ANALISIS KAPASITAS DAN PERENCANAAN PERKUATAN JEMBATAN RANGKA BAJA TUMPUEN

KABUPATEN ACEH TIMUR

USULAN TUGAS AKHIR

OLEH :

IQLAL SURIANSYAH

0604101010027Dosen Pembimbing:

Dr. Ir. MUTTAQIN, M.T.Dosen Co. Pembimbing:

Dr. Ir. TAUFIQ SAIDI, M.Eng.

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALADARUSSALAM – BANDA ACEH

2011

TujuanTujuanTujuanTujuan

Tugas akhir ini bermaksud untuk menguraikan hasil studiketahanan dan kelayakan jembatan existing untuk aksesmenuju lokasi pengeboran minyak di wilayah Aceh Timur.Tujuan dari perencanaan ini secara umum adalah untukmengetahui kapasitas jembatan dan merencanakanperkuatan struktural jembatan dengan beban rencanatruk sebesar 67 ton.

PendahuluanPendahuluan

Jembatan merupakan suatu bangunan yang menghubungkan jalanyang terputus oleh sesuatu seperti sungai, lembah, rel kereta api,dan jalan raya.

Dapat dipahami bahwa jembatan sangat penting peranannyadalam melancarkan arus distribusi barang dan jasa. Apabilajembatan terputus maka biaya yang dikeluarkan untuk pemenuhankebutuhan distribusi barang dan jasa akan meningkat atau malahakan terputusnya distribusi barang dan jasa tersebut.

Jembatan Tumpuen ini sendiri memiliki tipe rangka model WarrenTruss subdivide, yang menghubungkan arus distribusi barang &jasa dari kota Idie Rayeuk Aceh Timur ke kecamatan SimpangLokoup.

PendahuluanPendahuluan

Mengingat sangat pentingnya jembatan ini maka diperlukanpemeriksaan terhadap kapasitas kelayakan jembatan sehubungandengan berbagai faktor antara lain meningkatnya arus lalu lintas,faktor usia jembatan dan kondisi terkini jembatan existing yakniadanya korosi dibeberapa bagian jembatan yang mengakibatkanmenurunnya mutu baja pada jembatan.

Pertimbangan utama dilakukan analisis kembali terhadapjembatan ini karena akan dilewati oleh truk gandeng denganbeban muatan 67 ton. Truk gandeng ini akan membawa alat-alatberat yang akan dipergunakan untuk kepentingan industri minyakyang direncanakan akan kembali beroperasi di daerah ini.

karakteristik Jembatan iniyaitu: panjang = 50 mlebar = 9 mTinggi = 6 mJembatan ini memiliki 7 buahgelagar memanjang denganvariasi jarak (0,75-1,3-1,3-1,3-1,3-0,75) mgelagar melintang sebanyak11 buah dengan jarakmasing-masing 5 m.

PendahuluanPendahuluan

Objek Perencanaan::

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

A. Pembebanan >>>RSNIRSNI--T02T02--20052005

• Beban Mati (Dead Load)• Beban Mati Tambahan (Superimposed Dead

Load)• Beban Hidup (Live Load)• Beban Truk (Moving Load)• Gaya Rem• Beban Angin• Faktor Beban• Kombinasi Beban

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

Pembebabanan : Dalam perencanaan suatu jembatanjalan raya, muatan dan gaya-gaya yang harus diperhatikanuntuk perhitungan tegangan-tegangan yang terjadi padasetiap bagian jembatan tersebut seperti dijelaskan berikut :

1. Beban Mati : berat sendiri dari bagian bangunanyang merupakan elemen struktural dan bersifatpermanen.

2. Beban Mati Tambahan : berat seluruh beban yangmembentuk suatu beban pada jembatan yangmerupakan elemen non struktural.

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

3. Beban Hidup : Semua beban yang berasal dari beratkendaraan-kendaraan bergerak/lalu lintas sertapejalan kaki yang dianggap bekerja pada jembatan.

Beban lalu lintas

Lajur lalu lintas rencana Lajur lalu lintas rencana5,5 - 8,25 (dua arah tanpa median).

Beban Lajur "D“ Bekerja pada seluruh jembatan.

Beban Truk “T“ Kendaraan yang ditempatkan pada

lajur lalu lintas rencana.

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

Beban Lajur “D” >>> Berdasarkan Anonim 2008 (a) : 73

Beban Lajur “D”

beban TersebarMerata (BTR)

L ≤ 30 m : q = 9,0 Kpa

L > 30 m : q = 9 × (0,5+15/L)

kPa

Beban GarisTerpusat (BGT)

P = 49 kN/m

q = intensitas beban terbagi rata (BTR) dalam arah memanjang jembatanL = panjang total jembatan yang dibebani (meter).

