BAB VII.

ANALISA STRUKTUR KABEL

Struktur kabel adalah salah satu struktur utama dalamkonstruksi jembatan cable stayed. Kabel-kabel ini memikulberat Box Girder, beban tambahan dan beban hidup dariberbagai konfigurasi beban untuk selanjutnya disalurkan kestruktur pylon.

7.1 Data PerencanaanAda dua jenis kabel pararel VSL 7-wire strand yang

biasa digunakan untuk konstruksi jembatan kabel yaitu:

Tabel 7.1 Jenis kabel dan angker

StandardASTM A 416-74

grade 270Euronorme 138-79

(mm) 15.2 15.7

As (mm2) 140 150

fu (fijin = 0.8 fu)(MPa)

1860 (1488) 1770 (1416)

Ukuran angker 7, 12, 19, 31, 37, 61, dan 91 strand

Dalam perencanaan, akan digunakan kabel tipe 1 (15.2

mm; 1860 MPa). Tetapi, apabila dianalisa dengan

menggunakan kabel tipe 2 (15.7 mm; 1770 MPa) ternyata

didapat ukuran angker yang lebih kecil, maka akan digunakan

MAB + 6.055

M1

M2

M3

M4

M5

M6

M7

S1S2S3S4S5S6S7

kabel tipe 2 khusus untuk bagian itu. Hal ini dilakukan

sebagai pertimbangan ekonomis.

Adapun bentuk Nomenklatur kabel sebagai berikut :

Gambar 7.1 Konfigurasi Kabel pada jembatan

7.1.1Konfigurasi Pembebanan.

Unutk mendapatkan pengaruh yang palingmenentukan, konfigurasi beban yang digunakan, sebagaiberikut :

Tabel 7.2 Konfigurasi pembebanan

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN)

Dead Load 5005.702 5521.384 4733.550 4331.099 4802.214 2483.314 309.699KOMBINASI.1 6441.531 3183.503 6108.932 6614.075 7831.711 5348.254 14426.279KOMBINASI.2 10912.732 6152.895 9717.662 10739.097 12427.619 10267.253 20341.442KOMBINASI.3 9100.789 8424.971 9717.766 10738.901 12427.809 10267.129 20341.470KOMBINASI.4 9100.847 6152.820 12434.542 10739.003 12427.713 10267.165 20341.431KOMBINASI.5 9100.809 6152.875 9717.728 13851.860 12427.717 10267.170 20341.494KOMBINASI.6 9100.828 6152.812 9717.839 10738.904 15887.678 10267.188 20341.490KOMBINASI.7 9100.813 6152.852 9717.782 10738.917 12427.789 14030.991 20341.508KOMBINASI.8 9100.820 6152.885 9717.650 10739.146 12427.542 10267.319 24371.779KOMBINASI.9 6441.513 3183.553 6108.859 6614.124 7831.701 5348.265 14426.259KOMBINASI.10 10912.727 6152.875 9717.747 10738.960 12427.772 10267.121 20341.512KOMBINASI.11 9100.819 8424.946 9717.684 10739.110 12427.608 10267.206 20341.504KOMBINASI.12 9100.838 6152.841 12434.525 10739.057 12427.640 10267.225 20341.462KOMBINASI.13 9100.826 6152.843 9717.757 13851.880 12427.633 10267.256 20341.449KOMBINASI.14 9100.812 6152.868 9717.726 10739.007 15887.669 10267.151 20341.501KOMBINASI.15 9100.815 6152.861 9717.705 10739.097 12427.599 14031.106 20341.473KOMBINASI.16 9100.824 6152.853 9717.733 10739.025 12427.673 10267.192 24371.861KOMBINASI.17 6002.934 2745.041 6805.051 8086.439 9513.650 8799.259 20228.461KOMBINASI.18 5724.483 2471.233 7220.879 8976.021 10525.715 10906.135 23754.021KOMBINASI.19 8662.203 5714.409 10413.857 12211.416 14109.510 13718.339 26143.567KOMBINASI.20 8383.781 5440.563 10829.730 13100.891 15121.782 15825.051 29669.250

Load

7.2 Hasil analisa kabel dengan penampang Asc*

Berdasarkan analisa yang dilakukan dengan programbantu MIDAS/CIVIL, didapat nilai aksial dari kabel Midspandan Sidespan. Adapun hasilnya dapat dilihat sebagai berikut :

Tabel 7.3 Nilai P* aksial Kabel Midspan ( Bentang Tengah),berdasarkan penampang Asc*.

