evaluasi kekuatan struktur jembatan saat...
Post on 22-Nov-2020
46 Views
Preview:
TRANSCRIPT
EVALUASI KEKUATAN STRUKTUR UTAMA JEMBATAN KUTAI KERTANEGARA SAAT
PEMELIHARAAN SEBELUM JEMBATAN RUNTUH
DOSEN PEMBIMBING : PRIYO SUPROBO, Ir, MS, PhD, Prof PUJO AJI, ST, MT, Dr. techn BAMBANG PISCESA, ST.MT
1
Oleh : I Wayan Hendra Adi Sanjaya NRP. 3110106023
2
JEMBATAN KUTAI KERTANEGARA
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya.
Gambar 1. Long Section
LATAR BELAKANG
• Jembatan Kutai Kartanegara merupakan jembatan tipe Suspension yang terpanjang di Indonesia saat ini. Melintas di atas Sungai Mahakam yang berada di Kota Tenggarong, Kabupaten Kutai, Provinsi Kalimantan Timur dengan bentang total mencapai 710 m
• Jembatan kutai kertanegara mengalami keruntuhan saat dilakukannya upaya pemeliharaan jembatan.
• Diperkirakan saat dilakukannya pemeliharan, terjadi perubahan gaya-gaya dalam yang bekerja serta konsentrasi tegangan di titik tertentu diluar perencanaan sehingga struktur mengalami kegagalan.
• Perubahan gaya-gaya dalam saat akan dilakukannya pemeliharaan haruslah dianalisa terlebih dahulu untuk mengetahui bahwa metode yang digunakan untuk melakukan pemeliharaan adalah benar dan aman.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 3
RUMUSAN MASALAH
• Rumusan Masalah Utama Bagaimana kondisi kekuatan element struktur atas utama Jembatan Kutai Kertanegara saat dilakukanya pemeliharaan sesaat sebelum terjadinya keruntuhan.
• Detail Permasalahan - Bagaimana prilaku gaya-gaya dalam yang terjadi pada
elemen struktur utama jembatan sebelum terjadi keruntuhan.
- Bagaimana kemampuan element struktur utama jembatan dalam menerima gaya-gaya dalam yang terjadi dalam setiap kondisi hingga sesaat sebelum mengalami keruntuhan.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 4
TUJUAN
• Tujuan Utama Mengetahui kondisi kekuatan element struktur atas utama Jembatan Kutai Kertanegara saat dilakukanya pemeliharaan sesaat sebelum terjadinya keruntuhan.
• Detail Tujuan – Mengetahui gaya-gaya dalam maksimal yang terjadi pada
elemen struktur utama jembatan sebelum terjadi keruntuhan.
– Mengetahui kemampuan element struktur utama jembatan dalam menerima gaya-gaya dalam yang terjadi dalam setiap kondisi hingga sesaat sebelum mengalami keruntuhan.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 5
BATASAN MASALAH
• Perhitungan dan analisa yang dilakukan meliputi struktur atas utama dari pada Jembatan Kutai Kertanegara antara lain rangka utama, kabel penggantung, hanger, clamp, dan pilon.
• Perhitungan dan analisa yang dilakukan pada clamp adalah berupa kontrol geser pada pin clamp dan juga mengambil refrensi dari penelitian lain.
• Tidak meninjau srtuktur jembatan bagian bawah
• Beban-beban yang bekerja dimodelkan menyerupai keadaan saat Jembatan Kutai Kertanegara akan mengalami kegagalan atau keruntuhan (beban mati, UDL, KEL)
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 6
MANFAAT
• Menjadi salah satu sumber pembelajaran dalam bidang
struktur jembatan khususnya pada saat pemeliharaan.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 7
METODOLOGI
Pengumpulan data-daata yang diperlukan seperti studi literature dan data sekunder, dari system jembatan suspension
Pembebanan menggunakan acuan RSNI T-02-2005 tentang pembebanan jembatan. Beban-beban yang bekerja antara lain berat sendiri jembatan, Beban lajur “D”, beban KEL, beban angin, dan beban gempa.
