Beton Prategang: Definisi, Konsep, Prinsip dan Cara Kerja

Dengan semakin majunya teknologi konstruksi di era modern saat ini dan semakin tinggi nya penggunaan beton dalam dunia konstruksi, beton prategang bisa dijadaikan sebagai salah satu solusi terbaik untuk memenuhi kebutuhan beton. Beton prategang memiliki banyak kelebihan. Berikut penjelasan singkat tentang definisi, konsep, prinsip dan cara kerja, serta material untuk pembuatan beton prategang.

Beton Prategang

Definisi Beton Prategang

Pengertian beton prategang menurut beberapa peraturan yang berlaku di dalam dunia konstruksi adalah sebagai berikut:

Menurut ACI (American Concrete Institute), beton prategang merupakan beton yang mengalami tegangan internal dengan besar dan distribusi sedemikian rupa sehingga dapat mengimbangi sampai batas tertentu tegangan yang terjadi akibat beban eksternal.

Dalam definisi lain, menurut Draft Konsensus Pedoman Beton 1998, beton prategang adalah beton bertulang yang telah diberikan tegangan tekan dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam akibat beban kerja.

Beton prategang juga dapat didefinisikan sebagai beton bertulang dimana tegangan tariknya pada kondisi pembebanan tertentu dengan nilai dan pembagian yang sedemikian rupa sampai batas aman dengan pemberian gaya tekan permanen, dan baja prategang yang digunakan untuk keperluan ini ditarik sebelum beton mengeras (pratarik) atau setelah beton mengeras (pascatarik).

Konsep Dasar

Perbedaan utama antara beton bertulang dan beton prategang adalah beton bertulang mengkombinasikan beton dan tulangan baja dengan cara menyatukan dan membiarkan keduanya bekerja bersama-sama sesuai dengan keinginannya. Sedangkan, beton prategang mengkombinasikan beton berkekuatan tinggi dan baja mutu tinggi dengan cara-cara “aktif”.

Pembuatan beton prategang dicapai dengan cara menarik baja  dan menahannya ke beton, jadi membuat beton dalam keadaan tertekan. Kombinasi aktif ini menghasilkan perilaku yang lebih baik dari kedua bahan tersebut.

Baja adalah bahan yang dikenal dengan kemampuan ketahanannya dan bersifat liat. Hal itu menyebabkan baja mampu dibuat untuk bekerja dengan kekuatan tarik yang tinggi oleh prategang.  Sedangkan, beton adalah bahan yang getas dan kemampuannya menahan tarikan diperbaiki dengan memberikan tekanan, sementara kemampuannya menahan tekanan tidak dikurangi. Jadi beton prategang merupakan kombinasi yang ideal dari dua buah bahan konstruksi modern berkekuatan tinggi.

Prinsip dan Cara Kerja Beton Prategang


Ada 2 jenis metode pemberian gaya konsentris pada beton prategang, yaitu :

a. Pemberian Pratarik (Pre-tensioned Prestressed Concrete)

Pada metode pratarik, tendon ditegangkan dengan pertolongan alat pembantu sebelum beton dicor. Gaya konsentris dipertahankan sampai beton cukup keras. Setelah beton cukup keras tendon dipotong dan gaya prategang akan tersalur ke beton melalui lekatan. Dalam pembuatan secara massal, maka metode ini sangatlah cocok.

Baja prategang diberi pratarik terhadap pengangkeran independen sebelum pengecoran beton di sekitarnya. Sebutan pratarik berarti pemberian pratarik pada baja prategang, bukan pada baloknya. Pemberian pratarik biasanya dilakukan di lokasi pembuatan beton pracetak. Penggambaran sistem pemberian pratarik dapat dilihat pada Gambar di bawah ini.



b. Pemberian Pascatarik (Post-tensioned Prestressed Concrete)

Pada metode pascatarik, tendon ditarik setelah beton dicor. Sebelum pengecoran dilakukan terlebih dahulu dipasang selongsong untuk alur dari tendon. Setelah beton jadi, tendon dimasukkan ke dalam beton melalui selebung tendon yang sebelumnya sudah dipasang ketika pengecoran. Penarikan dilakukan setelah beton mencapai kekuatan yang diinginkan sesuai dengan perhitungan. Setelah penarikan dilakukan maka selongsong diisi dengan bahan grouting. Proses pemberian prategang metode pascatarik dapat dilihat pada Gambar di bawah ini.



Adapun prinsip dari pascatarik ini secara singkat adalah sebagai berikut :

Tahap 1: Siapkan bekisting (formwork) lengkap dengan lubang untuk kabel tendon (tendon duct) yang dipasang melengkung sesuai bidang momen balok, setelah itu beton dicor (gambar A).

Tahap 2: Setelah beton di cor dan sudah bisa menahan berat sendiri, tendon atau kabel prategang dimasukkan ke dalam Lubang Tendong (tendon duct), selanjutnya ditarik untuk mendapatkan gaya prategang. Metode pemberian gaya prategang adalah dengan cara mengikat salah satu angker, kemudian ujung angker lainnya ditarik (ditarik dari satu sisi). Tetapi, ada pula yang ditarik pada kedua sisinya kemudian diangkur secara bersamaan. Setelah diangkur kemudian dilakukan grouting pada lubang angker tadi (Gambar B).