Dari table diatas, dapat kita lihat bahwa kabel yangterdekat dengan Pylon ( M1 dan M2 )nilai P aksial lebihdidominasi oleh kombinasi beban Mati+UDL+KEL. Untukkabel yang ada ditengah bentang ( M3, M4 dan M5 ) nilaiaksial lebih didominasi oleh kombinasi bebanMati+UDL+KEL+Wind. Untuk kabel yang berada palingujung jembatan, lebih didominasi oleh kombinsai bebanMati+UDL+Gempa(Ry).

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN)

Dead Load 524.867 577.410 1021.830 1086.918 1136.984 1174.881 1197.105KOMBINASI.1 3008.251 3378.180 4304.563 4661.264 4975.019 5242.970 5430.015KOMBINASI.2 4731.753 5310.141 6805.932 7367.928 7851.964 8262.990 8554.814KOMBINASI.3 4736.936 5310.495 6825.347 7393.606 7871.029 8293.239 8574.522KOMBINASI.4 4759.378 5316.231 6853.386 7428.562 7895.367 8304.088 8598.634KOMBINASI.5 4823.243 5408.064 6958.916 7528.341 8013.002 8417.070 8703.123KOMBINASI.6 5033.710 5651.732 7191.959 7782.138 8295.575 8717.676 9017.398KOMBINASI.7 5081.945 5706.580 7279.093 7889.869 8415.028 8862.827 9179.896KOMBINASI.8 5167.562 5796.411 7377.536 8003.640 8551.395 9007.706 9349.029KOMBINASI.9 3012.462 3374.890 4303.992 4665.913 4979.638 5247.467 5435.911

KOMBINASI.10 4736.425 5306.028 6809.592 7370.238 7855.916 8271.797 8562.843KOMBINASI.11 4735.420 5311.442 6829.582 7398.085 7888.618 8293.096 8584.861KOMBINASI.12 4754.098 5334.343 6862.890 7418.997 7906.076 8317.421 8611.764KOMBINASI.13 4825.525 5410.104 6963.256 7532.792 8017.310 8421.427 8707.366KOMBINASI.14 5034.203 5645.923 7200.825 7792.610 8298.060 8717.069 9020.085KOMBINASI.15 5069.468 5735.096 7297.807 7870.765 8402.708 8866.877 9163.995KOMBINASI.16 5162.871 5798.530 7383.468 8011.707 8556.836 9019.650 9346.039KOMBINASI.17 4371.578 4896.617 6093.018 6610.650 7060.029 7449.260 7731.616KOMBINASI.18 5177.718 5839.967 7171.481 7792.576 8325.183 8784.684 9127.175KOMBINASI.19 6091.382 6836.659 8580.123 9300.127 9924.316 10451.328 10828.414KOMBINASI.20 6898.864 7788.007 9664.340 10469.303 11189.176 11789.374 12210.279

Load

Tabel 7.3 Nilai P* aksial Kabel Sidespan ( Bentang Samping), berdasarkan penampang Asc*.

Berbeda halnya dengan kabel yang berada disisisamping ( Sidespan ), nilai setiap kabel lebihdidominasi oleh kombinasi beban Mati+UDL+Gempa(Ry).Ini mengingat kabel bagian ini diangkerkan pada blok angkeryang pada dasarnya sebagai penyeimbang gaya kabelMidspan, agar tercipta struktur yang lebih stabil dan Kuat.

Dalam menganalisa struktur kabel, dilakukan iterasisatu kali untuk mendapatkan penampang kabel. Iterasi inidapat dijelaskan sebagai berikut:

Pertama-tama digunakan terlebih dahulu penampangkabel yang diperoleh pada preliminary desain(Asc*).Penampang Asc* ini dipakai untuk memperoleh gayakabel (P*). Gaya kabel P* tersebut lalu digunakan untukmencari penampang kabel yang sebenarnya (Asc) yang akandigunakan. Sebagai kroscek, struktur dengan penampangkabel Asc ini akan kembali dianalisa untuk mendapatkan gayakabel kembali (P). Gaya kabel P ini hanya sebagaipembanding untuk mengecek penampang Asc apakahkebutuhan penampang Asc telah terpenuhi. Iterasi dapatdigambarkan sebagai berikut: Asc* P* Asc P.

