PROPOSAL TUGAS AKHIR

PERENCANAAN STRUKTUR BETON PRATEGANG TIPE I

UNTUK JEMBATAN JALAN RAYA MENGGUNAKAN VISUAL BASIC 2015

Disusun untuk melengkapi salah satu syarat kelulusan program S1-Terapan

Politeknik Negeri Jakarta

Disusun oleh :

UFIA ARBA DZUKHRON 4111010024

PROGRAM STUDI SARJANA TERAPAN PERANCANGAN JALAN DAN JEMBATAN

JURUSAN TEKNIK SIPIL

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

DEPOK

2015

HALAMAN PERSETUJUAN

JUDUL TUGAS AKHIR :

PERENCANAAN STRUKTUR BETON PRATEGANG TIPE I

UNTUK JEMBATAN JALAN RAYA MENGGUNAKAN VISUAL BASIC 2015

Diajukan oleh :

Mahasiswa

UFIA ARBA DZUKHRON

NIM. 4111010024

Menyetujui

Dosen Pembimbing

Andi Indianto Drs., S.T., M.T.

NIP. 19610928 1987031 002

Mengetahui dan Menyetujui

Ketua KPK Struktur KPS S1 Terapan Perancangan Jalan

dan Jembatan

Amalia S.Pd., S.ST., M.T. Eva Azhra Latifa S.T., M.T.

NIP. 19740131 1998022 001 NIP. 19620507 1986032 003

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI..................................................................................................................... i

I. LATAR BELAKANG ............................................................................................. 1

II. PERUMUSAN MASALAH ................................................................................... 2

III. TUJUAN .............................................................................................................. 2

IV. BATASAN MASALAH ......................................................................................... 3

V. STUDI PUSTAKA ................................................................................................ 3

V.I. Keuntungan Beton Prategang .................................................................. 4

V.II. Beton .......................................................................................................... 5

V.III. Tulangan Prategang ................................................................................. 6

V.IV. Penampang Girder Prategang ................................................................. 9

V.V. Daerah Aman Kabel ............................................................................... 10

V.VI. Perangkat Pengangkuran ...................................................................... 12

V.VII. Dongkrak ................................................................................................ 13

V.VIII. Kehilangan Prategang ............................................................................ 15

V.IX. Perencanaan Berdasarkan Batas Layan ................................................ 21

V.X. Perencanaan Balok Terhadap Geser ..................................................... 24

V.XI. Tulangan End Zone ................................................................................ 27

V.XII. Lendutan dan Camber ........................................................................... 28

V.XIII. Microsoft Visual Studio .......................................................................... 29

V.XIV. Flowchart ................................................................................................ 35

VI. METODOLOGI TUGAS AKHIR ....................................................................... 37

VII. SISTEMATIKA PENULISAN ............................................................................. 38

VIII. DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 39

IX. RENCANA KEGIATAN TUGAS AKHIR ............................................................ 42

1

PROPOSAL TUGAS AKHIR

PERENCANAAN STRUKTUR BETON PRATEGANG TIPE I

UNTUK JEMBATAN JALAN RAYA MENGGUNAKAN VISUAL BASIC 2015

I. LATAR BELAKANG

Jembatan adalah suatu bangunan struktural yang digunakan untuk melewatkan

orang atau kendaraan diatas dua daerah/kawasan atau ruang yang terpisah oleh

sungai, lembah, jurang, jalan atau hambatan fisik lainnya (Direktorat Jenderal

Bina Marga). Material yang dapat digunakan dalam perencanaan struktur

jembatan salah satunya adalah beton. Beton pada dasarnya memiliki kuat tekan

yang tinggi. Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan, struktur beton dapat

dikombinasikan dengan struktur baja dengan cara memberikan penegangan

pada struktur beton dengan menggunakan kabel baja, struktur beton ini

dinamakan struktur beton prategang. Struktur beton prategang saat ini lebih

dominan digunakan untuk jembatan jalan tol.

Perencanaan struktur beton prategang untuk jembatan di Indonesia dapat

mengacu pada Bina Marga dan dapat dihitung secara manual menggunakan

tabel, grafik dan rumus yang rumit dan panjang sehingga perhitungan struktur

beton prategang untuk jembatan membutuhkan waktu yang relatif lama dan

proses yang panjang. Dalam perhitungan struktur jembatan yang menggunakan

banyak variabel dan prosedur perhitungan yang panjang sehingga akan

memerlukan waktu yang cukup lama untuk menyelesaikannya. Tidak jarang juga

hal ini dapat menyebabkan ketidaktelitian dalam perhitungan, oleh karena itu

perlu aplikasi komputer sebagai alat bantu hitung yang dapat membantu

mempercepat dan mempermudah dalam perhitungan.

Saat ini perencanaan beton prategang dalam perhitungannya masih dilakukan

secara manual maupun menggunakan Microsoft Excel, dan aplikasi beton

prategang yang digunakan Departemen Pekerjaan Umum sudah tidak didukung

oleh sistem operasi Windows 8 keatas. Sedangkan aplikasi analisis struktur seperti

2

SAP, Midas dan aplikasi analisis struktur beton prategang yang digunakan

Departemen Pekerjaan Umum belum mengakomodir/mencukupi perencanaan

beton prategang secara lengkap, dan perencanaan yang belum ada pada aplikasi

struktur yang sudah ada adalah trase kabel, penampang ujung, penampang

tengah, sebelum dan sesudah adanya lantai jembatan, jumlah dan diameter

selongsong, jumlah dan diameter tendon pada tiap selongsong, tipe angkur, tipe

dongkrak, tekanan compressor dongkrak, stroke dongkrak, tulangan end zone,

tulangan geser dan camber kondisi akhir.

Menanggapi permasalahan diatas, penulis melalui tugas akhir ini akan membuat

aplikasi perencanaan struktur beton prategang untuk jembatan jalan raya dengan

hasil output yang lengkap yang direncanakan akan menggunakan perhitungan

metode Bina Marga karena metode inilah yang menjadi standar di Indonesia.

Sedangkan aplikasi perencanaan struktur beton prategang untuk jembatan akan

dibuat dengan bahasa pemrograman Visual Basic 2015 pada aplikasi Visual

Studio 2015 karena bahasa pemrograman ini mudah dimengerti.