Pemodelan serta analisa struktur jembatan menggunakan bantuan software perhitungan struktur komersial. Kondisi pada pemodelan akan disesuaikan dengan keadaan jembatan kukar saat akan mengalami kerutuhan, mulai dari keadaan block angker yang bergeser, pergeseran posisi pilon, penurunan lantia kendaraan, pembebanan yang terkonsentrasi penuh pada ruas jalan jembatan akibat kemacetan, dan tegangan akibat jecking saat pemeliharaan. Hal ini bertujuan agar diperoleh kondisi struktus saat akan mengalami keruntugan serta gaya-gaya dalam yang bekerja pun akan dapat dianalisa.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 8
METODOLOGI
Analisa kenampuan nominal struktur utama pada jembatan yaitu rangka utama, hanger, clamp, kabel penggantung, dan pilon. Gaya-gaya yang diperoleh dari pemodelan pada software perhitungan struktur komersial dikontrol terhadap kemampuan masing element struktur.
Analisa perbandingan kemampuan nominal komponen struktur utama jembatan kutai dengan gaya-gaya ultimate yang terjadi.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 9
STRUKTUR UTAMA JEMBATAN YANG DITINJAU
Struktur rangka utama dan sambungan.
Hanger.
Clam.
Kabel penggantung.
Pilon.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 10
KONDISI JEMBATAN YANG DITINJAU
Kondisi jembatan yang ditinjau dibagi menjadi 3
kondisi,yaitu :
Kondisi I : adalah kondisi dimana jembatan baru selesai dibangun pada tahun 2000, dengan asumsi bahwa blok angkur jembatan masih belum atau sama sekali tidak mengalami pergeseran. Pemodelan pada kondisi I ini diambil berdasarkan As Built Drawing dari Jembatan Kutai Kertanegara. (step 1)
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 11
KONDISI JEMBATAN YANG DITINJAU
Kondisi II : adalah kondisi dimana blok angkur dibagian
Samarinda jembatan mengalami pergeseran kearah Tenggarong. Berdasarkan data yang dari Dinas PU Kabupaten Kutai Kertanegara, pada tahun 2008 terjadi pergeseran blok angkur disisi samarinda yang menyebabkan ujung pilon disisi samarinda miring kearah tenggarong sejauh 15 cm. dalam pemodelan pemodelan dalam tugas akhit ini, pergeseran blok angkur pada kondisi II ini dibagi menjadi 5 step pergeseran. Nilai pergeseran pada setiap step pada kondisi II dapat dilihat pada tabel 3.1 step 2-6.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 12
KONDISI JEMBATAN YANG DITINJAU
Kondisi II :
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 13
Gambar 2. Kondisi Blok Angkur bergeser
KONDISI JEMBATAN YANG DITINJAU
Kondisi III : adalah kondisi dimana blok angkur jembatan disisi
tenggarong telah mengalami pergeseran yang menyebabkan utung pilon diarah samarinda mengalami deformasi 15 cm kearah tenggarong yang kemudian diberikan gaya jecking pada tengah bentang. Pemberian jecking yang ditinjau dibagi menjadi 5 step penjeckingan. Jecking dilakukan pada hanger yang terdapat ditengah bentang jembatan, tepatnya pada kilometer 230 dari arah Samarinda. Pada tabel 3.1, dijelaskan bahwa proses jecking diklasifikasikan dalam step 7 sampai 11, dimana step 7 dan 8 dalah proses jecking yang dilakukan di hulu jembatan (up stream ) masing-masing sebesar 5 cm. Sedangkan step 9, 10 dan 11 adalah proses jecking yang dilakukan di hilir jembatan (doen sream ). Proses penyesuaian chamber dilakukan bertahap dari tengah bentang kea rah side span (metode pelaksanaan pemeliharaan Jembatan Kutai Kertanegara)
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 14
KONDISI JEMBATAN YANG DITINJAU
Kondisi III :
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 15
Lokasi jecking
Gambar 3. Lokasi Jecking
KONDISI JEMBATAN YANG DITINJAU
Rekapitulasi konsisi jembatan :
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 16
Δ1 Δ2 Δ3
(cm) (cm) (cm)
Kondisi I : Tahun 2000
1 - - -
Kondisi II : Tahun 2008
2 1.9 7 -
3 2.9 8 -
4 5.9 11 -
5 7.8 12 -
6 11.7 15.9 -
Kondisi III : Tahun 2011
7 - - 5 Up stream
8 - - 10 Up stream
9 - - 5 Down stream
10 - - 10 Down stream
11 - - 15 Down stream
Step Keterangan
Keterangan : Δ1 : Pergeseran
blok angkur. Δ2 : Pergeseran
ujung tower 1 kearah samarinda akibat pergeseran blok angkur.