Dari sini, gaya kabel P digunakan untuk menghitungpenampang Asc.

7.2.1 Perhitungan penampang kabel berdasarkan gaya kabelP*

Dari gaya kabel P* yang diperoleh, dapat langsungdihitung luas penampang yang diperlukan (Asc). Contohperhitungan diberikan untuk kabel M2 dan untuk kabel yanglain ditabelkan sebagai berikut:

Kabel M2 :

P = 8.424,971 kN

AAsc = F/fijin

= 8.424,971 /1.488

= 5.661,943 mm2

NO Asc n Angker n Angker Asc (aktual)KABEL mm2 Taksiran Aktual mm2

M1 10912.732 7333.826 52.384 61 8540M2 8424.971 5661.943 40.442 61 8540M3 12434.542 8356.547 59.690 61 8540M4 13851.880 9309.059 66.493 91 12740M5 15887.678 10677.203 76.266 91 12740M6 15825.051 10635.115 75.965 91 12740M7 29669.250 19939.012 142.422 2@91 25480S1 6898.864 4636.333 33.117 61 8540S2 7788.007 5233.876 37.385 61 8540S3 9664.340 6494.852 46.392 61 8540S4 10469.303 7035.822 50.256 61 8540S5 11189.176 7519.607 53.711 61 8540S6 11789.374 7922.966 56.593 61 8540S7 12210.279 8205.833 58.613 61 8540

Force (kN)NO Asc n Angker n Angker Asc (aktual)KABEL mm2 Taksiran Aktual mm2

M1 10912.732 7333.826 52.384 61 8540M2 8424.971 5661.943 40.442 61 8540M3 12434.542 8356.547 59.690 61 8540M4 13851.880 9309.059 66.493 91 12740M5 15887.678 10677.203 76.266 91 12740M6 15825.051 10635.115 75.965 91 12740M7 29669.250 19939.012 142.422 2@91 25480S1 6898.864 4636.333 33.117 61 8540S2 7788.007 5233.876 37.385 61 8540S3 9664.340 6494.852 46.392 61 8540S4 10469.303 7035.822 50.256 61 8540S5 11189.176 7519.607 53.711 61 8540S6 11789.374 7922.966 56.593 61 8540S7 12210.279 8205.833 58.613 61 8540

Force (kN)

Tabel 7.4 Perhitungan luas penampang Asc

Hasil penampang kabel diatas (Ascaktual) akandigunakan sebagai penampang menggantikan preliminarydesain (Asc*).

7.2.2 Hasil analisa kabel dengan penampang AscSetelah didapatkan Ascaktual dan dimasukkan sebagai

penampang kabel, struktur kembali dianalisa untukmendapatkan gaya kabel (P). Hasil analisanya ditabelkansebagai berikut:

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN)