II. PERUMUSAN MASALAH

Permasalahan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah :

1. Aplikasi perencanaan struktur beton prategang yang sudah ada seperti

SAP, Midas dan aplikasi beton prategang dari Departemen Pekerjaan

Umum belum mengakomodir/mencukupi output yang lengkap.

2. Aplikasi perencanaan struktur beton prategang yang sudah ada (seperti

yang digunakan Departemen Pekerjaan Umum) kurang komunikatif

karena output yang dihasilkan tidak dilengkapi dengan gambar-gambar

yang lengkap hasil hitungan.

III. TUJUAN

Tujuan dari penyusunan tugas akhir ini adalah :

1. Membuat alat bantu perencanaan struktur beton prategang tipe I untuk

jembatan jalan raya dengan output yang lengkap.

3

IV. BATASAN MASALAH

Dalam penyusunan tugas akhir diperlukan pembatasan-pembatasan masalah

sehubungan dengan keterbatasan dan kemampuan penyusun. Pembatasan

masalah tersebut adalah sebagai berikut :

1. Pembuatan alat bantu perencanaan struktur beton prategang tipe I ini

menggunakan Bahasa pemrograman Visual Basic 2015 pada aplikasi

Visual studio 2015.

2. Aplikasi perencanaan struktur beton prategang tipe I ini menghasilkan

output gambar yang lengkap yang mencakup trase kabel, penampang

ujung, penampang tengah, sebelum dan sesudah adanya lantai jembatan,

jumlah dan diameter selongsong, jumlah dan diameter tendon pada tiap

selongsong, tipe angkur, tipe dongkrak, tekanan compressor dongkrak,

stroke dongkrak, tulangan end zone, tulangan geser dan camber kondisi

akhir.

V. STUDI PUSTAKA

Beton lebih kuat dalam kondisi tekan, namun lemah dalam kondisi tarik.

Kekuatan tariknya bervariasi antara 8% (delapan persen) sampai 14% (empat

belas persen) dari kekuatan tekannya (Direktorat Jenderal Bina Marga).

Kekurangan material beton yang lemah dalam tariknya ini dapat diatasi dengan

memberikan tegangan tekan untuk mengimbangi atau mengurangi tegangan

tarik yang timbul pada bagian penampang akibat beban yang bekerja. Pemberian

tegangan tekan ini dilakukan dengan memasukkan kabel dari material jenis baja

mutu tinggi kedalam beton, kemudian setelah beton mengeras gaya di transfer ke

beton tersebut. Penampang beton yang terjadi bisa seluruhnya tertekan atau

hanya sebagian saja yang tertekan. Pengaplikasian prategang dapat ditunjukkan

dengan ilustrasi Gambar V-1.

Gambar V-1 Aplikasi prategang pada balok sederhana

4

Momen yang terjadi akibat beban mati dan beban hidup pada tengah bentang :

=1

8

2 +1

8

2

Keterangan :

= beban merata akibat beban mati

= beban merata akibat beban hidup

Tegangan akibat prategang (P)

1 =

Tegangan akibat momen (tegangan yang menekan serat atas adalah positif).

2 =

Dimana :

y = jarak dari titik berat penampang ke serat yang ditinjau

I = momen inersia penampang

A = luas penampang

Penampang beton yang diaplikasikan beban merata akibat beban mati dan beban

hidup akan menyebabkan momen ditengah bentang. Momen ini akan

menyebabkan serat bawah beton tertarik atau tegangan bernilai positif. Adapun

gaya prategang yang diaplikasikan pada beton ini menyebabkan penampang

beton tertekan atau bernilai negatif. Bila nilai tegangan dijumlahkan maka

tegangan pada serat bagian atas tertekan dan serat bagian bawah tegangan tarik

yang terjadi bisa sangat kecil atau mungkin negatif atau menjadi tekan.

V.I. Keuntungan Beton Prategang

Beberapa keuntungan dari struktur beton prategang adalah sebagai berikut

(Direktorat Jenderal Bina Marga):

5

1. Terhindar dari retak terbuka di daerah tarik, sehingga dengan demikian

beton prategang lebih tahan terhadap penetrasi klorida.

2. Lebih kedap air, sehingga air pada pelat jembatan tidak mudah meresap.

3. Dapat diperoleh defleksi struktur yang lebih kecil, dengan terbentuknya

lawan lendut (camber) dari konfigurasi layout kabel prategang sepanjang

elemen.

4. Penampang struktur lebih kecil/langsing, karena seluruh luas

penampang dapat digunakan secara efektif.

5. Memungkinkan bentang yang lebih panjang dibandingkan beton

bertulang.

6. Karena kabel prategang menggunakan mutu baja tinggi, sehingga

kapasitas penampangnya jauh lebih besar daripada tulangan biasa dengan

luas tulangan yang sama.

V.II. Beton

Beton yang digunakan untuk membuat elemen struktur beton prategang harus

mempunyai kuat tekan yang tinggi.

A. Mutu tinggi

Mutu beton yang biasa digunakan dalam perhitungan beton bertulang

adalah mutu beton normal sampai mutu beton tinggi. Beton mutu tinggi

adalah beton yang mempunyai kuat tekan silinder, fc melebihi 60 MPa,

sedangkan beton normal adalah beton dengan berat isi 2400 kg/m3, fc

antara 20 MPa sampai dengan 60 MPa. Adapun kekuatan beton untuk

struktur prategang disyaratkan tidak boleh kurang dari 30 MPa. (Standar

Nasional Indonesia, Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan)

B. Modulus elastisitas

Modulus elastisitas beton () nilainya tergantung mutu beton, besarnya

modulus elastisitas beton dipengaruhi oleh material dan proporsi

campuran beton. Nilai modulus elastisitas untuk beton adalah sebagai

berikut :

- = 1,5(0,043) dinyatakan dalam MPa; atau

- = 4700 dinyatakan dalam MPa; atau

6

- Ditentukan dari hasil pengujian (contoh kurva stress-strain beton dari

hasil pengujuan adalah seperti pada gambar V-2).