Δ3 : Perpendekan hanger setelah mengalami jecking pada setiap step yang ditinjau.
Tabel 1. Step-step dalam setiap kondisi yang ditinjau
STRUKTUR UTAMA JEMBATAN YANG DITINJAU
Struktur rangka utama dan sambungan.
Hanger.
Clam.
Kabel penggantung.
Pilon.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 17
Struktur rangka utama dan sambungan
profil rangka :
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 18
Mutu Modulus Elastisitas
f y , f u E
(Mpa) (Mpa)
Profil rangka atas dan bawah WF400x400x12x19 355, 490 200000
Profil rangka diagonal WF400x300x9x12 355, 490 200000
Profil melintang atas WF300x150x9x12 355, 490 200000
Profil ikatan angin WF200x100x5,5x8 355, 490 200000
Profil gerlagar melintang bawah WF800x300x12x22 355, 490 200000
Batang Profil
profil baut : Sambungan pada rangka utama merupakan sambungan baut yang mana kapasitas baut harus memenuhi kuat geser dan kuat tumpu. Sambungan yang digunakan merupakan sambungan tipe gesek dengan baut mutu tinggi sekelas M24 ASTM A-325 dengan Grade 8.8 fy = 525 MPa, fu = 825 MPa (Sidur P. Mangkoesoenroyo, 2012)
Tabel 2. Data Spesifikasi rangka jembatan.
HANGER
Hanger merupakan sebuah struktur penggantung yang menyalurkan beban deck dan lantai kendaraan kepada gabel penggantung utama. Beban yang bekerja pada hanger adalah beban aksial tarik. Tegangan yang terjadi dikontrol terhadap kapasitas penampang. Data spesifikasi hanger adalah sebagai berikut :
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 19
Mutu Modulus Elastisitas
f y , f u E
(Mpa) (Mpa)
Hanger D63 580, 773 200000
Batang Profil
Gambar 4. Hanger
Tabel 3. Data Spesifikasi Hanger.
CLAM
Pada prinsipnya beban yang terjadi pada clam merupakan kontribusi dari beban lantai kenadaraan yang disalurkan oleh hanger berupa beban aksial. Beban akxial ini akan menyebabkan terjadinya tegangan geser pada baut horizontal clam.