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

GambarGambar BebanBeban LajurLajur “D”“D” Penyebaran Beban “D” arah

MelintangBeban "D" harus disusun pada arahmelintang sedemikian rupa sehinggamenimbulkan momen maksimum. Berikutgambar susunan beban “D”

SumberSumber : : PerkuatanPerkuatan StrukturStruktur dandan LantaiLantaiJembatanJembatan RangkaRangka BajaBaja. 2008, . 2008, DepartemenDepartemenPUPU

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

Beban Truk >>> Terdiri dari kendaraan truk standar dan trukgandeng yang mempunyai susunan dan berat as. Berat dari masing-masing as disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yangmerupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai.

TrukTruk standarstandar == 5050 TonTon

TrukTruk GandengGandeng == 4040,,1313 TonTon

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

4. Gaya Rem >>> Diperhitungkan

senilai dengan gaya rem sebesar5% dari beban lajur D yangdianggap ada pada semuajalurlalu lintas setinggi 1,8 mdari lantai kendaraan.

TTB = 0,05 × ( QTD × L + PTD )

QTD = q × s, ( kN/m)

PTD = p × s, ( kN )

S = jarak antar glg memanjang (m)

5. Beban Angin >>> Gaya nominal

ultimit dan daya layan jembatanakibat angin tergantung padakecepatan angin rencana

TEW = 0,0006 × Cw × Vw 2 × Ab

dengan pengertian :

VW = kecepatan angin rencana (m/s)

CW = koefisien seret

Ab = luas koefisien bagian samping

jembatan (m2)

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

6. Beban gempa >>> Gaya gempa vertikal pada girder dihitungdengan menggunakan percepatan vertikal ke bawah minimalsebesar 0,10.g (g = percepatan gravitasi) atau dapat diambil 50% dari koefisien gempa horizontal statik ekuivalen .

Kh = C x SKh = koef gempa horisontal,

C = koef geser dasar waktugetar, dan kondisi tanahsetempat.

<<<Aceh <Aceh TimurTimur ZonaZona 3>>3>>

S = Faktor tipe struktur ygberhubungan dengan kapasitaspenyerapan energi gempa(daktilitas) dari struktur.

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

Gaya gempa arah horizontal :

HEQ = Kh × Wt

Koefisien gempa vertikal :

Kv = 0,5 × Kh

Gaya gempa vertikal :

TEQ = Kv × Wt

Kpg

WtT

3

48

L

IEKp

Wt = Berat total BangunanKP = kekakuan struktur yang merupakan gaya horisontal yang diperlukan untuk menimbulkansatu satuan lendutan :

E = Modulus elastisitas girderI = Momen inersia penampang girderg = Percepatan grafitasi bumi

Waktu Getar Struktur dihitung :

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

Faktor Beban >>> Faktor Beban merupakan bilangan pengali numerik

yang digunakan pada aksi nominal untuk menghitung aksi rencana

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

Kombinasi Beban :

Tabel 2.1 Kombinasi beban umum untuk keadaan batas layan dan ultimitjembatan

Aksi / Beban SimbolKombinasi Pembebanan

1 2 3 4 5

Berat Sendiri MS X X X X X

Beban Mati Tambahan MA X X X X X

Beban Lajur "D" TD X X X X —

Gaya Rem TB X X X X —

Beban Truk "T" TT X X X X —

Beban Angin EW — — X X —

Beban Gempa EQ — — — — X

B. SAP 2000

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

Program SAP2000 menyediakan fitur dan modulterintegrasi yang lengkap untuk desain struktur baja danbeton bertulang. Pengguna diberi kemudahan untukmembuat, menganalisis, dan memodifikasi model strukturyang direncanakan dengan memakai user interface yang sama. (Dewobroto, 2005 Jurnal Teknik Sipil - UPH, Vol.1 No.2)

Pemodelan struktur adalah sebuah simulasi perilaku fisikstruktur riil agar dapat diproses melalui pendekatannumerik. Pemodelan tidak terbatas pada penyiapan data saja, tetapi model harus disesuaikan dengan masalah yang dianalisis. (Dewobroto, 2008 : 5 )

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

C. Metode LRFD >>> Perencanaan berdasarkan kondisi

batas. Dibandingkan dengan metode ASD (Allowable StressDesign), metode LRFD jauh lebih rasional dari ASD denganberdasarkan pada konsep probabilitas. (Setiawan, 2008 : 5)