Gambar V-2 Kurva stress-strain beton

V.III. Tulangan Prategang

Kehilangan prategang akibat rangkak (creep) dan susut (shrinkage) pada beton

cukup besar, sehingga pemberian tegangan tekan pada beton akan lebih efektif

bila menggunakan baja mutu tinggi dengan kisaran lebih dari 1862 MPa

(Direktorat Jenderal Bina Marga). Strand baja dengan diameter 13 mm dan 15

mm dari VSL International Ltd seperti yang disajikan pada tabel V-2 juga dapat

digunakan.

7

Tabel V-1 Strand properties 13 mm dan 15 mm

A. Jenis tulangan prategang

Jenis tulangan prategang dapat berupa kawat tunggal atau gabungan

kabel yang dipilin membentuk strand seperti pada gambar V-3.

8

Gambar V-3 Jenis tulangan prategang strand (7-wires strand)

B. Kuat tarik

Kuat tarik baja prategang () harus ditentukan dari hasil pengujian atau

diambil sebesar mutu baja yang disebutkan oleh pabrikator berdasarkan

sertifikat pabrikasi yang resmi. Umumnya kuat tarik baja prategang

adalah seperti tabel V-3.

Tabel V-2 Tegangan masing-masing tulangan prategang

Jenis Material

Nominal

diameter Luas

Gaya putus

minimum

Tegangan tarik

minimum ()

mm mm2 kN MPa

Kawat (wire)

5 19.6 30.4 1550

5 19.6 33.3 1700

7 38.5 65.5 1700

7-wire strand

super grade

9.3 54.7 102 1860

12.7 100 184 1840

15.2 143 250 1750

7-wire strand

regular grade 12.7 94.3 165 1750

Bar

23 415 450 1080

26 530 570 1080

29 660 710 1080

32 804 870 1080

38 1140 1230 1080

9

C. Kuat tarik leleh ekivalen

Kuat leleh baja prategang () harus ditentukan dari hasil pengujian atau

dianggap sebagai berikut :

- Untuk kawat baja prategang : = 0,75

- Untuk semua kelas strand dan tendon baja bulat : = 0,85

V.IV. Penampang Girder Prategang

Pemilihan jenis penampang tergatung dari kebutuhan panjang bentang.

Adapun jenis penampang girder dari Wika Beton yang dapat digunakan

seperti ditunjukkan pada gambar V-4 dengan detil geometris penampang

seperti ditunjukkan pada tabel V-1.

Gambar V-4 Penampang girder beton dari Wika Beton

Tabel V-3 Detil geometris penampang AASHTO

Dalam menentukan penampang girder yang ingin digunakan, penampang girder

yang diperlukan dapat ditentukan dengan menggunakan gambar V-5.

10

Gambar V-5 Penentuan penampang girder beton prategang

V.V. Daerah Aman Kabel

Daerah aman kabel adalah daerah sepanjang balok dimana bila kabel

ditempatkan pada daerah tersebut tidak akan menyebabakan terjadinya tegangan

yang melebihi tegangan izinnya (baik tarik maupun tekan).

Maka nilai berada pada :

+

+

Daerah aman atas () dan bawah () didefinisikan sebagai berikut :

= +

= +

Hubungan limit kern dengan daerah aman kabel diperlihatkan pada gambar V-

6.

11

Gambar V-6 Daerah aman kabel

Beberapa bentuk tipikal dari daerah aman kabel adalah daerah aman kabel desain

normal seperti gambar V-7, daerah aman kabel desain optimum seperti gambar

V-8 dan daerah aman kabel yang menunjukan penampang tidak kuat seperti

pada gambar V-9.

Gambar V-7 Bentuk tipikal daerah aman kabel desain normal

Gambar V-8 Bentuk tipikal daerah aman kabel desain optimum (hanya ada satu solusi P dan e)

12

Gambar V-9 Bentuk tipikal daerah aman kabel penampang tidak kuat (preliminary)

V.VI. Perangkat Pengangkuran

Perangkat pengangkuran sering dibuat berdasarkan prinsip baji (pasak) dan

friksi. Dalam hal ini digunakan suatu alat pencengkeram sederhana, yang murah

dan dapat dilepas dengan cepat. Untuk spesifikasi perangkat angkur dan

selongsong yang dapat digunakan seperti pada gambar V-11, dan properti

angkur dari VSL international Ltd ditunjukan pada gambar V-10.

Gambar V-10 Properti angkur dari VSL International Ltd

13

Gambar V-11 Angkur

V.VII. Dongkrak

Dongkrak digunakan untuk aplikasi tarikan pada tendon-tendon. Dongkrak

hidrolik bekerja atas tekanan minyak yang dibangkitkan oleh pompa. Beban yang

diberikan pada dongkrak diukur melalui pembacaan tekanan dari suatu meteran

yang ditambahkan pada aliran minyak atau melaui sel beban terpisah. Untuk

spesifikasi dongkrak yang digunakan, dapat melihat gambar V-14. Sedangkan

untuk dongkrak dari VSL International Ltd spesifikasi untuk clearance dari

dongrak dapat dilihat pada gambar V-12 dan untuk detil stressing dongkrak

dapat dilihat pada gambar V-13.

14

Gambar V-12 Jack clearance requirements untuk jack dari VSL International Ltd

Gambar V-13 Stressing jack details untuk jack dari VSL International Ltd

15

Gambar V-14 Dongkrak

V.VIII. Kehilangan Prategang

Secara umum kehilangan prategang dapat disebabkan oleh beberapa hal sebagai

berikut :

1. Kehilangan prategang akibat friksi (pasca tarik saja)

Kehilangan tegangan akibat friksi antara tendon dan selongsong beton

sekitarnya dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut dengan

koefisien friksi dapat dilihat pada tabel V-7 :

= +

Keterangan :

= Tegangan baja prategang pada saat jacking sebelum seating

= Tegangan baja prategang dititik x sepanjang tendon

= Nilai dasar logaritmik natural naverian

= Koefisien friksi

= Perubahan sudut total dari profil layout kabel dalam radian

dari titik jacking

= Koefisien wobble

16

= Panjang baja prategang diukur dari jacking

Tabel V-4 Koefisien friksi untuk tendon pasca tarik

2. Kehilangan prategang akibat slip pengangkuran (anchorage seating)

Kehilangan prategang akibat slip angkur disebabkan oleh slipnya baji-baji

pada angkur saat gaya jacking ditransfer pada angkur. Besarnya slip

angkur tergantung pada angkur saat gaya jacking ditransfer pada angkur.