Dead Load 5374.423 6149.657 5512.939 6607.698 4671.503 2518.709 630.880KOMBINASI.1 6902.208 3751.382 3813.886 7166.926 8163.456 5546.229 14773.214KOMBINASI.2 11666.469 7080.282 5813.694 11615.773 12949.663 10559.513 20750.506KOMBINASI.3 9871.346 9372.969 5663.628 11634.368 12960.584 10567.466 20750.530KOMBINASI.4 9884.273 7116.788 9016.692 11648.811 12969.294 10572.006 20750.559KOMBINASI.5 9883.073 7115.338 5559.323 14760.354 12968.477 10571.630 20750.502KOMBINASI.6 9874.334 7104.510 5636.464 11637.127 16421.736 10567.616 20758.352KOMBINASI.7 9862.984 7090.582 5737.491 11624.625 12954.440 14327.724 20755.830KOMBINASI.8 9851.079 7075.920 5843.651 11611.344 12946.862 10559.886 24783.585KOMBINASI.9 6902.208 3751.390 3813.848 7166.964 8163.441 5546.219 14773.229KOMBINASI.10 11666.465 7080.288 5813.680 11615.793 12949.646 10559.519 20750.504KOMBINASI.11 9871.357 9372.941 5663.706 11634.277 12960.661 10567.412 20750.532KOMBINASI.12 9884.284 7116.767 9016.744 11648.743 12969.359 10571.995 20750.530KOMBINASI.13 9883.074 7115.333 5559.353 14760.310 12968.518 10571.600 20750.523KOMBINASI.14 9874.348 7104.474 5636.552 11637.024 16421.841 10567.553 20758.372KOMBINASI.15 9862.985 7090.565 5737.564 11624.545 12954.514 14327.693 20755.853KOMBINASI.16 9851.069 7075.948 5843.596 11611.413 12946.771 10559.950 24783.567KOMBINASI.17 6522.793 3281.410 2571.922 7570.315 10115.319 9067.330 20500.779KOMBINASI.18 6277.121 2978.708 1778.550 7805.167 11319.925 11266.657 24126.795KOMBINASI.19 9459.821 6591.509 4706.750 12001.692 14891.076 14077.156 26478.087KOMBINASI.20 9214.181 6288.788 3913.307 12236.669 16095.575 16276.529 30104.105

Load

Tabel 7.5 Nilai P aksial Kabel Midspan ( Bentang Tengah),berdasarkan penampang Asc.

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN) Force (kN)

Dead Load 1208.521 1325.047 1431.232 1514.466 1574.015 1615.441 1636.516KOMBINASI.1 4064.996 4489.957 4905.951 5263.192 5573.995 5812.251 5963.088KOMBINASI.2 6308.715 6960.659 7600.688 8157.346 8621.519 8968.917 9184.412KOMBINASI.3 6340.568 6991.942 7639.167 8196.238 8658.257 9009.901 9229.566KOMBINASI.4 6396.422 7060.867 7715.723 8280.088 8742.873 9097.398 9315.890KOMBINASI.5 6437.818 7085.518 7715.022 8278.692 8746.638 9109.363 9331.874KOMBINASI.6 6540.414 7224.697 7886.490 8465.946 8920.639 9263.034 9465.897KOMBINASI.7 6578.421 7263.554 7952.234 8550.502 9043.082 9418.407 9645.948KOMBINASI.8 6902.495 7624.377 8341.479 8970.326 9491.624 9900.474 10161.226KOMBINASI.9 4070.972 4493.819 4910.712 5276.608 5579.047 5814.090 5963.171

KOMBINASI.10 6311.121 6967.143 7603.199 8165.874 8620.726 8976.483 9189.121KOMBINASI.11 6353.395 6991.850 7641.137 8206.848 8653.530 9012.780 9232.901KOMBINASI.12 6400.381 7065.995 7716.297 8285.153 8744.428 9102.981 9320.600KOMBINASI.13 6440.425 7086.554 7717.957 8282.271 8750.375 9117.138 9336.310KOMBINASI.14 6545.001 7227.601 7897.773 8466.343 8923.500 9263.985 9470.016KOMBINASI.15 6585.003 7275.348 7959.027 8554.775 9043.822 9423.092 9654.103KOMBINASI.16 6904.857 7625.663 8342.339 8974.340 9496.180 9907.560 10165.312KOMBINASI.17 5474.791 6048.468 6619.482 7123.253 7541.401 7866.647 8071.828KOMBINASI.18 6355.961 7024.037 7696.709 8291.639 8781.163 9154.838 9400.375KOMBINASI.19 7670.638 8487.709 9275.655 9981.887 10546.404 10993.619 11260.847KOMBINASI.20 8568.357 9464.487 10354.092 11137.527 11785.400 12285.286 12592.785

Load

Tabel 7.6 Nilai P aksial Kabel Sidespan ( Bentang Samping),berdasarkan penampang Asc.

