resiko terjadinya lendutan akan sangat minimum karena adanya gaya
pratekan sebelum gaya-gaya dan beban bekerja yang melawan arah
lendutan.
b. Penampang struktur lebih kecil karena luas seluruh penampang digunakan
secara efektif.
c. Volume beton dan jumlah baja tulangan akan lebih sedikit sehingga lebih
ekonomis.
d. Secara berat akan lebih ringan karena volumenya lebih sedikit
dibandingkan beton bertulang biasa sehingga dapat dipergunakan untuk
bentangan-bentangan yang lebar (secara otomatis menghemat kolom dan
menambah nilai estetika bangunan).
Untuk menjelaskan mengenai beton prategang, ada 3 konsep yang dipergunakan
antara lain :
a) Sistem pratekan/prategang untuk mengubah beton yang getas
menjadi bahan yang elastis.
63
Eugene Freyssiinett menggambarkan bahwa dengan memberikan tekanan
terlebih dahulu (pratekan) pada beton yang pada dasarnya getas akan
membuatnya menjadi bahan yang elastis. Dengan memberikan tekanan
(menarik baja mutu tinggi), beton yang bersifat getas dan kuat memikul
tekanan dapat memikul tegangan tarik akibat beban eksternal dengan
adanya tekanan internal ini.
Gambar 4.4 Skema Konsep Beton Elastis
Pada gambar 4.4 terlihat bahwa akibat diberi gaya tekan (gaya
prategang) F yang bekerja pada pusat berat penampang beton akan
memberikan tegangan tekan yang merata di seluruh penampang beton
sebesar F/A, dimana A adalah luas penampang beton tsb.
Akibat beban merata (termasuk berat sendiri beton) akan
memberikan tegangan tarik di bawah garis netral dan tegangan tekan di
atas garis netral yang besarnya pada serat terluar penampang adalah :
Tegangan lentur :
64
dimana : M : momen lentur pada penampang yang ditinjau
c : jarak garis netral ke serat terluar penampang
I : momen inersia penampang.
Jika kedua tegangan akibat gaya prategang dan tegangan akibat
momen lentur ini dijumlahkan, maka tegangan maksimum pada serat
terluar penampang adalah :
Di atas garis netral
Di bawah garis netral
b) Sistem Prategang untuk Kombinasi Baja Mutu Tinggi dengan Beton
Mutu Tinggi.
Konsep ini hampir sama dengan konsep beton bertulang biasa, yaitu
beton prategang merupakan kombinasi kerja sama antara baja prategang
dan beton, dimana beton menahan beban tekan dan baja prategang
menahan beban tarik.
Gambar 4.5 Skema Kombinasi Baja dan Beton
65
Pada beton prategang, baja prategang ditarik dengan gaya
prategang T yang mana membentuk suatu kopel momen dengan gaya
tekan pada beton C untuk melawan momen akibat beban luar. Sedangkan
pada beton bertulang biasa, besi penulangan menahan gaya tarik T akibat
beban luar, yang juga membentuk kopel momen dengan gaya tekan pada
beton C untuk melawan momen luar akibat beban luar.
c) Sistem Prategang untuk Mencapai Keseimbangan Beban (Load
Balancing)
Konsep ini menggunakan gaya prategang sebagai suatu usaha untuk
membuat keseimbangan gaya-gaya pada suatu balok. Saat mendesain
struktur beton prategang, pengaruh dari gaya prategang dianggap sebagai
keseimbangan berat sendiri, sehingga batang yang mengalami lendutan
seperti plat, balok dan gelagar tidak akan mengalami tegangan lentur pada
kondisi pembebanan yang terjadi.
Gambar 4.6 Skema Keseimbangan Beban dengan Prategang
66
Pada gambar 4.6 terlihat bahwa suatu balok beton di atas dua perletakan
(simple beam) yang diberi gaya prategang F melalui suatu kabel
prategang dengan lintasan parabola. Beban akibat gaya prategang yang
terdistribusi secara merata ke arah atas dinyatakan :
Dimana : wb : beban merata ke arah atas, akibat gaya prategang F
h : tinggi parabola lintasan kabel prategang.
L : bentangan balok.
F : gaya prategang.
Jadi beban merata akibat beban (mengarah ke bawah) diimbangi oleh
gaya merata akibat prategang wb yang mengarah ke atas.
Dalam pengaplikasiannya, ada 2 metode yang digunakan untuk pemberian gaya
prategang pada beton, yaitu :
a) Pratarik (Pre-Tension Method)
Pada metode ini, baja prategang diberi gaya prategang dulu sebelum
beton dicor, oleh karena itu disebut pratarik/pretension method.
67
Gambar 4.7 Metode Prategang Pratarik
b) Pasca Tarik (Post Tension Method)
Pada methode ini, beton dicor lebih dahulu, namun sebelumnya telah
disiapkan saluran (selongsong) kabel atau tendon yang disebut duct.
Gambar 4.8 Metode Prategang Pasca Tarik
68
Perhitungan tegangan pada beton prategang harus memperhitungkan hal-hal
berikut :
a. Kondisi pada saat transfer gaya prategang awal dengan beban terbatas
(dead load dan beban konstruksi).
b. Kehilangan gaya prategang. Untuk perhitungan awal kehilangan gaya
prategang ini biasanya ditentukan 25 % untuk sistem pratarik (pre-tension)
dan 20 % untuk sistem pascatarik (post-tension).
c. Pada kondisi servis dengan gaya prategang efektif (sudah diperhitungkan
kehilangan gaya prategangnya) dan beban maksimum (beban mati, beban
hidup dan pengaruh-pengaruh lain).
d. Perlu diperhitungkan pengaruh-pengaruh lain yang mempengaruhi struktur
beton prategang seperti adanya pengaruh sekunder pada struktur statis tak
tentu, pengaruh P delta pada gedung bertingkat tinggi, serta perilaku
struktur dari awal sampai waktu yang ditentukan.
Tegangan izin beton untuk struktur lentur sesuai SNI 03 – 2874 – 2002 yaitu :
a. Tegangan sesaat setelah penyaluran gaya prategang dan sebelum terjadinya
kehilangan gaya prategang sebagai fungsi waktu, tidak boleh melampaui :