Besarnya slip angkur tergantung pada sistem prategang yang digunakan,

nilainya bervariasi antara 3 mm sampai 10 mm. Nilai 6 mm dapat

diasumsikan dalam perhitungan untuk pendekatan.

Kehilangan prategang yang terjadi akibat slip angkur dapat ditentukan

dengan pendekatan rumus sebagai berikut :

=2

=

Keterangan :

= kehilangan prategang akibat slip angkur

= Kehilangan akibat friksi pada jarak dari titik penarikan

= Panjang yang terpengaruh oleh slip angkur

= Jarak antara titik penarikan (jacking) dengan titik dimana

kehilangan diketahui

= Slip angkur, normalnya 6 mm sampai dengan 9 mm

3. Kehilangan prategang akibat perpendekan beton (elastic shortening)

Beton jadi lebih pendek jika gaya prategang di aplikasikan. Bersamaan

dengan perpendekan itu tendon yang tertanam dalam beton tersebut

kehilangan sebagian gaya yang dibawanya.

17

Gambar V-15 Pemendekan beton

Gambar V-15 mengilustrasikan pemendekan beton yang disebabkan

bekerjanya gaya prategang initial . Regangan () yang terjadi adalah :

=

=

=

Kehilangan tegangan akibat pemendekan beton dapat dihitung sebagai

berikut :

= =

=

=

Keterangan :

= Tegangan dalam beton pada level pusat tendon prategang

= Nilai modular atau rasio

Jika layout tendon mempunyai eksentrisitas terhadap pusat penampang

dan berat sendiri beton ikut diperhitungkan, maka :

=

(1 +2

2) +

Catatan :

bernilai negatif (-) bila menyebabkan tekan dan bernilai positif

(+) bila menyebabkan tarik.

4. Kehilangan prategang akibat rangkak beton

Bila material beton ditekan oleh pembebanan tertentu secara konstan

sehingga regangan beton meningkat, maka peristiwa ini disebut rangkak.

Perkiraan kehilangan tegangan akibat rangkak dapat dihitung dengan

menggunakan rumus :

18

= 12 7 0.00

Keterangan :

= tegangan beton di level pusat prategang

= Perbedaan tegangan beton di level pusat prategang akibat

beban permanen dengan pengecualian beban yang

bekerja saat gaya prategang diaplikasikan

5. Kehilangan prategang akibat susut beton

Bila tidak terbenam dalam air terus menerus (kondisi kelembaban 100%),

beton akan kehilangan kebasahannya (moisture) dan berkurang

volumenya. Proses ini disebut sebagai penyusutan beton. Besarnya

penyusutan beton dapat bervariasi dari nol (terbenam dalam air) sampai

0,0008 untuk penampang tipis yang terbuat dari agregat dengan

penyusutan tinggi dan tidak dilakukan curing dengan baik.

Rumus umum kehilangan tagangan akibat susut berdasarkan PCI

(Prestressed Concrete Institute) dituliskan sebagai berikut :

= 8.2 106 (1 0.006

) (100 )

Keterangan :

= Konstanta yang bernilai 1 untuk pretensioning

= Modulus elastisitas baja prategang dalam MPa

= Kelembaban relative dalam persen (%)

= Volume/luas permukaan dalam inci (inch)

Tabel V-5 Tabel Ksh untuk pasca tarik

(hari) 1 3 5 7 10 20 30 60

0,92 0,85 0.8 0.77 0.73 0.64 0.58 0.45

Kehilangan akibat susut untuk kondisi standar bisa juga dihitung sebagai

fungsi waktu dengan persamaan lainnya. Cara seperti ini dapat dilihat

pada persamaan berikut :

Perawatan kondisi basah (moist curing) setelah 7 (tujuh) hari

19

= (

35 + 0.51 103)

Perawatan stream curing setelah 1 (satu) sampai dengan 3 (tiga) hari

= (

55 + 0.56 103)

Keterangan :

= waktu dalam hari

= Modulus elastisitas baja prategang dalam MPa

= Kehilangan akibat susut dalam MPa

= Faktor ukuran

Faktor ukuran dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

=

[

26 0.0142 () +

45 +

]

(1064 3.70 (

)

923)

Keterangan :

= dalam mm

= dalam hari

bisa juga ditentukan dalam gambar V-16.

Faktor kelembaban () ditentukan dengan persamaan berikut :

= |

140 70 < 80

3 (100 )70 80

bisa juga diperoleh dari tabel V-9.

Keterangan :

= Kelembaban relative dalam persen (%)

20

Gambar V-16 Faktor Ks

Tabel V-6 Faktor Kh

6. Kehilangan prategang akibat relaksasi

Relaksasi baja prategang harus diperhitungkan sebagai faktor yang

mempengaruhi kehilangan gaya prategang. Besarnya kehilangan

ralaksasi tidak hanya tergantung pada lamanya waktu diaplikasikan gaya

prategang, tetapi juga berdasarkan rasio tegangan awal (initial) dengan

tegangan leleh tulangan prategang (

). Jika tidak ada perhitungan yang

lebih teliti, maka kehilangan tegangan dalam tendon akibat relaksasi baja

prategang harus diambil sebesar :

Untuk baja stress-relieved

= (log(2) log(1)

10) (

0.55)

Untuk baja low-relaxation

21

= (log(2) log(1)

40) (

0.55)

Keterangan :

1 = Waktu awal interval dalam jam

2 = Waktu akhir interval dalam jam

= Tegangan awal baja prategang dalam MPa

= Kehilangan prategang akibat ralaksasi dalam MPa

V.IX. Perencanaan Berdasarkan Batas Layan

Dalam perencanaan berdasarkan batas layan, struktur dianggap berperilaku

linier. Kekuatan rencana yang diizinkan () harus ditentukan berdasarkan

persyaratan yang sesuai untuk struktur yang ditinjau. Keamanan suatu

komponen struktur () ditentukan sedemikian rupa sehingga kuat rencana yang

diizinkan () tidak lebih kecil dari pengaruh aksi rencana () :

=

Dengan demikian perencanaan berdasarkan batas layan dilakukan untuk

mengantisipasi suatu kondisi batas layan yang terjadi antara lain dari :

- Tenaga kerja

- Deformasi permanen

- Vibrasi

- Korosi, retak dan fatik

- Bahaya banjir disekitar jembatan

Kombinasi pembebanan yang dpilih baik kondisi batas maupun layan mengikuti

kombinasi pembebanan BMS (Bridge Management System) dan SNI (Standar

Nasional Indonesia) pembebanan untuk jembatan.