analisa kemampuan clamp dibagi berdasarkan 3 parameter, yaitu analisa berupa kemampuan geser pin clamp, analisa berdasarkan uji coba replika hanger jembatan KUKAR oleh BPPT, dan analisa berdasarkan hasil perhitungan FEM yang dilakukan oleh Srinur Oktravianto. ST dalam tugas akhirnya yang berjudul “Analisa Sistem Clamp Pada Penggantung Jembatan Kutai Kartanegara dengan Metode Elemen Hingga”
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 20
CLAM
• Hasil perhitungan geser Analisa geser yang
dilakukan adalah analisa kemampuan geser pada pin atas clamp dengan menggunakan data dari as built drawing jembatan Kuta Kertanegara untuk menentukan dimensi serta mutu bahan yang digunakan.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 21
Gambar 5. Clamp penggantung Jembatan KUKAR
CLAM
• Hasil dari pengujian replika clamp oleh BPPT
Replika yang diuji oleh BPPT diistilahkan dengan nama replika hanger jembatan KUKAR (tiruan hanger ). Dalam pengujian yang dilakukan oleh BPPT terhadap replika hanger Jembatan KUKAR, komponen clamp halp atas, hold clamp, dan hanging bar dibuat dengan ukuran dan spesifikasi sesuai dengan yang original (FCD 600). Sedangkan untuk hanger rod, coupler lock nutm hex nutm dan pshericak bearing adalah komponen asli yang diabil dari lokasi keruntuhan jembatan.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 22
Gambar 6. Replika Hanger Jembatan KUKAR
CLAM
• Hasil dari pengujian existing clamp oleh BPPT.
Kesimpulan hasil dari pengujian existing clamp oleh BPPT sebagai adalah Pin Halp-clamp-atas patah pada bagian lubang ulir pada beban 1796,14 kK. Perhatikan gambar 7.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 23
Gambar 7. Patahan Pada Halp clamp atas dari pengujian existing clamp oleh BPPT
KABEL PENGGANTUNG
Kabel terbuat dari jalinan kawat baja bermutu tinggi.
Dengan demikian, kabel tidak dapat memikul gaya tekan. Beban tarik yang terjadi pada kabel akan dikontrol terhadap kemampuan penampang kabel. Data spesifikasi kabel adalah sebagai berikut :
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 24
Mutu Modulus Elastisitas
Material f u E
(Mpa) (Mpa)
Main cable 19 D57.9 Galv. Spiral Wire Strand 1631 167875
Frame Profil
Tabel 4. Data spesifikasi main cable
PILON
Pilon merupakan penerima beban yang disalurkan oleh
kabel penggantung utama. Pilon bertugas menyalurkan seluruh beban langsung kepondasi hingga akhirnya disalurkan ketanah oleh pondasi. Data spesifikasi pilon adalah sebagai berikut :
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 25
Mutu Modulus Elastisitas
Material f y , f u E
(Mpa) (Mpa)
Pilon baja ASTM A-252 241, 414 200000
Frame
Tabel 5. Data spesifikasi pylon
KONDISI BEBAN YANG DITINJAU
KETERANGAN :
DL : dead load
UDL : beban hidup merata
KEL : beban garis
GSR : akibat pergeseran blok angkur
JCK : beban jecking
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 26
1 DL + UDL + KEL
2 DL + UDL + KEL + GSR
3 DL + UDL + KEL + GSR
4 DL + UDL + KEL + GSR
5 DL + UDL + KEL + GSR
6 DL + UDL + KEL + GSR
7 DL + UDL + KEL + GSR + JCK
8 DL + UDL + KEL + GSR + JCK
9 DL + UDL + KEL + GSR + JCK
10 DL + UDL + KEL + GSR + JCK
11 DL + UDL + KEL + GSR + JCK
KeteranganStep
Tabel 6. Kondisi beban yang ditinjau
HASIL ANALISA
Rangka batang horizontal
hasil rekapitulasi stress ratio dari pada profil ini menunjukan terjadi pengikatan tegangan akibat pergeseran blok angkur. Kemudian tegangan pada rangka mulai menurun kembali saat dilakukannya proses jecking hingga mencapai stress ratio 0.49 untuk beban tekan dan 0.43 untuk beban tarik. Perhatikan gambar 8.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 27
Gambar 8. grafik rasio batang rangka horizontal
HASIL ANALISA
Rangka batang diagonal
hasil rekapitulasi stress ratio dari pada profil ini menunjukan terjadi pengikatan tegangan akibat pergeseran blok angkur. Kemudian tegangan pada rangka mulai menurun kembali saat dilakukannya proses jecking hingga mencapai stress ratio 0.90 untuk beban tekan dan 0.50 untuk beban tarik. Perhatikan gambar 9.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 28
Gambar 9 grafik rasio batang rangka diagonal
HASIL ANALISA
Main cable
Dari hasil analisa yang dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa main cable mampu menerima beban gaya-gaya dalam yang terjadi dalam setiap step tanpa mengalami kegagalan. Gaya dalam maximum yang terjadi adalah sebesar 35149,81 kN untuk axial tarik sehingga mencapai stress ratio 0.568. Perhatikan gambar 10.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 29
Gambar 10 grafik rasio batang main cable
HASIL ANALISA
Pylon
Rekapitulasi interaksi moment dan axial tekan pada pylon menunjukan terjadi pengikatan gaya dalam yang terjadi akibat pergeseran blok angkur. Kemudian meningkat lagi saat dilakukannya proses jecking hingga menunjukan nilai interaksi sebesar 0.81. Perhatikan gambar 11.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 30
Gambar 11 grafik interaksi tekan lentor pada pilon.