7.2.3 Kroscek penampang kabel berdasarkan gaya kabel PDari gaya kabel P yang diperoleh, akan dikomparasikan

dengan Ascaktual yang sudah diperoleh. Bila dari Ascaktual

tersebut dapat memikul gaya kabel P, maka penampang kabelyang diperoleh telah memenuhi syarat. Contoh perhitungandiberikan untuk kabel M2 dan untuk kabel yang lainditabelkan sebagai berikut:

NO P Asc (Taksiran) n Angker Asc (aktual) PnKABEL Force (kN) mm2 Aktual mm2 kN

M1 11666.469 7840.369 61 8540 12707.52 OKM2 9372.969 6299.038 61 8540 12707.52 OKM3 9016.744 6059.640 61 8540 12707.52 OKM4 14760.354 9919.593 91 12740 18957.12 OKM5 16421.841 11036.183 91 12740 18957.12 OKM6 16276.529 10938.527 91 12740 18957.12 OKM7 30104.105 20231.254 2@91 25480 37914.24 OKS1 8568.357 5758.305 61 8540 12707.52 OKS2 9464.487 6360.542 61 8540 12707.52 OKS3 10354.092 6958.395 61 8540 12707.52 OKS4 11137.527 7484.897 61 8540 12707.52 OKS5 11785.400 7920.296 61 8540 12707.52 OKS6 12285.286 8256.241 61 8540 12707.52 OKS7 12592.785 8462.893 61 8540 12707.52 OK

P<Pn

Kabel s4:

Ascaktual = 8.540 mm2

Pn = fijin x Ascactual ( Kapasitas Aksial Kabel )

= 1.488 x 8.540 = 12.707 kN

P = 9.372,969 kN < 12.707 kN

P< Pn (ok)

Tabel 7.7 Kroscek luas penampang Ascactual

Dari tabel 7.7 dapat disimpulkan bahwa kebutuhan luaspenampang Ascaktual telah memenuhi syarat kekuatan (P< Pn).

7.2.4 Perhitungan angker pada gelagarAngker kabel yang dipasang, sesuai dengan jumlah

strand kabel yang telah dihitung. Perhitungan angker inimeliputi cek tegangan pelat baja saat stressing.

Gambar 7.2 Notasi dimensi angker

Data angker yang dipakai adalah:

Tabel 7.8 Dimensi angker

Angker 31 37 61 91

d (mm) 160 180 200 250

A1 (mm) 340 370 460 550

B (mm) 480 530 660 810

D (mm) 280 300 380 450

Pada jembatan ini hanaya akan digungakan 2 jeniskabel yaitu kabel Strand-61 dan kabel Strand-91 .Contoh

perhitungan diberikan untuk angker M7 dan untuk kabel yanglain ditabelkan sebagai berikut:

Kabel M6: Angker 91 Strand

P = 16.276 kN = 16.276.000 N

d = 250 mm

A = 550 mm

D = 450 mm (untuk ukuran angker: 91 Strand)

B = 810 mm (untuk ukuran angker: 91 Strand)

Ap’ = B x B = 656.100 mm2

Ap = ¼ π (A – d)2

= ¼ x 3.14 (550 – 250)2

= 70.650 mm2

Tegangan ijin pelat baja saat stressing:

Pelat BJ-41: fy = 250 Mpa

fyp = 2.0)/'(8.0 ApApf y

= 2.0)650.70/100.656(2508.0

= 602,881 MPa

Tegangan di bawah pelat angker:

ft = P/Ap

NO n Angker KETKABEL Aktual fy (Mpa) ft (Mpa) fy>ft

M1 10912.732 61 602,881 205.645 OKM2 8424.971 61 602,881 158.764 OKM3 12434.542 61 602,881 234.322 OKM4 13851.880 91 602,881 196.063 OKM5 15887.678 91 602,881 224.879 OKM6 15825.051 91 602,881 223.992 OKM7 29669.250 2@91 602,881 419.947 OKS1 6898.864 61 602,881 130.005 OKS2 7788.007 61 602,881 146.761 OKS3 9664.340 61 602,881 182.119 OKS4 10469.303 61 602,881 197.288 OKS5 11189.176 61 602,881 210.854 OKS6 11789.374 61 602,881 222.164 OKS7 12210.279 61 602,881 230.096 OK

Force (kN)Tegangan Ijin Baja

= 16.276.000 /70.650

= 230,3750 MPa

Fyp = 602,881 MPa

ft < fyp (ok)

Tabel 7.9 Cek tegangan pelat baja saat stressing

Gambar 7.3 Angker pada Gelagar Jembatan