A. Tegangan izin

a. Tegangan izin tekan pada kondisi layan ()

Tegangan tekan izin () adalah 0,45 (untuk semua kombinasi

beban).

22

b. Tegangan izin tekan pada kondisi beban sementara atau kondisi

transfer gaya prategang

Tegangan tekan izin penampang beton () adalah 0,60 .

Keterangan :

adalah kuat tekan beton initial pada saat transfer gaya

prategang.

c. Tegangan izin tarik pada kondisi batas layan ()

- Beton tanpa tulangan : = 0,15

- Beton prategang penuh : = 0,5

d. Tegangan izin tarik pada kondisi transfer gaya prategang ()

- Di perletakan : 0,5

- Selain di perletakan : 0,25

B. Rumus umum perhitungan tegangan

Persamaan tegangan pada serat atas dan bawah penampang berkaitan

dengan momen lentur dan gaya prategang untuk balok diatas perletakan

sederhana dapat dituliskan variatif dalam tabel V-4.

Tabel V-7 Variasi persamaan tegangan yang disebabkan oleh momen

Keterangan :

23

I = momen inersia penampang

= Jarak dari pusat penampang () ke serat atas terluar

= Jarak dari pusat penampang () ke serat bawah terluar

= Tegangan dalam beton secara umum

=

= Modulus penampang pada serat atas

=

= Modulus penampang pada serat bawah

=

= Modulus penampang pada serat bawah

=

=

=

2

= Jarak dari ke batas atas kern

=

=

=

2

= Jarak dari ke batas bawah

kern

Kondisi awal :

=

+

=

+

Kondisi layan :

=

+

=

+

Keterangan :

= momen maksimum yang bekerja pada kondisi awal,

biasanya momen akibat berat sendiri balok pada saat

transfer

= momen total maksimum yang bekerja pada kondisi akhir

atau layan

24

V.X. Perencanaan Balok Terhadap Geser

Analisis geser balok harus dilakukan dengan cara perencanaan

berdasarkan beban dan kekuatan terfaktor (PBKT). Pada balok yang tidak

prismatik atau tinggi penampangnya bervariasi, perhitungan kekuatan

geser harus memperhitungkan komponen gaya tarik atau tekan miring

akibat adanya variasi tinggi penampang.

1. Kekuatan geser batas nominal

Kekuatan geser batas nominal () tidak boleh diambil lebih besar dari

jumlah kekuatan geser yang disumbangkan oleh beton dan tulangan

geser dalam penampang komponen struktur yang ditinjau, yaitu :

= +

2. Kekuatan geser batas yang disumbangkan oleh beton

Kekuatan geser beton () tanpa memperhitungkan adanya tulangan

geser, tidak boleh diambil melebihi dari nilai terkecil yang diperoleh

dari 2 (dua) kondisi retak, yaitu retak geser terlentur () dan retak

geser badan (), kecuali jika penampang yang ditinjau mengalami

retak akibat lentur, dimana dalam kondisi tersebut hanya kondisi retak

geser terlentur yang berlaku.

Kondisi retak geser terlentur

Kuat geser () harus dihitung dari :

= (

20) + +

Keterangan :

= (

2+ )

= Momen retak

dikurangi momen

berat sendiri.

= + = Geser total dikurangi

geser berat sendiri

= + = Momen total

dikurangi momen

berat sendiri

25

=

Tetapi tidak perlu diambil kurang dari

7 .

Kondisi retak geser bagian dalam

= +

= 0.3 ( + )

Keterangan :

= Gaya geser yang bila dikombinasikann dengan gaya

prategang dan pengaruh aksi lainnya pada penampang

akan menghasilkan tarik utama sebesar 0.33

pada sumbu pusat atau perpotongan bagian badan dan

sayap, mana yang lebih kritis

= Menyatakan tegangan tekan rata-rata pada beton akibat

gaya prategang efektif saja, sesudah memperhitungkan

semua kehilangan gaya prategang

= Lebar penampang geser

= Tinggi efektif penampang geser

Bila pada komponen struktur pratarik terdapat keadaan dimana

penampang yang berjarak

2 dari tumpuan berada lebih dekat keujung

komponen dari pada panjang transfer tendon prategang, maka dalam

perhitungan untuk kondisi retak akibat geser badan digunakan

nilai prategang yang direduksi. Gaya prategang dapat dianggap

bervariasi dari nol pada ujung tendon sampai nilai maksimum sebesar

50 kali diameter kawat untai atau 100 kali diameter kawat tunggal

pada titik sejarak panjang transfer tendon.

3. Kekuatan geser batas yang disumbangkan oleh tulangan geser

Sumbangan tulangan geser tegak dan miring terhadap kekuatan geser

batas () ditentukan dengan persamaan berikut :

Untuk tulangan geser tegak lurus

=

26

Untuk tulangan geser miring

= (sin + cos)

Dimana menyatakan besarnya sudut antara sengkang miring dan

sumbu longitudinal komponen struktur dan adalah jarak dari serat

tekan terluar terhadap titik berat tulangan tarik longitudinal, tapi

tidak perlu diambil kurang dari 0.8 . Dalam segala hal tidak boleh

melebihi (2

3 ).

4. Kekuatan geser batas rencana

Kekuatan geser rencana harus diambil sebesar , dimana kuat geser

batas dan adalah faktor reduksi kekuatan.

Untuk memenuhi sayrat keamanan geser, kuat geser rencana harus

diambil tidak lebih kecil dari gaya geser batas ultimit, atau gaya

rencana terfaktor () pada penampang yang ditinjau akibat

kombinasi pembebanan luar yang paling berbahaya.