D. Metode Perkuatan >>> Secara umum klasifikasi

aplikasi metode perkuatan untuk struktur baja pada bangunanatas jembatan dapat dibagi dalam dua kriteria dasar, yaitu metodepasif dan metode aktif. (Anonim, 2008 (c) : 134) Ke-2 metodepasif dan metode aktif dirangkum pada tabel 2.2 berikut :

TinjauanTinjauan KepustakaanKepustakaan

Tabel 2.2 Klasifikasi Umum dari Metode Perkuatan Struktur Baja Jembatan

No Prinsip Waktu Biaya No Prinsip Waktu Biaya

P5 Metode lain A5 Metode lain

Tinggi

Agak

panjang

Rendah

Perkuatan hubungan/

sambungan termasuk

penambahan pelat buhul

P4 Pendek Rendah A4 Penggantian pelat lantai

dengan struktur yang

lebih ringan

Panjang

Penambahan strip

Carbon Fibre

Reinforced Polymer

(CFRP)

P3 Pendek Agak

mahal

A3 Penggantian sistem

penyokong

A2 Prategang eksternal Agak

panjang

Agak

Mahal

Penggantian elemen

yang lemah dengan

elemen yang baru untuk

mencapai kapasitas

pemikulan beban

tertentu

P2 Pendek Tinggi

Metode Pasif Metode Aktif

Penambahan

penampang elemen

struktur

Pemasangan elemen

tambahan seperti rangka

batang

P1 Panjang Rendah Agak

Panjang

TinggiA1

Pengukuran dimensi Jembatan

Pengukuran dimensi ini meliputi pengukuran jembatan secaraglobal, pendataan elemen struktur jembatan yang digunakan danpengukuran dimensi elemen struktur jembatan sehingga jembatandapat digambarkan kembali.

Pengambilan sampel

Pengambilan sampel dilakukan untuk mendapatkan sifat dan mutubaja dari struktur jembatan. Selain itu dari sampel yang diambiltersebut akan dicari kadar korosi yang telah dialami oleh material tersebut.

Sumber Data

Sampel Berdasarkan ASTM

Uji Tarik Baja

Uji tarik baja bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat dasar material yaitu tegangan dan regangan luluh serta modulus elastisitas baja

Pengujian Korosi

Pengujian dilakukan dengan cara membandingkan berat baja sesudahdilakukan pembersihan pada karat dengan berat baja awal dengan karat.

100% x karat)dengan awal(berat

karat) aakhir tanp(berat =karat %

Perhitungan Pembebanan

Beban-beban yang diperhitungkan dalam analisi ini meliputi:

Beban mati

Beban mati tambahan

Beban lajur “D”

Beban bergerak (beban truk “T”)

Gaya rem

Beban angin

Beban gempa : Horizontal & Vertikal

AnalisisAnalisis StrukturStruktur JembatanJembatan DenganDengan SAP2000SAP2000

Pengisian data material

Klasifikasi elemen struktur

Penempatan jalur

+ Klasifikasi beban +

Truk

Truk Gandeng

Truk + TrukGandeng

Kombinasi

Hasil yang akan diperoleh merupakan laporan pengolahan data berdasarkan rumus-rumus dan teori.Penyajian laporan berupa gambarAutoCAD, laporan perhitungan beban, print outmodel SAP2000 dan hasil output yang didapat, serta uraian perhitungan dan penjelasanstrengthening (perkuatan) elemen strukturjembatan.

KesimpulanKesimpulan dandan saran saran akanakandidi berikanberikan setelahsetelah tugastugasakhirakhir iniini selesaiselesai didi kerjakankerjakan

1. Anonim, 2005, Standar Pembebanan untuk Jembatan, RSNI T-02-2005, BSNI, Jakarta.

2. Anonim, 1981, Standard Test Methods for Tension Testing of Metalic Matreials, (ASTM), American Standart andTesting Material.

3. Anonim, 2008 (a), Perkuatan Struktur dan Lantai Jembatan Rangka Baja,Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.

4. Anonim, 2008 (b), Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan, SNI 2833: 2008, BSNI, Jakarta.

5. Anonim, 2008, (c), Prinsip Dasar Teknik Jembatan & Aplikasinya, DepartemenPekerjaan Umum, Jakarta.

6. Anonim, 2010, Laporan Hasil Uji Kuat Tarik Baja Universitas Syiah Kuala, Laboratorium Konstruksi dan Bahan Bangunan Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh.

7. Dewobroto, W., 2008, Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP2000, Elex Media Komputindo, Jakarta.

8. Dewobroto, W., 2005, ” Jurnal Teknik Sipil – UPH”. Vol.1, No.2

9. Setiawan, A., 2008, Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Penerbit Erlangga, Jakarta.

10. Suryawan, A., 2009, Perkerasan Jalan Beton Semen Portland, Beta Offset Yogyakarta.