Tahap 3: Setelah diangkur, balok beton menjadi tertekan, jadi gaya konsentris telah ditransfer kebeton. Karena tendon dipasang melengkung, maka akibat gaya konsentris tendon memberikan beban merata kebalok yang arahnya keatas, akibatnya bentuk balok melungkung keatas (gambar C).

Untuk memudahkan transportasi dari pabrik ke site, maka biasanya beton prategang dibuat dengan sistem post-tension ini dilaksanakan secara segmental (balok dibagi-bagi menjadi beberapa bagian, misalnya perbagian dibuat dengan panjang 1 sampai dengan 3 m).

Tahap Pembebanan

Tidak seperti beton konvensioanl, beton prategang mengalami beberapa tahap pembebanan. Pada setiap tahap pembebanan harus dilakukan pengecekan atas kondisi serat tekan dan serat tarik dari setiap penampang. Pada tahap tersebut berlaku tegangan ijin yang berbeda-beda sesuai kondisi beton dan tendon. Ada dua tahap pembebanan pada beton prategang, yaitu transfer dan service.

Tahap transfer adalah tahap pada saat beton sudah mulai mengering dan dilakukan penarikan kabel prategang. Pada saat ini biasanya yang bekerja hanya beban mati struktur, yaitu berat sendiri struktur ditambah beban pekerja dan alat. Pada saat ini beban hidup belum bekerja sehingga momen yang bekerja adalah minimum, sementara gaya yang bekerja adalah maksimum karena belum ada kehilangan gaya prategang.

Kondisi service (servis) adalah kondisi pada saat beton prategang digunakan sebagai komponen struktur. Kondisi ini dicapai setelah semua kehilangan gaya prategang dipertimbangkan. Pada saat ini beban luar pada kondisi yang maksimum sedangkan gaya pratekan mendekati harga minimum.

Material Beton Prategang
  1. Beton adalah hasil dari pencampuran beberapa material berupa semen, air dan agregat. Dengan perbandingan berat campuran yakni, agregat kasar 44%, agregat halus 31%, semen 18%, dan air 7%. Setelah 28 hari, beton akan mencapai kekuatan yang ideal yang disebut dengan kuat tekan karakteristik. Kuat tekan karakteristik adalah tegangan yang telah melampaui 95% dari pengukuran kuat tekan uniaksial yang diambil dari tes penekanan standar, yaitu dengan kubus ukuran 15x15 cm, atau silnder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Beton yang digunakan dalam pembuatan beton prategang adalah beton yang mempunyai kekuatan tekan yang tinggi dengan nilai f’c minimal 30 Mpa.
  2. Baja: material baja yang biasa digunakan dalam praktik pembuatannnya adalah sebagai berikut.
  • Kawat PC Wire, biasanya digunakan untuk baja prategang pada beton prategang dengan sistem pratarik.
  • Kawat PC Strand, biasanya digunakan untuk baja prategang untuk beton prategang dengan sistem pascatarik.
  • Kawat PC BAR, biasanya digunakan untuk baja prategang pada beton prategang dengan sistem pratarik.
  • Tulangan biasa, yaitu tulangan yang bisa dipakai untuk beton konvensional seperti besi polos dan besi ulir.

Kelebihan dan Kekurangan Beton Prategang 

Beton Prategang (Prestressed concrete) mempunyai beberapa keunggulan bila dibandingkan dengan beton konvensional biasa, antara lain:

Kelebihan dari segi teknis:
  • Struktur beton prategang akan terhindar dari retak terbuka didaerah tarik akibat beban kerja. 
  • Beton prategang akan lebih tahan terhadap korosi.
  • Kedap air, bagus digunakan untuk proyek yang dekat dengan perairan.
  • Karena terbentuknya lawan lendut akibat gaya prategang sebelum beban rencana bekerja, maka lendutan akhir setelah beban rencana bekerja, akan lebih kecil dari pada beton bertulang biasa.
  • Efisien karena dimensi penampang struktur beton prategang lebih ramping.
  • Lebih hemat dalam penggunaan baja.
  • Ketahanan terhadap geser dan ketahanan terhadap puntirnya meningkat.
Kelebihan dari segi teknis ini akan mempengaruhi biaya untuk memproduksi beton prategang itu sendiri, dan dari segi ekonomis beton prategang juga memiliki beberapa kelebihan antara lain :
  • Volume beton yang digunakan untuk produksi beton prategang lebih sedikit
  • Jumlah baja/besi yang digunakan untuk produksi beton prategang sedikit.
  • Beton prategang akan lebih menguntungkan jika dibuat dalam jumlah besar
  • Beton prategang hampir tidak memerlukan biaya pemeliharan, lebih tahan lama karena, dapat membuat balok dengan bentang yang lebih panjang. 
  • Dengan menggunakan beton prategang bisa menghemat waktu pelaksanaan konstruksi.
Kekurangan beton prategang, sebagai berikut :
  • Diperlukan kontrol dan monitoring quality control (QC) yang lebih ketat dalam proses pembuatan.
  • Terdapat kehilangan tegangan pada pemberian gaya prategang awal.
  • Diperlukan biaya tambahan untuk pengangkutan.

0 Response to "Beton Prategang: Definisi, Konsep, Prinsip dan Cara Kerja"

Post a Comment