5. Tulangan geser minimum

Luas tulangan geser minimum adalah :

=

3

Bila gaya prategang efektif tidak kurang dari 40% kekuatan tarik

tulangan, tulangan geser minimum dapat dihitung dengan persamaan

diatas atau persamaan berikut :

=80

6. Persyaratan tulangan geser

Persyaratan untuk tulangan geser berikut ini harus diterapkan dalam

perencanaan geser :

Jika gaya geser rencana terfaktor () tidak melebihi kekuatan geser

rencana balok dengan tulangan geser minimum ( ) maka

hanya perlu dipasang tulangan geser minimum.

27

Syarat pemasangan tulangan geser minimum ini pada balok bisa

diabaikan jika dan tinggi total komponen sruktur tidak

melebihi nilai terbesar dari 250 mm dan setengah lebar badan.

Jika > maka harus dipasang tulangan geser dengan kuat

geser batas .

Jika gaya prategang lebih besar dari gaya geser rencana > maka

gaya geser rencana semula harus dimodifikasi menjadi = 1.2

dan untuk perhitungan selanjutnya dianggap nol.

V.XI. Tulangan End Zone

Untuk menghindari pecahnya beton akibat tekanan cover plate angkur,

maka diperlukan tulangan pada daerah pengangkuran yang disebut

tulangan end zone. Tegangan izin beton harus lebih kecil dari gaya

prategang () yang dibagi dengan luas dari cover plate.

Jika gaya prategang () yang dibagi dengan luasan cover plate lebih besar

dari tegangan izin beton maka harus dipasang tulangan end zone dimana

gaya sisa ditahan oleh tulangan longitudinal yang diikat dengan sengkang.

1. Jumlah dan distribusi tulangan

Untuk gaya pemecah (bursting) dimana tulangan tidak didekat

permukaan beton dan ada tambahan tulangan permukaan,

tegangan pada tulangan harus dibatasi maksimum 200 MPa.

Untuk gaya pengelupas (spalling) dimana terdapat lapisan

tulangan pada tiap sisi komponen, tegangan pada tulangan

permukaan harus dibatasi sampai 150 MPa untuk mengontrol

retak. Tulangan harus diangkur dengan baik untuk menyalurkan

tegangan tersebut. Tulangan harus didistribusikan sebagai berikut:

a. Tulangan untuk gaya pemecah harus didistribusikan dari 0.1

h sampai 1.0 h dari permukaan yang dibebani.

b. Tulangan yang serupa harus dipasang dari bidang pada 0.1 h

sampai sedekat mungkin kemuka yang dibebani. h harus

diambil sama dengan tinggi atau lebar dari prisma simetris.

Tulangan yang dipasang untuk mencegah pemecahan juga

28

dapat digunakan untuk mencegah pengelupasan asalkan

posisinya tepat dan dijangkarkan dengan baik.

c. Tulangan untuk gaya pengelupas harus dipasang sedekat

mungkin kemuka yang dibebani dan konsisten dengan

persyaratan selimut beton dan pemadatan.

d. Pada tiap bidang yang sejajar dengan sisi yang dibebani,

tulangan harus ditentukan dari penampang memanjang

dengan persyaratan tulangan yang terbesar pada bidang

tersebut, dan harus diperpanjang keseluruh tinggi atau lebar

daerah ujung.

2. Panjang penyaluran

Panjang penyaluran untuk pelepasan berangsur diambil

minimum sebagai berikut :

a. 150 kali diameter untuk kawat baja (wire)

b. 60 kali diameter untuk kawat untai (strand)

c. ( 2

3 )

7 mm

Bila lekatan kawat untai tidak menerus sampai keujung

komponen, dan bila akibat beban kerja terdapat kondisi tarik pada

beton yang awalnya mengalami tekan, maka nilai panjang

penyaluran diatas harus dikali 2 (dua).

V.XII. Lendutan dan Camber

Karena adanya eksentrisitas kabel prategang, elemen balok prategang

biasanya melengkung keatas pada saat momen luar bekerja masih kecil.

Defleksi keatas ini disebut camber. Dalam perencanaan, besarnya defleksi

keatas dan kebawah harus diperiksa dan dibatasi agar tidak melampaui

batas defleksi yang diizinkan. Acuan mengenai batasan tersebut dapat

dilihat pada tabel V-5.

29

Tabel V-8 Batas defleksi berdasarkan BMS (l = panjang bentang)

Untuk elemen beton prategang defleksi dan camber dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan elastis seperti pada tabel V-6.

Tabel V-9 Defleksi akibat pembebanan dan gaya prategang pada balok sederhana

V.XIII. Microsoft Visual Studio

Microsoft Visual Studio merupakan sebuah perangkat lunak lengkap (suite) yang

dapat digunakan untuk melakukan pengembangan aplikasi, baik itu aplikasi

bisnis, aplikasi personal ataupun komponen aplikasinya dalam bentuk aplikasi

30

console, aplikasi Windows ataupun aplikasi Web. Visual Studio mencakup

kompiler, SDK, Integrated Development Environment (IDE), dan dokumentasi

(umumnya berupa MSDN Library). Kompiler yang dimasukkan ke dalam paket

Visual Studio antara lain Visual C++, Visual C#, Visual Basic, Visual Basic .NET,

Visual InterDev, Visual J++, Visual J#, Visual FoxPro, dan Visual SourceSafe.

Microsoft Visual Studio dapat digunakan untuk mengembangkan aplikasi dalam

native code (dalam bentuk bahasa mesin yang berjalan di atas Windows) ataupun

managed code (dalam bentuk Microsoft Intermediate Language di atas .NET

Framework). Selain itu Visual Studio juga dapat digunakan untuk

mengembangkan aplikasi Silverlight, aplikasi Windows Mobile (yang berjalan di

atas .NET Compact Framework).