HASIL ANALISA
Hanger
Rekapitulasi stress ratio pada hanger menunjukan terjadi pengikatan tegangan akibat pergeseran blok angkur. Kemudian tegangan pada hanger kembali menikngkat saat dilakukannya proses jecking hingga mencapai stress ratio 0.94 untuk hanger dibagian hulu dan 0.77 untuk hanger dibagian hilir. Perhatikan gambar 12
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 31
Gambar 12 grafik rasio hanger
HASIL ANALISA
Clamp (analisa geser)
Rekapitulasi stress ratio pada clamp menunjukan terjadi pengikatan tegangan akibat pergeseran blok angkur. Kemudian tegangan pada clamp kembali menikngkat saat dilakukannya proses jecking hingga mencapai stress ratio 0.87 untuk hanger dibagian hulu dan 0.71 untuk hanger dibagian hilir. Perhatikan gambar 13.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 32
Gambar 13 grafik rasio clamp (1)
HASIL ANALISA
Clamp (analisa geser dengan pengaruh korosi)
Akibar pengaruh korosi, terjadi reduksi luasan penampanag sebesar 314.18x10-3 mm atau sekitar 0,85% dari sisi teluar penampang. Rekapitulasi stress ratio pada clamp menunjukan nilai sebsar 0.88 untuk hanger dibagian hulu dan 0.72 untuk hanger dibagian hilir. Perhatikan gambar 14
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 33
Gambar 14 grafik rasio clamp (2)
HASIL ANALISA
Clamp (pengujian replika clamp oleh BPPT) Berdasarkan hasil pengujian dari Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi terhadap replika hanger diperoleh hasil Kemampuan tarik sebesar 1676,76 kN. Rekapitulasi stress ratio pada clamp menunjukan nilai sebsar 0.98 untuk hanger dibagian hulu dan 0.80 untuk hanger dibagian hilir. Perhatikan gambar 15.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 34
Gambar 15 grafik rasio clamp (3)
HASIL ANALISA
Clamp (pengujian existing clamp oleh BPPT)
Berdasarkan hasil pengujian dari Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi terhadap exisiting clamp jembatan Kutai Kerta Negara diperoleh hasil Kemampuan tarik sebesar 1796,14 kN. Rekapitulasi stress ratio pada clamp menunjukan nilai sebsar 0.89 untuk hanger dibagian hulu dan 0.75 untuk hanger dibagian hilir. Perhatikan gambar 16.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 35
Gambar 16 grafik rasio clamp (4)
KESIMPULAN
Berdasarkan analisa yang telah dilakukan terhadap kondisi kemampuan struktur utama jembatan bagian atas terhadap gaya-gaya dalam yang terjadi disetiap kondisi yang ditinjau, disimpulakn bahwa seluruh struktur utama jembatan (rangka, pylon, main cable, clam dan hanger) mampu memikul gaya-gaya dalam yang terjadi.
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 36
TERIMAKASIH
Prepared By : I Wayan Hendra Adi Sanjaya 37
top related