Microsoft Visual Basic .NET adalah sebuah alat untuk mengembangkan dan

membangun aplikasi yang bergerak di atas sistem .NET Framework, dengan

menggunakan bahasa BASIC. Dengan menggunakan alat ini, para programmer

dapat membangun aplikasi Windows Forms, Aplikasi web berbasis ASP.NET, dan

juga aplikasi command-line. Alat ini dapat diperoleh secara terpisah dari

beberapa produk lainnya (seperti Microsoft Visual C++, Visual C#, atau Visual

J#), atau juga dapat diperoleh secara terpadu dalam Microsoft Visual Studio .NET.

Bahasa Visual Basic .NET sendiri menganut paradigma bahasa pemrograman

berorientasi objek yang dapat dilihat sebagai evolusi dari Microsoft Visual Basic

versi sebelumnya yang diimplementasikan di atas .NET Framework.

Peluncurannya mengundang kontroversi, mengingat banyak sekali perubahan

yang dilakukan oleh Microsoft, dan versi baru ini tidak kompatibel dengan versi

terdahulu.

Tampilan awal pada saat membuka Microsoft Visual Studio adalah seperti pada

gambar V-17.

31

Gambar V-17 Tampilan awal Microsoft Visual Studio 2015

Gambar V-18 Tampilan form design Visual Studio 2015

Gambar V-19 Tampilan form code Visual Studio 2015

32

Setelah membuat Project baru, maka tampilan aplikasi Visual Studio tampak

seperti gambar V-18 dan gambar V-19. Adapun penjelasan fitur-fitur yang

tersedia pada Visual Studio 2015 adalah sebagai berikut :

A. Control Menu

Gambar V-20 Control Menu pada Visual Studio 2015

Control menu seperti pada gambar V-20 adalah menu yang digunakan

terutama untuk memanipulasi jendela Visual Studio, seperti mengubah

ukuran, memindahkan jendela Visual Studio, dan menutup jendela Visual

Studio.

B. Title Bar

Gambar V-21 Title bar pada Visual Studio 2015

Title bar seperti pada gambar V-21 adalah tempat untuk menampilkan

nama Project yang sedang dibuat.

C. Menu Bar

Gambar V-22 Menu bar pada Visual Studio 2015

Menu Bar seperti pada gambar V-22 adalah deretan perintah yang dapat

digunakan untuk melakukan proses atau perintah-perintah tertentu.

Menu bar dibagi menjadi beberapa pilihan sesuai dengan kegunaannya.

D. Tool Bar

Gambar V-23 Tool bar pada Visual Studio 2015

Tool bar seperti pada gambar V-23 adalah jendela yang menampilkan

tombol-tombol yang mewakili suatu perintah tertentu yang sering

digunakan untuk keperluan dalam pemrograman.

E. Solution Explorer

33

Gambar V-24 Solution explorer pada Visual Studio 2015

Solution explorer seperti pada gambar V-24 adalah jendela yang

menyimpan informasi mengenai Solution, Projects, beserta Files, Forms

ataupun resource yang digunakan dalam membuat aplikasi.

F. Form Designer

Gambar V-25 Form designer pada Visual Studio 2015

Form designer seperti pada gambar V-25 adalah suatu objek yang

digunakan untuk merancang tampilan aplikasi. Form designer

merupakan objek yang penting karena pada form ini nantinya komponen

dan kontrol toolbox diletakkan dan diatur.

G. Form Code

34

Gambar V-26 Form code pada Visual Studio 2015

Form code seperti pada gambar V-26 adalah jendela yang menyimpan

informasi mengenai kode-kode dari aplikasi yang dibuat.

H. Toolbox

Gambar V-27 Toolbox pada Visual Studio 2015

Toolbox seperti pada gambar V-27 adalah jendela tempat menyimpan

kontrol-kontrol atau komponen standar (dalam bentuk tampilan icon)

yang nantinya akan digunakan sebagai komponen aplikasi didalam form

saat merancang aplikasi.

I. Properties

35

Gambar V-28 Object Properties pada Visual Studio 2015

Properties seperti pada gambar V-28 berfungsi untuk memberikan

informasi mengenai objek yang sedang aktif/dipilih. Nama objek yang

sedang aktif dapat dilihat pada bagian atas jendela properties. Properties

juga digunakan untuk mengubah nilai property atau karakteristik dari

objek yang aktif/dipilih.

V.XIV. Flowchart

Bagan alir (flowchart) adalah bagan (chart) yang menunjukan alir (flow)

didalam proram atau prosedur sistem secara logika. Bagan alir digunakan

terutama untuk alat bantu komunikasi dan untuk dokumentasi. Tabel V-10

menunjukan simbol-simbol yang biasa digunakan dalam membuat flowchart.

Tabel V-10 Simbol-simbol flowchart

Simbol Nama Fungsi

Terminator Permulaan atau akhir program

Follow Line

(Garis alir) Arah aliran program

Preparation Proses initialisasi /

pemberian harga awal

Process Proses perhitungan / proses pengolahan

data

36

Input /

Output data

Proses input / output data, parameter

atau informasi

Input /

Output

document

Proses input/output dokumen baik untuk

komputer atau manual

Decision

Perbandingan pernyataan, penyeleksian

data yang memberikan pilihan untuk

langkah selanjutnya.

On page

connector

Penghubung bagian-bagian flowchart

yang berada pada satu halaman

Off page

connector

Penghubung bagian-bagian flowchart

yang berada pada halaman berbeda

37

VI. METODOLOGI TUGAS AKHIR

Gambar VI-1 Metodologi Tugas Akhir

38

Metodologi yang diterapkan dalam pembuatan tugas akhir ini adalah seperti pada

Gambar VI-1 dengan penjelasan sebagai berikut :

1. Mengumpulkan Literatur

Mengumpulkan literatur berupa jurnal, peraturan, artikel maupun

referensi tentang perencanaan struktur beton prategang untuk jembatan

dan Bahasa pemrograman Visual Basic.

2. Studi literatur

Mempelajari tahapan-tahapan prosedur perhitungan beton prategang

berdasarkan literatur. Mempelajari Bahasa pemrograman Visual Basic

yang akan digunakan untuk merancang aplikasi.

3. Membuat flowchart (bagan alir)

Membuat flowchart (bagan alir) dari aplikasi yang akan dibuat, sehingga

lebih mudah untuk memahami alur kerja dari aplikasi.

4. Desain aplikasi

Merancang tampilan/desain aplikasi yang akan dibuat agar mudah

digunakan.

5. Perancangan aplikasi

Merancang aplikasi akan dibuat dengan menggunakan aplikasi Visual

Studio 2015 dan Bahasa pemrograman Visual Basic.

6. Uji coba dan evaluasi aplikasi

Menguji aplikasi yang telah dibuat, pengujian aplikasi dilakukan dengan

cara membandingkan output aplikasi dengan hasil dari perhitungan

manual. Dari hasil uji coba tersebut kinerja dan keakuratan aplikasi dapat

diketahui. Apabila terjadi kesalahan, aplikasi tidak berjalan dengan baik

dan benar, maka mengevaluasi kekurangan aplikasi serta melakukan

revisi terhadap aplikasi.

7. Dokumentasi

Menyusun laporan dalam bentuk buku sebagai bentuk dokumentasi

pembuatan tugas akhir.

VII. SISTEMATIKA PENULISAN

Tugas akhir ini akan disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

39

Menjelaskan latar belakang, permasalahan yang diangkat berserta

batasan-batasannya dan tujuan yang akan dicapai dari pembuatan

tugas akhir serta metodologi yang digunakan.

BAB II DASAR TEORI

Memaparkan hasil studi literatur berupa rangkuman jurnal, buku,

artikel dan peraturan yang membahas mengenai perhitungan dan

perencanaan beton prategang untuk jembatan dan Bahasa

pemrograman Visual Basic.

BAB III PERANCANGAN APLIKASI

Membahas perancangan aplikasi yang akan dibuat dimulai dari

pembuatan bagan alir (flowchart), batasan perhitungan,

merancang tampilan/desain aplikasi, kode pemrograman yang

digunakan dan output dari aplikasi.

BAB IV PENGUJIAN APLIKASI

Menjalankan aplikasi dan membandingkan hasilnya dengan

perhitungan manual.

BAB V PENUTUP

Menyatakan kesimpulan-kesimpulan yang didapat dari proses

pembuatan tugas akhir berserta saran saran untuk pengembangan

aplikasi selanjutnya.

LAMPIRAN

Berisi tentang panduan pengguna aplikasi yang menjadi acuan

bagi pengguna dan berisi tentang kode dari bahasa pemrograman

Visual Basic yang digunakan dalam pembuatan aplikasi ini.

VIII. DAFTAR PUSTAKA

AASHTO. AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications. Washington, D.C.:

AASHTO, 2012. Sixth Edition.

. Standard Specifications for Highway Bridges. Washington, D.C.: AASHTO,

2002. 17th Edition.

Budiman, Setya. Perhitungan Rencana Anggaran Biaya (RAB) dengan

Pemrograman Bahasa Visual Borland Delphi 7.0 dan Database Mysql 4.0

40

untuk Bangunan dan Rumah Tinggal. Surakarta: Universitas Sebelas

Maret, 2010. Skripsi.

Connecticut Departemen of Transportasion. Bridge Design Manual. Connecticut:

Connecticut Departement of Transportation, 2003. 2003 Edition.

Direktorat Jenderal Bina Marga. Perencanaan Struktur Beton Pratekan Untuk

Jembatan. 2011. No. 021/BM/2011.

French, Catherine E. Validation of Prestressed Concrete I-Beam Deflection and

Camber Estimate. Minneapolis: University of Minnesota, 2012. Journal

Reaserch Service University Minnesota Departement of Transport.

Halvorson, Michael. Step by Step Microsoft Visual Basic 2013. Canada: Microsoft

Press, 2013.

Hurst, M K. Prestressed Concrete Design. London: E & FN Spon, 1998. Second

Edition.

Mauer, Lowell. Sams Teach Yourself More Visual Basic .Net in 21 Days.

Indianapolis: Sams Publishing, 2002.

Mawarno, Devi Siska Putri. Analisis Tebal Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode

Bina Marga Dengan Menggunakan Program Visual Basic. Jakarta Barat:

Universitas Binus, 2010. Tugas Akhir.

Ministery of Public Works. Bridge Design Manual. Directorate General of

Highways, 1992. Bridge Management System Volume 2.

. Bridge Design Manual. Directorate General of Highways, 1992. Bridge

Management System Volume 1.

Napitupulu, Fransis H. Pembuatan Program Bantu Meghitung Tebal Pererasan

Lentur dan Perkerasan Kaku Metode Bina Marga Dengan Borland Delphi.

Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2006. Tugas Akhir.

Nawy, Edward G. Prestress Concrete. New Jersey: Rutgers University, 2009. Fifth

Edition.

Raju, N Krishna. Prestressed Concrete. New Delhi: The Tata McGraw-Hill

Publishing Company Limited, 2007. Fourth Edition.

41

Standar Nasional Indonesia. Baja Tulangan Beton. Badan Standarisasi Nasional,

2002. SNI 07-2052-2002.

. Pembebanan Untuk Jembatan. Badan Standarisasi Nasional, 2005. RSNI T-02-

2005.

. Perencanaan Struktur Beton Untuk Jembatan. Badan Standarisasi Nasional,

2004. RSNI T-12-2004.

Utley, Craig. A Programmer's Introduction to Visual Basic .Net. Indianapolis:

SAMS Publishing, 2001.

42

IX. RENCANA KEGIATAN TUGAS AKHIR

Rencana kegiatan tugas akhir ini bertujuan agar kegiatan yang telah direncanakan tepat pada waktunya. Rencana kegiatan tugas

akhir ditunjukan pada Gambar IX-1.

Gambar IX-1 Rencana kegiatan tugas akhir

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

1 Studi Literatur 1 - 3 16 Peb - 6 Mar

2 Membuat Flowchart 4 - 5 9 Mar - 20 Mar

3 Desain Aplikasi 6 - 7 23 Mar - 3 Apr

4 Perancangan Aplikasi 8 - 13 6 Apr - 15 Mei

5 Uji Coba dan Evaluasi Aplikasi 9 - 14 13 Apr - 22 Mei

6 Dokumentasi 15 -17 25 Mei - 19 Jun

PEB JUNINO. URAIAN KEGIATAN MINGGU KE- TANGGAL

MAR APRIL MEI